NO320122B1 - Dielektrisk transversalmodusresonator og filtere med slike resonatorer - Google Patents

Description

Dette konsept gjelder det som er kalt transversalmodusresonatorer og som går under betegnelsen TM-modusresonatorer, idet TM står for transversalt magnetfelt. Konseptet gjelder også et dielektrisk filter, blant annet et dupleksfilter, basert på bruk av slike resonatorer.

Først skal den allerede kjente teknikk gjennomgås kort, og det vises til fig. 13 på sistearket i de tilhørende tegninger. Et dielektrisk filter 1 er som vist bygget opp med fire dualmodus dielektriske TM-resonatorer 102-105, anordnet etter hverandre i en rekke og med en i dette tilfelle kubisk omslutning med åpning foran og bak. Et frontpanel 106 og et bakpanel 107 kan legges over rekken av resonatorer og dekke åpningene.

Samtlige fire resonatorer 102-105 er bygget opp likt, og derfor skal bare den første av dem beskrives nærmere. Resonatoren 102 har således et kubisk omsluttende hus 102a med en frontåpning og en bakre åpning, og selve resonatorelement 102XY er utformet som en kryssblokk av ett og samme dielektriske materiale. Elementet har derved en horisontal del 102X og en vertikal del 102Y, og delene krysser hverandre innbyrdes og i rett vinkel. På yttersiden av huset 102a er lagt en elektrisk leder 102b, med unntak av husets kant på front-og baksiden. Når panelene 106 og 107 er lagt på plass for å dekke åpningene dannes derved et skjermet hulrom inne i huset 102a. Ved at resonatorelementet er utformet som en kryssblokk, får man en totrinns resonator, idet resonatorelementet har to svingemodi.

På frontpanelet 106 er det i endene anordnet en sløyfe, nemlig en innsløyfe 108 for innpasning i frontåpningen i den første resonator 102, og en utsløyfe 109 for innpasning i frontåpningen på den siste, fjerde resonator 105. Sløyfene 108, 109 er koplet til eksterne kretser ved hjelp av koaksialkontakter (ikke vist).

På bakpanelet 107 er det anordnet fire koplingssløyfer 107a-107d for tilsvarende kopling til resonatorelementene via resonatorenes åpning på baksiden.

I dielektriske resonatorer for bruk i et slikt dielektrisk filter 101 bestemmes hver resonators resonansfrekvens av størrelsen av hulrommet i det omsluttende hus og størrelsen av resonatorelementet inne i huset. Er for eksempel resonatoren en ordinær TM110-resonator med et enkelt vertikalt svingeelement, vil resonansfrekvensen bli lavere hvis hulrommets bredde økes mens bredde, tykkelse og høyde av elementet selv holdes konstant. Resonansrfekvensen blir lavere hvis elementets bredde eller tykkelse økes mens hulrommet størrelse holdes konstant. Man kan også oppnå en bedre svingevillighet (større godhetsfaktor Q i ubelastet tilstand) ved en gitt frekvens ved å øke høyden (lengden) av resonatorelementet.

I så fall må også høyden (lengden) av hulrommet økes tilsvarende, men derved blir tapene i lederen på yttersiden av huset som danner hulrommet større, siden lederen kommer til å føre strøm når resonatoren svinger i sin TM110-modus. Økningen i Q-verdien ved å gjøre hulrommet større eller høyere er imidlertid dominerende, slik at man totalt får bedre svingeegenskaper ved å øke høyden av resonatorelementet.

Hvis man så kunne redusere de elektriske tap i lederen på yttersiden av huset kunne, man ytterligere øke Q-verdien, eller man kunne oppnå samme Q-verdi med en mindre økning av resonatorens høyde. Det har derfor vært et behov for en dielektrisk resonator som har lave ledertap på overflaten.

I de TM-dualmodus dielektriske resonatorer som er vist på fig. 13 vil hulrommets størrelse være fastlagt når størrelsen av den vertikale og horisontale del av resonatorelementene er avstemt til en bestemt resonansfrekvens. For å øke Q-verdien (målt ubelastet) vil det derfor være nødvendig å øke både bredden og høyden av hulrommet, hvilket fører til større totalstørrelse av filteret. Med konstante dimensjoner på resonatoren, vil resonansfrekvensen reduseres hvis hulrommets størrelse økes, og hvis størrelsen av hulrommet økes, må bredden eller tykkelsen av resonatorelementet nødvendigvis reduseres, følgelig vil det i en konvensjonell dualmodus dielektrisk TM-resonator være vanskelig å endre Q-verdien og resonansfrekvensen noenlunde uavhengig av hverandre.

Fra den nærmest kjente teknikk skal vises til Muratas eget patentskrift EP 716 468 Al (WO 95/06336) samt artikkelen "Low-Profile Filter Using Open Disk Dual-Mode Dielectric Resonators", p. 16-25 i Electronics and Communications in Japan, Part 2 - Electronics, vol. 79. no. 3, 1996 av Muratas medarbeidere Y. Ishikawa et al.

På denne bakgrunn gjelder oppfinnelsen en dielektrisk resonator som er hovedsakelig tapsfri på overflaten av det omsluttende hus rundt resonatorelementet, og hvor Q-verdi og resonatorfrekvens kan endres uavhengig av hverandre. Med en slik resonator er det nærliggende å konstruere dielektriske filtre og dupleksere med stor Q-verdi og redusert tykkelse.

I et første aspekt av oppfinnelsen er det således skaffet til veie eri dielektrisk resonator for transversal magnetisk svingningsmodus (TM-modus) og omfattende: Flere dielektriske blokkelementer, hvert med to motliggende hovedoverflater og lagt over hverandre slik at den nedovervendende hovedoverflate på et overliggende blokkelement vender ned mot og strekker seg parallelt med en oppovervendende hovedoverflate på blokkelementet under, et hus av elektrisk ledende materiale, som omslutter blokkelementene i et avskjermende hulrom, og elektroder avsatt på hvert blokkelements hovedoverflate, idet minst én av hovedoverflatene er lagt på en innerflate i huset. Resonatoren utmerker seg særlig ved at blokkelementene er anordnet i en viss avstand til hverandre, slik at elektrodene på minst ett par hovedoverflater som vender mot hverandre blir liggende rett overfor hverandre.

I en slik konstruksjon vil det gå meget liten elektrisk strøm i huset som danner en skjerm og omslutter hulrommet rundt den konvensjonelle TM-modusresonator, og Q-verdien for resonatoren når denne ikke er belastet er relativt stor.

Elektrodene kan med fordel være flersjikts tynnfilmelektroder som er bygget opp ved avvekslende å legge på en tynnfilmleder og et dielektrisk tynnfilmsjikt. Tapene i elektrodene som dannes på den øvre, henholdsvis nedre, flate på den dielektriske blokk som resonatorelementet danner kan reduseres hvis elektrodene er utformet på denne måte, hvilket er det samme som en bedring av Q-verdien. Dersom blokkelementene som sammen med elektrodene danner resonatorene er sylindrisk, særlig med sirkulært tverrsnitt kan tapene langs elektrodenes kanter reduseres i forhold til det som gjelder for en elektrode på en dielektrisk blokk med polygonal prismeform.

Når en eller flere resonatorer er eksternt koplet til inn- og utkretser kan man danne et dielektrisk filter med stor Q-verdi og gode egenskaper, og man bruker da passende koplingsmidler mellom resonatoren(e) og inn- og utkretsene, idet det er relativt enkelt å regulere koplingsgraden mellom resonatoren og disse ved å endre, tilføye eller fjerne koplingselementer, særlig i form av koplingssløyfer.

Særlig kan man legge inn koplingsmidler mellom to og to dielektriske resonatorer av TM-modustypen. Det er også her lett å regulere koplingen.

Koplingsmidlene eller -sløyfene kan ha et elektrodesjikt som er lagt på et dielektrisk sjikt, og en elektrode som dannes på den ene av overflatene på det dielektriske sjikt. Det er i en slik koplingselektrode lett å sørge for den riktige kopling ved å velge dielektrisitetskonstanten (e) for dielektrikumet og størrelsen av elektrodesjiktet på hensiktsmessig måte.

Øker man resonansfrekvensen av det første og siste trinn i forhold til de øvrige resonatorer i en rekke får man utliknet resonansforløpet i et dielektrisk filter. Flere filterele-menter kari for øvrig kombineres til to filtergrener hvor den ene dekker et første frekvensbånd, mens den andre dekker et andre frekvensbånd forskjellig fra det første. På denne måte kan man bygge opp et dielektrisk dupleksfilter for sending/mottaking, og med en stor ubelastet Q-verdi. Man velger da gjerne forskjellig form på resonatorelementene i en første, henholdsvis en andre filtergren for å gjøre de to frekvensbånd forskjellige.

Et behov for å tilføye en krets for relativ forskyvning av frekvensbånd er derfor unødvendig, i motsetning til hva som er nødvendig i det tilfelle man bruker TM-modus dielektriske resonatorer med lik fasong og form.

Tegningenes øvrige figurer, fig. 1-12, gjelder oppfinnelsen, idet fig. IA viser et perspektivutsnitt av et dielektrisk filter i en første utførelsesform, fig. IB viser et vertikalsnitt angitt med A-A på fig. IA, fig. 2A viser et perspektivutsnitt av en andre utførelse, fig. 2B viser et vertikalsnitt gitt av B-B på fig. 2A, fig. 3A viser et perspektivutsnitt av en modifikasjon av filteret på fig. 2A og 2B, fig. 3B viser et vertikalsnitt i henhold til C-C på flg. 3A, fig. 4A viser et perspektivutsnitt av en tredje utførelse, fig. 4B viser et vertikalsnitt i samsvar med D-D på fig. 4A, fig. 5A viser et perspektivutsnitt av en fjerde utførelse med plateform av et dielektrisk filter, fig. 5B viser et vertikalsnitt gitt av E-E på fig. 5A, fig. 6 viser to planriss av det indre av en øvre og en nedre seksjon av filteret vist på fig. 5A og 5B, fig. 7 viser et vertikalsnitt av en modifikasjon av filteret vist på fig. 5A, 5B og 6, fig. 8 viser et dielektrisk dupleksfilter med enkelte av delene oppløftet, fig. 9 viser samme med alle deler løftet opp, fig. 10 viser et vertikalsnitt gjennom en modifikasjon av dupleksfilteret vist på fig. 8 og 9, fig. 11 viser et vertikalsnitt av en annen modifikasjon av samme, fig. 12 viser et vertikalsnitt gjennom et dielektrisk filter i en sjette utførelse av oppfinnelsen, og fig. 13 gjelder som allerede omtalt et konvensjonelt TM-modus dielektrisk filter med fire resonatorer.

Et dielektrisk filter i en første utførelse av oppfinnelsen er således vist på fig. IA og IB. Filteret 1 har en blokkformet resonator 2 innesluttet i et hus 5 av metall og som danner et skjermet hulrom rundt resonatoren.

Resonatoren 2 er sylindrisk og av et dielektrisk materiale. På endeflatene er avsatt elektroder 3, 4, på henholdsvis den øvre og undre flate. Den undre elektrode 4 er i kontakt med den indre bunnflate i huset 5 og er mekanisk og elektrisk forbundet med huset 5 ved lodding eller liknende. Den øvre elektrode 3 vender opp mot husets øvre innvendige flate ("himlingen"), parallelt med denne. Ved påtrykk av et høyfrekvenssignal på filteret 1 frem-bringes et elektrisk vekselfelt mellom elektrodene 3 og 4 i resonatoren 2, og derved dannes også et magnetisk vekselfelt langs resonatorens omkrets. Vekselvirkningen mellom disse felter gir et elektromagnetisk felt som er konsentrert i resonatoren 2 og med en feltfordeling som tilnærmet gir TMOlO-modus. Resonatoren blir derved ett-trinns.

Et par koaksialkontakter 6 er vist på fig. IB, for henholdsvis signaler inn og ut, på hver side av huset 5. Kontaktenes 6 midtelektrode er elektrisk tilkoplet hver sin elektrodeplate 7 via for eksempel en enkeltleder. Elektrodeplatene er lagt på et isolasjonssjikt for eksempel av harpiks Og en elektrodefilm på oversiden av dette. På undersiden av sjiktet av isolasjonsmateriale er det ikke lagt noen elektrodefilm. Elektrodeplatene 7 er lagt på og festet til den øvre elektrode 3 på oversiden av resonatoren 2, mens undersiden av platene 7, uten elektrodefilm, er ført til kontakt med elektroden 3.

Filteret virker på denne måte når høyfrekvenssignal påtrykkes den ene av koaksialkontaktene 6: Kapasiteten over isolasjonsmaterialet mellom den øvre elektrode 3 på resonatoren 2 og elektrodefilmen på oversiden av en av elektrodeplatene 7 koplet til midtelektroden i koaksialkontakten 6, tjener som kapasitiv kopling mellom denne midtelektrode og resonatoren. Dette bringer resonatoren til å svinge i takt med inngangssignalets frekvens via koplingen. Et signal overføres derved via kapasiteten av den andre elektrodeplate 7 og den andre koaksialkontakt 6 koplet til elektrodefilmen på denne plate 7.

Filteret 1 kan gjøres mye tynnere enn et konvensjonelt dielektrisk filter som bruker dielektriske resonatorer av kortslutningstypen for modus TM 110, men filterets 1 resonansfrekvens og ubelastede Q-verdi bestemmes av de samme faktorer som det konvensjonelle filter, nemlig av tverrsnittsarealet over et normalplan på høyderetningen når det gjelder resonansrfekvensen, mens Q-verdien bestemmes av den blokkformede resonators høyde. I denne utførelse vil det imidlertid ikke flyte noen særlig strøm i sideflatene på huset 5 rundt hulrommet med resonatoren, og man vil følgelig ikke ha noen reduksjon av Q-verdien som følge av elektriske tap på overflaten. Følgelig kan man begrense høyde-økningen for å oppnå god Q-verdi, og derved kan hele filteret holdes lavere.

I den viste utførelse er den blokkformede resonator sirkulært sylindrisk, men dette er ikke ubetinget nødvendig, og andre former for resonator kan brukes, fortrinnsvis sylindriske, men like gjerne med ikke-sirkulær grunnflate. Det vesentlige er at resonatorens endeflate oppe og nede har påført sine respektive elektroder 3 og 4 vist på fig. 1.

Den sirkulært sylindriske resonator er imidlertid fordelaktig, av grunner som skal gjennomgås nærmere nedenfor. Har for eksempel den sylindriske resonator polygonalt tverrsnitt, vil avstanden fra en vertikal midtlinje gjennom resonatoren og ut til omkretsen ikke være konstant, men være større ut til hjørnene enn til midt på de mellomliggende sideflater. Derved oppstår en potensialforskjell som gir årsak til en strøm langs elektrodekanten, og derved blir det også elektriske tap i elektroden. Ingen slik potensialforskjell vil oppstå på overflaten dersom overflaten er sirkulært sylindrisk. Siden man får denne virkning når man bruker en sylindrisk resonator, vil en supraleder, som kan gi årsak til et alvorlig tapsproblem ved elektrodekanten, kunne brukes som elektroder 3 og 4, og i så fall vil et dielektrisk filter eller en dielektrisk resonator med større Q-verdi kunne fremstilles.

Fig. 2A og 2B viser en andre utførelse av et dielektrisk filter 11 hvor for øvrig henvisningstallene 5, 6 og 7 er de samme som på fig. 1. Filteret 11 skiller seg fra filteret 1 ved å ha to resonatorer 12a og 12b med blokkform inne i det avskjermede metallhus 5.

Den øvre elektrode 13a, henholdsvis 14a, og en nedre elektrode 13b,. henholdsvis 14b er lagt på resonatorene 12a, henholdsvis 12b, slik at elektrodene to og to kommer til å vende mot hverandre, horisontalt på figuren. Den øvre elektrode 13a er festet til husets 5 øvre indre flate ved lodding eller liknende, og den nedre elektrode 14b er på tilsvarende måte festet til husets bunn. De to øvrige elektroder 13b og 14a er sammenkoplet midt i den større blokk som de to resonatorer 12a og 12b danner.

Elektrodeplater 7 er utført på samme måte som i den første utførelse og festet til for-bindelsen mellom resonatorene 12a og 12b slik at den del av overflaten av platen 7 hvor det ikke er avsatt noen elektrodefilm, er ført til forbindelse med resonatorene 12a og 12b. Hvis man ønsker en god balansering av den elektromagnetiske feltfordeling via den øvre og nedre dielektriske blokk foretrekkes at elektrodeplatene 7 forbindes mellom resonatorene 12a og 12b, men platene kan også være festet til andre deler.

Som før er kontaktenes 6 midtelektrode forbundet med elektrodeplatene 7 via ledere. Et alternativ kan være direkte forbindelse med elektrodene 13b og 14a uten bruk av noen elektrodeplate 7, og i et slikt tilfelle kan man få et mer bredbåndet filter siden den eksterne kopling forenkles.

Også dette dielektriske filter 11 funksjonerer som et ett-trinns filter og har forbedret ubelastet Q-verdi i forhold til filteret vist på fig. 1, under forutsetning av at filtrene 1 og 11 har samme høyde.

En modifikasjon av utførelsen vist på fig. 2 er illustrert på fig. 3A og 3B, og henvisningstallene 5, 6 og 7 går også her igjen for tilsvarende elementer som tidligere. Detaljer vedrørende disse blir derfor ikke gjennomgått på ny.

Resonatorene 22a og 22b er bygget opp på samme måte som resonatorene 2a og 2b vist på fig. 2, i et avskjermet hus 5 av metall. En tredje resonator 22c er imidlertid i dette tilfelle skutt inn mellom to resonatorer 22a og 22b for å danne det dielektriske filter 21.1 dette arrangement danner ytterresonatorene 22a og 22c til sammen en ett-trinns filtergren, og på tilsvarende måte danner midtresonatoren 22c sammen med den underste resonator 22b et annet resonatortrinn, slik at de tre resonatorer sammen danner en totrinns eller dualmodus dielektrisk resonatorsammenstilling med to filtergrener. På tilsvarende måte kan et dielektrisk resonatorfilter med n-1 filtergrener bygges opp ved å lage en pakke med n blokkresonatorer og mellomliggende elektroder.

I utførelsen vist på fig. 3 er de enkelte resonatorer tilstrekkelig tynne til at den totale tykkelse av filteret blir i samme størrelsesorden som i et konvensjonelt dualmodus dielektrisk TM-resonatorfilter med samme resonansfrekvensområde.

I denne utførelse, så vel som i den første utførelse, er fasongen av de enkelte dielektriske blokkresonatorer ikke begrenset til den sirkulært sylindriske form og kan anta formen av et eller annet polygonalt prisme. Det foretrekkes imidlertid at omkretsen er sirkulær, av samme grunn som angitt ovenfor.

En tredje utførelse av oppfinnelsen skal nå forklares, idet det vises til fig. 4A og B. Henvisningstallene 5, 6 og 7 går fortsatt igjen. Det dielektriske filter 31 i denne utførelse har to resonatorer 32a og 32b isolert fra hverandre med et luftgap. Den undre elektrode 34a på den øverste resonator 32a blir derved isolert fra den øvre elektrode 33b på den undre resonator 32b, og resonatorene kan derved svinge uavhengig av hverandre, slik at det dielektriske filter 31 som dannes, blir med to trinn eller grener.

En koplingsreguleringsplate 39 ér lagt midt mellom resonatorene og har et sentralt hull 39a slik at elektrodene 34a og 33b på hver sin resonator kommer til å vende fritt mot hverandre via hullet. Koplingsgraden mellom de to resonatorer reguleres ved å endre stør-relsen av hullet 39a, ved at et større hull gir en større kopling.

I denne utførelse, så vel som i den første og den andre viste utførelse, er ikke formen av resonatorene begrenset til sirkulært sylindrisk, men dette foretrekkes likevel av samme grunner som ble anført innledningsvis. De to resonatorer kan også ha innbyrdes forskjellig fasong.

En fjerde utførelse av oppfinnelsen er vist på fig. 5A, 5B og 6. For enkelhets skyld er støtteelementer 48 vist på fig. 5B ikke vist på fig. 6. Det dielektriske filter 41 som utgjør denne fjerde utførelse er firetrinns og har to filtergrener 31 som tilsvarer filteret 31 vist på fig. 4, anordnet ved siden av hverandre. Bare henvisningstallet 7 går igjen fra tidligere tegninger.

De fire resonatorer 42a-42d i denne utførelse av filteret 41 er sirkulært sylindriske og har en elektrode på hver side som tidligere. Siden resonatorene og de pålagte elektroder helt det som er gjennomgått før, skal dette ikke omtales ytterligere.

En skjerm i form av et hus 45 er som tidligere lagt utenpå resonatorene og er av et dielektrisk materiale med samme varmeutvidelseskoeffisient som resonatorene 42a-d, og en elektrode 45d er lagt på ytterflaten og gir samme skjermvirkning som om huset hadde vært av metall. Den felles utvidelseskoeffisient gjør at det ikke vil dannes spenninger mellom den pålagte metallelektrode 45d og dielektrikumet i huset innenfor. Huset 45 er bygget opp ved en øvre og en nedre del og med utsparinger for å felle inn resonatorene 42. Inn/ut-elektroder (ikke vist) er anordnet på den ene av sideflatene på huset 45 og er elektrisk skilt fra elektroden 45d og rager vertikalt opp fra bunnen av huset, idet denne tjener som monteringsflate.

Én av inn/ut-elektrodene er koplet til den andre resonator 42b via en elektrisk plate 7, og den andre resonator er på sin side koplet til den første resonator 42a som ligger parallell med denne. Den første resonator er koplet til den tredje resonator 42c ved siden av den første resonator, via en annen elektrodeplate 7, og endelig er den tredje resonator 42c koplet til den fjerde, siste resonator 42d anordnet parallell med denne. Den fjerde resonator 42d er koplet til den andre inn/ut-elektrode via nok en elektrodeplate 7.

Det allerede nevnte støtteelement 48 er av dielektrisk materiale, men har mindre dielektrisitetskonstant og er anordnet mellom resonatorene 42a og 42b for å holde disse i en bestemt avstand fra hverandre. Et annet støtteelement 48 er lagt inn mellom den tredje og fjerde resonator for samme formål. En koplingsreguleringsplate 49 av metall er kombinert med hvert støtteelement 48 ved delvis innbygging i dette, og hver plate 49 har som tidligere et sentralt hull 49a for å regulere koplingen mellom de to innbyrdes parallelle resonatorer 42a og 42b, henholdsvis 42c og 42d.

Filteret 41 kan bygges med liten høyde (tykkelse) og er egnet for overflatemontering på for eksempel et kretskort..

De fire resonatorer 42a-d kan ha forskjellig karakteristisk resonansrfekvens, for eksempel kan resonatorene 42b og 42d koplet til inn/ut-elektrodene og som henholdsvis danner første og siste trinn i filteret ha en avskåret del av den flate hvor det ikke er pålagt noen elektrode, for å heve resonansfrekvensen i forhold til de to andre resonatorer 42a og 42c. Man gjør dette for å kompensere for den reduksjon av den tilsynelatende resonansfrekvens man får ved den kapasitive kopling til en krets på henholdsvis inn- og utgangen av filteret. Når koplingen inn og ut av filteret er aktiv, får derved samtlige resonatortrinn tilnærmet samme resonansrfekvens, hvilket i bestemte tilfeller gir gunstig total filterrespons.

En konstruksjon som den som er vist på fig. 7 kan alternativt brukes som et middel for å øke resonansrfekvensen av inngangs- og utgangstrinnet i filteret, som i dette tilfelle er angitt med 41a. Fig. 7 viser et vertikalsnitt av et firetrinns filter på tilsvarende måte som fig. 5B.

Filterets 41a dielektriske resonatorer 42e og 42f har imidlertid noe mindre diameter enn de to andre resonatorer 42b og 42d, idet de to førstnevnte resonatorer danner inngangs-henholdsvis utgangstrinnet i filteret. Disse trinns resonansfrekvens er derved øket, nettopp for å kompensere for koplingskapasiteten, slik det er forklart ovenfor.

Heller ikke i denne utførelse trenger resonatorene være strengt sirkulært sylindriske, selv om dette foretrekkes. Én eller flere av resonatorene kan også ha annen fasong enn de øvrige. Koplingsorganene for tilkopling og viderekopling til/fra filteret er i dette tilfelle ikke koaksialkontakter, men inn/ut-elektroder beregnet for overflatemontering, selv om koaksialkontakter alternativt kan brukes også i denne utførelse. Det skulle også være unød-vendig å si at inn/ut-elektrodestrukturen i denne utførelse, beregnet for overflatemontering, også kan erstatte koaksialkontaktene som er omtalt for de dielektriske filtre som er beskrevet ovenfor, i form av den første til tredje utførelse.

En femte utførelse av oppfinnelsen er vist på fig. 8 og 9 og bygget opp stort sett med de samme komponenter som tidligere. Konstruksjonen er et dielektrisk dupleksfilter 51 med to grener 51a og 51b med hvert sitt resonansfrekvensområde. Den første filtergren 51a er vist til venstre på fig. 8 og 9 og er bygget opp med fire resonatorer 52a-52d (til venstre på fig. 9). Den viste koaksialkontakt 56a på inngangen er koplet til resonatoren 52b via elektrodeplaten 7, denne resonator er koplet videre til resonatoren 52a som på sin side er koplet til resonatoren 52c via en ny elektrodeplate 7, og den sistnevnte resonator er koplet til resonatoren 52b for kopling ut via den sentrale koaksialkontakt 56b, via en tredje elektrodeplate 7 og to ytterligere komponenter, nemlig en spole LI og en kondensator Cl for tilpasning. Filtergrenen 51a blir på denne måte et firetrinns filter og danner den ene gren av dupleksfilteret 51.

Den andre filtergren 51b er bygget opp på tilsvarende måte med fire resonatorer 52e-52h, ved at den sentrale koaksialkontakt 56b er koplet til resonatoren 52f via samme kondensator Cl og spole LI for tilpasning, og via en elektrodeplate 7, videre til resonatoren 52e, en elektrodeplate 7 til resonatoren 52g, deretter til resonatoren 52h, via en elektrodeplate 7 til den siste resonator 52h, som på sin side er koplet til utgangskoaksialkontakten 56c via nok en elektrodeplate 7. Følgelig danner filtergrenen 51b også et tilsvarende firetrinns filter som kan brukes i duplekssammenheng.

Fig. 9 viser det omsluttende skjermende hus 55 som er dannet av en øvre og en nedre del, og utsparinger er anordnet for innpasning av resonatorene 52a-52h i hhv. den øvre og nedre del.

Resonatorene i form av dielektriske blokker er samtlige elektrisk koplet til de utsparte områder i husets deler ved hjelp av flate jordingsringer 60.

Fig. 9 viser også sett av øvre støtteelementer 58 for å holde på plass resonatorene 52a-52h, og en koplingsreguleringsplate 59 som er lagt inn mellom øvre og nedre støtteele-menter 58, mellom gruppene resonatorer 52a, 52c, 52e, 52g og 52b, 52d, 52f, 52h.

Støtteelementene 58 er av et dielektrikum med liten dielektrisitetskonstant. Tre støtteelementer 58 danner et sett for å holde på plass en resonator ved trepunktsoppspenning. Utsparinger 58a (fig. 8) i støtteelementene 58 tillater at elektrodeplatene 7 kan holdes festet ved innklemming mellom resonatorene og støtteelementene 58.

To hull 59a i platen 59 sørger for kopling mellom to og to resonatorer, og som før er det diameteren og formen av hullene 59a som gir den ønskede kopling mellom henholdsvis resonatorene 52a og 52b, 52c og 52d, 52e og 52f, og 52g og 52h.

Dupleksfilteret 51 kan på denne måte bygges som en tynn pakke med åtte filtertrinn og lave innskuddstap.

Første og siste trinn i filtergrenene 51a og 52b kan ha redusert resonatordiameter som beskrevet ovenfor.

Fig. 10 viser et dupleksfilter 61 hvor også diameteren av det første og det siste trinn er redusert i forhold til de øvrige trinn, og tilkoplingen kan være med koaksialkontakter som tidligere omtalt, for eksempel som for dupleksfilteret 51 vist på 8 og 9.

Dupleksfilteret 61 har i alt åtte resonatorer, og derved er det resonatorene 62b, 62d, 62f og 62h som har redusert diameter, i forhold til de øvrige resonatorer 62a, 62c, 62e og 62g. Formen av støtteelementene 68a og 60a for å holde resonatorene 62b, 62d, 62f og 62h er også noe endret for å passe til den reduserte diameter. Ved reduksjon av diameteren økes altså den tilsynelatende resonansfrekvens slik at denne igjen blir senket til å tilsvare resonansfrekvensen av de øvrige resonatorer, når koplingen er aktiv. Siden filteret 61 er et dupleksfilter, er for øvrig resonansfrekvensene for filterets ene gren forskjellig fra den andre gren, hvilket ligger i dupleksprinsippets natur.

En filterkonstruksjon som den som er vist på fig. 11, kan også brukes for dupleksformål hvor det trengs to forskjellige frekvensbånd i en første, henholdsvis andre filtergren. Tilkoplingen kan skje med koaksialkontakter som tidligere. En første dielektrisk filtergren dannes av de dielektriske blokkformede resonatorer 72a-72d, mens en andre filtergren er dannet av resonatorene 72e-72h. Det første sett resonatorer har mindre diameter enn det andre sett, og derved fremkommer frekvensforskjellen i de to filtergrener. Andre midler for å endre frekvens kan også være utført, for eksempel ved å la resonatorene være henholdsvis rektangulære eller sirkulære, ved å tilføye reaktanselementer så som kondensatorer og spoler, eller ved å fjerne for eksempel et hjørne.

Filtrene vist på fig. 8-11 kan brukes i dupleks for en felles antenne for en sender/mottaker slik at et første frekvensbånd brukes på mottakersiden og et andre frekvensbånd på sendersiden. Filtergrenene kan også brukes som to senderfiltergrener eller to mottakerfiltergrener.

En sjette utførelse av oppfinnelsen er vist på fig. 12 og er bygget opp noenlunde tilsvarende det som er vist på fig. 1. Det dielektriske filter 81 avviker i dette tilfelle fra filteret 1 vist på fig. 1 ved utformingen av elektrodene på den blokkformede resonator 82 ved at elektrodene i stedet for å være utformet som ettlags sjikt er flerlagselektroder 83, 84 som er bygget opp med avvekslende tynnfilmledere og tynnfilmfolier av et dielektrikum. En slik flerlags elektrode er blant annet beskrevet i patentsøknaden JP 310900/1994 og kan brukes for å redusere innskuddstapet i forhold til et filter med ettsjikts ledere. Resonatorenes ubelastede Q-verdi kan derfor holdes høyere.

Flersjikts elektroder kan naturligvis også brukes i de andre utførelser som er gjennomgått tidligere for å gi bedre filteregenskaper. Også i utførelsen vist på fig. 12, vil bare en minimal strøm gå i yttersjiktet av huset 5 og på denne måte holde tapene nede.

I det andre aspekt av oppfinnelsen har man flere dielektriske blokkformede resonatorer innenfor et område hvor det settes opp et elektromagnetisk felt, og man kan med dette utgangspunkt lage en dielektrisk resonator, et dielektrisk filter og en dielektrisk dupleksfilterinnretning med stor Q-verdi.

I det tredje aspekt av oppfinnelsen er flere resonatorer anordnet over hverandre og med en viss avstand mellom to og to resonatorer, slik at man får redusert bunnoverflate.

I det fjerde aspekt av oppfinnelsen brukes en flersjikts tynnfilmelektrode for å lagre en dielektrisk resonator, et dielektrisk filter og en dupleksenhet, alle med stor Q-verdi.

I det femte aspekt av oppfinnelsen er den dielektriske resonator utført sirkulært sylindrisk slik at kanten av elektrodeoverflaten holdes en konstant avstand fra flatens sentrum, og derved oppstår ingen potensialforskjell langs omkretsen og heller ingen sirkulerende strøm langs kanten. Tapet i elektroden kan derved reduseres ytterligere. Som et resultat kan man fremstille en dielektrisk resonator med stor Q-verdi.

I det niende aspekt av oppfinnelsen brukes en elektrodeplate på en dielektrisk folie og en elektrode på den ene overflate av platen som et koplingsorgan, og den ønskede koplingsgrad oppnås lett ved å velge dielektrisitetskonstanten av dielektrikumet og størrelsen av elektrodeplaten på passende vis.

I det tiende aspekt av oppfinnelsen økes resonansfrekvensen av inngangs- og slutt-trinnet i TM-modus dielektriske resonatorer slik at resonatorenes resonansfrekvens blir den samme når de er koplet som et filter.

I oppfinnelsens ellevte aspekt kombineres flere dielektriske TM-modusfiltre av denne type til et første transversalmodusfilter med et første frekvensbånd og et andre tilsvarende filter med et andre frekvensbånd, idet frekvensbåndene er forskjellige, hvorved man får et dielektrisk dupleksfilter, og dette har også stor Q-verdi for resonatorene.

I det tolvte aspekt av oppfinnelsen er formen av det første, henholdsvis det andre dielektriske filters resonatorer innbyrdes forskjellig slik at frekvensbåndene blir liggende forskjøvet. Et behov for å tilføye en krets for å forskyve frekvensområdene foreligger derfor ikke, mens en slik krets er nødvendig når man bruker TM-modus dielektriske resonatorer med samme fasong og størrelse.

Claims (9)

1. Dielektrisk resonator (31) for transversal magnetisk svingningsmodus (TM-modus) og omfattende: flere dielektriske blokkelementer (32a, 32b), hvert med to motliggende hovedoverflater og lagt over hverandre slik at den nedovervendende hovedoverflate på et overliggende blokkelement (32a) vender ned mot og strekker seg parallelt med en oppovervendende hovedoverflate på blokkelementet (32b) under, et hus (5) av elektrisk ledende materiale, som omslutter blokkelementene (32a, 32b) i et avskjermende hulrom, og elektroder (33a, 34a; 33b, 34b) avsatt på hvert blokkelements (32a, 32b) hovedoverflate, idet minst én av hovedoverflatene er lagt på en innerflate i huset (5), karakterisert ved at blokkelementene (32a, 32b) er anordnet i en viss avstand til hverandre, slik at elektrodene (33b, 34a) på minst ett par hovedoverflater som vender mot hverandre blir liggende rett overfor hverandre.

2. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at minst én av elektrodene (83, 84) på blokkelementenes (82) hovedoverflater er utført som et flerlagssjikt i tynnfilmteknikk, ved vekselvis laminering med en tynnfilmleder og et tynnfilmdielektrikum.

3. Resonator ifølge ett av kravene 1-2, karakterisert ved at de dielektriske blokkelementer er sylindriske, særlig sirkulært sylindriske.

4. Dielektrisk filter for transversalmagnetisk svingningsmodus og omfattende minst én dielektrisk resonator (31, 42, 62, 72) ifølge ett av kravene 1-3, og en inn- og en utgangskontakt (6, 46) for ekstern tilkopling, karakterisert ved koplingsmidler (7, 49) anordnet mellom inn- og utgangskontakten (6,46) og en resonator.

5. Filter ifølge krav 4, med flere dielektriske resonatorer (31, 42, 62, 72) for transversalmagnetisk svingningsmodus, karakterisert ved at koplingsmidlene (49) er innsatt mellom de enkelte resonatorer.

6. Filter ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at koplingsmidlene (7) omfatter en elektrodeplate med en koplingselektrode av metall lagt på et dielektrisk sjikt.

7. Filter ifølge ett av kravene 4-6, karakterisert ved flere dielektriske resonatorer (31, 42, 62, 72) av hvilke en første resonator danner et inngangstrinn og en andre resonator et utgangstrinn, og at disse trinns resonatorer har høyere resonansfrekvens enn den for den eller de øvrige mellomliggende resonator(er).

8. Dielektrisk dupleksfilter for transversalmagnetisk svingningsmodus og omfattende flere dielektriske filtre ifølge krav 4-7, karakterisert ved: en første filtergren for et første frekvensbånd på dupleksfilterets senderside, og en andre filtergren for et andre frekvensbånd på dets mottakerside, idet de to frekvensbånd er forskjøvet i forhold til hverandre.

9. Dupleksfilter ifølge krav 8, karakterisert ved at formen av den første filtergrens resonator(er) er forskjellig fra formen av den andre filtergrens resonator(er) for å oppnå forskjellig frekvensbånd for dupleksfilterets sender- og mottakerside.