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Die Erfindung betrifft ein Streifenleitungsfilter und
ein Verfahren zum Abgleichen der Antworteigenschaften des
Filters.
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Im allgemeinen enthält ein Streifenleitungsfilter ein
Paar gegenüberliegende, erste und zweite dielektrische
Substrate. Jedes Substrat hat eine äußere Oberfläche, die mit
einem Masseleiter versehen ist. Zwischen dem ersten und dem
zweiten Substrat sind mit Abstand leitende
Resonatorleitschichten bereitgestellt, die jeweils ein leerlaufendes Ende
und ein Basisende haben, das elektrisch mit dem Masseleiter
verbunden ist. Ein derartiges Filter wird als Bandpaß im
Mikrowellenbereich verwendet.
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Die Bandbreite der Frequenzen, auf die ein solches
Filter reagiert, hängt vom Abstand zwischen den
Resonatorleitschichten ab. Die Bandbreite wird größer, wenn der Abstand
zwischen den Resonatorschichten kleiner wird, um den
Kopplungsgrad zwischen den Schichten zu erhöhen. Dagegen
wird die Bandbreite kleiner, wenn der Abstand größer wird,
um den Kopplungsgrad zwischen den Resonatorschichten zu
erniedrigen. Da die Resonatorleitschichten zwischen zwei
dielektrischen Substraten eingebettet sind, ist es ziemlich
schwierig, die Frequenzbandbreite des Filters abzugleichen,
nachdem es zu einem einzigen Gesamtgebilde zusammengebaut
wurde.
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Das US-Patent Nr. 4,157,517 offenbart ein
Streifenleitungsfilter der oben genannten Art, wobei ein Abschnitt
des Masseleiters in der Nähe der leerlaufenden Enden 2b ent
femt ist, siehe Fig. 8, um eine Öffnung im Masseleiter zu
bilden, so daß die Resonanzfrequenz des Filters auf eine
vorbestimmte Frequenz eingestellt wird. Mit dieser
herkömmlichen Technik ist die Resonanzfrequenz nach dem
Herstellen des Filters abgleichbar; es ist jedoch nicht
möglich, die Frequenzbandbreite abzugleichen, auf die das
Filter anspricht. Um gewünschte Antworteigenschaften des
Filters zu erhalten, ist das Abgleichen der Bandbreite genauso
wichtig wie das Abstimmen der Resonanzfrequenz.
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Die Erfindung zielt darauf ab, Streifenleitungs- oder
Mikrostreifenleitungsfilter bereitzustellen, deren
Frequenzbandbreite nach dem Herstellen der Filter abgeglichen wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Bandpaßfilter
bereitgestellt, umfassend ein Paar gegenüberliegende erste
und zweite dielektrische Substrate, wobei jedes Substrat
eine äußere Oberfläche hat, die mit einem Masseleiter
versehen ist, und leitende Resonatorvorrichtungen, die zwischen
dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat
bereitgestellt sind und eine Anzahl paralleler Resonatorfinger
enthalten, von denen jeder ein leerlaufendes Ende und ein
Basisende aufweist, das elektrisch mit dem Masseleiter
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des
Masseleiters entfernt ist, um darin eine Öffnung zwischen zwei
benachbarten Fingern zu bilden und dadurch die
Frequenzbandbreite zu vergrößern, auf die das Filter reagiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein
Verfahren zum Abgleichen der Antworteigenschaften eines
Bandpaßfilters bereit, umfassend ein Paar gegenüberliegende
erste und zweite dielektrische Substrate, wobei jedes
Substrat eine äußere Oberfläche hat, die mit einem Masseleiter
versehen ist, und leitende Resonatorvorrichtungen, die
zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat
bereitgestellt sind und eine Anzahl paralleler Resonatorfinger
enthalten, von denen jeder ein leerlaufendes Ende und ein
Basisende aufweist, das elektrisch mit dem Masseleiter
verbunden
ist,
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gekennzeichnet durch den Schritt des Entfernens
eines Abschnittes des Masseleiters zwischen zwei
benachbarten Resonatorfingern, um die Frequenzbandbreite zu
vergrößern, auf die das Filter reagiert.
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Die Erfindung wird im weiteren ausführlich mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die
schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen
Bandpaßfilters wiedergibt;
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Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht des Bandpaßfilters nach Fig. 1 im zusammengebauten
Zustand;
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Fig. 3(a), 3(b), 3(c), 4(a), 4(b), 5(a), und 5(b)
Draufsichten, die schematisch Ausführungsformen der
Erfindung mit verschiedenen Öffnungsformen darstellen, die in den
Masseleitern ausgebildet sind;
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Fig. 6 die Draufsicht eines herkömmlichen Filters, das
keine Öffnungen hat;
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Fig. 7 und Fig. 8 Draufsichten herkömmlicher Filter,
die eine Öffnung oder Öffnungen in den Masseleitern haben;
und
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Fig. 9 eine Kurve des Ausgangssignals über der
Eingabefrequenz, die die Antworteigenschaft des Filters nach
Fig. 5(b) darstellt.
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Es wird nun Bezug auf Fig. 1 und 2 genommen. Mit 1 und
1' sind das obere und das untere dielektrische Substrat
bezeichnet. Jedes Substrat besteht aus dielektrischer Keramik,
die eine hohe Dielektrizitätskonstante und geringe Verluste
hat, beispielsweise BaO-TiO&sub2; oder BaO-TiO&sub2;-seltene Erden.
Jedes der dielektrischen Substrate 1 und 1' hat eine
Oberfläche, die mit einem Masseleiter 3 versehen ist. Die beiden
Substrate 1 und 1' sind mit ihren Masseleitern 3
beschichtet,
die die beiden äußeren Oberflächen bilden. Auf einer
Innenfläche eines jeden Substrats 1 und 1' ist ein leitendes
Resonatorglied 2 ausgebildet, das eine Anzahl Finger
aufweist (im dargestellten Fall drei Finger). Jeder Finger hat
einen Basisabschnitt 2a, der elektrisch mit dem Masseleiter
3 verbunden ist. Das andere Filterende endet jeweils in
einem leerlaufenden Ende 2b. Diese Finger sind abwechselnd in
ineinandergeschobener Form angeordnet. Die beiden
Resonatorglieder 2 der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 1'
sind spiegelbildlich zueinander angeordnet und berühren sich
im zusammengebauten Zustand flächig, um zwischen den beiden
Substraten 1 und 1' ein Resonatorglied zu bilden.
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Der Aufbau des Resonatorglieds ist nicht nur auf die
obige Form beschränkt. Das Resonatorglied 2 kann
beispielsweise nur auf einem der Substrate 1 und 1' ausgebildet sein,
falls dies gewünscht wird. Die Finger des Resonatorglieds
können zudem in einem kammartigen Muster angeordnet sein.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil
des Masseleiters 3 entfernt ist, um darin zwischen zwei
benachbarten Fingern eine Öffnung zu bilden, wodurch sich die
Frequenzbandbreite vergrößert, auf die das Filter anspricht.
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Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) zeigt Ausführungsformen der
Erfindung, die man dadurch erhält, daß Öffnungen x in einer
Masseleiterschicht des herkömmlichen Filters nach Fig. 6
bereitgestellt werden, das keine Öffnungen aufweist. Im Filter
nach Fig. 3(a) sind insbesondere zwei längliche Öffnungen x
im Masseleiter entlang der beiden Seiten des mittleren
Fingers ausgebildet, die parallel zu den Fingern zwischen dem
mittleren Finger und den beiden seitlichen Fingern
verlaufen. In der Ausführungsform nach Fig. 3(b) sind zwei
Öffnungen x über dem oberen Abschnitt des mittleren Fingers
ausgebildet. Dagegen sind in der Ausführungsform nach Fig. 3(c)
die beiden Öffnungen nach Fig. 3(b) zu einer einzigen
länglichen
Öffnung vereint, die senkrecht zu den Fingerachsen
verläuft.
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Im Filter nach Fig. 7 ist gemäß dem U. 5. Patent Nr.
4,157,517 eine Öffnung y in der Nähe des Schaltungsendes 2b
des mittleren Fingers bereitgestellt. In der Ausführungsform
nach Fig. 4(a) ist zwischen dem mittleren Finger und einem
der seitlichen Finger zusätzlich eine Öffnung x
bereitgestellt. In der Ausführungsform nach Fig. 4(b) sind zwischen
dem mittleren Finger und den beiden seitlichen Fingern
Öffnungen x bereitgestellt.
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Das in Fig. 8 gezeigte Filter ist das im U. S. Patent
Nr. 4,157,517 offengelegte herkömmliche Filter. Dabei sind
in der Masseleiterschicht Öffnungen y in Stellungen nahe an
den jeweiligen leerlaufenden Enden 2b ausgebildet. In den in
Fig. 5(a) und 5(b) dargestellten Ausführungsformen sind
zusätzlich zu den Öffnungen y die Öffnungen x ausgebildet.
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Daß das Ausbilden von Öffnungen x zwischen zwei
benachbarten Fingern bedeutsam ist, zeigen die folgenden
Beispiele, siehe Fig. 3 - 8, in denen Filter mit Öffnungen x
oder ohne diese Öffnungen in den Masseleitern auf ihre
Antworteigenschaften untersucht wurden. Die Filter hatten bis
auf die Form der Öffnungen den gleichen Aufbau. Das
dielektrische Substrat 1 (1') hatte eine Größe (L&sub1; x L&sub2; x L&sub3;, siehe
Fig. 1) von 11,5 x 11,5 x 1,2 mm. Der Resonatorfinger hatte
eine Größe (L&sub4; x L&sub5;) von 8,7 x 1,5 mm. Der Abstand L&sub6;
zwischen den Fingern betrug 2,2 mm. Die
Dielektrizitätskonstante und die unbelastete Güte Qm des dielektrischen
Substrats 1 (1') betrug 93 bzw. 2000. Das Ausgangssignal (in
dB) des Filters wurde für verschiedene Eingangsfrequenzen
(in MHz) gemessen. Dieser Zusammenhang wurde dargestellt als
Eingangsfrequenz gegen die Ausgangssignalkurve, gezeichnet
mit der Frequenz auf der Abszisse und dem Ausgangssignal auf
der Ordinate. Als Bandbreite W (in MHz) gilt ein Bereich der
Abszisse, in der das Ausgangssignal nicht kleiner ist als
(Dmax - 6 dB), wobei Dmax das größte Ausgangssignal des
Filters (in dB) ist. Die Eingangsfrequenz-Ausgangssignal-Kurve
für den Fall des Filter nach Fig. 5(b) ist in Fig. 9
dargestellt. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in der
folgenden Tabelle zusammengestellt.
Tabelle
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Die Ergebnisse in der oben zusammengestellten Tabelle
zeigen, daß das Ausbilden von Öffnungen x zwischen zwei
benachbarten Fingern die Bandbreite vergrößern kann.
Insbesondere die in Fig. 3(a) - 3(c) dargestellten erfindungsgemäßen
Filter zeigen verglichen mit dem Filter nach Fig. 6 größere
Bandbreiten. In ähnlicher Weise zeigen die in Fig. 4(a)
- 4(b) und Fig. 5(a) - 5(b) dargestellten Filter verglichen
mit den Filtern nach Fig. 7 bzw. Fig. 8 größere Bandbreiten.
Dies ist vermutlich auf eine stärkere Kopplung zwischen den
beiden Resonatorfingern zurückzuführen, bewirkt durch die
zwischen den Fingern ausgebildeten Öffnungen. Der Umfang des
Bandbreitenzuwachses ist durch die Anzahl der Öffnungen x
und/oder die Fläche der Öffnung x einstellbar.
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Die Absolutwerte der Bandbreite und der
Filtermittenfrequenz ändern sich auch bei kleinen Abweichungen in der
Gestalt der Leiterfinger und der Dicke des Filters
beträchtlich. Daher müssen die Antworteigenschaften der Filter nach
der Filterherstellung gemessen werden. Gestützt auf die
Meßergebnisse wird die Bandbreite durch das Ausbilden der
Öffnungen x eingestellt. Soll die Resonanzfrequenz ebenfalls
eingestellt werden, so ist es bequem, gemäß den
herkömmlichen Techniken Öffnungen y auszubilden. Da in den obigen
Beispielen die Filter nach Fig. 6 - 8 aus unterschiedlichen
Vorgängerfiltern hergestellt wurden, ist ein Vergleich der
Mittenfrequenzen in der obigen Tabelle ohne Belang.
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Die Öffnung x kann mit jeder beliebigen geeigneten
Vorrichtung hergestellt werden, z. B. einem Schneidgerät, einem
Sandstrahl oder einem Laserstrahl. Die Öffnung x wird
allgemein in einem Masseleiter hergestellt, der eine der beiden
äußeren Oberflächen des Filters bildet.