DE4232054A1 - Mikrowellen-Keramikfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Keramik­ filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Mikrowellen-Keramikfilter dienen dazu, in einem vorgegebenen Durchlaßfrequenzband liegende Nutzfrequenzen zu selektieren, d. h. durchzulassen und außerhalb dieses Durch­ laßfrequenzbandes liegende Frequenzen möglichst vollständig zu sperren. Derartige Mikrowellen-Keramikfilter sind im Prinzip folgendermaßen aufgebaut: In einem Körper aus dielektrischem keramischem Material, beispielsweise mit Quaderform sind in vorgegebenen Intervallen Durchgangslöcher vorgesehen. Auf den Innenumfangsflächen dieser Durchgangs­ löcher sind elektrisch leitende Schichten aufgebracht, wäh­ rend der Keramikkörper abgesehen von einer Stirnfläche, an der die Durchgangslöcher an einer Seite austreten, allseitig metallisiert ist. Jeder ein Durchgangsloch enthaltender Be­ reich des Keramikkörpers bildet dabei einen Koaxialreso­ nator. Diese Koaxialresonatoren können zur Vervollständigung des Filters beispielsweise dadurch miteinander gekoppelt werden, daß zwischen jeweils zwei Durchgangsbohrungen ein Koppelloch im Keramikkörper vorgesehen ist. Derartige Kera­ mikfilter sind beispielsweise aus der US-PS 4 464 640 be­ kannt.

Je höher nun die oben erläuterte Frequenzselektion sein soll, desto größer muß die Anzahl der vorstehend erläuterten zu verkoppelnden Koaxialresonatoren sein. Mit zunehmender Anzahl von Koaxialresonatoren steigt jedoch die im folgenden noch zu erläuternde sogenannte Einfügungsdämpfung und damit die dissipative Verlustdämpfung des Filters. Dies kann in ungünstigstem Fall dazu führen, daß die Verlustdämpfung zu groß ist und die verbleibende Durchgangsleistung nach der Filterung für nachfolgende Funktionen, z. B. Abstrahlung oder Signalverarbeitung, nicht mehr ausreicht.

Sucht man eine hohe Selektion durch Erhöhung der Anzahl von zu verkoppelnden Resonatoren zu realisieren, so kann das vorgenannte Problem der zu großen Einfügungsdämpfung nur durch eine aufwendige und damit teure Verstärkung des gefil­ terten Nutzsignals gelöst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellen-Keramikfilter der in Rede stehenden Art mit kleiner Einfügungsdämpfung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellen-Keramikfilter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spieles gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikro­ wellen-Keramikfilters; und

Fig. 2 eine Filtercharakteristik zur Erläuterung der Wir­ kungsweise des Filters nach Fig. 1.

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 stellt ein Block 1 ein Kera­ mikfilter der oben anhand der US-PS 4 464 640 erläuterten Art dar. Dieses Filter besitzt elektrische Anschlüsse 10 und 11.

Erfindungsgemäß ist diesem Filter 1 ein eine Bandsperre bil­ dender Koaxialresonator 2 mit einer Innenleiterkontaktierung 20 und einer Außenleiterkontaktierung 21 in Reihe geschal­ tet. Die elektrische Verbindung zwischen dem Filter 1 und dem Koaxialresonator 2 erfolgt über eine leitende Verbindung 30.

Die Wirkungsweise des Mikrowellen-Keramikfilters nach Fig. 1 wird anhand des Diagramms nach Fig. 2 erläutert. In die­ sem Diagramm ist der Signalverlauf in Form seiner Amplitude A als Funktion der Frequenz f aufgetragen. In dieser Fre­ quenzcharakteristik entspricht eine Resonanzkurve a im lin­ ken Teil des Diagramms der Filtercharakteristik bzw. dem Durchlaßfrequenzband B mit der Mittenfrequenz f₀ des Filters 1. In bezug auf eine Dämpfung 0, die im Diagramm nach Fig. 2 durch eine Bezugslinie O gegeben ist, erfährt das Nutz­ signal durch das Filter 1 eine bestimmte Dämpfung, bei der es sich um die oben bereits erwähnte Einfügungsdämpfung han­ delt. Diese Einfügungsdämpfung ist im Diagramm nach Fig. 2 mit ED bezeichnet.

Für das Filter 1 allein würde sich die Filtercharakteristik im rechten Teil des Diagramms nach Fig. 2 zu höheren Fre­ quenzen hin in Form eines Kurventeils c fortsetzen. Für außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes B des Filters 1 kann die durch den Kurventeil c gegebene Dämpfung für die Elimi­ nierung von Störfrequenzen nicht ausreichen. Eine derartige Störfrequenz ist beispielsweise durch eine Frequenz f₁ gege­ ben. Für diese Störfrequenz f₁ bildet nun der in Reihe zum Filter 1 liegende Koaxialresonator 2 eine Bandsperre, so daß sich im Bereich dieser Frequenz an Stelle des Kurvenverlauf s c eine Dämpfungsspitze gemäß einem Kurvenverlauf b ergibt, wodurch die Störfrequenz f₁ ausreichend gedämpft wird.

Sowohl die Anpassung des Koaxialresonators 2 an das Filter 1 als auch die Abstimmung auf eine bestimmte Störfrequenz ist durch entsprechende Wahl der Geometrie des Koaxialresonator- Keramikkörpers möglich. Insbesondere kann die Anpassung des Koaxialresonators 2 an das Filter 1 durch Einstellung des Verhältnisses des Querschnitts oder des Durchmessers zum Innendurchmesser des Koaxialresonators vorgenommen werden. Zum grundsätzlichen Aufbau derartiger Koaxialresonatoren wird beispielsweise auf die ältere deutsche Patentanmeldung P 42 29 165.8 hingewiesen.

Die Reihenschaltung von Filter 1 und Koaxialresonator 2 kann entweder direkt über die entsprechenden Anschlüsse 11 und 21 erfolgen, wobei die leitende Verbindung 30 einen Teil dieser Anschlüsse bildet. Die Anschlüsse 10, 11 und 20, 21 sowie die leitende Verbindung 30 können andererseits aber auch Teil von an sich bekannten Mikrostreifenleitungen sein. Zum grundsätzlichen Aufbau derartiger an sich bekannter Mikro­ streifenleitungen wird beispielsweise auf "Integrierte Mikrowellenschaltungen" von Reinmut K. Hoffmann, Springer- Verlag Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo 1983, Seiten 92 bis 96 hingewiesen.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Mikrowellen-Keramik­ filter ergibt sich der Vorteil, daß das Filter 1 unabhängig vom Dämpfungsverhalten für außerhalb seines Durchlaßfre­ quenzbereiches liegende Störfrequenzen im Sinne einer Opti­ mierung der Einfügungsdämpfung ausgelegt werden kann und das Dämpfungsverhalten für derartige Störfrequenzen durch min­ destens einen Koaxialresonator unabhängig festgelegt ist. Allgemein kann das Filter 1 durch eine Vielzahl n von mit­ einander verkoppelten Keramikresonatoren gebildet sein. Je nach der Anzahl der Störfrequenzen kann eine dieser Anzahl entsprechende Anzahl von Koaxialresonatoren 2 in Reihe zum Filter 1 vorgesehen werden. Handelt es sich bei den Störfre­ quenzen beispielsweise um Mischprodukte von Lokaloszillator­ frequenzen, so läßt sich eine stärkere Dämpfung dadurch er­ reichen, daß die Resonanzfrequenz des in Reihe geschalteten Koaxialresonators gleich dieser Mischfrequenz ist.

Claims (3)

1. Mikrowellen-Keramikfilter mit einem vorgegebenen Durch­ laßfrequenzband sowie mit hoher Dämpfung außerhalb des Durchlaßfrequenzbandes unter Verwendung eines das Durchlaß­ frequenzband definierenden Filters (1) mit einer Vielzahl (n) von miteinander verkoppelten Keramikresonatoren, dadurch gekennzeichnet, daß dem das Durchlaßfrequenzband definierenden Filter (1) mindestens ein eine Bandsperre bildender Koaxialresonator (2) in Reihe geschaltet ist.

2. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung von Filter (1) und Koaxialresonator (2) über Mikrostreifenleiter (10, 11, 20, 21, 30) vorgenom­ men ist.

3. Mikrowellen-Keramikfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Koaxialresonators (2) an das Filter (1) durch Einstellung des Verhältnisses des Querschnitts oder Durchmessers zum Innendurchmesser des Koaxialresona­ tors (1) vorgenommen ist.