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Die
vorliegende Anmeldung wird als internationale PCT-Patentanmeldung im
Namen der Conductus Inc. eingereicht, einer Gesellschaft der Vereinigten
Staaten, Anmelderin für
alle Bestimmungsländer
außer
den Vereinigten Staaten, und Shen Ye, einem kanadischen Staatsbürger wohnhaft
in den Vereinigten Staaten, Anmelder für die Vereinigten Staaten als
alleiniges Bestimmungsland, und beansprucht Priorität für die am
8. März
2002 eingereichte US-Anmeldung lfd. Nr. 60/362,596.
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Filtern.
Insbesondere betrifft sie das Gebiet von Filtern im Mikrowellenband.
Weiterhin betrifft sie insbesondere das Gebiet von sehr schmalbandigen
supraleitenden Mikrostreifenleitungs-Bandpaßfiltern.
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Schmalbandfilter
sind besonders in der Kommunikationsindustrie und besonders für drahtlose Kommunikationssysteme,
die Mikrowellensignale benutzen, nützlich. Von Zeit zu Zeit arbeiten
bei drahtlosen Kommunikationen zwei oder mehr Diensteanbieter auf
getrennten Bändern
innerhalb des gleichen geographischen Bereichs. Bei derartigen Fällen ist es
von wesentlicher Bedeutung, daß die
Signale von einem Anbieter nicht die des (der) anderen Anbieters)
stören.
Zur gleichen Zeit sollte der Siganldurchsatz innerhalb des zugeteilten
Frequenzbereichs einen sehr geringen Verlust aufweisen.
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Innerhalb
der zugeteilten Frequenz eines einzigen Anbieters ist es wünschenswert,
daß das Kommunikations system 20 in
der Lage ist, mehrfache Signale zu bearbeiten. Es stehen mehrere
derartige Systeme zur Verfügung
einschließlich
von FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division
Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) und b-CDMA
(Breitband-CDMA). Die ersten zwei Mehrfachzugriffsverfahren benutzende Anbieter
brauchen Filter zum Aufteilen ihrer zugeteilten Frequenzen in die
mehrfachen Bänder.
Als Alternative könnten
CDMA-Betreiber auch
einen Vorteil daraus erlangen, den Frequenzbereich in Bänder einzuteilen.
In diesen Fällen
gilt, daß je
schmaler die Bandbreite des Filters, desto enger zusammen man die
Kanäle
plazieren kann. So sind schon Bemühungen angestellt worden, sehr
schmale Bandpaßfilter zu
bauen, vorzugsweise mit einer Teilbandbreite von weniger als 0,05%.
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Zusätzlich für elektrische
Signalfilter in Betracht zu ziehen ist die Gesamtgröße. Beispielsweise wird
mit der Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnik die Zellengröße (z.B.
der Bereich, in dem eine einzige Basisstation arbeitet) viel kleiner werden
und vielleicht nur einen Straßenblock
oder sogar nur ein Gebäude
versorgen. Infolgedessen werden Basisstationsanbieter Raum für die Stationen erwerben
oder mieten müssen.
Da jede Station viele getrennte Filter erfordert, ist die Größe der Filter
zunehmend von Bedeutung in einer solchen Umgebung. Es ist daher
wünschenswert,
die Filtergröße zu minimieren
und dabei ein Filter mit sehr schmaler Teilbandbreite und hohem
Gütefaktor
Q zu realisieren.
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Mikrostreifenleitungsfilter
besitzen die Vorteile kleiner Größe und geringer
Herstellungskosten. Aus herkömmlichen
Metallen aufgebaute Mikrostreifenleitungsfilter weisen jedoch viel
höhere
Verluste auf als andere Technologien (z.B. wie beispielsweise Wellenleiter,
dielektrischer Resonator, Kammleitung usw.) und besonders bei Filtern
mit sehr schmaler Bandbreite. Bei Hochtemperatur-Supraleitungs-(HTS)-Dünnfilmtechnik können HTS-Materialien
benutzende Mikrostreifenleitungsfilter äußerst geringe Verluste und
bessere Leistung erzielen. Die Verwendung von HTS-Mikrostreifenleitungsfiltern
ist daher besonders nützlich
für Filter
mit sehr schmaler Bandbreite.
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Bei
Verwendung von Mikrostreifenleitungstechnik für die Filterkonstruktion mit
schmaler Bandbreite bestimmt gewöhnlich
der Abstand zwischen den Resonatoren den Betrag an Kopplungen zwischen
den Resonatoren. Mit zunehmendem Abstand verringert sich die Kopplung
und daher wird die Bandbreite schmaler. Bei Filtern mit sehr schmaler Bandbreite
kann der Abstand zwischen den Resonatoren ziemlich bedeutsam sein.
Im Stand der Technik sind Verfahren entwickelt worden, um die erforderliche
Beabstandung zu verringern. Beispielsweise bei einer Umgebung mit
einem Resonator mit konzentrierten Elementen (siehe Zhang et al.,
US-Patentanmeldung
08/706,974 und Ye, US-Patentanmeldung 09/699,783); und bei einer
Umgebung mit einem Resonator mit verteilten Elementen (siehe Tsuzuki
et al., US-Voranmeldung
60/298,339), die alle dem Rechtsnachfolger der gegenwärtigen Erfindung übertragen worden
sind. Diese Verfahren haben sich als erfolgreich bei der wirkungsvollen
Verringerung des Abstandes zwischen Resonatoren für Filter
mit sehr schmaler Bandbreite in den jeweiligen Umgebungen erwiesen.
Die Verfahren sind jedoch (bei Verwendung desselben Aufbaus) möglicherweise
nicht wirkungsvoll, wenn die erforderliche Bandbreite des Filters
groß wird.
Wenn eine breitere Bandbreite gewünscht wird, ist engere Beabstandung
zwischen den Resonatoren erforderlich. Bei einigen Fällen kann
der Abstand aus der Sicht der Herstellbarkeit, d.h. Lithographie,
Empfindlichkeit, Ertrag usw., zu klein werden.
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Auch
ist bekannt, daß um
eine höhere
Filterunterdrückungsleistung
zu erreichen und dabei eine Mindestanzahl von Resonatoren zu unterhalten, Kopplungen
zwischen nicht benachbarten Resonatoren angewandt werden können, um Übertragungsnullen
zu realisieren. Siehe beispielsweise die am 2. April 1999 eingereichte
Anmeldung mit der lfd. Nr. 09/285350 MICROSTRIP CROSS-COUPLING CONTROL
APPARATUS AND METHOD (Mikrostreifenleitungs-Kreuzkopplungssteuerungsvorrichtung und
-verfahren), die gemeinsam dem Rechtsnachfolger der vorliegenden
Anmeldung übertragen
worden ist. Diese Anmeldung wird hier aufgenommen und durch Bezugnahme
zu einem Teil hiervon gemacht. Diese Übertragungsnullen können an
strategischen Stellen plaziert werden, um optimale Filterleistung
zu erzielen. Abgesehen von dem eigentlichen Kreuzkopplungswert ist
die genaue Übertragungsnullstelle von
der Phase dieser Kreuzkopplungen abhängig, d.h. ob es eine positive
Kreuzkopplung oder eine negative Kreuzkopplung ist. Kreuzkopplung
kann daher zur Verbesserung der Filterleistung benutzt werden.
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In
US-Patent Nr. 5,351,020 ist allgemein ein Bandpaßfilter mit drei oder mehr
schleifenförmigen Elektroden
offenbart. Diese Literaturstelle offenbart jedoch nicht die Veränderung
der Länge
und des Abstandes des zweiten Endes der Elektrode zur Bereitstellung
einer sekundären
Kopplung. Weiterhin erfordert der Kopplungssteifen eine über der
Streifenleitungskonfiguration liegende sekundäre Lage und ist nicht in der
Ebene der Resonatorelemente enthalten.
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Es
besteht daher ein Erfordernis nach einem Filter mit sehr schmaler
Bandbreite mit dem komfortablen Herstellungsvorteil eines Mikrostreifenleitungsfilter,
der dabei in einem kleinen Filter die entsprechende Kopplung erreicht.
Weiterhin sollte die entsprechende Kopplung Kreuzkopplung zwischen nicht
benachbarten Resonatoren nutzen, um Übertragungsnullen einzuführen, die
ein optimiertes Übertragungsverhalten
des Filters bereitstellen.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung zutreffender
Kopplung zwischen Resonatoren in einem HTS-Mikrostreifenleitungsfilter. Die vorliegende
Erfindung benutzt das Konzept primärer und sekundärer Kopplungen
zwischen einem Paar Resonatoren. Bei einem gegebenen Abstand liegt
die primäre Kopplung
fest, während
die sekundäre
Kopplung eine unterschiedliche Größe aufweisen kann. Zusätzlich kann
die sekundäre
Kopplung die gleiche Phase wie die primäre Kopplung oder die entgegengesetzte
aufweisen. Bei unterschiedlichen Kombinationen können Filter mit großer oder
kleiner Bandbreite ohne sehr kleinen oder sehr großen Abstand
zwischen benachbarten Resonatoren hergestellt werden. Die gleiche
Kreuzkopplungsanordnungskonfiguration kann so ausgelegt werden,
daß entweder
positive oder negative Ergebnisse erzielt werden.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Resonator
so ausgelegt ist, daß beide
Enden von einer Seite des Resonators aus zugänglich sind. Aufgrund des Stromflusses
in einem Resonator ermöglicht
das Orientieren der zwei Enden des Resonators zur gleichen Seite
hin das Zufügen
oder Abziehen der primären
und sekundären Kopplung
zu- bzw. voneinander durch relativ einfache Konstruktionsänderungen.
Ein weiteres Merkmal umfaßt
das Anordnen und Konfigurieren eines ersten Endes des Resonators
mit einer wesentlich größeren Nahtstelle
zum benachbarten Resonator als das zweite Ende des Resonators. Die
primäre
Kopplung zwischen dem Resonator ist allgemein dem ersten Ende mit
der größeren Nahtstelle
des Resonators zum benachbarten Resonator zugeordnet. Die sekundäre Kopplung
ist allgemein dem zweiten Ende mit der kleineren Nahtstelle des
Resonators zu dem benachbarten Resonator zugeordnet, aber die sekundäre Kopplung
kann auch durch einen zusätzlichen
Kopplungsstreifen unterstützt
werden.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung wird daher eine Resonatorvorrichtung
der in Filtern für
ein elektrisches Signal benutzten Art mit einer ersten Resonatorvorrichtung
mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, einer zweiten Resonartorvorrichtung; bereitgestellt,
wobei das erste Ende und das zweite Ende so angeordnet und konfiguriert
sind, daß sie
auf der gleichen Seite des ersten Resonators und neben dem zweiten
Resonator liegen und wobei die Entfernung des ersten Endes vom zweiten
Resonator eine primäre
Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Resonator erzeugt und die
Entfernung und Länge des
zweiten Endes eine sekundäre
Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Resonator erzeugt, wodurch
der Gesamtabstand des ersten und zweiten Resonators voneinander
durch Steuerung entweder der primären oder der sekundären Kopplung
optimiert werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eines oder mehrere der folgenden
zusätzlichen
Merkmale gemäß dem vorhergehenden
Abschnitt bereitgestellt: wobei die erste und zweite Resonatorvorrichtung
in einer HTS-Mikrostreifenleitungskonfiguration
aufgebaut sind, wobei das erste Ende so angeordnet und konfiguriert
ist, daß es
eine wesentlich größere Nahtstelle
zum zweiten Resonator als das zweite Ende bereitstellt; weiterhin
mit einem Kopplungsstreifen, der das zweite Ende an den zweiten
Resonator ankoppelt; und/oder wobei die Mikrostreifenleitungstopologie
ein dielektrisches Substrat von entweder MgO, LaAlO3,
Al2O3 oder YSZ enthält.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filter für elektrische
Signale mit folgendem bereitgestellt: einer Mehrzahl von Resonatoren,
wobei mindestens ein Resonator ein erstes Ende und ein zweites Ende
aufweist und das erste Ende und das zweite Ende so angeordnet und
konfiguriert sind, daß sie
auf der gleichen Seite des mindestens einen ersten Resonators und
in der Nähe
eines zweiten Resonators liegen und wobei der Abstand des ersten Endes
vom zweiten Resonator eine primäre
Kopplung zwischen dem mindestens ersten und zweiten Resonator erzeugt,
und der Abstand und die Länge des
zweiten Endes eine sekundäre
Kopplung zwischen dem mindestens ersten und zweiten Resonator erzeugt,
wodurch der Gesamtabstand des mindestens ersten und zweiten Resonators
voneinander durch Steuern von entweder der primären oder der sekundären Kopplung
optimiert werden kann.
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Nach
einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filter für elektrische
Signale mit folgendem bereitgestellt: einer ersten Resonatorvorrichtung;
einer zweiten Resonatorvorrichtung; einem Kopplungsstreifen zwischen
dem ersten und zweiten Resonator; und wobei die erste Resonatorvorrichtung
und die zweite Resonatorvorrichtung eine primäre Kopplung und eine sekundäre Kopplung
zwischen dem ersten und zweiten Resonator aufweist, wobei der Gesamtabstand
des ersten und zweiten Resonators voneinander die primäre Kopplung
und der Abstand zwischen dem Kopplungsstreifen und der Überlappung
mit dem ersten und zweiten Resonator die sekundäre Kopplung herstellt, wodurch
die Abstände
zwischen benachbarten Resonatoren durch Steuerung von entweder der
primären
oder sekundären
Kopplung optimiert werden können.
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Bei
einem zusätzlichen
Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Kopplung
in einem elektrischen Signalfilter mit einem ersten und zweiten
Resonator und einem Kopplungsstreifen mit folgenden Schritten bereitgestellt:
Bestimmen der primären
Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Resonator auf Grundlage
des gewünschten
Abstands zwischen dem ersten und zweiten Resonator; Bestimmen der
gewünschten
sekundären
Kopplung, um die gesamte gewünschte
Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Resonator zu erzielen;
und Bestimmen der Abstände
und Längen
des Kopplungsstreifens vom ersten und zweiten Resonator zum Erzielen
der bestimmten sekundären
Kopplung F2, wobei F2 eine Funktion von S2a, S2b, L2a und L2b ist
und S2a als der Abstand zwischen dem Kopplungsstreifen und dem ersten
Resonator definiert wird, L2a die Länge des Kopplungsstreifens
ist, der neben dem ersten Resonator liegt, S2b der Abstand zwischen
dem Kopplungsstreifen zweiten Resonator ist und L2b die Länge des
Kopplungsstreifens ist, der neben dem zweiten Resonator liegt, die
primäre Kopplung
F1, wobei die Gesamtkopplung zwischen dem ersten Resonator und dem
zweiten Resonator F wie folgt definiert wird: F
= F1(S1) + F2(S2a, S2b, L2a, L2b)
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Bei
einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß dem vorhergehenden Abschnitt
wird der zusätzliche
Schritt des Festlegens von mindestens einer nicht benachbarten Resonatorvorrichtung
und eines Kopplungsstreifens zwischen dem ersten Resonator und der
mindestens einer nicht benachbarten Resonatorvorrichtung bereitgestellt.
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Auf
diese und sonstige Vorteile und Merkmale, die die vorliegende Erfindung
kennzeichnen, wird insbesondere in den beiliegenden und einen weiteren
Teil hiervon bildenden Ansprüchen
hingewiesen. Um ein besseres Verständnis der Erfindung und der durch
ihre Anwendung erreichten Vorteile und Ziele zu erlangen, sollte
jedoch auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, die einen weiteren
Teil hiervon bilden, und auf die beiliegende Beschreibung, in der
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugsziffern und -buchstaben
entsprechende 20 Elemente in den mehreren Ansichten anzeigen,
zeigen:
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1a, 1b und 1c drei
unterschiedliche herkömmliche
Mikrostreifenleitungsfilterteile, wobei die Kopplung zwischen den
zwei Resonatoren durch die Lückengröße „S" bestimmt wird.
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2 einen Mikrostreifenleitungsfilterteil, wobei
die Kopplung zwischen den zwei Resonatoren durch die Lückengröße „S" bestimmt wird.
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3 schematisch die erste
und zweite Lückengröße S1 bzw.
S2 zwischen Resonatoren eines HTS-Mikrostreifenleitungsfilters gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung.
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4 schematisch eine alternative
Ausführungsform
der ersten und zweiten Lückengröße S1 bzw.
S2 zwischen Resonatoren eines HTS-Mikrostreifenleitungsfilters gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung, wobei die Lücken S2a, S2b und Längen L2a
und L2b verstellt werden können,
um den Betrag an sekundärer
Kopplung zu steuern.
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5a, 5b und 5c eine
Anzahl von Variationen, die zum Steuern der sekundären Kopplung
S2 zwischen den Resonatoren eingesetzt werden können.
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6 ein sechspoliges Filter,
bei dem die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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7 graphisch das gemessene
Verhalten des sechspoligen Filters der 6.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
Grundsätze
der vorliegenden Erfindung gelten für die Filterung elektrischer
Signale. Die bevorzugte Vorrichtung und das bevorzugte Verfahren der
vorliegenden Erfindung ermöglichen
Steuerung der Positionierung von Übertragungsnullen zur Bereitstellung
größerer Flankenunterdrückung und
Optimierung des Übertragungsganges
des Filters. Es werden Mittel zum Erhöhen oder Verringern der Kopplung
zwischen Resonatorelementen zum Steuern der Nullen bereitgestellt.
Eine bevorzugte Verwendung der vorliegenden Erfindung besteht in
Kommunikationssystemen und insbesondere in drahtlosen Kommunikationssystemen.
Eine solche Verwendung ist jedoch nur beispielhaft für die Weisen,
auf die gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung aufgebaute Filter eingesetzt werden können.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bereitstellung zutreffender Kopplung zwischen Resonatoren in
einem HTS-Mikrostreifenleitungsfilter
ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung benutzt primäre und sekundäre Kopplungen
zwischen einem Paar Resonatoren. Bei einem gegebenen Abstand liegt
die Primärkopplung fest,
während
die sekundäre
Kopplung unterschiedliche Größe aufweisen
kann. Zusätzlich
kann die sekundäre
Kopplung die gleiche Phase oder die entgegengesetzte Phase wie die
primäre
Kopplung aufweisen. Bei unterschiedlichen Kombinationen können Filter
mit großer
oder kleiner Bandbreite ohne sehr kleinen oder sehr großen Abstand
zwischen den Resonatoren hergestellt werden. Die gleiche Kreuzkopplungsanordnungskonfiguration
kann so ausgelegt werden, daß entweder
positive oder negative Ergebnisse erzielt werden.
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Sich
als erstes den 1a, 1b und 1c zuwendend, stellen diese Figuren allgemein
herkömmliche Mikrostreifenleitungsfilterteile
dar, wobei die Kopplung zwischen den zwei Resonatoren durch die Lückengröße „S" bestimmt wird. Durch
Verändern der
Lückengröße „S" erhöht sich
oder verringert sich die Kopplung und beeinflußt damit die Bandbreite. 2 zeigt ebenfalls einen
Mikrostreifenleitungsfilterteil des Standes der Technik. Bei dieser
Figur wird die Kopplung zwischen den zwei Resonatoren ebenfalls
durch die Lückengröße „S" bestimmt. Die Kopplung
in der 2 unterscheidet
sich jedoch von den Kopplungen in der 1,
da für
die gleiche Lückengröße „S" der Betrag an Kopplung
zwischen den zwei Resonatoren effektiv in Abhängigkeit von dem Wert des durch
die lange Interdigitalkondensatorform mit schmalen Fingern realisierten
Reihenkondensators verringert werden kann.
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Uns
nunmehr der 3 zuwendend,
ist dort ein Schaltschema zweier benachbarter Resonatoren dargestellt,
wobei die Resonatoren gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung angeordnet und konfiguriert sind. Die Kopplung
zwischen dem ersten Resonator 10 und dem zweiten Resonator 11 besteht
aus zwei Teilen. Der erste Teil der durch die Lückengröße S1i gesteuerten Kopplung
ist die primäre
Kopplung. Der zweite Teil der durch sowohl Lückengröße S2 als auch Länge L gesteuerten
Kopplung ist die sekundäre
Kopplung. Die Gesamtkopplung zwischen den zwei Resonatoren ist die
Kombination des ersten und zweiten Teils der Kopplungen. Durch Einstellen
von S1 und Festhalten von S2 und L wird die Resonatorlänge, d.h.
die Resonanzfrequenz, direkt beeinflußt. Dasselbe gilt für das Einstellen
von S2 und L.
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4 zeigt eine alternative
Ausführungsform,
bei der Einstellungen von ST und/oder S2 und L nicht die Resonatorlänge (und
dadurch die Resonanzfrequenz) beeinflussen. Der erste und zweite Resonator
werden als 20 bzw. 21 identifiziert. Ähnlich der 3 besteht die Kopplung zwischen
den zwei Resonatoren 20, 21 aus zwei Teilen. Der
erste Teil, die primäre
Kopplung, wird durch S1 gesteuert, genau wie bei der in 3. Der zweite Teil, die
sekundäre
Kopplung, wird jedoch durch einen Kopplungsstreifen 23 erzielt.
Durch Einstellen der Lücken
S2a, S2b und Längen
L2a und L2b kann sich der Betrag an sekundärer Kopplung innerhalb eines
weiten Bereichs ändern,
ohne die physische Struktur beider Resonatoren zu beeinflussen.
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Um
die mit der Auslegung der primären
und sekundären
Kopplung für
einen Resonator verbundenen Betrachtungen darzustellen, kann die 4 als Beispiel benutzt werden.
Ohne Ändern
der Resonatoren ist die primäre
Kopplung F1 eine Funktion von S1 und die sekundäre Kopplung F2 eine Funktion von
S2a, S2b, L2a und L2b. Die Gesamtkopplung zwischen Resonator 1 und
Resonator 2F beträgt dann: F = F1(S1) + F2(S2a, S2b,
L2a, L2b) (1)
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Bei
einem Resonator fließt
der Stromfluß zu den
zwei Enden des Resonators stets in entgegengesetzten Richtungen.
Wenn beispielsweise in der 4 der
Strom zu A des Resonators 1 hin fließt, muß zur gleichen Zeit Strom aus
B des Resonators 1 fließen. Dasselbe gilt für den elektrischen
Ladungsaufbau an beiden Enden. So werden zu jeder beliebigen Zeit
A und B Ladungen mit entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen. Dies
liegt an der Beschaffenheit des Resonators, insbesondere von Mikrostreifenleitungsresonatoren.
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F1(S1)
und F2 (S2a, S2b, L2a, L2b) werden daher unterschiedliche Vorzeichen
aufweisen. Die Gesamtkopplung zwischen Resonator 1 und
Resonator 2 kann in Abhängigkeit
von der relativen Größe von F1
und F2 entweder das gleiche Vorzeichen wie F1 oder wie F2 aufweisen.
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Beispielsweise
ist F ≈ F1(S1), for
|F2| ≪ (F1) (2) F = 0, for |F2| = (F1) (3)und F = sign(F2)|F1|, for |F2|
= 2|F1| (4)
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Durch
Erkennen eines so breiten Bereichs möglicher Kopplungen zwischen
den zwei Resonatoren, besonders der Fähigkeit der Vorzeichenänderung,
werden viele Möglichkeiten
für Filterauslegung geboten.
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Für Schmalband-Filterkonstruktionen
können
große
Resonatorabstände
durch Verwendung des Kopplungsunterdrückungsmerkmals der vorliegenden
Erfindung vermieden werden, wobei |F2| = |F1| (z. B. die in Gleichung
(3) oben identifizierte Situation). Weiterhin kann durch Einstellen
von in der Gleichung (1) identifizierten Kopplungswerten ein gleichförmiger Abstand
zwischen den Resonatoren erreicht werden. Insbesondere kann bei
einem festen S1, d.h. festem F1, ein anderes F durch Ändern von F2,
d.h. S2a, S2b, L2a und L2b, erreicht werden.
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Eine
weitere wichtige Anwendung der vorliegenden Erfindung besteht darin,
daß das
Kopplungsvorzeichen bzw. die Phase zwischen den zwei Resonatoren
ohne Ändern
des Abstandes zwischen den beiden geändert werden kann. Aus Gleichungen
(2) und (4), wenn S1 gewählt
wird und unter Annahme, daß F1
eine positive Kopplung darstellt, ist: F* = F1 – |F2|
wenn F* > 0, und F1 > |F2| (5)oder F* = –|F2| + F1 wenn F* < 0, und |F2| > F1 (6)wobei F*
die gewünschte
Kopplung und |F*| < F1
ist.
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Eine
der Herausforderungen bei der Filterkonstruktion besteht in der
Realisierung spezifischer positiver oder negativer Kreuzkopplungen
zwischen nicht benachbarten Resonatoren. Mit der Fähigkeit zur Änderung
von Kopplungsvorzeichen- gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung kann die gleiche Kreuzkopplungsstruktur zwischen
nicht benachbarten Resonatoren leicht so gesteuert werden, daß sie entweder
positiv oder negativ ist.
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Uns
den 5a, 5b und 5c zuwendend,
ist eine Anzahl von Variationen von Resonatoren und eines zur Erzeugung
der sekundären
Kopplung benutzten Kopplungsstreifens dargestellt. In der 5a liegt der Resonator S1
neben dem Resonator 52. Der Abstand zwischen den Resonatoren
S1 ist in 5a identifiziert
und ist ein fester Abstand. Wie in Verbindung mit der 4 besprochen, stellt der
Kopplungsstreifen 53 sekundäre Kopplung S2 bereit (z.B.
S2a, S2b, L2a und L2b).
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Die
Resonatoren 51 und 52 sind so angeordnet und konfiguriert,
daß beide
Enden von einer Seite des entsprechenden Resonators aus zugänglich sind.
Weiterhin ist mindestens einer der Resonatoren, in diesem Fall Resonator 51,
so angeordnet und konfiguriert, daß beide Enden 54 und 55 zum
anderen Resonator 52 hin orientiert sind. Ein erstes Ende 54 des
Resonators 51 weist eine wesentlich größere Nahtstelle zum benachbarten
Resonator 52 als das zweite Ende 55 des Resonators 52 auf.
Die primäre Kopplung
findet zwischen dem ersten Ende 54 bzw. dem mit der größeren Nahtstelle
des Resonators 51 zum benachbarten Resonator 52 statt.
Die sekundäre
Kopplung findet zwischen dem zweiten Ende 55 bzw. dem mit
der kleineren Nahtstelle des Resonators 51 zum benachbarten
Resonator 52 statt. Im vorliegenden Fall wird die sekundäre Kopplung
durch den Kopplungsstreifen 53 unterstützt. Man wird erkennen, daß die primäre Kopplung
entweder kapazitiv oder induktiv sein kann und dasselbe gilt für die sekundäre Kopplung.
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In
der 5b sind Resonatoren 51' und 52' zusammen mit
dem Kopplungsstreifen 53' dargestellt.
In dieser Figur enthält
der Resonator 51' das erste
Ende 54' und
zweite Ende 55',
die sich auf der gleichen Seite des Resonators 51' und dem zweiten Resonator 52' zugewendet
befinden. Der Resonator 52' enthält jedoch
keine Anordnung, bei der das erste und zweite Ende des Resonators
auf der gleichen Seite des Resonators 52' angeordnet sind (d.h. ungleich
dem zweiten, in der 5a dargestellten
Resonator 52).
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In
der 5c sind die Resonatoren 51'' und 52'' zusammen
mit dem Kopplungsstreifen 52'' dargestellt.
In dieser Figur enthält
der Resonator 51'' das erste Ende 54'' und zweite Ende 55'', die sich auf der gleichen Seite
des Resonators 51'' und dem zweiten Resonator 52'' zugewendet befinden. Der Resonator 52'' enthält wiederum keine Anordnung,
bei der das erste und zweite Ende des Resonators auf der gleichen
Seite des Resonators 52'' angeordnet
sind (d.h. ungleich dem zweiten, in 5a dargestellten
Resonator 52). Zusätzlich
ist zwischen dem Kopplungsstreifen 53'' und
dem ersten 51'' und zweiten
Resonator 52'' eine Interdigitalkondensatoranordnung
aufgebaut.
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In
der 6 ist ein mit den
Grundsätzen
der vorliegenden Erfindung aufgebautes 6poliges Filter dargestellt.
Der Kreuzkopplungsstreifen 61 zwischen dem Resonator 1 zum
Resonator 3 und der Kreuzkopplungsstreifen 62 zwischen
dem Resonator 4 zum Resonator 6 sind ähnlicher
Art. Aufgrund unterschiedlicher Kopplungen zwischen dem Resonator 2 zum
Resonator 3 vom Kreuzkopplungsstreifen 63 und
zwischen dem Resonator 4 zum Resonator 5 vom Kreuzkopplungsstreifen 64 weisen
jedoch die tatsächlichen
Kreuzkopplungen von 61 und 62 entgegengesetzte
Vorzeichen auf: eines ist positiv und das andere ist negativ. Wie
in der 7 dargestellt,
wird die Übertragungsnull 71 durch
negative Kreuzkopplung zwischen den Resonatoren 1 und 3 von 61 und 63 aus
erreicht, während
die Übertragungsnull 72 durch
positive Kreuzkopplung zwischen den Resonatoren 4 und 6 von 62 und 64 aus
erreicht wird.
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Der
Fachmann wird erkennen, daß die Grundsätze dieser
Art von Kreuzkopplung auch in Umgebungen benutzt werden können, bei
denen andere Arten von Filterkonstruktionsmethodiken eingesetzt
werden. Beispielsweise können
die hier beschriebenen Resonatoren mit anderen Arten von Resonatoren
benutzt werden, um die gewünschte
Form des Filterverhaltens, Filterleistung, Anordnung, Kosten usw.
zu erreichen. Auch wird man erkennen, daß die Grundsätze der
vorliegenden Erfindung auf die Steuerung von Kreuzkopplung zwischen
nicht benachbarten Resonanzvorrichtungen zur Verbesserung von Filterleistungen
anwendbar sind.
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Es
versteht sich, daß,
obwohl zahlreiche Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung in
der obigen Beschreibung zusammen mit Einzelheiten des Aufbaus und
Funktionsweise der Erfindung aufgeführt worden sind, die Offenbarung
nur beispielhaft ist und Änderungen
an Einzelheiten durchgeführt werden
können.
[Andere Abänderungen
und Änderungen
liegen durchaus im Wissen des Fachmanns und sind in den breiten
Rahmen der beiliegenden Ansprüche
einzuschließen].
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung
zutreffender Kopplung zwischen Resonatoren in einem HTS-Mikrostreifenleitungsfilter.
Primäre
und sekundäre
Kopplungen zwischen einem Paar Resonatoren werden benutzt. Bei einem
gegebenen Abstand liegt die primäre Kopplung
fest, während
die sekundäre
Kopplung eine unterschiedliche Größe aufweisen kann. Zusätzlich kann
die sekundäre
Kopplung die gleiche Phase wie die primäre Kopplung oder die entgegengesetzte
Phase aufweisen. Bei unterschiedlichen Kombinationen können Filter
mit großer
oder kleiner Bandbreite ohne sehr kleinen oder sehr großen Abstand
zwischen Resonatoren hergestellt werden. Die gleiche Kreuzkopplungsanordnungskonfiguration kann
so ausgelegt werden, daß entweder
positive oder negative Ergebnisse erzielt werden.