FI104661B - Pinta-asennussuodatin, jossa on kiinteä siirtolinjakytkentä - Google Patents

Description

χ 104661

Pinta-asennussuodatin, jossa on kiinteä siirtolinjakytken-tä %

Keksinnön taustaa ' 5 Tämä keksintö liittyy yleisesti pinta-asennussuo- dattimiin ja tarkemmin pinta-asennussuodattimeen, joka käyttää dielektrisen suodattimen pinnalle sijoitettua siirtolinjaa parantuneen sovituksen ja ulkoisen liitännän aikaansaamiseksi.

10 Liikkuvien ja kannettavien radiolähetin-vastaanot- timien pienentynyt koko on asettunut lisääntyneitä vaatimuksia suodattimille, jotka suorittavat radiotaajuus (RF) -suodatuksen lähetin-vastaanottimissa. Tällaisten suoda-tinten koon edelleen pienentämiseksi (joita suodattimia 15 voidaan käyttää vastaanottimen esivalintatoiminnoissa, lähettimen harmonisissa suodattamissa, dupleksereissa ja asteiden välisissä kytkennöissä) suodattimen kytkeminen ulkoiseen piiriin on suoritettu kytkemällä yksi kiinteän kytkentäkondensaattorien levyistä suoraan asennussub-20 straattiin, kuten esitetty US-patentissa nro 4 673 902 (Takeda et ai.). Joissain kriittisissä sovelluksissa kyt-kentäkondensaattorin levyn sijoittaminen suodattimen reunan lähelle kuitenkin luo vaihtelevuutta kapasitanssin arvoon vaihtelevuutta kapasitanssin arvoon substraatin 25 läheisyyden vuoksi (jonka dielektrisyysvakio on suurempi kuin vapaan tilan) ja kondensaattorin levyn juottamisesta substraattiin aiheutuvien ilmiöiden vuoksi. Tämän lisäksi, jos kondensaattorin levy on pitkänomainen jollain kiinnostavien taajuuksien aallonpituuden merkittävällä osalla, 30 levy kehittää ei-toivottavaa kapasitanssia maahan nähden, ' : mikä vaikuttaa haitallisesti kytkeytymistä resonaattoriin.

Keksinnön yhteenveto ' Näin ollen esillä olevan keksinnön yhtenä päämää ränä on mahdollistaa dielektrisen suodattimen suora pinta-35 asennus alustasubstraatille ilman kytkentäkondensaattorin 2 104661 levyn suoraa kytkemistä substraattiin.

Esillä olevan keksinnön toisena päämääränä on käyttää hyväksi tunnetun karakteristisen impedanssin omaavaa kiinteää siirtolinjaa kytkemään kytkentäkondensaattori 5 ulkoiseen piiriin.

Edelleen esillä olevan keksinnön päämääränä on käyttää yhtä tai useampaa dielektristä suodatinta duplek-serikytkennässä, jossa kiinteää siirtolinjaa käytetään pienentämään ulkoisten duplekserisiirtolinjojen pituutta.

10 Nämä ja muut päämäärät ovat siis toteutettu esillä olevassa keksinnössä, joka käsittää pinta-asennettavan dielektrisen pintasuodattimen, jossa on ainakin kaksi resonaattoria, jotka ulottuvat dielektrisen lohkon ensimmäiseltä pinnalta dielektrisen lohkon toiselle pinnalle. En-15 simmäistä pintaa lukuunottamatta dielektrinen lohko on oleellisesti peitetty johtavalla materiaalilla. Ensimmäiselle pinnalle on sijoitettu elektrodi yhteen resonaattoreista kytkemistä varten. Dielektrisen lohkon pinnalle sijoitettu siirtolinja kytkee elektrodin dielektrisen loh-20 kon pinnalle sijoitettuun liittimeen, joka suoraan kytkeytyy alustasubstraatin johtavaan pintaan. Tämän lisäksi kahden dielektrisen lohkosuodattimen liittimet voidaan kytkeä siirtolinjan lähetinhaaraan ja siirtolinjan vas-taanotinhaaraan, jotka ovat sijoitettu substraatille an-25 termiin kytkemistä varten.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle pinta-asennettavalle dielektriselle lohkosuodattimelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimusten 1 ja 10 tunnusmerkkiosissa ja keksinnön mukaiselle radiolähetin-30 vastaanottimen duplekserille on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa.

Piirrosten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on tavanomaisen dielektrisen lohkosuodatti-35 men perspektiivikuva.

Kuvio 2 on kuvion 1 dielektrisen suodattimen poikkileikkaus.

Kuvio 3 on kuvion 1 dielektrisen lohkosuodattimen kaavamainen esitys.

4 0 Kuviot 4A, 4B ja 4C ovat esllä olevaa keksintöä .. käyttävien dielektristen lohkosuodattimien perspektiivi- kuvia.

, 104661

O

Kuvio 5 on kaavamainen esitys kuvioitten 4A ja 4B dielektrisistä lohkosuodattimista.

Kuviot 6A ja 6B ovat perspektiivikuvia esillä olevaa keksintöä käyttävästä dielektrisestä lohkosuodattimes-5 ta ja havainnollistavat suodattimen ensisijaista asennusta.

Kuvio 7 on kaavio tavanomaisesta radioduplekseris- ta.

Kuvio 8 on, osittain, perspektiivikuva kahdesta 10 esillä olevaa keksintöä käyttävästä dielektrisestä lohko-suodattimesta kytkettynä radioduplekseriksi.

Kuvio 9 on kaavamainen esitys kuvion 8 duplekseris- ta.

Kuvio 10 on kaavamainen esitys kuvion 4C dielektri-15 sestä lohkosuodattimesta.

Ensisijaisen toteutuksen kuvaus

Kuvio 1 esittää tavanomaista dielektristä lohkosuo-datinta 100, jossa on joukko kiinteitä resonaattoreita.

.· Jotta voitaisiin toteuttaa koon pienennys, joka voidaan 20 toteuttaa käyttämällä suurta määrää dielektristä materiaalia, jolla on suuri dielektrisyysvakio ja alhainen häviö-ja lämpötilakerroin, tällaisen dielektrisen lohkosuodat-timen 100 dielektrinen materiaali tyypillisesti käsittää keraamista yhdistettä, kuten bariumoksidia, titaanioksidia 25 ja/tai zirkoniumaksidia sisältävä keraami. Tällainen dielektrinen lohko 100 on aikaisemmin kuvattu US-patentissa nro 4 431 977 (Sokola et ai.).

Kuvion 1 dielektrinen lohkosuodatin 100 on tyypillisesti peitetty tai verhottu suurimmalta osilta pintojaan 30 sähköisesti johtavalla materiaalilla, kuten kupari tai hopea. Yläpinta 103 on poikkeus ja se kuvataan myöhemmin. Dielektrisessä materiaalissa olevat yksi tai useammat reiät (105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 kuviossa 1) ulottuvat oleellisesti samansuuntaisina toisiinsa nähden 35 dielektrisen lohkosuodattimen 100 yläpinnalta 103 alapin- 104661 4 nalle. Yhden reiän poikkileikkaus on esitetty kuviossa 2.

Kuviossa 2 keskellä resonoiva rakenne 201 luodaan jatkamalla sähköisesti johtavaa materiaalia 203, jolla dielektrinen lohko 100 on peitetty, dielektrisessä lohkos-5 sa 100 olevan reiän sisäpinnalle. Lisää koon pienentymistä ja kapasitiivista kytkeytymistä resonaattorista toiseen saadaan jatkamalla metalliverhousta reiän sisältä osalle yläpintaa 103, esitetty resonaattorin yläpinnan verhouksena 205.

10 Tarkastellaan jälleen kuviota 1, voidaan havaita, että seitsemän metalloitua reikää (105-111) muodostavat dielektrisen lohkosuodattimen 100 lyhennetyt resonaattorit. Metalloitujen reikien (resonaattorien) lukumäärä voi vaihdella suodattimelta haluttavan suorituskyvyn mukaan.

15 Esillä olevassa esimerkissä käytettävää resonaattorien absoluuttista lukumäärää ei pidä käsittää esillä olevaa keksintöä rajoittavana. Kuten esitetty, kapasitiivinen kytkentä kunkin resonaattorin välillä saadaan kutakin re-sonaattorireikää ympäröivässä yläpinnan verhouksessa ole- 20 van raon ylitse, mutta muitakin resonaattorien välisiä kytkentämenetelmiä voidaan käyttää ilman että se vaikuttaa esillä olevan keksinnön suoja-alueeseen. Virityssäätöjä voidaan suorittaa tavanomaisella tavalla virittämällä resonaattorin metaalloidun pintaverhouksen sopivia osia tai 25 resonaattorin yläpinnan verhouksen ja dielektrisen lohkon 100 sivuilla ja pohjalla olevan sähköisesti johtavan materiaalin välillä. On huomattava, että dielektrisen 100 sivu- ja pohjapinnoilla oleva sähköisesti johtava materiaali (tästä lähtien kutsutaan maaverhoukseksi) voi ulottua 30 osittain yläpinnalle, kuten esitetty edellä mainitussa US-• < • patentissa nro 4 431 977 tai voi ulottua rajoitetussa mää rin resonaattorin yläpinnan verhouksen väliin resonaattori - resonaattori -kytkennän ohjaamiksi, kuten esitetty US-patentissa nro 4 692 726 (Green et ai.).

35 RF-energian kytkeminen kuvion 1 dielektriseen loh- 5 104661 kosuodattimeen ja siitä ulos suoritetaan tyypillisesti elektrodilla, joka on kapasitiivisesti kytketty päätyre-sonaattorin resonaattorin yläpinnan verhoukseen. Tämä suoritetaan kapasitiivisella elektrodilla 113 tuloa varten 5 ja kapasitiivisella elektrodilla 115 lähtöä varten, kummankin ollessa sijoitettuna esillä olevan esimerkin di-elektrisen lohkosuodattimen 100 yläpinnalle 103. Jotta toiminta olisi radiotaajuuksilla kunnollista, tulo- ja lähtökytkennät on yleensä tehty käyttämällä koaksiaalisia 10 siirtolinjoja, kuten esitetty.

Kuten esitetty kuviossa 1, kapasitiivinen tuloelek-trodi 113 on sijoitettu resonaattorireiän 105 ja resonaat-torireiän 106 sekä niihin liittyvien yläpinnan verhouksen väliin. Tämä sijoittelu mahdollistaa resonaattorin 105 15 virittämisen siirtonollaan, toisin sanoen, ekvivalentiksi oikosuluksi taajuuksilla, jotka ovat taajuuden, jolla resonaattori 105 on resonoiva, ympärillä. Resonaattoreita 106 - 111 käytetään siirtonapoina, toisin sanoen, ne muodostavat päästökaistan taajuuksille taajuuden ympärillä, 20 jolle kukin resonaattoreista 106-111 on viritetty. Näin ollen on mahdollista saavuttaa parantunut kaistanestosuo-rituskyky valitulla taajuudella, joka on suodattimen resonaattorien enemmistön päästökaistan ulkopuolella. Tällaista kytkentää ei esillä olevan keksinnön kuitenkaan 25 tarvitse käyttää ja kaikki resonaattorit voidaan virittää siirtonavoiksi.

Kuvion 1 dielektrisen lohkosuodattimen ekvivalentti piiri on esitetty kuviossa 3. Kukin resonaattori on esitetty siirtolinjapätkällä Z: 0 5 - 'L111 ) ja ohituskonden- 30 saattorilla (C105 - C111), joka vastaa vastaavan yläpinnan verhouksen ja maaverhouksen välistä kapasitanssia. Yläpinnan verhous - yläpinnan verhous -kytkentää aproksimoidaan kytkentäkondensaattoreilla C ja resonaattorien välistä magneettikenttäkytkentää aproksimoidaan siirtolinjoilla 35 Z. Tuloelektrodi 113 efektiivisestä kytkeytyy kaistanpääs- 104661 6 töresonaattoreihin kondensaattorin Cx kautta, kytkeytyy lähetysnollaresonaattoriin (Z105) kondensaattorin Ca kautta ja sillä on jäännöskapasitanssi maahan Cz. Lähtöelek-trodi 115 kytketyy resonaattoriin Ζχx 1 kondensaattorin Cx 5 kautta ja sillä on jäännöskapasitanssi maahan Cz.

Koska on erittäin toivottavaa, että dielektrinen lohkosuodatin asennetaan suoraan painetulle piirilevylle tai muulle substraatille, esillä olevan keksinnön piirteenä on, että kapasitiiviset tulo- ja lähtöelektrodit 113 10 ja 115 kytketään substraattiin kiinteällä siirtolinjalla, jolla on määrätty karakteristinen impedanssi ja sähköinen pituus. Tällainen pinta-asennettava dielektrinen suodatin, jossa on tulo- ja lähtökytkentöjä varten kiinteä siirto-linja, on esitetty kuvion 4A perspektiivipiirroksessa. 15 Esillä olevan keksinnön ensisijaisessa toteutuksessa ka-pasitiivinen tuloelektrodi 113 on kytketty ulkoiseen piiriin siirtolinjalla 401, joka on muodostettu dielektrisen lohkosuodattimen yläpinnalle 103 ja joka jatkuu sivupinnalle, jolle yhdysliitin 403 on sijoitettu. Samalla ta-20 voin, siirtolinja 405 kytkee lähtöelektrodin 115 lähtöyh-dysliittimeen 407 dielektrisen lohkosuodattimen 100 sivulla.

Esillä olevan keksinnön vaihtoehtoinen toteutus on esitetty kuviossa 4B. Tässä vaihtoehdossa tuloyhdysliitin :·. 25 403' ja siirtolinja 401' sekä lähtöyhdysliitin 407' ja vastaava siirtolinja 405' ovat sijoitettu dielektrisen lohkosuodattimen 100 yläpinnalle 103. Sekä tuloliitin 403' että lähtöliitin 407' on tuotu dielektrisen lohkosuodattimen 100 reunalle niin, että voidaan tehdä suora kytkentä 30 tulo/lähtö -liittimien ja substraatin välillä kun dielek-• trinen lohkosuodatin 100 laitetaan substraatin sivulle.

Sopiva määrä maaverhouksen johtavaa materiaalia poistetaan alueilta, jotka ovat reunan vieressä lähellä tuloliitintä 403' ja lähtöliitintä 407'. Tällä tavoin kapasitanssi maa-35 hän minimoituu ja oikosulkeutuminen estyy.

7 104661

Esillä olevan keksinnön toinen vaihtoehtoinen toteutus on esitetty kuviossa 4C. Jos halutaan, että tulo-siirtolinjan karakteristinen impedanssi pysyy tiiviimmin dielektrisen lohkosuodattimen 100 yläpinnalla 103, maaver-5 hous voidaan ulottaa siirtoltinjan 401 kummallekin puolelle yläpinnan metalloinneilla 411 ja 413. Samanlaisia yläpinnan metallointeja voidaan käyttää lähtösiirtolinjalle, mutta niitä ei ole esitetty kuviossa 4C. Pikemminkin on esitetty induktiivinen lähtökytkentä resonaattorin 111 10 magneettikenttään. Tässä toteutuksessa yhdysliitin 415 on sijoitettu dielektrisen lohkosuodattimen 100 sivupinnalle ja kytketty sopivaan kohtaan (riippuen halutusta lähtöim-pedanssista) siirtolinjalla 417, joka on avoin piiri yhdessä päässä ja maadoitettu maaverhoukseen toisessa pääs-15 sä. Siirtolinjan 417 paikka ja pituus ovat sovitettu siten, että saadaan optimaalinen kytkentä resonaattorin Zlll magneettikenttään. Samanlaista kytkentää voidaan käyttää suodattimen tulossa.

Ekvivalentti piiri kuvioitten 4A ja 4B dielektri-20 selle lohkosuodattimelle on esitetty kuviossa 5. Kuviossa 5 esitetty kaavamainen esitys on oleellisesti samanlainen kuin kuviossa 3 oleva paitsi, että siirtolinjat 401 ja 405 ovat vastaavasti lisätty tulo- ja lähtöpiireihin. Tästä kekseliäästä elelektristen suodattimien parannuksesta ai-25 heutuu useita etuja. Ensiksikin, siirtolinjojen 401 ja 405 pituuden yhden tai useamman kaakteristisen impedanssin käytöllä voidaan lisäksi sovittaa dielektrisen suodattimen tulo- ja lähtöimpedanssit piiriin, joka on kytketty suodattimen tuloon tai lähtöön. Toiseksi, sovelluksissa, jot-30 ka edellyttävät tiettyjä siirtolinjan pituuksia signaalin kumoutumisen aikaan saamiseksi, oleellinen osa siirtolin-jasta voidaan sisällyttää dielektrisen suodattimen pinnalle. Kolmanneksi, tulo/lähtö- kondensaattorielektrodien välillä voidaan ylläpitää kytkentäkapasitanssi toteuttaen 35 samalla alhainen ohituskapasitanssi maahan.

8 104661

Kaavamainen esitys, joka näyttää kuvion 4C dielek-trisen lohkosuodattimen 100 tulo- ja lähtökytkennän, on kuviossa 10. Tulopiiri on mallitettu samaksi kuin kuviossa 5. Induktiivinen lähtökytkentä on mallitettu siirtolinjak-5 si Zx ja jakoinduktoriksi (Lx, Ly ) impedanssin muuntamiseen.

Yhdessä ensisijaisen suoritusmuodon toteutuksessa suunniteltiin kaistanpäästösuodatin, jonka keskikohta oli 888,5 MHz ja kaistanleveys 33 MHz. Tulo- ja lähtöimpedans-10 si tälle suodattimelle oli 85 ohmia, joka vaati sovittamista 50 ohmin lähteeseen ja 50 ohmin kuormaan. Impedans-simuunnoksen suorittamiseksi, neljännesaaltosiirtolinja taajuudella 888,5 MHz, jolla oli karakteristinen impedanssi 65 ohmia [(ZO)2 = (50)2 + (85)2], metalloitiin kuvios-15 sa 4A esitetyn kaltaisen suodattimen ylä- ja sivupinnalle. Dielektrinen suodatinlohko 100 käytti keraamista materiaalia, jonka dielektrisyysvakio oli ollut 36 ja kokeellisesti määrätty efektiivinen dielektrisyysvakio 9,4. Välttämättömän impedanssimuunnoksen aikaansaamiseksi suunnitel-20 tiin siirtolinja, jonka pituus oli 2,0 mm ja linjan leveys 0,25 mm.

Toteutuksessa, jossa käytetään 50 ohmin siirtolin-jan karakteristista impedanssia pienentämään lohkosuodattimen ulkopuolella olevan siirtolinjan pituutta, leveydellä 25 tään 0,56 mm ja pituudeltaan 2,0 mm oleva siirtolinja voidaan helposti toteuttaa kuviossa 4A esitetyn kaltaiselle dielektriselle lohkosuodattimelle. Tässä tapauksessa havaittiin erityinen ongelma konstruoitaessa siirtolinjoja 401 ja 405. Tyypillisesti liuskajohdon eli liuskasiirto-30 linjan karakteristinen impedanssi voidaan laskea helposti johtavan liuskan ja siihen liittyvän maatason geometristen suhteitten ansiosta. Tällaista symmetriaa ei old esillä olevan keksinnön siirtolinjassa. Efektiivinen maataso täytyy määrittää kokeellisesti. Lisäongelmana oli, että osa 35 siirtolinjoista 401 ja 405 olivat sijoitettu dielektrisen

• I

9 104661 lohkosuodattimen 100 yläpinnalle 103 ja osa siirtolinjoista 401 ja 405 oli sijoitettu alustasubstraatin läheisyyteen. Täten yläpinnan osissa muodostui jonkin verran sähkömagneettista kenttää ilmadielektrissä kun taas sivupin-5 taosissa muodostui jonkin verran sähkömagneettista kenttää alustasubstraatin dielektrissä. Kuitenkin ensimmäisenä aproksimaationa, kun dielektrisen lohkosuodattimen 100 dielektrisyysvakio on 36, substraatin dielektrisyysvakio on 4,5 ja ilman dielektrisyysvakio on 1, ilman ja alusta-10 substraatin dielektrisyysvakioiden ero on mitätön verrattuna lohkon dielektrisyysvakioon. Ensisijaisen toteutuksen dielektrisen lohkosuodattimen 100 siirtolinjille käytetään efektiivistä dielektrisyysvakiota 9,4 koko siirtolinjan pituudelle.

15 Dielektrisen lohkosuodattimen 100 asennus substraa tille on esitetty kuvioissa 6Ä ja 6B. Kuviossa 6A dielek-trinen lohkosuodatin 100 on kuvattu kohotettuna alustasubstraatin 601 päälle. Alustasubstraatilla 601 on johtava pinta 603, jolle dielektrisen lohkosuodattimen 100 maaver-20 hous saadaan asettumaan sähköisessä kytkennässä. Alustalla 601 säilytetään eristävän materiaalin alue 605, mikä mahdollistaa tuloasennuskoskettimen 607 ja lähtöasennuskos-kettimen 609 olla sähköisesti erillään johtavasta maa-alueesta 603. Tulokoskettimeen 607 kytkettynä, mutta sub-25 straatin 601 alapuolelle sijoitettuna, on siirtolinj a johdin 611. Siirtolinjajohdin 611 on kytketty ulkoiseen piiriin, joka voi olla kytketty suodattimen tuloon. Samalla lailla, lähtökytkentäkosketin 609 on kytketty siirtolin-jajohtimeen 613, joka vuorostaan on kytketty piiriin suo-30 dattimen lähdössä. Täten dielektrinen lohkosuodatin 100

* I

Ψ ' on asennettu substraatille 601 kuvion 6B esittämällä ta valla.

Kuten aikaisemmin mainittu, eräät dielektrisen lohkosuodattimen sovellukset asettavat tiukkoja vaatimuksia 35 tulo- tai lähtökytkentäsuorituskyvylle. Eräs tällainen » ίο 104661 sovellus on radiolähetin-vastaanottimen duplekseri, kuvio 7. Tavanomaisesti toimiva duplekserisuodatin 700 on kytketty tavanomaiseen lähettimeen 701 itsenäisen tuloportin lähetinsuodattimeen 703 kautta, joka vuorostaan on kytket-5 ty antenniin 705 siirtolinjan 707 kautta, jolla on pituus L ja yhteinen portti 708. Tavanomainen radiovastaanotin 709 vastaanottaa signaaleja antennista 705 yhteisen portin 708 ja siirtolinjan 711 kautta, jonka pituus on L' ja joka on kytketty vastaanotinsuodattimeen 713. Vastaanotinsuo-10 dattimen 713 lähtö on kytketty vastaanottimeen 709 itsenäisen lähtöportin 714 kautta. Koska lähettimen 701 ja vastaanottimen 709 sovelluksissa kuten liikkuva ja kannettava radiopuhelinlaite, täytyy toimia samanaikaisesti, on välttämätöntä että suuritehoinen signaali lähettimestä 701 15 on kytketty irti yleensä heikosta vastaanottimen 709 vastaanottamasta signaalista. Tyypillisesti lähetin 701 ja vastaanotin 709 toimivat taajuuksilla, joita erottaa toisistaan verrattain pieni taajuusero. Sen tähden on mahdollista rakentaa lähetinsuodatin 703 ja vastaanotinsuodatin 20 713, joiden ominaisuudet ovat sellaiset, että lähetinsuo datin 703 päästää taajuudet, joita lähetin 703 saattaa synnyttää samalla torjuen taajuudet, joita vastaanotin 709 on viritetty vastaanottamaan. Samalla tavoin, vastaanotinsuodatin 713 voidaan virittää päästämään taajuudet, : 25 joita vastaanottimen 709 tulee vastaanottaa, samalla tor juen taajuudet, joita lähetin 701 lähettää. Edelleen, lähetinsuodatin 703 voidaan suunnitella torjumaan eli estämään lähettimen 701 synnyttämien taajuuksien harmoniset taajuudet jolloin antenni 105 ei säteile näitä harmonisia 30 taajuuksia. Myös vastaanotinsuodatin 713 voidaan suunni-.. telia estämään taajuuksia, jotka välitaajuusvastaanotin saattaa muuttaa kanavataajuuksiksi (peilitaajuudet) ja myös estämään taajuuksien, joille vastaanotin normaalisti on viritetty, harmonisia taajuuksia.

35 Lähetinsuodattimen 703 ja vastaanotinsuodattimen • ( 11 104661 713 hyvä rakennesuunnittelu tuottaa suodattimia, joilla on heijastuskerroin (Γ), joka on niin alhainen kuin mahdollista taajuudella, jolle asinaomainen suodatin on viritetty (ilmaisee impedanssisovitusta vastaaviin siirto-5 linjoihin 707 ja 711). Täten lähetinsuodattimen 703 Γτ on suunniteltu olemaan lähellä nollaa lähetystaajuudella ja jossain toisessa, nollasta poikkeavassa arvossa muilla taajuuksilla, kuten vastaanottotaajuus. Samalla tavoin, vastaanotinsuodattimen rR on suunniteltu olemaan lähellä 10 nollaa vastaanotintaajuuksilla ja jossain toisessa, nollasta poikkeavassa arvossa muilla taajuuksilla, kuten lä-hetystaaj uudet.

Jotta nollasta poikkeavaa heijastuskerrointa käytettäisiin edullisesti, siirtolinjan 707 pituus L on suun-15 niteltu olemaan neljännesaallonpituuden mittainen vastaan-ottotaajuuksilla ja siirtolinjan 711 pituus L' on suunniteltu neljännesaallonpituuden mittaiseksi lähetystaajuuksilla. Neljännesaaltosiirtolinjat 707 ja 711 muuntavat vastaavat heijastuskertoimet (jotka yleensä ovat oikosul-20 kuja vastaanotto- ja lähetystaajuuksilla) lähes avoimiksi piireiksi (vastaavilla vastaanotto- ja lähetystaajuuksilla) duplekserin 700 dupleksiliitoskohdassa 715. Tällä tavoin antennista 705 tuleva vastaanottotaajuuden energia, joka etenee siirtolinjaa 707 pitkin, heijastuu lähetinsuo-: 25 dattimesta 703 ja yhdistyy vaiheessa vastaanotintaajuus- energiaan, joka etenee siirtolinjassa 711, millä tavoin saadaan pienin mahdollinen väliinkytkentähäviö dupleksi-kohdan 715 ja vastaanottimen 709 välillä. Samalla tavoin, lähetinenergian heijastuma, joka etenee siirtolinjaa 711 30 pitkin vastaanotinsuodattimesta 713 yhdistyy vaiheessa dupleksikohdassa 715 suoraan lähetinsuodattimesta 703 tulevan energian kanssa ja antaa väliinkytkentähäviön minimin lähetinsuodattimen 703 tulon ja dupleksikohdan 715 välillä.

35 Voidaan näin ollen havaita, että jos osa tai suurin 12 104661 osa siirtolinjöistä 707 ja 711 voidaan sijoittaa dielek-trisen suodatinlohkon, joka muodostaa lähetinsuodattimen 703, pinnalle ja dielektrisen suodatinlohkon, joka muodostaa vastaanotinsuodattimen 713 pinnalle, vain pieni osa 5 siirtolinjasta tarvitsee sijoittaa substraatille, jolle suodatinlohko asennetaan. Pienessä lähetin-vastaanottimes-sa koko on ensisijainen ja duplekserisiirtolinjan fyysisen koon pienentyminen tarjoaa mahdollisuuden pienempään kokoon. Siirtolinjojen toteuttaminen suodatinlohkolle antaa 10 piirilevysubstraatilla enemmän alaa muilla komponenteille. Koska lohkolle asennetun siirtolinjan efektiivinen dielek-trisyysvakio on suurempi kuin piirilevyn substraatille asennetun siirtolinjan, lohkolle asennettu siirtolinja on sekä lyhyempi että kapeampi kuin saman sähköisen pituuden, 15 substraatille asennettu siirtolinja.

Kahden dielektrisen suodatinlohkon asennus yhdelle substraatille 601 on esitetty kuviossa 8. Ensisijaisessa toteutuksessa vastaanotin 709 voidaan kytkeä kapasitiivi-seen tuloelektrodiin 803 siirtolinjalla 805, joka on si-20 joitettu substraatin 801 alapuolelle ja kytketty siirto-linjaan 807, joka sijoitettu dielektrisen lohkosuodattimen 713 yläpinnan yhdelle sivulle. Dielektrisen lohkosuodattimen 713 lähtö on kytketty kapasitiivisen elektrodin 809, kiinteän siirtolinjan 811 ja substraatin 801 alapuolelle :: 25 sijoitetun siirtolinjan 815 kautta antenniin 705. Samalla tavoin lähetin 701 on kytketty lähetinsuodatinlohkoon 703 substraatin 801 alapuolelle sijoitetun siirtolinjan 817 kiinteän siirtolinjan 819 ja kapasitiivisen tuloelektrodin 821 kautta. Lähtö lähetinsuodatinlohkosta 703 on kytketty 30 kapasitiivisen elektrodin 823, kiinteän siirtolinjan 825 ja substraatin 801 alapinnalle sijoitetun siirtolinjan 827 kautta kytkeytymään antenniin 705.

Kuviossa 9 on kaavamainen esitys kuvion 8 duplek-serisuodattimesta. Vastaanotinsuodattimen 813 antenniin 35 kytkevä siirtolinja on siirtolinjojen 811 ja 815 (Ir2 ja 13 10 4 6 61 Ν' ) yhdistetty sähköinen pituus. Lähetinsuodattimen 703 antenniin 705 kytkevä siirtolinja on siirtolinjojen 825 ja 827 (1T2 Ja N) yhdistetty pituus. Eräässä ensisijaisen suoritusmuodon toteutuksessa duplekserin vastaanotinosan 5 pituudet (L') ovat IR2 “ 2 min ja N' 37,4 mm. Duplekserin lähetinosan pituudet ovat I,^ * 2 mm ja N * 65,3 mm.

Yhteenvetona, pinnalle asennettava dielektrinen suodatinlohko, joka käyttää kiinteitä tulo- ja lähtösiir-tolinjoja, on esitetty ja kuvattu. Jotta hajakapasitanssi 10 metalloidun tulo/lähtö -kytkentäkondensaattorin ja maan välillä saataisiin pienennettyä ja saavuttaa parempi sovitus, metalloitu siirtolinja on sijoitettu tulo/lähtö-kytkentäkondensaattorin ja lähtöliittimen väliin. Kun di-elektristä suodatinlohkoa käytetään duplekserin osana, 15 tulo/lähtö -metalloitu siirtolinja muodostaa merkittävän osan dupleksikytkentälinjosta. Täten, kun on esitetty ja kuvattu keksinnön tietty toteutus, on ymmärrettävä, että keksintö ei rajoitu siihen, koska keksinnön todelliseen henkeen ja suoja-alueeseen liittymättömiä modifikaatioita 20 voivat alaa tuntevat tehdä. Näin ollen esillä olevan keksinnön vaatimusten ajatellaan kattavan esillä oleva keksintö ja minkä tahansa ja kaikki modifikaatiot.

ψ * m i

Claims (18)

104661 14

1. Pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, joka voidaan suoraan asentaa substraatin johtavalle pin- 5 nalle ja joka käsittää tilavuuden dielektristä materiaalia, jossa on ainakin kaksi johtavaa resonaattoria dielektrisen materiaalin tilavuuden sisällä ulottuen dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiseltä pinnalta dielektrisen materiaalin 10 tilavuuden toiselle pinnalle, dielektrisen materiaalin ti lavuuden toisen pinnan ja ainakin osan kolmannesta pinnasta ollessa oleellisesti johtavan materiaalin peittämä; ensimmäisen elektrodin sijoitettuna dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle ensimmäiseen resonaatto-15 riin ainakin kahdesta resonaattorista kytkemistä varten; ja ensimmäisen liittimen sijoitettuna dielektrisen materiaalin tilavuuden kolmannelle pinnalle substraatin johtavalle pinnalle suoraan kytkemistä varten; pinta-asennettavan dielektrisen lohkosuodattimen ollessa tunnettu; 20 ensimmäisestä siirtolinjasta sijoitettuna ainakin yhdelle dielektrisen materiaalin tilavuuden pinnalle, kun ensimmäisellä siirtolinjalla on ensimmäinen ja toinen pää, kytkettynä ensimmäisestä päästä ensimmäiseen elektrodiin ja · kytkettynä toisesta päästä ensimmäiseen liittimeen. 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu lisäksi siitä, että kumpikin ainakin kahdesta johtavasta resonaattorista lisäksi sisältää johtavaa materiaalia, joka oleel- 30 lisesti peittää pinnan reiästä, joka ulottuu dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiseltä pinnalta materiaalin tilavuuden toiselle pinnalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pinta-asennettava 35 dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että ensimmäinen ainakin kahdesta resonaattorista lisäksi si- 104661 15 sältää toisen elektrodin, joka on sijoitettu dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen pinta-asennettava 5 dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että ensimmäinen elektrodi ja toinen elektrodi sisältävät lisäksi kondensaattorin.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pinta-asennettava 10 dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu lisäksi kol mannesta elektrodista sijoitettuna dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle toiseen ainakin kahdesta resonaattorista kytkemistä varten.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu lisäksi toisesta liittimestä sijoitettuna dielektrisen materiaalin tilavuuden kolmannelle pinnalle substraatin johtavalle pinnalle suoraan kytkemistä varten. 20

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu lisäksi toisesta siirtolinjasta sijoitettuna ainakin yhdelle dielek- ·· trisen materiaalin tilavuuden pinnalle, kun toisella siir- 25 tolinjalla on ensimmäinen ja toinen pää, kytkettynä ensimmäisestä päästä kolmanteen elektrodiin ja kytkettynä toisesta päästä toiseen liittimeen.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pinta-asennettava '! 30 dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että substraatin johtava pinta lisäksi sisältää kuvion, joka tuottaa substraattisiirtolinjan, johon ensimmäinen liitin kytketään suoraan.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että 104661 16 johtava materiaali, joka peittää ainakin osan dielektrisen materiaalin tilavuuden kolmannesta pinnasta, on suoraan kytketty substraatin johtavaan pintaan.

10. Pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, joka voidaan suoraan asentaa substraatin johtavalle pinnalle, käsittää suuntaissärmiölohkon dielektristä materiaalia, jossa on ainakin kaksi johtavaa resonaattoria dielektrisen mate-10 riaalin tilavuuden sisällä ulottuen dielektrisen materiaa lin suuntaissärmiölohkon yläpinnalta dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon alapinnalle, dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon alapinnan ja ainakin ensimmäisen, toisen ja kolmannen sivupinnan ollessa oleellisesti 15 johtavan materiaalin peittämiä; ensimmäisen liittimen sijoitettuna dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon neljännelle sivupinnalle substraatin johtavalle pinnalle suoraan kytkemistä varten; pinta-asennettavan dielektrisen lohkosuodattimen ollessa tunnettu: 20 siirtolinjasta sijoitettuna dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon neljännelle sivupinnalle, kun siirto-linja on kytketty yhteen ainakin kahdesta resonaattorista ja kun sillä on ensimmäinen ja toinen pää, siirtolinjan m. lisäksi ollessa kytketty ensimmäisestä päästä johtavaan 25 materiaaliin ja kytketty ainakin ensimmäisen pään ja toisen pään välistä ensimmäiseen liittimeen.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, 30 että, kumpikin ainakin kahdesta johtavasta resonaattorista lisäksi sisältää johtavaa materiaalia, joka oleellisesti peittää pinnan reiästä, joka ulottuu dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon ensimmäiseltä pinnalta dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon toiselle pinnalle. 35

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen pinta-asennet- 104661 17 tava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että ensimmäinen ainakin kahdesa resonaattorista lisäksi sisältää toisen elektrodin, joka on sijoitettu dielektrisen materiaalin suuntaissärmiölohkon yläpinnalle. 5

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että substraatin johtava pinta lisäksi sisältää kuvion, joka tuottaa substraattisiirtolinjan, johon ensimmäinen 10 liitin kytketään suoraan.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen pinta-asennettava dielektrinen lohkosuodatin, tunnettu siitä, että johtava materiaali, joka peittää ainakin osan dielek- 15 trisen materiaalin suuntaissärmiölohkon pinnoista, on suo raan kytketty substraatin johtavaan pintaan.

15. Radiolähetin-vastaanottimen duplekseri, joka käsittää: 20 substraatin, jossa on lähetinpuolen siirtolinja ja vastaanotinpuolen siirtolinja sijoitettuna substraatille lähetinsuodattimen ja vastaanotinsuodattimen kytkemiseksi antenniin; -· ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden, 25 sisältäen: (a) ainakin kaksi johtavaa resonaattoria viritettynä lähetinsuodattimeksi ja sijoitettuna ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden sisään ja ulottuen ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiseltä pinnalta 30 ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden toiselle pinnalle, ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden toisen pinnan ja ainakin osan kolmannesta pinnasta ollessa oleellisesti johtavan materiaalin peittämä, (b) ensimmäisen elektrodin sijoitettuna ensimmäisen 35 dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle ensimmäiseen kahdesta resonaattorista kytkemistä varten, 104661 18 toisen dielektrisen materiaalin tilavuuden, sisältäen : (a) ainakin kaksi johtavaa resonaattoria viritettynä vastaanotinsuodattimeksi ja sijoitettuna toisen dielek- 5 trisen materiaalin tilavuuden sisään ja ulottuen toisen dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiseltä pinnalta toisen dielektrisen materiaalin tilavuuden toiselle pinnalle, toisen dielektrisen materiaalin toisen pinnan ja ainakin osan kolmannesta pinnasta ollessa oleellisesti johtavan 10 materiaalin peittämä, (b) ensimmäisen elektrodin sijoitettuna toisen dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle ensimmäiseen ainakin kahdesta resonaattorista kytkemistä varten, joka radiolähetin-vastaanottimen duplekseri on 15 tunnettu siitä, että: dielektrisen materiaalin ensimmäinen tilavuus käsittää lisäksi: (a) ensimmäisen liittimen sijoitettuna ensimmäisen dielektrisen materiaalin tilavuuden kolmannelle pinnalle 20 lähetinpuolen siirtolinjaan suoraan kytkemistä varten, ja (b) ensimmäisen siirtolinjan sijoitettuna ainakin yhdelle ensimmäisen tilavuuden pinnalle, kun ensimmäisellä !· siirtolinjalla on ensimmäinen pää ja toinen pää, kytkettynä 25 ensimmäisestä päästä ensimmäiseen elektrodiin ja kytkettynä toisesta päästä ensimmäiseen liittimeen; toisen dielektrisen materiaalin tilavuuden lisäksi käsittäessä: (c) ensimmäisen liittimen sijoitettuna toisen di-. 30 elektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiselle pinnalle vastaanotinpuolen siirtolinjaan suoraan kytkemistä' varten, ja (d) toisen siirtolinjan sijoitettuna ainakin yhdelle toisen tilavuuden pinnalle, kun toisella siirtolinjalla on 35 ensimmäinen pää ja toinen pää, kytkettynä ensimmäisestä päästä ensimmäiseen elektrodiin ja kytkettynä toisesta 104661 19 päästä ensimmäiseen liittimeen.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen radiolähetinvas-taanottimen duplekseri, tunnettu siitä, että 5 kumpikin ainakin kahdesta johtavasta resonaattorista kummassakin dielektrisen materiaalin tilavuudessa lisäksi sisältää johtavaa materiaalia, joka oleellisesti peittää pinnan reiästä, joka ulottuu kummankin dielektrisen materiaalin tilavuuden ensimmäiseltä pinnalta kummankin di- 10 elektrisen materiaalin tilavuuden toiselle pinnalle.

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen radiolähetin-vastaanottimen duplekseri, tunnettu siitä, että ainakin yksi ensimmäisestä ja toisesta dielektrisen mate- 15 riaalin tilavuudesta lisäksi sisältää ensimmäisessä ainakin kahdesta resonaattorista toisen elektrodin, joka on sijoitettu ainakin yhden dielektrisen materiaalin tilavuuden > f V ensimmäiselle pinnalle.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen radiolähetin- vastaanottimen duplekseri, tunnettu siitä, että ensimmäinen elektrodi ja toinen elektrodi sisältävät lisäksi kondensaattorin. • » r « 104661 20