NO321397B1 - Resonator, filter, dupleksenhet og kommunikasjonsapparat - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder resonatorer, nærmere bestemt resonatorer som er utformet med flere spiralformede ledere, for bruk i mikrobølge- eller millimeterbølge-bånd for radiosamband. I tillegg gjelder oppfinnelsen filtre, dupleksenheter og kommu-nikasjonsapparater som bruker slike resonatorer.

Som et eksempel på resonatorer som brukes for mikrobølgebåndene og millimeterbølgebåndene skal nevnes den såkalte hårnålresonator som er beskrevet i JP 62-193302. Størrelsen av en slik resonator kan gjøres mindre enn for en resonator med rette ledere.

Et annet eksempel på en resonator som kan gjøres kompakt er den spiralresona-tor som er beskrevet i JP 2-96402. Siden resonatorens ledere danner spiralformede linjeledere i en slik resonator kan man ha lange resonanslinjeledere fordelt over et lite areal, og på denne måte kan man lage en resonanskondensator og en resonator med liten størrelse.

I en konvensjonell resonator og siden denne er utformet som en halv-bølgelinjeleder skilles området hvor den elektriske energi konsentreres og området hvor den magnetiske energi konsentreres, på et dielektrisk substrat. Nærmere bestemt lades den elektriske energi nær den åpne ende av halvbølgelinjelederen, mens den magnetiske energi lades nær midten av linjelederen.

I en slik resonator er det uunngåelig at man far en karakteristisk reduksjon på grunn av den interne kantvirkning for en mikrostrimmellinjeleder. Med andre ord vil strømmen konsentrere seg nær ytterflaten på linjelederen, og i en slik situasjon vil man ha vanskeligheter med å redusere denne fortrengningsvirkning siden strømkonsentra-sjonen vil ligge innenfor en viss dybde fra ytterflaten, selv om linjeledertykkelsen økes.

En løsning på dette problem kan finnes iUS 5619218 som gjelder spirallagte linjeledere med fysisk lengde lik Vt av en aktuell bølgelengde, i den hensikt å gi resonansvirkning og reduksjon av den strømfortrengning eller kantvirkning som ellers lett blir en ulempe i f.eks. en antenne.

For å løse dette problem enda bedre foreslås nå, ifølge oppfinnelsen en resonator hvor effekttapene som følge av kantvirkninger for strømfordelingen langs en linjelederformet leder enda mer effektivt undertrykkes. I tillegg er det et mål med oppfinnelsen å komme frem til et filter, en dupleksenhet og et kommunikasjonsapparat som bruker en slik resonator.

I og med oppfinnelsen er det således skaffet til veie en resonator av den type som er nærmere angitt i patentkrav 1, nemlig en resonator som omfatter et dielektrisk substrat med en toppflate og en bunnflate, et sett med et antall (n) linjeledere lagt på den ene av disse flater, særlig toppflaten, i et tilnærmet sirkulært multispiralmønster som kan beskrives i et polarkoordinatsystem hvor en radiusvektor (rk) dreies en vinkel (0) om et sentrum i et bestemt punkt på substratet, hvilket punkt utgjør koordinatsystemets origo, hvor mønsteret strekker seg fra et lederfritt sentralt friområde som fastlegger linjeledersettets og mønsterets indre omkrets gitt av radiusvektoren (ri) fra sentrum i origo, ut til linjeledersettets og mønsterets ytre omkrets gitt av radiusvektoren (r2), og hvor samtlige (n) linjeledere monotont økende utover følger sin respektive innbyrdes kongruente spiral, samtlige med sitt spiralsentrum i punktet i origo, men vinkelmessig rotasjonssymmetrisk forskjøvet ved at linjeledernes indre ender er fordelt jevnt langs mønsterets indre omkrets og deres ytre ender er fordelt jevnt langs dets ytre omkrets, slik at de ikke krysser hverandre, men tilnærmet har konstant innbyrdes avstand over hele sin lengde. Denne resonator særmerker seg ved at lengden av samtlige (n) linjeledere tilsvarer et multiplum av en kvart bølgelengde ( X) ved resonatorens resonansfrekvens (fo), og at bredden av hver enkelt linjeleder maksimalt tilsvarer en vinkelforskjell (AG = 62-Øi) mindre eller lik 2rc radianer dividert med linjelederantallet (n), mens den samlede bredde av alle linjelederne og deres mellomrom i settet er holdt konstant og maksimalt tilsvarer vinkelforskjellen 2n ved vilkårlig radiusvektor (rk).

Ytterlige særegenheter og trekk ved resonatoren fremgår av patentkravene 2-13, og med en slik anordnet resonator og hvor hver spirallagt rekke av linjeledere betraktes i et tverrsnitt i resonatorens radiusvektorretning vil en linjeleder på høyre henholdsvis venstre side av den spiralformede rekke og som har en strøm med tilnærmet samme amplitude og fase ha tilnærmet samme innbyrdes avstand, hvilket fører til at kantvirkningen for strømfordelingen effektiv kan reduseres.

Fig. 2 i tegningene viser for eksempel, når linjelederposisjonen er uttrykt i polarkoordinater og hvor vinkelen for den venstre ende av en linjeleder med vilkårlig radiusvektor er 8i, mens vinkelen av høyre ende av samme ved en vilkårlig radiusvektor er 02, at linjelederens bredde målt i radianer kan uttrykkes ved likningen AØ = 92-6i. I dette tilfelle og når antallet linjeledere er lik n vil man for vinkelforskjellen fa: AØ < 2:i/n. Den totale vinkelforskjell Øw for samtlige linjeledere ved en vilkårlig radiusvektor rk er i tillegg satt til å være 2n radianer eller mindre.

Med en slik oppbygging kan en spiralformet linjeleder ha samme form som en spesifisert tilsvarende linjeleder lagt like inntil. Følgelig kan mikroskopisk betraktede fysiske kanter på linjelederen foreligge, og en svak kantvirkning vil frembringes langs kantene på hver linjeleder. Når settet med en rekke slike linjeledere betraktes makroskopisk som en enkelt leder, for å si det sånn, vil kanten på venstre side av en ny linjeleder med samme form som en gitt linjeleder, på den høyre side av denne, fa samme fasong som den gitte linjeleder. Som et resultat av dette vil kanten av linjelederen i bredderetningen nærmest bli borte, og dette betyr at tilstedeværelsen av linjelederens kant blir utvisket. Siden strømkonsentrasjonen langs kantene av linjelederne på denne måte meget effektivt blir redusert kan de totale effekttap undertrykkes.

Videre er det slik at en elektrode i en av resonatorene som er beskrevet ovenfor, og til hvilken de innoverrettede endedeler på linjelederne er koplet, kan være anordnet i midten av settet med flere linjeledere. Med en slik oppbygging vil de innoverrettede endedeler av linjelederne, som er de indre perifere ender, forbindes felles i elektroden og får derved samme potensial. Som et resultat av dette vil grensebetingelsene for disse innoverrettede endedeler av linjelederne sammenfalle under tvang, og linjelederne vil konstant kunne resonere i en resonansmodus, mens en uønsket modus blir undertrykket samtidig.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen kan videre de ekvipotensiale deler av tilstøtende linjeledere koples gjensidig ved hjelp av et lederelement. En slik anordning tillater at resonatoren under drift kan stabiliseres uten påvirkning av den aktuelle resonansmodus.

Videre kan den ene endedel eller begge for samtlige linjeledere i oppfinnelsens resonator koples til en jordingselektrode.

I denne situasjon, når bare den ene ende av hver linjeleder er jordet dannes resonatoren som en kvartbølgeresonator, og den ønskede resonansfrekvens kan derved oppnås ved hjelp av en kort linjelederlengde, slik at den totale størrelse av resonatoren kan reduseres. Når i tillegg begge endedeler av hver linjeleder er jordet vil de elektriske feltkomponenter på de jordede deler være lik null, med det resultat at man far en god skjermvirkning.

Videre kan hver av linjelederne i resonatoren ifølge oppfinnelsen utformes som foldede linjeledere. Med en slik anordning kan linjelederne, det vil si linjelederne, utformes ved å bruke en slik enkel konstruksjon som er egnet for Rimdannelse og mikroprosessering.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen kan videre breddene av linjelederne og avstanden mellom tilstøtende ledere holdes tilnærmet den samme over hele lengden fra den ene endedel og til den andre. Med en slik oppbygging kan linjelederne som brukes i resonatoren og ligger spiralformet ved siden av hverandre ha samme bredde, og dessuten kan linjelederne i spiralform anordnes nærmest mulig midten av resonatoren, slik at det areal som opptas av denne kan holdes på et minimum.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen kan bredden av hver av linjelederne i settet være tilnærmet lik eller noe mindre enn inntrengningsdybden for ledermaterialet i linjelederen. Med en slik konstruksjon kan bredden bli den avstand hvor strømmen går for å holde tilbake et magnetfelt som passerer mellomrommene på venstre og høyre side av linjelederen, ved interferens med begge sider, hvilket fører til resultatet at reaksjonsstrømmer som har en fase som avviker fra strømmene ved resonans blir undertrykt. Som et resultat av dette kan man få betydelig lavere effekttap.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen kan samtlige linjeledere være flersjikts tynnfllmelektroder som er fremkommet ved å laminere dielektriske henholdsvis elektrisk ledende tynnfilmsjikt. Med en slik oppbygging vil strømfortrengningen fra substratet og overgangen i retningen av tykkfilmbredden reduseres, hvilket fører til ytterligere reduksjon av ledertapene.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen kan dessuten et dielektrisk materiale fylles i rommet mellom tilstøtende linjeledere, og dette kan hindre kortslutninger mellom dem. Når linjelederne er bygget opp som flersjikts tynnfilmelektroder kan derved kortslutning mellom de enkelte sjikt effektivt hindres.

I resonatoren ifølge oppfinnelsen er det videre slik at minst én av linjelederne kan være utformet av et supraledende materiale. Siden resonatoren har en oppbygging hvor det er en relativt beskjeden strømkonsentrasjon langs kantene kan den reduksjon i ledertapene som et supraledende materiale gir fullt utnyttes for å gi stor godhetsverdi Q for resonatoren, ved et nivå som er lik eller mindre enn en kritisk strømtetthet.

I oppfinnelsens resonator kan videre samtlige linjeledere være anordnet på begge sider av substratet, og omkretsen av dette kan være skjermet av en omslutning med ledende innerside slik at det dannes et hulrom. Med en slik anordning kan den symmetriske karakteristikk av et resonerende elektromagnetisk felt opprettholdes på tilfredsstillende måte, og dermed kan man få mindre tap.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det skaffet til veie et filter som innbefatter en av de ovenfor beskrevne resonatorer, hvor det dannes en enhet for tilførsel av signaler og uttak av signaler. Dette tillater at man kan fremstille et kompakt filter med redusert overførings- eller innskuddstap.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det skaffet til veie en dupleksenhet som innbefatter et filter av den type som er angitt i forrige avsnitt, enten som et sender- eller et mottakerfilter eller med et filter av begge typer. Dette gir en kompakt dupleksenhet med lave overføringstap.

I henhold til nok et aspekt ved oppfinnelsen er det skaffet til veie et kommunikasjonsapparat som innbefatter enten filteret eller dupleksenheten, angitt ovenfor. En slik anordning tillater at innskuddstapene i en enhet for sending/mottaking av høyfrekvenssignaler kan reduseres, med det resultat at kommunikasjonskvaliteten så som støykarakteristikken og overføringshastigheter kan bedres.

For den beskrivelse som nå følger vises til tegningene, hvor fig. 1A-1D viser en oversikt over hvordan en resonator er bygget opp i henhold til en første utførelse av oppfinnelsen, idet fig. IA viser resonatoren ovenfra, fig. IB viser et tverrsnitt av den, fig. 1C viser bare den ene av de åtte linjeledere som resonatoren omfatter, og fig. ID viser et utsnitt i tverrsnitt, fig. 2 viser linjeledere hvis mønster indikeres ved at man går over fra polarkoordinater til rektangulære koordinater, fig. 3A-3C viser eksempler på den elektromagnetiske feltfordeling i en slik resonator, idet fig. 3A viser et grunnriss av et flerledermønster hvor området hvor linjelederne ligger er indikert med skravering uten at de enkelte ledere er vist enkeltvis, fig. 3B viser hvordan fordelingen av det elektriske felt og en magnetisk felt er for et tverrsnitt i henhold til linjelederen A-A på flerledermønsteret, tatt i det øyeblikk hvor ladingen av de indre perifere ender og ytre perifere ender av linjelederne er ved et maksimum, mens fig. 3C indikerer strømtett-heten i hver linjeleder i samme retning ved samme øyeblikk som for fig. 3B og midlere verdier av z-komponentene for det magnetiske felt under passasje av mellomrommet mellom lederne, nemlig i retninger vertikalt på tegneplanet, fig. 4A-4C viser et eksempel på den elektromagnetiske feltfordeling i en annen resonator, fig. 5 viser en analysemodell av den magnetiske feltfordeling for en linjelederstrømkilde, fig. 6A og 6B viser diagrammer over den magnetiske felttetthetsfordeling i to analysemodeller, fig. 7A og 7B viser diagrammer over fordelingen av x-komponentene av de magnetiske feltamplituder i modellene, fig. 8A og 8B viser samme for y-komponentene, fig. 9 viser samme for y-komponenten for et magnetisk felt som funksjon av posisjonen i x-retningen, fig. 10 viser en oversikt for forholdet mellom strøm/faseforskjellen mellom tilstøtende linjeleder og det effektive område for energilading, fig. 11A-11C viser oppbyggingen av en resonator i henhold til en andre utførelse, helt tilsvarende fig. 1, fig. 12A-12C viser samme for en tredje utførelse, også tilsvarende fig. 1, fig. 13A-13C viser samme for en fjerde utførelse, også tilsvarende fig. 1, fig. 14 viser oppbyggingen av en resonator i henhold til en femte utførelse, fig. 15 viser prinsippskjemaet for hvordan linjeledermønsteret for en resonators linjeledere etableres, fig. 16 viser et eksempel på linjeledermønsteret for en resonator i en sjette utførelse, fig. 17A-17E viser andre eksempler på hvordan linjelederne er lagt ut i forskjellig mønster, særlig ifølge denne sjette utførelse, fig. 18 viser et diagram over forholdet mellom antallet linjeledere, tomgangsgodhetsverdien Q0 og resonansfrekvensen f0, fig. 19A-19C viser på tilsvarende måte som på fig. 1 en resonator i en syvende utførelse, fig. 20 viser et forstørret tverrsnitt av linjelederne i en resonator ifølge en åttende utførelse, fig. 21 viser tilsvarende for en niende utførelse, fig. 22 viser samme for en anne tilsvarende resonator, fig. 23 viser samme for en tiende utførelse, fig. 24 viser hvordan en resonator ifølge en ellevte utførelse er bygget opp, fig. 25A-25E viser oppbyggingen av andre resonatorer i den ellevte utførelse, idet fig. 25A viser en ekvipotensiallinjeleder som forbinder linjelederne langs ytteromkretsen av et flerspiralmønster, som en linjeleder for spenningens antiknutepunkter, fig. 25 viser en tilsvarende struktur med et ekvipotensial som en indre ring, fig. 25C viser tilsvarende med en ytre og en indre ekvipotensialring, fig. 25D viser et tilsvarende mønster med en ekvipotensiallinjeleder mellom den indre og den ytre omkrets, og fig. 25E viser tre ekvipotensiallinjeledere, nemlig en midtre og en langs hver av omkretsene, idet den mellomste indikerer en spenningsknutepunktlinjeleder, fig. 26A og 26B viser et eksempel på en resonator som arbeider ved høyere svingningsmodus, i en tolvte utførelse, fig. 27A og 27B viser øverst henholdsvis nederst et filter med resonatorer i en trettende utførelse, hvor fig. 27A viser et dielektrisk substrat med tre multispiralmønstere, mens fig. 27B viser filteret forfra, fig. 28 viser en dupleksenhet med resonatorer i en fjortende utførelse av oppfinnelsen, fig. 29 viser et blokkskjema over denne dupleksenhet, fig. 30 viser et blokkskjema over et kommunikasjonsapparat i en femtende utførelse av oppfinnelsen, fig. 31A-31C viser oppbyggingen av en resonator i en sekstende utførelse av oppfinnelsen, idet fig. 31A viser et grunnriss av resonatoren, fig. 3 IB viser et vertkalsnitt av samme, mens fig. 31C viser et utsnitt i større målestokk av overflaten med linjelederne, fig. 32A-32C viser samme som fig. 31 for en syttende utførelse, fig. 33A-33C viser samme for en attende utførelse, fig. 34A-34C viser samme for en nittende utførelse, og fig. 35A og 35B viser oppbyggingen av et filter hvor resonatorer i en tyvende utførelse brukes.

Med henvisning til tegningene skal nå de forskjellige utførelser av resonatorene, filtre, en dupleksenhet og et kommunikasjonsapparat gjennomgås.

En jordingselektrode 3 er utformet på hele undersiden av et dielektrisk substrat 1 hvis overside har åtte spiralformede linjeledere 2, hver med samme innbyrdes form og slik at begge endene av hver leder er frie. Det er videre anordnet slik at de spiralformede linjeledere som lederne følger ikke krysser hverandre. Den ene ende av samtlige ledere er anordnet rundt et område hvor det ikke er noen linjeledere eller ledere, og dette område blir da ekvivalent med midtområdet i en spiral som vist på fig. IA, som den sentrale del av substratet 1. Bare den ene av linjelederne som lederne følger er vist på fig. 1C for å forenkle tegningen. Fortrinnsvis er bredden av linjelederne tilnærmet lik inntrengningsdybden for ledermaterialet.

Fig. 2 viser et diagram over hvordan de åtte linjeledere på fig. 1 strekker seg over flere omløp i polarkoordinater, hvor radiusvektoren r er ordinat. rt tilsvarer den indre omkrets inn mot det sentrale friområdet, mens r2 angir ytteromkretsen hvor den ytre ende av samtlige linjeledere avsluttes. Som vist strekker lederne seg jevnt og med samme innbyrdes avstand over, i dette tilfelle 2,5 hele omløp. Som beskrevet ovenfor er det slik at når vinkelen for den venstre ende på hver linjeleder ved en vilkårlig radiusvektor rk er lik Oi, vil vinkelen for den høyre ende av den samme linjeleder være 92. Linjelederens totale vinkelomfang vil derved uttrykkes ved likningen A8 = 02-9i. I denne situasjon og siden antallet linjeledere som indikeres ved symbolet n er lik 8 vil vinkelbredden AØ for en av linjelederne tilfredsstille ulikheten AØ < 2n/8 (= tc/4) radianer. I tillegg vinkelbredden Øw for det totale antall linjeledere ved en vilkårlig radiusvektor rk være fastlagt til 2iz radianer eller mindre.

Linjelederne eller for enkelhets skyld linjelederne er koplet ved gjensidig induksjon og kapasitet for å tjene som separate resonatorer, i form av resonanslinjeledere. Radiusvektorene ri og r2 er ikke nødvendigvis faste størrelser, og de behøver heller ikke være fordelt over en og samme vinkel. I tillegg kan formen av linjelederne være annerledes fra linjeleder til linjeleder. Det er imidlertid klart ut fra beskrivelsen nedenfor at når det gjelder karakteristiske egenskaper og hvor lett det er å fremstille resonatoren vil disse radiusvektorer ri og r2 være faste, og linjelederne og dermed linjelederne vil altså ha samme form og være fordelt med jevn vinkelavstand.

Fig. 3A-3C viser eksempler på fordelingen av et elektromagnetisk felt og strømmen i et sett med flere spirallinjeledere, i det som kan kalles et multispiralmønster.

Hver linjeleder har større strømtetthet ved endene, og når man betrakter resona-torstrukturen i et horisontalsnitt og i radiusvektorretningen for spiralen vil, siden en annen linjeleder som strømmen har samme verdi i og fase være lagt til høyre og venstre for en spirallinjeleder, med fast avstand. Gjør man slik vil kantstrømvirkningen for linjelederen reduseres. Når med andre ord et multispiralmønster resonatoren utgjør betraktes som en enkelt linjeleder vil den indre og ytre omkretskant for denne linjeleder være ekvivalent med knutepunkter for strømfordelingen, og midten vil være ekvivalent med et antiknutepunkt (en "buk") for denne strømfordeling, hvor strømmen blir fordelt sinusformet. Som et resultat av dette vil makroskopisk ingen kantvirkning fremkomme.

Fig. 4 viser et eksempel for sammenlikning, hvor bredden av hver linjeleder vist på fig. 3 er øket til bredden for to eller tre ganger inntrengningsdybden for linjelederen. Når bredden av linjelederen økes som beskrevet ovenfor vil strømkonsentrasjonen som følge av kantvirkningene for hver linjeleder fremkomme omtrent slik det er vist på fig. 4, hvilket fører til en ødeleggelse av den tapsreduserende virkning.

Selv om den elektromagnetiske feltfordeling som vist på fig. 3 og 4 ikke kan oppnås uten å utføre en tredimensjonal analyse, siden beregningsprosessen er enorm, vil det være vanskelig å utføre en presis analyse. Tilfellet nedenfor beskriver resultatet for et statisk magnetfelt hvor analysen gjelder den magnetiske fordeling, og hvor man har flere linjelederstrømkilder med amplituder og faser.

Analysemodell

Fig. 5 viser en analysemodell for flere linjelederstrømkilder, indikert ved et vertikalsnitt gjennom flere mikrostrimmellinjeledere.

Modell 1 (en modell hvor strømmen er fordelt med samme fase og amplitude)

Modell 2 (en modell hvor strømmen er fordelt mellom 0 <0> og 1800 fase og med en sinusformet amplitudekurve)

Beregning av magnetfeltfordelingen

Beregningen av magnetfeltfordelingen i snittet utføres i samsvar med Biot-Savarts lov.

Likningen nedenfor viser en magnetfeltvektor som fremkommer ved en kilde med linjelederstrøm for kontinuerlig og ubegrenset strøm i z-retningen etter passering av et koordinat p gitt ved aksene x og y. Likningen nedenfor beskriver forholdet.

I denne analysemodell oppnås magnetfeltfordelingen fra linjelederstrømkildene fra følgende likning:

I denne situasjon er Pk(<m>) et koordinat ved en posisjon som reflekterer Pk med hensyn til jordelektroden som symmetrioverflate. Siden i tillegg strømmen går i motsatt retning vil det andre ledd ha negativt fortegn.

Eksempel på beregning

Først setter man følgende betingelser:

Antall linjeledere n = 20

Total Hnjelederbredde w0 = 0,5 mm

Substrathøyde ho = 0,5

Koordinatene for linjelederstrømkilden

Fig. 6A og 6B viser magnetfeltstyrkefordelingen i henholdsvis modell 1 og 2. På tegningene er de ytterligere linjeledere i lengderetningen for indikasjon av endedelen av et sett med flere linjeledere, mens ytterligere linjeledere i bredderetningen indikerer et substratgrensesnitt. Resultatet viser at man i modell 2 og med en sinusfordeling far mindre tett lagte linjeledere både i x- og i y-retningen. Dette kan også forstås slik at når begge modeller 1 og 2 har like store magnetfeltbærende energi vil modell 2 ha mindre overflatestrøm, slik at man far mindre effekttap. Fig. 7A og 7B viser fordelingen av en x-komponent for magnetfeltet i modell 1 henholdsvis 2. Her er de ytterligere linjeledere i lengderetningen for indikasjon av endepartiet av et sett med flere linjeledere, og de ytterligere linjeledere i tverretningen indikerer et substratgrensesnitt. Tegningene viser at man i forhold til modell 1 og siden isolasjonen i modell 2 er mer tilfredsstillende, at denne modell 2 er mer egnet for integrasjon av komponenter, innbefattet et tilfelle hvor et filter utformes ved å anordne resonatorer inntil hverandre.

Fig. 8A og 8B viser den sekundære fordeling av en y-komponent for magnetfeltet i modell 1 og 2, mens fig. 9 viser primærfordelingen for samme. På fig. 8A og 8B er de ytterligere linjeledere i lengderetning indikasjon på endepartiet for et sett med flere linjeledere, og de ytterligere linjeledere i tverretningen indikerer et substratgrensesnitt. Dette resultat viser at modell 2 gir mindre magnetfeltkonsentrasjon ved elektrodekantene, hvorved endevirkningen for linjelederne vil forbedres vesentlig og hvor man samtidig får mindre tap.

Det endeeffektreduserende resultat som oppnås med multispiralmønsteret som beskrevet ovenfor kan mest tydelig demonstreres i et tilfelle hvor strøm/faseforskjellen i et vilkårlig punkt på en linjeleder, mellom linjelederen og tilstøtende linjeledere til høyre henholdsvis venstre, nær inntil den aktuelle linjeleder, er minst. Fig. 10 viser forholdet mellom denne faseforskjell og ledertapene. I denne situasjon og når strøm/faseforskjellen mellom en linjeleder og de tilstøtende linjeledere er 0 ° vil opprettholdelsen av resonansenergi kunne utføres mest effektivt. Når faseforskjellen er ± 90 <0> vil reaktive strømmer tillate virkninger for å redusere ledertapene ikke i så stor grad være til stede. De reaktive strømmer som fremkommer i dette tilfelle er en strøm (en strømtetthet) hvis fase avviker fra en resonators magnetfelt, og den reaktive strøm vil ikke bidra til overføringen. Når strøm/faseforskjellen økes ytterligere til å bli ± 180 ° tillates at resonansenergien blir redusert. Som et resultat av dette vil strøm/faseforskjellen i området ved omkring ± 45 ° kunne betraktes å være et effektivt område.

Av denne grunn kan prinsippene for konstruksjon av en resonator med lave tap og av plankretstypen hvor det brukes et multispiralmønster gjennomgås kort i repetisjon: (1) Flere linjeledere med samme fasong anordnes i rotasjonssymmetrisk form og på slik måte at linjelederne isoleres fra hverandre, idet linjelederne representerer linjelederformede ledere.

Med et slikt arrangement vil de fysiske lengder, elektriske lengder og reso-nansfrekvenser for linjelederne være de samme. I tillegg vil like faselinjeledere på et substratgrensesnitt kunne fordeles i konsentrisk sirkulær form. Som et resultat ut fra et elektromagnetisk ståsted vil en modus uten kanter kunne frembringes, ved hvilken effekttapene som følge av kantvirkningen for linjelederne effektivt kan undertrykkes. (2) Ved et vilkårlig punkt på hver linjeleder vil faseforskjellen mellom denne linjeleder og nabolinjelederne til høyre henholdsvis venstre, nærmest linjelederen, være minst.

Bredden av linjelederne og avstanden mellom dem vil imidlertid i alt vesentlig være fast bestemt og holdes så liten som mulig. Der det i tillegg ikke er noen skarpe bend på linjelederne for å unngå en situasjon hvor en bøyd del av en linjeleder blir liggende nær hverandre, er dette gunstig.

Med et slikt arrangement vil den elektriske feltvektor som dannes i rommet mellom linjelederne og den magnetiske flukstetthet som passerer mellomrommet mellom dem være mindre, hvilket fører til en reduksjon av tapene som følge av at den elektriske effekt som passerer mellomrommet mellom linjelederne blir mindre dempet. Dette tjener effektivt til å undertrykke kantvirkningene for hver enkelt linjeleder ved mikroskopisk nivå. (3) Bredden av hver linjeleder settes til i alt vesentlig lik eller mindre enn inntrengningsdybden for linjeledermaterialet.

Med dette arrangement vil en magnetfeltinntrengning gjensidig interferere fra høyre og venstre kant på en linjeleder, hvorved et lederseksjonsområde hvor effektiv strøm går økes, mens den reaktive strøm som går gjennom linjelederen reduseres, og dette fører til resultatet at ledertapene kan reduseres.

I den andre utførelse som er vist på fig. 11A-11C er den indre og ytre omkretskant som avslutter linjelederne 2 utformet innenfor et multispiralmønster og er jordet til en jordingselektrode 3 via et gjennomgående hull. Dette muliggjør at linjelederen kan tjene som en resonanslinjeleder hvis to ender er kortsluttet. Med en slik oppbygging og siden begge ender av resonanslinjelederen er kortsluttet vil resonatoren få god skjermvirkning, slik at den ikke får særlig stor tendens til elektromagnetisk lekkasje til yttersiden og påvirkning som følge av ytre elektromagnetiske felt.

Fig. 12 viser en tredje utførelse hvor også den indre omkrets danner et jordingsområde for samtlige linjeledere i multispiralmønsteret, idet jordingen skjer ved hjelp av en jordingselektrode 3 via et gjennomgående hull. Den ytre omkretsende er åpen for alle linjelederne. Dette arrangement gjør at linjelederne kan arbeide som kvartbølgeresonatorer. Siden den komplette resonator med samtlige linjeledere derved kan frembringe en ønsket resonansfrekvens med kortest mulig svingningslengde vil det område som opptas av resonatoren på substratet reduseres ytterligere.

I den fjerde utførelse som er vist på fig. 13A-13C er multispiralmønsteret utformet som spaltelinjeledere.

Fig. 14 viser et eksempel på et multispiralmønster hvor avstanden mellom tilstøtende linjeledere er fast og den samme, slik at det dannes spiralkurver med samme innbyrdes bredde. I eksemplet brukes åtte linjeledere, og en representativ av disse er vist noe bredere enn de øvrige. I dette tilfelle er området som opptas av mønsteret innenfor et kvadrat på 1,6 x 1,6 mm, og bredden av hver linjeleder og avstanden mellom dem er begge lik 10 um. Innerradien er 25,5 nm, mens ytterradien er 750 um. Lengden av hver linjeleder blir 11 mm, og substratets relative permeabilitet er er valgt til 80. Ved slike betingelser og når 60 % av den relative permeabilitet tjener som en effektiv verdi vil resonansrfekvensen for resonatoren omtrent bli 2 GHz.

Nå skal beskrives en fremgangsmåte for å utlede en multispiral med lik bredde o med n-folds rotasjonssymmetri.

(1) Antallet n linjeledere er gitt.

(2) Avstanden, det vil si bredden Aw i radiusretningen og som øker ved å dreie en radiusvektor en rotasjons vinkel AG = 27r/n er gitt. (3) Minste radius r0 = Aw/AG, fastlagt av betingelsene ovenfor, er likeledes gitt. (4) Dimensjonsløse parametere u(r) og v(r), fastlagt av radien, er gitt av følgende likninger: (5) Koordinatene for spiralkurven med lik bredde er uttrykt ved følgende likninger i polarkoordinater: (6) En indre omkretsradius (ra) og en ytre omkretsradius fø) tilfredsstiller betingelsen r0<<> ra <<> rb. (7) Følgende likninger gir x- og y-koordinatene ved å bruke en radius r (ra < r < rb) som parameter: (8) x- og y-koordinatene for restspiralen n-1 fremkommer fra følgende likninger:

hvork = 2,3,n

(9) Bestemmelse av resonansrfekvensen.

Lengden av en linjeleder, ekvivalent med en ønsket resonansfrekvens, oppnås ved en effektiv verdi for den relative permeabilitet av et substrat, og den ytre omkretsradius rb oppnås for sammenfall med den beregnede linjelederlengde Ltotai.

Selv om de størrelser som oppnås av disse likninger er de som foretrekkes, vil noe annerledes verdier enn de som oppnås fra beregningen også være brukbare i praksis; Deretter skal utledningen av spiralkurven demonstreres. Fig. 15 viser forholdet mellom de enkelte parametere i likningene nedenfor.

Betingelsene settes for en analysemodell

Antallet spirallinjeledere med samme innbyrdes bredde: n

Bredde (linjelederbredde og avstanden mellom to og to linjeledere), økende ved l/n rotasjon: Aw

(1) Vinkelen for l/n rotasjon:

(2) Definisjon av en konstant radius r0 = Aw/AØ

(3) Differensialuttrykk for forholdet mellom vinkelen og radius: (4) Differensiallikningen for polarkoordinater: (5) Variabelomvandling (innføring av dimensjonsløse parametere) Når u = r/r0 er satt får man likningen dØ = V (u<2> -1) du/u. får man likningen (6) Løsningen av differensiallikningen blir dermed:

Den sjette utførelse av oppfinnelsens resonator skal nå gjennomgås. Selv om den første - femte utførelse er tilpasset krumme linjeledere er det også mulig å bruke et sett rette linjeledere, idet dette sett kan være foldede linjeledere. Fig. 16 viser et eksempel hvor to linjeledere hver er formet av foldede linjeledere med 24 vinkler. Som vist på tegningen, for å gjøre linjelederbreddene og avstandene mellom de tilstøtende linjeledere like, når de foldede linjeledere er bøyd ved samme vinkel, er det i alt vesentlig ekvivalent med den spiralkurve som har samme innbyrdes bredde. Fig. 17A viser tre linjeledere med 24 vinkler, fig. 17B viser fire linjeledere med 24 vinkler, fig. 17C viser tolv linjeledere med 24 vinkler, fig. 17D viser 24 linjeledere med 24 vinkler og fig. 17E viser 48 linjeledere med 24 vinkler.

I samtlige av de resonatorer som er vist på fig. 16 og 17 er bredden av hver linjeleder og avstanden mellom tilstøtende linjeledere satt til 2 um. I dette tilfelle kan linjelederlengden ikke være valgt for å gi en resonansfrekvens på 2 GHz, og et mønster er vist med en del hvor det innledende par spiraler som fremkommer når man starter en vikling fra midten.

Fig. 18 viser forholdet mellom resonatorens svingevillighet eller godhet Q0 og (fo/simpleks f0) med antallet linjeledere n som parameter, når foldede linjeledere brukes som linjeledere.

I dette eksempel er linjelederne viklet fra yttersiden og til innsiden ved å feste den ytre omkrets med viklede linjeledere innenfor en sirkel hvis diameter er 2,8 mm, på slik måte at man far en resonansfrekvens på 2 GHz. Nevneren simpleks f0 er den resonansfrekvens som oppnås ut fra den fysiske lengde, mens tellerens f0 er resonansfrekvensen man far ved måling. Det fremgår klart av kurvene i diagrammet at siden antallet linjeledere som brukes er omvendt proporsjonalt med antallet parasittkapasiteter mellom linjelederne vil en reduksjon i f0 på grunn av parasittkapasiteten reduseres, mens det areal som opptas av linjelederne for å oppnå samme resonansfrekvens økes. Faseforskjellen mellom de tilstøtende linjeledere vil imidlertid være mindre, og tapet vil derfor være redusert, hvilket fører til en bedring av Q0.

Faseforskjellen angitt ovenfor mellom de enkelte linjeledere vil være ekvivalent til, ved et vilkårlig punkt på linjelederen, forskjellen mellom de aktuelle faser for de tilstøtende linjeledere for høyre og venstre side, ved nærmeste avstand fra linjelederen. Dette kan defineres som en verdi (romlig faseforskjell) for den elektriske vinkel som representeres av avviket mellom spennings- eller strømknutepunktet og antiknutepunktet i lengderetningen for en bestemt linjeleder, sammenliknet med samme verdier for de tilstøtende linjeledere. Siden den romlige faseforskjell er mindre på innsiden av multispiralmønsteret, mens den er større på yttersiden av dette vil en midlere romlig faseforskjell kunne settes som en indeks for konstruksjonen. I denne situasjon, når antallet linjeledere indikeres ved symbolet n, far man den midlere romlige faseforskjell A6 ut fra likningen AØ = 180 °/n når tilfellet er en halvbølgelengderesona-tor.

Som beskrevet ovenfor og siden man har mindre gjennomsnittlig romlig faseforskjell jo større antallet linjeledere er, er denne konstruksjon karakteristisk gunstig. Antallet linjeledere kan imidlertid ikke økes uten grense på grunn av begrensningen i nøyaktigheten ved mønsterdannelsen. Så lenge de karakteristiske egenskaper som skal oppnås gis prioritet foretrekkes at antallet linjeledere minst er 24. Med andre ord, i tilfellet en halvbølgelengderesonator og når antallet linjeledere er 24 får man den midlere romlige faseforskjell AØ ut fra likningen AØ = 180 °/24 = 7,5 °, med det resultat at denne forskjell fortrinnsvis er 7,5 ° eller mindre. Når man i stedet prioriterer lett bearbeidbarhet og fabrikasjon er det gunstig at linjelederbredden og avstanden mellom linjelederne bestemmes å være 2 eller 3 um eller mer, mens antallet linjeledere automatisk blir bestemt av det areal som opptas av linjelederne, idet dette antall bør være maksimalt.

Fig. 19 viser en syvende utførelse hvor linjeledere med innbyrdes over-flatesymmetrisk gjensidig multispiralmønster dannes på begge overflater av et dielektrisk substrat 1 som er anordnet inne i en metallomslutning 4 som danner et hulrom. Med en slik oppbygging og siden symmetriske karakteristiske egenskaper for det resonerende elektromagnetiske felt fremheves, far man lavere tap, mens konsentrasjonen av strømtetthetsfordelingspunkter unngås.

I den åttende utførelse vist på fig. 20 ser man hvordan linjelederne dannes på et substrat, og i dette tilfelle er bredden av hver linjeleder i alt vesentlig lik eller mindre enn inntrengningsdybden for linjelederens lederdel. Med et slikt arrangement blir bredden en dimensjon eller avstand hvor strømmen for å etablere den magnetiske fluks gjennom rommet til høyre og venstre for lederdelen en interfererende strøm til høyre henholdsvis venstre, slik at en reaktiv strøm med en fase som avviker fra resonans-strømfasen reduseres. Som et resultat får man betydelig lavere tap.

Den niende utførelse er vist på fig. 21, også forstørret tverrsnitt. På en overflate på substratet er det her lagt flere sjikt, nemlig et første tynnfilmsjikt av ledende materiale, deretter et tynnfilmsjikt av et dielektrikum, så et nytt ledende sjikt, og til slutt et ytterste tynnfilmdielektrikum. Man får altså en laminert struktur. Et ledersjikt er dessuten anordnet på toppen av denne struktur for å danne en flersjikts tynnfilmelektrode med tresjiktsstruktur som hver linjeleder. På denne måte blir tynnfilmelementer laminert inn i filmtykkelsesretning, hvor inntrengningsdybden som følge av grensesnittet mot substratet blir redusert, hvilket igjen fører til ytterligere reduksjon i ledertapene.

Fig. 22 viser at man har fylt et dielektrisk materiale i mellomrommet mellom de flersjikts tynnfilmelektroder. På denne måte unngås kortslutning mellom de enkelte linjeledere og mellom de enkelte sjikt, med det resultat at man får bedre pålitelighet og stabile karakteristiske egenskaper.

En tiende utførelse av oppfinnelsens resonator er vist på fig. 23 i et vertikalutsnitt. Lederdelen er i dette eksempel en supraleder, for eksempel kan man bruke et høytemperaturmateriale så som yttrium eller vismut. Når man generelt bruker et slikt supraledende materiale som elektrode eller leder i en resonator er det nødvendig å bestemme det maksimale nivå for strømtettheten for å ikke redusere virkningen ved egenoppvarming. I og med oppfinnelsen, og siden linjelederne er anordnet i et multi-spiralmønster har de i virkeligheten ingen kanter, hvor store strømkonsentrasjoner dannes, og følgelig kan man lett drive linjelederne ved et nivå for den kritiske strømtetthet for supralederen eller ved et lavere nivå enn dette. Følgelig kan man effektivt utnytte de tapsreduserende egenskaper en slik resonator med supraledende ledere får.

Fig. 24 viser den ellevte utførelse av resonatoren, med linjeledere utformet som et multispiralmønster. I dette eksempel danner linjelederne hvis to ender er åpne, en resonator ved innbyrdes induksjon og kapasitiv gjensidig kopling. På tegningen er linjeledere med sirkulære punkter typiske ekvipotensiallinjeledere hvor den indre omkrets og ytre omkrets for linjelederne tilsvarer spenningsantiknutepunkter, mens midtposisjonen tilsvarer et spenningsknutepunkt. Siden imidlertid jo nærmere man kommer den ytre omkrets desto større blir faseforskjellen mellom de tilstøtende linjeledere og kapasiteten mellom dem. Følgelig vil spenningsknutepunktet ligge nærmere den ytre omkrets ved å være skilt fra midtposisjonen mellom den indre og den ytre omkrets.

I denne ellevte utførelse er de deler som har et potensial for linjelederne innbyrdes koplet via et lederelement som heretter angis som en ekvipotensialforbin-delseslinjeleder. Fig. 25 viser et slikt eksempel.

Som beskrevet ovenfor, siden delene med ekvipotensial for linjelederne er innbyrdes koplet via et lederelement vil potensialene ved de bestemte posisjoner for linjelederne tvinges til likhet, og derved blir driften stabilisert. Side i tillegg delene på linjelederne med i utgangspunktet samme potensial er koplet sammen med hverandre vil påvirkningen på resonansmodusen være liten. I eksemplene vist på fig. 25A-25E er det også mulig å forbinde de ekvipotensiale deler på linjelederne ved andre posisjoner, selv om linjelederne er anordnet ved posisjoner der spenningsantiknutepunkter eller knutepunkter ligger.

En tolvte utførelse av oppfinnelsens resonator skal nå gjennomgås, og det vises til fig. 26 som, seiv om de tidligere utførelser bruker en fundamental svingemodus for resonatoren, her har andreordens harmonisk eller høyere ordens svingemodus. Den andreordens svingemodus er vist på fig. 26, idet en bølgelengderesonans frembringes over hele linjelederlengden på samtlige linjeledere. Når man betrakter det hele fra strømamplitudesiden finner man at det er to antiknutepunkter slik det er vist på fig. 26B. I det første område vil strømmen gå utover, mens den går innover i det andre område. Etter en halv periode snur dette. Siden i dette tilfelle faseforskjellen mellom de tilstøtende linjeledere i det andre område er større enn i det første område, i hvilket område kapasiteten mellom linjelederne frembringes, vil arealet av det andre område være noe mindre enn det første. Selv om resonansfrekvensen ligger over frekvensen for grunnsvingemodusen blir den mindre eller lik den dobbelte av denne, nettopp på grunn av kapasiteten mellom linjelederne. Selv om man får en noe lavere godhetsverdi i ubelastet tilstand enn i grunnsvingemodusen når resonatoren brukes som et filter har dette en positiv virkning på å utvide båndbredden man får i et slikt filter.

I den trettende utførelse av oppfinnelsens resonator brukes denne i et filter slik det er illustrert på fig. 27A (øverst) og 27B (nederst). Resonatorene er anordnet på oversiden av et dielektrisk substrat 1 som tidligere, og det er tre av dem, alle med samme multispiralmønster som det mønster som er vist på fig. 1. Utvendige koplingselektroder 5 er anordnet slik at disse koples kapasitivt til resonatorene i begge ender av filteret Elektrodene 5 fører ut til forsiden av filteret, idet denne blir ytterflaten og slik at elektrodene danner en inngang og en utgang. Jordelektroder er utformet på undersiden og de fire øvrige sider av substratet 1, og i tillegg er det på toppen av dette lagt et annet dielektrisk substrat, på den side jordingselektrodene ligger. En slik sammenstilling gjør at filteret får det man kan kalle en triplett-struktur.

Siden resonatorene kopler induktivt til hverandre får man et filter med båndpasskarakteristikk og tre trinn.

Den fjortende utførelse av resonatoren er vist på fig. 27 hvor i alt seks resonatorer er brukt i en dupleksenhet. Tegningen viser denne enhet med et øvre deksel fjernet. Henvisningstallene 10 og 11 viser til to filtre som tilsvarer filteret på fig. 27, idet det første av disse filtre 10 brukes som et senderfilter, mens det andre filter, filteret 11 brukes som et mottakerfilter. Et isolerende substrat 6 er underlag for filtrene 10 og 11, og på dette substrat er lagt en fordelingslinjeleder 7, en antennekontakt (ANT), en senderkontakt (TX) og en mottakerkontakt (RX). Ytre koplingselektroder for filtrene 10 og 11 og likeledes lagt på substratet 6 er tilkoplet med trådforbindelser. Over nesten hele oversiden av substratet 6, med unntak av kontaktområdene er det lagt en jordingselektrode, og dessuten er det allerede omtalte deksel på toppen lagt slik det er indikert med en dobbel stiplet linjeleder.

Fig. 29 viser ekvivalentskjemaet for dupleksenheten. Det fremgår at et sendersignal ikke kan komme inn i mottakerkretsene, og at et mottatt signal heller ikke kan komme inn i senderkretsene. Ser man på signalene fra sendersiden vil bare signalene i et senderfrekvensbånd kunne gå ut til antennen, og fra mottakersiden vil bare signaler i et mottakerfrekvensbånd kunne passere inn til mottakerkretsene.

Den femtende utførelse av oppfinnelsen er illustrert på fig. 30 og gjelder et kommunikasjonsapparat hvor oppfinnelsens resonatorer inngår. Disse inngår i en dupleksenhet som er bygget opp på samme måte som den som allerede er gjennomgått og er vist på fig. 28 og 29, og denne dupleksenhet er montert på et kretskort på slik måte at sender- og mottakerkretsene ligger ved siden av hverandre. Senderkretsene er som tidligere koplet til en senderkontakt, mottakerkretsen er koplet til en mottakerkontakt, og antennen er koplet til en antennekontakt.

I de utførelser av resonatorer, beskrevet ovenfor er de innovervendende deler av alle linjelederne lagt i spiral samlet slik at det dannes et multispiralmønster og er skilt fra hverandre, eller det er slik som på fig. 25 hvor de er koplet sammen med en ekvipotensiell sammenkoplingslinjeleder. I andre utførelser som er beskrevet nedenfor og som innbefatter den sekstende utførelse, er elektroder til hvilke de innovervendende endedeler av linjelederne er koplet, anordnet ved midten av et multispiralmønster.

I resonatoren i den oppbygging som er vist på fig. 31A-31C er det lagt en jordingselektrode 3 på hele undersiden av et dielektrisk substrat 1, og et multi-spiralmønster er anordnet på oversiden. I tillegg er en sentral elektrode 8 anordnet i midten av mønsteret og forbundet med de indre omkretsender av hver av linjelederne 2 i mønsteret.

På denne måte og siden den midtre elektrode 8 er anordnet midt i mønsteret av linjeledere vil de innovervendende ender av disse være koplet i fellesskap til elektroden 8 og dermed få samme potensial. Som et resultat vil grensebetingelsene for de innovervendende endedeler av linjelederne tvinges sammen, slik at man far stabilisert resonans av dem i halvbølgemodus, med de indre omkretsender og ytre omkretsender åpne. I denne situasjon undertrykkes uønskede svingemodi.

Siden videre kapasiteten frembringes mellom den midtre elektrode 8 og jordingselektroden 3 økes den kapasitive komponent av resonatoren. For å oppnå samme resonansfrekvens med linjelederne i mønsteret kan derved deres lengder kortes ned, med det resultat at det område som opptas av hele resonatoren kan reduseres, samtidig med at man opprettholder lave tap og gode svingeegenskaper med et slikt multispiralmønster.

Den midtre elektrode 8 kan også brukes som en elektrode for ekstern tilførsel/signalvidereføring, for eksempel kan den brukes som en elektrode som trengs når man skal ha en tilkoplingskontakt på et bestemt sted og hvor elektroden 8 er trådkoplet.

I den syttende utførelse av oppfinnelsens resonator, vist på fig. 32 er en midtre elektrode 8 anordnet i multispiralmønster, og både den indre og den ytre omkretsenden av hver linjeleder er jordet til en jordingselektrode 3 via et gjennomgående hull. På denne måte og som i tilfellet beskrevet ovenfor far man stabilisering av resonanssvingemodusen og fordeling av de utvendige forbindelser via elektroden 8. Siden det er et gjennomgående hull som forbinder denne med jordingselektroden 3, kan man også ha et hulrom slik som vist på fig. 11 eller et hull som er fylt med et ledende materiale.

I en attende utførelse, vist på fig. 33 har man på tilsvarende måte en midtre elektrode 8 i et multispiralmønster, og den indre omkretsende av hver linjeleder er jordet til en jordingselektrode 3 via et gjennomgående hull. Den ytre omkretsende av linjelederne er imidlertid holdt åpen. Dette gjør at resonanslinjelederne kan svinge i kvartbølgemodus, og på denne måte kan man også ha stabilisering av denne resonansmodus og diversitet for de eksterne tilkoplinger via den midtre elektrode 8.

I den nittende utførelse av resonatoren, vist på fig. 34, er den midtre elektrode 8 også sentral i et multispiralmønster, men dette mønster er her utformet av spaltelinjeledere på tilsvarende måte som på fig. 13. Som i tilfellene nevnt i avsnittene ovenfor kan man også med spaltelinjeledere oppnå stabilitet av svingemodusen, reduksjon i resonatorstørrelsen og flere frihetsgrader når det gjelder den ytre tilkopling via elektroden 8.

Endelig viser fig. 35 hvordan et filter er bygget opp ved hjelp av resonatorene vist på fig. 31A-31C. Med unntak av den midtre elektrode i hver av disse resonatorer er de øvrige detaljer de samme som i filteret vist på fig. 27. Tre multispiralmønstere med midtre elektroder er således anordnet på oversiden av et substrat 1, og ytre koplingselektroder 5 er utformet for kapasitiv kopling i begge ender av arrangementet. De ytre koplingselektroder 5 fører ut som terminaler inn/ut på forsiden av filteret. Jordingselektroder er anordnet på den nedre overflate og de fire sidekanter av dielekt-rikumet som substratet utgjør. På toppen av substratet er i tillegg et ytterligere substrat lagt. Jordingselektroder er også anordnet på oversiden og de fire sidekanter på dette ytterligere substrat, og det hele danner et filter med resonatorer av samme triplettstruk-tur som tidligere.

Med en slik oppbygging far man induktiv kopling mellom de tilstøtende resonatorer og dermed båndpasskarakteristikk i tre trinn. Siden hver resonator kan lages fysisk liten vil den totale størrelse av filteret også kunne holdes nede. Siden resonatoren i tillegg har god undertrykking av uønskede svingningsmodi far man en filterkarakteri-stikk (amplitude/frekvens) med jevne flanker og lite tendens til uønskede amplitude-spisser.

Claims (16)

1. Resonator som omfatter et dielektrisk substrat (1) med en toppflate og en bunnflate, et sett med et antall (n) linjeledere (2) lagt på den ene av disse flater, særlig toppflaten, i et tilnærmet sirkulært multispiralmønster som kan beskrives i et polarkoordinatsystem hvor en radiusvektor fø) dreies en vinkel (8) om et sentrum i et bestemt punkt på substratet, hvilket punkt utgjør koordinatsystemets origo, hvor mønsteret strekker seg fra et lederfritt sentralt friområde som fastlegger linjeledersettets og mønsterets indre omkrets gitt av radiusvektoren (ri) fra sentrum i origo, ut til linjeledersettets og mønsterets ytre omkrets gitt av radiusvektoren fø), og hvor samtlige (n) linjeledere (2) monotont økende utover følger sin respektive innbyrdes kongruente spiral, samtlige med sitt spiralsentrum i punktet i origo, men vinkelmessig rotasjonssymmetrisk forskjøvet ved at linjeledernes (2) indre ender er fordelt jevnt langs mønsterets indre omkrets og deres ytre ender er fordelt jevnt langs dets ytre omkrets, slik at de ikke krysser hverandre, men tilnærmet har konstant innbyrdes avstand over hele sin lengde, karakterisert ved at lengden av samtlige (n) linjeledere (2) tilsvarer et multiplum av en kvart bølgelengde (X) ved resonatorens resonansfrekvens (f}>), og at bredden (o) av hver enkelt linjeleder (2) maksimalt tilsvarer en vinkelforskjell (A8 = 02-8i) mindre eller lik 2% radianer dividert med linjelederantallet (n), mens den samlede bredde av alle linjelederne og deres mellomrom i settet er holdt konstant og maksimalt tilsvarer vinkelforskjellen 2iz ved vilkårlig radiusvektor (rk).

2. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at multiplumet er lik to, slik at lengden av samtlige (n) linjeledere (2) tilsvarer en halv bølgelengde (X) ved resonatorens resonansfrekvens (fo).

3. Resonator ifølge krav 1, karakterisert ved at multiplumet er lik én, slik at lengden av samtlige (n) linjeledere (2) tilsvarer en kvart bølgelengde (X) ved resonatorens resonansfrekvens (f0).

4. Resonator ifølge krav 1-3, karakterisert ved et lederelement lagt inn i linjeledernes (2) multispiralmønster og tilkoplet ekvipotensiale deler av dem.

5. Resonator ifølge krav 1-4, karakterisert veden elektrode (8) anordnet sentralt i linjeledernes (2) multispiralmønster og tilkoplet deres indre ende.

6. Resonator ifølge krav 1-5, karakterisert ved at minst den ene ende av hver linjeleder (2) er jordet til en jordingselektrode.

7. Resonator ifølge krav 1-6, karakterisert ved at linjelederne er utformet som foldede linjeledere.

8. Resonator ifølge krav 1-7, karakterisert ved at bredden av linjelederne og en avstand mellom tilstøtende linjeledere er tilnærmet lik fra den ene ende av dem og til den andre.

9. Resonator ifølge krav 1-8, karakterisert ved at bredden av hver av linjelederne er i alt vesentlig lik eller mindre enn inntrengningsdybden for linjelederens ledermateriale.

10. Resonator ifølge krav 1-9, karakterisert ved at hver av linjelederne danner en flersjikts tynnfilmelektrode utformet ved laminering av et dielektrisk tynnfdmsjikt og et elektrisk ledende tynnfilmsjikt.

11. Resonator ifølge krav 1-10, karakterisert ved at et dielektrisk materiale er fylt inn i et mellomrom mellom tilstøtende linjeledere.

12. Resonator ifølge krav 1-11, karakterisert ved at minst én av linjelederne er utformet av supraledende materiale.

13. Resonator ifølge krav 1-12, karakterisert ved at linjelederne er anordnet på substratets begge overflater, i gjensidig overflatesymmetri, og at substratet er anordnet i et skjermet rom inne i en elektrisk ledende omslutning (4).

14. Filter som omfatter resonatoren ifølge krav 1-13, karakterisert ved at en signal-inn/ut-enhet er anordnet i forbindelse med resonatoren.

15. Dupleksenhet som omfatter filteret ifølge krav 14, karakterisert ved minst ett senderfilter og ett mottakerfilter.

16. Kommunikasjonsapparat, karakterisert ved at en signal-inn/ut-enhet ifølge krav 14 er anordnet i forbindelse med en resonator, og ved å omfatte minst ett senderfilter og ett mottakerfilter i en dupleksenhet ifølge krav 15.