DE69128803T2

DE69128803T2 - Dielektrischer Resonator und Filter mit einem solchen Resonator

Info

Publication number: DE69128803T2
Application number: DE69128803T
Authority: DE
Inventors: Junji Konda; Yasuyuki Kondo; Hiroyuki Sogo Hiroyuki Sogo; Shigemitsu Suzuki; Kazuhisa Yamazaki
Original assignee: FDK Corp; Fujitsu Ltd
Current assignee: FDK Corp; Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2011-03-02
Also published as: EP0444948A2; EP0444948A3; US5208565A; EP0444948B1; CA2037262A1; DE69128803D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen dielektrischen Resonator, der primär auf einen Mikrowellenbandpaß anwendbar ist, auf diesen jedoch nicht beschränkt ist, und einen Filter unter Verwendung des dielektrischen Resonators, und insbesondere einen 1/4-Wellenlängen-Mehrstufen-Koaxialresonator einheitlichen Aufbaus und einen Bandpaßfilter (BPF) und einen Bandsperrfilter (BRF) unter Verwendung dieses Mehrstufen- Koaxialresonators.
Unterschiedliche Typen von Mehrstufenfiltern unter Verwendung von Keramikmaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante sind bekannt. Einer der herkömmlichen Mehrstufenfilßer ist in Fig. 30A gezeigt, demnach mehrere (in Fig. 30A drei) dielektrische rechteckige Resonatoren 10 in einer nebeneinanderliegenden Verbindungsanordnung mittels geeigneter Schaltungen aus konzentrierten idealen Elementen, wie etwa Kondensatoren, Spulen usw., kombiniert sind. In Fig. 30A weist der dielektrische Resonator 10 ein Durchgangsloch 14 auf, das als Resonatorloch zur Resonanzbildung im Zentrum von jedem der rechteckigen Säulen aus Material mit hoher Dielektrizitätskonstante dienen, und eine leitfähige Dünnschicht, die an die Außenseiten der Säule geklebt ist, mit Ausnahme ihrer "offenen" Oberseite bzw. oberen Oberfläche, sowie auf einer Innenseite des Durchgangslochs 14. Zur Verdeutlichung wird auf die leitfähige Dünnschicht auf der vorstehend angesprochenen Außenseite als "Außenleiter" bezug genommen und auf die leitfähige Dünnschicht auf der Innenseite des Durchgangslochs als "zentraler Leiter". Die Kondensatoren C&sub1;, C&sub2;, C&sub3; sind mit den zentralen Leitern an der Oberseite (obere Oberfläche) mit Spulen L&sub1;, L&sub2; verbunden, die zwischen die Kondensatoren geschaltet sind. Fig. 30B zeigt eine elektrische Schaltung äquivalent zw dem Aufbau von Fig. 30A. Der dielektrische Resonator 10 weist eine eigene Resonanzfrequenz auf, die durch Faktoren bestimmt ist, wie die Höhe oder Länge des rechteckigen Aufbaus, der relativen Dielektrizitätskonstante, der Kapazität der Kondensatoren, die an ihn angelegt sind, und einen Bandsperrfilter aus einem 1/4-Wellelängen-Koaxialresonator. Ein Beispiel der Filterkennlinie ist in Fig. 31 gezeigt.
Die in Fig. 30A gezeigte gekoppelte Konstruktion aus separaten Elementen kann auf einem Bandpaßfilter angewendet werden, und sogar auf eine in Fig. 32A gezeigte einheitliche Struktur, die allgemein bzw. bislang verwendet wurde. Bei der Struktur des Bandpaßfilters in Fig. 32A sind ein rechteckiger quaderförmiger dielektrischer Block 16 mit drei Resonanzöffnungen 18 unter vorbestimmtem Zwischenraum vorgesehen, sowie zwei Verbindungs- bzw. Kopplungsöffnungen 20 in angrenzender Beziehung zu der Resonanzöffnung, und die Außenseiten, mit Ausnahme der offenen Oberseite, und die Innenseite der Resonanzöffnung 18 sind vollständig mit einer leitfähigen Dünnschicht versehen oder mit dieser abgedeckt. Kondensatoren 22 sind mit den offenen Enden der Resonanzöffnungen verbunden, die an gegenüberliegenden Seiten der zentralen Resonanzöffnung zur Verbindung mit externen Schaltungen und Einrichtungen angeordnet sind Eine elektrische Schaltung äquivalent zum Aufbau von Fig. 32A ist in Fig. 32B gezeigt, und dieser Bandpaßfilter hat die in Fig. 33 gezeigte Kennlinie. In Fig. 32B sind drei Resonatorelenente 24, Kopplungskondensatoren C&sub0;&sub1;, C&sub0;&sub2; an Ein/Ausgangsanschlüssen und Spulen L&sub1;, L&sub2; zum Verbinden der Resonatorelemente 24 vorgesehen.
Der in Fig. 30A gezeigte herkömmliche Bandsperrfilter besteht aus mehreren (drei) Resonatoren, die in nebeneinanderliegender Anlagebeziehung mit einer größeren Anzahl von Teilen und Elementen für den Zusammenbau angeordnet sind, und infolge davon ist eine erhöhte Anzahl an Zusammenbauschritten erforderlich.
Deshalb müssen strikte Anforderungen zum Positionieren der Resonatoren und für die Genauigkeit der äußeren leitfähigen Oberflächen erfüllt sein. Außerdem müssen zusätzliche Anforderungen an die mechanische Festigkeit und die Umgebungsbeständigkeitszuverlässigkeit in bezug auf die Verbindung der Resonatoren erfüllt sein, da die Resonatoren miteinander verklebt werden müssen.
Der in Fig. 32A gezeigte Bandpaßfilter mit einheitlicher Struktur weist die vorstehend in bezug auf den Bandsperrfilter erläuterten Nachteile nicht auf; er hat jedoch Probleme insofern als die Genauigkeit der Abmessung und Positionierung oder der Teilung bzw. des Abstands der Kopplungsöffnungen so beibehalten werden muß, daß der Einfluß auf die elektromagnetischen Eigenschaften minimiert ist. Deshalb hat der in Fig. 32A gezeigte Bandpaßfilteraufbau beträchtliche Schwierigkeiten bezüglich der elektromagnetischen Eigenschaften und seines Aufbaus.
Die JP-A-611796093 (zusammengefaßt in Patent Abstracts of Japan, Band 11, Nr. 4 (E-468) (2451), 7. Januar 1987) offenbart 7 einen verteilten dielektrischen Resonator vom Konstant-Typ, bei welchem ein Durchgangsloch zwischen benachbarten Resonanzeinheiten eines dielektrischen Blocks gebildet ist, um die Verbindung zwischen ihnen zu unterbrechen. Die GB-A-2 109 641 offenbart einen Filter, der einen ähnlichen Resonator verwendet, wobei der Resonator außerdem eine Ausnehmung auf jeder Seite des Blocks aufweist, um den Kopplungsgrad zwischen den Resonanzeinheiten zu verringern. Die EP-A-0 350 256 offenbart einen Bandsperrfilter, der durch einen Resonator und Kondensatorpaaren in Blockaufbau gebildet ist, wobei die Blöcke mit Kondensatorsubstraten versehen sind. Einen Filter gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 4 ist aus der Patentschrift US-A- 4 757 288 bekannt.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbesserung für einen dielektrischen Resonator und einen Filter, der den dielektrischen Resonator enthält, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen neuen dielektrischen Resonator bereitzustellen, der stabile elektromagnetische Eigenschaften aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbesserung bezüglich der Produktausbeute und des Zusammenbaus der Elemente des dielektrischen Resonators und des diesen dielektrischen Resonator verwendenden Filters zu schaffen.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen dielektrischen Resonator kleiner Abmessung mit minimaler Höhe eines dielektrischen Resonators und einen Filter kleiner Abmessung unter Verwendung desselben bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Filter unter Verwendung eines dielektrischen Resonators zu schaffen, der eine Frequenzeinstellung und Verbindungen bzw. Kopplungen ohne wesentlichen Aufwand oder Schwierigkeit ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bandsperrfilter geschaffen, aufweisend:
Einen dielektrischen Filter, aufweisend:
Einen dielektrischen Block mit:
Mehreren Resonanzöffnungen, die unter einem vorbestimmten Abstand voneinander positioniert sind, wobei jede der mehreren Resonanzöffnungen sich durch den dielektrischen Block erstreckt,
einer nicht-leitfähigen offenen Seite auf einer Außenseite des dielektrischen Blocks, wobei sich ein Ende von jeder der Resonanzöffnungen dort hindurch erstreckt,
mehreren Entkopplungsöffnungen, wobei jede der mehreren Entkopplungsöffnungen zwischen und parallel zu jeweiligen der mehreren Resonanzöffnungen vorgesehen sind, um benachbarte Resonanz(en) voneinander elektromagnetisch abzuschirmen, und einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht, die sich vollständig entlang einer Oberfläche der mehreren Resonanzöffnungen und der mehreren Entkopplungsöffnungen erstreckt, wobei die elektrisch leitfähige Dünnschicht sich außerdem benachbart zu den Entkopplungsöffnungen sowie entlang der Außenfläche des dielektrischen Blocks mit Ausnahme der Oberfläche der nicht-leitfähigen offenen Seite erstreckt, um zentrale Leiterabschnitte in den mehreren Resonanzöffnungen und außerdem entlang äußeren Leiterabschnitten auf Außenflächen des dielektrischen Blocks bereitzustellen, und gegenüberliegende Seiten der mehreren Entkopplungsöffnungen mit den äußeren leitfähigen Abschnitten des dielektrischen Blocks zu verbinden, und
mehrere erste leitfähige Strukturen, die um eine jeweilige der mehreren Resonanzöffnungen herum gebildet sind, und wobei der dielektrische Filter außerdem aufweist:
Ein Kondensatorsubstrat, aufweisend:
Eine dielektrische Platte mit einer Länge gleich dem dielektrischen Filter,
mehrere erste Elektroden, die entlang der Oberseite der dielektrischen Platte beabstandet sind,
eine Masseelektrode, die auf der Bodenfläche der dielektrischen Platte angeordnet und mit Masse verbunden ist,
einen ersten Anschluß, der mit der ersten der mehreren ersten Elektroden an einem ersten Ende der dielektrischen Platte verbunden ist, und
einen zweiten Anschluß, der mit einer zweiten der mehreren ersten Elektroden an einem zweiten Ende der dielektrischen Platte verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der dielektrische Block außerdem eine längliche Schulter auf einem Längsrand der offenen Seite aufweist, und
daß das Kondensatorsubstrat außerdem mehrere Spulen aufweist, die zwischen jeweilige der mehreren ersten Elektroden geschaltet sind, und
wobei das Kondensatorsubstrat an der Längsschulter angebracht ist, und wobei eine Längsstruktur auf der Oberseite der dielektrischen Platte das Kondensatorsubstrat mit der länglichen Schulter des dielektrischen Filters verbindet.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung einen Bandsperrfilter, aufweisend:
Einem dielektrischen Resonator, aufweisend:
Einen dielektrischen Block mit:
Mehreren Resonanzöffnungen, die unter einem vorbestimmten Abstand voneinander positioniert sind, wobei jede der mehreren Resonanzöffnungen sich durch den dielektrischem Block erstreckt,
einer nicht-leitfähigen offenen Seite auf einer Außenseite des dielektrischen Blocks, wobei sich ein Ende von jeder der Resonanzöffnungen dort hindurch erstreckt,
mehreren Entkopplungsöffnungen, wobei jede der mehreren Entkopplungsöffnumgen zwischen und parallel zu jeweiligen der mehreren Resonanzöffnungen vorgesehen sind, um benachbarte Resonanzöffnungen voneinander elektromagnetisch abzuschirmen, und einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht, die sich vollständig entlang einer Oberfläche der mehreren Resonanzöffnungen und der mehreren Entkopplungsöffnungen erstreckt, wobei die elektrisch leitfähige Dünnschicht sich außerdem benachbart zu der Entkopplungsöffnung sowie entlang der Außenfläche des dielektrischen Blocks mit Ausnahme der Oberfläche der nicht-leitfähigen offenen Seite erstreckt, um zentrale Leiterabschnitte in den mehreren Resonanzöffnungen und außerdem entlang äußeren Leiterabschnitten auf Außenflächen des dielektrischen Blocks bereitzustellen, und unter elektrischer Verbindung gegenüberliegender Seiten der mehreren Entkopplungsöffnungen mit den äußeren leitfähigen Abschnitten des dielektrischen Blocks, und
einen Kondensatorsubstrat, aufweisend:
Eine dielektrische Platte mit einer Länge gleich dem dielektrischen Resonator,
mehrere erste Elektroden, die entlang der Oberseite der dielektrischen Platte beabstandet sind,
eine Masseelektrode, die auf der Bodenseite der dielektrischen Platte angeordnet und mit Masse verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der dielektrische Block außerdem eine längliche Schulter aufweist, die auf einem Längsrand der offenen Seite gebildet ist, und eine zweite elektrisch leitfähige Dünnschicht, welche mehrere Abschnitte der länglichen Schulter abdeckt, und
wobei das Kondensatorsubstrat außerdem an der länglichen Schulter des dielektrischen Resonators angebracht und dadurch damit in Verbindung gebracht ist, wobei eine Kapazität zwischen jeder der mehreren Resonanzöffnungen und einem jeweiligen der mehreren Abschnitte gebildet ist, die durch die zweite leitfähige Dünnschicht abgedeckt sind.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellt jede der Resonanzöffnungen einen 1/4-Wellenlängen-Koaxialresonator bereit. Die zwischen den Resonanzöffnungen gebildete Öffnung weist eine Oberfläche aus einer elektrischen leitfähigen Dünnschicht auf, die mit den äußeren Leiterabschnitten auf der Außenseite des Blocks derart elektrisch verbunden ist, daß eine Entkopplungsöffnung gebildet ist, um die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle zwischen den Resonatoren abzuschirmen und eine elektromagnetische Kopplung derselben zu unterbinden.
Die einheitliche Struktur der dielektrischen Resonatoren stellt dadurch eine im wesentlichen ähnliche elektromagnetische Funktion bereit, wie der gekoppelte Aufbau aus mehreren der Resonatoren. Durch Hinzufügen geeigneter Schaltungen aus konzentrierten idealen Elementen können vorbestimmte Bandpaßfilter oder Bandsperrfilter erhalten werden.
Bei der Ausführungsform, bei welcher eine Nut bzw. Nuten an der offenen Seite benachbart zu den Entkopplungsöffnungen vorgesehen ist bzw. sind, kann eine Spule zum Koppeln bzw. Miteinanderverbinden der benachbarten Resonatorelemente in den Nuten so angeordnet sein, daß die Abmessung oder Höhe eines Filters verringert sein kann.
Fig. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Resonators zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1B zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 1A gezeigten Resonators,
Fig. 2 zeigt ein Schema eines Bandsperrfilters (BRF), der den in Fig. 1A und 1B gezeigten dielektrischen Resonator enthält,
Fig. 3 zeigt ähnlich wie Fig. 2 ein Schema eines Bandpaßfilters (BPF),
Fig. 4 bis 9 zeigen perspektivische Ansichten von dielektrischen Resonatoren zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10A zeigt eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Filters zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10B zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 10A gezeigten dielektrischen Filters,
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren dielektrischen Filters zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kondensatorsubstrats, das auf den in Fig. 11 gezeigten dielektrischen Filter anwendbar ist,
Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht von noch einem weiteren dielektrischen Filter zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14A und 14B zeigen Draufsichten eines Kondensatorssubstrats, das auf den in Fig. 13 gezeigten dielektrischen Filter anwendbar ist,
Fig. 15A zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren dielektrischen Resonators zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 15B zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 15A gezeigten dielektrischen Resonators,
Fig. 16 und 17 zeigen Vorderansichten eines Bandsperrfilters (BRF) bzw. eines Bandpaßfilters (BPF), welche den in Fig. 15A und 15B gezeigten dielektrischen Resonator enthalten,
Fig. 18 und 19 zeigen einen modifizierten Aufbau eines dielektrischen Resonators, insbesondere desjenigen von Fig. 15A zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 20 und 21 zeigen einen dielektrischen Bandsperrfilter (BRF) gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 22 zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 20 und 21 gezeigten Filters,
Fig. 23 zeigt ein Schaltungsdiagramm des in Fig. 20 bis 22 gezeigten Bandsperrfilters,
Fig. 24 zeigt eine Kurvendarstellung der Filterkennlinie des in Fig. 23 gezeigten Filters,
Fig. 25A und 25B zeigen einen dielektrischen Bandsperrfilter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 26A und 26B zeigen einen dielektrischen Bandsperrfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 27A und 27B zeigen zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 28 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Filters gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 29 zeigt ein Schaltungsdiagramm des in Fig. 28 gezeigten Filters, und
Fig. 30A bis 33 zeigen herkömmliche Filteraufbauten, wobei:
Fig. 30A und 30B ein Beispiel des herkömmlichen Bandsperrfilters zeigen, und Fig. 31 seine Filterkennlinie zeigt, und Fig. 32A und 32B ein Beispiel des herkömmlichen Bandpaßfilters zeigen, und Fig. 33 seine Filterkennlinie zeigt.
In bezug auf Fig. 1A und 1B, die einen dreistufigen dielektrischen Resonator zeigen, weist ein dielektrischer Block 30 rechteckiger Quaderform drei Resonanzöffnungen 32 auf, die sich unter konstantem Zwischenraum parallel erstrecken.
Eine elektrisch leitfähige Dünnschicht ist auf einer Oberfläche der Öffnungswandung der Resonanzöffnungen 32 angeordnet, um einen leitfähigen bzw. leitenden Abschnitt (auf den nachfolgend als zentraler Leiterabschnitt 33 bezug genommen wird) zu bilden, und in ähnlicher Weise ist eine elektrisch leitfähige Dünnschicht vollständig auf dem vier Seiten 30a, 30b, 30c und 30d und der Bodenseite 30e des dielektrischen Blocks 30 angeordnet, um einen weiteren leitfähigen Abschnitt (auf den nachfolgend als äußerer Leiterabschnitt 31 bezug genommen wird) zu bilden. Die obere Seite oder die Oberseite des Blocks 30, die nicht mit der leitfähigen Dünnschicht versehen ist, bildet eine "offene Seite" 30f, und die Bodenseite 30e bildet eine Kurzschluß- oder Masseseite. Der dielektrische Block 30 besteht bevorzugt aus einem gesinterten Material hoher Dielektrizitätskonstante, wie etwa Bariumtitanat.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Kopplungsverhinderungsmaßnahme bzw. sind Entkopplungsöffnungen 34 zwischen den Resonanzöffnungen 32 vorgesehen, und eine elektrisch leitfähige Dünnschicht 35 ist auf der Innenseite der Entkopplungsöffnungen 34 angeordnet. Die leitfähige Dünnschicht 35 der Entkopplungsöffnungen 34 ist elektrisch mit dem vorstehend genannten äußeren Leiterabschnitt 31 an dem gegenüberliegenden Enden jeder Entkopplungsöffnung 34 verbunden. Der Boden des dielektrischen Blocks 30 ist vollständig mit der leitfähigen Dünnschicht abgedeckt und dadurch ist der Boden direkt mit der leitfähigen Schicht des Innern der Entkopplungsöffnung 34 verbunden. Die offene Seite (d.h. die nicht-leitende Seite) ist auf der Oberseite bzw. oberen Oberfläche der leitfähigen Dünnschichtzonen 36 gebildet, wie in Fig. 1A gezeigt, so daß die leitfähige Dünnschicht 35 des Innern der Entkopplungsöffnung 34 elektrisch mit dem äußeren Leiterabschnitt 31 auf dem Seiten des dielektrischen Blocks 30 verbunden ist. Dadurch wird ein vorbestimmter Mehrstufenresonator erhalten. Die leitfähigen Dünnschichten, wie etwa die Dünnschichten 31, 33, 35, 36, sind sehr dünne Dünnschichten aus beispielsweise Back-Silberpaste.
Die Entkopplungsöffnung 34, die zwischen dem Resonanzöffnungen 32 angeordnet ist, ist mit der leitfähigen Dünnschicht 35 so beschichtet, daß die leitfähige Dünnschicht 35 mit dem äußeren Leiterabschnitt 31 an dem gegenüberliegenden offenen Enden der Entkopplungsöffnung 34 elektrisch verbunden ist. Dadurch wird die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle zwischen dem benachbarten Resonatorabschnitten 38a, 38b, 38c in erwünschter Weise abgeschirmt, um einen integral gebildeten elektromagnetischen Aufbau bereitzustellen, der elektromagnetisch äquivalent zu einem Aufbau aus drei separaten Resonatoren ist.
Geeignete elektrische Elemente können dem derart gebildeten Resonator zugefügt werden, um einen Filter bereitzustellen. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann ein Bandsperrfilter durch Vorsehen von Kondensatoren C&sub1;, C&sub2;, C&sub3; an dem Resonatorelementen 38a, 38b, 38c und Spulen L&sub1;, L&sub2; zwischen dem Kondensatoren C&sub1;, C&sub2;, C&sub3; gebildet sein. In ähnlicher Weise kann ein Bandpaßfilter durch Verbinden von Kopplungskondensatoren C&sub0;&sub1;, C&sub0;&sub2; mit dem Resonatorelementen 38a, 38b, 38c und Kondensatoren C&sub4;, C&sub5; oder andernfalls Spulen zwischen die Resonatorelemente erhalten werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
Fig. 4 bis 9 zeigen mehrere modifizierte Aufbauten des dielektrischen Resonators.
Fig. 4 zeigt eine Modifikation, bei welcher eine rechteckige Öffnung 39 zwischen dem benachbarten Resonanzöffnungen 32 anstelle der runden Öffnung bei der vorausgehenden Ausführungsform von Fig. 1A gebildet ist. Die Rechteckform der Öffnung 39 kann die Querschnittsfläche des dielektrischen Materials zwischen dem benachbarten Resonatorelementen 38a, 38b, 38c mit dem Ergebnis verringern, daß die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle minimiert und infolge davon der elektromagnetische Abschirmeffekt verbessert werden kann.
In Fig. 5 ist der dielektrische Block 30 mit rund geformten Entkopplungsöffnungen 34 und Resonanzöffnungen 32 vollständig mit einer leitfähigen Dünnschicht auf sechs Seiten des Blocks abgedeckt, mit Ausnahme eines begrenzten Abschnitts 30g benachbart zum oberen offenen Ende der Resonanzöffnungen 32 auf der Oberseite 30f des Blocks. Ein ringartiger unbeschichteter nicht-leitfähiger Bereich des Abschnitts 30g ist gezeigt. Dieser Aufbau erbringt eine Verbesserung des Q-Werts und kann einfach dadurch erhalten werden, daß der dielektrische Block in eine Silberpaste getaucht wird, gefolgt vom Entfernen einer Maskierung von der Position benachbart zum oberen offenen Ende der Resonanzöffnungen ohne eine teure Siebdruck-Technik einzusetzen.
Fig. 6 bis 9 zeigen weitere Modifikationen, bei denen eine Ausnehmung oder Nut an einem Abschnitt benachbart zu dem Entkopplungsöffnungen 34 gebildet ist, um die elektromagnetische Kopplung zwischen dem benachbarten Resonatorelementen zu verringern, indem die Querschnittsfläche des dielektrischen Materials benachbart zu dem Entkopplungsöffnungen mittels der Ausnehmung oder der Nut verringert wird. Bei der Modifikation von Fig. 6 sind Nuten 41 auf der Grund- bzw. Sohlenseite 30e benachbart zum unteren Ende der Entkopplungsöffnungen 34 gebildet. Bei der Modifikation von Fig. 7 sind Nuten 43 auf gegenüberliegenden Seiten 30a und 30c des Blocks entlang der Längsrichtung der Entkopplungsöffnungen 34 gebildet. In Fig. 8 sind Ausnehmungen 45 auf der Längsseite 30a, 30c des Blocks an der Grundseite 30e des Blocks 30 gebildet, obwohl Ausnehmungen 45 lediglich auf einer Seite 30e gezeigt sind. Fig. 9 zeigt die Modifikation, demnach Ausnehmungen 47 ähnlich denjenigen von Fig. 8 auf dem oberen und Längsseiten des Blocks gebildet sind.
In Fig. 10A und 10B, die ein spezielles Beispiel eines in Fig. 2 gezeigten dielektrischen Filters zeigen, sind flache Kondensatoren 50 auf offenen Enden 30f der Resonanzöffnungen 32 angebracht, und die Kondensatoren 50 sind miteinander durch Spulen 52 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein nietenartiger Metallanschluß 54 in jede der Resonanzöffnungen 32 eingesetzt und an die zentralen Leiterabschnitte in dem Öffnungen 32 gelötet, und die Kondensatoren sind durch Löten an dem Kondensatoren 50 befestigt. Der nietenartige Anschluß 54 erleichtert die leichte Verbindung bzw. dem leichten Anschluß der Kondensatoren.
Fig. 11 und 12 zeigen einen modifizierten Aufbau des dielektrischen Filters, bei welchem ein einziges Substrat 51 mit oberen Elektroden 58 und unteren Elektroden 59 verwendet wird, die ausgerichtet mit bzw. in Flucht zu den Resonanzöffnungen 32 gebildet sind (Fig. 10B). Das Substrat 51 ist auf dem dielektrischen Resonator 38 angebracht, und die unteren Elektroden 59 sind elektrisch mit den zentralen Leiterabschnitten 33 in dem Resonanzöffnungen 32 verbunden. Die oberen Elektroden 58 sind miteinander durch Spulen 52 verbunden.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der dielektrische Resonator 38 und das Kondensatorsubstrat 62 auf einer Basisplatte 64 angebracht sind. Das Substrat 62 weist mehrere Kondensatorabschnitte auf und stellt eine Kondensatorkapazität durch einen Abstand d bereit (Fig. 14A) . Jeder zentrale Leiterabschnitt 33 des dielektrischen Blocks 30 (Fig. 10B) ist mit der Elektrode 66a in einer Reihe bzw. Zeile verbunden, und weitere Elektroden 66b der anderen Reihe bzw. Zeile sind miteinander durch Spulen 52 verbunden. Die Bezugsziffern 67a und 67b bezeichnen Eingangs- und Ausgangsanschlüsse Das Kondensatorsubstrat kann von einem Typ mit einem oberen Kondensator 69 sein, der zwischen dem Elektroden 66a, 66b angeordnet ist, wie in Fig. 14B gezeigt.
Die Fig. 15A und 15B zeigen einen dielektrischen Resonator 38 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der dielektrische Block 30 ist ähnlich zu demjenigen von Fig. 1A, hat jedoch in der Position des oberen Endes der Entkopplungsöffnungen 34 und Nuten 70, die sich in der Breitenrichtung erstrecken. Die vier Seiten und die Bodenoberfläche bzw. Bodenseite des dielektrischen Blocks 30 sind mit einer leitfähigen Dünnschicht ähnlich wie bei der vorausgehenden Ausführungsform beschichtet; bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Seitenwände in dem Nuten 70, 72 nicht mit der leitfähigen Dünnschicht beschichtet. Offensichtlich kann der dielektrische Block 30 in Fig. 15A und 15B verwendet werden, um Bandsperr- und Bandpaßfilter zu bilden, wie in Fig. 16 und 17 gezeigt, indem die in Fig. 2 und 3 gezeigten elektrischen Schaltungen angewendet werden. In Fig. 16 und 17 bezeichnet die Bezugsziffer 50 flache Kondensatoren, die Bezugsziffer 52 und 57 Spulen und die Bezugsziffer 56 Ein/Ausgangskopplungskondensatoren.
Fig. 18 und 19 zeigen weitere Modifikationen des dielektrischen Blocks 30. Bei der Ausführungsform von Fig. 18 ist die leitfähige Dünnschicht nicht nur auf dem Boden 71 der Nuten 70, sondern auch auf die Seitenwände 72 aufgetragen. Falls erforderlich, können sämtliche Oberflächen des dielektrischen Blocks 30 mit einer leitfähigen Dünnschicht beschichtet sein, mit Ausnahme eines sehr kleinen Bereichs bzw. einer sehr kleinen Fläche um das obere Ende der Resonanzöffnungen 32 herum, um dem Q- Wert zu verbessern. Bei der Ausführungsform von Fig. 19 sind längliche rechteckige Entkopplungsöffnungen 39 ähnlich zu dem Öffnungen 39 von Fig. 4 an dem Nuten 70 gebildet. Die Entkopplungsöffnung 39 ist derart verlängert, daß sie sich in der Breitenrichtung des dielektrischen Blocks 30 erstreckt. Dieser Aufbau von Fig. 19 erbringt eine Verbesserung des Abschirmeffekts für die elektromagnetische Welle, da ein Querschnitt des dielektrischen Materialbereichs zwischen dem benachbarten Resonanzelementen durch die verlängerten rechteckigen Entkopplungsöffnungen 39 verringert ist.
Fig. 20 bis 23 zeigen ein Beispiel eines Bandsperrfilters gemäß der Erfindung mit dem vorstehend erläuterten dielektrischen Resonator 38. Der Bandsperrfilter weist ein Kondensatorsubstrat 51 mit geeigneten Schaltungen aus konzentrierten idealen Elementen auf, die darauf teilweise oder vollständig angebracht sind, und der dielektrische Resonator ist an eine Ausnehmung oder Schulter 80 angepaßt, die auf der Seite des dielektrischen Resonators 38 gebildet ist.
In Fig. 20 bis 22 weist der dielektrische Block 30 eine längliche Schulter 80 auf einem Längsrand bzw. einer Längskante der offenen Seite auf, und sie ist vollständig mit einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht, mit Ausnahme des Inneren der offenen Seite 30f (d.h. der Oberseite von Fig. 21), beschichtet. Ähnlich wie bei dem vorausgehenden Ausführungsformen wird auf die leitfähige Dünnschicht auf dem Innern der Resonanzöffnungen 32 als zentraler Leiterabschnitt 33 bezug genommen und auf die leitfähige Dünnschicht, welche im wesentlichen die Seiten des Blocks mit Aufnahme der offenen Seite 30f abdeckt, wird als äußerer leitfähiger Abschnitt 31 bezug genommen. Eine leitfähige Struktur 82 ist benachbart zu dem Entkopplungsöffnungen 34 auf der offenen Seite 30f angeordnet, um dem leitfähigen Dünnschichtabschnitt 35 mit dem äußeren leitfähigen Dünnschichtabschnitt 31 zu verbinden, und der leitfähige Dünnschichtabschnitt 35 der Entkopplungsöffnungen 34 ist an seinen beiden Enden durch die Verbindung mit dem äußeren leitfähigen Dünnschichtabschnitt 31 geerdet bzw. auf Masse gelegt.
Das Kondensatorsubstrat 51 weist eine dielektrische Platte 84 mit einer Länge im wesentlichen gleich der Länge des dielektrischen Resonators 38 auf, drei Oberflächenelektroden 86 und eine auf der Rückseite geerdete bzw. auf Masse gelegte Elektrode 88, wobei beide Elektroden 86 und 88 auf der dielektrischen Platte 84 angeordnet sind, und eine längliche Struktur 90, die mit der leitfähigen Dünnschicht verbunden ist, die auf der Schulter 80 des dielektrischen Resonators 38 gebildet ist. Die Oberflächenelektroden 86 sind miteinander durch Spulen 92 verbunden, und zwei von ihnen sind mit dem Ein/Ausgangsanschlüssen 94 verbunden.
Die Leiterstruktur 32 benachbart zu dem Resonanzöffnungen 32 auf der offenen Seite 30f des dielektrischen Blocks ist rechtwinklig zur Oberfläche der Oberflächenelektroden 86 des Kondensators 51 angeordnet, um eine Kopplungskapazität zu bilden.
Eine elektrische Schaltung äquivalent zu der Kopplungskapazität ist in Fig. 23 gezeigt. Die äquivalente Schaltung weist auf Masse gelegte bzw. geerdete Kondensatoren Ca, Cb, Cc auf, Kopplungskondensatoren C&sub1;, C&sub2;, C&sub3; und Spulen L&sub1;, L&sub2;, um dem dielektrischen Bandsperrfilter zu realisieren. Durch wahlweises Festlegen der auf Masse gelegten Kondensatoren in Übereinstimmung mit der Dielektrizitätskonstante und Dicke der dielektrischen Platte 84 und der Fläche der Oberflächenelektroden 86 kann eine Abschwächungskennlinie des Frequenzbereichs oberhalb einer sekundären Resonanzfrequenz (2f0) verbessert werden, wie in Fig. 24 gezeigt.
Die Schulter 80 des dielektrischen Blocks 30 ist so gebildet, daß sie mit der Dicke des Kondensatorsubstrats 51 übereinstimmt, so daß eine einheitliche Struktur von beiden Elementen 30, 51 problemlos erhalten werden kann.
Die Kopplungskondensatoren können unterschiedlich gebildet sein. In Fig. 25A und 25B ist ein nicht-leitfähiger Spalt zwischen dem leitfähigen Strukturen 82 und 96 gebildet, die benachbart zur Resonanzöffnung 32 auf der offenen Seite 30f des dielektrischen Blocks 30 gebildet sind, um eine Kopplungskapazität bereitzustellen. Die leitfähige Struktur 96 erstreckt sich entlang dem Rand des dielektrischen Blocks 30 und ist durch Löten mit der Frontelektrode bzw. der vorderen Elektrode 86 verbunden.
Fig. 26A und 26B zeigen ein Beispiel eines modifizierten Aufbaus, bei dem auf dem Kondensatorsubstrat 51 außerdem Kopplungskondensatoren gebildet sind. Das Kondensatorsubstrat 51 weist einen ersten Satz von Oberflächenelektroden 86 und einen zweiten Satz von Oberflächenelektroden 98 mit einem Spalt dazwischen auf, um dadurch eine Kopplungskapazität zu verwirklichen, wie gezeigt. Bei diesem Aufbau weist der dielektrische Block 30 leitfähige Muster 82 auf, die sich zum Rand des dielektrischen Blocks 30 erstrecken und durch Löten mit dem zweiten Satz von Oberflächenelektroden 98 verbunden sind. Anstelle der Bildung des Spalts zwischen dem Elektroden 86 und 98 können Chip-Kondensatoren auf dem Elektroden 86 vorgesehen sein, um dadurch eine größere Kopplungskapazität zu verwirklichen. Falls erforderlich, kann, wie in Fig. 27A und 27B gezeigt, ein Kondensator bei direkter Verwendung der Eigenschaft des dielektrischen Blocks 30 durch Kombination der zentralen leitfähigen Dünnschicht der Resonanzöffnung 32 mit einer speziell bzw. neu gebildeten leitfähigen Dünnschicht 100 gebildet sein, die auf die Wand der Schulter 80 aufgetragen ist, umgeben von unbeschichteten, nicht-leitfähigen Abschnitten, wie in Fig. 27A gezeigt.
Fig. 28 zeigt einen dielektrischen Filter mit dem dielektrischen Resonator, der in dem vorausgehenden Ausführungsformen gezeigt ist, beispielsweise in Fig. 1A und 1B, und mit einem Bandsperrfilterabschnitt und einem Tiefpaßfilterabschnitt. Der dielektrische Resonator 38 ist mit planaren bzw. ebenen Kondensatoren 50 an dem offenen Enden 30f der Resonanzöffnungen 32 (Fig. 1A) versehen, und die Kondensatoren sind miteinander durch Spulen 52 verbunden, um einen Bandsperrfilterabschnitt 102 zu bilden. Die Kondensatoren 50 können durch Löten unter Verwendung von nietenartigen Anschlüssen positionsmäßig fixiert werden, wie durch die Bezugsziffer 36 in Fig. 1B gezeigt. Statt der Verwendung von nietenartigen Anschlüssen kann eine leitfähige Struktur an der offenen Seite 30f der Resonatoröffnung 32 ähnlich derjenigen gebildet sein, die in Fig. 20 und 21 gezeigt ist.
Bei der Ausführungsform von Fig. 28 ist der dielektrische Resonator 38 direkt auf der Metallbasisplatte 64 angeordnet und daran durch Löten oder durch Verwenden eines geeigneten leitfähigen Klebmittels fixiert. Ein dielektrisches Substrat 62 mit einem Tiefpaßfilterabschnitt ist außerdem auf der Metallbasisplatte 64 angeordnet. Das dielektrische Substrat 62 weist mehrere Oberflächenelektroden 104 und eine (nicht gezeigte) Masseelektrode auf, und die Oberflächen 104 sind miteinander durch Spulen 106 verbunden. Das dielektrische Substrat 62 ist nahe an der offenen Seite 30f des dielektrischen Resonators 38 angeordnet, und ein Anschluß 108 ist mit der äußeren Elektrode 104 verbunden. Der andere Anschluß 110 ist auf einem Anschlußsubstrat 112 angeordnet, das isolierend an der Metallbasisplatte 64 fixiert ist. Dadurch wird eine Filterschaltung erhalten, wie in Fig. 29 gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Tiefpaßfilterabschnitt 113 auf der Außenseite des Bandsperrfilterabschnitts 102 angeordnet. Die Schaltung weist geeignete Schaltungen aus konzentrierten idealen Elementen auf, und zwar in Gestalt von integrierten Schaltungselementen (L&sub1;, L&sub2;, C&sub1;, C&sub2;, C&sub3;), um einen Bandsperrfilterabschnitt 102 bereitzustellen, und geeignete Schaltungen aus konzentrierten idealen Elementen (L&sub3;, L&sub4;, L&sub5;, C&sub4;, C&sub5;), um einen Tiefpaßfilterabschnitt 113 bereitzustellen, und die Kombination stellt dadurch einen Bandsperrfilter mit einer verbesserten Kennlinie im Hochfrequenzbereich oberhalb von 2fo (Resonanzfrequenz) bereit. Obwohl nicht gezeigt, können zwei Tiefpaßfilterabschnitte zu beiden Ein- und Ausgangsseiten des Bandsperrfilters vorgesehen sein. Falls erwünscht, können außerdem zwei dielektrische Substrate als Substrat 62 in Fig. 28 auf gegenüberliegenden Seiten der Basisplatte 64 mit dem dazwischen positionierten dielektrischen Resonator angeordnet sein (nicht gezeigt).

Claims

1. Bandsperrfilter, aufweisend:

Einen dielektrischen Filter (38), aufweisend:

Einen dielektrischen Block (30) mit:

Mehreren Resonanzöffnungen (32), die unter einem vorbestimmten Abstand voneinander positioniert sind, wobei jede der mehreren Resonanzöffnungen sich durch dem dielektrischen Block (30) erstreckt,

einer nicht-leitfähigen offenen Seite (30f) auf einer Außenseite des dielektrischen Blocks (30), wobei sich ein Ende von jeder der Resonanzöffnungen (32) dort hindurch erstreckt,

mehreren Entkopplungsöffnungen (34), wobei jede der mehreren Entkopplungsöffnungen zwischen und parallel zu jeweiligen der mehreren Resonanzöffnungen (32) vorgesehen sind, um benachbarte Resonanz(en) voneinander elektromagnetisch abzuschirmen, und

einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht (31), die sich vollständig entlang einer Oberfläche der mehreren Resonanzöffnungen (32) und der mehreren Entkopplungsöffnungen (34) erstreckt, wobei die elektrisch leitfähige Dünnschicht (31) sich außerdem benachbart zu dem Entkopplungsöffnungen sowie entlang der Außenfläche des dielektrischen Blocks mit Ausnahme der Oberfläche der nicht-leitfähigen offenen Seite (30f) erstreckt, um zentrale Leiterabschnitte in dem mehreren Resonanzöffnungen (32) und außerdem entlang äußeren Leiterabschnitten auf Außenflächen des dielektrischen Blocks (30) bereitzustellen, und gegenüberliegende Seiten der mehreren Entkopplungsöffnungen (34) mit dem äußeren leitfähigen Abschnitten des dielektrischen Blocks (30) elektrisch zu verbinden, und

mehrere erste leitfähige Strukturen (82), die um eine jeweilige der mehreren Resonanzöffnungen (32) herum gebildet sind, und wobei der dielektrische Filter außerdem aufweist:

Ein Kondensatorsubstrat (51), aufweisend:

Eine dielektrische Platte (84) mit einer Länge gleich dem dielektrischen Filter (38),

mehrere erste Elektroden (86), die entlang der Oberseite der dielektrischen Platte (84) beabstandet sind,

eine Masseelektrode (88), die auf der Bodenfläche der dielektrischen Platte (84) angeordnet und mit Masse verbunden ist,

einen ersten Anschluß (94), der mit der ersten der mehreren ersten Elektroden (86) an einem ersten Ende der dielektrischen Platte (84) verbunden ist, und

einen zweiten Anschluß (94), der mit einer zweiten der mehreren ersten Elektroden (86) an einem zweiten Ende der dielektrischen Platte (84) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

der dielektrische Block (30) außerdem eine längliche Schulter (80) auf einem Längsrand der offenen Seite (30f) aufweist, und

daß das Kondensatorsubstrat (51) außerdem mehrere Spulen aufweist, die zwischen jeweilige der mehreren ersten Elektroden (84) geschaltet sind, und

wobei das Kondensatorsubstrat (51) an der Längsschulter (80) angebracht ist, und wobei eine Längsstruktur (90) auf der Oberseite der dielektrischen Platte (84) das Kondensatorsubstrat (57) mit der länglichen Schulter (80) des dielektrischen Filters verbindet.

2. Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Filter (38) außerdem mehrere zweite leitfähige Strukturen (96) aufweist, die entlang dem Rand der Oberseite (30f) des dielektrischen Blocks beabstandet sind und sich erstrecken, wobei jede der mehreren zweiten leitfähigen Strukturen (96) unterhalb einer entsprechenden der mehreren ersten leitfähigen Strukturen (82) angeordnet ist, um eine Kopplungskapazität zu bilden.

3. Bandsperrfilter nach Anspruch 2, wobei das Kondensatorsubstrat (51) außerdem mehrere zweite Elektroden (98) aufweist, die entlang der Oberseite der dielektrischen Platte (84) angeordnet und von einer jeweiligen der mehreren ersten Elektroden (86) beabstandet sind, um eine Kopplungskapazität zwischen jeweiligen der mehreren ersten und zweiten Elektroden zu bilden.

4. Bandsperrfilter, aufweisend:

Einen dielektrischen Resonator (38), aufweisend:

Einen dielektrischen Block (30) mit:

mehreren Entkopplungsöffnungen (34), wobei jede der mehreren Entkopplungsöffnungen zwischen und parallel zu jeweiligen der mehreren Resonanzöffnungen (32) vorgesehen sind, um benachbarte Resonanzöffnungen voneinander elektromagnetisch abzuschirmen, und

einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht (31), die sich vollständig entlang einer Oberfläche der mehreren Resonanzöffnungen (32) und der mehreren Entkopplungsöffnungen (34) erstreckt, wobei die elektrisch leitfähige Dünnschicht (31) sich außerdem benachbart zu der Entkopplungsöffnung sowie entlang der Außenfläche des dielektrischen Blocks mit Ausnahme der Oberfläche der nicht-leitfähigen offenen Seite (30f) erstreckt, um zentrale Leiterabschnitte in dem mehreren Resonanzöffnungen (32) und außerdem entlang äußeren Leiterabschnitten auf Außenflächen des dielektrischen Blocks (30) bereitzustellen, und unter elektrischer Verbindung gegenüberliegender Seiten der mehreren Entkopplungsöffnungen (34) mit dem äußeren leitfähigen Abschnitten des dielektrischen Blocks (30), und

Einen Kondensatorsubstrat (51), aufweisend:

Eine dielektrische Platte (84) mit einer Länge gleich dem dielektrischen Resonator (38),

eine Masseelektrode (88), die auf der Bodenseite der dielektrischen Platte (84) angeordnet und mit Masse verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

der dielektrische Block (30) außerdem eine längliche Schulter (80) aufweist, die auf einem Längsrand der offenen Seite (30f) gebildet ist, und eine zweite elektrisch leitfähige Dünnschicht (100), welche mehrere Abschnitte der länglichen Schulter abdeckt, und

wobei das Kondensatorsubstrat (51) außerdem an der länglichen Schulter (80) des dielektrischen Resonators (38) angebracht und dadurch damit in Verbindung gebracht ist,

wobei eine Kapazität zwischen jeder der mehreren Resonanzöffnungen (32) und einem jeweiligen der mehreren Abschnitte gebildet ist, die durch die zweite leitfähige Dünnschicht (100) abgedeckt sind.