EP0763866A2

EP0763866A2 - Mikrowellen-Keramikfilter

Info

Publication number: EP0763866A2
Application number: EP96114475A
Authority: EP
Inventors: Christian Block
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1997-03-19
Also published as: EP0763866A3; DE19534158C1

Abstract

Bei einem Mikrowellen-Keramikfilter mit mindestens zwei gekoppelten Resonatoren (2) sind die Resonator-Keramikkörper aus Neodymtitanatkeramik hergestellt und die Stirnflächen (3, 4) der Keramikkörper, auf denen die Innenleiterbohrungen (8) senkrecht stehen, sind metallisierungsfrei. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Keramikfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Mikrowellen-Keramikfilter werden durch mindestens zwei miteinander gekoppelte Keramikresonatoren gebildet. Im Keramikkörper der Resonatoren ist eine Innenleiterbohrung vorgesehen. Bestimmte Flächen des Keramikkörpers sowie die Innenflächen der Innenleiterbohrungen sind metallisiert. Die Kopplung der einzelnen Keramikresonatoren kann beispielsweise über Apperturfenster erfolgen. Andererseits können die Keramikresonatoren jedoch auch in einem einstückigen Keramikkörper ausgebildet sein, so daß die Kopplung direkt über den Keramikkörper erfolgt.
Mikrowellen-Keramikfilter der vorstehend generell erläuterten Art sind im Prinzip beispielsweise aus "IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques", Vol. MTT-34, No. 9, September 1986, Seiten 972 bis 976 bekannt. In dieser Druckschrift wird das Prinzip derartiger Filter anhand von Einzelresonatoren in jeweils einem Keramikkörper beschrieben, die über Apperturfenster miteinander gekoppelt sind. Das Prinzip ist ohne weiteres auch auf monolithische Filter übertragbar, bei denen die einzelnen Keramikkörper in einen einstückigen Keramikkörper übergehen.
Mikrowellenfilter der in Rede stehenden Art können beispielsweise durch eine Verkopplung von λ/4-Koaxialresonatoren hergestellt werden. Die Keramik bzw. das Dielektrikum derartiger Resonatoren ist meistens eine hochdielektrische verlustarme Keramik. Eine generelle Forderung besteht darin, daß die Filter häufig möglichst klein sein und eine möglichst geringe Einfügungsdämpfung besitzen sollen. Für Schnurlostelefon- und Mobilfunkanwendungen sind die Filter schmalbandig auszuführen. Das bedeutet, daß Ankoppelkapazitäten mit steigenden Frequenzen - > 1,5 GHz - immer kleiner werden.
Wird ein derartiges Filter mittels Ankoppelantennen in koaxialer Form angeregt, bedeutet dies, daß bei höheren Frequenzen die Antennen immer kürzer werden. Dies kann zu mechanischen Instabilitäten und schwer einhaltbaren Meßtoleranzen der Antennenlängen führen und daher die Funktion des Filters beeinträchtigen. Bei höchstfrequenten Anwendungen - > ≈ 2 GHz - ist es darüberhinaus problematisch, Filter aus Neodymtitanatkeramiken herzustellen. Wegen der höheren Oberflächenrauhigkeit derartiger Keramiken sind diese Materialien gegenüber anderen hochdielektrischen Keramiken vorteilhaft, weil die Haftfestigkeit der aufzubringenden Metallisierungen wesentlich besser ist. Wegen der vergleichsweise hohen Dielektrizitätskonstanten von Neondymtitanatkeramiken werden die Filter jedoch extrem kurz.
Bisher wurden Titanatkeramiken mit Einbrennsilber beschichtet und die Filter aus gekoppelten λ/4-Resonatoren hergestellt. Die Resonatoren können dabei diskret einzeln, durch externe kapazitive oder induktive Beschaltung, durch ein kleines Fenster apperturgekoppelt oder monolithisch in einem Block hergestellt werden.
Bei höchstfrequenten Anwendungen werden Titanatkeramiken mit einer Dielektrizitätskonstanten von > ≈ 40 verwendet, so daß die Länge der Resonatoren wieder ausreichend ist. Die schlechtere Haftfestigkeit wurde dabei in Kauf genommen.
Die Beschaltung der Filter erfolgt meist nicht koaxial, sondern durch externe mit dem Innenleiter des ein- bzw. auskoppelnden Resonators verbundene Induktivitäten oder Kapazitäten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dem die guten Hafteigenschaften von Neodymtitanatkeramiken trotz deren relativ hoher Dielektrizitätskonstante ausnutzbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Keramikfilter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand eines Unteranspruchs.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, welche ein erfindungsgemäß ausgebildetes Mikrowellen-Keramikfilter in schematischer perspektivischer Ansicht zeigt.
Gemäß der Figur der Zeichnung wird ein Mikrowellen-Keramikfilter 1 durch zwei Koaxialresonatoren 2 gebildet, welche mit zwei sich gegenüberstehenden, nicht näher bezeichneten Flächen aneinander stoßen. Die Resonatoren 2 besitzen jeweils eine vordere Stirnfläche 3, eine hintere Stirnfläche 4, eine obere Fläche 5, eine äußere Seitenfläche 6 sowie eine untere Fläche 7. In den Resonatoren 2 ist jeweils eine koaxiale Innenleiterbohrung 8 vorgesehen, welche axial senkrecht auf der jeweiligen Stirnfläche 3 bzw. 4 steht. Die beiden Resonatoren sind über ein nicht metallisiertes Apperturfenster 9 miteinander gekoppelt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Resonatoren 2 aus Neodymtitanatkeramik hergestellt sind und daß die Stirnflächen 3, 4 des jeweiligen Keramikkörpers, auf denen die Innenleiterbohrung 8 axial senkrecht steht, metallisierungsfrei sind. Mit anderen Worten ausgedrückt sind also bei den Resonatoren 2 jeweils die oberen Flächen 5, die äußeren Seitenflächen 6, die unteren Flächen 7, die Innenflächen der Innenleiterbohrungen 8 sowie die Flächen, an denen die Resonatoren aneinander stoßen abgesehen vom Apperturfenster 9 metallisiert.
Da die Stirnflächen 3, 4 der Resonatoren 2 metallisierungsfrei sind, ergibt sich im Mikrowellen-Keramikfilter eine Anregung des λ/2-Mode. Daraus ergeben sich neben den guten Haftungseigenschaften der Neodymtitanatkeramik die weiteren Vorteile einer höheren Resonatorgüte von 10 bis 30 % höher als bei einem λ/4-Mode, eine mögliche längere Ausführung der bei koaxialer Anregung benötigten Antenne aufgrund einer anderen elektromagnetischen Feldverteilung, so daß mechanische Toleranzen nicht mehr so kritisch sind, sowie eine mögliche vollsymmetrische Ausbildung der Koaxialresonatoren, so daß diese besser handhabbar sind. Die vorgenannten Vorteile ergeben sich nicht nur bei apperturgekoppelten Resonatoren 2 des in der Figur der Zeichnung dargestellten Filters 1 sondern auch bei anderen gehäuselosen speziellen Filtern, beispielsweise mit optimierter Oberwellenunterdrückung oder bei gehäuselosen monolithischen Filtern.

Claims

Mikrowellen-Keramikfilter, das durch mindestens zwei miteinander gekoppelte Koaxialresonatoren (2) gebildet ist und in dem die Koaxialresonatoren (2) durch jeweils einen eine Innenleiterbohrung (8) aufweisenden metallisierten Keramikkörper gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Keramikkörper aus Neodymtitanatkeramik hergestellt sind und daß die Stirnflächen (3, 4) des jeweiligen Keramikkörpers, auf denen die Innenleiterbohrung (8) axial senkrecht steht, metallisierungsfrei sind.
Mikrowellenkeramikfilter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koaxialresonatoren (2) durch jeweils einen Keramikkörper gebildet sind und an aneinanderstoßenden Flächen durch ein Apperturfenster (9) gekoppelt sind.