DE60119234T2

DE60119234T2 - Dualmode Bandpassfilter

Info

Publication number: DE60119234T2
Application number: DE60119234T
Authority: DE
Inventors: Kanba, (A170) Intell. Property Department, Seiji, Nagaokakyo-shi; Mizoguchi, (A170) Intell. Prop. Dept., Naoki, Nagaokakyo-shi; Okamura, (A170) Intell. Prop. Dept., Hisatake, Nagaokakyo-shi; Mandai, (A170) Intell. Property. Dept., Harufumi, Nagaokakyo-shi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: JP3528757B2; EP1174943A1; KR100397731B1; JP2001332910A; EP1174943B1; US20020030565A1; KR20010107625A; DE60119234D1; US6608537B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bandpassfilter und insbesondere auf ein Bandpassfilter z. B. zur Verwendung bei einer Kommunikationsvorrichtung, die z. B. in einem Bereich von einem Mikrowellenband zu einem Millimeterwellenband wirksam ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlicherweise sind LC-Filter als Bandpassfilter weit verbreitet. 17 ist ein Ersatzschaltbild eines herkömmlichen LC-Filters.
Das LC-Filter umfasst einen ersten und einen zweiten Resonator 101 und 102. Der erste und der zweite Resonator 101 und 102 umfassen jeder einen Kondensator C und einen Induktor L, die parallel zueinander geschaltet sind. Außerdem sind, um das LC-Filter als eine einzige elektronische Komponente zu bilden, herkömmlicherweise ein monolithischer Kondensator und ein monolithischer Induktor miteinander in einem einzigen Körper integriert. Das heißt, zwei Resonatoren, die jeder einen monolithischen Kondensatorabschnitt und einen monolithischen Induktorabschnitt umfassen, sind bereitgestellt, um eine monolithische elektronische Komponente zu definieren, derart, dass die Schaltungsanordnung, die in 17 gezeigt ist, erzeugt wird. Bei diesem LC-Filter sind die zwei Resonatoren 101 und 102 miteinander über einen Kopplungskondensator C1 gekoppelt.
Wenn ein LC-Filter, das die Schaltungskonfiguration aufweist, die in 17 gezeigt ist, als eine einzige Kompo nente gebildet ist, müssen viele Leiterstrukturen und Durchgangslochelektroden zum Verbinden der Leiterstrukturen bereitgestellt sein. Dementsprechend müssen diese Leiterstrukturen und Durchgangslochelektroden sehr genau gebildet sein.
Da außerdem viele elektronische Komponentenelemente gebildet werden müssen, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Struktur des LC-Filters kompliziert und eine Miniaturisierung desselben ist nicht möglich.
Außerdem wird die Resonanzfrequenz f eines LC-Filters allgemein als f = 1/2π·(LC)^1/2 ausgedrückt, wobei L die Induktivität eines Resonators darstellt und C die Kapazität desselben darstellt. Wenn dementsprechend ein LC-Filter mit relativ hoher Frequenz erzeugt wird, muss das Produkt der Kapazität C und der Induktivität L des Resonators verringert werden. Das heißt, zur Erzeugung eines LC-Filters hoher Frequenz ist es nötig, Herstellungsfehler des Resonators bezüglich der Induktivität L und der Kapazität C zu verringern. Somit müssen zur Entwicklung eines LC-Filters höherer Frequenz die Genauigkeiten vieler Leiterstrukturen und Durchgangslöcher verbessert werden. Somit ist die Entwicklung von herkömmlichen Hochfrequenz-LC-Filtern sehr eingeschränkt.
Die EP-A-0 732 763 beschreibt ein Mikrostreifen-Patch-Filter, bei dem ein Dielektrikum eine Masseebene, die auf eine seiner Seiten gedruckt ist, und eine leitfähige Anordnung aufweist, die auf die andere der Seiten gedruckt ist, die leitfähige Anordnung einen flachen Patch, Eingangs- und Ausgangsanschlussleitungen, die elektromagnetisch mit dem flachen Patch gekoppelt sind, umfasst, der flache Patch oder das dielektrische Substrat eine reaktanzerhöhende Metallverengung aufweist, die entlang eines Abschnitts des Patches angeordnet ist. Wenn die Verengung in dem Patch vorliegt, bildet dieselbe eine stromkonzentrierende induktive Verengung. Wenn die Verengung sich in dem dielektri schen Substrat befindet, erhöht dieselbe die Kapazität. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Patch zwei zueinander quer verlaufende Verengungen auf, die den Patch in vier Teilpatches aufteilen, die durch eine stromkonzentrierende induktive Verengung kreuzverbunden sind.
In dem Artikel „A New HTS Microwave Filter Using Dual-mode Multi-zigzag Microstrip Loop Resonators" in Microwave Conference, 1999, Asia Pacific Singapore, 30. Nov.–3. Dez. 1999, Piscataway, NJ, USA, IEEE, US, 30. November 1999, S. 813–816, beschreiben Zun Fu Jiang u. a. ein neues HTS-Planarmikrowellenfilter, das Zweimoden-Multi-Zickzack-Quadratschleifenresonatoren verwendet. Jeder Arm der Resonatoren hat mehrere Mäander mit unterschiedlichen Tiefen.
Die EP-A-0 509 636 offenbart einen Zweimodenmikrostreifenresonator, der beim Entwurf von Mikrowellenkommunikationsfiltern verwendbar ist. Der im Wesentlichen quadratische Resonator liefert Wege für ein Paar von orthogonalen Signalen, die miteinander unter Verwendung einer Störung gekoppelt sind, die in zumindest einer Ecke des Resonators angeordnet ist. Die Störung kann durch ein Einkerben des Resonators oder durch ein Hinzufügen einer metallischen oder dielektrischen Stichleitung zu dem Resonator eingeführt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bandpassfilter zu schaffen, dessen Anwendung bei einer höheren Frequenz und dessen Miniaturisierung ohne weiteres realisiert werden, und dessen Bedingungen, die zur Steuerung der Abmessungsgenauigkeit erforderlich sind, erleichtert sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1 gelöst.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die im Vorhergehenden beschriebenen Probleme bei dem Stand der Technik zu lösen, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Bandpassfilter, dessen Anwendung bei einer höheren Frequenz und dessen Miniaturisierung ohne weiteres realisiert werden, und dessen Bedingungen, die zur Steuerung der Abmessungsgenauigkeit erforderlich sind, erleichtert sind.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bandpassfilter einen dielektrischen Körper, einen Metallfilm, der an der Oberfläche des dielektrischen Körpers oder innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt ist, eine Masseelektrode, die an der Oberfläche des dielektrischen Körpers oder innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt ist und dem Metallfilm über zumindest einen Abschnitt der Schichten des dielektrischen Körpers gegenüberliegt, und Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen, die mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt der äußeren Randkante des Metallfilms gekoppelt ist, wobei die Form und Größe des Metallfilms und die Positionen der Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen derart ausgewählt sind, dass eine erste Resonanzmode einer Welle, die in einer Richtung ausgebreitet wird, die im Wesentlichen parallel zu der imaginären Geraden ist, die durch die Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltung hindurchgeht, und eine zweite Resonanzmode einer Welle, die in der im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der imaginären Gerade ausgebreitet wird, erzeugt werden, wobei der Metallfilm einen hervorstehenden Abschnitt oder eine Konkavität aufweist, die darauf in der Position bereitgestellt sind, wo das elektrische Resonanzfeld bei zumindest einer der Resonanzmoden stark ist, derart, dass die erste und die zweite Resonanzmode miteinander gekoppelt sind.
Bevorzugt weist der Metallfilm eine im Wesentlichen recheckige, im Wesentlichen rhomboidische oder im Wesentlichen dreieckige Form auf.
Auch weist der Metallfilm bevorzugt eine im Wesentlichen recheckige planare Form auf, und die hervorstehenden Abschnitte oder Konkavitäten sind an einem Paar von Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Form bereitgestellt.
Außerdem weist der Metallfilm bevorzugt eine im Wesentlichen rhombische planare Form auf, und der hervorstehende Abschnitt oder die Konkavität ist an einer Endseite von einer der Diagonallinien der im Wesentlichen rhombischen Form bereitgestellt.
Die Merkmale, Charakteristika, Elemente und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Bandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
3 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und eines Resonators zeigt, der zum Vergleich damit vorbereitet wurde.
4 ist eine schematische Grundrissansicht des Resonators, der zum Vergleich mit bevorzugten Ausfüh rungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorbereitet wurde.
5 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristik des Resonators zeigt, der in 4 gezeigt ist.
6 ist eine schematische Grundrissansicht, die die Abschnitte des Resonators veranschaulicht, der in 4 gezeigt ist, wobei starke elektrische Resonanzfelder bei zweiter Resonation erzeugt werden.
7 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters als einer Modifizierung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
8 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika des Bandpassfilter als der Modifizierung, die in 7 gezeigt ist, und eines Resonators, der zum Vergleich vorbereitet wurde, zeigt.
9 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika des Bandpassfilters des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels und eines Resonators, der zum Vergleich vorbereitet wurde, zeigt.
11 ist eine schematische Grundrissansicht des Resonators, der zum Vergleich mit dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorbereitet wurde.
12 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristik des Resonators zeigt, der in 11 gezeigt ist.
13 ist eine schematische Grundrissansicht, die die Abschnitte des Resonators veranschaulicht, der in 11 gezeigt ist, bei denen starke elektrische Resonanzfelder bei der ersten Resonation erzeugt werden.
14 ist eine schematische Grundrissansicht, die die Abschnitte des Resonators veranschaulicht, der in 11 gezeigt ist, bei denen starke elektrische Resonanzfelder bei der zweiten Resonation erzeugt werden.
15 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters gemäß einer Modifizierung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
16 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika des Bandpassfilters als der Modifizierung, die in 15 gezeigt ist, und des Resonators, der in 11 gezeigt ist, zeigt.
17 veranschaulicht die Schaltungskonfiguration eines herkömmlichen LC-Filters.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Bandpassfilters der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei dem Bandpassfilter verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist ein Metallfilm an einem dielektrischen Körper oder innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt. Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen sind in einem ersten und einem zweiten Abschnitt in der äußeren Randkante des Metallfilms bereit gestellt. Bei einem Resonator, der die im Vorhergehenden beschriebene Konfiguration aufweist, wird die Resonanz durch die Form und die Größe des Metallfilms und die Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen bestimmt. Dies wird unter Bezugnahme auf die 4–6 beschrieben.
Als einen Resonator, der die im Vorhergehenden beschriebene Konfiguration aufweist, haben die Erfinder dieser Anmeldung einen Resonator hergestellt, der eine Mikrostreifenkonfiguration aufweist, die in 4 gezeigt ist. Bei einem Resonator 1, der in 4 gezeigt ist, ist ein Metallfilm 3 an der oberen Oberfläche eines dielektrischen Körpers 2 bereitgestellt. Eine Masseelektrode ist an der unteren Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 gegenüber dem Metallfilm 3 bereitgestellt. Der Metallfilm 3 weist bevorzugt eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 5 und 6 sind kapazitiv mit einem Paar der kurzen Seiten 3a und 3b des Metallfilms 3 jeweils über Zwischenräume gekoppelt. Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 5 und 6 enthalten Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen 5a und 6a, die an der oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 bereitgestellt sind. Die Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen 5a und 6a sind mit Mikrostreifenleitungen 5b und 6b als äußeren Leitungen, die an einem Befestigungsmuttersubstrat 110 bereitgestellt sind, über Seitenoberflächenelektroden (nicht gezeigt) verbunden, die jeweils an den Seitenoberflächen des dielektrischen Körpers 2 bereitgestellt sind.
5 zeigt die Frequenzcharakteristik des Resonators 1. Die durchgezogene Linie in 5 stellt die Übertragungscharakteristik des Resonators 1 dar, und die gestrichelte Linie stellt die Reflexionscharakteristik desselben dar.
Wie es bei der Übertragungscharakteristik zu sehen ist, die in 5 gezeigt ist, weist der Resonator 1 einen ersten Resonanzpunkt A (im Folgenden wird die Resonanzmode bei der Frequenz als eine Resonanzmode A bezeichnet), bei dem die Resonanzfrequenz am niedrigsten ist, und einen zweiten Resonanzpunkt B (im Folgenden wird die Resonanzmode bei der Frequenz als eine Resonanzmode B bezeichnet) auf, bei dem die Resonanzfrequenz am nächstniedrigsten ist. Die im Vorhergehenden erwähnten Resonanzmoden A und B sind nicht miteinander gekoppelt. Dementsprechend bildet der Resonator kein Bandpassfilter.
6 zeigt schematisch die Abschnitte des Resonators 1, der in 4 gezeigt ist, bei denen die elektrischen Resonanzfelder bei der Resonanzmode A stark sind. Das heißt, die elektrischen Resonanzfelder sind bei den Abschnitten, die durch Pfeile A1 und A2 angezeigt sind, stark. In anderen Worten sind die elektrischen Resonanzfelder bei der Resonanzmode A nahe einem Paar der kurzen Seiten 3a und 3b des im Wesentlichen rechteckigen Metallfilms 3 stark.
Außerdem wurde die Verteilung des elektrischen Resonanzfeldes bei der Resonanzmode B untersucht, obwohl die Ergebnisse nicht eigens gezeigt sind. Es wurde festgestellt, dass die elektrischen Resonanzfelder nahe einem Paar der langen Seiten 3c und 3d des Metallfilms 3 stark sind.
Die Verteilungen des elektrischen Resonanzfeldes, die in dieser Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben oder gezeigt sind, sind Ergebnisse, die unter Verwendung eines Elektromagnetfeldsimulators HFSS erhalten wurden, der von Hewlett-Packard, Inc., erzeugt wird.
Auf der Grundlage der Tatsache, dass die Abschnitte des Metallfilms, wo die elektrischen Resonanzfelder bei den Resonanzmoden A und B stark sind, sich voneinander unterscheiden, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, haben die Erfinder dieser Anmeldung angenommen, dass die Resonanzmoden A und B durch eine Steuerung der Verteilungen des elektrischen Resonanzfeldes bei den Resonanzmoden A und B miteinander gekoppelt werden könnten und dass dadurch ein Bandpassfilter realisiert würde. Unter dieser Annahme wurde die vorliegende Erfindung entwickelt.
1 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Bandpassfilters.
Bei einem Bandpassfilter 11 ist ein Metallfilm 13 an der oberen Oberfläche 12a eines dielektrischen Körpers 12 bereitgestellt, und eine Masseelektrode 14 ist an der unteren Oberfläche 12b bereitgestellt. Materialien zum Bilden des dielektrischen Körpers 12 sind nicht speziell eingeschränkt. Zum Beispiel können geeignete synthetische Harze, wie z. B. Fluorharz, Epoxidharz oder andere geeignete synthetische Harze, Oxidkeramiken usw. verwendet werden. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Körper 12 aus Oxiden von Mg, Si und Al hergestellt.
Der Metallfilm 13 und die Masseelektrode 14 können aus einem beliebigen geeigneten Metallmaterial hergestellt sein. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind dieselben bevorzugt aus Cu hergestellt.
Außerdem sind bei dem Metallfilm 13 im Wesentlichen rechteckige hervorstehende Abschnitte 13e und 13f angeordnet, um bezüglich eines Paars der langen Seiten 13c und 13d des Metallfilms 13 extern hervorzustehen, was sich von dem Beispiel, das in 4 gezeigt ist, unterscheidet.
Die hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f sind bevorzugt aus dem gleichen Material wie der Metallfilm 13 hergestellt. Das heißt, bei dem Prozess des Bildens des Metallfilms 13 werden die hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f gleichzeitig mit dem Metallfilm 13 durch ein Strukturieren oder Drucken oder einen anderen geeigneten Prozess gebildet.
Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 15 und 16 sind an der oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 12 bereitgestellt, wobei Zwischenräume zwischen den Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 15 und 16 und einem Paar der kurzen Seiten 13a bzw. 13b des Metallfilms 13 bereitgestellt sind. Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 15 und 16 enthalten Kapazitätbildungsstrukturen 15a und 16a, die an der oberen Oberfläche 12a des dielektrischen Körpers 12 bereitgestellt sind, wobei die Zwischenräume zwischen den Kapazitätbildungsstrukturen 15a und 16a und einem Paar der kurzen Seiten 13a bzw. 13b des Metallfilms 13 bereitgestellt sind. Die Kapazitätbildungsstrukturen 15a und 16a sind über Seitenoberflächenelektroden 15c und 16c, die an den Seitenoberflächen des dielektrischen Körpers 12 (die Seitenflächenelektrode 16c ist nicht gezeigt) bereitgestellt sind, mit Mikrostreifenleitungen 15b und 16b als äußeren Leitungen verbunden, die an einem dielektrischen Muttersubstrat 110 bereitgestellt sind.
Bei dem Bandpassfilter 11 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels wird eine Spannung bzgl. des Metallfilms 13 über die Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen 15 und 16 ein/ausgegeben. Das heißt, ein gewünschtes Signal wird über die Mikrostreifenleitung 15b (oder 16b), die Seitenoberflächenelektroden 15c (oder 16c) und die Kapazitätbildungsstruktur 15a (oder 16a) an den Metallfilm 13 übertragen. In diesem Fall werden, da der Metallfilm 13 eine Form und Größe aufweist, die derjenigen des Metallfilms 3 (4) ähnlich ist, die erste und die zweite Resonanzmode A und B erzeugt. Wenn jedoch die zweite Resonanzmode B erzeugt wird, wird ein Abschnitt der Verteilungen des elektrischen Resonanzfelds, wo die elektrischen Resonanzfelder stark sind, aufgrund des Vorhandenseins der hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f entspannt, derart, dass die Resonanzfrequenz bei der zweiten Resonanzmode B auf die Nieder frequenzseite verschoben wird. Somit werden die erste und die zweite Resonanzmode A und B miteinander gekoppelt, wodurch eine Charakteristik erhalten wird, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
Dies wird unter Bezugnahme auf die spezifischen experimentellen Beispiele beschrieben.
Wie der im Vorhergehenden beschriebene dielektrische Körper 12 wird ein Körper verwendet, der aus einer Oxidkeramik hergestellt ist, die Mg, Si und Al als Hauptkomponenten enthält. Wie der Metallfilm 13 wird ein Metallfilm bereitgestellt, der aus Cu hergestellt ist, der die folgenden ungefähren Größen aufweist. Die Längen der kurzen Seiten 13a und 13b betrugen etwa 1,3 mm, und die Längen der langen Seiten 13c bzw. 13d betrugen etwa 1,5 mm. Bei den hervorstehenden Abschnitten 13e und 13f betrugen die Längen entlang der langen Seiten 13c und 13d etwa 1,0 mm, und die Breiten, die zur der Längenrichtung senkrecht sind, d. h. die hervorstehenden Längen, betrugen jeweils etwa 0,2 mm. Die Filmdicke betrug etwa 4 μm. Die Kapazitätbildungsstrukturen 15a und 16a waren mit Zwischenräumen von etwa 80 μm bereitgestellt, die zwischen den Kapazitätbildungsstrukturen 15a und 16a und den kurzen Seiten 13a und 13b bereitgestellt waren, und gegenüber den kurzen Seiten 13a und 13b über die Länge von jeweils etwa 400 μm.
Die Masseelektrode 14 war an im Wesentlichen der gesamten unteren Oberfläche des dielektrischen Körpers 12 bereitgestellt.
3 zeigt die Frequenzcharakteristik des Bandpassfilters 11.
In 3 zeigen eine durchgezogene Linie C und eine gestrichelte D die Übertragungs- bzw. Reflexionscharakteristika des Bandpassfilters 11 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels. Zum Vergleich sind die Übertragungs- und Refle xionscharakteristika des Resonators 1 von 6 gezeigt, wie es durch eine dünne durchgezogene Linie A bzw. eine dünne gestrichelte Linie B dargestellt ist. Der Resonator 1, dessen Charakteristika durch die durchgezogene Linie A und die gestrichelte Linie B dargestellt sind, ist auf die gleiche Weise wie das vorhergehende Beispiel bereitgestellt, mit der Ausnahme, dass die hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f nicht bereitgestellt sind.
Wie es in 3 zu sehen ist, sind bei dem Bandpassfilter 11 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels die erste und die zweite Resonanzmode gekoppelt, derart, dass eine Charakteristik erhalten wird, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
Das heißt, die Verteilungen des elektrischen Resonanzfelds bei der zweiten Resonanzmode sind verändert, da die hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f in den Positionen bereitgestellt sind, wo die elektrischen Resonanzfelder bei der zweiten Resonanzmode stark sind. Folglich wird die Resonanzfrequenz bei der zweiten Resonanzmode zu der Niederfrequenzseite verschoben und ist mit der ersten Resonanzmode gekoppelt. Somit wird die oben genannte Charakteristik erhalten.
Bei dem Bandpassfilter 11 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels bewirkt die Bildung der hervorstehenden Abschnitte 13e und 13f, dass sich die Resonanzfrequenz bei der zweiten Resonanzmode verändert, derart, dass die zweite Resonanzmode mit der ersten Resonanzmode gekoppelt ist. Gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können jedoch Konkavitäten anstelle der hervorstehenden Abschnitte bereitgestellt sein, derart, dass die erste und die zweite Resonanzmode miteinander gekoppelt sind.
7 ist eine schematische Grundrissansicht des Bandpassfilters der Modifizierung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Bandpassfilter 18 dieser Modifizierung sind keine hervorstehenden Abschnitte an dem Metallfilm 13 bereitgestellt. Konkavitäten 13g und 13h sind an den kurzen Seiten 13a bzw. 13b anstelle der hervorstehenden Abschnitte bereitgestellt.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Konkavitäten 13g und 13h an den Seiten der kurzen Seiten 13a und 13b bereitgestellt. Dementsprechend werden die ersten elektrischen Resonanzfelder aufgrund Wirkungen der Konkavitäten 13g und 13h gestärkt. Deshalb wird die Resonanzfrequenz bei der ersten Resonanzmode erhöht, so dass die zweite und die erste Resonanzmode miteinander gekoppelt sind. Das heißt, die Größen der Konkavitäten 13g und 13h werden derart bestimmt, dass die erste und die zweite Resonanzmode miteinander gekoppelt sind, um eine Charakteristik zu erhalten, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
8 zeigt die Frequenzcharakteristik des Bandpassfilters 18 dieser Modifizierung. Eine durchgezogene Linie E und eine gestrichelte Linie F in 8 stellen die Übertragungs- und Reflexionscharakteristika des Bandpassfilters 18 dieser Modifizierung dar. Zum Vergleich sind die Übertragungs- und Reflexionscharakteristika des Resonators 1 von 6 durch eine durchgezogene Linie A und eine gestrichelte Linie B gezeigt.
Es ist in 8 ersichtlich, dass bei dieser Modifizierung die erste und die zweite Resonanzmode derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Charakteristik erhalten wird, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
Ein hervorstehender Abschnitt und eine Konkavität können jeweils an nur einer Seite eines Paars der gegenüberliegenden Seiten bereitgestellt sein.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel und der Modifizierung, die in 7 gezeigt ist, wird bevorzugt der im Wesentlichen rechteckige Metallfilm verwendet. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die Form und die Größe des Metallfilms nicht speziell eingeschränkt. Der Metallfilm kann eine optionale Form und Größe aufweisen, wie z. B. eine Raute, ein Dreieck, eine Ellipse oder eine andere geeignete Form. Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Metallfilm bevorzugt eine im Wesentlichen rhombische planare Form auf.
9 ist eine schematische Grundrissansicht eines Bandpassfilters 21 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Bandpassfilter 21 wird ein im Wesentlichen rhombischer Metallfilm 23 verwendet. Ein hervorstehender Abschnitt 23a ist an einer Endseite der kurzen Diagonallinie des Metallfilms 23 bereitgestellt. Der hervorstehende Abschnitt 23a erstreckt sich von einem Abschnitt der Seiten 23b und 23c bezüglich der Raute nach außen, wobei der Eckabschnitt, der sandwichartig zwischen den Seiten 23b und 23c angeordnet ist, abgedeckt ist.
Der Metallfilm 23 und der hervorstehende Abschnitt 23a sind bevorzugt aus dem gleichen Metallmaterial hergestellt und werden gleichzeitig in Verbindung miteinander durch ein Strukturieren, Drucken oder ein anderes geeignetes Verfahren gebildet. Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen 25a und 26a sind nahe der anderen Endseite der kurzen Diagonallinie des Metallfilms 23 bereitgestellt. Die Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen 25a und 26a weisen Kanten 25a₁ und 26a₁ auf, die sich länglich in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu den Seiten 23d bzw. 23e ist. In den anderen Hinsichten ist das Bandpassfilter 21 auf die gleiche Weise wie das Bandpassfilter 11 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels konfiguriert. Somit werden die ähnlichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf die Beschreibung wird verzichtet.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Resonanzmode aufgrund des hervorstehenden Abschnitts 23a miteinander gekoppelt, derart, dass eine Charakteristik erhalten wird, die für ein Bandpassfilter erforderlich ist. Dies wird unter Bezugnahme auf die 10–14 beschrieben.
11 ist eine schematische Grundrissansicht eines Resonators 22, der auf die gleiche Weise wie das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel konfiguriert ist, mit der Ausnahme, dass der im Vorhergehenden beschriebene hervorstehende Abschnitt nicht bereitgestellt ist. 12 zeigt die Frequenzcharakteristik des Resonators 22. Der dielektrische Körper 12 ist bevorzugt ein Körper, der aus einer Keramik hergestellt ist, die Oxide von Mg, Si und Al als Hauptkomponenten enthält, ähnlich dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Materialien zum Bilden der Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen, der Masseelektroden und des Metallfilms 23 sind die gleichen wie diejenigen für das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel. Hinsichtlich der ebenen Form des Metallfilms 23 betragen die Größen der kurzen Diagonallinien bevorzugt z. B. etwa 2,0 mm und die Größen der langen Diagonallinien betragen jeweils etwa 2,4 mm. Außerdem weisen die Abschnitte der Eingangs-Ausgangs-Kapazitätbildungsstrukturen 25a und 26a, die den Seiten 25d und 25e gegenüberliegen, bevorzugt jeweils eine Länge von etwa 0,4 mm auf. Die Breiten der Zwischenräume, die den Seiten 23d und 23e gegenüberliegen, betragen jeweils etwa 80 μm.
12 zeigt die Frequenzcharakteristik des Resonators 22. Eine durchgezogene Linie A2 stellt die Übertragungscharakteristik dar, und eine gestrichelte Linie B2 stellt die Reflexionscharakteristik dar. Wie es in 12 ersichtlich ist, sind ein erster Resonanzpunkt G (im Folgenden wird die Resonanzmode bei der Frequenz als Resonanzmode G bezeichnet) und ein zweiter Resonanzpunkt H (im Folgenden wird die Resonanzmode bei der Frequenz als Resonanzmode H bezeichnet) vorhanden. Es ist ersichtlich, dass die erste und die zweite Resonanzmode G und H nicht miteinander gekoppelt sind.
Die Verteilungen des elektrischen Resonanzfeldes bei der ersten und der zweiten Resonanzmode G und H wurden untersucht. Bei der ersten Resonanzmode G erscheinen die Abschnitte G, wo die elektrischen Resonanzfelder stark sind, an beiden Enden der langen Diagonallinien des Rautenmetallfilms 23, wie es in 13 gezeigt ist. Außerdem erscheinen bei der zweiten Resonanzmode H die Abschnitte H, wo starke elektrische Felder erzeugt werden, nahe beider Enden der kurzen Diagonalen, wie es in 14 gezeigt ist.
Dementsprechend sei ähnlich dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel darauf hingewiesen, dass durch ein Bilden eines hervorstehenden Abschnitts oder einer Konkavität an zumindest einer Endseite der Diagonallinien die elektrischen Resonanzfelder einer Resonanz an der Seite, wo der hervorstehende Abschnitt oder die Konkavität bereitgestellt ist, gesteuert werden und die erste und die zweite Resonanzmode G und H miteinander gekoppelt sind.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der hervorstehende Abschnitt 23a, der in 9 gezeigt ist, auf der Grundlage der im Vorhergehenden beschriebenen Informationen bereitgestellt. Insbesondere ist der hervorstehende Abschnitt 23a an einer Endseite der kurzen Diagonallinien bereitgestellt und ist auf eine Weise wirksam, dass das elektrische Resonanzfeld bei der Resonanzmode, bei der eine Welle in der Richtung der kurzen Diagonallinie ausgebreitet wird, d. h. bei der zweiten Resonanzmode H, geschwächt wird. Dementsprechend wird die Resonanzfrequenz bei der zweiten Resonanzmode H verringert, derart, dass die erste und die zweite Resonanzmode miteinander gekoppelt sind. In anderen Worten werden die Größe und die Breite des hervorstehenden Abschnitts 23a verringert, derart, dass der hervorstehende Abschnitt 23a die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode G verringert und bewirkt, dass die zweite Resonanzmode H mit der ersten Resonanzmode G gekoppelt ist.
10 zeigt die Frequenzcharakteristik des Bandpassfilters 21 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels. In 10 stellt eine durchgezogene Linie I die Übertragungscharakteristik dar, und eine gestrichelte Linie J stellt die Reflexionscharakteristik dar. Zum Vergleich sind die Übertragungs- und Reflexionscharakteristika des Resonators 22, der in 12 gezeigt ist, durch durchgezogene Linien A2 und eine gestrichelte Linie B2 zusammen mit denjenigen des Bandpassfilters 21 gezeigt.
Wie es in 10 ersichtlich ist, sind bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste und die zweite Resonanzmode, die in dem im Wesentlichen rhombischen Metallfilm 23 erzeugt werden, miteinander gekoppelt, derart, dass eine Charakteristik erhalten wird, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
Hervorstehende Abschnitte können an beiden Enden der kurzen Diagonallinie bereitgestellt sein.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der hervorstehende Abschnitt 23a an einer Endseite der kurzen Diagonallinie des im Wesentlichen rhombischen Metallfilms 23 bereitgestellt. Auch bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine Konkavität anstelle des hervorstehenden Abschnitts bereitgestellt sein.
15 zeigt eine derartige Modifizierung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Bei der Modifizierung sind Konkavitäten 23g und 23h an beiden Enden der langen Diagonallinie des im Wesentlichen rhombischen Metallfilms 23 bereitgestellt.
Ein Bandpassfilter 25 wird auf die gleiche Weise wie das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel hergestellt, mit der Ausnahme, dass als die Konkavitäten 23g und 23h im Wesentlichen rechteckige Konkavitäten bereitgestellt sind, wobei der konkave Abschnitt bei jeder eine Höhe von etwa 0,3 mm und eine untere Länge von etwa 0,6 mm aufweist, und der hervorstehende Abschnitt 23a nicht bereitgestellt ist.
16 zeigt die Frequenzcharakteristik des Bandpassfilters 25. In 16 stellt eine durchgezogene Linie K die Übertragungscharakteristik dar, und eine gestrichelte Linie L stellt die Reflexionscharakteristik dar. Zum Vergleich ist die Frequenzcharakteristik (die Frequenzcharakteristika, die in 12 gezeigt ist) des Resonators 22 von 11, der keine Konkavitäten und hervorstehenden Abschnitte aufweist, zusammen mit derjenigen des Bandpassfilters 25 in 16 gezeigt.
Es sei darauf hingewiesen, dass auch bei dem Bandpassfilter dieser Modifizierung die erste und die zweite Resonanzmode aufgrund der Bildung der Konkavitäten 23g und 23h, wie es in 16 zu sehen ist, miteinander gekoppelt sind, derart, dass eine Charakteristik erhalten wird, die für das Bandpassfilter erforderlich ist.
Eine der Konkavitäten 23g und 23h kann auch allein bereitgestellt sein.
Bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel und den Modifizierungen dieser bevorzugten Ausführungsbeispiele ist der Metallfilm an dem dielektrischen Körper bereitgestellt und die Masseelektrode ist an der unteren Oberfläche bereitgestellt. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Metallfilm jedoch innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt sein. Auch kann die Masseelektrode innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt sein. Die Bildungspositionen des Metallfilms und der Masseelektrode sind nicht speziell eingeschränkt, vorausgesetzt, dass der Metallfilm und die Masseelektrode einander über zumindest einen Abschnitt der Schichten des dielektrischen Körpers gegenüberliegen. Es ist erwünscht, dass der Metallfilm und die Eingangs-Ausgangs-Schaltungen miteinander über einen Zwischenraum zwischen denselben kapazitätsgekoppelt sind. Streifenleitungen oder Mikrostreifenleitungen als die Eingangs-Ausgangs-Schaltungen können jedoch direkt mit dem Metallfilm verbunden sein.
Außerdem kann das Bandpassfilter bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine geeignete Konfiguration, wie z. B. eine Dreiplattenkonfiguration, aufweisen. Außerdem können äußere Leitungen und die Eingangs-Ausgangs-Schaltungen (Kapazitätsbildungsstrukturen) miteinander über Seitenoberflächenelektroden verbunden sein, die an den Seitenoberflächen des dielektrischen Körpers bereitgestellt sind. Außerdem können dieselben durch eine Durchgangslochelektrode, die innerhalb des dielektrischen Körpers bereitgestellt ist, verbunden sein.
Bei dem Bandpassfilter bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können die erste und die zweite Resonanzmode einfach durch ein Auswählen der Form und der Größe eines Metallfilms und der Kopplungspositionen der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen und ein Bilden des vorstehenden Abschnitts oder der Konkavität in dem Metallfilm miteinander gekoppelt werden. Somit wird ein Bandpassfilter, das ein Durchlassband in einem gewünschten Frequenzband aufweist, geliefert. Dementsprechend kann die Konfiguration des Bandpassfilters, das in einem Hochfre quenzband betrieben werden kann, vereinfacht werden. Außerdem kann, wenn das Bandpassfilter erzeugt wird, die Abmessungsgenauigkeit ohne weiteres gesteuert werden. Ein Bandpassfilter, das in einem Hochfrequenzband verwendbar ist, kann kostengünstig und ohne weiteres geliefert werden.
Gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind die Form und die Größe des Metallfilms nicht speziell eingeschränkt und können eine optionale Form aufweisen, wie z. B. ein Rechteck, eine Raute, ein Dreieck oder eine andere geeignete Form. Somit können Bandpassfilter, die verschiedene Formen von Metallfilmen aufweisen, gebildet werden.
Wenn der Metallfilm eine im Wesentlichen rechteckige planare Form aufweist und die hervorstehenden Abschnitte oder Konkavitäten an einem Paar von Seiten des Rechtecks bereitgestellt sind, sind die Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen an der Seite eines Paars der Seiten bereitgestellt, die sich von den oben genannten Seiten des Rechtecks unterscheiden. Somit wird dass Bandpassfilter ohne weiteres miniaturisiert.
Wenn der Metallfilm eine im Wesentlichen rhombische planare Form aufweist und das Hervorstehen oder die Konkavität an zumindest einer Seite einer Diagonallinie der Raute bereitgestellt ist, sind die Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen an einer Endseite der Diagonallinie bereitgestellt, die der anderen Endseite gegenüberliegt, wo der hervorstehende Abschnitt oder die Konkavität bereitgestellt ist. Somit wird das Bandpassfilter ohne weiteres miniaturisiert.
Obwohl die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind offensichtlicherweise zahlreiche Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich. Es sei deshalb darauf hingewiesen, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche anders praktiziert werden kann, als es speziell beschrieben ist.

Claims

Ein Bandpassfilter (11; 21; 25), das folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Körper (12), der eine Mehrzahl von Schichten aufweist; einen Metallfilm (13; 23), der an der Oberfläche (12a) des dielektrischen Körpers (12) oder innerhalb des dielektrischen Körpers (12) bereitgestellt ist; eine Masseelektrode (14), die an der Oberfläche (12b) des dielektrischen Körpers (12) oder innerhalb des dielektrischen Körpers (12) bereitgestellt ist und dem Metallfilm (13; 23) über zumindest einen Abschnitt der Schichten des dielektrischen Körpers (12) gegenüberliegt; und wobei die Form und die Größe des Metallfilms (13) und die Positionen der Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen (15, 16; 25a, 26a) derart ausgewählt sind, dass eine erste Resonanzmode, die in einer Richtung ausgebreitet wird, die im Wesentlichen parallel zu der imaginären Geraden ist, die durch die Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen (15, 16; 25a, 26a) hindurchgeht, und eine zweite Resonanzmode, die in einer Richtung ausgebreitet wird, die eine im Wesentlichen senkrechte Richtung zu der imaginären Geraden ist, erzeugt werden; und wobei der Metallfilm (13; 23) einen hervorstehenden Abschnitt (13e, 13f; 23a) oder eine Konkavität (13g, 13h; 23g, 23h) aufweist, die darauf in einer Position bereitgestellt sind, wo das elektrische Resonanzfeld bei zumindest einer der Resonanzmoden stark ist, derart, dass die erste und die zweite Resonanzmode miteinander gekoppelt sind, gekennzeichnet durch ein Paar von Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen (15, 16; 25a, 26a), die mit einem ersten (13a) und einem zweiten (13b) sich gegenüberliegenden Abschnitt einer äußeren Randkante des Metallfilms (13) gekoppelt sind, derart, dass eine imaginäre Gerade, die durch die Kopplungspunkte der Eingangs-Ausgangs-Kopplungsschaltungen (15, 16; 25a, 26a) hindurchgeht, von einer Mitte des Metallfilms (13; 23) versetzt ist.
Ein Bandpassfilter (11) gemäß Anspruch 1, bei dem der Metallfilm (13) eine im Wesentlichen rechteckige planare Form aufweist.
Ein Bandpassfilter (11) gemäß Anspruch 2, bei dem der hervorstehende Abschnitt (13e, 13f) oder die Konkavität (13g, 13h) an einem Paar von Seiten des Rechtecks bereitgestellt ist.
Ein Bandpassfilter (21; 25) gemäß Anspruch 1, bei dem der Metallfilm (23) im Wesentlichen eine planare Rautenform aufweist.
Ein Bandpassfilter (21) gemäß Anspruch 4, bei dem der hervorstehende Abschnitt (23a) oder die Konkavität (23g, 23h) an zumindest einer Endseite von einer der Diagonallinien der Raute bereitgestellt ist.
Ein Bandpassfilter (25) gemäß Anspruch 4, bei dem der hervorstehende Abschnitt (23a) oder die Konkavität (23g, 23h) an zwei Endseiten der Diagonallinien der Raute bereitgestellt ist.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem der Metallfilm eine im Wesentlichen dreieckige planare Form aufweist.
Ein Bandpassfilter (11; 21; 25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der dielektrische Körper (12) aus Oxiden von Mg, Si und Al hergestellt ist.
Ein Bandpassfilter (11; 21; 25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Metallfilm (13; 23) aus Cu hergestellt ist.
Ein Bandpassfilter (11; 21; 25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Masseelektrode (14) aus Cu hergestellt ist.