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Die vorliegende Erfindung betrifft
eingeschichtetes dielektrisches Filter, das hauptsächlich für dielektrische
Antennenduplexer und in Hochfrequenz-Funkgeräten, z. B. in Mobiltelefonen,
verwendet wird. Ein Antennenduplexer ist eine Vorrichtung, in der
eine Antenne durch einen Sender und einen Empfänger gemeinsam verwendet wird,
und er besteht aus einem Sende- und einem Empfangsfilter. Die Erfindung
betrifft insbesondere ein laminiertes dielektrisches Filter mit
einer Laminatstruktur, die durch Laminieren einer dielektrischen
Lage und einer Elektrodenschicht und durch Brennen der Struktur
zu einem Körper
hergestellt wird.
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Im Zuge der Weiterentwicklungen mobiler Kommunikationen
werden Antennenduplexer in vielen Mobil- und Autotelefonen weit
verbreitet verwendet. Nachstehend wird ein Beispiel eines herkömmlichen
Antennenduplexers unter Bezug auf eine Zeichnung beschrieben.
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9 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen
Antennenduplexers. In 9 bezeichnen
, Bezugszeichen 701 bis 706 dielektrische Koaxialresonatoren, 707 ein
Kopplungssubstrat, 708 ein Metallgehhäuse, 709 eine Metallabdeckung, 710 bis 712 Serienkondensatoren, 713 und 714 Induktionsspulen
oder Induktoren, 715 bis 718 Kopplungskondensatoren, 721 bis 726 Kontaktstifte oder
-anschlüsse, 731 einen
Sendeanschluß, 732 einen
Antennenanschluß, 733 einen
Empfangsanschluß und 741 bis 747 auf
dem Kopplungssubstrat 707 ausgebildete Elektrodenmuster.
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Die dielektrischen Koaxialresonatoren 701, 702, 703,
die Serienkondensatoren 710, 711, 712 und
die Induktoren 713, 714 sind kombiniert, um ein Durchlaßbereichunterdrückungsfilter
zu bilden. Die dielektrischen Koaxialresonatoren 704, 705, 706 und die
Kopplungskondensatoren 715, 716, 717, 718 bilden
ein Empfangsbandpaßfilter.
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Ein Ende des Sendefilters ist mit
einem Sendeanschluß verbunden,
der mit einem Sender elektrisch verbunden ist, und das andere Ende
des Sendefilters ist mit einem Ende eines Empfangsfilters und außerdem mit
einem Antennenanschluß verbunden,
der mit der Antenne elektrisch verbunden ist. Das andere Ende des
Empfangsfilters ist mit einem Empfangsanschluß verbunden, der mit einem
Empfänger
elektrisch verbunden ist.
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Nachstehend wird die Funktionsweise
eines Antennenduplexers beschrieben. Das Durchlaßbereichunterdrückungsfilter
weist eine geringe Durchlaßdämpfung für das Sendesignal
im Sendefrequenzband auf und kann das Sendesignal vom Sendeanschluß nahezu
dämpfungsfrei
zum Antennenanschluß übertragen,
Es weist andererseits eine größere Durchlaßdämpfung für das Empfangssignal
im Empfangsfrequenzband auf und reflektiert die Eingangssignale
im Empfangsfrequenzband nahezu vollständig, so daß das vom Antennenanschluß ankommende
Empfangssignal zum Empfangsbandpaßfilter zurückkehrt.
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Das Empfangsbandpaßfilter
weist andererseits eine geringe Durchlaßdämpfung für das Empfangssignal im Empfangsfrequenzband
auf und überträgt das Empfangssignal
nahezu dämpfungsfrei vom
Antennenanschluß zum
Empfangsanschluß.
Es weist eine große
Durchlaßdämpfung für das Sendesignal
im Sendefrequenzband auf und reflektiert die Eingangssignale im
Sendefrequenzband nahezu vollständig,
so daß die
vom Sendefilter zugeführten Sendesignale
zum Antennenanschluß übertragen werden.
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Bei dieser Konstruktion besteht jedoch
bei der Herstellung dielektrischer Koaxialresonatoren eine Einschränkung hinsichtlich
der Feinverarbeitung von Keramik, so daß es schwierig ist, ihre Größe zu reduzieren.
Außerdem
ist eine Größenreduzierung schwierig,
weil viele Teile verwendet werden, z. B. Kondensatoren und Induktoren,
und ein anderes Problem besteht in der Schwierigkeit der Reduzierung der
Montagekosten.
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Das dielektrische Filter ist ein
Bauteil des Antennenduplexers und wird auch weit verbreitet als
unabhängiges
oder separates Filter in Mobiltelefonen und Funkgeräten verwendet,
und es besteht Bedarf für
eine Größenreduzierung
und eine höhere
Leistung des Filters. Unter Bezug auf eine andere Zeichnung wird
nachstehend ein Beispiel eines herkömmlichen dielektrischen Filters
des Blocktyps mit einer sich von der vorstehend beschriebenen Struktur
unterscheidenden Struktur beschrieben.
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10 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht
eines herkömmlichen
dielektrischen Filters des Blocktyps. In 10 bezeichnen Bezugszeichen 1200 einen
dielektrischen Block, 1201 bis 1204 Durchgangslöcher und 1211 bis 1214 und 1221, 1222, 1230 Elektroden.
Der dielektrische Block 1200 ist, mit Ausnahme von Umfangsabschnitten
der Elektroden, auf deren Oberfläche
die Elektroden 1221, 1222 und andere ausgebildet
sind, einschließlich
der Oberfläche
der Durchgangslöcher 1201 und 1204 vollständig mit
Elektroden bedeckt.
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Nachstehend wird die Funktionsweise
des derart konstruierten dielektrischen Filters beschrieben. Die
Oberflä chenelektroden in den Durchgangslöchern 1201 bis 1204 dienen
als Resonator, und die Elektrode 1230 dient als Abschirmungselektrode.
Die Elektroden 1211 bis 1214 dienen zum Vermindern der
Resonanzfrequenz des aus den Elektroden in den Durchgangslöchern gebildeten
Resonators und dienen als Lade kapazitätselektrode. Eine vorgeschaltete
1/4-Wellenlängen-Kurzschlußübertragungsleitung
koppelt nicht bei der Resonanzfrequenz an und weist eine Bandsperrcharakteristik
auf, wobei jedoch durch diese Reduzierung der Resonanzfrequenz eine
elektromagnetische Feldkopplung zwischen Übertragungsleitungen im Filterdurchlaßband auftritt,
so daß ein
Bandpaßfilter
erzeugt wird. Die Elektroden 1221, 1222 sind Eingangs-
und Ausgangskopplungskapazitätselektroden,
und die Eingangs- und Ausgangskopplung wird durch die Kapazität zwischen
diesen Elektroden und dem Resonator und den Ladekapazitätselektroden
erhalten.
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Das Funktionsprinzip dieses Filters
ist eine modifizierte Version des Funktionsprinzip eines in der Literatur
beschriebenen Kamm- (Comb-line-) Filters (vergl. z. B. G. L. Matthaei, "Comb-Live Band-pass Filters
of Narrow or Moderate Bandwidth",
the Microwave Journal, August 1963). Dieses Filters des Blocktyps
ist ein Comb-line-Filter, das aus einem dielektrischen Keramikmaterial
besteht (vergl. z. B. US-Patent
Nr. 4431977). Für
das Comb-line-Filter ist immer eine hohe Ladekapazität zum Vermindern
der Resonanzfrequenz erforderlich, um die Bandpaßcharakteristik zu realisieren.
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11 zeigt
die Übertragungskennlinie
des herkömmlichen
dielektrischen Filters des Comb-line-Typs. Die Transmissionskennlinie
ist eine Chebyshev-Kennlinie, die stetig zunimmt, weil die Dämpfung außerhalb
der Bandbreite von der Mittenfrequenz abweicht.
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Bei dieser Konstruktion kann jedoch
die Kennlinie einer elliptischen Funktion, die einen Dämpfungspol
in der Nähe
der Bandbreite der Übertragungskennlinie
aufweist, nicht realisiert werden, so daß der Auswahlbereich für die Filter-leistung nicht
ausreichend ist.
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Außerdem wird erwartet, daß hinsichtlich
der Herstellung einer kleinformatigeren und dünneren Struktur ein fla ches
laminiertes dielektrisches Filter geeigneter ist als ein dielektrisches
Filter des Koaxialtyps, und es wurden mehrere Versuche unternommen,
um eine solche Vorrichtung zu entwickeln. Nachstehend wird ein herkömmliches
Beispiel eines laminierten dielektrischen Filters beschrieben. Die folgende
Beschreibung betrifft ein laminiertes "LC Filter" (Handelsbezeichnung), das als ein laminiertes
dielektrisches Filter realisiert ist, wobei als Steckelemente ausgebildete-Kondensatoren und
Induktoren in einer Laminatstruktur angeordnet werden.
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12 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen der Struktur
eines herkömmlichen
laminierten "LC-Filters". In 12 bezeichnen Bezugszeichen 1 und 2 dicke
dielektrische Schichten. Ruf einer dielektrischen Lage 3 sind
Induktorelektroden 3a, 3b ausgebildet, und auf
einer dielektrischen Lage 4 sind Kondensatorelektroden 4a, 4b ausgebildet,
auf einer dielektrischen Lage 5 sind Kondensatorelektroden 5a, 5b ausgebildet,
und auf einer dielektrischen Lage 7 sind Abschirmungselektroden 7a, 7b ausgebildet.
Durch stapelförmiges
Anordnen all dieser dielektrischen Schichten und Lagen zusammen
mit einer dielektrischen Lage 6 zum Schützen der Elektroden wird eine
fertige Laminatstruktur hergestellt.
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Nachstehend wird die Funktionsweise
des derart hergestellten dielektrischen Filters beschrieben. Die
sich gegenüberliegenden
Kondensatorelektroden 4a und 5a bzw. 4b und 5b bilden
jeweils Parallelplattenkondensatoren. Jeder Parallelplattenkondensator
wirkt als Resonanzschaltung, weil sie über Seitenelektroden 8a, 8b mit
den Induktorelektroden 3a, 3b in Serie geschaltet
sind. Die Induktoren sind magnetisch gekoppelt. Die Seitenelektrode 8b ist eine
Erdungselektrode, und die Seitenelektrode 8c ist mit Anschlüssen 3c, 3d verbunden,
die mit der Induktorelektrode verbunden sind, um den Ein- bzw. Ausgangsanschluß eines
Bandpaßfilters
zu bilden (vergl. z. B. JP-A-3-72706 (1991)).
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Bei einer solchen Struktur wird jedoch,
wenn die Induktorelektroden näher
zueinander hin gebracht werden, wodurch der Abstand vermindert wird,
um ihre Größe zu reduzieren,
die magnetische Feldkopplung zwischen den Resonatoren zu groß, und es
ist schwierig, eine geeignete Bandpaßkennlinie mit schmaler Bandbreite
zu realisieren. Außerdem
ist es schwierig, die Güte
bzw. den Q-Faktor der Spulenelektroden im lastfreien Zustand zu
erhöhen, so
daß die
Filterdurchlaßdämpfung groß wird.
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Nachstehend wird ein anderes herkömmliches
Beispiel eines laminierten dielektrischen Filters unter Bezug auf
eine beigefügte
Zeichnung beschrieben. 13(a) und (b) zeigen die Struktur eines herkömmlichen
laminierten dielektrischen Filters. In den 13(a) und (b) sind auf einem dielektrischen Substrat 819 1/4-Wellenlänge-Streifenleitungen 820, 821 ausgebildet.
Ein- und Ausgangselektroden 823, 824 sind auf
der gleichen Ebene ausgebildet wie die Streifenleitungen 820, 821.
Die Streifenleitung 820 besteht aus einem ersten Abschnitt 820a (L1 bezeichnet die Länge des Abschnitts 820a)
mit einer ersten Leitungsbreite W1 (Z1 bezeichnet die charakteristische Impedanz
von W1), der der den Ein- und Ausgangselektroden 823 gegenüberliegt,
einem zweiten Abschnitt 820b (L2 bezeichnet
die Länge
des Abschnitts 820b) mit einer zweiten Leitungsbreite W2, die kleiner ist als die erste Leitungsbreite
W1, und einem dritten Abschnitt 820c mit
einer dritten Leitungsbreite, die kleiner ist als die erste Leitungsbreite
W1, jedoch größer als die zweite Leitungsbreite
W2 (Z2 bezeichnet
die charakteristische Impedanz von W2). Ähnlicherweise
besteht die Streifenleitung 821 aus einem ersten Abschnitt 821a mit
einer ersten Leitungsbreite W1, der der
Ein- und der Ausgangselektrode 824 gegenüberliegt,
einem zweiten Abschnitt 821b mit einer zweiten Leitungsbreite
W2, die kleiner ist als die erste Leitungsbreite
W1, und einem dritten Abschnitt 821c mit
einer dritten Leitungsbreite, die kleiner ist als die erste Leitungsbreite
W1, jedoch größer als die zweite Leitungsbreite
W2. Die Streifenleitungen 820, 821 sind
mit einer Kurzschlußelektrode 822 verbunden,
und der Resonator 801 ist π-förmig. Ein dielektrisches Substrat 810 ist
an beiden Oberflächen
von Erdungselektroden 825, 826 bedeckt. An einer
Seite 819a sind Seitenelektroden 827, 828 ausgebildet,
und die Erdungselektroden 825, 826 und die Kurzschlußelektroden 822 sind
verbunden. An der anderen Seite 819b sind mit der Ein-
bzw. der Ausgangselektrode 823, 824 zu verbindende
Seitenelektroden ausgebildet. Die Streifenleitungen 820, 821 sind
mit der Ein- und der Ausgangselektrode 823 bzw. 824 kapazitiv
gekoppelt, wodurch sie ein Filter bilden, wie beispielsweise im
US-Patent Nr. 5248949 beschrieben ist.
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Bei einer solchen Konstruktion kann
jedoch wie beim herkömmlichen
dielektrischen Filter des Blocktyps die Kennlinie einer elliptischen
Funktion, die einen Dämpfungspol
in der Nähe
des Durchlaßbereichs
der Übertragungskennlinie
aufweist, nicht realisiert werden, so daß der Leistungsbereich des Filters
nicht breit genug ist.
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In der US-A-4701727 wird ein Stripline-Hairpin-Filter
mit Leitungsabgriff beschrieben, das ein erstes Substrat aufweist,
wobei N Hairpin-Resonatoren auf gegenüberliegenden Flächen des
ersten Substrats alternierend angeordnet sind. Jeder der Hairpin-Resonatoren
steht in einer parallelen gekoppelten Beziehung mit einem auf einer
gegenüberliegenden
Fläche
des ersten Substrats angeordneten, benachbarten Hair pin-Resonator.
Der erste und der letzte Hairpin-Resonator weisen jeweils ein damit verbundenes
Element auf, das auf dem Substrat angeordnet ist, um jeweils ein
Signal in die N Hairpin-Resonatoren einzukoppeln bzw. davon auszukoppeln.
Es sind ein zweites und ein drittes Substrat vorgesehen, wobei jedes
dieser Substrate benachbart zu einzelnen der N Hairpin-Resonatoren
auf gegenüberliegenden
Flächen
des ersten Substrats angeordnet ist. Es sind eine erste und eine
zweite Erdungsebene vorgesehen, wobei die Erdungsebenen jeweils
benachbart zum zweiten bzw. zum dritten Substrat angeordnet sind.
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Es ist eine primäre Aufgabe der Erfindung, ein
kostengünstiges
geschichtetes dielektrisches Filter mit einer sehr guten Bandpaßkennlinie,
einer geringen Durchlaßdämpfung und
einer hohen Bandbreitenselektivität bereitzustellen. Es ist eine
andere Aufgabe der Erfindung, ein geschichtetes oder laminiertes
dielektrisches Filter mit einer kleinen und flachen Struktur bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der
Patentansprüche
gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein geschichtetes dielektrisches Filter bereitgestellt, wobei ein
erster Streifenleitungsresonator über eine erste dielektrische
Schicht mit der Dicke t1 auf einer ersten
Abschirmelektrode angeordnet ist, zweite bis n-te Streifenleitungsresonatoren über zweite
bis n-te dielektrische Schichten mit der Dicke t2 bis
t0 (wobei n die Anzahl von Streifenleitungsresonatoren, d.
h. 2 oder mehr, bezeichnet) auf dem ersten Streifenleitungsresonator
angeordnet sind, eine zweite Abschirmelektrode über die (n + 1)-te dielektrische Schicht
mit der Dicke tn + 1 auf dem n-ten Streifenleitungsresonator angeordnet
ist, und die Dicken t2 bis t0 so
eingestellt werden, daß sie
von der Dicke t1 und der Dicke tn+1 verschieden sind. Bei diesem geschichteten
dielektrischen Filter werden ein großer Kopplungsgrad zwischen
Resonatoren und ein hoher Q-Faktor
im lastfreien Zustand erhalten, wodurch ein kleinformatiges Filter
mit ausgezeichneten Filterkenngrößen realisiert
werden kann, z. B. mit einer geringen Dämpfung und einer hohen Selektivität, und wobei
kein breiter Einbauplatz erforderlich ist, wenn das Filter als mehrstufiges
Filter ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, daß der Maximalwert
der Dicken t2 bis tn kleiner
ist als die Dicke t1 und die Dicke tn+1. Es ist bevorzugt, daß der Maximalwert der Dicken
t2
bis tn kleiner ist als der Maximalwert der Dicken
t1 und tn+1. Es
ist außerdem
bevorzugt, daß der Maximalwert
der Dicken t2 bis t0 kleiner
ist als die Dicke t1 und die Dicke tn+1 . Außerdem
ist es bevorzugt, daß die
Anzahl n von Streifenleitungsresonatoren 3 oder mehr beträgt (für Fachleute
ist ersichtlich, daß die
Anzahl n auch 3 oder mehr betragen kann) und die Dicken t2 bis t0 alle gleich
sind. In dieser Ausführungsform
eines geschichteten dielektrischen Filters werden ein großer Kopplungsgrad
zwischen Resonatoren und ein hoher Q-Faktor im lastfreien Zustand erhalten,
wodurch ein kleinformatiges Filter mit ausgezeichneten Filterkenngrößen realisiert
wird, z. B. mit geringer Dämpfung
und hoher Selektivität,
wobei kein breiter Einbauplatz- erforderlich ist, wenn das Filter
als mehrstufiges Filter ausgebildet ist.
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Vorzugsweise sind die erste Abschirmelektrode
und die zweite Abschirmelektrode aus Elektroden innerer Lagen gebildet,
die von dielektrischen Schichten umschlossen sind. Die Abschirmelektrode kann
im gleichen Fertigungsschritt hergestellt werden wie die Streifenleitungsresonatorelektrode
und die Kapazitätselektrode,
wodurch die Fertigung vereinfacht wird.
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Vorzugsweise werden die erste dielektrische Schicht
und die (n + 1)-te dielektrische Schicht durch Laminieren mehrerer
dünner
dielektrischer Schichten hergestellt. Durch Herstellen der dicken
dielektrischen Schicht aus dünnen
dielektrischen Schichten mit genormter Dicke können die Fertigungskosten weiter
reduziert werden.
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Vorzugsweise sind die Eingangs- und
die Ausgangskopplungskapazitätselektrode
in einer der dünnen
dielektrischen Schichten ausgebildet, die die erste dielektrische
Schicht bilden, bzw. in einer der dünnen dielektrischen Schichten,
die die (n + 1)-te dielektrische Schicht bilden. Das Filter kann
kleinformatiger ausgebildet werden als im magnetischen Feldkopplungssystem,
indem der Streifenleitungsresonator und der Eingangs- und Ausgangsanschluß durch
kapazitive Kopplung gekoppelt werden. Die Berechnung des Kopplungsgrades
ist einfach, und der Eingangs- und der Ausgangskopplungsgrad können lediglich
durch Ändern
der Fläche
des Elektrodenmusters geändert
werden, so daß die
Konstruktion einfach ist.
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Vorzugsweise ist die Position der
Mittellinie der ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren in
jeder der ersten bis n-ten dielektrischen Schichten in der lateralen
Richtung parallelverschoben. Bei dieser Ausführungsform des geschichteten
dielektrischen Filters kann der Kopplungsgrad zwischen Streifenleitungsresonatoren.
sehr einfach eingestellt werden.
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Außerdem ist es bevorzugt, daß die ersten bis
n-ten Streifenleitungsresonatoren als am vorderen Ende kurzgeschlossene
Streifenleitungsresonatoren ausgebildet und durch Ausrichten der
Kurzschlußenden
laminiert sind. Dadurch kann das geschichtete dielektrische Filter
einfach konstruiert werden, und es kann ein kleinformatiges Filter
erhalten werden.
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Außerdem ist es bevorzugt, daß die breiten Erdungselektroden
am Kurzschlußende
der ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren ausgebildet sind,
an der Erdungsseite angeordnete Abschirmelektroden aus Außenelektroden
am Kurzschlußende des
Streifenleitungsresonators der dielektrischen Schicht ausgebildet
sind, die aus den ersten bis (n + 1)-ten dielektrischen Schichten
besteht, und das Kurzschlußende
des Streifenleitungsresonators über die
Erdungselektrode mit der erdungsseitigen Abschirmelektrode verbunden
und geerdet ist. In dieser Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters hat eine Änderung der
Länge der
breiten Erdungselektroden eine geringere Auswirkung auf die Resonanzfrequenz
als eine Änderung
der Länge
der Streifenleitungsresonatorelektrode, wodurch Resonanzfrequenzschwankungen unterdrückt werden,
die durch beim Schneiden der dielektrischen Schicht auftretende
Unterschiede verursacht werden. Außerdem wird, weil die Seite
durch die Seitenelektrode des erdungsseitigen Erdungsanschlusses
abgeschirmt wird, die Feldkennlinie durch äußere Einwirkungen kaum beeinflußt.
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Vorzugsweise werden die Eingangs-
und die Ausgangskopplungskapazitätselektrode
in einer der dünnen
dielektrischen Schichten der ersten dielektrischen Schicht bzw.
in einer der dünnen
dielektrischen Schichten der (n + 1)-ten dielektrischen Schicht
ausgebildet, ist die Entnahmeseite der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode
in der einen dielektrischen Schicht die rechte Seite des Streifenleitungsresonators
und in der anderen dielektrischen Schicht die linke Seite, und die Elektroden
sind als Eingangs- und Ausgangsanschluß mit den aus Außenelektroden
gebildeten seitlichen Eingangs- und Ausgangselektroden verbunden,
vor ausgesetzt, daß die
rechte und die linke Seite der Schichtstruktur bzw. des Laminats
aus den ersten bis (n + 1)-ten dielektrischen Schichten besteht. Die
Entnahmeseite des Eingangs- und des Ausgangsanschlusses wird auf
die rechte Seite bzw. die linke Seite der Streifenleitung festgelegt,
und der Eingangs- und der Ausgangsanschluß können isoliert bzw. getrennt
werden.
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Außerdem ist bevorzugt, daß die Seitenabschirmelektroden
an den Seiten der aus den ersten bis (n + 1)-ten dielektrischen
Schichten gebildeten Schichtstruktur aus Außenelektroden gebildet werden.
Es ist bevorzugt, daß die
an der offenen Seite angeordnete Abschirmelektrode an der Seite
des offenen Endes des Streifenleitungsresonators der aus den ersten
bis (n + 1)-ten dielektrischen Schicht bestehenden Schichtstruktur
aus einer Außenelektrode gebildet
wird. In dieser Ausführungsform
eines geschichteten dielektrischen Filters kann eine durch äußere Einwirkungen
verursachte Änderung
der Filterkenngrößen durch
die Abschirmwirkung verhindert werden, und außerdem wird die Resonanz der
Abschirmelektrode unterdrückt,
um eine Verschlechterung der Filterkenngröße zu verhindern.
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Es ist bevorzugt, daß die Leitungsbreite
am Kurzschlußende
der ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren schmaler ist als
die Leitungsbreite am offenen Ende. Im erfindungsgemäßen geschichteten
Filter weist die Streifenleitung einen breiten Abschnitt und einen
schmalen Abschnitt auf, um eine SIR- (stepped impedance resonator)
Struktur zu bilden, so daß die
Länge des
Resonators kleiner ist als 1/4 Wellenlänge und die Filtergröße reduziert
werden kann.
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Außerdem ist bevorzugt, daß der Leitungsabstand
der schmalen Abschnitte am Kurzschlußende der ersten bis n-ten
Streifenleitungsresonatoren sich vom Leitungsabstand der breiten.
Abschnitte am offenen Ende unterscheidet. Es ist be vorzugt, daß die Positionen
der Leitungsmittellinien der breiten Abschnitte am offenen Ende
der ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren vertikal ausgerichtet sind
und die Positionen der Leitungsmittellinien der schmalen Abschnitte
am Kurzschlußende
in jeder der ersten bis n-ten dielektrischen Schichten in der lateralen
Richtung parallelverschoben sind. Im erfindungsgemäßen geschichteten
Filter können
der elektromagnetische Kopplungsgrad der breiten Abschnitte und
der elektromagnetische Kopplungsgrad der schmalen Abschnitte der
Streifenleitung unabhängig
eingestellt werden, so daß der
Dämpfungspol bei
einer gewünschten
Frequenz erzeugt werden kann. Durch Verschieben der Positionen der
Leitungsmittellinien der breiten Abschnitte der Streifenleitung
im oberen und im unteren Teil des Laminats kann der maximale Kopplungsgrad
in den breiten Abschnitten erhalten werden. Außerdem kann die laterale Breite
des Filters auf den kleinsten Wert eingestellt werden.
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Es ist bevorzugt, daß die Leitungsbreite
am Kurzschlußende
der ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren breiter ist als
die Leitungsbreite am offenen Ende. Es ist bevorzugt, daß der Leitungsabstand
der breiten Abschnitte am Kurzschlußende der ersten bis n-ten
Streifenleitungsresonatoren sich vom Leitungsabstand der schmalen
Abschnitte am offenen Ende unterscheidet. Es ist außerdem bevorzugt,
daß die
Positionen der Leitungsmittellinien der breiten Abschnitte am Kurzschlußende der
ersten bis n-ten Streifenleitungsresonatoren vertikal ausgerichtet
sind und die Positionen der Leitungsmittellinien der schmalen Abschnitte
am offenen Ende in jeder der ersten bis n-ten dielektrischen Schichten
in der lateralen Richtung parallelverschoben sind. In dieser Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
Filters kann der Widerstandsverlust des Hochfrequenzstroms durch
Verbreitern des Erdungsendes des Streifenlei tungsresonators vermindert werden,
so daß der
Q-Faktor im lastfreien Zustand verbessert werden kann. Außerdem kann
durch Anordnen der Positionen der Leitungsmittellinien der breiten
Abschnitte der Streifenleitung im oberen und im unteren Teil des
Laminats der maximale Kopplungsgrad in den breiten Abschnitten erhalten
werden. Außerdem
kann die laterale Breite des Filters auf den kleinsten Wert eingestellt
werden.
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1 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht A–A' der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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3 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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4(a) zeigt
eine Querschnittansicht A–A' der in 3 dargestellten zweiten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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4(b) zeigt
eine Querschnittansicht B–B' der in 3 dargestellten zweiten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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5 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters;
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6(a) zeigt
eine Querschnittansicht A–A' der in 5 dargestellten dritten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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6(b) zeigt
eine Querschnittansicht B–B' der in 5 dargestellten dritten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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7 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer vierten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters;
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8(a) zeigt
eine Querschnittansicht A–A' der in 7 dargestellten vierten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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8(b) zeigt
eine Querschnittansicht B–B' der in 7 dargestellten vierten
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschichteten
Filters;
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9 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen
dielektrischen Antennenduplexers;
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen dielektrischen Filters
des Blocktyps bzw. eines Block-Filters;
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11 zeigt
einen Graphen zum Darstellen der Übertragungskennlinie und der
Reflexionskennlinie eines herkömmlichen
dielektrischen Kamm- (Como-line-) Filters;
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12 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen
geschichteten oder laminierten LC-Filters; und
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13(a) und (b) zeigen eine perspektivische Ansicht
eines herkömmlichen
geschichteten oder laminierten dielektrischen Filters.
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Beispiel 1
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Nachstehend wird eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische
Explosionsansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen dielektrischen
Filters. 2 zeigt eine
Querschnittansicht entlang den Linien A–A' in 1.
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In 1 sind
dielektrische Schichten 310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 310f, 310g, 310h aus
bei niedriger Tempe ratur brennbarem dielektrischem Keramikmaterial
hergestellt, und als dielektrische Materialien können beispielsweise Bi-Ca-Nb-O-Keramikmaterialien
mit einer Dielektrizitätskonstante
von 58 und andere Keramikmaterialien, die bei 950°C oder weniger
gebrannt werden können,
verwendet werden, und es werden Roh- oder Grünschichten hergestellt. Die
inneren Elektroden, aus denen die Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c gebildet
werden, Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 313a, 313b und
Ladekapazitätselektroden 314a, 314b werden
mit dielektrischen Schichten laminiert und integral gebrannt, während Elektrodenmuster
durch Metallpaste mit hoher Leitfähigkeit, z. B. Silber, Kupfer
und Gold, gedruckt werden. Die Außenelektroden der Abschirmelektroden 315a, 315b,
Seitenelektroden 316a, 316b und 317a, 317b, 317c, 317d werden
in dieser Ausführungsform später mit
Metallpaste gebrannt.
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Die Dicken t2,
t3, ..., tn, (n
bezeichnet die Anzahl von Streifenleitungsresonatoren) der dielektrischen
Schicht zwischen den Streifenleitungsresonatorelektrodenschichten,
d. h. die kombinierte Dicke der dielektrischen Schichten 310c und 310d,
oder die kombinierte Dicke der dielektrischen Schichten 310e und 310f,
wird so festgelegt, daß sie
sich von den Dicken t1, tn+1 der
dielektrischen Schichten zwischen der Streifenleitungsresonatorelektrodenschicht
und der Abschirmelektrodenschicht unterscheidet, d. h., von der
kombinierten Dicke der dielektrischen Schichten 310a und 310b oder
der kombinierten Dicke der dielektrischen Schichten 310g und
310h, wodurch ein großer
Kopplungsgrad verwendet werden kann, ohne daß der Q-Faktor im lastfreien
Zustand des Resonators abnimmt. D.h., der Maximalwert der Dicken
t2 bis t2 wird so
festgelegt, daß er
kleiner ist als jede der Dicken t1 oder
tn+1, und die Gesamtdicke t2 bis
tn wird vorzugsweise so festgelegt, daß sie kleiner ist
als jede der Dicken t1 oder tn+1.
Außerdem
kann, wenn die Anzahl der Streifenleitungsresonatoren drei oder
mehr beträgt,
durch Gleichmachen aller Dicken t2 bis t0 die Dicke der dielektrischen Schicht auf
einen spezifischen Wert genormt werden, so daß die Fertigungskosten gesenkt
werden können.
-
Außerdem können, indem die dicken dielektrischen
Schichten 310a, 310h durch Laminieren mehrerer
dünner
dielektrischer Schichten hergestellt werden, alle dielektrischen
Schichten aus den gleichen genormten dünnen dielektrischen Schichten hergestellt
werden, so daß die
Fertigungskosten weiter gesenkt werden können.
-
Die Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c sind über die
an einem Ende angeordneten Erdungselektroden 312a, 312b, 312c mit der
Seitenelektrode 317 des erdungsendseitigen Erdungselements
verbunden und geerdet. Die Änderung
der Länge
der breiten Erdungselektroden hat eine geringere Auswirkung auf
die Resonanzfrequenz als eine Änderung
der Länge
der Streifenleitungsresonatorelektrode, wodurch Resonanzfrequenzschwankungen
unterdrückt
werden, die aufgrund von Änderungen
bei der Genauigkeit des Schneidens der dielektrischen Schicht verursacht werden.
Außerdem
dient die Seitenelektrode 317d des erdungsendseitigen Erdungsanschlusses
auch als Abschirmeleketrode der Erdungsseite zum Abschirmen der
Seite, so daß die
Filterkennlinie von außen
kaum beeinflußt
wird.
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In der Ausführungsform als an einem Ende kurzgeschlossener
1/4-Wellenlängen-Streifenresonator
ist es, weil der Resonator eine Laminatstruktur aufweist, in der
die Kurzschlußenden
ausgerichtet sind, daher einfach, den Resonator ähnlich wie in einem Comb-line-Filter
zu konstruieren, so daß ein
kleinformatiges Filter erhalten werden kann.
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Der zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode 313a und der
Streifenleitungsresonatorelektrode 311a gebildete parallele
Flachplattenkondensator und der zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungselektrode 313b und
der Streifenleitungsresonatorelektrode 311c gebildete parallele
Flachplattenkondensator dienen beide als Eingangs- und Ausgangskopplungskondensator.
Die einzelnen Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 313a, 313b sind
mit aus den Seitenelektroden gebildeten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 316a, 316b verbunden.
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Durch Koppeln des Streifenleitungsresonators
und der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse in einem Kapazitätskopplungssystem
kann die Filtergröße im magnetischen
Feldkopplungssystem reduziert werden. Im Kapazitätskopplungssystem ist die Berechnung
des Kopplungsgrades einfach, und der Eingangs- und Ausgangskopplungsgrad
können durch Ändern der
Elektrodenmusterfläche
eingestellt werden, so daß es
einfach konstruierbar ist.
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Durch Festlegen der Entnahmeseite
der Eingangs- und des Ausgangsanschlüsse 316a, 316b auf die
rechte Seite der Streifenleitung im einen Resonator und auf die
linke Seite der Streifenleitung im anderen Resonator können die
Ein- und Ausgangsanschlüsse
isoliert bzw. getrennt werden.
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Der zwischen den Ladekapazitätselektroden 314a, 314b gebildete
parallele Flachplattenkondensator und die Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c dienen
als paralleler Ladekondensator zum Vermindern der Resonanzfrequenz
des Streifenleitungsresonators. Daher kann die Länge der Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c kleiner
sein als 1/4 Wellenlänge,
so daß das
Filter als Comb-line-Filter betreibbar ist.
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Im Bereich der Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 313a, 313b und
der Ladekapazitätselektroden
314a, 314b,
der einen äußeren Rand
der Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c überlappt,
ist in den Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden
und in den Ladekapazitätselektroden
eine Vertiefung ausgebildet, und die Breite der Elektroden ist schmäler. Durch Ausbilden
eines schmalen, vertieften Bereichs kann die Änderung der Fläche des Überlappungsbereichs im
Fall einer Positionsabweichung der Streifenleitungsresonatorelektrodenschicht
und der Kapazitätselektrodenschicht
kleiner gemacht werden als in dem Fall, wenn keine Vertiefung vorgesehen
ist.
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Weil das gesamte Filter durch die
obere und die untere Abschirmelektroden 315a, 315b,
die aus Außenelektroden
gebildet sind, abgeschirmt ist, können durch äußere Einwirkungen verursachte Änderungen
der Filterkennlinie verhindert werden. Die Abschirmelektrode ist
mit den Seitenelektroden 317a, 317b des seitlichen
Erdungsanschlusses und mit der Seitenelektrode 317c des
Erdungsanschlusses am offenen Ende sowie mit der Seitenelektrode 317d des
Erdungsanschlusses am Erdungsende verbunden und geerdet. Durch Erden
der als Erdungsanschluß dienenden
Seitenelektroden am offenen Ende, am Erdungsende und an der Seitenfläche des Streifenleitungsresonators
wird die Resonanz der Abschirmelektrode unterdrückt, wodurch eine Verschlechterung
der Filterkennlinie verhindert wird.
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Weil die Seitenelektroden 317a, 317b des seitlichen
Erdungsanschlusses ähnlich
wie die Seitenelektroden 317c, 317d als Seitenabschirmelektroden
dienen, haben sie eine Abschirmwirkung, gemäß der verhindert wird, daß die Filterkennlinie
aufgrund äußerer Effekte
beeinflußt
wird.
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Die zwischen der Seitenelektrode 317c des am
offenen Ende angeordneten Erdungsanschlusses und den Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c am
offenen Ende erzeugte Kapazität
wird parallel zur Ladekapazität
einge fügt,
so daß die
Leitungslänge
des Streifenleitungsresonators weiter vermindert werden kann.
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Nachstehend wird die Funktions- oder
Arbeitsweise des derart konstruierten geschichteten dielektrischen
Filter beschrieben. Das elektrische Funktionsprinzip dieser Ausführungsform
des Filters ist nahezu das gleiche wie für das Comb-line-Filter. Das
Funktionsprinzip des Comb-line-Filters ist in der Literatur dargestellt
(G. L. Matthaei, "Comb-Line Bandpass
Filters of Narrow or Moderate Bandwidth"; Microwave Journal, August 1963).
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Zunächst werden die Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c durch
Ausrichten des Erdungsendes angeordnet, und durch wechselseitige
Kopplung im elektromagnetischen Feld arbeiten sie als Comb-line-Filter.
Der elektromagnetische Feldkopplungsgrad zwischen den Streifenleitungen wird
durch Verschieben der Position der Mittellinie der Streifenleitung
in jeder nach oben und unten laminierten Schicht eingestellt. Daher
ist die Einstellung des Kopplungsgrades sehr einfach. Der Kopplungsgrad
ist am größten, wenn
die Positionen der Mittellinien der Streifenleitungen übereinstimmen.
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Gemäß dem Stand der Technik, gemäß dem die
Streifenleitungen lateral auf der gleichen Ebene angeordnet sind,
beträgt
der Zwischenraum zwischen den Leitungen aufgrund der begrenzten Druckgenauigkeit
mindestens etwa 200 μm,
und die Größe des Kopplungsgrades
war begrenzt. Bei der Ausführungsform,
gemäß der die
Streifenleitungen sich erfindungsgemäß nach oben und unten überlappen,
kann die Dicke der dielektrischen Schichten 310d, 310f zwischen
den Streifenleitungen auf nur 20 μm
eingestellt werden, so daß ein
sehr großer
Kopplungsgrad erhalten werden kann ist. Außerdem wird, weil die beiden
Streifenleitungsresonatorelektroden über eine große Fläche miteinander
in Kontakt stehen, der Kopplungsgrad weiter erhöht.
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Weil die elektromagnetische Feldkopplung zwischen
den Streifenleitungen bei einer 1/4 der Wellenlänge entsprechenden Frequenz
null beträgt, kann
das Bandpaßfilter
in diesem Zustand nicht gebildet werden, durch Verschieben der Resonanzfrequenz
durch die aus den Ladekapazitätselektroden 314a, 314b und
den Streifenleitungsresonatorelektroden 311a, 311b, 311c gebildete
Ladekapazität
wird der erforderliche Zwischenkopplungsgrad jedoch erhalten. In
dieser Ausführungsform
wird durch Ausbilden einer Kapazität in der Aufwärts- und
Abwärtsrichtung
einer Ladekapazitätselektrode
die Anzahl von Ladekapazitätselektrodenschichten
vermindert, so daß sie
einfach herstellbar ist.
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Die Eingangs- und Ausgangskopplung
wird durch magnetische Feldkopplung. des Eingangs- und Ausgangsanschlusses
und der Streifenleitungen durch die Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 313a, 313b erhalten.
Die Eingangs- und Ausgangskopplungskapazität bildet einen Teil eines Admittanzinverters.
Die Kapazitätskopplungsausführungsform
ist vorteilhaft, weil sie kleinformatig realisierbar ist, weil durch
die Bandpaßkopplungsausführungsform
ein relativ schmales Band herausfiltert wird.
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Außerdem ist in der Ausführungsform,
gemäß der die
Streifenleitungen in der lateralen Richtung angeordnet sind, weil
der Hochfrequenzstrom sich am Rand der Leitung konzentriert, der
Q-Faktor im lastfreien Zustand reduziert. In der Ausführungsform,
gemäß der die
Streifenleitungen sich erfindungsgemäß nach oben und unten überlappen,
ist der Hochfrequenzstrom jedoch über die gesamte Leitungsbreite
relativ gleichmäßig verteilt,
so daß ein
hoher Q-Faktor im lastfreien Zustand erhalten wird. Dadurch kann
die Durchlaßdämpfung des
Filters reduziert werden.
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Daher kann erfindungsgemäß, weil
das Filter eine Filterkennlinie mit geringer Dämpfung aufweist, ein kleinformatiges,
planares, geschichtetes dielektrisches Filter mit geringer Dicke
realisiert werden.
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Beispiel 2
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Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 3 zeigt eine perspektivische
Explosionsansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen dielektrischen
Filters. 4(a) zeigt eine Querschnittansicht
entlang den Linien A–A' in 3, und 4(b) zeigt
eine Querschnittansicht entlang den Linien B–B' in 3.
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In 3 bezeichnen
Bezugszeichen 330a, 330b, 330c, 330d, 330e, 330f, 330g, 330h dielektrische
Schichten. Bezugszeichen 331a, 331b, 331c bezeichnen
Streifenleitungsresonatorelektroden, 335a, 335b Eingangs-
und Ausgangskopplungskapazitätselektroden
und 336a, 336b Abschirmelektroden, die aus auf
die dielektrischen Schichten auflaminierten inneren Elektroden ausgebildet
sind.
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In der zweiten Ausführungsform,
die sich von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, werden die Abschirmelektroden aus inneren Elektroden
gebildet. In dieser Ausführungsform
können
die Abschirmelektroden in der gleichen Form ausgebildet sein wie
die Streifenleitungsresonatorelektroden und die Kapazitätselektroden,
so daß sie
leicht herstellbar sind. Weil das gesamte Filter durch die oberen und
unteren Abschirmelektroden 336a, 336b abgeschirmt
ist, die aus inneren Elektroden gebildet werden, kann wie in der
ersten Ausführungsform-verhindert
werden, daß die
Filterkennlinie sich aufgrund äußerer Einwirkungen ändert.
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Seitenelektroden 337a, 337b sind
als Eingangs- und Ausgangsanschluß ausgebildet, und Seitenelektroden 338a, 338b, 338c, 338d werden
aus externen Elektroden gebildet, die nach Aufbringen einer Metallpaste
gebrannt werden.
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Außer mit der Seitenelektrode 338d des
Erdungsanschlusses am Erdungsende sind die Abschirmelektroden mit
den Seitenelektroden 338a, 338b der seitlichen
Erdungsanschlüsse
und der Seitenelektrode 338c des Erdungsanschlusses am
offenen Ende verbunden und geerdet. Durch Erden der Seitenelektroden,
die als Erdungsanschlüsse
verwendet werden, am offenen Ende und am Erdungsende des Streifenleitungsresonators
wird die Resonanz der Abschirmelektrode unterdrückt und eine Verschlechterung
der Filterkennlinie verhindert.
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Die Streifenleitungsresonatorelektroden 331a, 331b, 331c bestehen
aus am Erdungsende angeordneten schmalen Abschnitten 333a, 333b, 333c, deren
Leitungsbreite schmäler
ist, und am offenen Ende angeordneten breiten Abschnitten 332a, 332b, 332c,
deren Leitungsbreite breiter ist. Die Erdungsenden der Streifenleitungsresonatorelektroden 331a, 331b, 331c sind über die
Erdungselektroden 334a, 334b, 334c mit
der Seitenelektrode 338d des am Erdungsende angeordneten
Erdungsanschlusses verbunden und geerdet.
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Ein zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode 335a und der
Streifenleitungsresonatorelektrode 331a gebildeter paralleler
Flachplattenkondensator und ein zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode 335b und
der Streifenleitungsresonatorelektrode 331c gebildeter
paralleler Flachplattenkondensator dienen als Eingangs- und Ausgangskopplungskondensatoren.
Die Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 335a, 335b sind
mit aus Seitenelektroden gebildeten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 337a, 337b verbunden.
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In dieser Ausführungsform sind die Dicken
t2, t3, ..., tn, (n bezeichnet die Anzahl von Streifenleitungsresonatoren)
der dielektrischen Schichten zwischen den Streifenleitungsresonatorelektrodenlagen,
d. h. die kombinierte Dicke der dielektrischen Schichten 330d und 330e,
wie in der ersten Ausführungsform,
kleiner als die Dicken t1, tn+1 der
dielektrischen Schichten zwischen der Streifenleitungsresonatorelektrodenlage
und der Abschirmelektrodenlage, d. h., die Gesamtdicke der dielektrischen
Schichten 330f und 330g, so daß ein großer Kopplungsgrad erhalten
wird, ohne daß der
Q-Faktor im lastfreien Zustand
des Resonators abnimmt. Beispielsweise betragen in einer Produktion
die Dicke der dielektrischen Schichten 330b, 330G 500 μm, die Dicke
der dielektrischen Schichten 330c, 330f 55 μm und die Dicke
der dielektrischen Schichten 330d, 330e 44 μm, wodurch
eine vorteilhafte Filterkennlinie erhalten werden kann. D. h., wenn
vorausgesetzt wird, daß der
Maximalwert der Dicken t2, t3 ...,
tn tmax ist, ist
es wünschenswert,
daß tmax kleiner ist als t1 und
kleiner als tn+
1.
Noch bevorzugter. sollte die Gesamtdicke t2, t3 ..., t0 kleiner
sein als die Summe aus t1 und tn+1. Noch
bevorzugter sollte die Gesamtdicke t2, t3 ..., tn kleiner
sein als die Dicke t1 und kleiner als die
Dicke tn+1. In diesem Fall können der
für die
Filterkonstruktion erforderliche Kopplungsgrad und der hohe Q-Faktor
im lastfreien Zustand gleichzeitig erhalten werden.
-
Außerdem können, indem die dicken dielektrischen
Schichten 330a, 330g durch Laminieren mehrerer
dünner
dielektrischer Schichten hergestellt werden und die Dicken aller
dielektrischer Schichten 330d, 330e zwischen den
Streifenleitungsresonatoren gleich gemacht werden, alle dielektrischen Schichten
durch dünne
dielektrische Schichten mit einer genormten Dicke hergestellt werden,
so daß die Fertigungskosten
gesenkt werden können.
-
Nachstehend wird die Funktionsweise
des derart konstruierten geschichteten dielektrischen Filters beschrieben.
Das elektrische Funktionsprinzip dieser Ausführungsform des Filters unterscheidet sich
geringfügig
vom Funktionsprinzip der ersten Ausführungsform des Filters. D.
h., in der ersten Ausführungsform
ist das Funktionsprinzip grundsätzlich dasjenige
eines Comb-line-Filters. In der zweiten Ausführungsform werden, indem an
Stelle der Ladekapazität
eine SIR-Struktur
(stepped impedance structure) verwendet wird, die elektromagnetischen Feldkopplungsgrade
der ersten Übertragungsleitungen
und zweiter Übertragungsleitungen
unabhängig eingestellt,
und ein Durchlaßband
und ein Dämpfungspol
werden in der Übertragungskennlinie
erzeugt. Diese Grundstruktur ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform
des geschichteten dielektrischen Filters.
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Zunächst werden die Streifenleitungsresonatorelektroden 331a, 331b, 331c durch
Ausrichten der Erdungsenden angeordnet, und die breiten Abschnitte 332a, 332b, 332c am
offenen Ende und die schmalen Abschnitte 333a, 333b, 33c am
Erdungsende werden jeweils elektromagnetisch gekoppelt. Jede Streifenleitung
bildet die SIR-Strukur mit den breiten und den schmalen Abschnitten.
Daher kann die Länge
der Streifenleitungsresonatorelektroden 331a, 331b, 331c kürzer sein
als 1/4 Wellenlänge.
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Der elektromagnetische Feldkopplungsgrad zwischen
den Streifenleitungen wird durch Verschieben der Positionen der
Streifenleitungen in vertikaler Richtung eingestellt. Durch eine
Abweichung der Leitungsmittellinie der breiten Abschnitte und der schmalen
Abschnitte der Streifenleitung von der gleichen Linie können der
elektromagnetische Feldkopplungsgrad für die breiten Abschnitte und
der elektromagneti sche Feldkopplungsgrad für die schmalen Abschnitte der
Streifenleitungen unabhängig
eingestellt werden. Durch unabhängiges
Einstellen der Kopplungsgrade kann auf diese Weise ein Dämpfungspol
bei der gewünschten
Frequenz gebildet werden. Dieses Funktionsprinzip ist für die erste
Ausführungsform
des Filters erläutert
worden.
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Indem alle dielektrischen Schichten
an der gleichen Position angeordnet werden, wobei die dielektrischen
Schichten, bezogen auf die Leitungsmittellinien der breiten Abschnitte
der Streifenleitungen, aufeinander ausgerichtet vertikal laminiert
werden, kann der maximale Kopplungsgrad in den breiten Abschnitten
realisiert werden. Außerdem
kann, weil die vertikalen Positionen der Elektroden ausgerichtet sind,
die Filterbreite minimiert werden, so daß die Filtergröße reduziert
werden kann. Andererseits kann der Kopplungsgrad der schmalen Abschnitte
durch Verschieben der Position der Leitungsmittellinien für jede dielektrische
Schicht eingestellt werden.
-
Auf diese Weise wird aufgrund der
unabhängigen
elektromagnetischen Feldkopplung der breiten Abschnitte am offenen
Ende und der schmalen Abschnitte am Erdungsende nicht nur die Bandpaßkennline
im Durchlaßband
erhalten, sondern darüber hinaus
kann bei der gewünschten
Frequenz der Frequenzkennlinie ein Dämpfungspol erzeugt werden. Dadurch
kann eine Selektivitätskennlinie
erhalten werden, die besser ist als die Chebyshev-Kennlinie.
-
Daher werden in dieser Ausführungsform
die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt, und es
können
ein Dämpfungspol
bei der gewünschten
Frequenz der Frequenzkennline und eine ausgezeichnete Selektivität erhalten
werden. Dadurch wird ein kleinformatiges Filter mit einer geringen
Dämpfung
erhalten.
-
Beispiel 3
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Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 5 zeigt eine perspektivische
Explosionsansicht der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters. 6(a) zeigt
eine Querschnittansicht entlang den Linien A–A' in 5,
und 6(b) zeigt eine Querschnittansicht
entlang den Linien B–B' in 5.
-
In 5 bezeichnen
Bezugszeichen 350a, 350b, 350c, 350d, 350e, 350f, 350g, 350h, 350i, 350j dielektrische
Schichten. Bezugszeichen 351a, 351b, 351c bezeichnen
Streifenleitungsresonatorelektroden, 353a, 353b Eingangs-
und Ausgangskopplungskapazitätselektroden, 354a, 354b Abschirmelektroden
und 355a, 355b Kopplungsabschirmelektroden, die
aus auf die dielektrischen Schichten auflaminierten inneren Elektroden
gebildet sind. Als Eingangs- und Ausgangsanschlüsse dienende Seitenelektroden 357a, 357b und
als Erdungsanschlüsse
dienende Seitenelektroden 358a, 358b, 358c, 358d werden
aus Außenelektroden
gebildet, die nach Aufbringen einer Metallpaste gebrannt werden.
-
Die Abschirmelektroden sind außer mit
der Seitenelektrode 358d des Erdungsanschlusses am Erdungsende
mit den Seitenelektroden 358a, 358b der seitlichen
Erdungsanschlüsse
und mit der Seitenelektrode 385c des Erdungsanschlusses
am offenen Ende verbunden und geerdet. Die Erdungsenden der Streifenleitungsresonatorelektroden 351a, 351b, 351c sind
am Erdungsende über
Erdungselektroden 352a, 352b, 352c mit
der Seitenelektrode 358d des Erdungsanschlusses verbunden
und geerdet.
-
Ein zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode 353a und der
Streifenleitungsresonatorelektrode 351a gebildeter paralleler
Flachplattenkondensator und ein zwischen der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazitätselektrode 353b und
der Streifenleitungsresonatorelektrode 351c gebildeter
paralleler Flachplattenkondensator dienen als Eingangs- und Ausgangskopplungskondensator.
Die Eingangs- und und die Ausgangskopplungskapazitätselektroden 353a, 353b sind
mit aus Seitenelektroden gebildeten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 357a, 357b verbunden.
-
In der dritten Ausführungsform
wird der Kopplungsgrad zwischen den Streifenleitungsresonatoren,
anders als bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, durch in den Kopplungsabschirmelektroden 355a, 355b ausgebildete
elektrische oder magnetische Feldkopplungsfenster 356a, 356b gesteuert.
In Abhängigkeit
von der Größe, der
Form und der Position des Kopplungsfensters ist es einfach, den
Kopplungsgrad zwischen einem großen und einem kleinen Kopplungsgrad
einzustellen, so daß eine
Filterkennlinie in einem breiten Bereich zwischen einer breitbandigen
und einer schmalbandigen Kennlinie erhalten wird. Aufgrund der Kapazitätskopplung
für die
Eingangs- und Ausgangskopplung ist die Konstruktion einfach und
kann die Filtergröße reduziert
werden.
-
Daher kann gemäß dieser Ausführungsform, außer den
durch die erste und die zweite Ausführungsform erhaltenen Wirkungen,
durch eine einfache Konstruktion eine Filterkennlinie in einem breiten Bereich
zwischen einer breitbandigen und einer schmalbandigen Kennlinie
erhalten werden.
-
Beispiel 4
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Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 7 zeigt eine perspektivische
Explosionsansicht der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen geschichteten
dielektrischen Filters. 8(a) zeigt
eine Querschnittansicht entlang den Linien A–A' in 7,
und 8(b) zeigt eine Querschnittansicht
entlang den Linien B–B' in 7.
-
In 7 bezeichnen
Bezugszeichen 370a, 370b, 370c, 370d, 370e, 370f dielektrische
Schichten. Bezugszeichen 371a, 371b, 371c bezeichnen Streifenleitungsresonatorelektroden, 375a, 375b Eingangs-
und Ausgangskopplungskapazitätselektroden
und 377a, 377b Abschirmelektroden, die aus auf die
dielektrischen Schichten auflaminierten inneren Elektroden gebildet
sind.
-
Als Eingangs- und Ausgangsanschlüsse dienende
Seitenelektroden 378a, 378b und als Erdungsanschlüsse dienende
Seitenelektroden 379a, 379b, 379c, 379d werden
aus Außenelektroden
gebildet, die nach Aufbringen einer Metallpaste gebrannt werden.
-
Die Abschirmelektroden sind außer mit
der Seitenelektrode 379d des Erdungsanschlusses am Erdungsende
mit den Seitenelektroden 379a, 379b der seitlichen
Erdungsanschlüsse
und mit der Seitenelektrode 379c des Erdungsanschlusses
am offenen Ende verbunden und geerdet.
-
Die Streifenleitungsresonatorelektroden 371a, 371b, 371c bestehen
aus am Erdungsende angeordneten breiten Abschnitten 373a, 373b, 373c, deren
Leitungsbreite breiter ist, und am offenen Ende angeordneten schmalen
Abschnitten 372a, 372b, 372c, deren Leitungsbreite
schmäler
ist. Die Erdungsenden der Streifenleitungsresonatorelektroden 371a, 371b, 371c sind über die
Erdungselektroden 374a, 374b, 374c mit
der Seitenelektrode 379d des am Erdungsende angeordneten
Erdungsanschlusses verbunden und geerdet. In der vierten Ausführungsform
sind die breiten Abschnitte am Erdungsende des Streifenleitungsresonators
angeordnet, d. h. an der bezüglich
der zweiten Ausführungsform
entgegengesetzten Seite.
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Durch Verschieben der Leitungsmittellinien der
breiten Abschnitte am Erdungsende und der Leitungsmittellinien der schmalen
Abschnitte am offenen Ende jeder Streifenleitung, ohne eine Ausrichtung
bezüglich
der gleichen Linie vorzunehmen, können die elektromagnetischen
Feldkopplungsgrade für
die breiten Abschnitte und die schmalen Abschnitte des Streifenleitungsresonators,
wie bei der zweiten Ausführungsform,
unabhängig
eingestellt werden. Dadurch kann ein Dämpfungspol bei der gewünschten
Frequenz der Übertragungskennlinie
des Filters erzeugt und eine ausgezeichnete Selektivität erhalten
werden.
-
Außerdem kann durch Ausbilden
breiter Abschnitte am Erdungsende des Streifenleitungsresonators
der Widerstandsverlust des in der Streifenleitung fließenden Hochfrequenzstroms
reduziert werden, so daß der
Q-Faktor für
den lastfreien Zustand verbessert werden kann. Außerdem kann,
indem alle Leitungsmittellinien der breiten Abschnitte der Streifenleitungen
auf den vertikal laminierten dielektrischen Schichten auf die gleiche
Position angeordnet werden, ein maximaler Kopplungsgrad in den breiten Abschnitten
erhalten werden. Weil die vertikalen Positionen der Elektroden ausgerichtet
sind, kann die Breite des Filters minimiert werden, so daß die Größe des Filters
reduziert werden kann.
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Ein Interdigital-Kondensator 376a,
der zwischen der Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektrode 375a und
der Streifenleitungsresonatorelektrode 371a gebildet wird,
und ein Interdigital-Kondensator 376b, der zwischen der
Eingangs- und Ausgangskopplungskapazitätselektrode 375b und
der Streifenleitungsresonatorelektrode 371c gebildet wird,
dienen als Eingangs- und Ausgangskopplungskondensatoren. Die Eingangs-
und Ausgangskopplungskapazitätselektroden 375a, 375b sind
mit aus Seitenelektroden gebildeten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 378a, 378b verbunden.
Durch Ausbilden der Eingangs- und der Ausgangskopplungskapazität durch
Interdigital-Kondensatoren wird eine große Kopplungskapazität erhalten,
und es wird eine breitbandige Bandpaßfilterkennlinie realisiert.
-
Daher kann gemäß dieser Ausführungsform, außer daß die gleichen
Effekte erhalten werden wie in den ersten bis dritten Ausführungsformen,
in denen ein kleinformatiges geschichtetes dielektrisches Filter
mit einer geringen Dämpfung
und mit einer dünnen
und flachen Struktur erhalten wird, die Anzahl der dielektrischen
Schichten und die Anzahl der Elektrodendruckvorgänge reduziert werden, so daß der Fertigungsprozeß vereinfacht
wird.