FI88440C - Keramiskt filter - Google Patents

Description

1 88440

Keraaminen suodatin - Keramiskt filter

Keksinnön kohteena on keraaminen suodatin, joka käsittää 5 dielektristä materiaalia olevan rungon, jossa on ylä-, ala-ja sivupinnat ja joka on ainakin pääosin pinnoitettu sähköä johtavalla kerroksella ja jossa on ainakin yksi rungon yläpinnalta alapintaan ulottuva johtavalla materiaalilla pinnoitettu reikä, joista jokainen reikä muodostaa siirto-10 johtoresonaattorin, ja jossa rungossa on kytkentävälineet resonaattoreihin kytkeytymistä varten.

Keraamisia suodattimia käytetään usein suurilla taajuuksilla tiedonsiirtolaitteiden etupään suodattimina. Etupään suodat-15 timien tehtävänä on päästää halutut taajuudet ja vaimentaa kaikki muut taajuudet, erityisesti vastaanottajan sekoitti-men muodostama peilitaajuus.

Peilitaajuus on tietyn taajuinen sähkömagneettinen signaali, 20 joka voi aiheuttaa häiriöitä sekoitusvastaanottimessa.

Peilitaajuus muodostuu seuraavanlaiseen tapaan: kun kaksi ; . signaalia yhdistetään, kuten vastaanottimen sekoittimessa, mielivaltaista taajuutta f oleva vastaanotettu signaali ja vakiotaajuinen paikallisoskillaattorista saatu signaali . 25 ^LO/ saadaan sekoittimesta lopullinen signaali näiden summa na ja erotuksena, f + fLo ja f - fLO· Merkityksellisiä ovat ainoastaan ne taajuudet f, jotka eroavat paikallisoskillaat-toritaajuudesta fLO välitaajuuden ίχγ verran. Nämä taajuudet ovat fi = fLO + fif ja f2 = fLO ~ fIF· Tästä seuraa, että . 30 ilman etupään suodatinta sekoitin muodostaisi välitaajuisen signaalin fjp, joka on yhtä voimakas sekä taajuudella että f2 vastaanotetuille signaaleille. Täten kumpi tahansa näistä signaalitaajuuksista voidaan valita signaaliksi, johon haluttu tieto koodataan. Kun fi tai f2 on valittu, .·. 35 ei-valitun taajuuden (f2 tai fi) signaalit muodostavat häiriön, ellei ei-valitun signaalin vastetta eliminoida etupään suodattimena ennen vastaanottimen sekoittimeen 2 88440 tuloa. Tätä signaalia fi tai ±2· johon ei koodata haluttua tietoa, kutsutaan peilitaajuudella olevaksi signaaliksi.

Erillisestä resonaattorista valmistetun keraamisen suodatti-5 men ongelmana on alapään vaimennus. Päästökaistan alapäähän ei synny olennaista vaimennusta, eikä suodatin näinollen poista alapäähän syntyvää peilitaajuutta. Kytkemällä resonaattoriin ylimääräisiä resonaattoreita, voidaan suodattimen siirtofunktioon muodostaa ylimääräisiä nollakohtia.

10 Nollakohtien avulla voidaan vaimennusta lisätä halutuille taajuuksille eli peilitaajuudelle ja sen harmonisille taajuuksille .

Edellä kuvattujen keraamisten siirtojohtoresonaattoreiden 15 valmistus on kallista ja suodattimen koko kasvaa huomattavasti resonaattoreiden määrän kasvaessa.

Suomalaisissa patenttihakemuksissa FI-892855 ja FI-892856, hakija LK-Products Oy, kuvataan yhdellä keraamisella lohkol-20 la toteutettuja kaistanpäästösuodattimia, joiden keksinnöllinen idea perustuu siihen, että suodattimen toinen sivupinta on oleellisesti pinnoittamaton ja tähän sivupintaan sijoitetaan liuskajohdinkuviot siirtojohtoresonaattoreihin kytkeytymistä varten. Kun kytkentäkuviot tehdään rungon 25 sivupinnalle, voidaan suodattimen sisääntulo ja ulostulo sekä resonaattoreiden väliset kytkennät tehdä halutulla tavalla joko puhtaasti kapasitiivisesti tai induktiivisesti tai näiden yhdistelmällä. Tämän sivupinnan kytkentäkuvioihin voidaan myös liittää palakomponentteja ja induktanssilanko-30 ja, joilla vaikutetaan resonaattoreihin ja niiden välisiin kytkentöihin. Tämä sivupinta peitetään lopuksi johtavalla kannella, jolloin keraamipala on kauttaaltaan johtavan materiaalin ympäröimä.

: 35 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan keraaminen suodatin, jossa edellä mainitut useasta keraamisista resonaattoreista valmistettujen suodattimien haitat on poistettu. Keksintö pohjautuu mainittujen FI-hakemusten 3 88440 mukaisten keraamisten suodattimien sivupintojen hyväksikäyttöön. Keksinnölle on tunnusomaista se, että suodattimen sivupintaan on valmistettu ainakin yksi liuskajohtoresonaat-tori.

5

Erillisen keraamiresonaattorin vapaata käyttämätöntä keraa-mipintaa voidaan hyödyntää liuskajohtoresonaattorin valmistukseen. Keraamipalan sivupinnalle voidaan valmistaa pienen Q-arvon omaava liuskajohtoresonaattori sellaiseksi, että 10 se aiheuttaa nollakohdan suodattimen siirtofunktioon halutulle taajuudelle. Liuskajohtoresonaattorin aiheuttaman nollakohdan taajuus riippuu liuskan ulkomuodosta ja keraamipalan dielektrisyysvakiosta. Nollakohta aiheuttaa vaimennusta kyseiselle taajuudelle, joten peilitaajuinen signaali 15 voidaan vaimentaa voimakkaammin ylimääräisen resonaattorin avulla. Lisäämällä liuskajohtoresonaattoreiden määrää, voidaan kyseisen taajuuden vaimennusta yhä kasvattaa.

Keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin ku-20 viin, joista kuva 1 esittää keraamisen suodattimen rakennetta ja kuva 2 esittää käyrää liuskajohtoresonaattoreiden aiheuttamasta voimakkaammasta vaimennuksesta taajuuden fχ kohdalla, V 25 joka voi olla esimerkiksi peilitaajuus.

Kuvasta 1 ilmenee havainnollisesti suodattimen rakenne. Keksinnön mukainen suodatin 1 koostuu keraamisesta rungosta, jossa on ainakin yksi yläpinnalta 2 alapinnalle ulottuva .30 reikä 3. Rungon kaikki pinnat, lukuunottamatta yläpintaa 2 sekä sivupintaa 4, on pinnoitettu sähköä johtavalla materiaalilla 6. Myös reiän 3 sisäpinta on pinnoitettu ja tämä pinnoitus yhdistyy alapinnan pinnoitukseen. Näin muodostuu tunnetulla tavalla siirtojohtoresonaattori. Lisäksi pinnoit-r 35 tamattomalle sivupinnalle 4 muodostetaan vähintään yksi liuskajohtoresonaattori 5. Liuskajohdon 5 toinen pää yhdistyy suodattimen pinnoitukseen 6. Liuskajohtoresonaattori 5 aiheuttaa ylimääräisen nollakohdan suodattimen 1 siirtofunk- 4 38440 tioon ja nollakohdan taajuus riippuu liuskan pituudesta, leveydestä ja paksuudesta ja keraamisen materiaalin dielekt-risyysvakiosta. Liuskajohtoresonaattorit 5 kytkeytyvät sähköisesti toisiinsa ja keraamiseen resonaattoriin 3, 5 jokaiseen resonaattoriin 3 ja 5 liittyvän sähkö- ja magneettikentän välityksellä. Liuskajohtojen 5 välinen etäisyys sekä niiden etäisyys keraamiseen resonaattoriin 3 vaikuttaa tunnetusti liuskajohtojen 5 keskinäiseen kytkentään sekä kytkentään keraamiseen resonaattoriin 3. Liittyminen 10 resonaattoreihin tapahtuu muodostamalla sivupinnalle 4 maskia hyväksi käyttäen kytkentäkuviot, jotka ovat tietyn muotoisia johtavia alueita. Kytkentäkuvioiden määrä, muoto, ominaisuudet ja mahdolliset diskreetit komponentit vaihtele-vat suodattimen haluttujen ominaisuuksien ja toteutustavan 15 mukaan, eikä niillä sinänsä ole olennaista merkitystä keksinnön kannalta. Liuskajohtoresonaattorit valmistetaan samasta maskista kuin kytkentäkuviot. Lopuksi kytkentäkuviot ja liuskajohtoresonaattorit sisältävä sivupinta 4 peitetään johtavaa materiaalia olevalla kannella, jolloin keraamipala 20 on olennaisesti kauttaaltaan ympäröity johtavalla kerroksella .

Kuvassa 2 on esitetty esimerkki liuskajohtoresonaattoreiden vaikutuksesta suodattimen taajuusvasteeseen. Yhtenäinen 25 käyrä 7 esittää erillisen keraamisen resonaattorin vaimennusta A taajuuden f funktiona. Lyhyillä katkoviivoilla merkitty käyrä 8 esittää suodattimen taajuusvastetta, kun keraamiseen resonaattoriin on kytkeytyneenä yksi liuskajoh-toresonaattori ja pitkillä katkoviivoilla merkitty käyrä 9 30 vastaavasti suodattimen taajuusvastetta, kun keraamiseen resonaattoriin on kytkeytyneenä kaksi liuskajohtoresonaatto-ria. Kuten kuvasta näkyy, liuskajohtoresonaattoreiden aiheuttamat nollakohdat kasvattavat vaimennusta taajuuden fj kohdalla, joka voi olla esimerkiksi peilitaajuus. Liuskajoh-35 dot eivät olennaisesti vaikuta päästökaistan vaimennukseen.

5 88440

Keksinnön mukainen keraaminen suodatin voidaan siis toteuttaa valmistamalla keraamisen resonaattorin toiseen sivupintaan ainakin yksi liuskajohtoresonaattori. Erilliseen resonaattoriin verrattuna keksinnön mukaisella suodattimena 5 saadaan halutut taajuudet tehokkaammin eliminoitua. Koska liuskajohtimet valmistetaan keraamipalan sivupinnalle, suodatin on olennaisesti samankokoinen kuin erillinen keraaminen resonaattori. Liuskajohtojen valmistus on halpaa verrattuna keraamisen resonaattorin valmistukseen ja 10 liuskajohtojen valmistuksen toistettavuus on luotettavaa fotolitografian avulla. Liuskajohtoresonaattoreiden valmistus ei vaadi ylimääräistä valmistusvaihetta, koska ne valmistetaan samalla maskilla kuin kytkentäkuviot. Keksinnön mukaisen suodattimen valmistus on siten olennaisesti halvem-15 paa kuin keraamisista resonaattoreista muodostetun suodattimen valmistus ja keksinnön mukainen suodatin on lisäksi kooltaan olennaisesti useasta keraamisesta resonaattorista valmistettua suodatinta pienempi.

20 Aikaisemmin on esitetty, että resonaattorit muodostavien ... liuskajohtojen toinen pää yhtyy suodattimen pinnoitukseen.

Liuskajohto voidaan myös valmistaa sivupintaan siten, että se ei yhdy suodattimen pinnoitettuihin pintoihin, vaan sen toinen pää oikosuljetaan erillisellä johtimella. Lisäksi . 25 liuskajohto voi olla molemmista päistä avoin tai oikosuljet- tu.

Claims (8)

1. Keraaminen suodatin, joka käsittää dielektristä materiaalia olevan rungon, jonka ylä-, ala- ja sivupinnat on ainakin osittain peitetty sähköä johtavalla kerroksella ja jossa 5 on ainakin yksi rungon yläpinnalta (2) alapinnalle ulottuva sähköä johtavalla materiaalilla pinnoitettu reikä (3), joista jokainen reikä muodostaa siirtojohtoresonaattorin, ja jossa rungossa on kytkentävälineet ja kytkentäkuviot resonaattoreihin kytkeytymistä varten, tunnettu siitä, että 10 rungon sivupinnalle (4) on valmistettu ainakin yksi liuska-johtoresonaattori (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) ovat 15 toisesta päästään oikosuljettuja ja toisesta päästään avoimia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) ovat 20 molemmista päistä avoimia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) ovat molemmista päistä oikosuljettuja. 25

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) aiheuttavat nollakohtia suodattimen (1) siirtofunktioon.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) aiheuttavat napoja suodattimen (1) siirtofunktioon.

6 88440

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, 35 tunnettu siitä, että liuskajohtoresonaattorit (5) valmistetaan suodattimen sivupintaan (4) samalla maskilla, jolla kytkentäkuviot siirretään mainittuun sivupintaan. 7 38440

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keraaminen suodatin, tunnettu siitä, että kytkentävälineet, kytkentäkuviot ja liuskajohtoresonaattorit (5) käsittävää sivupintaa (4) peittävä sähköä johtava kerros on erillinen johtavaa ainetta 5 oleva kansi.