DE3732850A1 - Anordnung zur kopplung unverkuerzter koaxialresonatoren fuer keramische mikrowellenfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kopplung unverkürzter λ/4-Koaxial-Resonatoren für keramische Mikro­ wellenfilter, wobei zur Verringerung der kapazitiven Ver­ kopplung Koppelschlitze zwischen den Resonatoren in dem Keramikkörper vorgesehen sind.

Durch Verwendung dielektrischer Keramik erreicht man eine Verkürzung der Wellenlänge der sich darin ausbreitenden elektromagnetischen Wellen. Dieser Effekt führt bei λ/4-Lei­ tungsresonatoren (einseitig kurzgeschlossene Leitungen), deren Länge bei der Resonanzfrequenz ein Viertel der Wellenlänge beträgt, zu einer Verkleinerung der Baulänge. Diese g/4-Resonatoren stellen, da ihre Wirkung mit derjenigen diskret aufgebauter Parallelresonanzkreise vergleichbar ist, die Grundelemente von Filtern der eingangs genannten Art dar.

Die Grundstruktur dieser Mikrowellenfilter entspricht der von Kammfiltern in Luft. Bei λ/4-Resonatoren, die in einem gemein­ samen Keramikblock mit gemeinsamer Abschirmung untergebracht sind, sind zwei Möglichkeiten der Verkopplung gegeben. Ohne diese im folgenden kurz erläuterten Maßnahmen kann keine Kopplung zwischen den λ/4-Resonatoren entstehen, da sich die Wirkungen der induktiven und kapazitiven Kopplung bei der Resonanzfrequenz der λ/4-Resonatoren aufheben.

Eine Möglichkeit, die Einzelresonatoren eines Kammfilters zu verkoppeln, besteht darin, den Durchlaßbereich des Filters gegenüber dem Frequenzbereich der Entkopplung zu verschieben. Dies läßt sich durch sogenannte Verkürzungs- oder Belastungs­ kapazitäten bewerkstelligen, vergl. Fig. 1 bei 101 ... 106, da die Resonanzfrequenz verkürzter λ/4-Resonatoren niedriger liegt als bei unverkürzten Resonatoren. Es läßt sich auch rechnerisch nachweisen, daß die Verkopplung verkürzter γ/4-Resonatoren induktiv wird. Diese wird um so größer je stärker die Resonatoren verkürzt werden.

Eine zweite Verfahrensweise besteht in einer gezielten Verringerung der kapazitiven Verkopplung durch mechanische Eingriffe. Durch die Einschlitzungen, vergl. Fig. 1 bei 110 ...114, und durch die viereckige Ausnehmung, vergl. Fig. 2 bei KS, wird die kapazitive Verkopplung der Einzelresonatoren verringert, da die wirksame Dielektrizitätszahl durch diese Hohlräume verkleinert wird. Die induktive Kopplung bleibt jedoch aufgrund der identischen Permeabilitätszahlen von Luft und Keramik konstant, so daß eine induktive Verkopplung der Einzelresonatoren zum Tragen kommt. Dieser Effekt verstärkt sich mit weiterer Verringerung der effektiven Dielektrizitäts­ zahl.

Während der Stand der Technik, vergl. Fig. 1, eine Kombination beider Möglichkeiten vorschlägt, ist die andere, bekannte Anordnung, vergl. Fig. 2, auf die Ausnutzung des zweiten Verfahrens beschränkt. Dies hat den Vorteil, daß auf das Aufbringen einer Struktur durch Siebdruck o. ä. verzichtet werden kann. Andererseits entfällt der Effekt einer verkürzten Baulänge. Vor- und Nachteile sind deshalb je nach Einsatzbe­ dingungen (insbesondere gewünschter Frequenzbereiche) abzu­ wägen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, einen ge­ wünschten Kopplungseffekt durch eine Einschlitzung des Keramik­ körpers mit besonders einfachen Herstellungsverfahren erreichen kann und die darüber hinaus auch nach einem Sintern des Keramikkörpers eine Justierung der Kopplung durch Aufweiten der Einschlitzung mit einfachen Bearbeitungsverfahren gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs genannten Art und gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, die durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal charakterisiert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erste bekannte Anordnung in perspektivischer Ansicht, bei der in einen Keramikkörper sowohl sog. Verkürzungskapazitäten als auch Koppelschlitze einge­ bracht sind.

Fig. 2 zeigt eine zweite bekannte Anordnung sowohl im Quer­ schnitt als auch in Draufsicht, bei der ein Koppel­ schlitz in Form einer über die volle Stärke des Keramik­ körpers reichende, rechteckige Ausnehmung vorgesehen ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Keramikkörpers K, in den eine Einschlitzung S in erfindungsgemäßer Weise einge­ bracht ist.

Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 3 die erfindungsgemäße An­ ordnung. Sie wurde an einem einfachen, zweikreisigen Filter erprobt. Die Einschlitzung S erfolgt hierbei am offenen (nicht metallisierten) Ende der λ/4-Resonatoren. Am offenen Ende eines λ/4-Resonators befindet sich bei der Resonanzfrequenz ein Spannungsmaximum (am Kurzschlußende das Strommaximum) der stehenden Welle. Aufgrund dieser Spannungsverteilung befindet sich das Maximum der kapazitiven Kopplung ebenfalls am offenen Ende. Dies bedeutet, daß sich eine Verringerung der effektiven Dielektrizitätszahl an dieser Stelle am stärksten auswirkt. Im Vergleich zu der bekannten Anordnung gemäß Fig. 2 ergeben sich - vor allem bei mehrkreisigen Filtern - Fertigungsvorteile, da Schlitze nach der Art, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, einfachere Preßformen ermöglichen. Zudem vereinfacht sich ein nachträgliches (nach dem Sintern der Keramik) Vergrößern der Kopplung, da sich Sägen oder durch Bearbeiten mit Laserstrahl von Keramik als einfacher erweist als Bohren oder Ausräumen. Ein weiterer Vorteil kann sich ergeben, wenn verkürzte Resonatoren verwendet werden. Zwischen den Verkürzungskapazi­ täten können häufig nichterwünschte kapazitive Überkopplungen entstehen, die durch vorgeschlagene Anbringung des Schlitzes teilweise unterdrückt werden.

Vorteilhafterweise kann auch eine Herstellung der Einschlit­ zung oder deren Aufweitung durch Laserstrahl-Bearbeitung erfolgen.

Claims (6)

1. Anordnung zur Kopplung unverkürzter /4-Koaxial-Resonatoren für keramische Mikrowellenfilter, wobei zur Verringerung der kapazitiven Verkopplung der einzelnen /4-Resonatoren sog. Koppelschlitze zwischen den Resonatoren in dem Keramikkörper vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelschlitz (S) als Einschlitzung des Keramikkörpers (K) an dessen offenem Ende, nämlich dem nichtmetallisierten Ende, an dem sich bei Resonanzfrequenz ein Spannungsmaximum der stehenden Welle einstellt, realisiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einschlitzung durch eine entsprechende Form­ gebung der Preßform zum Herstellen des Keramikkörpers beim Pressen desselben erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einschlitzung durch Sägen des gepreßten Keramikkörpers erfolgt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein nach dem Sintern des Keramikkörpers erfor­ derliches Aufweiten der Einschlitzung durch Sägen erfolgt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einschlitzung durch Laserstrahl-Bearbeitung des Keramikkörpers erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein nach dem Sintern des Keramikkörpers erforder­ liches Aufweiten der Einschlitzung durch Laserstrahl-Bearbei­ tung erfolgt.