EP0693794A1

EP0693794A1 - Mikrowellen-Keramikfilter

Info

Publication number: EP0693794A1
Application number: EP95110347A
Authority: EP
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Block
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1996-01-24
Also published as: DE4425707C2; DE4425707A1

Abstract

Mikrowellen-Keramikfilter mit einem vorgegebenen Durchlaßfrequenzband sowie mit einem Bereich hoher Dämpfung um eine vorgegebene Frequenz außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes unter Verwendung von als Bandsperre und in Reihe geschalteten Koaxial-Resonatoren (1, 2), die von der vorgegebenen Frequenz abweichende Resonanzfrequenzen besitzen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Keramikfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Mikrowellen-Keramikfilter dienen dazu, in einem vorgegebenen Durchlaßfrequenzband liegende Nutzfrequenzen zu selektieren, d. h. durchzulassen und außerhalb dieses Durchlaßfrequenzbandes liegende Frequenzen möglichst vollständig zu sperren. Derartige Mikrowellen-Keramikfilter sind im Prinzip folgendermaßen aufgebaut: In einem Körper aus dielektrischem keramischem Material, beispielsweise mit Quaderform, sind in vorgegebenen Intervallen Durchgangslöcher vorgesehen. Auf den Innenumfangsflächen dieser Durchgangslöcher sind elektrisch leitende Schichten aufgebracht, wahrend der Keramikkörper abgesehen von mindestens einer Stirnfläche, an der die Durchgangslöcher an einer Seite austreten, allseitig metallisiert sind. Jeder ein Durchgangsloch enthaltender Bereich des Keramikkörpers bildet dabei einen Koaxial-Resonator. Diese Koaxial-Resonatoren sind zur Vervollständigung des Filters in geeigneter Weise miteinander gekoppelt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß zwischen jeweils zwei Durchgangslöchern ein Koppelloch im Keramikkörper vorgesehen ist. Derartige Keramikkörper sind beispielsweise aus der US-PS 4,464,640 bekannt.
Je hoher die obengenannte Frequenzselektion sein soll, desto größer muß die Anzahl der vorstehend erläuterten zu verkoppelnden Koaxial-Resonatoren sein. Mit zunehmender Anzahl von Koaxial-Resonatoren steigt jedoch die Einfügungsdämpfung und damit die dissipative Verlustdämpfung des Filters. Dies kann im ungünstigsten Fall dazu fuhren, daß die Verlustdämpfung zu groß ist und die verbleibende Durchgangsleistung nach der Filterung für nachfolgende Funktionen, beispielsweise Abstrahlung oder Signalverarbeitung, nicht mehr ausreicht.
Sucht man eine hohe Selektion durch Erhöhung der Anzahl von zu verkoppelnden Resonatoren zu realisieren, so kann das vorgenannte Problem der zu großen Einfügungsdämpfung nur durch eine aufwendige und damit teure Verstärkung des gefilterten Nutzsignals gelöst werden.
Bei einem aus der DE-OS 42 32 054 bekannten Mikrowellen-Keramikfilter ist die Selektion dadurch erhöht worden, das dem das Durchlaßfrequenzband definierenden Filter mit einer Vielzahl von miteinander verkoppelten Keramik-Resonatoren mindestens ein eine Bandsperre bildender Koaxial-Resonator in Reihe geschaltet ist. Dadurch wird außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes an einer bestimmten Stelle, an der eine Störfrequenz liegt, eine Dämpfungsspitze außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes realisiert, wodurch die Störfrequenz ausreichend gedämpft wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter der in Rede stehenden Art mit noch höherer Selektion und geringerer Temperaturabhängigkeit anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Keramikfilter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt:

Figur 1: eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrowellen-Keramikfilters;
Figur 2: ein schematisches Schaltbild eines als Bandsperre betriebenen Keramik-Resonator;
Figur 3: eine Charakteristik des als Bandsperre betriebenen Keramik-Resonators nach Figur 2; und
Figur 4: eine Filtercharakteristik des Filters nach Figur 1.

Gemäß Figur 1 wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß Mikrowellen-Keramikfilters durch zwei Koaxial-Resonatoren 1 und 2 gebildet, die Quaderform besitzen und jeweils ein Durchgangsloch 3 bzw. 4 enthalten. Auf den Innenumfangsflächen dieser Durchgangslöcher sind elektrisch leitende Schichten aufgebracht, während der Keramikkörper abgesehen von mindestens einer Stirnfläche, an der das Durchgangsloch an einer Seite austritt, allseitig metallisiert ist. Diese Koaxial-Resonatoren werden zur Vervollständigung des Filters in geeigneter Weise miteinander gekoppelt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zwischen den Koaxial-Resonatoren 1 und 2 ein isolierender Einsatz 5 vorgesehen, der beispielsweise über (nicht dargestellte) Ansätze in die Durchgangslöcher 3 und 4 eingreifen kann. Weiterhin kann zur mechanisch stabilen Verbindung der Koaxial-Resonatoren 1 und 2 ein Bügel 6 vorgesehen sein, der z. B. angelötet ist, so daß der zusätzliche Vorteil für den Anwender entsteht, daß das Filter insgesamt als einstückiges Element für eine Bestückung vorliegt.
In an sich bekannter Weise bildet eine Serienschaltung eines Mikrowellen-Resonators der in Rede stehenden Art eine Bandsperre. Dieser Fall ist schematisch in Figur 2 dargestellt, in der ein Mikrowellen-Resonator 1 in Reihe zwischen Eingängen 10 und 11 und Ausgängen 12 und 13 liegt.
Die Charakteristik eines derartigen als Bandsperre betriebenen Resonators ist in Figur 3 dargestellt, in der einen Ausgangsgröße des als Bandsperre betriebenen Mikrowellen-Resonators, etwa eine Signalamplitude A als Funktion der Frequenz f dargestellt ist. Ersichtlich besitzt die Bandsperre bei der Resonanzfrequenz f_r eine hohe Dämpfungsspitze, d. h. sie arbeitet in diesem Fall als Bandsperre.
Werden erfindungsgemäß mehrere derartige als Bandsperre betriebene Resonatoren in Reihe geschaltet, so ergibt sich gegenüber bekannten Filtern etwa nach der obengenannten DE-OS 42 32 054 eine erhöhte zusätzlich Selektion bzw. Dämpfung in einem vorgegebenen Frequenzbereich. Eine solche Dämpfungscharakteristik für eine Ausführungsform mit zwei in Reihe geschalteten Koaxial-Resonatoren ist in Figur 4 dargestellt, in der ebenfalls die Amplitude A über der Frequenz f aufgetragen ist.
Werden Koaxial-Resonatoren wie ausgeführt als Bandsperre und in Reihe geschaltet und besitzen von der vorgegebenen Frequenz, bei der außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes eine hohe Dämpfung vorhanden ist, abweichende Resonanzfrequenzen, so ergibt sich ein breiterer Dämpfungsverlauf mit zwei für die Ausführungsform mit zwei Resonatoren typischen Höckern. Im Anwendungsbereich für Mobilfunk- und Schnurlos-Telefonsysteme, die im Höchstfrequenzbereich von 400MHz bis 2GHz arbeiten, kann die Abweichung der Resonanzfrequenzen der Koaxial-Resonatoren von der Frequenz, in welcher der Dämpfungsbereich liegen soll, beispielsweise +- bzw. -5MHz betragen, wobei von diesen Frequenzabweichungen noch einmal ein Abweichungsbereich von +5- und -3MHz bzw. +3- und -5MHz möglich sein.
Zusätzlich zu der erhöhten zusätzlichen Selektion wird auch ein Temperaturdriften der Resonanzfrequenz der Einzelresonatoren zusätzlich vermindert oder es kann die Fertigungstoleranz zum Einstellen der Resonatorfrequenzen verringert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Reihenschaltung von zwei Einzelresonatoren gemäß der Ausführungsform nach Figur 2 beschränkt. Es können auch je nach Anwendungsfall mehrere Einzelresonatoren Verwendung finden.
Die Einzelresonatoren können grundsätzlich mit Anschlüssen in Form von Lötfahnen oder mit integrierten HF-Anschlüssen hergestellt werden, wie dies beispielsweise in der DE-OS 42 29 165 beschrieben ist.
Sollen die Koaxial-Resonatoren als λ/2-Resonatoren ausgebildet sein, so können die die Resonatoren bildenden Keramikkörper 1 und 2 nach Figur 1 abgesehen von ihren Stirnflächen, an denen die Durchgangslöcher 3, 5 austreten, metallisiert sein.
Sollen die Resonatoren als λ/4-Resonatoren ausgebildet sein, so ist lediglich eine der Stirnflächen metallisiert. λ bedeutet dabei die der Resonanzfrequenzen der Resonatoren entsprechende Wellenlänge.

Claims

Mikrowellen-Keramikfilter mit einem vorgegebenen Durchlaßfrequenzband sowie mit einem Bereich hoher Dämpfung um eine vorgegebene Frequenz außerhalb des Durchlaßfrequenzband unter Verwendung wenigstens zweier Koaxial-Resonatoren (1, 2),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) als Bandsperre und in Reihe geschaltet sind und von der vorgegebenen Frequenz abweichende Resonanzfrequenzen besitzen.
Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für den Fall zweier Koaxial-Resonatoren (1, 2) die Resonanzfrequenz des einen nach oben und die des anderen nach unten von der vorgegebenen Frequenz abweicht.
Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) dadurch als λ/2-Resonatoren ausgebildet sind, daß die Außenfläche eines den Resonator bildenden Keramikkörpers abgesehen von Stirnflächen, an denen ein Durchgangsloch (3, 4) austritt, metallisiert ist, wobei λ die Wellenlänge bei der Filtermittenfrequenz bedeutet.
Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koaxial-Resonatoren (1, 2) dadurch als λ/4-Resonatoren ausgebildet sind, daß die Außenfläche eines den Resonator bildenden Keramikkörpers abgesehen von einer Stirnfläche, an der ein Durchgangsloch (3, 4) austritt, metallisiert ist, wobei λ die Wellenlänge bei der Filtermittenfrequenz bedeutet.