DE4030763C2

DE4030763C2 - Dielektrisches Filter

Info

Publication number: DE4030763C2
Application number: DE4030763A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kuroki; Yoshifumi Yamagata; Youichi Yamashita
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1989-09-30
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2010-09-29
Also published as: US5113310A; GB2236432A; GB2236432B; DE4030763A1; GB9020943D0

Description

Die Erfindung betrifft ein dielektrisches Filter, umfassend: einen ersten koaxialen Resonator mit einem ersten dielektrischen Block, der ein erstes Durchgangsloch, eine erste innere leitfähige Schicht, welche die Innenoberfläche des ersten Durchgangsloches überzieht, und eine erste äußere leitfähige Schicht aufweist, welche die Außenoberfläche des ersten dielektrischen Blockes überzieht; und einen zweiten koaxialen Resonator, der mit dem ersten Resonator in Kontakt steht, mit einem zweiten dielektrischen Block, der ein zweites Durchgangsloch, eine zweite innere leitfähige Schicht, welche die Innenoberfläche des zweiten Durchgangsloches überzieht, und eine zweite äußere leitfähige Schicht aufweist, welche die Außenoberfläche des zweiten dielektrischen Blockes überzieht.

Ein dielektrisches Filter gemäß der JP-OS 2 92 401/1986 besteht aus einem Paar von Resonatoren, die miteinander verbunden sind. Jeder der Resonatoren weist einen dielektrischen Block aus Keramikmaterial mit einem Durchgangsloch, mit einer inneren leitfähigen Schicht, welche die Innenoberfläche des Durchgangsloches überzieht, mit einer äußeren leitfähigen Schicht, welche die Außenoberfläche des dielektrischen Blockes überzieht, und mit einer Kurzschlußschicht auf, welche die inneren und äuße ren leitfähigen Schichten kurzschließt. Die Resonatoren sind beispielsweise durch Löten der äußeren leitfähigen Schichten verbunden. Zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflä chen der benachbarten Resonatoren ist ein Schlitz vorgesehen, der dadurch gebildet wird, daß man einen Teil der äußeren leit fähigen Schichten der Resonatoren entfernt.

Bei einem dielektrischen Filter wird ein Durchlaßbereich übli cherweise dadurch erhalten, daß man den Kopplungsgrad zwischen den benachbarten Resonatoren einstellt. Das bedeutet, der Durchlaßbereich wird dadurch eingestellt, daß man die Größe der Fläche der entfernten Schicht zwischen den Resonatoren än dert, um dadurch den Kopplungsgrad zwischen den Resonatoren zu verändern. Wenn beispielsweise die Fläche der entfernten Schicht größer gemacht wird, wird der Kopplungsgrad erhöht und dadurch der Durchlaßbereich breiter gemacht.

Ein solches dielektrisches Filter hat die folgenden Nachteile. Die Fläche der leitfähigen Schichten auf den verbindenden Ober flächen der Resonatoren wird notwendigerweise reduziert, wenn die Fläche der entfernten Schicht größer gemacht wird. Dies führt zu einer Verringerung der Flächen, die bei der Herstel lung zum Löten verfügbar sind, so daß die mechanische Verbin dung zwischen den Resonatoren schwach wird. Eine geschwächte Verbindung bewirkt jedoch eine Instabilität in der Durchlaß charakteristik des Filters. Wenn ein Schlitz hergestellt wird, indem man einen Teil der dielektrischen Blöcke während der Be schichtung der Blöcke mit den äußeren leitfähigen Schichten maskiert, so kann eine ungenaue Positionierung während des Maskierungsverfahrens oder des Beschichtungsverfahrens den Kopplungsgrad verändern.

Ein anderes dielektrisches Filter ist aus der JP-OS 24 702/1988 bekannt und umfaßt einen Filterkörper und einen Rahmen, der den Filterkörper enthält.

Der Filterkörper weist einen dielektrischen Block mit einem Paar von Durchgangslöchern, mit inneren leitfähigen Schichten, welche die Oberfläche der Durchgangsfläche überziehen, mit einer äußeren leitfähigen Schicht, welche die Außenoberfläche des dielektrischen Blockes überzieht, und mit einer Kurz schlußschicht auf, um die inneren leitfähigen Schichten mit der äußeren leitfähigen Schicht kurzzuschließen. Zwischen den Durchgangslöchern ist ein Kopplungshohlraum vorgesehen, der sich parallel zu den Durchgangslöchern erstreckt. Somit bildet der Filterkörper einen Filterkreis, hergestellt durch die Kopplung eines Paares von Resonatoren, wobei eine elektromagne tische Kopplung erfolgt.

Der Rahmen hat dabei ein Paar von Metallplatten, die parallel zueinander angeordnet sind, und eine Tragplatte erstreckt sich quer dazu zwischen den Bodenteilen der Metallplatten. Die Me tallplatten haben dabei Schenkel zum Erden an den unteren En den der Seitenteile.

Bei einem solchen dielektrischen Filter ist der Filterkörper in dem Rahmen untergebracht, so daß die Durchgangslöcher der Tragplatte gegenüberliegen.

Ein solches dielektrisches Filter hat die folgenden Nachteile. Zunächst einmal ist die Herstellung des Rahmens schwierig. Da der Rahmen eine komplizierte Gestalt hat, ist ein kompli ziertes Herstellungsverfahren unvermeidlich. Außerdem ist die Anbringung des Filterkörpers am Rahmen ebenfalls kompliziert, denn der Filterkörper muß zunächst in den Rahmen eingesetzt werden, woraufhin der Filterkörper am Rahmen angelötet werden muß. Dadurch ist die Herstellung eines solchen dielektrischen Filters mit erheblichen Kosten verbunden, was die Produktivi tät verringert.

Außerdem ist die Öffnung des Kopplungshohlraumes im Filterkör per nicht vom Rahmen abgedeckt, so daß die Gefahr besteht, daß das dielektrische Filter Rauschsignale von außen aufnimmt. Wenn das dielektrische Filter auf einer Leiterplatte montiert worden ist, kann aus dem Kopplungshohlraum emittiertes Rauschen sich in nachteiliger Weise auf die elektronischen Komponenten aus wirken, die in der Nähe des dielektrischen Filters unterge bracht sind.

Ein dielektrisches Filter der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 208 424 A1 bekannt, die Resonatoren mit quadratischen bzw. rechteckigen Querschnittsflächen beschreibt. Die dielektrischen Blöcke, die jeweils ein Durchgangsloch aufweisen, sind mit Ausnahme einer oberen Fläche mit einem äußeren Leiter versehen. Zwei der derart ausgebildeten dielektrischen Blöcke besitzen in einer Seitenfläche ein sogenanntes Koppelfenster, welches durch eine Aussparung in dem äußeren Leiter gebildet wird. Die dielektrischen Blöcke werden bei der Herstellung mit ihren gegenüberliegenden Koppelfenstern aneinander angrenzend verbunden. Eine Einstellung des Koppelgrades erfolgt dort durch eine Veränderung, d. h. eine Verkleinerung oder Vergrößerung der Fläche des Koppelfensters. Damit ist ersichtlich, daß bei einer Vergrößerung der Koppelfensterfläche die restliche, verbleibende metallische Verbindungsfläche für die elektrische und mechanische Kontaktierung in nachteiliger Weise verringert wird. Damit wird die Güte und Qualität des Filters in unerwünschter Weise verschlechtert.

In der EP 0 208 424 A1 ist eine aus mehreren koaxialen Resonatoren bestehende Konfiguration beschrieben. Die Querschnittsfläche der einzelnen Resonatoren ist dabei rechteckig oder quadratisch, wobei die einzelnen Resonatoren voneinander beabstandet angeordnet sind, so daß Luftspalte zwischen den einzelnen Resonatoren vorhanden sind. Die einander nicht gegenüberliegenden Flächen der Resonatoren sind mit einer oberen und einer unteren metallischen Deckplatte elektrisch und mechanisch kontaktiert, so daß die mechanische und elektrische Verbindung der einzelnen Resonatoren nicht durch eine unmittelbare Berührung der dielektrischen Blöcke erfolgt, sondern indirekt über die metallischen Deckplatten des Gehäuses.

Bei dieser herkömmlichen Anordnung von koaxialen Resonatoren erfolgt der elektrische Außenanschluß entweder durch sogenannte L-förmige Koppelantennen oder durch Koppelflächen, die auf den äußeren dielektrischen Blöcken aufgebracht sind. Die Einstellung des Kopplungsgrades erfolgt dort entweder durch Luftspalte, die sich parallel zu den Achsen der Resonatoren zwischen diesen erstrecken, oder durch entsprechende in axialer Richtung vorgesehene Schlitze.

In der DE 35 29 810 A1 ist ein dielektrisches Filter mit einem kubischen dielektrischen Block beschrieben, wobei Vertiefungen, Einkerbungen, oder Rillen in Längsrichtung von benachbarten Resonanzelementen in dem dielektrischen Block zwischen diesen benachbarten Resonanzelementen vorgesehen sind. Die Realisierung dieser verschiedenen Aussparungen in Längsrichtung erfordert einen erheblichen Aufwand, wobei außerdem bei der Schirmung die schnittbedingte offene Fläche berücksichtigt werden muß. Auf diese Weise ist ein entsprechender Aufwand bei der Ausbildung des Filtergehäuses erforderlich.

In der DE 32 36 664 C2 ist ein Koaxialfilter mit einem dielektrischen Körper und wenigstens zwei Durchgangsöffnungen beschrieben, wobei einerseits die Anschlußproblematik und andererseits die Möglichkeit der Änderung des Kopplungsgrades durch eine Hohlraumanordnung beschrieben ist. Die Hohlraumanordnung erstreckt sich dabei in axialer Richtung der Durchgangsöffnung oder ist als schlitzförmiger Hohlraum ausgebildet. Der Hohlraum hat einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt, so daß ein Stift aus dielektrischem Material einsetzbar ist, derart, daß der Kopplungsgrad zwischen den benachbarten koaxialen Resonatoren einstellbar ist.

Bei einer weiteren, dort beschriebenen Ausführungsform ist eine Hohlraumanordnung vorgesehen, die aus Nuten besteht, welche an einer oder beiden Seitenflächen des dielektrischen Körpers ausgebildet sind. Diese Nuten werden allerdings in einem vorgefertigten monolithischen Block nachträglich eingearbeitet und sind in jedem Fall dreiseitig offen, so daß ein entsprechend aufwendiges Gehäuse erforderlich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dielektrisches Filter der eingangs genannten Art mit einer stabilen Durchlaß-Charakteristik anzugeben, das sich in einfacher Weise bei geringen Kosten herstellen läßt, ohne daß bei der Qualität des Filters Abstriche gemacht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein dielektrisches Filter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Paar von koaxialen Resonatoren einen Kopplungshohlraum aufweist, der sich in einer Richtung quer zu dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch durch die Teile der Resonatoren erstreckt, mit denen diese einander gegenüberliegen, daß der Kopplungshohlraum mindestens ein Paar von einander gegenüberliegenden Kopplungsnuten aufweist, die in den mittleren Bereichen der aneinander angrenzenden Oberflächen des Paares von Resonatoren ausgebildet sind, wobei das Volumen des Kopplungshohlraumes durch die Tiefe der Kopplungsnuten einstellbar ist, und daß der Kopplungshohlraum von einem Paar von einen Rahmen bildenden Metallplatten seitlich abgedeckt ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß jeder der dielektrischen Blöcke der koaxialen Resonatoren einen Hohlraum aufweist, der sich von seiner einen Stirnseite zu dem jeweiligen Durchgangsloch erstreckt, und daß ein Koppelkondensator in dem jeweiligen Hohlraum angeordnet ist, wobei der jeweilige Koppelkondensator zum einen mit der inneren leitfähigen Schicht des jeweiligen dielektrischen Blockes und zum anderen mit einem Anschluß verbunden ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß die Metallplatten des Rahmens mit einem Schenkel für einen Erdanschluß versehen sind.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß der Rahmen ein Paar von Halteteilen, die an dem Paar von Hauptflächen des Paares von Resonatoren befestigt sind, und ein Tragteil aufweist, das integral zwischen den Halteteilen ausgebildet ist und einer Stirnfläche des Paares von Resonatoren gegenüberliegt.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß der Kopplungshohlraum von einer Vielzahl von Paaren von Kopplungsnuten gebildet ist, die in der Mitte der aneinander angrenzenden Oberflächen des Paares von Resonatoren ausgebildet sind.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß zwischen dem ersten und dem zweiten koaxialen Resonator ein dritter koaxialer Resonator mit einem Durchgangsloch angeordnet ist, welches einen weiteren Hohlraum an einem Ende aufweist, wobei der dritte koaxiale Resonator beidseitig quer zu dem Durchgangsloch angeordnete Kupplungsnuten aufweist, die zusammen mit den Kopplungsnuten der ersten und zweiten koaxialen Resonatoren Kopplungshohlräume bilden.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß der weitere Hohlraum in dem dritten Resonator tiefer ausgebildet ist als die Hohlräume in dem ersten und dem zweiten Resonator.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist vorgesehen, daß die einander gegenüberliegenden Flächen des Kopplungshohlraumes weniger als die Hälfte der Gesamtfläche der Verbindungsoberflächen der Resonatoren betragen.

Mit dem erfindungsgemäßen dielektrischen Filter wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Aufgrund der Tatsache, daß die Einstellbarkeit des Volumens des Kopplungshohlraumes durch die Veränderung der Tiefe von einander gegenüberliegenden Kopplungsnuten erreicht wird, die sich in ihrer Richtung quer zu den Durchgangslöchern erstrecken, kann eine ausreichende elektrische und mechanische Stabilität des Filters erreicht werden, das aus mindestens zwei koaxialen Resonatoren besteht. Der Kopplungshohlraum braucht dabei nur noch an zwei Seiten abgeschirmt werden, nicht aber zusätzlich an der Oberseite und/oder der Unterseite, so daß eine Vereinfachung bei der Konstruktion des Filtergehäuse resultiert. Aufgrund der Tatsache, daß die Einstellung des Kopplungsfaktors durch die Veränderung der Tiefe der Kopplungsnuten erzielt wird, bleibt die Größe der Verbindungsfläche zwischen den Resonatoren und damit die angestrebte feste mechanische Verbindung in vorteilhafter Weise unbeeinflußt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen dielektrischen Filters;

Fig. 2 eine Schnittansicht zur näheren Erläuterung der ersten Ausführungsform des dielektrischen Filters;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung des dielektrischen Filters gemäß der er sten Ausführungsform;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines dielektri schen Filters gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges zwi schen der Hohlraumtiefe und der Resonanzfrequenz bei der dritten Ausführungsform;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Rahmens für eine vierte Ausführungsform;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines dielektrischen Filters gemäß einer fünften Ausführungs form; und in

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines dielektrischen Filters gemäß einer sechsten Ausfüh rungsform.

Erste Ausführungsform

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein dielektrisches Filter der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung. Dabei besteht das dielek trische Filter 1 im wesentlichen aus einem Filterkörper 2 und einem Rahmen 3.

Der Filterkörper 2 hat ein Paar von aneinander angrenzenden Resonatoren 4a und 4b, die jeweils aus einem quaderförmigen, parallelepipedförmigen dielektrischen Block 5a, 5b bestehen. Die dielektrischen Blöcke 5a, 5b bestehen aus einem Keramikmaterial mit den gewünschten dielektrischen Eigenschaften, beispiels weise aus BaO-TiO₂, ZrO₂-SnO₂, BaO-Sm₂O₂-TiO₂, BaO-Nd₂O₃- TiO₂ oder CaO-TiO₂-SiO₂. Die Höhe der dielektrischen Blöcke 5a, 5b ist durch die entsprechende erforderliche Resonanzfrequenz be stimmt.

In jedem der dielektrischen Blöcke 5a, 5b ist ein zylindrisches Durchgangsloch 6a, 6a vorgesehen, das sich von seiner oberen Ober fläche zu seiner unteren Unterfläche erstreckt, wie es Fig. 2 zeigt. Ein Endbereich, beispielsweise der obere Bereich in Fig. 2, ist beim Durchgangsloch 6a, 6b mit einem Hohlraum 6d ausge bildet, der einen größeren Durchmesser besitzt. Eine innere leitfähige Schicht 7a, 7b, die aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Silber oder Kupfer besteht, überzieht die Innenoberflä che des Durchgangsloches 6a, 6b, einschließlich des Hohlraumes 6d. Eine äußere leitfähige Schicht 8a, 8b überzieht die Außenoberflä chen der dielektrischen Blöcke 5a, 5b und besteht aus demselben Ma terial wie die innere leitfähige Schicht 7a, 7b. Eine Verbindungs schicht oder Kurzschlußschicht 9 aus demselben Material wie die inneren und äußeren leitfähigen Schichten 7a, 7b und 8a, 8b überzieht die jeweiligen Bodenflächen der dielektrischen Blöcke 5a, 5b, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.

Somit hat jeder dielektrische Block 5a, 5b eine offene Oberfläche an seiner Oberseite und eine kurzschließende Oberfläche zum Kurz schließen der inneren leitfähigen Schicht 7a, 7b und der äußeren leit fähigen Schicht 8a, 8b an der Unterseite in Fig. 2. Die inneren und äußeren leitfähigen Schichten 7a, 7b und 8a, 8b sowie die Kurzschluß schicht 9 werden hergestellt durch Beschichten und Brennen bzw. Sintern der entsprechenden Materialien. In den jeweiligen Figu ren der Zeichnungen sind die Dicken der inneren und äußeren leitfähigen Schichten 7a, 7b und 8a, 8b sowie der Kurzschlußschicht 9 zu Erläuterungszwecken übertrieben dargestellt.

Jeder der Resonatoren 4a und 4b hat eine winkelförmige bzw. eckige Kopplungsnut 10, die quer zu den Durchgangslöchern 6a, 6b längs den einander gegenüberliegenden Oberflächen verlaufen. Die Kopplungsnuten 10 sind an beiden Enden offen, und somit liegen die dielektrischen Blöcke 5a, 5b längs der Kopplungsnut 10 frei. Die Kopplungsnuten 10 können gebildet werden, wenn die dielektrischen Blöcke 5a, 5b hergestellt werden, sie können aber auch gebildet werden, nachdem die äußeren leitfähigen Schich ten 8a, 8b auf die dielektrischen Blöcke 5a, 5b aufgebracht worden sind.

In jedem der Resonatoren 4a und 4b bilden die Kapazität zwi schen der inneren leitfähigen Schicht 7a, 7b und der äußeren leit fähigen Schicht 8a, 8b sowie die Induktivität, die durch die Länge der leitfähigen Schichten 7a, 7b und 8a, 8b definiert ist, also durch die Höhe der dielektrischen Blöcke 5a, 5b, einen L-C-Resonanzkreis.

In dem Filterkörper 2 sind die Resonatoren 4a und 4b miteinan der derart verbunden, daß die Kopplungsnuten 10 einander ge genüberliegen. Dementsprechend bilden die Kopplungsnuten 10 der Resonatoren 4a und 4b einen Kopplungshohlraum 11 oder ein Kop pelelement, welches quer zu den Durchgangslöchern 6a, 6b verläuft.

Der Rahmen 3 besteht aus einem Paar von Metallplatten 12. Jede Metallplatte 12 hat eine rechteckige Gestalt und besitzt ein Paar von Schenkeln 13 zum Erden, welche sich von den beiden En den der Metallplatte 12 bei der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 nach oben erstrecken. Jede Metallplatte 12 hat weiterhin ein Paar von senkrecht gebogenen Bereichen 14, die an beiden Sei ten herumgebogen sind.

Die Metallplatten 12 werden an einem Paar von gegenüberliegen den Oberflächen befestigt, an denen sich der Kopplungshohlraum 11 in dem Filterkörper 2 öffnet. Die Metallplatten 12 werden in Richtung der offenen Oberfläche des Filterkörpers 2 ange ordnet, wobei sie den Kopplungshohlraum 11 überdecken. Die Schenkel 13 stehen über die offene Oberfläche des Filterkör pers 2 nach oben vor. Die gebogenen Bereiche 14 der Metall platten 12 werden an dem anderen Paar von gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen der Resonatoren 4a und 4b befestigt, wobei sie die Resonatoren 4a und 4b festhalten.

Das dielektrische Filter 1 hat ein Paar von Kondensatoren 15 in den jeweiligen Hohlräumen 6d des Filterkörpers 2. Die Kon densatoren 15 bestehen aus einer Keramikplatte 16 mit einem Paar von beidseitig aufgebrachten Metallschichten 17. Ferner sind Anschlußstifte 18 vorgesehen, die aus den Hohlräumen 6d vorstehen und auf den Metallschichten 17 sitzen. Die gegenüber liegenden Metallschichten 17 der Kondensatoren 15 sind mit den jeweiligen inneren leitfähigen Schichten 7a, 7b verbunden.

In dem dielektrischen Filter 1 bildet ein Paar von Resonatoren 4a und 4b einen Filterkreis mit elektromagnetischer Kopplung am Kopplungshohlraum 11. Die Kondensatoren 15 in den Hohlräu men 6d sind Eingangs- bzw. Ausgangskondensatoren des Filter kreises. Die Schenkel 13 der Metallplatten 12 bilden Erdungs anschlüsse.

Der Durchlaßbereich des dielektrischen Filters 1 kann gesteu ert werden durch den Grad der Kopplung zwischen den Resonato ren 4a und 4b. Der Kopplungsgrad zwischen den Resonatoren 4a und 4b wird dadurch gesteuert, daß man das Volumen des Kopp lungshohlraumes 11 ändert. Wenn das Volumen des Kopplungshohl raumes 11 vergrößert wird, nimmt der Kopplungsgrad zu, und der Durchlaßbereich des Filters wird breiter. Wenn andererseits das Volumen des Kopplungshohlraumes 11 verkleinert wird, nimmt der Kopplungsgrad ab, und der Durchlaßbereich des Filters 1 wird schmaler.

Wenn das Volumen des Kopplungshohlraumes 11 größer gemacht wird, um den Durchlaßbereich zu verbreitern, wird die Tiefe der Kopplungsnuten 10, die in Fig. 2 mit w bezeichnet ist, größer gemacht. Wenn andererseits der Durchlaßbereich schmaler gemacht werden soll, muß diese Tiefe w reduziert werden. Da das Volumen des Kopplungshohlraumes 11 nur durch die Verände rung der Tiefe w der Kopplungsnuten 10 gesteuert wird, und bei dieser Ausführungsform nicht durch deren Höhe, wird die kor rekte Gegenüberstellung des Paares von Kopplungsnuten 10 er leichtert.

Somit wird ein vorgegebener Durchlaßbereich für das dielektri sche Filter 1 leicht erreicht. Da außerdem bei dieser Ausfüh rungsform der Durchlaßbereich nur durch die Änderung der Tiefe w der Kopplungsnuten 10 gesteuert wird, bleibt die Verbindungs fläche der Resonatoren 4a und 4b, also die gestrichelte Fläche in Fig. 1, weiterhin eine große Fläche, und zwar trotz der Än derung des Durchlaßbereiches. Das bedeutet, die Verbindungs festigkeit zwischen den Resonatoren 4a und 4b kann beibehalten werden, unabhängig von Änderungen der Breite des Durchlaßbe reiches, für den Fall, daß die Resonatoren 4a und 4b bei spielsweise durch Löten verbunden sind.

Das dielektrische Filter 1 kann auf einer vorbereiteten Schal tungsplatte oder Leiterplatte montiert werden. Dabei werden die Anschlußstifte 18 der Kondensatoren 15 mit Signalleitun gen verbunden, während die Schenkel 13 der Metallplatten 12 mit Erdleitungen oder Masseleitungen verbunden werden. Wenn beispielsweise der Anschlußstift 18 des Resonators 4b als Ein gangsklemme verwendet wird und der Anschlußstift 18 des Reso nators 4a als Ausgangsklemme verwendet wird, können Hoch frequenzsignale über den Kondensator 15 an die innere leitfä hige Schicht 7a, 7b des Resonators 4a angelegt werden.

Der L-C-Resonanzkreis, der die innere leitfähige Schicht 7a, 7b und die äußere leitfähige Schicht 8a, 8b des Resonators 4a aufweist, tritt in Resonanz mit einem vorgegebenen Durchlaßbereich von den eingegebenen Hochfrequenzsignalen, wobei ein vorgegebenes Band der Hochfrequenzsignale durch die elektromagnetische Kopp lung im Kopplungshohlraum 11 zum Resonator 4b abgegeben wird. In gleicher Weise tritt auch der Resonator 4b in Resonanz mit einem vorgegebenen Durchlaßbereich von den Signalen vom Reso nator 4a, so daß Signale mit vorgegebenem Durchlaßbereich von dem Anschlußstift 18 des Resonators 4b abgegeben werden. Somit werden die eingegebenen Hochfrequenzsignale durch das dielektri sche Filter 1 gefiltert.

Das auf einer Schaltungs- oder Leiterplatte montierte dielek trische Filter 1 hat einen Kopplungshohlraum 11, der mit den Metallplatten 12 abgedeckt ist. Infolgedessen können Umge bungsgeräusche kaum in den Kopplungshohlraum 11 eintreten, so daß eine feine Filtercharakteristik des dielektrischen Filters 1 aufrechterhalten werden kann. Außerdem wird kaum ein in dem Kopplungshohlraum 11 erzeugtes Rauschen emittiert, denn die Metallplatten 12 bedecken den Kopplungshohlraum 11, so daß das dielektrische Filter 1 kaum eine nachteilige Wirkung auf andere elektronische Komponenten auf der Leiterplatte ausübt.

Bei der Herstellung des dielektrischen Filters 1 wird der Rahmen 3 zuerst in einfacher Weise gebildet. Die Metallplatten, welche den Rahmen 3 bilden, werden durch Ausstanzen aus Me tallplattenmaterial sowie anschließendes Umbiegen von entspre chenden Bereichen hergestellt, wie es Fig. 3 zeigt, wobei eine Vielzahl von ausgefluchteten Metallplatten 12 integral mit einem Leiterrahmen 20 erhalten werden. Somit können die Rahmen 3 in einer Massenherstellung mit geringen Kosten her gestellt werden.

Als nächstes werden Paare von Leiterrahmen 20 mit einer Viel zahl von Metallplatten 12 parallel zueinander angeordnet, wie es Fig. 3 zeigt. Eine Vielzahl von Filterkörpern 2 werden zwischen dem Paar von Leiterrahmen 20 angeordnet. Dann werden die Metallplatten 12 auf die Filterkörper 2 aufgelötet, so daß die dielektrischen Filter 1 erhalten werden. Wenn eine kleine Menge an Lotpaste oder ein Stück Lotband auf den Metallplatten 12 vorgesehen ist, können die dielektrischen Filter hergestellt werden, indem man die Metallplatten 12 mit Heizblöcken gegen die Filterkörper 2 drückt. Dementsprechend können die dielek trischen Filter 1 mit einer geringen Anzahl von einfachen Schritten in der Massenherstellung produziert werden, so daß die Herstellungskosten der dielektrischen Filter 1 reduziert werden.

Bei der oben beschriebenen Herstellung können die Filterkör per 2 Resonatoren 4a und 4b aufweisen, die durch Löten verbun den sind, so daß die Durchlaß-Charakteristiken der Filter 1 stabiler sind.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform von Resonatoren, die jeweils in das dielektrische Filter 1 eingebaut werden können.

Ein Resonator 24 gemäß Fig. 4 hat ein Paar von Kopplungsnuten 24a und 24b in der Oberfläche zur Verbindung mit dem nicht dargestellten gegenüberliegenden Resonator. Ein Paar von Reso natoren 24 bildet dann einen Filterkörper mit einem Paar von Kopplungshohlräumen oder Kopplungsbereichen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Resonator 24 macht die Fläche der Kopplungs bereiche weniger als die Hälfte der Gesamtfläche der Verbin dungs-Oberfläche aus, so daß eine ausreichende Verbindungsfe stigkeit zwischen den Resonatoren gewährleistet bleibt.

3. Ausführungsform

Fig. 5 zeigt ein dielektrisches Filter 25 mit drei miteinander verbundenen Resonatoren. In Abwandlung des dielektrischen Fil ters 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält das dielektri sche Filter 25 einen Resonator 4c zwischen den Resonatoren 4a und 4b.

Der Resonator 4c hat, in ähnlicher Weise wie die Resonatoren 4a und 4b, einen dielektrischen Block 26. Dieser dielektri sche Block 26 hat ein vertikal verlaufendes, zylindrisches Durchgangsloch 27, das mit einem vergrößerten Hohlraum 28 im oberen Ende ausgebildet ist, wie es Fig. 5 zeigt. Eine innere leitfähige Schicht 29 überzieht die Innenoberfläche des Durch gangsloches 27, einschließlich des Hohlraumes 28. Eine äußere leitfähige Schicht 30 überzieht die Außenoberfläche des di elektrischen Blockes 26.

Die innere leitfähige Schicht 29 und die äußere leitfähige Schicht 30 sind mit einer Kurzschlußschicht 31 kurzgeschlos sen, welche an der Bodenfläche des dielektrischen Blockes 26 angeordnet ist. Der Resonator 4c hat Kopplungsnuten 32, die senkrecht zum Durchgangsloch 27 in den den Resonatoren 4a und 4b gegenüberliegenden Oberflächen verlaufen. Die Kopplungsnu ten 32 sind so positioniert, daß sie den Kopplungsnuten 10 der Resonatoren 4a und 4b entsprechen. Der dielektrische Block 26 liegt längs der Kopplungsnuten 32 frei.

Bei dem dielektrischen Filter 25 gemäß dieser Ausführungsform verläuft ein Kopplungshohlraum oder Kopplungsbereich 33 quer zu den Durchgangslöchern 6 und 27 der Resonatoren 4a, 4b und 4c durch die Verbindungsbereiche der Resonatoren 4a, 4b und 4c. Die drei Resonatoren 4a, 4b und 4c des dielektrischen Filters 25 bilden einen Filterkreis mit elektromagnetischer Kopplung an den Kopplungshohlräumen 33.

Bei dem dielektrischen Filter 25 mit den drei Resonatoren 4a, 4b und 4c muß die Resonanzfrequenz des Resonators 4c, der in der Mitte angeordnet ist, niedriger sein als die der anderen Resonatoren 4a und 4b. Es ist bekannt, daß im allgemeinen die Resonanzfrequenz eines Resonators durch Verwendung eines län geren Resonators niedriger wird.

Bei der Positionierung der Kopplungsnuten 10 und 32 ist es je doch schwierig, die Kopplungsnuten so auszubilden, daß sie einander exakt entsprechen, so daß die Montage des dielektri schen Filters 25 schwierig wird, da der Resonator 4c bei her kömmlichen Verfahren länger ist als die anderen Resonatoren 4a und 4b. Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der Er findung ist jedoch die Tiefe des Hohlraumes 28 größer als die Tiefe des Hohlraumes 6a der anderen Resonatoren 4a und 4b, so daß die Resonanzfrequenz des mittleren Resonators 4c niedriger wird.

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Tiefe der Hohlräume und den Resonanzfrequenzen bei einem 800 MHz Filter, wobei die Höhe der Resonatoren 4a, 4b und 4c jeweils 8 mm beträgt. Wenn bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 die Tiefe des Hohl raumes 28 einen Wert von 1,5 mm hat und die Tiefe der Hohlräu me 6a einen Wert von 1 mm besitzt, so wird die Resonanzfrequenz des Resonators 4c einen Wert von 780 MHz haben und damit nie driger sein als die Resonanzfrequenz von 800 MHz der anderen Resonatoren 4a und 4b.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform haben die Verbin dungsflächen der Resonatoren 4a, 4b und 4c entsprechende Kopplungsnuten 10 und 32. Die Kopplungsnuten können jedoch auch nur in einer eines Paares von gegenüberliegenden Oberflä chen ausgebildet sein, um einen Kopplungshohlraum zu bilden. In diesem Falle ist jedoch in der gegenüberliegenden Oberflä che ein Bereich der leitfähigen Schicht entfernt, und zwar in dem Bereich, der der gegenüberliegenden Nut entspricht. Dieser Kopplungshohlraum kann ebenfalls eine elektromagnetische Kopp lung bewirken. Weiterhin kann die Erfindung auch Anwendung fin den bei einem Filter, das vier oder mehr Resonatoren aufweist, auch wenn das vorstehend beschriebene Filter drei Resonatoren besitzt.

4. Ausführungsform

In Abweichung von dem dielektrischen Filter 1 der ersten Aus führungsform kann ein dielektrisches Filter statt des Rahmens 3 einen Rahmen 35 aufweisen, wie es Fig. 7 zeigt. Dieser Rah men 35 hat ein Paar von gegenüberliegenden Wänden 36a und 36b sowie ein Tragteil 37, das sich quer zwischen den beiden Wän den 36a und 36b erstreckt. Beide Wände 36a und 36b haben Schenkel 38 an der Unterseite der seitlichen Enden der Wände 36a und 36b, wie es Fig. 7 zeigt; diese Schenkel 38 dienen zur Montage und zum Erden auf einer Schaltungs- oder Leiter platte. Das Tragteil 37 ist mit einem Paar von Löchern 39 ver sehen, damit Anschlußstifte 18 der Kondensatoren 15 vorstehen können. Der Rahmen 35 kann durch Ausstanzen aus einer Platte und Umbiegen der Wände 36a, 36b einstückig ausgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform enthält der Rahmen 35 den Filter körper 2 zwischen dem Paar von Wänden 36a und 36b, so daß die offen ausgebildete Oberfläche dem Tragteil 37 gegenüberliegt. Der Filterkörper 2 wird mit nicht dargestellten Lotschichten an den Wänden 36a und 36b befestigt. Dabei stehen die Anschluß stifte 18 des Filterkörpers 2 nach unten durch die Löcher 39 gemäß Fig. 7 vor. Der Kopplungshohlraum 11 des Filterkörpers 2 ist mit den Wänden 36a und 36b abgedeckt.

Bei dem dielektrischen Filter gemäß dieser Ausführungsform können kaum irgendwelche Umgebungsgeräusche oder Rauschen in den Kopplungshohlraum 11 eindringen, und es wird auch kaum ir gendein Rauschen aus dem Kopplungshohlraum 11 emittiert, und zwar aufgrund derselben Merkmale wie bei dem dielektrischen Filter 1 gemäß der ersten Ausführungsform.

5. Ausführungsform

Fig. 8 zeigt ein dielektrisches Filter gemäß einer fünften Aus führungsform. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, weist ein dielektri sches Filter 40 einen Filterkörper 41 und ein Paar von Metall platten 42 auf, die an dem Filterkörper 41 befestigt sind. Der Filter körper 41 besteht aus einem quaderförmigen oder parallelepiped förmigen dielektrischen Block 43 mit einem Paar von Durchgangs löchern, die sich von der oberen Oberfläche bis zur unteren Oberfläche des dielektrischen Blockes 43 erstrecken. Innere leitfähige Schichten überziehen die Innenoberflächen der Durchgangslöcher. Eine äußere leitfähige Schicht über zieht die Außenoberfläche des dielektrischen Blockes 43.

Eine Kurzschlußschicht 47 überzieht die obere Oberfläche des dielektrischen Blockes 43, so daß die inneren leitfähigen Schichten und die äußere leitfähige Schicht kurzge schlossen sind.

Jede der Metallplatten 42 hat ein Flachteil 42a sowie Schen kel 42b zum Erden. Das Flachteil 42a ist mit rechteckiger Ge stalt vorgesehen, wobei die längere Seite fast die gleiche Länge hat, wie die Breite des Filterkörpers 41 ausmacht. Die Breite der kürzeren Seite des Flachteiles 42a macht etwa zwei Drittel der Höhe des Filterkörpers 41 aus. Die Schenkel 42b stehen an beiden Enden längs der längeren Seite des je weiligen Flachteiles 42a über das Flachteil 42a hinaus vor.

Die Metallplatten 42 werden an einem Paar von gegenüberliegen den Oberflächen des Filterkörpers 41 befestigt. Die Metall platten 42 sind zu der offen ausgebildeten Oberfläche des Fil terkörpers 41 hin so angeordnet, daß sie den Kopplungshohlraum über decken.

Das dielektrische Filter 40 gemäß der Erfindung wird auf einem vorgegebenen Teil einer Schaltungs- oder Leiterplatte montiert, die ein vorgegebenes Verdrahtungsmuster besitzt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Dabei dienen die Schenkel 42b zum Erden der äußeren leitfähigen Schicht und zur Anordnung des Filterkörpers 41 in einer vorgegebenen Position. Das di elektrische Filter 40 wird mit den Schenkeln 42b auf die Lei terplatte aufgelötet. So läßt sich das dielektrische Filter 40 gemäß der Erfindung ohne weiteres auf der Leiterplatte montie ren.

Der Kopplungshohlraum des dielektrischen Filters 40 auf der Leiter platte wird mit dem Paar von Metallplatten 42 und der Leiter platte bedeckt. Damit können kaum Geräusche oder Rauschen der Umgebung in den Kopplungshohlraum des dielektrischen Filters 40 ein dringen, und es wird kaum irgendein Rauschen aus dem Kopplungshohlraum emittiert, und zwar in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform.

In ähnlicher Weise wie bei der Montage des dielektrischen Fil ters 1 gemäß der ersten Ausführungsform werden auch die dielek trischen Filter 40 gemäß der zuletzt beschriebenen Ausführungs form montiert, indem man eine Vielzahl von Filterkörpern 41 zwischen eine Vielzahl von Paaren von Metallplatten 42 da zwischensetzt, die mit Leiterrahmen integral ausgebildet sind, wobei die Metallplatten 42 dann an den beiden Seiten des Filterkörpers 41 befestigt werden. Dementsprechend können die dielektrischen Filter 40 gemäß der Erfindung in einfacher Weise mit niedrigen Kosten in einer Massenherstellung produ ziert werden.

6. Ausführungsform

In Abwandlung der fünften Ausführungsform kann bei der sechsten Ausführungsform gemäß Fig. 9 das jeweilige Flachteil 42a der Metallplatten 42 mit Aussparungen 49 versehen sein, vorausge setzt, daß das Flachteil 42a den Kopplungshohlraum überdeckt.

Bei dieser Ausführungsform kann das Entfernen eines Teiles der äußeren leitfähigen Schicht 46 mit einem Laserstrahl durch die Aussparungen 49 erfolgen, um die Resonanzfrequenz der Re sonatoren vorzugeben und einzustellen, welche den Filterkörper 41 bilden.

Claims

1. Dielektrisches Filter, umfassend:

- einen ersten koaxialen Resonator (4a) mit einem ersten dielektrischen Block (5a), der ein erstes Durchgangsloch (6a), eine erste innere leitfähige Schicht (7a), welche die Innenoberfläche des ersten Durchgangsloches (6a) überzieht, und eine erste äußere leitfähige Schicht (8a) aufweist, welche die Außenoberfläche des ersten dielektrischen Blockes (5a) überzieht; und
- einen zweiten koaxialen Resonator (4b), der mit dem ersten Resonator (4a) in Kontakt steht, mit einem zweiten dielektrischen Block (5b), der ein zweites Durchgangsloch (6b), eine zweite innere leitfähige Schicht (7b), welche die Innenoberfläche des zweiten Durchgangsloches (6b) überzieht, und eine zweite äußere leitfähige Schicht (8b) aufweist, welche die Außenoberfläche des zweiten dielektrischen Blockes (5b) überzieht,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Paar von koaxialen Resonatoren (4a, 4b) einen Kopplungshohlraum (11) aufweist, der sich in einer Richtung quer zu dem ersten Durchgangsloch (6a) und dem zweiten Durchgangsloch (6b) durch die Teile der Resonatoren (4a, 4b) erstreckt, mit denen diese einander gegenüberliegen,
daß der Kopplungshohlraum (11) mindestens ein Paar von einander gegenüberliegenden Kopplungsnuten (10) aufweist, die in den mittleren Bereichen der aneinander angrenzenden Oberflächen des Paares von Resonatoren (4a, 4b) ausgebildet sind, wobei das Volumen des Kopplungshohlraumes (11) durch die Tiefe w der Kopplungsnuten (10) einstellbar ist,
und daß der Kopplungshohlraum (11) von einem Paar von einen Rahmen (3) bildenden Metallplatten (12) seitlich abgedeckt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der dielektrischen Blöcke (5a, 5b) der koaxialen Resonatoren (4a, 4b) einen Hohlraum (6d) aufweist, der sich von seiner einen Stirnseite zu dem jeweiligen Durchgangsloch (6a, 6b) erstreckt, und daß ein Koppelkondensator (15) in dem jeweiligen Hohlraum (6d) angeordnet ist, wobei der jeweilige Koppelkondensator (15) zum einen mit der inneren leitfähigen Schicht (7a, 7b) des jeweiligen dielektrischen Blockes (5a, 5b) und zum anderen mit einem Anschluß (18) verbunden ist.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten (12) des Rahmens (3) mit einem Schenkel (13) für einen Erdanschluß versehen sind.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (35) ein Paar von Halteteilen (36a, 36b), die an dem Paar von Hauptflächen des Paares von Resonatoren (4a, 4b) befestigt sind, und ein Tragteil (37) aufweist, das integral zwischen den Halteteilen (36a, 36b) ausgebildet ist und einer Stirnfläche des Paares von Resonatoren (4a, 4b) gegenüberliegt.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungshohlraum (11) von einer Vielzahl von Paaren von Kopplungsnuten (24a, 24b) gebildet ist, die in der Mitte der aneinander angrenzenden Oberflächen des Paares von Resonatoren (4a, 4b) ausgebildet sind.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten koaxialen Resonator (4a, 4b) ein dritter koaxialer Resonator (4c) mit einem Durchgangsloch (27) angeordnet ist, welches einen weiteren Hohlraum (28) an einem Ende aufweist, wobei der dritte koaxiale Resonator (4c) beidseitig quer zu dem Durchgangsloch (27) angeordnete Kopplungsnuten (32) aufweist, die zusammen mit den Kopplungsnuten (10) der ersten und zweiten koaxialen Resonatoren (4a, 4b) Kopplungshohlräume (33) bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Hohlraum (28) in dem dritten Resonator (4c) tiefer ausgebildet ist als die Hohlräume (6d) in dem ersten und zweiten Resonator (4a, 4b).

8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Flächen des Kopplungshohlraumes (11) weniger als die Hälfte der Gesamtfläche der Verbindungsoberflächen der Resonatoren (4a, 4b) betragen.