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Die
Erfindung betrifft allgemein Funkfrequenzfilterstrukturen. Insbesondere
betrifft die Erfindung gleichachsige oder koaxiale Resonatorfilter,
die eine Betriebsfrequenz höher
als 2 GHz haben.
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Ein
koaxiales Resonatorfilter gemäß dem Stand
der Technik enthält
einige gleichachsige oder koaxiale Resonatoren, zwischen denen Kopplungen mittels
Loch- und Verbindungskopplungen realisiert sind. Die 1 zeigt
einige Implementierungen des Standes der Technik zum Realisieren
der Kopplungen. Ein Filter 1 enthält eine Basisplatte aus einem leitenden
Material, wie Kupfer, gleichachsige oder koaxiale Resonatoren 3 und
ein elektrisch leitendes Gehäuse 6,
das die Resonatoren einschließt
und elektrisch leitende Wände 7 zwischen
den Resonatoren enthält.
Ein Ende (sogenanntes Kurzschlussende) jedes koaxialen Resonators 3 ist
an der Basisplatte 2 angebracht, durch welche er geerdet
ist, und das andere Ende ist offen, wodurch ein Viertelwellenresonator
gebildet ist. Die Wände
in dem Resonatorgehäuse
können
Kopplungslöcher
oder -öffnungen 8 für Zwischenresonatorkopplungen
haben. Die Löcher oder Öffnungen
sind üblicherweise
nahe dem Kurzschlussende des Resonators angeordnet, da das Magnetfeld
und somit die induktive Kopplung dort am stärksten ist. Die Größe des Lochs
beeinträchtigt auch
die Stärke
der Kopplung.
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Der
koaxiale Resonator als solcher ist ein einem Fachmann dieser Technik
bekannter Resonatortyp, der einen im wesentlichen geraden inneren
Leiter und einen äußeren Leiter
koaxial um den inneren Leiter enthält. Das Filter gemäß der 1 hat
am oberen Ende jedes inneren Leiters eine Erweiterung, deren Funktion
es ist, eine sogenannte Impedanzstufe oder Impedanzänderung
längs der
Längsachse des
Resonators zu bilden. Die inneren Leiter können auch ohne die Erweiterung
ausgeführt
sein. In der 1 bildet das Gehäuse 6 den äußeren Leiter
jedes Resonators, so dass die Kurzbezeichnung der inneren Leiter 3 der
Resonatoren gewöhnlich
Resonatoren ist.
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In
dem in der 1 dargestellten Fall ist ein Koppeln
an einen Resonator mittels einer sogenannten Verbindungskopplung
realisiert. Dabei gibt es neben jedem Resonator ein leitendes Element 4 und 5, das
ein Streifen, wie in der 1 oder ein Draht sein kann.
Das leitende Element ist leitend von einem gegebenen Punkt aus an
der Basisplatte angebracht, wodurch es geerdet ist. Die Stärke der
Kopplung kann durch seitliches und vertikales Einstellen des Abstandes
zwischen dem Streifen und dem Resonator bestimmt werden. Dies beeinflusst
die induktive Kopplung des Resonators. Die 1 zeigt
zwei verschiedene Arten des Realisierens einer Verbindungskopplung.
Der Streifen 5 ist ein leitender, wie ein umgekehrtes U
geformter Streifen, der nahe dem Resonator angeordnet ist. Die gewünschte Kopplung
wird durch Formen des Streifens und Ändern seines Abstandes von
dem Resonator erzielt. Das Problem in diesem Fall war ein genaues
Wiederholen des Anbringens des Streifens an dem gewünschten
Ort während
der Herstellungsstufe, so dass die Baugruppe üblicherweise viel Arbeitszeit
erfordert, bevor die gewünschten
Charakteristika erzielt werden. Es wurde herausgefunden, dass ein
Streifen 4, der den Resonator umgibt, leichter zusammengebaut
und wiederholt werden kann als ein Streifen 5. Jedoch ist, selbst
wenn dieses Verbindungskoppeln viel Inspizieren und Feinabstimmen
erfährt,
es nicht sehr gut für Massenproduktion
geeignet.
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Ein
anderes alternatives Verfahren, die Resonatorkopplung zu bilden,
ist ein sogenanntes Anzapfen, wobei ein leitfähiger Streifen oder Draht an einer
bestimmten Stelle in Kontakt mit dem Resonator gebracht wird. Das
Anzapfen bestimmt die Eingangsimpedanz "gesehen" von der anzuschließenden Leitung in der Richtung
des Resonators, und der korrekte Anzapfpunkt kann mittels entweder
Experimentieren oder Berechnen bestimmt werden. Da das Anzapfen
fest ist, erfordert seine erfolgreiche Realisierung, dass es wiederholbar
mit einer ausreichenden Genauigkeit ausgeführt werden kann, da die Stärke der
Kopplung nicht eingestellt werden kann, nachdem das Anzapfen abgeschlossen
ist.
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Die
Verwendung von Verbindungskopplungen und Anzapfens ist aus der Helixfiltertechnologie bekannt.
Zum Beispiel offenbart das FI-Patent Nr. 95516 die Verwendung eines
leitfähigen
Streifenelements zum Erzeugen einer Verbindungskopplung. Zusätzlich beschreibt
das Patent eine Verbindungselementeinstellung, die die Stärke der
Kopplung beeinflussen kann. Ein Anzapfen eines Helixresonators ist
z. B. aus dem FI-Patent Nr. 80542 bekannt. Helixresonatoren werden üblicherweise
für niedrigere
Frequenzen (sagen wir 450 oder 900 MHz) vorgesehen als koaxiale
Resonatoren, so dass die Gestaltungsgenauigkeit nicht so kritisch
ist wie bei Anwendungen von koaxialen Resonatoren. Bei höheren Frequenzen
wird die Größe von Resonatorstrukturen
kleiner und wird somit die erforderliche mechanische Herstellungsgenauigkeit
anspruchsvoller.
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Das
Problem bei der Verbindungskopplung war das Positionieren des Streifens.
Bei Serienproduktion war es nicht möglich, die Streifen wiederholt so
zusammenzubauen, dass die Verbindungskopplung in allen Filtern identisch
ist, sondern jedes Filter mußte
inspiziert und durch Biegen der Verbindung, üblicherweise manuell, auf die
gewünschten
Werte eingestellt werden. Dies erhöht die Herstellungskosten und
verlangsamt den Herstellungsprozess. Da die vorerwähnten Probleme
im Zusammenhang mit der Verbindungskopplung auftraten, war es in
der Praxis nahezu unmöglich,
ein Anzapfen in der Produktion von koaxialen Resonatorfiltern auf
herkömmliche
Weise zu implementieren, weil das Finden des korrekten Anzapfpunktes
schwierig war wegen dem Grad an Genauigkeit, der beim Positionieren
und Löten
erforderlich war.
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Die
Verwendung von verschiedenen Kopplungen (Verbindungskopplungen,
Anzapfungen, kapazitive Kopplungen) ist an und für sich in der Filtertechnologie
bekannt, aber ihre praktischen Implementierungen waren teilweise
schwierig zu realisieren und zu bewerkstelligen, insbesondere in
koaxialen Resonatorfiltern.
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Aus
dem Dokument GB 2 263 363 ist ein Resonatorfilter bekannt, das diskrete
koaxiale Keramikresonatoren hat, die auf einer Schaltungsplatte
montiert sind. Die Schaltungsplatte oder -platten ist/sind zu den
offenen Enden von Resonatoren hin außerhalb der Resonatoren angeordnet,
und sie enthält/enthalten
leitende Muster für
Kopplungen zwischen den Resonatoren. Das Filter kann in der Praxis nur
durch dielektrische Resonatoren implementiert sein. Es enthält relativ
viele Strukturteile mit Befestigungs- und Einstellschrauben, welche
die Herstellungskosten erhöhen.
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Vom
Dokument
US 5 196 813 ist
ein dielektrisches Resonatorfilter bekannt, das eine Mehrfachschicht-Schaltungsplatte
auf dem Keramikkörper
außerhalb
der Resonatoren hat. Die Schaltungsplatte enthält leitende Muster für Kopplungen
zwischen Resonatoren. Die inneren Leiter der Resonatoren, d. h. die
Beschichtungen der Durchgangslöcher
in dem Körper,
sind mit den leitenden Mustern mittels metallischer Verbinder verbunden.
Der dielektrische Körper
verursacht Verluste bei hohen Frequenzen, wobei auch dieses Filter
relativ viele Strukturteile enthält,
was die Herstellungskosten erhöht.
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Ein
Ziel dieser Erfindung ist es, eine Filterstruktur zu schaffen, die
die vorerwähnten
Nachteile, die beim Stand der Technik typisch sind, eliminiert, was
die Filterstruktur einfacher und vorteilhafter herzustellen macht.
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Ein
Hochfrequenzfilter gemäß der Erfindung enthält ein elektrisch
leitendes Gehäuse,
wenigstens zwei gleichachsige oder koaxiale Resonatoren, von denen
jeder einen inneren Leiter hat, der in einer von Wänden gebildeten
Kammer in dem Gehäuse
angeordnet ist, und ein elektrisch nicht leitendes flächiges oder
plattenartiges Element, auf dessen einer Fläche zumindest ein elektrisch
leitendes Element angeordnet ist, um eine elektromagnetische Kopplung
zu zumindest einem gleichachsigen oder koaxialen Resonator zu schaffen,
wobei das elektrisch nicht leitende flächige oder plattenartige Element
eine Öffnung
für jeden
inneren Leiter hat und jeder innere Leiter solide und einheitlich
durch das für
ihn reservierte Loch verläuft.
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Vorzugsweise
ist das wenigstens eine elektrisch leitende Element auf einer ersten
Oberfläche des
dielektrischen Elements angeordnet, und eine zweite Oberfläche des
dielektrischen Elements, die auch die Außenoberfläche des Filters ist, enthält eine im
wesentlichen durchgehende elektrisch leitfähige Schicht.
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Bei
dieser vorliegenden Erfindung kann bei einer Filterstruktur, die
koaxiale Resonatoren enthält, eine
metallbasierende Platte substituiert oder ersetzt werden durch eine
dielektrische Platte, auf deren Oberfläche leitende Muster in einer
bekannten Weise ausgebildet sind. Zum Beispiel werden streifenartige, leitende
Elemente, die auf einer gedruckten Schaltungsplatte oder anderem
isolierenden Material unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet
sind, sehr genau bei dem Herstellungsprozess wiederholt. Eine kontinuierliche
Erdungsebene kann auf der anderen Seite der dielektrischen Platte
ausgebildet sein, so dass eine separate metallbasierende Platte nicht
benötigt
wird. Andererseits kann die dielektrische Platte, die leitende Elemente
auf ihrer Oberfläche
hat, um eine Kopplung zu den Resonatoren bereitzustellen, auch in
einem gewünschten
Abstand von einer separaten Basisplatte angeordnet sein, wenn das
Koppeln nicht auf einer bestimmten Höhe längs den Längsachsen der Resonatoren angeordnet
werden muss. Ent sprechend der Erfindung können die Zwischenresonatorkopplungen
in einem koaxialen Resonatorfilter unter Verwendung von Verbindungs-,
Anzapf- oder Kapazitivkopplungen in Abhängigkeit von den erforderlichen
Charakteristika realisiert werden.
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Verglichen
mit separaten leitenden Streifen oder Drähten werden Isolierplatten
und leitende Elemente, die auf ihren Oberflächen ausgebildet sind, leicht
und genau beim Herstellungsprozess gehandhabt, und ihre Handhabung
kann leicht automatisiert werden. Die Gesamtzahl von Strukturelementen
in dem Filter ist verringert, was seine Betriebszuverlässigkeit
verbessert und die Herstellungskosten verringert. Zusätzlich zu
den Verbindungskopplungen, die bisher verwendet wurden, können auch
kapazitive und Anzapfkopplungen eingesetzt werden, was vielseitigere
Gestaltungsoptionen bedeutet.
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Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele,
die exemplarisch angegeben sind, und auf die angefügte Zeichnung genauer
beschrieben, in welcher
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1 ein
koxiales Resonatorfilter gemäß dem Stand
der Technik zeigt,
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2 ein
koaxiales Resonatorfilter gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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3a bis 3c verschiedene
alternative Kopplungsmethoden bei der Filterstruktur gemäß der Erfindung
zeigen,
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4 exemplarisch
ein Muster auf einer dielektrischen Platte zeigt, und
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5a bis 5c verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung zeigen.
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Oben
wurde im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik
auf die 1 Bezug genommen, und so wird
in der Beschreibung der Erfindung und ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele
hauptsächlich
auf die 2 bis 5c Bezug genommen.
Gleiche Elemente in der Zeichnung sind durch gleiche Bezugszeichen
bezeichnet.
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Die 2 ist
eine axonometrische Projektion, die ein koaxiales Resonatorfilter 1' gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Zu Darstellungszwecken ist ein Teil des elektrisch
leitenden Gehäuses 6 um
das Filter in der Zeichnung ausgeschnitten. Wände 7 teilen das Gehäuse 6 in
Kammern in derselben Weise wie bei Filtern des Standes der Technik.
Bei diesem illustrativen Ausführungsbeispiel
gibt es fünf
Kammern, und in jeder Kammer eines kompletten Filters gibt es einen
inneren Leiter eines koaxialen oder gleichachsigen Resonators, welcher
als solcher zum Stand der Technik gehört und üblicherweise ein Resonator
genannt wird. In der 2 ist der Resonator in der mittleren Kammer
nicht gezeigt, um eine Anordnung zum Anbringen der Resonatoren darstellen.
In den unteren Teilen der Wände 7 gibt
es Löcher
oder Öffnungen, deren
Bedeutung später
erläutert
wird. Am Rand des Gehäuses 6 können Löcher oder Öffnungen
sein, die das Gehäuse
von Anschlussstreifen 15 und 16 isoliert, deren
Bedeutung später
erläutert
werden.
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In
der 2 ist die Filterbasisplatte 11 eine gedruckte
Schaltungsplatte, deren Basismaterial ein dielektrisches Material
(sagen wir FR-4, CEM1, CEM3 oder Teflon, die Markennamen bekannter
dielektrischer Materialien sind) ist, so dass elektrisch leitende
Bereiche von gewünschten
Formen und Größen mittels
eines bekannten Verfahrens auf beiden Oberflächen und an allen Rändern der
gedruckten Schaltungsplatte gebildet werden können. Die Oberfläche der
in der 2 gezeigten Basisplatte 11, die senkrecht
zu der Orientierung der Resonatoren 3 ist, wird die obere
Oberfläche
genannte, und die in der 2 nicht gezeigte Oberfläche parallel
dazu wird die untere oder Bodenoberfläche genannte. Die Namen beziehen
sich auf die Position des in der 2 gezeigten
Filters und beschränken nicht
die Herstellung oder Verwendung des Filters in jeglicher spezieller
Richtung. Leitende Muster 21, die schwarz gezeigt sind,
sind auf der oberen Oberfläche
ausgebildet, um eine Kopplung zu den Resonatoren 3 und eine
elektromagnetische Kopplung zwischen den Resonatoren bereit zu stellen.
An der Bodenoberfläche der
Basisplatte 11 gibt es eine im wesentlichen kontinuierliche
elektrisch leitende Beschichtung (nicht gezeigt), die eine Erdungsebene
bildet und an eine Beschichtung 10 an den Rändern der
Basisplatte angeschlossen ist. Die Beschichtung hat Lücken 22,
die die kontinuierliche Beschichtung von Anschlussstreifen 15 und 16 trennen.
Die Anschlussstreifen sind schmale leitende Bereiche an dem Rand
der gedruckten Schaltungsplatte, welche an bestimmte leitende Muster
an der oberen Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte 11 und somit an bestimmte
Resonatoren angeschlossen sind. Mittels der Anschlussstreifen ist
das Filter 1' in
einer komplettierten Funkvorrichtung an andere Teile der Vorrichtung,
wie eine Antenne, einen Übertragungszweig-Leistungsverstärker und
einen rauscharmen Empfangszweig-Vorverstärker, angeschlossen. In der
elektrisch leitenden Beschichtung an der Bodenoberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte gibt es ein Loch (nicht gezeigt) an
jedem Anschlussstreifen, damit kein Kurzschluss zwischen dem Anschlussstreifen und
der Erdungsebene auftritt. Statt einer vollständig kontinuierlichen Erdungsebene
ist es auch möglich, an
der Bodenoberfläche
leitende Muster auszubilden, an welchen separate Komponenten angebracht sein
können.
Jedoch verschlechtert eine Reduzierung der Einheit der Erdungsebene üblicherweise
die elektromagnetischen Charakteristika des Filters, da dann elektromagnetische
Energie nach außerhalb des
Filters leckt.
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Für das Anbringen
der Resonatoren 3 hat die gedruckte Schaltungsplatte 11 bei
jedem Resonator ein Loch oder eine Öffnung 12, an dessen/deren
inneren Oberfläche
es eine Metallbeschichtung oder andere elektrisch leitende Beschichtung
gibt, die mit der elektrisch leitenden Beschichtung oder der Erdungsebene
an der Bodenoberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte ver bunden ist. Die innere Oberfläche des
Lochs muss nicht metallbeschichtet sein, wenn die elektrische Kopplung
zum Resonator zuverlässig
genug in irgend einer anderen Weise erfolgen kann. Um den bestmöglichen
elektrischen Kontakt sicherzustellen und eine genaue elektromagnetische
Dimensionierung zu realisieren, ist jedes Loch 12 von einem
Ring einer leitenden Beschichtung auch an der oberen Oberfläche der
bedruckten Schaltungsplatte umgeben. Die Erfindung definiert nicht
das Verfahren, das zum Anbringen der Resonatoren an der gedruckten
Schaltungsplatte verwendet wird, aber jegliches bekannte Verfahren
zum Anbringen eines leitenden Elements kleiner Größe an einer gedruckten
Schaltungsplatte ist anwendbar. Die Resonatoren können zum
Beispiel an ihren Plätzen
angelötet
oder unter Verwendung elektrisch leitfähigen Klebers angebracht sein.
Die Erfindung erfordert nur, dass die Resonatoren fest angebracht
sind und einen ausreichend guten elektrischen Kontakt zu der Erdungsebene
an jedem Ende haben, das der Basisplatte zugewandt ist. Das Herstellen
von Löchern,
deren Innenoberflächen
beschichtet sind, ist von der Herstellung gewöhnlicher zweiseitiger gedruckter Schaltungsplatten
und mehrlagiger gedruckter Schaltungsplatten bekannt, in welchen
solche Löcher Durchgänge genannt
werden.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen
Bespiele von verschiedenen leitenden Mustern, die gemäß der Erfindung
auf der Oberfläche
einer gedruckten Schaltungsplatte 11 ausgebildet sind,
und die eine Kopplung zu den Resonatoren bereitstellen. In der 3a repräsentiert
ein Muster 17 eine Verbindungskopplung, wobei das Muster 17 einen
Resonator (hier: ein Befestigungsloch 12 eines Resonators) ohne
einen direkten Kontakt dazu oder zu dem ringähnlichen leitenden Bereich
umgibt, der ihn auf der Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte umgibt. Zusätzlich ist die Verbindungskopplung
von einem bestimmten Punkt aus zu der Erdungsebene zu verbinden,
was z. B. in einer solchen Weise realisiert ist, dass das leitende
Muster 17 mit einem leitenden Bereich 10 am Rand
der gedruckten Schaltungsplatte verbunden ist, wie in der 3a gezeigt
ist. Der korrekte Punkt, an welchem das leitende Muster 17 mit der
Erdungsebene verbunden ist, kann mittels Berechnung oder Experiment
bestimmt werden. Die Stärke
der Verbindungskopplung ist durch den Abstand zwischen dem leitenden
Muster 17 und dem leitenden Ring 13 um das Loch 12 bestimmt.
Um so kleiner der Abstand zwischen dem leitenden Muster 17 und
dem leitenden Ring 13 um das Loch 12 ist, um so
stärker
ist die Verbindungskopplung und umgekehrt.
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Ein
Muster 19 in der 3b repräsentiert eine
Anzapfung, in welcher das leitende Muster 19 direkt mit
einem leitenden Bereich 13 verbunden ist, der ein Loch 12 in
der gedruckten Schaltungsplatte umgibt. In diesem Fall ist die Stärke der
Anzapfkopplung auf der Basis der Länge des Musters 19 und
der Dicke der gedruckten Schaltungsplatte 11 bestimmt. Der
Abstand zwischen dem Anzapfungspunkt und dem kurzgeschlossenen Ende
des Resonators, gemessen längs
der Längsachse
des Resonators, ist gleich der Dicke der gedruckten Schaltungsplatte.
Da die elektrisch leitende Beschichtung an der Innenoberfläche des
Lochs 12 nur wenige Mikrometer dick ist, addiert sie sich
nicht wesentlich zur Dicke des Resonators in jenem Teil, der die
gedruckte Schaltungsplatte durchdringt, und verursacht daher keinen
beachtlichen Impedanzschritt auf dem Niveau der oberen Oberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte längs
der Längsachse
des Resonators.
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Gemäß der Erfindung
kann eine kapazitive Kopplung auch realisiert sein, wie durch ein
Muster 20 in der 3c dargestellt
ist. Darin umgibt ein leitender Bereich 20 den Resonator
(hier: das Befestigungsloch 12 des Resonators) ohne einen
direkten Kontakt zur Erdungsebene oder zum Resonator. Die Stärke der
kapazitiven Kopplung ist auf der Basis des Abstandes zwischen dem
ringähnlichen
leitenden Bereich 20 und dem leitenden Ring um das Loch 12 in
derselben Weise bestimmt, wie oben unter Bezugnahme auf die Verbindungskopplung
beschrieben ist.
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Die 4 zeigte
eine obere Oberfläche
einer gedruckten Schaltungsplatte, enthaltend einige Kopplungen,
einschließlich Verbindungs-,
Anzapf- und kapazitive Kopplungen, gemäß den 3a bis 3c.
Die Figur zeigt auch eine leitende Beschichtung 10 längs dem
Rand der gedruckten Schaltungsplatte und Anschlussstreifen 14, 15 und 16 in
den Lücken
der Beschichtung. Die Anzapfkopplung 19 verläuft in der
Figur nach links, so dass sie mit sowohl der Verbindungskopplung 17 als
auch dem Anschlussstreifen 14 verbunden ist. Auch sind
die Verbindungskopplung, die das mittlere Resonatorloch teilweise
umgibt, und der kapazitive Kopplungsring 20, der das rechts
benachbarte Loch umgibt, in direktem galvanischem Kontakt miteinander.
Zusätzlich gibt
es eine Verbindung von der Verbindungskopplung des mittleren Resonatorlochs
zum Anschlussstreifen 15. Die Verbindungskopplung, die
teilweise das am weitesten rechts liegende Resonatorloch 12 umgibt,
ist mit dem Anschlussstreifen 16 verbunden. Die gedruckte
Schaltungsplatte nach der 4 kann verwendet
werden, um ein Duplexfilter für
eine Zweiwegefunkvorrichtung zu implementieren, welches Duplexfilter über den
Anschlussstreifen 14 mit einem Übertragungszweig-Leistungsverstärkerausgangsanschluss
(nicht gezeigt), über
den Verbindungsstreifen 15 mit einer Antenne (nicht gezeigt)
der Funkvorrichtung und über
den Verbindungsstreifen 16 mit einem rauscharmen Empfangszweig-Vorverstärkereingangsanschluss
(nicht gezeigt) verbunden ist.
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Die
geraden Leiterstreifen 22, die von den Rändern der
gedruckten Schaltungsplatte 11 aufeinander zu verlaufen,
sind zum Erzeugen eines Kontaktes zwischen der gedruckten Schaltungsplatte 11 und
den unteren Rändern
der Wände
in dem Filtergehäuse
vorgesehen. Die Lücken
sind hauptsächlich
in der 2 dargestellt. Am pcb-Seitenende einer Wand kann
es eine kleine Lücke
geben, deren Hauptzweck darin besteht, die Wand von dem Kopplungsmuster
zu isolieren, das von Resonator zu Resonator verläuft. Dann
ist der gerade Leiterstreifen, der auf der Oberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte für
den unteren Rand der Wand ausgebildet ist, unterbrochen, so dass
seine Enden relativ nahe an das Kopplungsmuster kommen, das von
Resonator zu Resonator, wie in der 4, zwischen
dem mittleren Resonator und dem Resonator, der rechts am nächsten dazu
ist, verläuft.
Die Wand kann auch ein Loch haben, um nur eine elektromagnetische
Kopplung zwischen benachbarten Resonatoren bereitzustellen, so dass
auf der Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte der entsprechende Leiterstreifen "abgeschnitten" ist, selbst wenn
es dort keinen Zwischenresonatorstreifen an jenem Ort gibt. Dies
ist in der 4 durch den Leiterstreifen 23 zwischen
dem mittleren Resonator und dem Resonator, der links benachbart
ist, sowie durch den Leiterstreifen 23 zwischen den zwei
am weitesten rechts liegenden Resonatoren dargestellt. Eine Lücke in einer
Wand kann auch beide vorerwähnten
Funktionen haben, so dass die Lücke
oft größer als
erforderlich ist, um gerade die Wand von dem Zwischenresonatorstreifen
auf der Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte zu isolieren. Dies ist in der 4 durch
die Anordnung zwischen den zwei am weitesten links liegenden Resonatoren
dargestellt. Wenn eine Wand überhaupt keine
Lücke hat,
kann der entsprechende Leiterstreifen natürlich von einem Rand der gedruckten
Schalterplatte zum anderen ununterbrochen auf der Oberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte verlaufen. In einigen Fällen kann
es vorteilhaft sein, einen elektrischen Kontakt zwischen dem Zwischenresonatorkopplungsmuster
und dem leitenden Muster anzuordnen, das für den unteren Rand einer Wand
ausgebildet ist.
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Es
ist offensichtlich, dass die Formen und Dimensionen der Kopplungsmuster,
die auf der Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte 11 gemäß den 3a bis 3c und 4 geformt
sind, nur exemplarisch wiedergegeben sind und die Erfindung nicht
beschränken.
Sowohl auf der Basis einer theoretischen Analyse als auch mittels
praktischer Experimente ist es möglich,
leitende Muster bereitzustellen, die verschiedene Formen und Dimensionen
haben und die gewünschte
Zwischenresonatorkopplungen sowie Kopplungen zwischen den Resonatoren und
Anschlussstreifen realisieren. Die Anzahl und Funktionen von Anschlussstreifen
können
variieren. Lötflecke
können
auch auf der oberen und/oder unteren Oberfläche der gedruckten Schaltungsplat te
ausgebildet sein, und getrennte Komponenten, wie Widerstands-, kapazitive
und induktive Komponenten sowie schaltende Halbleiter, wie PIN-Dioden,
können mit
den Flecken verbunden sein. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, das
Signal zwischen den Resonatoren zu verstärken, in welchem Fall ein Funkfrequenzverstärker kleiner
Größe mit der
gedruckten Schaltungsplatte verbunden sein kann, und die Spannungssignale
für den
Verstärker
werden zu der Struktur über separate
Anschlussstreifen gebracht. Die separaten Komponenten können mit
den leitenden Mustern und der Erdungsebene auf den Oberflächen der
gedruckten Schaltungsplatte auf viele verschiedenen Weisen verbunden
sein, so dass es möglich
ist, z. B. schaltbare Filter, deren Frequenzansprechen als eine Funktion
eines zu ihnen gebrachten elektrischen Steuersignals variieren kann,
zu realisieren. Die leitenden Muster können auch geometrische Strukturen bilden,
die einen passiven Formungseffekt auf das Hochfrequenzsignal haben,
das zwischen den Resonatoren oder zwischen den Resonatoren und Anschlussstreifen übergeht.
Solche passiv beeinflussenden geometrischen Muster enthalten verschiedene
bekannte Streifenlinienstrukturen zum Abschwächen von harmonischen Frequenzen.
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Die 5a, 5b und 5c sind
Seitenansichten (ohne das Gehäuse)
von verschiedenen Ausführungsbeispielen
zum Realisieren eines Funkfrequenzfilters gemäß der Erfindung. Alle diese
Ausführungsbeispiele
teilen die erfinderische Idee, dass ein Koppeln zu den Resonatoren
eines koaxialen Resonatorfilters über leitende Muster realisiert
ist, die auf der Oberfläche
eines plattenähnlichen
Strukturelements ausgebildet sind. In den Figuren ist das dielektrische
plattenähnliche
Strukturelement eine gedruckte Schaltungsplatte, und die Dicke der
leitenden Muster, die auf ihrer Oberfläche ausgebildet sind, sind
in der Zeichnung übertrieben,
um sie besser wahrnehmbar zu machen. Das Filter, das durch die 5a, 5b und 5c beschrieben
ist, hat nur zwei Resonatoren, was die Tatsache darstellt, dass die
Erfindung die Anzahl von Resonatoren in dem Filter überhaupt
nicht begrenzt.
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In
der 5a entspricht die Struktur des Filters 50 im
großen
Umfang jener des Filters, das in der 2 gezeigt
ist. Eine gedruckte Schalterplatte 51 dient als ein Substrat
für das
Filter. Leitende Muster 52 auf der oberen Oberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte realisieren die erforderlichen Kopplungen
zu den Resonatoren 53 und stellen auch Verbindungen zu
Anschlussstreifen 54 bereit. Auf der unteren oder Bodenoberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte 51 gibt es eine im wesentlichen
kontinuierliche elektrisch leitende Beschichtung 55, die
als eine Erdungsebene wirkt und von den Anschlussstreifen 54 isoliert
ist, wie im Detail rechts gezeigt ist. Die Erdungsebene und die
elektrisch leitende Beschichtung längs dem Rand der gedruckten
Schaltungsplatte 51 sind grau gefärbt, um sie von den leitenden
Mustern 52 und Anschlussstreifen 54 zu unterscheiden,
die schwarz gefärbt
sind. Im Detail sind der Anschlussstreifen und Bereich darum herum
so zu sehen, wie wenn in den Boden des Filters geschaut wird. Die
Struktur gemäß der 5a kann modifiziert
werden, um eine Struktur zu enthalten, worin die gedruckte Schaltungsplatte 51 eine
gedruckte Mehrfachschicht-Schaltungsplatte ist, die leitende Muster
gemäß der 5a auf
ihrer oberen Oberfläche,
eine kontinuierliche Erdungsebene auf einer ihrer Zwischenschichten
und möglicherweise mehrere
leitende Muster oder getrennte Komponente an ihrer Bodenoberfläche hat.
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In
der 5b ist die Struktur des Filters 50' im übrigen identisch
zu jener, die in der 5a gezeigt ist, aber statt (oder
zusätzlich
zu) der Beschichtung an der Bodenoberfläche der gedruckten Schaltungsplatte 51 ist
die Erdungsebene durch eine separate Platte 56 ausgebildet,
die aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Die Erfindung
definiert nicht das Verfahren, das zum Anbringen der Platte am Rest
des Filters verwendet wird. Die Platte 56 kann Löcher für das Anbringen
von Resonatoren in derselben Weise wie die gedruckte Schaltungsplatte 51 haben
oder sie kann kontinuierlich sein, in welchem Fall die Resonatoren
an der oberen Oberfläche der Platte 56 sind.
Die Platte 56 ist von den Anschlussstreifen in derselben
Weise wie in dem Detail von 5a für die Beschichtung
der Bodenoberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte beschrieben ist oder in jeglicher
anderen Weise isoliert. Bei den Ausführungsbeispielen sowohl der 5a als
auch der 5b hängt der Abstand der leitenden
Muster auf der oberen Oberfläche
der gedruckten Schaltungsplatte 51 von der Erdungsebene
von der Dicke der gedruckten Schaltungsplatte ab. Dieser Abstand
hat eine gewisse Wirkung auf die elektrischen Charakteristika des
Filters, und eine geeignete Dicke der gedruckten Schaltungsplatte
kann durch Experimente herausgefunden werden. Natürlich kann
in der in der 5b gezeigten Struktur unter
der Basisplatte 56 eine zweite gedruckte Schaltungsplatte
hinzugefügt sein,
die verwendet werden kann, um separate Komponenten oder andere Kopplungen
zu realisieren, die den Betrieb des Filters beeinflussen.
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Die 5c zeigt
eine etwas abweichende strukturelle Anordnung zum Realisieren des
Filters 50''. Darin ist
die Basisplatte 56 im unteren Teil des Filters nicht direkt
mit der gedruckten Schaltungsplatte 51'' verbunden,
sondern es gibt einen Luftspalt zwischen ihnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
liegen die leitenden Muster, die auf der Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte 51'' ausgebildet sind, so weit wie
möglich
von der Erdungsebene entfernt, was bei einigen Anwendungen der Erfindung
vorteilhaft sein kann. Zusätzlich
kann die gedruckte Schaltungsplatte 51'' leitende
Muster (und unter anderem separate Komponenten) auf ihren oberen
und unteren Oberflächen
haben. Ein geeigneter Abstand zwischen der gedruckten Schaltungsplatte 51'' und der Basisplatte 56 kann
mittels Experimenten herausgefunden werden. Die gedruckte Schaltungsplatte
kann an jeglicher Höhe
längs der
Längsachse
der Resonatoren liegen. Wenn die gedruckte Schaltungsplatte weiter
weg von der Basisplatte liegt als die Länge des längsten Resonators, muss sie
nicht einmal Löcher für die Resonatoren
haben. Wenn die Basisplatte 56 Metall ist, wie in der 5c,
bildet sie eine natürliche Erdungsebene.
Ein Ausführungsbeispiel
kann offenbart werden, das im übrigen
wie jenes ist, das in der 5c gezeigt
ist, mit der Ausnahme, dass die Basisplatte eine gedruckte Schaltungsplatte
bildet, so dass es leitende Muster und separate Komponenten an ihrer
oberen Oberfläche
und eine kontinuierliche Erdungsebene an ihrer Bodenoberfläche geben kann.
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Die
oben exemplarisch beschriebenen Ausführungsbeispiele können innerhalb
des Erfindungsumfangs modifiziert werden, der durch die unten angegebenen
Ansprüche
definiert ist. Die Anzahl, Form oder Lage der Resonatoren ist nicht
beschränkt.
Das Filter kann unter Verwendung nur einer der beschriebenen Kopplungen
oder Kombinationen der Kopplungen ausgebildet sein. Dimensionen
und Einzelheiten der Struktur sind gemäß dem erforderlichen Frequenzansprechen
ausgewählt.
Der Ausdruck "gedruckte
Schaltungsplatte",
der in der Beschreibung der Einfachheit halber verwendet ist, deckt
alle dielektrischen, im wesentlichen plattenähnliche Stücke ab, auf deren Oberfläche elektrisch
leitende Muster ausgebildet sein können.