EP1218963A1 - Verfahren zum abgleichen der bandbreite eines dual-mode filters - Google Patents

Verfahren zum abgleichen der bandbreite eines dual-mode filters

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EP1218963A1
EP1218963A1 EP00960907A EP00960907A EP1218963A1 EP 1218963 A1 EP1218963 A1 EP 1218963A1 EP 00960907 A EP00960907 A EP 00960907A EP 00960907 A EP00960907 A EP 00960907A EP 1218963 A1 EP1218963 A1 EP 1218963A1
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EP
European Patent Office
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ring resonator
line
strip line
filter
wavelength
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00960907A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schallner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telent GmbH
Original Assignee
Marconi Communications GmbH
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Publication date
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Publication of EP1218963A1 publication Critical patent/EP1218963A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08—Strip line resonators
    • H01P7/082—Microstripline resonators
    • 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
    • H01P1/2039—Galvanic coupling between Input/Output

Definitions

  • the present invention relates to a method for balancing the bandwidth of a dual-mode filter, consisting of a ring resonator implemented in stripline technology.
  • the older German patent application 198 21 382.4 describes a method for adjusting the resonance frequency of a ring resonator, with line material being removed with a laser at one or more points on the stripline ring until a desired resonance frequency is established.
  • a further strip line is coupled to the strip line ring, in which strip line material can also be used to taper the conductor width to influence the resonance frequency of the filter. From this earlier application it appears that at one or more points on the stripline ring where current maxima occur, line material is removed in order to lower the resonance frequency. In order to increase the resonance frequency, the Strip line ring where str ⁇ mminima occur, line material removed.
  • narrow-band notch filters are required for numerous applications, e.g. suppress the unwanted residual signal of a local oscillator present in the transmitter of a microwave transceiver.
  • These filters should have as high a blocking attenuation as possible in their stop band and as low as possible a pass loss in their pass bands which are below and above the stop band in frequency.
  • a relatively small transition area between the passband and the blocking area is desirable.
  • Such notch filters can be produced in the form of ring resonators using tire line technology with very little effort and inexpensively.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which not only the resonance frequency of the dual-mode filter consisting of a ring resonator but also the filter bandwidth can be compared.
  • the stated object is achieved with the features of claim 1 in that at one or more points of the ring resonator at which the first of the two modes of the ring resonator has a current maximum, and at one or more points of the ring resonator at which the second mode is on Has maximum current, the width of the ring line is tapered. Because the resonance frequencies of the two modes existing in the ring resonator are separated here adjusted, it is possible to change the bandwidth of the filter.
  • the ring resonator has a line length which corresponds to its mean operating wavelength or a multiple thereof, so that the two resonance modes existing in the ring resonator have the same resonance frequencies.
  • Another ring line is preferably coupled to the ring resonator, via which waves are coupled into and out of the ring resonator.
  • Filter flank are narrowed so that a narrower transition between the blocking area and the pass band of the filter is formed on the flanked flank.
  • the stripline can be spaced half a distance apart
  • Wavelength which corresponds to the mean operating wavelength of the resonator, is tapered by the coupling point between the ring resonator and the strip line. It is expedient to carry out a taper on both sides of the coupling point, in each case at a distance of half a shaft. A steepening of the lower filter flank is achieved by widening the strip line at a distance of half a wavelength from the coupling point between the ring resonator and the strip line.
  • the coupling point between the ring resonator and the strip line it is expedient to carry out a taper on both sides of the coupling point, in each case at a distance of half a shaft.
  • a steepening of the lower filter flank is achieved by widening the strip line at a distance of half a wavelength from the coupling point between the ring resonator and the strip line.
  • the removal of the line material for line rejuvenation can be carried out in a simple manner using a laser.
  • FIG. 1 shows a ring resonator with a coupled
  • Stripline which has tapering of the line width
  • Figure 2 shows a ring resonator with a coupled
  • FIG. 1 shows a ring resonator 1 designed as a stripline ring.
  • the ring resonator 1 has a length - this means the circumference of the circular center line of the ring resonator - from an even number multiple of the mean operating wavelength of the dual mode filter implemented by the ring resonator.
  • the two modes are oriented orthogonally to each other; this means that the current maxima of one mode occur at the locations of the current minima of the other mode.
  • Drawings on the ring resonator 1 denote the locations at which the first mode has current maxima with x and the locations at which the second mode has current maxima with o. If a tapering of the line width is brought about at the location of a current maximum of a mode on the stripline ring, the resonance frequency of this mode is shifted to a lower frequency. For the other mode there is a line taper at the same point
  • the worn / recessed spots are 1. 1, 1. 2, 1. 3 and
  • Line width can be made.
  • the number of tapered lines depends on how far the resonance frequencies of the individual modes are to be shifted.
  • the removal / recess of line material for tapering the line width can also in addition to Inside also take place on the outside or only on the outside of the ring resonator 1.
  • the removal of conduction material on the inside of the ring resonator has a stronger influence on the resonance frequencies of the modes.
  • a straight strip line 2 is coupled to the ring resonator 1 and is used for coupling or decoupling waves into or out of the ring resonator 1.
  • line material for tapering the line width has been removed from several spots 3.1, 3.2, 4.1 and 4.2 or has already been left blank in the layout.
  • the spots 3.1, 3.2 and 4.1, 4.2 of the material removal / recess are located at a distance of half a wavelength from the coupling point between the ring resonator 1 and the strip line 2.
  • the coupling point is the point at which the distance between the ring resonator 1 and the Stripline 2 is the lowest.
  • the wavelength means the mean operating wavelength of the filter.
  • the tapers of the stripline 2 have been tapered in that spots 3.1 and 3.2 or 4.1 and 4.2 of the line material have been removed / left out on both sides of the stripline. In order to taper the conductor width, it is also sufficient if material is removed / recessed on only one side of the line.
  • the described tapers act like additional series impedances, which cause the upper filter flank to steepen. Under certain circumstances, it is also sufficient to implement only a series impedance by a single tapering of the strip line 2.
  • a parallel admittance to the strip line 2 arises from the fact that the strip line is widened at a distance of half a wavelength from the coupling point between the ring resonator 1 and the strip line 2.
  • Embodiment of Figure 2 are provided on both sides of the coupling point between the ring resonator 1 and the stripline 2 line broadening, whereby two parallel admittances arise.
  • these line widenings are realized in that a line section 5.1, 5.2 or 6.1, 6.2 is arranged next to the strip line on one side or on both sides, which can be contacted with the strip line 2 by bonding.
  • a line section 5.1, 5.2 or 6.1, 6.2 is arranged next to the strip line on one side or on both sides, which can be contacted with the strip line 2 by bonding.
  • instead of one line section instead of one line section, several line sections can also be strung together, so that it is possible to connect one or more line sections by bonding and thus there is a greater possibility of variation for the line widening.
  • Line widenings can also be implemented in the layout as line sections that are firmly connected to line 2.
  • the added spots 5.1, 5.2, 6.1, 6.2 can have different shapes, e.g. B. rectangular, round, triangular, etc.
  • the depth of the removed / recessed or added spots can have a greater influence on the resonance frequency of the two modes than their width. It is therefore advisable to carry out a rough adjustment to the depth of the removed / recessed or added spots and to fine-tune the resonance frequencies over their width.

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Abstract

Ein Dual-Mode Filter, das aus einem in Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator (1) besteht, wird dadurch in seiner Bandbreite abgeglichen, dass an ein oder mehreren Stellen (x) des Ringresonators (1), an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators (1) ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen (o) des Ringresonators, an denen der zweite Mode ein Strommaximum besitzt, Leitungsmaterial abgetragen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4) wird.

Description

Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual -Mode Filters
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual-Mode Filters, bestehend aus einem in Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator .
In der älteren deutschen Patentanmeldung 198 21 382.4 ist ein Verfahren zum Abgleichen der Resonanzfrequenz eines Ringresonators beschrieben, wobei mit einem Laser an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes Leitungsmaterial soweit abgetragen wird, bis sich eine gewünschte Resonanzfrequenz einstellt . Mit dem Streifenleitungsring ist eine weitere Streifenleitung gekoppelt, bei der ebenfalls durch Abtragen von Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leiterbreite Einfluß auf die Resonanzfrequenz des Filters genommen werden kann. Aus dieser älteren Anmeldung geht hervor, daß an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes, an denen Strommaxima auftreten, Leitungsmaterial abgetragen wird, um die Resonanzfrequenz zu erniedrigen. Um die Resonanzfrequenz zu erhöhen wird an ein oder mehreren Stellen des Streifenleitungsringes, an denen Strσmminima auftreten, Leitungsmaterial abgetragen.
In der Übertragungstechnik werden für zahlreiche Anwendungen schmalbandige Notchfilter benötigt, die z.B. das im Sender eines Mikrowellen-Transceivers vorhandene unerwünschte Restsignal eines lokalen Oszillators unterdrücken. Diese Filter sollen in ihrem Sperrbereich eine möglichst hohe Sperrdämpfung und in ihren Durchlaßbereichen, die in der Frequenz unterhalb und oberhalb des Sperrbereiches liegen, eine möglichst geringe Durchlaßdämpfung aufweisen. Dabei ist ein relativ kleiner Übergangsbereich zwischen den Durchlaßbereichen und dem Sperrbereich wünschenswert. Solche Notchfilter lassen sich in Form von Ringresonatoren in Sreifenleitungstechnik mit sehr geringem Aufwand und kostengünstig herstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem nicht nur die Resonanzfrequenz des aus einem Ringresonator bestehenden Dual-Mode Filters sondern auch die Filterbandbreite abgleichbar ist .
Vorteile der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß an ein oder mehreren Stellen des Ringresonators, an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen des Ringresonators, an denen der zweite Mode ein Strommaximum besitzt, die Breite der Ringleitung verjüngt wird. Dadurch, daß hier die Resonanzfrequenzen der beiden im Ringresonator existenten Moden getrennt voneinander abgeglichen werden, ist es möglich, die Bandbreite des Filters zu verändern.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor .
Der Ringresonator hat eine Leitungs länge, die seiner mittleren Betriebswellenlänge oder einem Vielfachen davon entspricht, so daß die beiden in dem Ringresonator existenten Resonanzmoden gleiche Resonanzfrequenzen haben.
Mit dem Ringresonator ist vorzugsweise eine weitere Sreif enleitung gekoppelt, über die in den Ringresonator Wellen ein- bzw. ausgekoppelt werden. Durch Veränderungen der Streif enleitungsbreite kann die obere oder die untere
Filterflanke versteilert werden, so daß an der jeweils versteilerten Flanke ein schmalerer Übergang zwischen dem Sperrbereich und dem Durchlaßbereich des Filters entsteht. Zur Versteilerung der oberen Filterflanke kann die Streif enleitung in einem Abstand von einer halben
Wellenlänge, die der mittleren Betriebswellenlänge des Resonators entspricht, von der Koppel stelle zwischen dem Ringresonator und der Streif enleitung verjüngt werden. Dabei ist es zweckmäßig, eine Verjüngung zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Welle, vorzunehmen. Eine Versteilerung der unteren Filterflanke wird dadurch erreicht, daß m einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator und der Streif enleitung eine Verbreiterung der Streif enleitung vorgenommen wird. Vorzugsweise wird die
Streif enleitung zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, verbreitert. Eine Verbreiterung der Streif enleitung kann z.B. dadurch erfolgen, daß Leitungsstücke seitlich an die Streif enleitung angebondet werden. Die Abtragung des Leitungsmaterials zur Leitungs erjüngung kann auf einfache Weise mittels eines Lasers durchgeführt werden .
Zeichnung
Anhand zweier in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Ringresonator mit einer gekoppelten
Streifenleitung, welche Verjüngungen der Leitungsbreite aufweist, Figur 2 einen Ringresonator mit einer gekoppelten
Streifenleitung, die verbreiterte Abschnitte aufweist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In der Figur 1 ist ein als Streifenleitungsring ausgeführter Ringresonator 1 dargestellt. In einem solchen Ringresonator sind stets zwei Resonanzmoden existent . Der Ringresonator 1 hat eine Länge - damit ist der Umfang der kreisförmigen Mittellinie des Ringresonators gemeint - von einem geradzahligen Vielfachen der mittleren Betriebswellenlänge des durch den Ringresonator realisierten Dual -Mode Filters. Die beiden Moden sind orthogonal zueinander orientiert; das bedeutet, daß die Strommaxima des einen Modes an den Orten der Stromminima des anderen Modes auftreten. In der
Zeichnung sind auf dem Ringresonator 1 die Orte, an denen der erste Mode Strommaxima aufweist, mit x und die Orte, an denen der zweite Mode Strommaxima, aufweist mit o bezeichne . Wird nun am Ort eines Strommaximums eines Modes am Streifenleitungsring eine Verjüngung der Leitungsbreite herbeigeführt , so wird die Resonanzfrequenz dieses Modes zu einer tieferen Frequenz verschoben . Für den anderen Mode befindet sich an derselben Stelle der Leitungsverjüngung ein
Stromminimum, was zur Folge hat , daß sich die Resonanzfrequenz dieses Modes geringfügig erhöht . Die Resonanzfrequenzen der beiden Moden können also nicht vollständing unabhängig voneinander eingestellt werden . Die gegenseitige Beeinflussung ist j edoch relativ gering . Durch
Leitungsverj üngungen des Ringresonators 1 an ein oder mehreren Orten der Strommaxima der beiden Moden lassen sich deren Resonanzfrequenzen also , eventuell durch einen iterativen Prozeß des Abtragens von Leitungsmaterial , gezielt auf gewünschte Werte einstellen . Damit läßt sich das
Filter auf eine bestimmte Mittenfrequenz abgleichen und außerdem die Bandbreite des Filters durch den Abstand der Resonanzfrequenzen der beiden Moden ebenfalls auf einen gewünschten Wert einstellen .
Der Figur 1 ist zu entnehmen, daß an der Innenseite des Ringresonators 1 mehrere Flecken des Leitungsmaterials abgetragen worden sind oder bereits im Layout des Ringresonators ausgespart worden sind . Und zwar befinden sich die abgetragenen/ausgesparten Flecken 1 . 1 , 1 . 2 , 1 . 3 und
1.4 an Stellen, an denen der erste Mode Strommaxima aufweist , und die Flecken 2 . 1 , 2 .2 , 2 . 3 und 2 . 4 bef inden sich an Stellen, an denen der zweite Mode Strommaxima aufweist . Es müssen nicht wie hier dargestellt , bei j edem Strommaximum des j eweiligen Modes Verj üngungen der
Leitungsbreite vorgenommen werden . Die Zahl der Leitungsverjüngungen hängt davon ab , wie weit die Resonanzfrequenzen der einzelnen Moden verschoben werden sollen . Die Abtragung/Aussparung von Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leitungsbreite kann ebenso zusätzlich zur Innenseite auch an der Außenseite oder nur an der Außenseite des Ringresonators 1 erfolgen. Die Entfernung von Leitungsmaterial an der Innenseite des Ringresonators hat allerdings einen stärkeren Einfluß auf die Resonanzfrequenzen der Moden.
Mit dem Ringresonator 1 ist eine gerade Streifenleitung 2 gekoppelt, welche für die Ein- bzw. Auskopplung von Wellen in oder aus dem Ringresonator 1 dient . Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an mehreren Flecken 3.1, 3.2, 4.1 und 4.2 Leitungsmaterial zur Verjüngung der Leitungsbreite abgetragen oder bereits im Layout ausgespart worden. Die Flecken 3.1, 3.2 und 4.1, 4.2 der Materialabtragung/Aussparung befinden sich in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2. Die Koppelstelle ist diejenige Stelle, an der der Abstand zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2 am geringsten ist. Mit der Wellenlänge ist die mittlere Betriebswellenlänge des Filters gemeint. Die beiden
Leitungsverjüngungen der Streifenleitung 2 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 dadurch entstanden, daß jeweils an beiden Seiten der Streifenleitung 2 Flecken 3.1 und 3.2 bzw. 4.1 und 4.2 des Leitungsmaterials abgetragen/ausgespart worden sind. Um die Leiterbreite zu verjüngen, reicht es auch aus, wenn nur an einer Seite der Leitung Material abgetragen/ausgespart wird. Die beschriebenen Leitungsverjüngungen wirken wie zusätzliche Serienimpedanzen, welche eine Versteilerung der oberen Filterflanke hervorrufen. Es reicht unter Umständen auch aus, nur eine Serienimpedanz zu realisieren durch eine einzige Verjüngung der Streifenleitung 2.
Soll die untere Filterflanke versteuert werden, so läßt sich das durch Hinzufügen mindestens einer Parelleladmittanz zu der Streifenleitung 2 bewirken. Eine Paralleladmittanz zur Streifenleitung 2 entsteht dadurch, daß die Streifenleitung in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifleitung 2 verbreitert wird. Bei dem
Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind zu beiden Seiten der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator 1 und der Streifenleitung 2 Leitungsverbreiterungen vorgesehen, wodurch zwei Paralleladmittanzen entstehen. In der Praxis werden diese Leitungsverbreiterungen dadurch realisiert, daß neben der Streifenleitung ein einer Seite oder auch an beiden Seiten jeweils ein Leitungsstück 5.1, 5.2 bzw. 6.1, 6.2 angeordnet wird, welches durch Bonden mit der Streifenleitung 2 kontaktiert werden kann. Abweichend von dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können statt eines Leitungsstücks auch mehrere Leitungsstücke aneinandergereiht werden, so daß man die Möglichkeit hat, ein oder mehrere Leitungsstücke durch Bonden miteinander zu verbinden und somit eine größere Variationsmöglichkeit für die Leitungsverbreiterung besteht. Die
Leitungsverbreiterungen können auch bereits im Layout als Leitungsstücke realisiert werden, die fest mit der Leitung 2 verbunden sind.
Die abgetragenen/ausgesparten Flecken 1.1, 1.2, 1.3, 1.4,
2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2 und die hinzugefügten Flecken 5.1, 5.2, 6.1, 6.2 können unterschiedliche Formen haben, z. B. rechteckig, rund, dreieckig u.s.w. Über die Tiefe der abgetragenen/ausgesparten bzw. hinzugefügten Flecken kann ein größerer Einfluß auf die Resonanzfrequenz der beiden Moden ausgeübt werden als über deren Breite. Deshalb ist es zweckmäßig, über die Tiefe der abgetragenen/ausgesparten bzw. hinzugefügten Flecken eine Grobabstimmung und über deren Breite eine Feinabstimmung der Resonanzfrequenzen vorzunehmen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Abgleichen der Bandbreite eines Dual -Mode Filters, bestehend aus einem m Streifenleitungstechnik realisierten Ringresonator (1), dadurch gekennzeichnet, daß an ein oder mehreren Stellen (x) des Ringresonators (1), an denen der erste der beiden Moden des Ringresonators (1) ein Strommaximum aufweist, und an ein oder mehreren Stellen (o) des Ringresonators, an denen der zweite Mode e n Strommaximum besitzt, die Breite der Ringleitung verjüngt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringresonator (1) eine Leitungslange aufweist, die seiner mittleren Betriebswellenlange oder einem Vielfachen davon entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringresonator (1) eine Streifenleitung (2) gekoppelt ist, die zur Versteilerung der oberen Filterflanke m einem Abstand von einer halben Wellenlange, die der mittleren
Betriebswellenlänge des Filters entspricht, von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator (1) und der Streifenleitung (2) verjüngt (3.1, 3.2, 4.1, 4.2) wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß eine Verjüngung (3.1, 3.2, 4.1, 4.2) der Streifenleitung (2) zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringresonator (1) eine Streifenleitung (2) gekoppelt ist, die zur Versteuerung der unteren Filterflanke in einem Abstand von einer halben Wellenlänge, die der mittleren Betriebswellenlänge des Filters entspricht, von der Koppelstelle zwischen dem Ringresonator (1) und der Streifenleitung (2) verbreitert (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbreiterung (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) der Streifenleitung
(2) zu beiden Seiten der Koppelstelle, jeweils im Abstand einer halben Wellenlänge, vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitung (2) durch Anbonden von Leitungsstücken (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) verbreitert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , daß das Leitungsmaterial zur Leitungsverjüngung mittels eines Lasers abgetragen wird.
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Effective date: 20040526