EP0947030A1 - Microwave filter - Google Patents

Microwave filter

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Publication number
EP0947030A1
EP0947030A1 EP97953630A EP97953630A EP0947030A1 EP 0947030 A1 EP0947030 A1 EP 0947030A1 EP 97953630 A EP97953630 A EP 97953630A EP 97953630 A EP97953630 A EP 97953630A EP 0947030 A1 EP0947030 A1 EP 0947030A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
strip conductor
strip
arrangement according
main surface
Prior art date
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Granted
Application number
EP97953630A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0947030B1 (en
Inventor
Heinz Krause
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0947030A1 publication Critical patent/EP0947030A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0947030B1 publication Critical patent/EP0947030B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20336—Comb or interdigital filters

Definitions

  • a stripline filter is known from EP 0373028, in which the strip conductors applied to a first surface of the substrate are opposite a metallization which is applied over the entire surface to the second surface of the substrate and which is connected to the reference potential.
  • the known stripline filter is folded in order to reduce the area claimed, the metallizations carrying the reference potential abutting one another and the strip conductors in any case lying opposite a metallization carrying the reference potential.
  • the object of the application has the task of specifying a stripline filter which combines a small size, a low-cost manufacture and a high quality.
  • the proposed resonator arrangement with folded resonators without an intermediate reference potential plane has a shorter length of the strip conductors, a higher quality and furthermore a smaller coupling between the individual resonators compared to the known arrangement. This is due to lower field displacement losses and the fact that the folded resonators do not have a common length Ground covering are coupled, returned.
  • the proposed stripline filter can be manufactured in an automated process and thus has the advantage of being inexpensive to manufacture.
  • the ends of associated strip conductor sections terminate with the edge of the substrate, and the strip conductor sections are connected to form a strip conductor by a metallization which is guided around the narrow side of the substrate. This measure makes it unnecessary to make openings in the substrate.
  • the ends of associated strip conductor sections are connected to a strip conductor by at least one electrically conductive through-contact.
  • This measure entails arranging a strip conductor resonator independently of the edge of the substrate.
  • the ends of the strip conductors are connected via a coupling element provided by an inductance or a capacitance.
  • filters of various types e.g. low-pass or band-pass
  • filters of various types can be implemented as far as possible with regard to the bandwidth and frequency position.
  • one end of a strip conductor is connected to a conductor track that is metallized on the substrate.
  • This measure means that a strip conductor and a conductor track can be produced in one operation.
  • a coupling element is formed with a conductor track.
  • a conductor track applied to the substrate carries a discrete coupling element.
  • a hybrid filter is formed, in which a strip conductor and a coupling element are arranged on a substrate.
  • filters of different types e.g. low-pass filters or band-pass filters
  • a connection of the arrangement is applied to the substrate. This measure means that the arrangement can be connected easily.
  • the application of the metallizations in thick-film technology or in thin-film technology to the substrate means that it can be produced in a common technology.
  • FIG. 1 a and 1b show perspective representations of a stripline filter in accordance with the application
  • FIG. 2a and FIG. 2b are equivalent electrical replacement circuits for the filter according to FIG. 1, valid for the ⁇ / 4 frequency
  • FIG. 3 shows the attenuation curve of a filter according to FIG. 1 ,
  • FIG. 4 shows a dielectric bandpass filter with bandline resonators of different lengths
  • FIG. 5 shows an electrical equivalent circuit for the filter according to FIG. 4, valid for the ⁇ / 4 frequency
  • FIG. 6 shows the attenuation curve of a filter according to FIGS
  • FIG. 7 shows a stripline filter with vias.
  • the description of an element designated and / or shown in a figure applies equally to elements of other figures identified and / or shown identically.
  • the band line filter shown in FIG la and FIG Ib is formed with a dielectric substrate S, which may be given by a ceramic.
  • the substrate is in particular provided by a thin, rectangular substrate plate of thickness h, in which the large surfaces lying opposite one another form a first main surface HO 1 and a second main surface HO 2.
  • a plurality of parallel strip conductor sections with a width W and a distance a are arranged on the first main surface.
  • the length 1 of a band conductor section is equal to a quarter of the wavelength ⁇ of the frequency of an electrical signal to be treated.
  • the strip conductor sections of the first main surface are arranged in the top view of the main surface with congruent strip conductor sections.
  • a strip conductor section of the first main surface and the associated congruent strip conductor section of the second main surface are electrically connected to a strip conductor by suitable means.
  • a band conductor section of the second main surface connected to the band conductor section of the first main surface forms a ⁇ / 4 resonator given by a band conductor.
  • the connection of the band conductor sections forms the short circuit of the ⁇ / 4 resonator to a certain extent. If the ends of the strip conductor sections terminate with the edge of the substrate, the connection is advantageously made by means of one
  • Narrow side SF of the metallization carried around the substrate Another connection of associated strip conductor sections is provided by one or more vias (DK in FIG 7) at the ends of the strip conductor sections.
  • the ends of the strip conductors on the second main surface are connected to the reference potential, which is also referred to as ground in specialist circles.
  • the connection with the reference potential is caused by a metallization which is perpendicular to the longitudinal axis of the strip conductor and which is applied to the second main surface.
  • the metallization for the reference potential is routed around the narrow side and, if appropriate, to a certain extent on the first main surface.
  • the ends of the strip conductors on the first main surface are connected to one another with coupling elements.
  • the coupling elements are by coupling impedances, such as. B.
  • Conductor tracks LB may be applied to the substrate, which contain a receptacle for coupling elements given as discrete components, e.g. form a chip capacitor C1..C9 and / or a discrete coupling coil L1..L3 and which create an electrical connection between the ends of the strip conductor sections and the coupling elements.
  • the conductor tracks can be designed such that they form the coupling elements as a so-called printed circuit.
  • the ends of the outer band conductors on the first main surface are optionally connected to an input connection E or to an output connection A via coupling elements.
  • the input connection and / or the output connection can be applied to the first main surface and connected to the ends of the outer strip conductors via conductor tracks.
  • the strip conductor sections applied to the substrate, the metallization of the reference potential, the conductor tracks and possibly the coupling elements given as a printed circuit may be provided by metallizations M applied to the substrate using thick-film technology or thin-film technology.
  • the arrangement shown in FIG. 1 forms a stripline filter.
  • the strip conductor sections connected to form a strip conductor form a folded strip conductor resonator.
  • the substrate of the stripline filter is specifically a hybrid filter.
  • FIGS. 2a and 2b show equivalent electrical equivalent circuits from FIG. 1 valid for the ⁇ / 4 frequency.
  • a band conductor resonator R is shown in the equivalent circuit as a parallel connection of a capacitance and an inductance.
  • FIG. 3 shows the course of the attenuation in dB over the frequency for the bandpass filter from FIG. 1.
  • FIG. 4 shows a stripline filter with resonators R1 to R4 of different lengths.
  • the strip conductor sections are arranged such that their ends - regardless of their length - end with an edge of the substrate.
  • the connection of associated strip conductor sections, to a certain extent causing a short circuit, is brought about by a metallization which is led around the narrow side of the substrate.
  • the metallization carrying the reference potential is brought up to the strip conductor sections on the second main surface of the substrate.
  • FIG. 5 shows the electrical replacement circuit of FIG. 4 that is valid for the ⁇ / 4 frequency.
  • a band conductor resonator R is shown in the equivalent circuit as a parallel connection of a capacitance and an inductance.
  • FIG. 6 shows the course of the attenuation in dB over the frequency for the bandpass filter from FIG. 4.
  • FIG. 7 shows a stripline filter in which the connection of associated strip conductor sections is effected by means of electrically conductive through-contacts DK.
  • Several vias can connect two associated strip conductor sections to form a strip conductor.
  • the arrangement of the strip conductor sections can advantageously be selected independently of the position of the edge of the substrate.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

In the proposed stripline filter, the individual stripline resonators are folded, partially arranged on the upper side, partially arranged on the underside of the substrate. The stripline filter, which is utilized in cross-over frequency shunts in a frequency range of up to one GHz, exhibits high selectivity, low losses and, thus, high quality, high constancy, low volume and a cost-beneficial manufacturability in mass production.

Description

Beschreibungdescription
MikrowellenfilterMicrowave filter
Bei Bittransportsystemen, wie z. B. Anschlußnetze für ATMIn bit transport systems, such as. B. Connection networks for ATM
(Asynchronous Transfer Mode) - Übertragungssysteme AN/A (für: Access Network / ATM) werden u. a. sogenannte Crossover- Frequenzweichen mit hohen Anforderungen an die Selektivität und mit geringen Verlusten bis zu Frequenzen von 1 GHz benö- tigt.(Asynchronous Transfer Mode) - Transmission systems AN / A (for: Access Network / ATM) are u. a. Crossover crossovers with high selectivity requirements and low losses up to frequencies of 1 GHz are required.
Der Anmeldungsgegenstand betrifft einen Streifenleitungsfilter gemäß dem Anspruch 1.The subject matter of the application relates to a stripline filter according to claim 1.
Aus der EP 0373028 ist ein Streifenleitungsfilter bekannt, bei dem die auf einer ersten Oberfläche des Substrats aufgebrachten Bandleiter einer Metallisierung, die auf der zweiten Oberfläche des Substrats vollflächig aufgebracht ist und die mit dem Bezugspotential verbunden ist, gegenüberliegen. In einer besonderen Ausführungsform ist das bekannte Streifenleitungsfilter zur Verringerung der beanspruchten Fläche gefaltet, wobei die das Bezugspotential führenden Metallisierungen aneinanderliegen und die Bandleiter jedenfalls einer das Bezugspotential führenden Metallisierung gegenüberliegen.A stripline filter is known from EP 0373028, in which the strip conductors applied to a first surface of the substrate are opposite a metallization which is applied over the entire surface to the second surface of the substrate and which is connected to the reference potential. In a special embodiment, the known stripline filter is folded in order to reduce the area claimed, the metallizations carrying the reference potential abutting one another and the strip conductors in any case lying opposite a metallization carrying the reference potential.
Der Anmeldungsgegenstand stellt sich die Aufgabe, einen Streifenleitungsfilter anzugeben, der eine geringe Baugröße, eine aufwandarme Herstellbarkeit und eine hohe Güte in sich vereint .The object of the application has the task of specifying a stripline filter which combines a small size, a low-cost manufacture and a high quality.
Die vorgeschlagene Resonatoranordnung mit gefalteten Resonatoren ohne dazwischenliegender Bezugspotentialebene weist gegenüber der bekannten Anordnung eine kürzere Länge der Bandleiter, eine höhere Güte und weiter eine kleinere Verkopplung zwischen den einzelnen Resonatoren auf. Dies wird auf geringere Feldverdrängungsverluste und darauf, daß die gefalteten Resonatoren nicht auf der ganzen Länge über einen gemeinsamen Massebelag verkoppelt sind, zurückgeführt. Im übrigen läßt sich das vorgeschlagene Streifenleitungsfilter in einem automatisierten Prozeß fertigen und weist damit den Vorteil eines geringen Aufwandes für die Herstellung auf .The proposed resonator arrangement with folded resonators without an intermediate reference potential plane has a shorter length of the strip conductors, a higher quality and furthermore a smaller coupling between the individual resonators compared to the known arrangement. This is due to lower field displacement losses and the fact that the folded resonators do not have a common length Ground covering are coupled, returned. In addition, the proposed stripline filter can be manufactured in an automated process and thus has the advantage of being inexpensive to manufacture.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung schließen die Enden zugehöriger Bandleiterabschnitte mit der Kante des Substrats ab und die Bandleiterabschnitte sind durch eine um die Schmalseite des Substrats herumgeführte Metallisierung zu einem Bandleiter verbunden. Diese Maßnahme erübrigt das Einbringen von Durchbrüchen in das Substrat .According to a special development, the ends of associated strip conductor sections terminate with the edge of the substrate, and the strip conductor sections are connected to form a strip conductor by a metallization which is guided around the narrow side of the substrate. This measure makes it unnecessary to make openings in the substrate.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung sind die Enden zugehöriger Bandleiterabschnitte durch mindestens eine elektrisch leitende Durchkontaktierung zu einem Bandleiter verbunden.According to a special development, the ends of associated strip conductor sections are connected to a strip conductor by at least one electrically conductive through-contact.
Diese Maßnahme bringt eine von der Kante des Substrats unabhängige Anordenbarkeit eines Bandleiterresonators mit sich.This measure entails arranging a strip conductor resonator independently of the edge of the substrate.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung sind die Enden der Band- leiter über ein durch eine Induktivität oder eine Kapazität gegebenes Verkopplungselement verbunden. Auf diese Weise können Filter verschiedener Art (z. B. Tiefpässe oder Bandpässe) nach weitgehendem Belieben bezüglich der Bandbreite und Frequenzlage realisiert werden.According to a special development, the ends of the strip conductors are connected via a coupling element provided by an inductance or a capacitance. In this way, filters of various types (e.g. low-pass or band-pass) can be implemented as far as possible with regard to the bandwidth and frequency position.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist ein Ende eines Bandleiters mit einer auf das Substrat aufmetallisierten Leiterbahn verbunden. Diese Maßnahme bringt eine Herstellbarkeit eines Bandleiters und einer Leiterbahn in einem Arbeitsgang mit sich.According to a special development, one end of a strip conductor is connected to a conductor track that is metallized on the substrate. This measure means that a strip conductor and a conductor track can be produced in one operation.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist ein Verkopplungselement mit einer Leiterbahn gebildet. Diese Maßnahme bringt durch Realisierung eines Verkopplungselementes in einer als gedruckte Schaltung bekannten Ausführung eine zusammen mit anderen auf das Substrat aufzumetallisierender Flächen in ei- nem Arbeitsgang mit sich und erspart die Anordnung eines diskreten Bauelements .According to a special development, a coupling element is formed with a conductor track. By implementing a coupling element in an embodiment known as a printed circuit, this measure results in a surface together with other surfaces to be metallized on the substrate in a with one operation and saves the arrangement of a discrete component.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung trägt eine auf das Substrat aufgebrachte Leiterbahn ein diskretes Verkopplungse- lement. Auf diese Weise ist ein Hybridfilter gebildet, bei dem ein Bandleiter und ein Verkopplungselement auf einem Substrat angeordnet sind. Weiter können durch Bestückung mit unterschiedlichen Verkopplungselementen Filter verschiedener Art (z. B. Tiefpässe oder Bandpässe) nach weitgehendem Belieben bezüglich der Bandbreite und Frequenzlage mit der gleichen Substratplatte realisiert werden.According to a special development, a conductor track applied to the substrate carries a discrete coupling element. In this way, a hybrid filter is formed, in which a strip conductor and a coupling element are arranged on a substrate. Furthermore, by fitting different coupling elements, filters of different types (e.g. low-pass filters or band-pass filters) can be implemented with the same substrate plate as far as possible with regard to the bandwidth and frequency position.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist ein Anschluß der An- Ordnung auf dem Substrat aufgebracht. Diese Maßnahme bringt eine einfache Anschließbarkeit der Anordnung mit sich.According to a special development, a connection of the arrangement is applied to the substrate. This measure means that the arrangement can be connected easily.
Das Aufbringen der Metallisierungen in Dickschichttechnik oder in Dünnschichttechnik auf das Substrat bringt eine Her- stellbarkeit in einer gängigen Technologie mit sich.The application of the metallizations in thick-film technology or in thin-film technology to the substrate means that it can be produced in a common technology.
Der Anmeldungsgegenstand wird im Folgenden als Ausführungs- beispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen.- FIG la und FIG lb perspektivische Darstellungen eines anmeldungsgemäßen Streifenleitungsfilters , FIG 2a und FIG 2b zueinander äquivalente elektrische Ersatz- Schaltungen für das Filter nach FIG 1, gültig für die λ/4 Frequenz, FIG 3 den Dämpfungsverlauf eines Filters nach FIG 1,The subject of the application is described in more detail below as an exemplary embodiment to the extent necessary for understanding with reference to figures. 1 a and 1b show perspective representations of a stripline filter in accordance with the application, FIG. 2a and FIG. 2b are equivalent electrical replacement circuits for the filter according to FIG. 1, valid for the λ / 4 frequency, FIG. 3 shows the attenuation curve of a filter according to FIG. 1 ,
FIG 4 ein dielektrisches Bandpaßfilter mit Bandleitungsresonatoren unterschiedlicher Länge, FIG 5 eine elektrische Ersatzschaltung für das Filter nach FIG 4, gültig für die λ/4 Frequenz, FIG 6 den Dämpfungsverlauf eines Filters nach FIG 5 und4 shows a dielectric bandpass filter with bandline resonators of different lengths, FIG. 5 shows an electrical equivalent circuit for the filter according to FIG. 4, valid for the λ / 4 frequency, FIG. 6 shows the attenuation curve of a filter according to FIGS
FIG 7 einen Streifenleitungsfilter mit Durchkontaktierungen. Die Beschreibung eines in einer Figur bezeichneten und/oder dargestellten Elements gilt gleichermaßen für gleich bezeichnete und/oder gleich dargestellte Elemente anderer Figuren.7 shows a stripline filter with vias. The description of an element designated and / or shown in a figure applies equally to elements of other figures identified and / or shown identically.
Das in FIG la und FIG lb dargestellte Bandleitungsfilter ist mit einem dielektrischen Substrat S, das durch eine Keramik gegeben sein kann, gebildet. Das Substrat ist insbesondere durch eine dünne, rechteckige Substratplatte der Dicke h gegeben, bei der die einander gegenüberliegenden großflächigen Oberflächen eine erste Hauptoberfläche HO 1 und eine zweite Hauptoberfläche HO 2 bilden.The band line filter shown in FIG la and FIG Ib is formed with a dielectric substrate S, which may be given by a ceramic. The substrate is in particular provided by a thin, rectangular substrate plate of thickness h, in which the large surfaces lying opposite one another form a first main surface HO 1 and a second main surface HO 2.
Auf die erste Hauptoberfläche ist eine Mehrzahl paralleler Bandleiterabschnitte in einer Breite W und einem Abstand a angeordnet. Die Länge 1 eines Bandleiterabschnitts gleicht einem Viertel der Wellenlänge λ der zu behandelnden Frequenz eines elektrischen Signals. Auf der zweiten Hauptoberfläche sind zu den Bandleiterabschnitten der ersten Hauptoberfläche in der Draufsicht auf die Hauptoberfläche deckungsgleiche Bandleiterabschnitte angeordnet. Ein Bandleiterabschnitt der ersten Hauptoberfläche und der zugehörige deckungsgleiche Bandleiterabschnitt der zweiten Hauptoberfläche sind durch geeignete Mittel zu einem Bandleiter elektrisch verbunden. Ein mit dem Bandleiterabschnitt der ersten Hauptoberfläche verbundener Bandleiterabschnitt der zweiten Hauptoberfläche bildet einen durch einen Bandleiter gegebenen λ/4-Resonator . Die Verbindung der Bandleiterabschnitte bildet gewissermaßen den Kurzschluß des λ/4 -Resonators . Schließen die Enden der Bandleiterabschnitte mit der Kante des Substrats ab, erfolgt die Verbindung vorteilhafterweise mittels einer um dieA plurality of parallel strip conductor sections with a width W and a distance a are arranged on the first main surface. The length 1 of a band conductor section is equal to a quarter of the wavelength λ of the frequency of an electrical signal to be treated. On the second main surface, the strip conductor sections of the first main surface are arranged in the top view of the main surface with congruent strip conductor sections. A strip conductor section of the first main surface and the associated congruent strip conductor section of the second main surface are electrically connected to a strip conductor by suitable means. A band conductor section of the second main surface connected to the band conductor section of the first main surface forms a λ / 4 resonator given by a band conductor. The connection of the band conductor sections forms the short circuit of the λ / 4 resonator to a certain extent. If the ends of the strip conductor sections terminate with the edge of the substrate, the connection is advantageously made by means of one
Schmalseite SF des Substrats herumgeführten Metallisierung. Eine andere Verbindung zugehöriger Bandleiterabschnitte ist durch eine oder mehrere Durchkontaktierungen (DK in FIG 7) an den Enden der Bandleiterabschnitte gegeben. Die Enden der Bandleiter auf der zweiten Hauptoberfläche sind mit dem Bezugspotential, das in Fachkreisen auch als Masse bezeichnet wird, verbunden. Die Verbindung mit dem Bezugspotential ist durch eine Metallisierung bewirkt, die rechtwinklig zu der Längsachse der Bandleiter verläuft und die auf die zweite Hauptoberfläche aufgebracht ist. Die Metallisierung für das Bezugspotential ist in einer bevorzugten Ausführungsform um die Schmalseite und gegebenenfalls ein Stück weit auf die erste Hauptoberfläche herumgeführt.Narrow side SF of the metallization carried around the substrate. Another connection of associated strip conductor sections is provided by one or more vias (DK in FIG 7) at the ends of the strip conductor sections. The ends of the strip conductors on the second main surface are connected to the reference potential, which is also referred to as ground in specialist circles. The connection with the reference potential is caused by a metallization which is perpendicular to the longitudinal axis of the strip conductor and which is applied to the second main surface. In a preferred embodiment, the metallization for the reference potential is routed around the narrow side and, if appropriate, to a certain extent on the first main surface.
Die Enden der Bandleiter auf der ersten Hauptoberfläche sind mit Verkopplungselementen untereinander verbunden. Die Ver- kopplungselemente sind durch Kopplungεimpedanzen, wie z. B.The ends of the strip conductors on the first main surface are connected to one another with coupling elements. The coupling elements are by coupling impedances, such as. B.
Kondensatoren und/oder Koppelspulen gegeben. Auf das Substrat mögen Leiterbahnen LB aufgebracht sein, die eine Aufnahme für als diskrete Bauelemente gegebene Verkopplungselemente, wie z.B. einen Chipkondensator C1..C9 und/oder eine diskrete Kop- pelspule L1..L3 bilden und die eine elektrische Verbindung zwischen den Enden der Bandleiterabschnitte und den Verkopplungselementen schaffen. Die Leiterbahnen können so ausgestaltet sein, daß sie die Verkopplungselemente als sogenannte gedruckte Schaltung ausbilden. Die Enden der äußeren Bandlei- ter auf der ersten Hauptoberfläche sind gegebenenfalls über Verkopplungselemente mit einem Eingangsanschluß E bzw. mit einem Ausgangsanschluß A verbunden. Der Eingangsanschluß und/oder der Ausgangsanschluß können auf der ersten Hauptoberfläche aufgebracht und über Leiterbahnen mit den Enden der äußeren Bandleiter verbunden sein.Capacitors and / or coupling coils are given. Conductor tracks LB may be applied to the substrate, which contain a receptacle for coupling elements given as discrete components, e.g. form a chip capacitor C1..C9 and / or a discrete coupling coil L1..L3 and which create an electrical connection between the ends of the strip conductor sections and the coupling elements. The conductor tracks can be designed such that they form the coupling elements as a so-called printed circuit. The ends of the outer band conductors on the first main surface are optionally connected to an input connection E or to an output connection A via coupling elements. The input connection and / or the output connection can be applied to the first main surface and connected to the ends of the outer strip conductors via conductor tracks.
Die auf das Substrat aufgebrachten Bandleiterabschnitte, die Metallisierung des Bezugspotentials, die Leiterbahnen und gegebenenfalls die als gedruckte Schaltung gegebenen Verkopp- lungselemente mögen durch in Dickschichttechnik oder in Dünnschichttechnik auf das Substrat aufgebrachte Metallisierungen M gegeben sein.The strip conductor sections applied to the substrate, the metallization of the reference potential, the conductor tracks and possibly the coupling elements given as a printed circuit may be provided by metallizations M applied to the substrate using thick-film technology or thin-film technology.
Die in FIG 1 dargestellte Anordnung bildet ein Streifenlei- tungsfilter. Die zu einem Bandleiter verbundenen Bandleiterabschnitte bilden einen gefalteten Bandleiterresonator. Bei Anordnung von diskreten Verkopplungselementen auf dem Substrat des Streifenleitungsfilters ist speziell ein Hybridfilter gebildet.The arrangement shown in FIG. 1 forms a stripline filter. The strip conductor sections connected to form a strip conductor form a folded strip conductor resonator. When arranging discrete coupling elements on the The substrate of the stripline filter is specifically a hybrid filter.
Die FIG 2a und 2b zeigen zueinander äquivalente, elektrische Ersatzschaltungen von FIG 1 gültig für die λ/4-Frequenz . In der Ersatzschaltung ist ein Bandleiterresonator R als Parallelschaltung einer Kapazität und einer Induktivität wiedergegeben.FIGS. 2a and 2b show equivalent electrical equivalent circuits from FIG. 1 valid for the λ / 4 frequency. A band conductor resonator R is shown in the equivalent circuit as a parallel connection of a capacitance and an inductance.
FIG 3 zeigt den Verlauf der Dämpfung in dB über der Frequenz für den Bandpaß aus FIG 1.3 shows the course of the attenuation in dB over the frequency for the bandpass filter from FIG. 1.
FIG 4 zeigt einen Streifenleitungsfilter mit unterschiedlich langen Resonatoren R1..R4. Die Bandleiterabschnitte sind so angeordnet, daß ihre Enden - unabhängig von ihrer Länge - mit einer Kante des Substrats abschließen. Die gewissermaßen einen Kurzschluß bewirkende Verbindung zugehöriger Bandleiterabschnitte ist durch eine um die Schmalseite des Substrats herumgeführte Metallisierung bewirkt. Die das Bezugspotential führende Metallisierung ist auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrats flächig bis an die Bandleiterabschnitte herangeführt .4 shows a stripline filter with resonators R1 to R4 of different lengths. The strip conductor sections are arranged such that their ends - regardless of their length - end with an edge of the substrate. The connection of associated strip conductor sections, to a certain extent causing a short circuit, is brought about by a metallization which is led around the narrow side of the substrate. The metallization carrying the reference potential is brought up to the strip conductor sections on the second main surface of the substrate.
In FIG 5 ist die für die λ/4 -Frequenz gültige elektrische Er- satzschaltung von FIG 4 dargestellt. In der Ersatzschaltung ist ein Bandleiterresonator R als Parallelschaltung einer Kapazität und einer Induktivität wiedergegeben.FIG. 5 shows the electrical replacement circuit of FIG. 4 that is valid for the λ / 4 frequency. A band conductor resonator R is shown in the equivalent circuit as a parallel connection of a capacitance and an inductance.
FIG 6 zeigt den Verlauf der Dämpfung in dB über der Frequenz für den Bandpaß aus FIG 4.6 shows the course of the attenuation in dB over the frequency for the bandpass filter from FIG. 4.
FIG 7 zeigt einen Streifenleitungsfilter, bei dem die Verbindung zugehöriger Bandleiterabschnitte mittels elektrisch leitender Durchkontaktierungen DK bewirkt ist. Mehrere Durchkon- taktierungen können zwei zugehörige Bandleiterabschnitte zu einem Bandleiter verbinden. Bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung der Bandleiterabschnitte vorteilhafterweise unabhängig von der Lage der Kante des Substrats wählbar.7 shows a stripline filter in which the connection of associated strip conductor sections is effected by means of electrically conductive through-contacts DK. Several vias can connect two associated strip conductor sections to form a strip conductor. In this embodiment the arrangement of the strip conductor sections can advantageously be selected independently of the position of the edge of the substrate.
Für die Dimensionierung dieser Filter können bekannte Synthese- und Optimierungsverfahren mit diskreten und Leitungselementen als Näherung angewendet werden. Als Zielschaltungen sollten jedoch die nach FIG 2b und FIG 5 angestrebt werden, weil die Elemente der Parallelkreise mit den Resonanzfrequenzen Fl bis F4 in die mechanischen Parameter des Resonators Z = (120 πl fε ) * h/ (h+w) umgerechnet werden können (Z=Wellenwiderstand des Bandleiters, l=Länge und w=Breite des Bandleiterabschnitts, h=Dicke des Substrates S, ε=Dielektrizitätskonstante, c=Lichtgeschwindigkeit) .Known synthesis and optimization methods with discrete and line elements can be used as an approximation for the dimensioning of these filters. However, the target circuits according to FIG. 2b and FIG. 5 should be aimed for, because the elements of the parallel circuits with the resonance frequencies F1 to F4 are incorporated in the mechanical parameters of the resonator Z = (120 πl fε) * h / (h + w) can be converted (Z = wave impedance of the strip conductor, l = length and w = width of the strip conductor section, h = thickness of the substrate S, ε = dielectric constant, c = speed of light) .
Da die Verkopplung zwischen den Resonatoren bei einem Resonatorabstand a>w relativ klein ist, ergeben diese Rechnungen mit diskreten Elementen brauchbare Näherungen. Eine Optimierung mit planaren Elementen bringt eine noch genauere Über- einstimmung mit der Praxis. Since the coupling between the resonators is relatively small at a resonator spacing a> w, these calculations with discrete elements give usable approximations. Optimization with planar elements brings even more precise agreement with practice.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Filterung eines elektrischen Signals, insbesondere Streifenleitungsfilter, bei dem - ein dielektrisches Substrat (S) gegeben ist, das eine erste Hauptoberfläche (H01) und eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche (H02) aufweist1. Arrangement for filtering an electrical signal, in particular stripline filter, in which there is a dielectric substrate (S) which has a first main surface (H01) and a second main surface (H02) opposite the first main surface
- eine Mehrzahl von Bandleitern (R1..R4) parallel angeordnet sind - ein Bandleiter gegebener Länge in einen auf der ersten- A plurality of strip conductors (R1..R4) are arranged in parallel - a strip conductor of a given length in one on the first
Hauptoberfläche aufgebrachten ersten Abschnitt und in einen auf der zweiten Hauptoberfläche aufgebrachten zweiten Abschnitt geteilt istMain surface applied first section and is divided into a second section applied to the second main surface
- der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Bandlei- ters sich überdecken- the first section and the second section of the band conductor overlap
- der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Bandleiters durch geeignete Mittel zu dem Bandleiter gegebener Länge verbunden sind- The first section and the second section of the strip conductor are connected by suitable means to the strip conductor of a given length
- die ersten Enden der Bandleiter durch Verkopplungselemente (C1..C9; L1..L3) verbunden sind- The first ends of the strip conductors are connected by coupling elements (C1..C9; L1..L3)
- die ersten Enden der äußeren Bandleiter mit dem Eingang (E) bzw. mit dem Ausgang (A) der Anordnung verbunden sind- The first ends of the outer band conductors are connected to the input (E) or to the output (A) of the arrangement
- die zweiten Enden der Bandleiter durch eine auf der zweiten Hauptoberfläche aufgebrachte Metallisierung (M) verbunden sind.- The second ends of the strip conductors are connected by a metallization (M) applied to the second main surface.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß2. Arrangement according to claim 1, characterized in that
- die Enden zugehöriger Bandleiterabschnitte mit der Kante des Substrats abschließen und- Close the ends of associated strip conductor sections with the edge of the substrate and
- das Mittel zur Verbindung der Bandleiterabschnitte zu einem Bandleiter durch eine um die Schmalseite (SF) des Substrats herumgeführte Metallisierung gegeben ist.- The means for connecting the strip conductor sections to a strip conductor is given by a metallization guided around the narrow side (SF) of the substrate.
3. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Verbindung der Enden zugehöriger Bandleiterabschnitte zu einem Bandleiter durch mindestens eine elektrisch leitende Durchkontaktierung (DK) gegeben ist .3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for connecting the ends of associated strip conductor sections to form a strip conductor is provided by at least one electrically conductive through-contact (DK).
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Bandleiter, die von der das Bezugspotential führenden Metallisierung abgewandt sind, über ein Verkopplungselement verbunden sind.4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the ends of the strip conductors, which face away from the metallization carrying the reference potential, are connected via a coupling element.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung eines Endes eines Bandleiters, das von der das Bezugspotential führenden Metallisierung abgewandt ist, über eine auf das Substrat aufmetallisierte Leiterbahn (LB) gegeben ist .5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a connection of one end of a strip conductor, which faces away from the metallization carrying the reference potential, is provided via a conductor track (LB) metallized onto the substrate.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Verkopplungselement mit einer Leiterbahn gebildet ist.6. Arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that a coupling element is formed with a conductor track.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß eine Leiterbahn ein diskretes Verkopplungselement trägt.7. Arrangement according to one of claims 4, 5 or 6, characterized in that a conductor track carries a discrete coupling element.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 , 5 , 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der Anordnung auf dem Substrat aufgebracht ist.8. Arrangement according to one of claims 4, 5, 6 or 7, characterized in that a connection of the arrangement is applied to the substrate.
9. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch in Dickschichttechnik auf das Substrat aufgebrachte Metallisierungen.9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by metallizations applied to the substrate using thick-film technology.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch in Dünnschichttechnik auf das Substrat aufgebrachte Metallisierungen. 10. Arrangement according to one of claims 1 to 9 characterized by Metallizations applied to the substrate using thin-film technology.
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