DE602004007175T2

DE602004007175T2 - Bandpassfilter

Info

Publication number: DE602004007175T2
Application number: DE602004007175T
Authority: DE
Inventors: Seiji Nagaokakyo-shi Kanba; Naoki Nagaokakyo-shi Mizoguchi; Hisatake Nagaokakyo-shi Okamura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: KR20040080989A; ATE365981T1; US20040174235A1; DE602004007175D1; JP2004297764A; KR100570522B1; US6977564B2; EP1455410B1; EP1455410A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bandpassfilter, die beispielsweise bei Kommunikationsausrüstung für ein Band von Mikrowellen bis Millimeterwellen verwendet werden, und insbesondere auf ein Bandpassfilter, das konfiguriert ist, um Störsignale zu unterdrücken, die in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zwischen Masseelektroden und einer Resonatorelektrode auftreten.
2. Beschreibung verwandter Technik
Verschiedene Dualmodenbandpassfilter sind als Bandpassfilter für die Verwendung in Hochfrequenzbändern eingesetzt worden.
So ist ein Dualmodenbandpassfilter, das eine Resonatorelektrode mit einer Öffnung umfasst, in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nr. 2001-237610 offenbart. 17A ist eine Querschnittsvorderansicht und 17B ist ein Grundriss, die schematisch ein Dualmodenbandpassfilter 101 zeigen, das in dieser Veröffentlichung offenbart ist. Das Dualmodenbandpassfilter 101 umfasst ein dielektrisches Substrat 102. Eine Resonatorelektrode 103 ist in einer mittleren Höhe in dem dielektrischen Substrat 102 bereitgestellt. Die Resonatorelektrode 103 umfasst eine Öffnung 103a (einen Bereich, in dem keine Elektrode in der Resonatorelektrode 103 gebildet ist). Die Resonatorelektrode 103 umfasst eine Mehrzahl von nicht entarteten Resonanzmoden. Die Öffnung 103a ist angeordnet, um die Resonanzmoden miteinander zu koppeln, um Dualmodenbandpassfilter zu definieren. Masseelektroden 104 und 105 sind unter der oberen Oberfläche bzw. auf der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 102 bereitgestellt, um der Resonatorelektrode 103 gegenüber zu liegen. Die 17B zeigt, dass Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 106 und 107 mit der Resonatorelektrode 103 verbunden sind. Die Eingangs-Ausgangskopplungselektroden 106 und 107 erstrecken sich außerhalb der Resonatorelektrode 103, auch wenn dies nicht in der 17 gezeigt ist, und sind mit den entsprechenden Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
In der Regel sind in einem Bandpassfilter, wie z. B. dem Dualmodenbandpassfilter 101, das die Masseelektroden umfasst, welche über und unter der Resonatorelektrode mit dazwischen angeordneten dielektrischen Schichten des dielektrischen Substrats bereitgestellt sind, Masseelektroden auch auf Seitenoberflächen des dielektrischen Substrats 102 bereitgestellt. Folglich definieren die Masseelektroden einen Wellenleiter, d. h. dass die Resonatorelektrode 103 in einem Wellenleiter bereitgestellt ist. Bei einer solchen Struktur kommt es nur in Abhängigkeit von der Form des Wellenleiters zu Resonanzen. Daraus folgt, dass die Struktur, die einem Wellenleiter ähnelt und die Masseelektroden umfasst, größer als die Resonatorelektrode 103 ist.
Die Grundresonanzen, die durch die Masseelektroden hervorgerufen werden, treten bei Frequenzen auf, die niedriger als die Resonanzfrequenz der Resonatorelektrode 103 sind, und Resonanzen einer höheren Mode treten sequentiell bei überlappenden Positionen mit Resonanzmoden auf, die durch die Resonatorelektrode 103 hervorgerufen werden. Solche Resonanzen, die durch die Masseelektroden hervorgerufen werden, lösen unerwünschte Störsignale in dem Dualmodenbandpassfilter 101 derart aus, dass es unmöglich ist, gute Übertragungscharakteristika zu erzielen.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Behebung der oben beschriebenen Probleme ist in bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Bandpassfilter bereitgestellt, das unerwünschte durch die Resonanzen der Masseelektroden hervorgerufene Störsignale verhindert, um gute Übertragungscharakteristika zu erzielen.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bandpassfilter ein dielektrisches Substrat, eine Resonatorelektrode, eine erste und zweite Masseelektrode, Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden, Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden und eine Kontaktlochelektrode. Die Resonatorelektrode ist auf einem Teil einer Ebene bei einer Zwischenhöhe in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats bereitgestellt, um gegenüber der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats zu liegen und umfasst eine Öffnung. Die erste und zweite Masseelektrode sind über bzw. unter der Resonatorelektrode in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats angeordnet, um der Resonatorelektrode mit dielektrischen Schichten, welche zwischen denselben angeordnet sind, gegenüber zu liegen und mit der Resonatorelektrode in der Mitte eine Sandwichanordnung zu bilden. Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden sind an die Resonatorelektrode gekoppelt. Die Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden sind an der Außenoberfläche des dielektrischen Substrats bereitgestellt und elektrisch mit den Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden verbunden. Die Kontaktlochelektrode durchdringt die Öffnung in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats, um nicht mit der Resonatorelektrode elektrisch verbunden zu sein, und ist elektrisch mit der ersten und der zweiten Masseelektrode verbunden.
Das Bandpassfilter umfasst vorzugsweise zweite Kontaktlochelektroden, die in dem Grundriss der Resonatorelektrode in einem Bereich außerhalb der Resonatorelektrode angeordnet sind und die elektrisch mit der ersten und zweiten Masseelektrode verbunden sind.
Das Bandpassfilter umfasst vorzugsweise zweite Kontaktlochelektroden, die in dem Grundriss der Resonatorelektrode in einem Bereich außerhalb der Resonatorelektrode angeordnet sind und die mit der ersten und zweiten Masseelektrode elektrisch verbunden sind.
Vorzugsweise ist die Resonatorelektrode konfiguriert, um eine Mehrzahl nicht entarteter Resonanzmoden aufzuweisen und derart, dass die Mehrzahl der Resonanzmoden miteinander durch die Öffnung gekoppelt ist, um das Dualmodenbandpassfilter zu definieren.
Die Resonatorelektrode ist vorzugsweise eine Ringresonatorelektrode. In einem solchen Fall stellt das Steuern der Kopplungspunkte mit den Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden das Dualmodenbandpassfilter bereit.
Das Bandpassfilter gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass zumindest die erste und die zweite Masseelektrode über und unter der Resonatorelektrode angeordnet sind, so dass die Resonatorelektrode zwischen denselben angeordnet ist. Das Bandpassfilter umfasst die Kontaktlochelektrode, die die Öffnung in der Resonatorelektrode durchdringt und mit der ersten und der zweiten Masseelektrode elektrisch verbunden ist. Die Kontaktlochelektrode verschiebt die Frequenz unerwünschter Störsignale, die durch die Resonanzen der Masseelektrode hervorgerufen werden, um gute Übertragungscharakteristika zu erzielen, die nicht durch die Störsignale beeinträchtigt werden.
Die zweiten Kontaktlochelektroden in einem Bereich außerhalb der Resonatorelektrode bewirken, dass die durch die Resonanzen der Masseelektroden hervorgerufenen unerwünschten Störsignale weiter von dem Durchlassband des Bandpass filters beabstandet sind, um bessere Übertragungscharakteristika zu erzielen. Die Bildung der zweiten Kontaktlochelektroden verhindert die Variation der Frequenz der Störsignale, selbst wenn eine Variation der Chipgröße durch Herstellungsfehler des Bandpassfilters verursacht wird. Daher kommt es bei dem Bandpassfilter zu einer geringeren durch Herstellungsfehler bedingten Variation der Charakteristika.
Wenn die Resonatorelektrode konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von nicht entarteten Resonanzmoden aufzuweisen, so dass die Resonanzmoden miteinander durch die Öffnung gekoppelt sind, um das Dualmodenbandpassfilter zu definieren, weist das Bandpassfilter keine Beschränkungen hinsichtlich der Kopplungspunkte mit der Resonatorelektrode auf und stellt verschiedene Bandcharakteristika durch die Auswahl der Formen der Resonatorelektrode und der Öffnung bereit.
Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika, Schritte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Dualmodenbandpassfilters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1B ist eine Unteransicht des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
1C ist eine Querschnittsseitenansicht des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels, die entlang der Linie X1-X1 in 1B aufgenommen wurde;
2 ist ein Grundriss, der eine Resonatorelektrode und Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
3 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika in einer Struktur, in der eine erste Kontaktlochelektrode und die Resonatorelektrode aus dem Dualmodenbandpassfilter des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung entfernt sind;
4 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika in einer Struktur, in der die Resonatorelektrode aus dem Dualmodenbandpassfilter des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung entfernt ist;
5 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Grundriss, der schematisch ein bekanntes Dualmodenbandpassfilter zum Vergleich zeigt;
7 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des bekannten Dualmodenbandpassfilters, das in der 6 abgebildet ist;
8A ist ein Grundriss und 8B ist eine Querschnittsvorderansicht, die schematisch die elektrische Feldverteilung eines bekannten Dualmodenbandpassfilters zeigen, das keine Kontaktlochelektrode aufweist;
9A ist ein Grundriss und 9B ist eine Querschnittsvorderansicht, die schematisch die elektrische Feldverteilung des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigen;
10A ist eine Unteransicht eines Dualmodenbandpassfilters gemäß eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
10B ist eine Querschnittsseitenansicht des Dualmodenbandpassfilters des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels, die entlang der Linie X2-X2 in der 10A aufgenommen wurde;
11 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
12 umfasst schematische Grundrisse, die einen Fall darstellen, bei dem die Breite des Dualmodenbandpassfilters verringert ist;
13 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels bei entfernter Resonatorelektrode und verringerter Breite;
14 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels bei entfernter Resonatorelektrode und verringerter Breite;
15 ist eine Querschnittsvorderansicht, die eine Modifikation des Dualmodenbandpassfilters der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Grundriss, der schematisch eine weitere Modifikation des Dualmodenbandpassfilters der vorliegenden Erfindung zeigt; und
17A ist eine Querschnittsvorderansicht und 17B ist ein Grundriss, die schematisch ein bekanntes Dualmodenbandpassfilter zeigen.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Dualmodenbandpassfilters 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine Unteransicht des Dualmodenbandpassfilters. 1C ist eine Querschnittsseitenansicht des Dualmodenbandpassfilters, die entlang der Linie X1-X1 in der 1B aufgenommen wurde.
Das Dualmodenbandpassfilter 1 umfasst vorzugsweise ein im wesentlichen rechteckiges dielektrisches Substrat 2. Das dielektrische Substrat 2 ist vorzugsweise aus einem geeigneten dielektrischen Material hergestellt. Ein solches dielektrisches Material umfasst ein synthetisches Harz, wie z. B. Fluorcarbonkunststoff und dielektrische Keramiken.
Das dielektrische Substrat 2 umfasst eine Resonatorelektrode 3 und Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 4 und 5, die in einer Zwischenhöhe angeordnet sind. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das dielektrische Substrat 2 eine Mehrzahl von dielektrischen Schichten. Die Resonatorelektrode 3 ist auf einer dielektrischen Schicht angeordnet, die nicht die oberste Schicht ist. 2 ist ein Grundriss, der die planare Form der Resonatorelektrode 3 und der Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 4 und 5 schematisch zeigt. Die Resonatorelektrode 3, die vorzugs weise eine im wesentlichen rechteckige Form aufweist, umfasst eine Öffnung 3a in dem mittleren Teil derselben. Die Resonatorelektrode 3 umfasst einen Metallfilm, dessen Zusammensetzung nicht in besonderem Maße eingeschränkt ist, wie z. B. einen Metallfilm aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen geeigneten Material oder einen Legierungsfilm. Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 4 und 5 sind ebenfalls aus einem ähnlichen metallischen Material hergestellt.
Die Resonatorelektrode 3, die ein solcher Metallfilm ist, ist in dem dielektrischen Substrat 2 auf einem Teil einer Ebene in einer Zwischenhöhe bereitgestellt.
Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 4 und 5 können in allen geeigneten Positionen angeordnet sein, solange diese koppelbar mit der Resonatorelektrode 3 sind. Das heißt, die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden 4 und 5 können in einer Höhe angeordnet sein, die sich von der Höhe unterscheidet, in der die Resonatorelektrode 3 angeordnet ist.
Die Resonatorelektrode 3 weist eine Form auf, um eine Mehrzahl von nicht entarteten Resonanzmoden zu erzeugen. Wie in der oben beschriebenen Veröffentlichung offenbart, ist die Mehrzahl der Resonanzmoden miteinander gekoppelt, um die Bandpassfiltercharakteristika bereitzustellen, da die Resonatorelektrode 3 die Öffnung 3a umfasst.
In dem Dualmodenbandpassfilter 1 ist eine erste Masseelektrode 6 auf einer oberen Ebene des dielektrischen Substrats 2 bereitgestellt, um der Resonatorelektrode 3 mit zwischen denselben angeordneten dielketrischen Schichten gegenüber zu liegen. Auch wenn die erste Masseelektrode 6 in dem dielektrischen Substrat 2 angeordnet ist, kann die erste Masseelektrode auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 2 angeordnet sein.
Eine zweite Masseelektrode 7 ist unter der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 2 angeordnet, um der Resonatorelektrode 3 mit den dielektrischen Schichten zwischen denselben gegenüber zu liegen. Es ist nicht notwendig, die zweite Masseelektrode 7 unter dem dielektrischen Substrat 2 anzuordnen. Die zweite Masseelektrode 7 kann in einer Höhe über der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 2 eingebettet sein.
Die erste Masseelektrode 6 und die zweite Masseelektrode 7 sind vorzugsweise größer als die Resonatorelektrode 3 und die Resonatorelektrode 3 ist zwischen der ersten Masseelektrode 6 und der zweiten Masseelektrode 7 angeordnet.
Wie in der 1A dargestellt, sind die dritten Masseelektroden 8 an gegenüberliegenden Seiten des dielektrischen Substrats 2 bereitgestellt. Die dritten Masseelektroden 8 sind mit der ersten Masseelektrode 6 und mit der zweiten Elektrode 7 elektrisch verbunden.
Wie in der 1C gezeigt, ist eine erste Kontaktlochelektrode 9 bereitgestellt, um durch die Öffnung 3a die Resonatorelektrode 3 zu durchdringen. Die erste Kontaktlochelektrode 9 ist mit der ersten Masseelektrode und der zweiten Masseelektrode 7 elektrisch verbunden.
Die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektrode 4 ist mit einer Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektrode 10 durch eine dritte Kontaktlochelektrode 12 elektrisch verbunden, und die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektrode 5 ist mit einer Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektrode 11 durch eine dritte Kontaktlochelektrode 13 elektrisch verbunden. Die Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden 10 und 11 sind unter der unteren Fläche des dielektrischen Substrats 2 bereitgestellt.
In der Folge sind Betrieb und Wirkung des Dualmodenbandpassfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn Eingangssignale von einer der Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden 10 und 11 an das Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel geliefert werden, welches die Resonatorelektrode 3 und die Öffnung 3a umfasst, die wie oben beschrieben bereitgestellt sind, tritt eine Mehrzahl nicht entarteter Resonanzmoden in der Resonatorelektrode 3 auf. Die Resonanzmoden sind miteinander durch die Öffnung 3a derart gekoppelt, dass die andere Elektrode der Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden 10 und 11 Bandpassfiltercharakteristika liefert.
Wie oben beschrieben, ist die Resonatorelektrode 3 von der ersten Masseelektrode 6, der zweiten Masseelektrode 7 und den dritten Masseelektroden 8 in einem bekannten Dualmodenbandpassfilter dieses Typs umgeben. Genauer gesagt definieren die erste Masseelektrode 6, die zweite Masseelektrode 7 und die dritten Masseelektroden 8 einen Wellenleiter und deshalb neigt die Resonanz in dem Wellenleiter zu Störungen.
Im Gegensatz dazu unterdrückt die Bildung der ersten Kontaktlochelektrode 9 mit dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel unerwünschte Störsignale, die durch die Resonanzen der ersten Masseelektrode 6, der zweiten Masseelektrode 7 und der dritten Masseelektroden 8 hervorgerufen werden. Dies ist unten, mit Bezug auf 3 bis 7 basierend auf spezifischen Experimenten, beschrieben.
Bei den unten beschriebenen Experimenten ist die Größe des verwendeten dielketrischen Substrats 2, welches aus Keramik mit den Hauptbestandteilen Magnesium und Silizium hergestellt ist, ca. 2,5 mm Breite auf ca. 3,2 mm Länge auf ungefähr 1,0 mm Dicke. Die Resonatorelektrode 3 weist eine Größe von ca. 1,4 mm Breite auf ca. 1,5 mm Länge auf und die Öffnung 3a weist eine Fläche von ungefähr 0,54 mm² auf.
3 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika in einer Konfiguration, bei der die Resonatorelektrode 3 und die erste Kontaktlochelektrode 9 aus dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel entfernt sind. 3 zeigt, dass die durch einen Pfeil A angegebene Resonanz bei einer Frequenz von ungefähr 26,46 GHz für eine Charakteristik S11 auftritt. Diese Resonanz entspricht der Resonanz, die aus der Konfiguration mit der ersten Masseelektrode 6, der zweiten Masseelektrode 7 und den dritten Masseelektroden 8 resultiert. Genauer gesagt tritt die Grundresonanz, die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen wird, bei ungefähr 26,46 GHz auf.
4 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika, wenn nur die Resonatorelektrode 3 aus dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel entfernt ist. Das heißt, die Struktur in der 4 ist dieselbe Struktur, die die in 3 dargestellten Übertragungscharakteristika aufweist, außer dass die erste Kontaktlochelektrode 9 bereitgestellt ist.
Wie der Pfeil Aa in der 4 zeigt, bewirkt die Bereitstellung der ersten Kontaktlochelektrode 9, dass die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöste Grundresonanz bei einer Frequenz von ca. 31,32 GHz auftritt.
Der Vergleich zwischen der 3 und der 4 zeigt, dass die Bereitstellung der ersten Kontaktlochelektrode 9 die Frequenz der durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufenen Grundresonanz um ungefähr 5 GHz erhöht.
Somit verschiebt die erste Kontaktlochelektrode 9 die Frequenz der Grundresonanz und die Frequenz einer durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöste Resonanz höherer Mode in Richtung höherer Frequenzen.
5 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika der in den 1A bis 1C gezeigten Struktur. In der 5 stellen die Resonanzmoden um eine Frequenz von ca. 25,5 GHz die Resonanzmoden dar, die durch die Resonatorelektrode 3 erzeugt werden. Die Resonanzmoden sind durch die Bildung der Öffnung 3a aneinandergekoppelt und somit wird die Bandpassfiltercharakteristik erreicht. Im Gegensatz dazu tritt die Resonanz, welche durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöst wird, bei einer Frequenz von ungefähr 30,73 GHz auf, wie der Pfeil Ab zeigt. Wie 5 zeigt, unterscheidet sich folglich die Resonanzfrequenz der Resonatorelektrode 3 zur Bereitstellung der Bandpassfiltercharakteristika von der Resonanzfrequenz der ersten und dritten Masseelektrode 6 bis 8.
Zum Vergleich wurden die Übertragungscharakteristika eines bekannten Dualmodenbandpassfilters 121, das in der 6 gezeigt ist, gemessen. Das Dualmodenbandpassfilter 121 weist dieselbe Struktur wie das Dualmodenbandpassfilter 1 in den 1A bis 1C auf, mit der Ausnahme, dass die erste Kontaktlochelektrode 9 entfernt ist.
7 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters 121. 7 zeigt, dass die Resonanzen, die durch die Resonatorelektrode 3 hervorgerufen werden, in etwa um eine Frequenz von 27,7 GHz in dem bekannten Dualmodenbandpassfilter 121 auftreten. Die durch die Masseelektroden hervorgerufenen Resonanzen treten bei ungefähr 25,58 GHz und ungefähr 32,49 GHz auf, wie die Pfeile Ac und Ad zeigen. Das heißt, dass die Grundresonanzen und die Resonanzen einer höheren Mode, die durch die Masseelektroden hervorgerufen werden, auf beiden Seiten des Durchlassbandes des Dualmodenbandpassfilters 121 auftreten.
Der Vergleich zwischen 5 und 7 zeigt, dass bei dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Kontaktlochelektrode 9 den Effekt der unerwünschten Störsignale beseitigt, welche durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöst werden, und somit gute Übertragungscharakteristika erzielt werden.
Wie oben beschrieben, ist die erste Kontaktlochelektrode 9 derart konfiguriert, dass die Resonanz, die durch die erste bis dritte um die Resonatorelektrode angeordnete Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöst wird, außerhalb des Durchlassbandes des Dualmodenbandpassfilters auftritt. Diese Bildung beseitigt den Effekt der unerwünschten Störsignale, welche durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen werden, wodurch gute Übertragungscharakteristika wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Da die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 bereitgestellt sind, um die Resonatorelektrode 3 in dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel zu umgeben, wird die Strahlung von der Resonatorelektrode 3 unterdrückt, um eine Zunahme des Einfügungsverlustes des Filters, der durch Strahlungsverlust hervorgerufen wird, zu unterdrücken und zu verhindern, dass das Dualmodenbandpassfilter zu einer Rauschquelle wird. Eine Verschiebung der Filtercharakteristika, die auftritt, wenn andere elektronische Teile, ein Gehäuse oder andere Komponenten in der Nähe des Dualmodenbandpassfilters 1 angeordnet sind, wird ebenso unterdrückt.
Der Grund dafür, dass die Störsignale, welche durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen werden, durch die Bereitstellung der ersten Kontaktlochelektrode 9 verschoben werden, ist unten beschrieben.
8A ist ein Grundriss und 8B ist eine Querschnittsvorderansicht, die schematisch die elektrische Feldverteilung bei der Grundresonanzfrequenz der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8, d. h. die elektrische Feldverteilung bei ungefähr 26,46 GHz, bei dem bekannten Dualmodenbandpassfilter zeigen. Bei dieser elektrischen Feldverteilung nimmt die Stärke des elektrischen Feldes mit zunehmender Dichte der schwarzen Streifen zu. Wie 8A und 8B zeigen, entsteht in dem zentralen Bereich auf der Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats ein starkes elektrisches Feld.
Im Gegensatz dazu ist 9 ein Grundriss und 9B eine Querschnittsvorderansicht, die schematisch die elektrische Feldverteilung bei der Grundresonanzfrequenz der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8, d. h. die elektrische Feldverteilung bei ungefähr 31,32 GHz, in dem Dualmodenbandpassfilter 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, das die erste Kontaktlochelektrode 9 aufweist, zeigen. Wie 9A und 9B zeigen, beseitigt die erste Kontaktlochelektrode 9 in dem Zentralbereich der Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 2 das starke elektrische Feld in der 8.
Anders ausgedrückt entsteht das elektrische Feld nicht in und um einen Bereich, in dem die erste Kontaktlochelektrode 9 bereitgestellt ist, da die erste Kontaktlochelektrode 9 an die erste Masseelektrode 6 und die zweite Masseelektrode 7 kurzgeschlossen ist. Folglich verhindert gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Kontaktlochelektrode 9 das Auftreten einer starken Resonanz in dem Zentralbereich des dielektrischen Substrats 2 oder sie verhindert, dass die Peripherie der ersten Kontaktlochelektrode 9 zu der Resonanz beiträgt, die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen wird. Infolgedessen ist die Größe der Struktur verringert, die den Wellenleiter definiert, um die Frequenz der Grundresonanz zu erhöhen, die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen wird.
10A ist eine Unteransicht eines Dualmodenbandpassfilters 21 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 10B ist eine Querschnittsseitenansicht des Dualmodenbandpassfilters 21, die entlang der Linie X2-X2 in der 10A aufgenommen wurde.
Das Dualmodenbandpassfilter 21 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist auf dieselbe Weise wie das Dualmodenbandpassfilter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels konfiguriert, mit der Ausnahme, dass die zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 bereitgestellt sind. In dem Grundriss des Dualmodenbandpassfilters 21 ist eine Mehrzahl von zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 außerhalb eines Bereichs bereitgestellt, in dem die Resonatorelektrode 3 bereitgestellt ist. Die zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 sind wie die erste Kontaktlochelektrode 9 mit der ersten Masseelektrode 6 und der zweiten Masseelektrode 7 elektrisch verbunden.
Bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 verschieben die zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 unerwünschte Störsignale, die durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen werden, in Richtung höherer Frequenzen, um den Störsignaleffekt zu reduzieren. Dies ist weiter unten Bezug nehmend auf 11 bis 13 beschrieben.
11 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters 21. Die Grundresonanz, die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen wird, tritt in der 5 bei ungefähr 30,73 GHz auf, dieselbe zeigt die Übertragungscharakteristika des Dualmodenbandpassfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, während die Grundresonanz, die durch die erste bis dritte Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen wird, in der 11 bei einer höheren Frequenz von ungefähr 33,56 GHz auftritt.
Bezug nehmend auf 11 treten die Resonanzen, die durch die Resonatorelektrode 3 ausgelöst werden, bei ungefähr 25,5 GHz auf.
Bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel verschiebt die Hinzufügung der zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 unerwünschte Störsignale, die durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 ausgelöst werden, in Richtung höherer Frequenzen, um den Störsignaleffekt weiter zu reduzieren. Dies liegt daran, dass die zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 einen Bereich schaffen, der nicht zu der Resonanz um die zweiten Kontaktlochelektroden 22 bis 25 beiträgt, und somit ist die Größe der Struktur, die den Wellenleiter definiert, im Vergleich zu dem Dualmodenbandpassfilter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels reduziert und die Resonanzfrequenz der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 erhöht.
Mit dem Dualmodenbandpassfilter 21 werden die Frequenzvariationen aufgrund von Herstellungsfehlern verringert. Es wird angenommen, dass die Breite W des Dualmodenbandpassfilters aufgrund der Herstellungsfehler auf W1 reduziert wird, wie das Diagramm auf der rechten Seite der 12 zeigt.
13 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters 1, wenn die Resonatorelektrode 3 entfernt ist und wenn die Breite wie oben beschriebenen verringert ist. 14 zeigt S-Parameter-Frequenz-Charakteristika des Dualmodenbandpassfilters 21, wenn die Resonatorelketrode 3 entfernt ist, und wenn die Breite wie oben beschrieben verringert ist.
Der Vergleich zwischen der 13 und der 4 zeigt, dass, wenn aufgrund der Herstellungsfehler die Breite in dem Dualmodenbandpassfilter 1 verringert ist, die Grundresonanzfrequenz der Störsignale, die durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode 6 bis 8 hervorgerufen werden, sich von ungefähr 31,32 GHz nach ungefähr 32,87 GHz verschiebt.
Der Vergleich zwischen der 11 und der 14 zeigt, dass, wenn die Breite in dem Dualmodenbandpassfilter 21 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels verringert ist, die Grundresonanzfrequenz des Störsignals, die durch die Resonanzen der ersten bis dritten Masseelektrode ausgelöst wird, sich von ungefähr 33,56 GHz nach ungefähr 33,98 GHz verschiebt.
Bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 ist die Verschiebung der Resonanzfrequenz der Störsignale bei variierender Chipgröße geringer als die Verschiebung bei dem Dualmodenbandpassfilter 1. Mit anderen Worten ist die Variation der Störsignalfrequenz, welche durch die Variation der Chipgröße, die aus den Herstellungsfehlern resultiert, hervorgerufen wird, bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 verringert, und somit ist die Variation der Übertragungscharakteristika verringert.
Die Gründe dafür, dass die Variationen der Störsignalfrequenz, die durch die Variation der Chipgröße hervorgerufen werden, bei dem Dualmodenbandpassfilter 21, wie oben beschrieben, verringert sind, werden in der Folge genau erläutert.
Bei dem Dualmodenbandpassfilter 1 ändert sich durch die Variation der Breite die Größe der Räume zwischen der zentralen ersten Kontaktelektrode 9 und den beiden Längsseiten des Dualmodenbandpassfilters 1. Da die Resonanz bei der transversalen elektrischen (TE-) Mode von der Größe der Räume abhängt, variiert die Frequenz mit der Variation der Raumgrößen.
Im Gegensatz dazu führt bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 eine beliebige Variation der Breite des Chips nicht zu einer Veränderung der Größe der Räume, da die Räume durch die zweiten Kontaktlochelektroden 22 und 25 um die Resonatorelektrode 3 und die zentrale erste Kontaktlochelektrode 9 fest sind. Folglich wird die durch Herstellungsfehler hervorgerufene Variation der Störsignale bei dem Dualmodenbandpassfilter 21 unterdrückt.
15 zeigt ein modifiziertes Dualmodenbandpassfilter 26. Wie 15 zeigt, sind die erste Masseelektrode 6 und die zweite Masseelektrode 7 in dem dielektrischen Substrat 2 bereitgestellt.
Auch wenn die Öffnung, wie in der oben beschriebenen Veröffentlichung offenbart, bewirkt, dass die Mehrzahl der nicht entarteten Resonanzmoden miteinander gekoppelt ist, um die Bandpassfiltercharakteristika in dem Dualmodenbandpassfilter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und dem Dualmodenbandpassfilter 21 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels bereitzustellen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Bandpassfilter beschränkt. So kann die vorliegende Erfindung auch auf ein bekanntes Dualmodenbandpassfilter in der 16 angewandt sind, das eine Ringresonatorelektrode 31 aufweist. Bei dem bekannten Dualmodenbandpassfilter stellt die Steuerung der Kopplungspunkte 32 und 33 mit der Ringresonatorelektrode 31 die Bandpassfiltercharakteristika bereit. Eine Rückkopplungsschalung 34 ist bereitgestellt, um den Kopplungsgrad bei dem bekannten Dualmodenbandpassfilter in der 16 zu steuern.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Resonatorelektroden mit verschiedenen Formen auf verschiedene Bandpassfilter angewandt sein, vorausgesetzt, dass die Resonatorelektroden die jeweiligen Öffnungen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele, kann aber im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
Ferner können die Technologien, die in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen offenbart sind, beliebig miteinander kombiniert werden.

Claims

Ein Bandpassfilter (1), das folgende Merkmale aufweist: ein dielektrisches Substrat (2); eine Resonatorelektrode (3), die auf einem Teil einer Ebene in einer Zwischenhöhe in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats bereitgestellt ist, um einer oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats gegenüberzuliegen, und eine Öffnung (3a) umfasst; eine erste und eine zweite Masseelektrode (6, 7), die über bzw. unter der Resonatorelektrode in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats angeordnet sind, um der Resonatorelektrode mit dielektrischen Schichten, die zwischen denselben angeordnet ist, gegenüberzuliegen und um die Resonatorelektrode zwischen sich anzuordnen; Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden (4, 5), die an die Resonatorelektrode gekoppelt sind; Eingangs-Ausgangs-Anschlusselektroden (10, 11), die an der Außenoberfläche des dielektrischen Substrats bereitgestellt sind und mit den Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden elektrisch verbunden sind, gekennzeichnet durch eine erste Kontaktlochelektrode (9), die die Öffnung in der Dickenrichtung des Substrats durchdringt, um nicht mit der Resonatorelektrode elektrisch verbunden zu sein, und die mit der ersten und zweiten Masseelektrode elektrisch verbunden ist.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, das ferner zweite Kontaktlochelektroden (22 – 25) umfasst, die in einem Grundriss der Resonatorelektrode in einem Bereich außerhalb der Resonatorelektrode (3) bereitgestellt sind, und die mit der ersten und zweiten Masseelektrode (6, 7) elektrisch verbunden sind.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die Resonatorelektrode (3) angeordnet ist, um eine Mehrzahl von nicht entarteten Resonanzmoden aufzuweisen, und derart, dass die Mehrzahl der Resonanzmoden durch die Öffnung miteinander gekoppelt ist, um ein Dualmodenbandpassfilter zu definieren.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die Resonatorelektrode (3) eine Ringresonatorelektrode ist.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Masseelektrode (6, 7) auf einer oberen bzw. unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats (2) angeordnet sind.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Masseelektrode (6, 7) in dem dielektrischen Substrat (2) angeordnet sind.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die Resonatorelektrode (3) im wesentlichen eine rechteckige Form aufweist.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die Eingangs-Ausgangs-Kopplungselektroden (4, 5) auf einem Teil einer Ebene in einer Zwischenhöhe in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats (2) angeordnet sind.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die Öffnung (3a) in einem Zentralteil der Resonatorelektrode (3) angeordnet ist.
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Masseelektrode (6, 7) größer sind als die Resonatorelektrode (3).
Ein Bandpassfilter gemäß Anspruch 1, das ferner mindestens eine weitere Kontaktlochelektrode (12, 13) aufweist, die mit mindestens einer der Eingangs-Ausgangs-Elektroden (4, 5) verbunden ist.