DK156345B

DK156345B - Mikroboelge-filter med kapacitiv kobling mellem transmissionslinjer

Info

Publication number: DK156345B
Application number: DK363579AA
Authority: DK
Inventors: Mitsuo Makimoto; Sadahiko Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1989-08-07
Also published as: CA1130401A; DE2962518D1; US4268809A; EP0008790B1; EP0008790A1; DK156345C; DK363579A; JPS6222281B2; JPS5535560A

Description

DK 156345 B

Opfindelsen angâr et mikrob01gefilter, der er særlig velegnet til mobile radiokommunikationer.

Et konventionelt mikrob0lgefilter omfatter et leden-de hus og et antal parallelle transmissionslinjer, der 5 hver virker soin en resonator, der er afstemt til en spe-cifik frekvens i mikrob0lgeomrâdet. Filterets bândbredde er fastlagt af antallet af mellemtrinskoblinger mellem ved siden af hinanden beliggende transmissionslinjer.

For mikrob01gefiltre, hvori mikrob01geenergien, som di-10 stribueres over én transmissionslinje direkte kobles til en anden transmissionslinje gennem det mellemliggende rum, er bândbredden omvendt proportional med afstanden mellem transmissionslinjerne. Dette bevirker, at man fâr mikrob01gefiltre, hvis ydre dimensioner afhænger af de 15 forskellige krav til bândbredden, hvorfor masseprodukti-on er vanskelig.

En anden udf0relsesform for et mikrob0lgefilter g0r brug af et antal skærne, hver beliggende mellem to transmissionslinjer og udformet med en âbning, gennem hvilken 20 mikrob0lgeenergien fra ên transmissionslinje kobles over til den anden. Selv om denne I0sning f0rer til, at man fâr filtre med ens yderdiraensioner, f0rer den til ind-viklede udformningsprocednrer.

Opfindelsen giver anvisning pâ mikrob01gefiltre, der 25 i ens huse kan fâs med forskellige bândbredder uden behov for en indviklet udformningsproces.

Dette opnâs ved hjælp af et kapacitivt koblingsele-ment mellem trinene, hvilket element omfatter et dielek-trisk organ, der strækker sig pâ tværs af transmissions-30 linjerne og bærer et antal ledende plader. Hver transmissionslinje har sin ene ende forbundet med en af hnsets sidevægge, medens transmissionslinjens modsatte ende bæ-res af det dielektriske organ og er i elektrisk kontakt med den tilsvarende ledende plade. De ledende plader er 35 sâledes anbragt pâ det dielektriske organ, at der er dan-net kapacitiv kobling mellem to ved siden af hinanden beliggende plader. Mellem ved siden af hinanden beliggende transmissionslinjer er der anbragt en skærm, som forhind- 2

DK 156345 B

rer en direkte kobling af mikrob0lgeenergi fra den ene linje til den anden, sâledes at det kapacitive koblings-element er den eneste koblingsvej mellem ved siden af hinanden beliggende transmissionslinjer. Omfanget af kob-5 ling mellem trinene kan derfor nemt bestemmes ved enkel dlmensionering af de ledende plader med henblik pâ i et givet filter at opfylde bestemte krav med hensyn til bândbredden. Da transmissionslinjerne bæres ved deres modsatte ender, vil mikrob01gefilteret være fuldstændig 10 upâvirket af mekaniske st0dpâvirkninger, hvilket er sær-lig vigtigt, nâr filteret skal benyttes i mobile kommuni-kationer. Pâ grund af den plane struktur af de ledende plader og af det elektriske organ kan det kapacitive kob-lingselement mellem trinene være formet som en konstruk-15 tion i et stykke, som er særlig velegnet til masseproduk-tion, sâledes at den 0nskede bândbredde kan opnâs ved, at man blot vælger et bestemt koblingselement og monterer det i et hus, der kan være af samrne st0rrelse for aile mikrob0lgefiltre.

20 Det kapacitive mikrob01geelement mellem trinene tje- ner ogsâ som middel til indf0ring af ankommende mikrob0l-geenergi til filterhuset ved at koble en indgangsterminal til den ene ende af dette element og som middel til at udtage mikrob0lgeenergi fra huset ved at forbinde den 25 modsatte ende med en udgang s terminal. Dette foreiikler ogsâ filterets udformning og fremstilling.

Opfindelsen forklares nærmere i det f0lgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et snit gennem et mikrob0lgefilter i-30 f0lge opfindelsen, fig. 2 et snit langs snitlinjen 2-2 i fig. 1, fig. 3 et snit langs snitlinjen 3-3 i fig. 1, fig. 4 et ækvivalent koblingsdiagram over bândpas-filteret if01ge fig. 1, 35 fig. 5 en del af det i fig. 1 viste filter i en ændrët udf0relsesform, fig. 6 en del af det i fig. 1 viste filter i en ændret udf0relsesform,

DK 156345B

3 fig. 7 et snit gennem en anden udf0relsesform for et mikrob01ge-notch-filter if01ge opfindelsen, og fig. 8 det ækvivalente koblingsdiagram over det i fig. 7 viste filter.

5 Fig. 1 viser et mikrob0lge-bândpasfilter if0lge op findelsen/ hvilket filter omfatter et antal parallelle, ækvidistante transmissionslinjer 10, 11 og 12 i form af cylindriske ledere. Antallet, de fysiske dimensioner og formen af transmissionslinjerne i denne udf0relsesform tjener kun til illustration og er ikke begrænset til det i fig. 1 viste eksempel. Den ene ende af de ledere, der udg0r transmissionslinjerne 10-12, er forbundet med og underst0ttes af sidevæggen 21 pâ et ledende hus 20, og de strækker sig hen til husets modsatte væg 22 pa-rallelt med væggene 23 og 24 og parallelt med bunden 26 og toppen 25, jf. fig. 3. I sidevæggen 22 findes der justerbare skruer 13, 14 og 15, der udg0r variable kapacitetselementer over for de modstâende ender af transmissionslinjerne 10, 11 og 12. I den modsatte ende 2Q underst0ttes hver transmissionslinje af et aflangt, elektrisk organ 30, der mellem endevæggene 23 og 24 strækker sig parallelt med sidevæggen 22.

Pâ den side af det dielektriske organ 30, der ven-der bort fra transmissionslederne 10-12, findes der pla-22 der 31, 32 og 33, der er fastspændt til organet og elek-trisk forbundet med transmissionslinjerne 10-12 ved hjælp af skruer 34, 35 og 36, jf. fig. 2. Pâ det dielektriske organ 30 findes der et plant, ledende indgangs-element 37, der er elektrisk forbundet med den indre le-3Q der 41 i en indgangsterminal 40, hvis yderleder 42 er forbundet med husets endevæg 23 og elektrisk isole-ret ved hjælp af en isolator 43. Pâ lignende mâde findes der i nærheden af metalpladen 33 et ledende, plant ud-gangselement 38, der er tilsluttet en udgangsterminal 33 44 pâ samme mâde som ved indgangsterminalen 40.

De ledende plader 31-33 udg0r en kapacitiv trans-missionsbane, der danner mellemkobling mellem ved siden af hinanden beliggende transmissionslinjer. De ledende

DK 156345B

4 elementer 37 og 31 tjener til kapacitiv indf0ring af mikrob01geenergi, medens de ledende elementer 33 og 38 tjener til kapacitiv udtagning af afstemt mikrob01ge-energi.

5 Fig. 4 viser et ækvivalent diagram over de succes sive elementer, der er anbragt pâ det dielektriske organ 30, og med koblingskapaciteterne mellem trinene i sérié fra indgangsterminalen 40 til udgangsterminalen 44. Kapacitanten af disse ækvivalente kapaciteter fastlægges 10 af bredden W af de ved siden af hinanden beliggende ledende organer og af afstanden S mellem de over for hinanden værende ender af disse ledende organer, jf. fig. 2.

Hver transmissionslinje repræsenteres af en parallel LC-kreds, og hver justeringskapacitet repræsenteres af en 15 kapacitet C i sérié med den tilh0rende LC-kreds og stellet, idet forbindelsespunktet mellem LC-kredsen og kapaciteten er forbundet med de tilh0rende kapaciteter pâ det dielektriske organ 30, der i fig. 4 er tegnet med en punkteret linje.

20 I hver transmissionslinje er der fordeling af mikro- b01geenergi, der overf0res kapacitivt pâ det dielektriske organ 30. For at forhindre at mikrob01geenergi gâr di-rekte fra en transmissionslinje til nabolinjen er der indsat skærme 16 og 17, der strækker sig fra sidevæggen 25 21 op til det dielektriske organ 30.

For mikrob0lgefiltre med relativt bredt pasbând di-mensioneres bredden W og afstanden S sâledes, at der er en ret stor kapacitiv kobling mellem ved siden af hinanden beliggende transmissionslinjer, medens man for 30 filtre med relativt smalt pasbând reducerer ovennasvnte st0rrelser for at fâ en relativt lille kapacitiv kobling. Derfor kan et mikrob01gefilters bândbredde bestemmes uden ændring af afstanden mellem transmissionslinjerne. Dette er særlig fordelagtigt ved masseproduktion af mikrob01ge-35 filtre med forskellige pasbând og kan opnâs ved forskel-lig udformning af de ledende elementer pâ det dielektriske organ, idet disse elementer pâ forhând kan skæres ud i en metalfolie eller tilvejebringes pâ bæreorganet ved 5

DK 156345 B

vakuumpâf0ring germera en maske i et forudbestemt m0nster.

Da transmissionslinjelederne ved begge ender under-st0ttes i en stiv struktur, er itiikrob0lgef ilteret if0lge opfindelsen i stand til at modstâ mekaniske st0dpâvirk-5 ninger. Denne uf0lsomhed over for vibrationer g0r filteret if01ge opfindelsen velegnet til montage pâ automobi-ler raed henblik pâ radiokommunikationer.

De ledende koblingselementer 31-33 sarat 37 og 38 fra trin til trin kan ogsâ være beliggende pâ den side af 10 det dielektriske organ 30, der vender mod transmissions-lin jerne 10-12, jf. fig. 5. I denne udf0relsesform af-sluttes skærmene 16 og 17 i en vis afstand fra det dielektriske organ 30, sâledes at der dannes en luftspalte a, der tillader en kapacitiv kobling fra trin til trin 15 mellem de ledende eleraenter pâ det dielektriske organ 30.

Der kan opnâs en st0rre kobling mellem trinene ved at ændre de hidtil beskrevne ndf0relsesformer som vist i fig. 6. Denne ændrede udf0relsesform er velegnet til et bredbândsfilter. 1 denne i fig. 6 viste udf0relsesform 20 er koblingseleraenterne mellem trinene placerede pâ begge sider af det dielektriske organ 30, forsat for hinanden og delvis overlappende hinanden, sâledes at der opnâs en st0rre kapac i te t sværd i i de omrâder, hvor de overlapper hinanden. Skærmene 16 og 17 afslutter i afstand fra 25 koblingselementet 32 for ikke at være i elektrisk be-r0ring med dette element.

Fig. 7 viser en udf0relsesform for et mikrob0lge-filter, et sâkaldt notch-filter, if0lge opfindelsen. I dette filter er der opnâet kobling mellem trinene ved 30 hjælp af et antal koblingskapaciteter og kvartb0lgelinjer mellem successive kapaciteter. Dette notch-filter er principielt opbygget pâ samme mâde som de ovenfor beskrevne udf0relsesformer, bortset fra at de enkelte kob-lingskondensatorer er tilvejebragt mellem et skiveformet, 35 ledende organ 71, 72 eller 73, der er elektisk forbundet med og placeret koaksialt med transmissionslinjen 50, 51 eller 52, samt et ringformet, ledende element 71a, 72a og 73a, der er anbragt pâ den anden side af det dielek- 6

DK 156345 B

triske organ 70. Dette rundtgâende, ledende organ 71a er gennem en leder 85 forbundet med den Indre leder 81 i en indgangsterminal 80, hvis yderleder 82 er til-slnttet endevæggen 63 . og adskilt fra inderlederen ved 5 hjælp af en isolator 83. Disse rundtgâende, ledende or-ganer giver mulighed for kapacitiv kobling mellem afstem-ningsskruer 53-55 og transmissionslinjer 50-52. De ledende organer 71a og 72a er forbundet med hinanden over en kvartb01gelinje 86, medens de ledende organer 10 72a og 73a er forbundet med hinanden over en anden kvartb01gelinje 87, idet sidstnævnte organ 73a endvi-dere gennem en leder 88 er forbundet med inderlederen i en udgangsterminal 84.

Dette filters funktion fremgâr af det ækvivalente 15 koblingsdiagram, der er vist i fig. 8. Hver transmissi-onslinje repræsenteres af en induktiv kreds L^, der er koblet til en afstemningskondensator C , som repræsen-teres af en af nævnte justeringsskruer 53-55 i en indre væg 62 i huset. Forbindelsespunktet mellem induktions-20 kredsen L, og kapaciteten C er tilsluttet den næste induktionskreds og den tilh0rende afstemningskapa- citet C gennem en seriekreds, der omfatter to mellem-

X

liggende koblingskapaciteter og en parallel-reso- nanskreds LC2, der repræsenerer kvartb01gelinjen.

25 Den ankommende mikrob01geenergi tilf0res indgangsterminal en 80 og overf0res til den f0rste transmissions-lin je 50 gennem koblingskapaciteten . Den mikro-b0lgeenergi, der er indf0rt i den f0rste transmissions-linje 50, overf0res til det næste trin 52 gennem kob-30 lingskapaciteten c-q/ kvartb0lgelinjen Log koblingskapaciteten c^2' °9 til sidst udgâr energien fra udgang s terminalen 84 gennem koblingskapaciteten <2^3, der udg0res af de ledende elementer 73 og 73a for den tredje transmissionslinje 52.

.35 Mellem transmissionslinjerne 50-52 er der anbragt skærmeplader 56 og 57, der i den ene ende er fastgjort —‘til en sidevæg 61 og i den modsatte ende er fastgjort til det dielektriske bæreorgan 70 og tjener til at ad-

Claims

15 PATENTKRAV

1. Mikrob0lge-filter.af den art, der omfatter et hus- (20) af elektrisk ledende materiale, et antal trans-missionslinjer (10-12; 50-52) anbragt parallelt mellem husets endevægge (23,24; 63,64), et antal skærme (16,17; 20 56,57), hver beliggende mellem to transmissionslinjer, en indgangsterminal (40) og en udgangsterminal (80) pâ den ene endevæg henholdsvis den anden endevæg, og hvor hver transmissionslinje i den ene ende er elektrisk for-bundet med husets ene sidevæg (21,61) og i den anden en-25 de har kapacitiv kobling med husets anden sidevæg (22,62), og hvor hosliggende transmissionslinjer har kapacitiv kobling med hinanden gennem tilh0rende kapacitive elementer, kendetegnet ved, at nævnte kapacitive elementer hver udg0res af et dielektrisk or-30 gan (30;70),der strækker sig parallelt med sidevæggene (21, 22; 61,62) og bærer hver af nævnte transmissionslinjer (10-12; 50-52) ved deres anden ende, og af et antal pâ det dielektriske organ (30; 70) beliggende, elektrisk ledende plader (31-33; 71-73) i elektrisk forbindelse 35 med hver sin transmissionslinje. DK 156345 B

2. Mikrob0lge-filter if0lge krav 1, kende-t e g n e t ved/ at nævnte ledende plader (31-33? 71-73) og det dielektriske organ (30; 70) er tilveje-bragt i et printpladeemne.

3. Mikrob0lge-filter if0lge krav 1, kende- t e g n e t ved, at nævnte ledende plader (31,32, 33) er anbragt skiftevis pâ den ene og pâ den anden side af det dielektriske organ, forsat for hinanden og delvis overlappende hinanden.

4. Filter if01ge krav 1, kendetegnet ved, at hver af nævnte ledende plader omfatter en metal-skive (71-73) pâ den ene side af det dielektriske organ (70) og i elektrisk forbindelse med hver sin transmis-sionslinje (50-52) samt et ringformet metalelement 15 (71a-73a) beliggende pâ den ene side af det dielektriske organ (70) ud for nævnte metalskive, og ved at ved siden af hinanden beliggende ringformede metalelementer (71a-73a) har forbindelse med hinanden gennem en kvartb01ge-linje (86, 87) for at bibringe filteret bândunder-20 trykkelse.

5. Filter if0lge et eller flere af de f ore-gâende krav, kendetegnet ved, at indgangs-terminalen (40; 80) er tilsluttet den ene ledende plade (31; 71a), og at udgangsterminalen (44; 84) er forbundet 25 med den anden ledende plade (33; ’73a) .