DE69211201T2

DE69211201T2 - Dielektrische Filter mit Koppelelektroden um Resonatoren oder Elektroden zu Verbinden, und Verfahren zur Einstellung der Frequenzcharakteristik des Filters

Info

Publication number: DE69211201T2
Application number: DE69211201T
Authority: DE
Inventors: Takami Hirai; Shinsuke Yano
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-03-28
Also published as: DE69211201D1; US5373271A; US5344695A; EP0506476A1; EP0506476B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein dielektrisches Filter für das Mikrowellenfrequenzspektrum und ein Verfahren zum Einstellen der Frequenzcharakteristik des dielektrischen Filters. Im spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung ein dielektrisches Filter geringer Größe, das so konstruiert ist, daß es hervorragende Filtereigenschaften aufweist, sowie ein Verfahren, durch das die Frequenzcharakteristik eines solchen dielektrischen Filters leicht eingestellt werden kann.

Erörterung des Standes der Technik

Bei einem Mikrowellen-Telekommunikationssystem moderner Bauart, wie einem tragbaren oder Autotelephonsystem, werden verschiedene Filter verwendet, bei denen dielektrische Keramiken verwendet werden, um den Übertragungsverlust zu minimieren. Ein bekanntes dielektrisches Filter weist eine Vielzahl koaxialer Resonatoren auf, die miteinander verbunden sind. Jeder Resonator ist ein dielektrischer Block mit einem Durchgangsloch in der Mitte, dessen zylindrische Oberfläche metallisiert ist, um einen zentralen Leiter bereitzustellen, der als Resonanzelement dient. Jedoch haben die zentralen Durchgangslöcher der Resonatoren bisher eine Einschränkung für die Bemühung dargestellt, die Dicke und Größe dieser Art von dielektrischem Filter zu verringern. Weiters weist dieses dielektrische Filter eine relativ große Anzahl an Teilen auf und erfordert demgemäß ein mühsames oder komplexes Herstellungsverfahren.
Andererseits weist beispielsweise ein dreischichtiges dielektrisches Filter bzw. ein sogenanntes dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ, wie in der offengelegten Veröffentlichung Nr. 59-51606 der ungeprüften japanischen Patentanmeldung geoffenbart keine solchen Nachteile auf. Genauer gesagt ist nach dem Stand der Technik bekannt, daß das dielektrische Filter vom Dreiplatten-Typ vergleichsweise leicht mit einer beträchtlich verringerten Dicke hergestellt werden kann. Ein Beispiel für das dielektrische Filter mit der Dreiplatten-Konstruktion ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Dieses dielektrische Filter, das in Fig. 12 allgemein bei 2 gezeigt wird, weist ein dielektrisches Substrat 6 auf, in dem eine gemusterte Anordnung einer Eingangs- und einer Ausgangselektrode 3 und eine Vielzahl von Streifen leiter-Resonatorelektroden 4 (in diesem spezifischen Beispiel drei Elektroden 4) eingebettet ist. Die Außenflächen des dielektrischen Substrats 6 sind mit Ausnahme bestimmter Bereiche auf einem Paar gegenüberliegender Seitenflächen, auf denen ein Eingangs- bzw. ein Ausgangskontakt 10 ausgebildet ist, mit einem Masseleiter 8 (jeweilige leitende Filme 8) beschichtet. Auf diese Weise wird das dielektrische Filter 2 so hergestellt, daß es in beträchtlichem Ausmaß kompakt und dünn ist.
Beim in Fig. 13 gezeigten bekannten dielektrischen Filter 2 vom Dreiplatten-Typ sind die Resonatorelektroden 4 so ausgebildet, daß eine eine kammförmige oder interdigitale Struktur bereitgestellt wird, und die gewünschten Filtereigenschaften werden erzielt, indem der Abstand zwischen den benachbarten Resonatorelektroden 4 eingestellt wird. Das heißt, das dielektrische Filter verfügt über keine Schaltung zum elektrischen Verbinden der Resonatorelektroden 4. Jedoch haben die Anmelder erkannt, daß Bedarf an der Bereitstellung einer solchen elektrisch verbindenden Schaltung besteht, um Kondensatoren zwischen den benachbarten Elektroden 4 bereitzustellen, um die heutigen strengen Anforderungen bezüglich verbesserter Eigenschaften des dielektrischen Filters für die Mikrowellenfrequenzen zu erfüllen, die lediglich durch das Bereitstellen einer einfachen kammförmigen oder interdigitalen Struktur der Resonatorelektroden nicht erreicht werden können.
Herkömmlicherweise wird die Endfeineinstellung zum Erzielen der gewünschten Frequenzcharakteristik des dielektrischen Filters 2 durch Trimmen eines Abschnitts des Masseleiters 8 erreicht, der den Resonatorelektroden 4 entspricht, oder durch Trimmen der kurzgeschlossenen Enden der Elektroden 4, die elektrisch mit dem Leiter 8 verbunden sind. Jedoch können die Positionen der in das dielektrische Substrat 6 eingebetteten Elektroden 4 nicht präzise ermittelt werden, und es ist schwierig, mit dem Trimmen die gewünschte Frequenzcharakteristik des Filters zu erreichen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das nach dem Stand der Technik bestehende Problem, wie oben beschrieben, zu lösen. Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ bereitzustellen, das verbesserte Filtereigenschaften aufweist, ohne daß sich die Größe und Anzahl der Teile erhöht, wie in Anspruch 1 definiert.
Ein Filter mit den Merkmalen der Einleitung von Anspruch 1 ist aus der EP-A-0414619 bekannt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 definiert.
Ein zweites Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das geeignet ist, um die Einstellung der Frequenzcharakteristik eines solchen dielektrischen Filters zu erleichtern, wie in Anspruch 9 definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und wahlweise Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Ausführungsform eines dielektrischen Filters gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang Linie 2-2 von Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform des dielektrischen Filters gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Draufsicht einer ersten dielektrischen Platte des dielektrischen Filters von Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine Draufsicht einer zweiten dielektrischen Platte des dielektrischen Filters von Fig. 3 ist;
Fig. 6 eine Querschnittansicht in einer Schnittebene ist, die in den Fig. 4 und 5 in strichlierter Linie dargestellt ist;
Fig. 7 eine Ansicht ist, die eine Ersatzschaltung des dielektrischen Filters von Fig. 3 zeigt;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen dielektrischen Filters zeigt;
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht des dielektrischen Filters von Fig. 8 ist;
Fig. 10 eine Ansicht ist, die eine Ersatzschaltung des dielektrischen Filters von Fig. 8 zeigt;
Fig. 11 ein Craph ist, der eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Dämpfungswirkung des Filters der Fig. 8-10 angibt;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, die ein bekanntes dielektrisches Filter zeigt; und
Fig. 13 eine Querschnittansicht entlang Linie 13-13 von Fig. 12 ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug nehmend wird ein Beispiel für ein dreischichtiges dielektrisches Filter bzw. dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ gezeigt, das nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das dielektrische Filter, wie in Fig. 1 allgemein bei 12 angegeben, ist eine im allgemeinen rechteckige Struktur, deren sechs Oberflächen zwei gegenüberliegende Hauptflächen und vier Seitenflächen umtassen. Alle diese sechs Oberflächen sind mit einem Masseleiter 14, nämlich mit sechs jeweiligen leitenden Filmen 14 beschichtet. Jedoch bleiben kleine Bereiche auf den gegenüberliegenden beiden längeren Seitenflächen von den leitenden Filmen 14 unbedeckt, sodaß in diesen Bereichen zwei Eingangs- bzw. Ausgangskontakte 16, 16 gebildet werden, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sodaß die Kontakte 16 vom Masseleiter 14 (leitende Filme) elektrisch isoliert sind. Innerhalb der Masse des dielektrischen Filters 12 sind eine Vielzahl von Resonatorelektroden 18, eine Eingangs- und eine Ausgangselektrode 20 und eine Vielzahl von Kopplungselektroden 22, 26 eingebettet, wie oben beschrieben.
Das dielektrische Filter 12 ist eine nach einem üblichen Laminierungsverfahren hergestellte Laminarstruktur. Die Laminarstruktur umfaßt ein dielektrisches Substrat 24, wie in Fig. 2 gezeigt. An einer Hauptfläche dieses dielektrischen Substrats 24 ist eine gemusterte Anordnung aus drei parallelen, im gleichen Abstand angeordneten länglichen Streifen 18 als Resonatorelektroden ausgebildet. Weiters sind die Eingangs- und die Ausgangselektrode 20 auf der gleichen Oberfläche ausgebildet, sodaß diese Eingangs- und Ausgangselektroden 20 elektrisch mit den Eingangs- und Ausgangskontakten 16 verbunden sind. Diese beiden Elektroden 20 sind an den gegenüberliegenden Seiten der Anordnung der länglichen Streifen 18 angeordnet. Die drei länglichen Streifen 18 sind in einem kammförmigen Muster ausgebildet, um die jeweiligen Resonatoren bereitzustellen. Die Streifen 18 weisen kurzgeschlossene erste Enden auf, die durch den auf einer der gegenüberliegenden kürzeren Seitenflächen des dielektrischen Substrats 24 ausgebildeten leitenden Film 14 miteinander verbunden sind. Die anderen oder zweiten Enden der länglichen Streifen 18 befinden sich in einem geeigneten Abstand innerhalb der anderen kürzeren Seitenfläche des Substrats 24. Es versteht sich, daß sich die parallelen länglichen Streifen 18 entlang der längeren Seitenflächen des Substrats 24 erstrecken und voneinander in der Richtung parallel zu den kürzeren Seitenflächen des Substrats 24 beabstandet sind.
Die Kopplungselektroden 22 sind einstückig mit den zweiten Enden der länglichen Streifen 18 ausgebildet, sodaß sich jede Elektrode 22 zu den zweiten Enden der benachbarten Streifen 18 erstreckt. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die mit den Streifen 18 ausgebildeten Kopplungselektroden 22 voneinander in der Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Streifen 18 beabstandet, um die länglichen Streifen 18 an ihren zweiten Enden kapazitiv zu verbinden. Die so gemusterte Anordnung der Kopplungselektroden 22 stellt Kondensatoren zwischen den zweiten Enden der benachbarten Streifen 18 bereit. Die Kapazitanzwerte dieser Kondensatoren können durch geeignete Musterbildung der Anordnung der Elektroden 22 eingestellt werden, wodurch die gewünschte Filtereigenschaft des Filters 12 erzielt werden kann. Diese Einstellung ist beim bekannten dielektrischen Filter nicht möglich.
Zwischen der gemusterten Anordnung der Kopplungselektroden 22 und der kürzeren Seitenfläche des Substrats gegenüber der kürzeren Seitenfläche, an der die ersten Enden der länglichen Streifen 18 durch den leitenden Streifen 14 miteinander verbunden sind, ist eine im allgemeinen U-förmige Kopplungselektrode 26 ausgebildet, um die beiden äußeren länglichen Streifen 18 an ihren zweiten Enden kapazitiv zu verbinden. Genauer gesagt sind zwei Kondensatoren vorgesehen, eine zwischen einem Ende der Kopplungselektrode 26 und einem der beiden äußeren Streifen 18, und der andere zwischen dem anderen Ende der Elektrode 26 und dem anderen äußeren Streifen 18. Die Kapazitanzwerte dieser Kondensatoren kännen auch eingestellt werden, indem die Kopplungselektrode 26 auf geeignete Weise gemustert wird, wodurch die Frequenzcharakteristik des dielektrischen Filters verbessert werden kann.
Das Bereitstellen der Kopplungselektroden 22, 26 macht es möglich, den strengen Anforderungen hinsichtlich der verbesserten Charakteristik des Filters 12 zu entsprechen, während das Filter 12 ausreichend dünn und klein gehalten wird, wobei sowohl die Elektroden 22, 26 als auch die länglichen Streifen (Resonatorelektroden) 18 in der Masse des dielektrischen Filters 12 eingebettet sind. So kann das verbesserte dielektrische Filter 12 erhalten werden, ohne daß die Größe oder die Anzahl der Verfahrensschritte erhöht werden muß. Es ist anzumerken, daß die Kopplungselektrode 26 zum kapazitiven Verbinden der beiden äußeren länglichen Streifen 18 gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist.
Als nächstes auf die Fig. 3-7 Bezug nehmend wird ein weiteres Beispiel für das dielektrische Filter vom Dreiplatten-Typ beschrieben, das in Fig. 3 allgemein bei 28 gezeigt wird. Das dielektrische Filter 28 ist mit Ausnahme einer der gegenüberliegenden kürzeren Seitenfächen, auf der die zweiten Enden der länglichen Streifen 18 (Resonatorelektroden) freiliegen, mit dem Masseleiter 14 beschichtet, wie in Fig. 3 gezeigt. Wie in der ersten Ausführungsform der Fig. 1 und 2 sind die ersten Enden der Streifen 18 kurzgeschlossen, d.h. durch den leitenden Film 14 an der anderen der gegenüberliegenden kurzen Seitenflächen des Filters 28 elektrisch miteinander verbunden. Anders als die Eingangs- und Ausgangskontakte 16 bei der ersten Ausführung sind die Kontakte 16 bei der vorliegenden Ausführungsform an Eckabschnitten ausgebildet, die durch die Deckfläche und die gegenüberliegenden langen Seitenflächen des Filters 28 gebildet werden, die an die gegenüberliegenden Enden der kurzen Seitenfläche angrenzen, an der die zweiten Enden der Streifen 18 freiliegen. Diese Eingangs- und Ausgangskontakte 16 sind von den leitenden Filmen 14 an der Deckfläche und den langen Seitenflächen des Filters 28 elektrisch isoliert. Genauer gesagt werden die oben angeführten Eckabschnitte von den leitenden Filmen 14 unbedeckt gelassen.
Beim dielektrischen Filter 28 werden zwei dielektrische Substrate 30, 32 verwendet, wie in Fig. 4 bzw. 5 gezeigt. Die gemusterte Anordnung der gleich beabstandeten parallelen länglichen Streifen 18 ist auf dem ersten dielektrischen Substrat 30 ausgebildet, während die drei Kopplungselektroden 22 zum kapazitiven Verbinden der benachbarten länglichen Streifen 18 auf dem zweiten dielektrischen Substrat 32 ausgebildet sind. Die ersten Enden der Streifen 18 sind an einer der gegenüberliegenden kürzeren Seitenflächen des ersten Substrats 30 kurzgeschlossen, während die zweiten Enden der Streifen auf einer der gegenüberliegenden kürzeren Seitenflächen des zweiten Substrats 32 freiliegen, das der oben angeführten einen kürzeren Seitenfläche des ersten Substrats 30 gegenüberliegt Die drei Kopplungselektroden 22 sind so gemustert, daß diese Elektroden 22 direkt über den zweiten Enden der entsprechenden Streifen 18 und von diesen beabstandet angeordnet sind, wenn das erste und das zweite Substrat 30, 32 übereinanderliegen. Eine grüne Laminarstruktur, die aus den übereinanderliegenden ersten und zweiten Substraten 30, 32 besteht, wird zu einem Rohling für das dielektrische Filter 28 gebrannt.
Der so hergestellte Rohling für das dielektrische Filter 28 wird in einer geeigneten Position getrimmt, wie in strichlierten Linien in Fig. 4 und 5 dargestellt, die eine Trimmebene angeben, die der kürzeren Seitenfläche des Filters 28 entspricht, auf der die zweiten Enden der Streifen 18 und die entsprechenden Kopplungselektroden 22 freiliegen, wie in Fig. 6 gezeigt.
Nun wird auf Fig. 7 Bezug genommen, die eine Ersatzschaltung des dielektrischen Filters 28 zeigt. Die Ersatzschaltung umfaßt drei Resonatoren 34, die den drei länglichen Streifen 18, den drei zwischen den Streifen 18 und den Kopplungselektroden 22 vorgesehenen Kondensatoren 36 und den zwei zwischen den benachbarten Elektroden 22 vorgesehenen Kondensatoren 38 entsprechen. Die Kapazitanzwerte dieser Kondensatoren 36, 38 können wie gewünscht eingestellt werden, indem die Kopplungselektroden 22 auf geeignete Weise gemustert werden, wodurch die gewünschte Filtereigenschaft erzielt werden kann, ohne daß die Größe und Komplexität des Filters 28 erhöht werden, wobei die Kopplungselektroden 22 innerhalb des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 30, 32 eingebettet sind.
Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform sind die Kopplungselektroden 22 auf dem zweiten dielektrischen Substrat 32 vorgesehen und sind von den zweiten Enden der änglichen Streifen oder Resonatorelektroden 18 beabstandet. Demgemäß verfügen die Kopplungselektroden 22 über ein höheres Maß an Freiheit bei der Mustergestaltung, ohne daß es eine Konstruktionseinschränkung durch die zweiten Enden der Streifen 18 gibt, wie sie bei der ersten Ausführungsform besteht. So ermöglicht die vorliegende Anordnung eine relativ komplizierte Schaltung für die kapazitive Verbindung der zweiten Enden der länglichen Streifen 18 durch die Kopplungselektroden 22.
Bei der zweiten Ausführungsform dienen die beiden äußeren Kopplungselektroden 22 ebenso als Eingangs- und Ausgangselektroden (20), die ausschließlich bei der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. Wie in Fig. 7 gezeigt, stellen diese beiden äußeren Kopplungselektroden 22 jeweilige Kondensatoren 40 bereit, die den Eingangs- und Ausgangskontakten 16 zugeordnet sind. Die Kapazitanzwerte dieser Eingangs- und Ausgangskondensatoren 40 können auch eingestellt werden, indem die beiden äußeren Kopplungselektroden 22 entsprechend gemustert werden.
Wie oben beschrieben, ist das dielektrische Filter 28 an den zweiten Enden der länglichen Streifen 18 und den entsprechenden Kopplungselektroden 22 für Feineinstellung der Frequenzcharakteristik des Filters getrimmt. Der Trimmvorgang für dieses Einstellen ist einfach und leicht, was zur verbesserten Effizienz bei der Herstellung des Filters 28 beiträgt.
Weiters auf die Fig. 8-11 Bezug nehmend wird ein weiteres Beispiel für das dielektrische Filter vom Dreiplatten-Typ beschrieben, das in Fig. 8 allgemein mit 42 bezeichnet ist. Das dielektrische Filter 42 ist mit Ausnahme einiger Bereiche an einer der gegenüberliegenden kurzen Seitenflächen, an denen die zweiten Enden der jeweiligen länglichen Streifen 18 freilegen, mit dem Masseleiter 14 beschichtet, wie in Fig. 8 gezeigt. Das heißt die parallelen voneinander beabstandeten länglichen leitenden Streifen 14a sind an der obengenannten einen kurzen Seitenfläche des dielektrischen Filters 42 ausgebildet, sodaß diese leitenden Streifen 14a Bereiche definieren, in denen die jeweiligen länglichen Streifen 18 der Resonatorelektroden freiliegen.
Wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Fig. 1 bis 7 sind die ersten Enden der Streifen 18 durch den leitenden Film 14 an der anderen der gegenüberliegenden kurzen Seitenflächen des Filters 42 kurzgeschlossen. Wie bei der ersten Ausführungsform der Fig. 1 bis 2 sind die Kontakte 1 6 bei dieser Ausführung an den gegenüberliegenden langen Seitenflächen des Filters 42 ausgebildet und von den leitenden Filmen 14 an den langen Seitenflächen des Filters 42 elektrisch isoliert.
Im spezielleren sind vier Substrate 44, 46, 48, 50, wie in Fig. 9 gezeigt, übereinandergelegt, um das dielektrische Filter 42 zu bilden, in dem die Kopplungselektroden 22, die länglichen Streifen 18 und die Eingangs- und Ausgangselektroden 20 eingebettet sind. Wie in Fig. 9 gezeigt, sind die länglichen Streifen 18 auf dem dritten dielektrischen Substrat 48 ausgebildet, dessen erste Enden durch den leitenden Film 14 kurzgeschlossen sind und dessen zweite Enden zwischen den benachbarten leitenden Streifen 14a auf einer der gegenüberliegenden kurzen Seitenfläche des Filters 42 freiliegen, wie oben beschrieben. Weiters sind die beiden Kopplungselektroden 22 zum kapazitiven Verbinden der länglichen Streifen 18 auf dem zweiten dielektrischen Substrat 46 ausgebildet, sodaß die Kopplungselektroden 22 direkt über den zweiten Enden der länglichen Streifen 18 und von ihnen beabstandet angeordnet sind. Eine grüne Laminarstruktur, die aus den übereinanderliegenden vier Substraten 44, 46, 48, 50 besteht, wird zu einem Rohling für das dielektrische Filter 42 gebrannt.
In Fig. 10 ist eine Ersatzschaltung des dielektrischen Filters 42 dargestellt, die drei Resonatoren 34, die den drei länglichen Streifen 18 entsprechen, sowie vier Kondensatoren 36 umfaßt, die zwischen den Streifen 18 und den Kopplungselektroden 22 vorgesehen sind. Die benachbarten Resonatoren 34 sind durch die Kondensatoren 36 und die Kopplungselektroden 22 miteinander verbunden. Die Kapazitanzwerte dieser Kondensatoren 36 können wie gewünscht eingestellt werden, indem die Kopplungselektroden 22 auf geeignete Weise gemustert werden, um die gewünschte Filtereigenschaft zu erzielen.
Weiters eliminieren die länglichen leitenden Streifen 14a des Leiters 14 wirksam eine Potentialdifferenz zwischen den leitenden Filmen 14 auf den gegenüberliegenden Deck- und Bodenflächen des dielektrischen Filters 32, wodurch verbesserte Stabilität der Filtercharakteristik des Filters 42 gewährleistet wird.
Die Ersatzschaltung umfaßt auch drei Kondensatoren 52 zwischen den freiliegenden oder zweiten Endabschnitten der länglichen Streifen 18 und den länglichen leitenden Streifen 14a auf der entsprechenden kurzen Seitenfläche des dielektrischen Filters 42, wie in Fig. 10 angegeben. In Gegenwart dieser Kondensatoren 52 werden die als Resonatorelektroden dienenden länglichen Streifen 18 bezogen auf die Resonanzfrequenz induktiv gemacht, wodurch ein Induktor M zwischen den benachbarten Resonatoren 34 bereitgestellt wird. So ist jeder Resonator 34 mit einem Kondensator 36 und einem Induktor M ausgestattet, und die Dämpfungswirkung durch das vorliegende dielektrische Filter auf das Eingangsmikrowellenspektrum ist in einem Frequenzband des Spektrums unter dem Durchlaßband kleiner als die Dämpfungswirkung durch das bekannte dielektrische Filter, wie im Graph von Fig. 11 angegeben. Das bedeutet eine verbesserte Fähigkeit zum Filtern des gewünschten Frequenzbandes Außerdem ermöglicht es das Vorsehen der Kondensatoren 52, die Länge der Resonatoren 34 für die gleiche Resonanzfrequenz zu verringern, wodurch zu einer Reduktion der Größe des dielektrischen Filters 42 beigetragen wird.
Gemäß vorliegender Erfindung sind die Resonatorelektroden 18 in Form der länglichen Streifen und die Kopplungselektroden 22, die vollständig innerhalb des dielektrischen Substrats (24) oder der Substrate (30, 32; 44, 46, 48, 50) eingebettet sind, vorzugsweise beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, dessen spezifischer Widerstand relativ klein ist, dessen Hauptkomponente oder -komponenten Au, Ag und/oder Cu ist/sind. Da der Verlust an den Elektroden 18, 22 den Verlust des Filters im Durchlaßband erhöht, ist es wünschenswert, daß der Leitungswiderstand der Verbindungsschaltung ausreichend gering ist, insbesondere, wenn das Filter mit den elektromagnetischen Wellenlängen im Mikrowellenspektrum befaßt ist.
Wenn für die Elektroden 18, 22 ein elektrisch leitendes Material auf Ag- oder Cu-Basis verwendet wird, ist es notwendig, ein dielektrisches Material (für das/die dielektrische(n) Substrat oder Substrate 24, 30, 32) zu verwendet, das bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt (1100ºC oder darunter) eines solchen elektrisch eitenden Materials gebrannt oder gesintert werden kann, da der Schmelzpunkt des leitenden Materials auf Ag- oder Cu-Basis zu gering ist, um gleichzeitiges Brennen des leitenden Materials mit einem herkömmlichen dielektrischen Material zuzulassen. Wenn das dielektrische Filter als Mikrowellenfilter verwendet wird, ist es wünschenswert, daß das dielektrische Material so gewählt wird, daß gewährleistet ist, daß der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz von Resonanzschaltungen, die den Resonatorelektroden 18 entsprechen, nicht über ± 50 ppm/ºC gehalten wird. Beispiele für das bevorzugte dielektrische Material sind: eine Glaszusammensetzung, die aus einem Gemisch aus einem Cordierit-Glaspulver, einem TiO&sub2;-Pulver und einem Nd&sub2;Ti&sub2;O&sub7;-Pulver besteht; und ein Gemisch, das aus einer BaO-TiO&sub2;-RE&sub2;O&sub3;-Bi&sub2;O&sub3;-Zusammensetzung (RE: Seltenerdkomponente) und einer kleinen Menge einer glasbildenden Komponente oder eines Glaspulvers besteht.
Um die vorliegende Erfindung weiter zu verdeutlichen,, werden einige Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die Details der folgenden Beispiele beschränkt ist, sondern mit verschiedenen Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, auf die Fachleute kommen können, ohne daß vom Geist der Erfindung abgewichen wird.

Beispiel 1

Ein Pulvergemisch wurde durch ausreichendes Mischen von 73 Gew.-% Glaspulver, 17 Gew.-% eines TiO&sub2;-Pulvers und 10 Gew.-% eines Nd&sub2;Ti&sub2;O&sub7;-Pulvers hergestellt. Das Glaspulver besteht aus 18 Gew.-% MgO, 37 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 37 Gew.-% SiO&sub2;, 5 Gew.- % B&sub2;O&sub3; und 3 Gew.-% TiO&sub2;. Das Nd&sub2;Ti&sub2;O&sub7;-Pulver wurde durch Mischen von Nd&sub2;O&sub3;- Pulver und TiO&sub2;-Pulver, Kalzinieren des Gemisches bei 1.200ºC und Mahlen der kalzinierten Pulvermasse erhalten. Dem hergestellten Pulvergemisch wurden ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis, ein Plastifikator, Toluol und Alkohole als Lösungsmittel zugegeben. Das Pulvergemisch und diese Additive wurden durch Aluminiumoxidkugeln gut gemischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Unter Verwendung der Aufschlämmung wurden grüne Bänder mit einer Dicke von 0,2- 0,5 mm nach einem Rakelverfahren ausgebildet.
Andererseits wurden ein Ag-Pulver, ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis und ein organisches Lösungsmittel auf Terpineol-Basis nach einem Drei-Walzen-Verfahren ausreichend geknetet, wodurch eine elektrisch leitende Druckpaste hergestellt wurde. Unter Verwendung der Druckpaste wurde auf einigen der grünen Bänder ein Muster aus elektrisch leitendem Material ausgebildet, das den Elektroden 18, 20, 22, 26 entsprach, wie in Fig. 2 gezeigt, während eine leitende Schicht, die den Masseleiterfilmen 14 entsprach, auf einer Oberfläche der anderen grünen Bänder ausgebildet wurde. Ein grünes Band, das das Elektrodenmuster aufwies, und zwei grüne Bänder, die jeweils die leitende Schicht aufwiesen, wurden übereinander angeordnet, sodaß die Muster der Elektroden zwischen den zwei grünen Bändern mit den leitenden Schichten angeordnet waren, sodaß die beiden leitenden Schichten die gegenüberliegenden Oberflächen des erhaltenen grünen Laminarbandes bilden. Das verdichtete grüne Laminarband wurde bei 100ºC unter 100 kg/cm² verdichtet. Das grüne Laminarband wurde in Stücke geschnitten, die jeweils deni dielektrischen Filter 12 von Fig. 1 entsprachen. Dann wurde die Druckpaste auf die vier Seitenflächen eines jeden Stücks aufgetragen, um auf den vier Seitenflächen des Filters 12 leitende Anschlußflächen die den Eingangs- und Ausgangskontakten entsprechen, sowie leitende Schichten zu bilden, die den leitenden leitende Schichten zu bilden, die den leitenden Filmen 14 entsprechen. So wurde eine Vielzahl von Vorläufern für das dielektrische Filter 12 hergestellt. Diese Vorläufer wurden in der Atmosphäre bei 900ºC 30 Minuten lang gebrannt, wodurch dünne Mikrowellenfilter mit einer Gesamtdicke von 2 mm hergestellt wurden.
Diese Filter hatten eine Bandbreite von 20 MHz und einen Einfügungsverlust von 3 dB, wobei die Nennfrequenz 900 MHz betrug. Ein gesintertes Teststück wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Pulvergemisches hergestellt. Das Teststück wurde auf vorbestimmte Abmessungen geschliffen, und sein Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz im Mikrowellenspektrum wurde nach dem Hakki & Coleman- Verfahren über einen Temperaturbereich von -25ºC bis +75ºC gemessen. Der gemessene Temperaturkoeffizient betrug +10ppm/ºC.

Beispiel 2

Ein Pulvergemisch wurde durch ausreichendes Mischen von 73 Gew.-% Glaspulver, 17 Gew.-% eines TiO&sub2;-Pulvers und 10 Gew.-% eines Nd&sub2;Ti&sub2;O&sub7;-Pulvers hergestellt. Das Glaspulvers besteht aus 17 Gew.-% MgO, 37 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 37 Gew.-% SiO&sub2;, 5 Gew.- % B&sub2;O&sub3;, 3 Gew.-% TiO&sub2; und 1 Gew.-% MnO. Das TiO&sub2;-Pulver wurde durch Mischen von im Handel erhältlichen TiO&sub2;- und MnO-Pulvern, Kalzinieren des Gemisches bei 1.200ºC und Mahlen der kalzinierten Pulvermasse erhalten. Das Nd&sub2;Ti&sub2;O&sub7;-Pulver wurde durch Mischen von Nd&sub2;O&sub3;-Pulver, TiO&sub2;-Pulver und MnO-Pulver, Kalzinieren des Gemisches bei 1.200ºC und Mahlen der kalzinierten Pulvermasse erhalten.
Dem hergestellten Pulvergemisch wurden ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis, ein Plastifikator, Toluol und Alkohole als Lösungsmittel zugegeben. Das Pulvergemisch und diese Additive wurden durch Tonerdekugeln gemischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Unter Verwendung der Aufschlämmung wurden grüne Bänder mit einer Dicke von 0,2-0,5 mm nach einem Rakelverfahren erhalten.
Andererseits wurden ein Cu-Pulver, ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis und ein organisches Lösungsmittel auf Terpineol-Basis nach einem Drei-Walzen-Verfahren ausreichend geknetet, wodurch eine elektrisch leitende Druckpaste hergestellt wurde. Unter Verwendung der Druckpaste wurden auf die grünen Bänder ein Elektrodenmuster und eine leitende Schicht gedruckt, und verdichtete grüne Laminarbänder für das Filter 12 von Fig. 1 wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Dann wurden Vorläufer für das dielektrische Filter 12 hergestellt, indem die Druckpaste wie in Beispiel 1 auf die grünen Laminarbänder aufgebracht wurde. Die Vorläufer wurden in einer Stickstoffatmosphäre 30 Minuten lang bei 950ºC gebrannt, wodurch dünne Mikrowellenfilter mit einer Gesamtdicke von 2 mm hergestellt wurden. Diese Filter hatten eine Bandbreite von 30 MHz und einen Einfügungsverlust von 3,5 dB, wenn die Nennfrequenz 900 MHz betrug.

Beispiel 3

Ein Muster aus elektrisch leitendem Material, das den Resonatorelektroden 18, 20, 22, 26 entsprach, wurde unter Verwendung einer Ag-Paste auf die grünen Bänder, wie in Beispiel 1 hergestellt, gedruckt, und verdichtete grüne Laminarbänder für das Filter 12 wurden hergestellt. Dann wurde eine im Handel erhältliche Cu-Paste aufgetragen, um leitende Filme und Anschlußflächen zu bilden, die den Masseleiterfilmen 14 und Eingangs- und Ausgangskontakten 1 6 entsprachen, wodurch Vorläufer für das Filter 12 von Fig. 1 erhalten wurden. Die Vorläufer wurden in der Atmosphäre 30 Minuten lang bei 600ºC zu 2 mm dicken Mikrowellenfiltern gebrannt. Diese Filter hatten eine Brandbreite von 20 MHz und einen Einfügungsverlust von 3 dB, wenn die Nennfrequenz 900 MHz betrug.

Beispiel 4

Ein Pulvergemisch wurde hergestellt, indem insgesamt 8 Gew.-% eines Glaspulvers mit niedrigem Schmelzpunkt und eines Metalloxidpulvers mit niedrigem Schmelzpunkt zu 92 Gew.-% einer pulverigen BaO-TiO&sub2;-Nd&sub2;O&sub3;-Bi&sub2;O&sub3;-Zusammensetzung zugegeben wurden. Dem hergestellten Pulvergemisch wurden ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis, ein Plastifikator, Toluol und Alkohole als Lösungsmittel zugegeben. Das Pulvergemisch und diese Additve wurden durch Aluminiumoxidkugeln gut gemischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Unter Verwendung der Aufschlämmung wurden grüne Bänder mit einer Dicke von 0,2-0,5 mm nach einem Rakelverfahren ausgebildet.
Andererseits wurden ein Ag-Pulver, ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis und ein organisches Lösungsmittel auf Terpineol-Basis nach einem Drei-Walzen-Verfahren ausreichend geknetet, wodurch eine elektrisch leitende Druckpaste hergestellt wurde. Unter Verwendung der Druckpaste wurde auf einigen der grünen Bänder ein Muster aus elektrisch leitendem Material ausgebildet, das den Resonatorelektroden 18 entsprach, wie in Fig. 4 gezeigt, während auf den anderen grünen Bändern ein Muster aus elektrisch leitendem Material ausgebildet wurde, das den Kopplungselektroden 22 entsprach. Weiters wurden eine leitende Schicht, die dem Masseleiterfilm 14 entsprach, und leitende Anschlußflächen, die den Eingangs- und Ausgangskontakten 15 entsprachen, wie in Fig. 3 gezeigt, auf einer Oberfläche anderer grüner Bänder ausgebildet. Die sich daraus ergebenden vier grünen Bänder wurden in der Reihenfolge der Beschreibung aufeinandergelegt: ein grünes Band mit der leitenden Schicht und den beiden leitenden Anschlußflächen; zwei grüne Bänder, von denen das eine das Muster für die Resonanzelektroden 18 aufwies und das andere das Muster für die Kopplungselektroden 22 aufwies; und ein grünes Band, das die leitende Schicht aufwies. Das hergestellte grüne Laminarband wurde bei 100ºC unter 100 kg/cm² verdichtet. Das verdichtete grüne Laminarband wurde in Stücke geschnitten, die jeweils dem dielektrischen Filter 28 von Fig. 3 entsprachen. Dann wurde die Druckpaste auf die vier Seitenflächen eines jeden Stücks aufgetragen, uni auf den vier Seitenflächen des Filters 28 leitende Schichten zu bilden, die den leitenden Filmen 14 entsprachen. So wurde eine Vielzahl von Vorläufern für das dielektrische Filter 28 hergestellt. Diese Vorläufer wurden in der Atmosphäre 30 Minuten lang bei 900ºC gebrannt, wodurch dünne Mikrowellenfilter mit einer Gesamtdicke von 2 mm hergestellt wurden.
Diese Filter 28 wiesen eine Bandbreite von 20 MHz und einen Einfügungsverlust von 3 dB auf, wenn die Nennfrequenz 900 MHz betrug. Ein gesintertes Teststück wurde unter Verwendung des zur Herstellung der Filter 28 verwendeten Pulvergemisches hergestellt. Das Teststück wurde auf vorbestimmte Abmessungen geschliffen, und sein Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz im Mikrowellenspektrum wurde nach dem Hakki & Coleman-Verfahren über einen Temperaturbereich von -25ºC bis +75ºC gemessen. Der gemessene Temperaturkoeffizient betrug + 15 ppm/ºC. Vor der Messung wurde eine Feineinstellung der Frequenzcharakteristik des Teststücks vorgenommen, indem die zweiten Enden der Resonatorelektroden 18 und der Kopplungselektroden 22 getrimmt wurden.

Beispiel 5

Ein Pulvergemisch wurde hergestellt, indem insgesamt 8 Gew.% eines Glaspulvers mit niedrigem Schmelzpunkt und eines Metalloxidpulvers mit niedrigem Schmelzpunkt zu 92 Gew.-% einer pulverigen BaO-TiO&sub2;-Nd&sub2;O&sub3;-Bi&sub2;O&sub3;-Zusammensetzung zugegeben wurden. Dem hergestellten Pulvergemisch wurden ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis, ein Plastifikator, Toluol und Alkohole als Lösungsmittel zugegeben. Das Pulvergemisch und diese Additve wurden durch Aluminiumoxidkugeln gut gemischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Unter Verwendung der Aufschlämmung wurden grüne Bänder mit einer Dicke von 0,2-0,5 mm nach einem Rakelverfahren ausgebildet.
Andererseits wurden ein Ag-Pulver, ein organisches Bindemittel auf Acrylbasis und ein organisches Lösungsmittel auf Terpineol-Basis nach einem Drei-Walzen-Verfahren ausreichend geknetet, wodurch eine elektrisch leitende Druckpaste hergestellt wurde. Unter Verwendung der Druckpaste wurden auf jeweiligen grünen Bändern für das dritte, das vierte und das zweite dielektrische Substrat 48,50 und 46 Muster aus elektrisch leitendem Material ausgebildet, die den Resonatorelektroden 18, Eingangs- und Ausgangselektroden 20 und Kopplungselektroden 22 entsprachen, wie in Fig. 9 gezeigt. Weiters wurden auf den entsprechenden grünen Bändern leitende Filme ausgebildet, die den obersten und untersten Leiterfilmen 14 entsprachen. Die grünen Bänder mit den leitenden Mustern und Filmen wurden in der entsprechenden Reihenfolge aufeinandergelegt. Das so hergestellte grüne Laminarband wurde bei 100ºC unter 100 kg/cm² verdichtet. Das verdichtete grüne Laminarband wurde in Stücke geschnitten, die jeweils cm dielektrischen Filter 42 von Fig. 8 entsprachen. Dann wurde die Druckpaste auf die vier Seitenflächen eines jeden Stücks aufgetragen, um auf den vier Seitenflächen des Filters 42 leitende Schichten zu bilden, die den leitenden Filmen 14 und Streifen 14a entsprachen. So wurde eine Vielzahl von Vorläufern für das dielektrische Filter 42 hergestellt. Diese Vorläufer wurden in der Atmosphäre 30 Minuten lang bei 900ºC gebrannt, wodurch dünne Mikrowellenfilter mit einer Gesamtdicke von 2 mm hergestellt wurden.
Diese Filter 42 wiesen eine Bandbreite von 20 MHz und einen Einfügungsverlust von 3 dB auf, wenn die Nennfrequenz 900 MHz betrug. Ein gesintertes Teststück wurde unter Verwendung des zur Herstellung der Filter 42 verwendeten Pulvergemisches hergestellt. Das Teststück wurde auf vorbestimmte Abmessungen geschliffen, und sein Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz im Mikrowel lenspektrum wurde nach dem Hakki & Coleman-Verfahren über einen Temperaturbereich von -25ºC bis +75³C gemessen. Der gemessene Temperaturkoeffizient betrug +15 ppm/ºC. Vor der Messung wurde eine Feineinstellung der Frequenzcharakteristik des Teststücks vorgenommen, indem die zweiten Enden der Resonatorelektroden 18 und der Kopplungselektroden 22 getrimmt wurden.

Claims

1. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ mit einem dielektrischen Substrat (24;30, 32; 44, 46, 48, 50) und einer Vielzahl von im Substrat eingebetteten Resonatorelektroden (18), dadurch gekennzeichnet, daß Kopplungselektroden (22, 26) innerhalb des dielektrischen Substrats im Abstand von den Resonatorelektroden ausgebildet sind, um die Vielzahl von Resonatorelektroden kapazitiv zu koppeln, um Kondensatoren bzw. Kapazitäten (36, 38) jeweils zwischen benachbarten Resonatorelektroden bereitzustellen bzw. vorzusehen.

2. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach Anspruch 1, worin ein Masseleiter (14, 14a) an einer ersten Außenfläche des dielektrischen Substrats (24; 30, 32; 44, 46, 48, 50) vorgesehen ist und die Vielzahl von Resonatorelektroden (18) kurzgeschlossene erste Enden aufweist, die durch den Masseleiter miteinander verbunden sind.

3. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach Anspruch 2, worin die Vielzahl von Resonatorelektroden (18) aus einer Vielzahl jeweiliger länglicher Streifen besteht, wobei die länglichen Streifen im wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sind.

4. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach Anspruch 2 oder 3, worin jede der Resonatorelektroden (18) ein zweites Ende gegenüber seinem kurzgeschlossenen ersten Ende aufweist, wobei weiters Kopplungselektroden (22) einstückig mit den zweiten Enden der Resonatorelektroden ausgebildet sind.

5. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Kopplungselektroden (22, 26) eine Kopplungselektrode (26) zum kapazitiven Koppeln der beiden äußersten Elektroden der Resonatorelektroden (18) umfassen.

6. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin jede der Resonatorelektroden (18) eine Streifenleitungsresonanzschaltung vom λ/4- oder λ/2 TEM-Mode bereitstellt und ein zweites Ende aufweist, das auf einer zweiten Außenfläche des dielektrischen Substrats (30, 32; 44, 46, 48, 50) freiliegt.

7. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach Anspruch 6, worin die Kopplungselektroden (22) den Resonatorelektroden (18) jeweils entsprechend und das freiliegende zweite Ende einer jeden der Resonatorelektroden (18) von einer entsprechenden der Kopplungselektroden (22) in einer Dickerichtung des dielektrischen Substrats (30, 32; 44, 46, 48, 50) beabstandet ist.

8. Dielektrisches Filter vom Dreiplatten-Typ nach Anspruch 6 oder 7, worin der Masseleiter (14, 14a) einen obersten und einen untersten leitenden Film (14) umfaßt, die auf gegenüberliegenden Deck- bzw. Bodenflächen als der ersten Außenfläche des dielektrischen Substrats (44, 46, 48, 50) ausgebildet sind, sowie eine Vielzahl leitender Streifen (14a), die auf einer Seitenfläche als der zweiten Außenfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet sind, um den obersten und untersten leitenden Film (14) elektrisch zu verbinden, sodaß die zweiten Enden der Resonatorelektroden (18) elektrisch von den leitenden Streifen (14a) isoliert sind.

9. Verfahren zum Einstellen einer Frequenzcharakteristik eines dielektrischen Filters vom Dreiplatten-Typ, wie nach einem der Ansprüche 6 bis 8 definiert, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Trimmens des zweiten Endes einer jeden Resonatorelektrode (18) umfaßt, um dadurch eine Resonanzfrequenz der entsprechenden Resonanzschaltung bzw. des entsprechenden Resonanzkreises einzustellen.