DE68918918T2

DE68918918T2 - Mikrowellenfilter.

Info

Publication number: DE68918918T2
Application number: DE68918918T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Saka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2009-11-10
Also published as: DE68918918D1; US5015976A; DE68927773D1; DE68927773T2; EP0537798B1; EP0368661A3; EP0537798A1; EP0368661B1; EP0368661A2

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenfilter, bei dem eine Streifenleitung oder eine Mikrostreifenleitung Verwendung findet, oder insbesondere eine Mikrowellenfilteranordnung, bei der die Durchlaßbereichsfrequenz höher ist als die Sperrbereichsfrequenz, und sowohl die Durchlaßbereichsfrequenz als auch die Sperrbereichsfrequenz in ihrer Bandweite begrenzt sind.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Bei einer Mischstufe, welcher ein Hochfrequenzsignal (Frequenz fs) und ein sich vom Hochfrequenzsignal in der Frequenz unterscheidendes Überlagerungsoszilatorsignal (mit Frequenz fl) zugeführt werden, um ein Zwischenfrequenzsignal (mit Frequenz fs - fl ; fs > fl) zu erzeugen, welche eine die Differnz zwischen den beiden vorhergehenden Signalen darstellende Frequenzkomponente ist, wird ein Filter (in folgendem als "Signaldurchlaß- Spiegelsignalsperr-Filter" bezeichnet) für den Durchlaß des Hochfrequenzsignals ohne Verluste, jedoch Sperren eines Spiegelsignals (mit der Frequenz fm = 2fl - fs), mit einer Frequenz (2fl - fs) von zweifache Frequenz des Überlagerungsoszilatorsignal (2fl) minus Frequenz (fs) des Hochfrequenzsignals, zur Übertragung des Hochfrequenzsignals an eine Mischdiode in eine Hauptleitung eingefügt. Desweiteren wird ein Überlagerungsdurchlaßfilter (im folgenden als "Übeflagerungs-BPF" bezeichnet) für den selektiven Durchlaß ausschließlich eines Überlagerungsoszilatorsignals zwischen einen Eingangsanschluß für das Überlagerungsoszilatorsignal und die Mischdiode gesetzt. Beim Anlegen eines Hochfrequenzsignals und eines Überlagerungsoszilatorsignals an eine Mischdiode, die ein nichtlineares Element bildet, wird ein Seitenband oder eine Oberschwingung mit der Frequenz mfs ± nfl (m, n ganzzahlig) erzeugt. Die Wellen der Spiegelsignalfrequenz fm und die Summenfrequenz fs + fl in diesen Spektren enthalten eine Hochfrequenzkomponente. Indem insbesondere das Spiegelsignal aus diesen der Mischdiode zugeführten Signalen durch einen Signaldurchlaß- Spiegelsignalsperr-Filter herausgefiltert und dieses wieder mit dem Überlagerungsoszilationssignal gemischt wird, ist es möglich ein rückgemischtes Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen und dadurch die Mischdämpfüngsverluste der Mischstufe zu reduzieren. Desweiteren ist der Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter in der Lage zu verhindern, daß ein Störwellensignal von gleicher Frequenz wie das Spiegelsignal über den Hochfrequenzsignaleingangsanschluß in das Frequenzband des Zwischenfrequenzsignals eintritt.
Insbesondere bei einer Einpolmischstufe, die nur eine Mischdiode besitzt wird die Leistung stark durch die Art und Weise der Verarbeitung des in der Mischdiode erzeugten Spiegelsignals beeinllußt. Die Impedanz, von einem Diodenanschluß aus gesehen, wird so eingestellt, daß sie gegen die Spiegelsignalfrequenz reagiert. Ein Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter und ein Überlagerungs-BPF zum Herausfiltern eines Spiegelsignals stellen daher unverzichtbare Elemente für den Aufbau einer Einpolmischstufe dar. Der Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter ist auf einer, oder verbunden mit einer Hauptleitung für die Übertragung eines Hochfrequenzsignals zur Mischdiode vorgesehen, und daher haben die Charakteristiken des Signaldurchlaß- Spiegelsignalsperr-Filters einen direkten Einfluß auf die Leistung der Mischstufe. Mit anderen Worten ist die Aussage nicht übertrieben, daß die Mischstufenleistung durch die Charakteristiken des Signaldurchlaß- Spiegelsignalsp err-Filter bestimmt ist.
Die in folgendem beschriebenen Leistungskeunwerte sind für einen derartigen Signaldurchlaß- Spiegdsignalsperr- Filter erforderlich.
(1) Minimale Einfügeverluste gegenüber einem Hochfrequenzsignal.
(2) Charakteristiken, die ein ausreichendes Ausffltern eines Spiegelsignals ermöglichen.
(3) Ein Durchlaßbandbereich und ein Sperrbandbereich, die für ein Hochfrequenzsignal bzw. ein Spiegelsignal erforderlich sind.
(4) Je steiler die Außerbandcharakteristiken sind, desto näher liegen die Frequenzen des Hochfrequenzsignals und des Spiegelsignals beieinander.
Ein herkömmlicher, mit einer Mischstufe verwendeter Signaldurchlaß- Spiegelsignalsperr-Filter ist in IP-A-63-10601 beschrieben. Dieser Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter ist in Fig. 5 dargestellt.
In Fig. 5 sind ein Eingangsanschluß 1 und ein Ausgangsanschluß 2 für ein Hochfrequenzsignal über eine aus einer Streifenleitung aufgebaute Hauptleitung 3 verbunden. Stichleitungen 4, 5, 6 mit offenen Enden und Längen von l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; sind mit gleichen Intervallen von l&sub0; sequentieller Weise quer zur Hauptleitung 3 verbunden. Die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; der Stichleitungen 4, 5, 6 sind so gewählt, daß sie gleich oder unge1ähr gleich ein Viertel der Wellenlänge des Spiegelsignals sind, so daß sich die Dämpfimgspole innerhalb oder in der Nähe des Spiegelsignalbereichs befinden. Die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und die Intervalle l&sub0; der Stichleitungen 4, 5, 6 mit offenen Enden sind auch derart festgesetzt, daß gleichzeitig die Beziehungen l&sub2; < l&sub1; < l&sub0; < 2l&sub2; und l&sub2; < l&sub3; < l&sub0; < 2l&sub2; oder die Beziehungen l&sub2; < l&sub1; = l&sub3; < l&sub0; < 2l&sub2;, bei einer Länge l&sub0; von ungefähr 1,5 mal ein Viertel der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals, eingehalten werden. Die Zahlen 7, 8 bezeichnen Eingangs- und Ausgangsleitungen, die mit dem Eingangsanschluß 1 bzw. Ausgangsanschluß 2 verbunden sind.
Der erwähnte Signaldurchlaß- Spiegelsignalsperr-Filter mit den Stichleitungen 4, 5, 6 mit offenen Enden, die in senkrechter Richtung zur Hauptleitung 3 herausragen, hat folgende Nachteile:
(1) Die Tatsache, daß die Stichleitungen 4, 5, 6 so montiert sind, daß sie rechtwinkelig zur Hauptleitung 3 hervorstehen, bewirkt leicht Strahlung und dadurch wird ein Einfügeveflust innerhalb des Durchlaßbereichs eines Hochfrequenzsignals erhöht.
(2) Die Stichleitung 5 mit offenem Ende hat, verglichen mit den Stichleitungen 4 und 6 Dämpfungspole auf der Hochfrequenzseite. Weim die charakteristische Impedanz der Stichleitung 5 mit offenem Ende erhöht wird, würde ein Filter mit einer vergleichsweise steilen Anstiegscharakteristik erzielt werden. Da jedoch nur eine Stichleitung mit offenem Ende und Dämpfüngspolen auf der Hochfrequenzseite vorhanden ist, ist es jedoch unmöglich einen Filter mit steiler Anstiegscharakteristik zu erzeugen.
(3) Aufgrund der Tatsache daß sich die Stichleitungen 4, 5, 6 mit offenen Enden in rechtwiirkeliger Richtung zur Hauptleitung erstrecken, ergibt sich durch die Verbreiterung des Filters eine erhöhte Filtergröße.
Es wurde auch vorgeschlagen, Filter zu liefern, bei denen Ausläufefleitungen parallel zur Hauptleitung verbunden sind, siehe beispielsweise IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, Band MTT-24, Nr. 5, Mai 1976, Seite 242 bis 248 und Electronic Engineering, Band 50, Nr. 604 (1978.04), Seiten 39 bis 41.

INHALT DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um diese Nachteile zu vermeiden, und das Erfindungsziel ist, einen kompakten Mikrowellenfilter zu liefeni, bei dem der durch die Strahlung innerhalb des Durchlaßbereichs eines Hochfrequenzsignals verursachte Einfügeverlust gering ist und der eine steile Anstiegscharakteristik besitzt.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellenfilter geliefert, das aufweist:
eine Hauptleitung mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, eine erste, eine zweite und eine dritte Leitung mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;, l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind, wobei die Leitungen die Längen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; haben, dadurch gekennzeichnet daß,
die erste und die dritte Leitung Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die zweite Leitung eine Stichleitwig mit offenem Ende ist, die quer zu der Hauptleitung liegt, die Längen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; der ersten, zweiten bzw. dritten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind, und zwar derart, daß deren Dämpfiuigspole innerhalb eines Sperrbereichs liegen, die Längen l&sub0;, l&sub0;', l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, und die charakteristische Impedanz zumindest der ersten und der dritten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind, und das Intervall l&sub0;, l&sub0;' zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Leitung mit offenem Ende derart gewählt ist, daß es länger als 5/16 der Wellenlänge einer Durchlaßbereichsfrequenz, jedoch kürzer als 7/16 der Wellenlänge der Durchlaßbereichsfrequenz ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellenfilter geliefert, das aufweist:
eine Hauptleitung mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß und eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Leitung mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;, l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind und Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' bzw. l&sub3; haben, dadurch gekeimzeichnet, daß
die zweite und die dritte Leitung mit im wesentlichen gleichen Längen l&sub2;, l&sub2;' Stichleitungen mit offenem Ende sind, die quer zu der Hauptleitung liegen, sich an beiden Seiten der Hauptleitung an derselben Position über die Hauptleitung erstrecken, die erste und die vierte Leitung Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; der ersten, zweiten, dritten und vierten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind und zwar derart, daß die Dämpfüngspole innerhalb eines Sperrbereichs liegen, die Längen l&sub0;, l&sub0;', l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < in 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, und die charakteristische Inipedanz zumindest der ersten und der vierten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellenfilter geliefert, welches aufweist:
eine Hauptleitung mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß und eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Leitung mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;', l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind und Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' bzw. l&sub3; haben, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite und die dritte Leitung mit im wesentlichen gleicher Länge l&sub2; bzw. l&sub2;' Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu den Hauptleitungen angeordnet sind und verschaltet sind, die erste und die vierte Leitung Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die erste und die zweite Leitung einander entsprechend entgegengesetzt auf entgegengesetzten Seiten der Hauptleitung angeordnet sind, die dritte und die vierte Leitung einander entsprechend entgegengesetzt auf entgegengesetzten Seiten der Hauptleitung angeordnet sind, die Längen l&sub1;' l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; der ersten, der zweiten, der dritten bzw. der vierten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind, und zwar derart, daß deren Dämpfungspole innerhalb eines Sperrbereichs liegen, die Längen l&sub0;, l&sub0;', l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub2; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, und die charakteristische Impedanz zumindest der ersten und der vierten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind.
In einer Form der vorliegenden Erfindung weist ein Mikrowellenfilter Leitungen mit offenen Enden an drei oder vier Stellen einer Hauptleitung auf, wobei bei dieser Form die Länge der Leitungen mit offenem Ende zu ungefähr 1/4 der Wellenlänge eines Spiegelsignals gewählt ist, wodurch Bereichssperrfilter-Charakteristiken für eine Spiegelsignalfrequenz geliefert werden.
Falls Leitungen mit offenem Ende an drei Punkten der Hauptleitung verwendet werden, sind eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Leitung mit offenem Ende sequentiell mit gleichen oder im wesentlichen gleichen Intervallen verbunden, und die Länge der Leitungen mit offenem Ende wird so gewählt, daß sie ungefähr gleich ein Viertel der Wellenlänge des Spiegelsignals ist, und auf diese Weise Sperrbereichfiltercharakteristiken für eine Spiegelsignalfrequenz erzeugt. Die erste und die dritte Leitung sind aus parallelverschalteten Leitungen mit offenem Ende aufgebaut, wdche parallel zur Hauptleitung liegen, und die Intervalle zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Leitung sind so gewählt, daß sie länger als ein Viertel und kürzer als die halbe Wellenlänge des Spiegelsignals sind. Insbesondere durch die Wahl eines Intervalls von ungefähr 1,5 mal ein Viertel der Wellenlänge eines Hochfrequenzsignals, werden Durchlaßbereich sfiltercharakteristiken für die Frequenz des Hochfrequenzsignals erhalten.
Wenn andererseits die Leitungen mit offenem Ende an vier Stellen der Hauptleitung verbunden sind, ist das Filter aus einer Haupfleitung und einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten parallelverschalteten Leitung mit offenem Ende aufgebaut, wobei jeweils ein Ende von diesen in sequentieller Weise bei den Intervallen von l&sub0;, bzw. l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') verbunden ist. Die erste, die zweite, die dritte und die vierte parallelverschaftete Leitung, welche jeweils die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; haben, sind parallel zur Hauptleitung geschaltet. Die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; sind so gewählt, daß sie gleich ein Viertel der Wellenlänge der Sperrbereichsfrequenz betragen, derart daß deren Dämpfungspole innerhalb eines Sperrbereichs liegen. Gleichzeitig werden die Längen l&sub0;, l&sub1;', l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; so gewählt, daß sie die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3;, oder die Bedingungen l&sub1; = l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen.
Ein Hauptmerkmal des vorliegenden Mikrowellenfilters ist, daß eine Hauptleitung gegenüberliegend zu einem Paar aus einer ersten und einer zweiten parallelverschalteten Leitung und einem Paar aus einer dritten und einer vierten parallelverschalteten Leitung angeordnet ist, oder daß die charakteristische Impedanz von mindestens der ersten und der vierten parallel verschalteten Leitung so gewählt ist, daß sie größer ist als diejenige der Eingangs- und Ausgangsleitungen, die mit den Eingangs- oder Ausgangsanschlüssen verbunden sind.
Die Tatsache, daß jede parallelverschaftete Leitung parallel zu einer Hauptleitung angeordnet und verschaltet ist, verringert den Strahluiigsveflust des Filters aufgrund der Strahlung von den offenen Enden der parallel verschalteten Leitungen, woraus sich ergibt, daß der Filtereinfügungsverlust innerhalb des Durchlaßbereichs des Hochlfrequenzsignals vermindert wird und die Filterdämpfung innerhalb des Sperrbereichs des Spiegelsignals erhöht wird.
Die charakteristische Impedanz einer parallelverschalteten Leitung, deren Dämpfüngspole sich auf der näher am Durchlaßbereich des Hochfrequenzsignals liegenden Seite befinden, wird höher eingestellt, als die charakteristische Impedanz von Eingangs- und Ausgangsleitungen, wodurch der Qualitätsfaktor (Q) innerhalb des Sperrbereichs der parallelverschalteten Leitungen erhöht wird, während gleichzeitig Filtercharakteristiken, die eine steile Anstiegscharakteristik beinhalten, aufgrund der Tatsache erzielt werden, daß zwei parallelverschaltete Leitungen diese Dämpfungspole aufweisen.
Die vorliegende Erfindung wird in folgendem beispielhaft mit spezieller Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Diese zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm eines Musters einer Mikrowellenfilterschaftung, die aus einer Streifenleitung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 2 ein charakteristisches Diagramm, welches ein spezifisches Beispiel von der Frequenzcharakteristik des Einfügungsverlustes der in Fig. 1 gezeigten Filterschaltung zeigt.
Fig. 3 ein Musterdiagrannn, welches eine Mikrowellenfilterschaltung zeigt, die aus einer Streifenleitung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 4 ein Musterdiagramm, welches eine Mikrowellenfilterschaltung zeigt, die aus einer Streifenleitung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 5 ein Musterdiagramm, welches eine Mikrowellenfilterschaltung zeigt, die aus einer herkömmlichen Streifenleitung aufgebaut ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Eingangsanschluß 11 und ein Ausgangsanschluß 12 für ein Hochfrequenzsignal sind durch eine aus einer Streifenleitung aufgebaute Hauptleitung 13 verbunden. Parallelverschaftete Leitungen 14 und 16 mit offenem Ende und den Längen l&sub1; bzw. l&sub3; sind zur Hauptleitung 13 parallel geschaltet und die Stichleitung 15 mit offenem Ende und Länge 12 ist quer zur Hauptleitung l3 angeordnet. Desweiteren sind die parallelverschaltete Leitung 14, die Stichleitung 15 mit offenem Ende und die parallelverschaltete Leitung 16 in dieser Reihenfolge im Intervall l&sub0;, l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung 13 verbunden. Die Längen l&sub1; l&sub2; und l&sub3; der parallelverschaltete Leitung 14 mit offenem Ende, die Stichleitung 15 und die parallelverschaltete Leitung 16 werden so gewählt, daß sie ein Viertel oder im wesentlichen ein Viertel der Wellenlänge des Spiegelsignals haben, derart daß sich deren Dämpfüngspole innerhalb oder in der Nähe des Spiegelsignalbandes befinden. Die Längen l&sub1;, l&sub3; der parallelverschalteten Leitungen 14 und 16, die Länge l&sub2; der Stichleitung 15 mit offenem Ende und das Intervall l&sub0;, l&sub0;' sind solcherart gewählt, daß die beiden Bedingungen l&sub1; l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; gleichzeitig erfüllt sind, oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllt wird. Andererseits wird die Länge l&sub0;, l&sub0;' auf einen Wert festgelegt, der ungefahl 1,5 mal ein Viertel der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals ist und die charakteristische Impedanz der parallelverschalteten Leitungen 14 und 16 auf einen Wert, der höher als die charakteristische Impedanz Z&sub0; (normalerweise 50 Ω) der mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 11 und 12 verbundenen Eingangs- und Ausgangsleitungen 17, 18 ist.
Nach der ersten Ausführungsform verringert die Tatsache, daß die eine hohe charakteristische Impedanz besitzenden parallelverschalteten Leitungen 14, 16 mit der Hauptleitung 13 parallelverschaltet sind, den Strahlungsverlust des Filters aufgrund von Strahlung aus den offenen Enden der parallelverschalteten Leitungen 14, 16, woraus sich ergibt, daß der Einfügungsverlust des Filters innerhalb der Bandbreite einer Hochfrequenz reduziert wird und die Filterdämpfüng innerhalb des Sperrbereichs des Spiegelsigna1s erhöht wird. Ebenfalls wird, da die charakteristische Impedanz von mindestens zwei parallelverschafteten Leitungen 14 und 16 auf einen hohen Pegel eingestellt ist, der Qualltätsfaktor Q innerhalb des Sperrbereichs der parallelverschalteten Leitungen 14 und 16 erhöht, wodurch ein Filter mit steiler Anstiegscharakteristik erzeugt wird. Die vorllegende Ausfühungsform ist besonders effektiv als Filter für eine Spiegelsignalausfilterung bei einer Mischstufe mit nahe beieinanderliegendem Hochfrequenzsignal und Spiegelsignal, wodurch eine sehr gute Mischstufenleistungswerte realisiert werden. Gleichermaßen werden die Filterabmessungen verringert, da die parallelverschalteten Leitungen 14, 16 parallel zur Hauptleitung geschaltet sind.
Fig. 2 zeigt eine Filtercharakteristik, die auf der Annahme basiert, daß die dielektrische Konstante einer Streifenleitung 2,6 ist, deren Dicke 0,6 mm ist, die charakteristische Impedanz der parallelverschalteten Leitungen 14, 16 120 Ω ist, die charakteristische Impedanz der Stichleitung 15 mit offenem Ende 50 Q und die Länge l&sub0; (= l&sub0;'), l&sub1; (= l&sub3;) und l&sub2; 6,3mm, 5,5 mm bzw. 5,6 mm sind. Diese Auslegung berücksichtigt die Auswirkung der Streuungskapazitanz, welche durch den Randeffekt an den offenen Enden der Stichleitung 16 und der parallelverschafteten Leitungen 14, 16 verursacht wird. Der in Fig. 2 gezeigte Filter hat Charakteristiken, welche ein VSWR (Stehwellenverhältnis) von weniger als zwei im Frequenzbereich von 11,4 bis 14,0 GHz und eine Dämpfung von mehr als 30 dB im Frequenzbereich von 8,2 bis 99 GHz beinhalten. Daraus ergibt sich, daß ein Filter mit den in Fig. 2 gezeigten Charakteristiken den erforderlichen Leistungsmerkmalen gerecht wird, die von einem Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter für eine Mischstufe mit einem Spiegelsignal von einer Frequenz von 8,2 bis 9,9 GHz und einem Hochfrequenzsignal von 11,4 bis 14,4 GHz erforderlich sind. Wenn desweiteren der Abstand l&sub0;, l&sub0;' zwischen den parallelverschalteten Leitungen und der Stichleitung mit offenem Ende so gewählt wird, daß er länger als 5/16 und kürzer als 7/16 der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals ist, ist ein Filter mit einer besonders herausragenden Charakteristik konfiguriert. Der Filter mit der in Fig. 2 gezeigten Charakteristik ist so gewählt, daß er diese Bedingungen eifüllende Abmessungen hat.
Fig. 3 zeigt einen Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bauteile wie in Fig. 1 werden nachfolgend erklärt, indem sie jeweils mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. versehen werden. Die Zahlen 25, 25' bezeichnen Stichleitungen mit offenem Ende, welche gleiche oder im wesentlichen gleiche Längen 12, 12' besitzen, welche so gewählt sind, daß sie ein Viertel oder fast ein Viertel der Wellenlänge des Spiegelsignals haben, so daß sich die Dämpfüngspole innerhalb oder in der Nähe des Spiegelsignalbandes befinden. Diese Stidileitungen sind an einander entsprechenden Positionen auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptleitung 13 angekoppelt. Es sei angenommen, daß die charakteristischen Iinpedanzen der Stichleitungen 25, 25' mit offenem Ende Z&sub2;&sub5; und Z&sub2;&sub5;' sind, daß die charakteristische lnipedanz der Stichleitung mit offenem Ende in Fig. 1 Z&sub1;&sub5; ist, und daß die Längen der Stichleitungen 15, 25 und 25' mit offenem Ende so gewählt sind, daß alle Frequenzen der Dämpfüngspole der Stichleitungen 15, 25 und 25' mit offenem Ende miteinander übereinstimmen. Dann stimmen die Filtercharakteristiken in den Fig. 1 und 3 miteinander überein, vorausgesetzt daß die Beziehung 1/Z&sub1;&sub5; = 1/Z&sub2;&sub5; + 1/Z&sub2;&sub5;', erfüllt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Längen l&sub2;, l&sub2;' der Stichleitungen 25, 25' mit offenem Ende, zusätzlich zur Wirkung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsfbrm etwas unterschiedlich voneinander eingestellt, so daß aufgrund der Stichleitungen 25, 25' mit offenem Ende zwei Dämpfüngspole vorhanden sind, wodnrch es möglich wird, die Positionen der Dämpfüngspole über ein Spiegelsignalband zu verteilen, mit dem Ergebnis, daß der Dämpfungsgrad in einem Spiegelsignalband ausgemitteit werden kann. Wenn eine Leitung mit einer niedrigen charakteristischen Impedanz für die Stichleitung 25, 25' mit offenem Ende in der Ausführungsform von Fig. 1 benötigt wird, kann eine niedrige effektive charakteristische Impedanz leicht erreicht werden, indem man sie in zwei Stichleitungen 25, 25' mit offenem Ende unterteilt, wie in der zweiten Ausführungsform gezeigt ist. Zusätzlich wird, da die Leitungsbreite der Stich leitungen 25, 25' mit offenem Ende kleingelialten wird, die Bildung der Stichleitungen, welche anderenfalls eine breitere Leitung haben könnten, beim Verbinden der Hauptleitung 13 und der Stichleitungen 25 und 25' mit offenem Ende erleichtert. Desweiteren kann ein Filter mit einer besonders herausragenden Charakteristik konfignriert werden, indem ein Intervall l&sub0;, l&sub0;' so gewählt wird, daß es länger als 5/16 und kürzer als 7/16 des Hochfrequenzsignals ist.
Ein Signaldurchlaß-Spiegelsignalsperr-Filter nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Eingangsanschluß 31 und ein Ausgangsanschluß 32 für ein Hochfrequenzsignal sind durch eine eine Hauptleitung 33 bildende Streifenleitung verbunden. Parallelverschaftete Leitungen 34, 35 35' 36 mit offenen Enden, welche jeweils die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;', l&sub3; haben, sind parallel mit der Hauptleitung 33 veibunden. Die parallelverschalteten Leitungen 34, 35 (oder 35') und 36 sind in dieser Reihenfolge mit der Hauptleitung 33 mit den Intervallen (l&sub0; l&sub0;') verbunden. Die parallelverschalteten Leitungen 34, 35 sind einander gegenüberliegend bei entsprechenden Positionen auf der Seite eines Hauptleitungsbereichs 33 angeordnet, und die parallelverschalteten Leitungen 35' und 36 sind einander gegenüberliegend bei entsprechenden Positionen auf der Seite des anderen Hauptleitungsbereichs 33 angeordnet. Die parallelverschalteten Leitungen 34, 35, 35' und 36 sind jeweils so gewählt, daß sie die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;', l&sub3; haben, welche ein Viertel oder im wesentlichen ein Viertel der Wellenlänge des Spiegelsignals sind, um zu gewähfleisten, daß sich die Dämpfungspole an Positionen innerhalb oder in der Nähe des Spiegelsignalbandes befinden. Die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;', l&sub3; und das Intervall l&sub0;, l&sub0;' der parallelverschalteten Leitungen 34, 35, 35', 36 sind auch derart festgelegt, daß sie gleichzeitig die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingungen l&sub1; = l&sub3; l&sub2;' l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, bei einer Länge l&sub0; von ungefähr 1,5 mal ein Viertel der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals. Desweiteren sind die parallelverschafteten Leitungen 34, 36 so gewählt, daß sie eine charakteristische lmpedanz haben, die höher als die charakteristische Impedanz Z&sub0; (normalerweise 50 Ω) der mit den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen 11 und 12 verbundenen Eingangs- und Ausgangsleitungen 37 und 38 ist.
Nach der dritten Ausfillrrtingsform ist es, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die parallelverschalteten Leitungen 34, 35, 35', 36 parallel zur Hauptleitung 33 geschaltet sind, möglich, den durch die Strahlung aus den offenen Enden der parallelverschalteten Leitungen 34, 35, 35', 36 bewirkten Strahlungsverlust des Filters zu verringern, mit dem Ergebnis, daß der Einfügeverlust des Filters innerhalb des Durchlaßbereichs des Hochfrequenzsignals verringert wird, wodurch der Dämplungsgrad des Filters innerhalb des Sperrbereichs des Spiegelsignals erhöht wird. Außerdem wird die charakteristische Impedanz von mindestens zwei parallelverschalteten Leitungen 34, 36 hoch eingestellt, so daß der Qualitätsfaktor (Q) im Sperrbereich der parallelverschalteten Leitungen 34, 36 hoch ist und ein Filter mit einer steilen Anstiegscharakteristik erzielt wird. Insbesondere werden effektive und herausragende Mischstufenleistungskennwerte für einen solchen Filter zur Spiegelsignalausfilterung realisiert, welcher für eine Mischstufe mit relativ nahe beieinanderliegendem Hochfrequenzsignal und Spiegelfrequenzsignal verwendet wird. Desweiteren ist die Hauptleitung 33 nur mit den parallel dazu angeordneten und verschalteten Leitungen verbunden, und daher kann zur Verringerung der Filtergröße die Filterbreite stark verringert werden. Die geringe Filterbreite arbeitet insbesondere daun effektiv, wenn der Filter räumllch getrennt in einem Gehäuse zur Reduzierung des Strahlungseffekts untergebracht ist. Die paralldverschalteten Leitungen 35, 35' sind auf sich gering unterscheidende Längen l&sub2;, l&sub2;' gesetzt, so daß aufgrund der parallelverschalteten Leitungen 35, 35' zwei Dämpfungspole vorhanden sind. Dies verteilt die Positionen der Dämpfiingspole auf dem Spiegelsignalband für den Filter insgesamt, was zu einem einheitlichen Dämpfungsgrad auf dem Spiegelsignalband führt. Zusätzlich wird ein Filter mit besonders herausragenden Charakteristiken konfignriert, weun das Intervall l&sub0;, l&sub0;' der parallelverschalteten Leitungen so gewählt wird, daß es kürzer als 7/16 der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals ist.

Claims

1. Microwellenfilter, das aufweist:

eine Hauptleitung (13) mit einem Eingangsanschluß (11) und einem Ausgangsanschluß (12) und

eine erste, eine zweite und eine dritte Leitung (14, 15, 16) mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;, l&sub0;, (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind, wobei die Leitungen Längen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; haben, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste und die dritte Leitung (14, 16) Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die zweite Leitung eine Blindleitung mit offenem Ende ist, die im Nebenschluß zu der Hauptleitung liegt, die Längen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; der ersten, zweiten bzw. dritten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind, und zwar derart, daß die Pole der Dämpfung davon innerhalb eines Sperrbereiches liegen, die Längen l&sub0;, l&sub0;', l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; < l&sub2; < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, und die charakteristische Impedanz zumindest der ersten und der dritten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung (17, 18) ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind, und das Intervall l&sub0;, l&sub0;' zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Leitung mit offenem Ende derart gewählt ist, daß es länger als 5/16 der Wellenlänge einer Durchlaßbereichsfrequenz, jedoch kürzer als 7/16 der Wellenlänge der Durchlaßbereichsfrequenz ist.

2. Microwellenfilter, das aufweist:

eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Leitung (14, 25, 25', 16) mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;, l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind, und Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' bzw. l&sub3; haben, dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite und die dritte Leitung (25, 25') mit im wesentlichen gleichen Längen l&sub2;, l&sub2;' Blindleitungen mit offenem Ende sind, die im Nebenschluß zu der Hauptleitung liegen, sich an beiden Seiten der Hauptleitung an derselben Position über die Hauptleitung erstrecken, die erste und die vierte Leitung (14, 16) Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;', und l&sub3; der ersten, zweiten, dritten und vierten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind, und zwar derart, daß die Pole der Dämpfung davon innerhalb eines Sperrbereiches liegen, die Längen l&sub0;, l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;, und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' erfüllen, und die charakteristische Impedanz zumindest der ersten und der vierten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung (17, 18) ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind.

3. Microwellenfilter, das aufweist:

eine Hauptleitung (33) mit einem Eingangsanschluß (31) und einem Ausgangsanschluß (32) und

eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Leitung (34, 35, 35', 36,) mit offenem Ende, die jeweils bei gleichen oder nahezu gleichen aufeinanderfolgenden Intervallen l&sub0;, l&sub0;' (l&sub0; l&sub0;') mit der Hauptleitung verbunden sind und Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' bzw. l&sub3; haben, dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite und die dritte Leitung (35, 35') mit im wesentlichen gleicher Länge l&sub2; bzw. l&sub2;' Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu den Hauptleitungen angeordnet und verschaltet sind, die erste und die vierte Leitung (34, 36) Leitungen mit offenem Ende sind, die parallel zu der Hauptleitung angeordnet und verschaltet sind, die erste und der zweite Leitung (34, 35) einander entsprechend entgegengesetzt auf entgegengesetzten Seiten der Hauptleitung angeordnet sind, die dritte und die vierte Leitung (35', 36) einander entsprechend entgegengesetzt auf entgegengesetzte Seiten der Hauptleitung angeordnet sind, die Längen l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; der ersten, der zweiten, der dritten bzw. der vierten Leitung gleich 1/4 der Wellenlänge einer Sperrbereichsfrequenz gewählt sind, und zwar derart, daß die Pole der Dämpfung davon innerhalb eines Sperrbereiches liegen, die Längen l&sub0;, l&sub0;', l&sub1;, l&sub2;, l&sub2;' und l&sub3; derart gewählt sind, daß sie die Bedingungen l&sub1; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; und l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub3; oder die Bedingung l&sub1; = l&sub3; l&sub2; l&sub2;' < l&sub0; l&sub0;' < 2l&sub1; erfüllen, und die charakteristische Impedanz zumindest der ersten und der vierten Leitung derart gewählt ist, daß sie höher als diejenige der Eingangs- und der Ausgangsleitung (37, 38) ist, die mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß verbunden sind.

4. Microwellenfilter, nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Intervalle l&sub0;, l&sub0;' derart gewählt sind, daß sie länger als 5/16 der Wellenlänge der Durchlaßbereichsfrequenz, jedoch kürzer als 7/16 der Wellenlänge der Durchlaßbereichsfrequenz sind.