DE60109001T2

DE60109001T2 - Dualmode Bandpassfilter

Info

Publication number: DE60109001T2
Application number: DE60109001T
Authority: DE
Inventors: Seiji Nagaokakyo-shi Kanba; Naoki Nagaokakyo-shi Mizoguchi; Hisatake Nagaokakyo-shi Okamura; Harufumi Nagaokakyo-shi Mandai
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: KR100397733B1; JP3562442B2; US6556109B2; KR20010107691A; US20020039059A1; EP1396904A3; EP1170819A3; EP1170819A2; DE60109001D1; EP1170819B1; EP1396904A2; JP2001332905A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zweimodenbandpassfilter, die vorzugsweise beispielsweise als Bandpassfilter verwendet werden, die in Kommunikationsvorrichtungen für Hochfrequenzbänder eingebaut sind, die von einem Mikrowellenband zu einem Millimeterband reichen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmliche Filter umfassen Zweimodenbandpassfilter, die als Bandpassfilter in Hochfrequenzbändern verwendet werden (siehe beispielsweise „Miniature Dual Mode Microstrip Filters". J. A. Curtis und S. J. Fiedziuszko, 1991 IEEE MTT-S Digest, etc.)
13 und 14 zeigen schematische Draufsichten zum Darstellen herkömmlicher Zweimodenbandpassfilter.
In einem in 13 gezeigten Bandpassfilter 200 ist ein kreisförmiger leitfähiger Film 201 auf einem dielektrischen Körper (nicht gezeigt) angeordnet. Der leitfähige Film 201 ist mit Eingangs/Ausgangs-Kopplungsschaltungen 202 und 203 gekoppelt, die angeordnet sind, um einen Winkel von 90 Grad zu definieren. Eine an einem oberen Ende offene Stichleitung ist angeordnet, um einen Mittelpunktswinkel von 45 Grad mit der Position zu bilden, wo die Eingangs/Ausgangskopplungsschaltung 203 angeordnet ist. Mit dieser Anordnung sind zwei Resonanzmoden, die unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben, zueinander gekoppelt. Als Folge wirkt das Bandpassfilter 200 als ein Zweimodenbandpassfilter. Außerdem ist in einem in 14 gezeigten Zweimodenbandpassfilter 210 ein quadratischer leitfähiger Film 211 auf einem dielektrischen Körper angeordnet. Der leitfähige Film 211 ist mit Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 212 und 213 gekoppelt, die einen Winkel von etwa 90 Grad definieren. Eine Ecke, die einen Winkel von etwa 135 Grad mit der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltung 213 bildet, ist ausgeschnitten. Durch Anordnen eines Ausschnittabschnitts 211a haben zwei Resonanzmodi unterschiedliche Resonanzfrequenzen. Da die beiden Resonanzmoden miteinander gekoppelt sind, wirkt das Bandpassfilter 210 mit dieser Anordnung als ein Zweimodenbandpassfilter.
Andererseits wird in Zweimodenbandpassfiltern als eine Alternative zu einem kreisförmigen leitfähigen Film ein ringförmiger leitfähiger Film verwendet (japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-139612, japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung 9-162610 usw.) In diesem Fall sind mit der Verwendung einer ringförmigen Übertragungsleitung, wie in dem Fall des in 13 gezeigten Zweimodenbandpassfilters Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen in einem Mittelpunktswinkel von 90 Grad angeordnet, und eine am oberen Ende offene Stichleitung ist in einem Teil der ringförmigen Übertragungsleitung angeordnet.
Ferner liefert die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-112701 ein Zweimodenbandpassfilter, das eine ähnliche ringförmige Übertragungsleitung verwendet. Wie es in 15 gezeigt ist, umfasst ein Zweimodenfilter 221 einen ringförmigen Resonator, der durch Anordnen eines ringförmigen leitfähigen Films 222 auf einem dielektrischen Körper definiert ist. In diesem Fall ist jeder der vier Anschlüsse 223 bis 226 angeordnet, um mit dem ringförmigen leitfähigen Film 222 einen Winkel von 90 Grad zu definieren. Von den vier Anschlüssen sind die beiden Anschlüsse 223 und 224, die einen Winkel von 90 Grad definieren, mit Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 227 und 228 gekoppelt. Die verbleibenden zwei Anschlüsse 225 und 226 sind über eine Rückkopplungsschaltung 230 miteinander verbunden.
Mit dieser Anordnung werden in dem ringförmigen Resonator, der durch eine Streifenleitung definiert ist, vertikale Resonanzmoden erzeugt, die nicht miteinander gekoppelt sind. Als Folge ist es möglich, die Kopplungsstärke über die Rückkopplungsschaltung 230 zu steuern.
In jedem der in 13 und 14 gezeigten herkömmlichen Zweimodenbandpassfilter kann mit der Verwendung einer leitfähigen Filmstruktur ein Zweistufenbandpassfilter geliefert werden. Als Folge kann eine Miniaturisierung des Bandpassfilters erreicht werden.
In einer solchen kreisförmigen oder quadratischen leitfähigen Filmstruktur kann die Kopplungsstärke jedoch nicht erhöht werden, da die Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen in dem vorbestimmten Winkel gekoppelt sind. Somit gibt es ein Problem, dass kein breiteres Durchlassband erhalten werden kann.
Bei dem in 13 gezeigten Bandpassfilter hat der leitfähige Film 201 eine Kreisform. In dem in 14 gezeigten Bandpassfilter hat der leitfähige Film 211 eine quadratische Form. Somit sind die Formen der leitfähigen Filme begrenzt. Als Folge gibt es wenig Entwurfsfreiraum.
Ferner ist es gleichartig dazu schwierig, die Kopplungsstärke zu erhöhen und es gibt Beschränkungen der Formen der ringförmigen Resonatoren in den Zweimodenbandpassfiltern, die die ringförmigen Resonatoren verwenden, in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-139612 und der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-162610, wie es oben erwähnt ist.
Andererseits wird bei dem in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-112701 beschriebenen Zweimodenbandpassfilter 221 die Kopplungsstärke eingestellt durch Verwenden der Rückkopplungsschaltung 230, so dass eine breitere Bandbreite erhalten wird. Da dieses Zweimodenfilter die Rückkopplungsschaltung 230 benötigt, ist die Schaltungsstruktur jedoch kompliziert. Außerdem ist die Form des Resonators weiterhin auf eine Ringform beschränkt, wodurch der Entwurfsfreiraum reduziert wird.
Das Dokument WO-A-9528746 beschreibt eine Mehrschichtstruktur, die mehrere gestapelte Zweimodenresonatoren umfasst. Die Masseebenen, die die Resonatoren trennen, sind mit einem Schlitz versehen, zum Koppeln von gleichen Resonanzmoden benachbarter Resonatoren.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Zweimodenbandpassfilter, das Miniaturisierung erreicht, Einstellung der Kopplungsstärke ermöglicht, ein breiteres Durchlassband erreicht und die Entwurfsfreiheit stark verbessert.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Zweimodenbandpassfilter einen dielektrischen Körper mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, einen Metallfilm, der teilweise auf der ersten Hauptoberfläche oder bei einer bestimmten Höhe in dem dielektrischen Körper angeordnet ist, zumindest eine Masseelektrode, die auf der zweiten Hauptoberfläche oder in dem dielektrischen Körper auf solche Weise angeordnet ist, dass der Metallfilm der Masseelektrode über einen Abschnitt des dielektrischen Körpers gegenüberliegt, und ein Paar von Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen, die mit unterschiedlichen Abschnitten des Metallfilms gekoppelt sind. In diesem Zweimodenbandpassfilter sind Öffnungen oder Ausschnittabschnitte in der Masse elektrode in der Region vorgesehen, wo der Metallfilm der Masseelektrode gegenüberliegt, so dass zwei Resonanzmoden, die an dem Metallfilm erzeugt werden, zueinander gekoppelt sind.
Um bei diesem Zweimodenbandpassfilter die beiden Resonanzmoden zu koppeln, sind in der Region, wo der Metallfilm der Masseelektrode gegenüberliegt, die Öffnungen oder die Ausschnittabschnitte in der Masseelektrode vorgesehen. Als Folge werden zwei Resonanzmoden erzeugt, um sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer visuellen Linie, die die Abschnitte zum Koppeln des Paars von Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen mit dem Metallfilm verbindet, und in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der virtuellen Linie ist, auszubreiten. Eine der beiden Resonanzmoden wird beeinflusst durch die Öffnungen oder die Ausschnittsabschnitte, mit der Folge, dass sich die Resonanzfrequenz der Mode ändert. Anders ausgedrückt, die Öffnungen oder die Ausschnittsabschnitte sind angeordnet, so dass die Öffnungen oder die Ausschnittsabschnitte die elektrischen Resonanzfelder oder Resonanzströme von einer der Resonanzmoden beeinflussen, um die beiden Resonanzmoden zueinander zu koppeln. Da die beiden Resonanzmoden durch die Öffnungen oder die Ausschnittsabschnitte zueinander gekoppelt sind, wirkt folglich das Bandpassfilter als Zweimodenbandpassfilter.
Ferner kann der Metallfilm auf der ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Körpers angeordnet sein, und die Masseelektrode kann auf der zweiten Hauptoberfläche desselben angeordnet sein.
Außerdem kann die Form des Metallfilms Längsrichtungen und Breitenrichtungen haben.
Außerdem kann die planare Form des Metallfilms entweder im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen rhombisch, im Wesentlichen polygonal, im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch sein.
Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zweimodenbandpassfilters, die sinnvoll ist zum Verständnis der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Draufsicht zum Darstellen des Hauptabschnitts des Zweimodenbandpassfilters gemäß 1;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filters, das für den Vergleich mit bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorbereitet ist;
4 zeigt ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristika des in 3 gezeigten Filters zeigt;
5 zeigt eine schematische Draufsicht zum Darstellen von Abschnitten, in denen Resonanzelektrikfelder intensiv erzeugt werden, wenn Resonanzen entlang der Breiterichtung des Metallfilms in dem in 3 gezeigten Filter auftreten;
6 zeigt eine schematische Draufsicht zum Darstellen von Abschnitten, an denen Resonanzelektrikfelder intensiv erzeugt werden, wenn Resonanzen entlang der Längsrichtung des Metallfilms in dem in 3 gezeigten Filter auftreten;
7 zeigt ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristika des Filters von 1 und des für den Vergleich vorbereiteten Filters darstellt;
8 zeigt eine schematische Draufsicht eines Zweimodenbandpassfilters gemäß einem modifizierten Beispiel des Filters von 1;
9 zeigt ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristika des Filters als das in 8 gezeigte modifizierte Beispiel und des in 3 gezeigten Filters darstellt;
10 zeigt eine schematische Draufsicht zum Darstellen des Hauptabschnitts eines Zweimodenbandpassfilters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 zeigt eine Unteroberflächenansicht des Zweimodenbandpassfilters gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristika des Zweimodenbandpassfilters gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel und des Filters, das zum Vergleich vorbereitet ist, darstellt;
13 zeigt eine schematische Draufsicht eines herkömmlichen Zweimodenbandpassfilters;
14 zeigt eine schematische Draufsicht eines weiteren herkömmlichen Zweimodenbandpassfilters; und
15 zeigt eine schematische Draufsicht eines weiteren herkömmlichen Zweimodenbandpassfilters.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird klarer durch die detaillierte Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines Zweimodenbandpassfilters. 2 zeigt eine Draufsicht zum schematischen Darstellen des Hauptabschnitts des Zweimodenbandpassfilters.
Ein Zweimodenbandpassfilter 1 umfasst einen dielektrischen Körper 2 mit einer im Wesentlichen rechteckigen planaren Konfiguration. Auf einer oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 ist ein Metallfilm 3 angeordnet, der vorzugsweise aus Cu hergestellt ist, um einen Resonator zu definieren. Der Metallfilm 3 ist teilweise auf dem dielektrischen Körper 3 vorgesehen. Der Metallfilm 3 hat bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form. Das heißt, die Form des Metallfilms 3 umfasst Breiten- und Längsrichtungen.
Bei einem Beispiel dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist der Metallfilm 3 etwa 1,6 mm breit und etwa 1,4 mm lang.
Die Abmessungen des Metallfilms 3 sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Gemäß gewünschten Mittenfrequenzen und Bandbreiten können die Abmessungen entsprechend geändert werden.
Auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 sind Längsseiten 3a und 3b des Metallfilms 3 über vorbestimmte Zwischenräume mit Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 gekoppelt. Die Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 umfassen Eingangs/Ausgangskapazitätserzeugungs strukturen 5a und 6a als Abschnitte, die über Kapazitäten mit dem Metallfilm 3 gekoppelt sind. Die Eingangs/Ausgangskapazitätserzeugungsstrukturen 5a und 6a sind über Seitenoberflächenelektroden, die auf Seitenoberflächen des dielektrischen Körpers 2 angeordnet sind, und Durchgangslochelektroden, die in dem dielektrischen Körper 2 angeordnet sind, mit Mikrostreifenleitungen 5b und 6b als externe Leitungen verbunden, die auf einem dielektrischen Hauptkörper 110 angeordnet sind. In der Figur sind die Seitenoberflächenelektroden und die Durchgangslochelektroden nicht gezeigt.
Die Positionen der Kopplungen zwischen den Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 und dem Metallfilm 3 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in der Figur gezeigt sind. Die Positionen solcher Kopplungen unterscheiden sich jedoch voneinander. Obwohl es außerdem vorzuziehen ist, dass Kopplungen zwischen dem Metallfilm 3 und den Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 über die Kapazitäten hergestellt werden, können alternativ Streifenleitungen oder Mikrostreifenleitungen als Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen direkt mit dem Metallfilm 3 verbunden sein.
Eine Masseelektrode 4 ist auf einer beinahe gesamten Unteroberfläche des dielektrischen Körpers 2 vorgesehen.
In dem Bandpassfilter 1 ist der dielektrische Körper 2 nicht einheitlich, da es einige Abschnitte gibt, die relative Permittivitäten aufweisen, die sich von denjenigen der verbleibenden Abschnitte des dielektrischen Körpers 2 unterscheiden. Anders ausgedrückt, in einer Region, in der der Metallfilm 3 der Masseelektrode 4 über den dielektrischen Körper 2 gegenüberliegt, sind Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten gebildet. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jeder der Abschnitte 2a und 2b eine relative Permittivität εr von etwa 17 und der verbleibende Abschnitt des dielektrischen Körpers 2 hat eine relative Permittivität εr von etwa 7. Die Abschnitte 2a und 2b mit den relativ hohen Permittivitäten sind entlang den Breitenseiten 3c und 3d des im Wesentlichen rechteckigen Metallfilms 3 nahe der Mitte jeder der Längsseiten 3c und 3d angeordnet. Außerdem hat jeder der Abschnitte 2a und 2b eine im Wesentlichen rechteckige planare Form und erstreckt sich von der oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 zu der Unteroberfläche desselben in der Dickerichtung des dielektrischen Körpers 2.
Es gibt jedoch verschiedene andere Möglichkeiten zum Bilden des dielektrischen Körpers 2, der die Abschnitte 2a und 2b mit Permittivitäten umfasst, die höher sind als diejenigen des verbleibenden Abschnitts desselben. Nachdem ein dielektrischer Körper 2 vorbereitet ist, werden beispielsweise Durchgangslöcher in Bereichen hergestellt, zum Bilden der Abschnitte 2a und 2b, und jedes der Durchgangslöcher ist mit einem dielektrischen Material gefüllt, das eine relativ hohe Permittivität aufweist. Alternativ kann nach dem Vorbereiten eines im Wesentlichen rechteckigen dielektrischen Körpers in einem Abschnitt, der äquivalent zu jedem der Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten ist, ein Element angelegt werden, das mit einem Verbundmaterial des dielektrischen Körpers reagiert, um Wärmediffusion zu bewirken, um die Abschnitte 2a und 2b zu bilden.
Bei diesem Beispiel ist der dielektrische Körper 2 vorzugsweise in einem Oxid hergestellt, wie z. B. Mg, Si oder Al. Zusätzlich zu dem Oxid wird ein weiteres Oxid, wie z. B. Ca oder Ti, den Abschnitten 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten hinzugefügt.
Außerdem hat jeder der Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige planare Form, die beispielsweise etwa 200 μm lang und etwa 600 μm breit ist.
Bei dem Zweimodenbandpassfilter 1 wird eine Eingangsspannung zwischen eine der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 und die Masseelektrode 4 angelegt, um eine Ausgangsspannung zwischen der Masseelektrode 4 und der verbleibenden der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 zu extrahieren. Da in diesem Fall der Metallfilm 3 im Wesentlichen rechteckig ist und die Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten vorgesehen sind, sind zwei Resonanzmoden miteinander gekoppelt, um es dem Filter zu ermöglichen, als ein Zweimodenbandpassfilter zu wirken. Dies liegt daran, dass die Abschnitte 2a und 2b, die relativ hohe Permittivitäten aufweisen und angeordnet sind, dass die beiden Resonanzmoden, die an dem Metallfilm 3 erzeugt werden, zueinander gekoppelt sind. Dies wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 3 bis 7 dargestellt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filters 51, das für den Vergleich mit den Beispielen vorbereitet wurde. Das Filter 51 hat eine Anordnung, die gleich ist wie diejenige des Zweimodenbandpassfilters 1 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels, außer dass es keine Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten gibt. 4 zeigt die Frequenzcharakteristika des Filters 51.
In 4 zeigen eine durchgezogene Linie A und eine gestrichelte Linie B die Reflektionscharakteristika und Durchlasscharakteristika des Filters 51 an.
Obwohl es, wie in 4 gezeigt, zwei Resonanzpunkte gibt, wie sie durch die Pfeile C und D angezeigt sind, sind die Frequenzpositionen der Resonanzpunkte voneinander beabstandet, wodurch die Resonanzmodi nicht zueinander gekoppelt sind. In dem Filter 51 wird eine Resonanzmode in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel ist zu einer Richtung, die Punkte verbindet, an denen die Eingangs/Ausgangskopplungsschaltung 5 und 6 mit einem Metallfilm 3 gekoppelt sind, d. h. entlang einer Breitenrichtung des Metallfilms 3, und eine Resonanzmode in einer Richtung erzeugt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Breitenrichtung ist, d. h. einer Längsrichtung des Metallfilms 3. In 4 ist eine Resonanzmode, die durch den Pfeil C angezeigt wird, die hierin nachfolgend als Resonanzmode C bezeichnet wird, ist die Resonanzmode entlang der Breitenrichtung. Eine Resonanzmode, die durch den Pfeil D angezeigt ist, die hierin nachfolgend als Resonanzmode D bezeichnet wird, ist die Resonanzmode entlang der Längsrichtung.
Da die beiden Resonanzpunkte in den zueinander entfernten Frequenzpositionen sind, sind die Resonanzmoden nicht zueinander gekoppelt, wie es in 4 gezeigt ist. Anders ausgedrückt, das Filter 51 wirkt nicht als Zweimodenbandpassfilter.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Resonanzelektrikfelder gemessen, die auf dem Resonator des Filters 51 erzeugt wurden, durch Verwenden eines Elektromagnetfeldsimulators (Hewlett-Packard Co., Nr. HFSS) und erhielten die folgenden Ergebnisse, die in 5 und 6 gezeigt werden.
In der Resonanzmode C verstärken sich offensichtlich Resonanzelektrikfelder an den Abschnitten, die durch gestrichelte Linien E in 5 gezeigt sind, d. h. in Abschnitten entlang der Längsseiten 3a und 3b auf beiden Seiten der Breitenseiten 3c und 3d.
Andererseits war ersichtlich, dass in der Resonanzmode D, die entlang der Längsseiten erzeugt wurde, wie es durch die gestrichelten Linien F in 6 gezeigt ist, die Resonanzelektrikfelder sich nahe den Breitenseiten 3c und 3d des Metallfilms 3 verstärkten.
Nach dem Berücksichtigen der obigen Resonanzelektrikfeldverteilungen entdeckten die Erfinder, dass ein Zweimodenbandpassfilter gebildet werden könnte durch Einstellen der Resonanzelektrikfelder, die in einem der beiden Resonanzmoden C und D erzeugt werden, um die Resonanzfrequenzen der Resonanzmoden C und D näher zueinander zu machen.
Daher sind in dem Zweimodenbandpassfilter 1 auf der Basis der obigen Erkenntnisse die Abschnitte 2a und 2b mit den relativ hohen Permittivitäten im Wesentlichen an zentralen Abschnitten der Breitenseiten 3c und 3d vorgesehen. Mit dieser Anordnung ist die Resonanzfrequenz der Resonanzmode entlang jeder der Längsseiten, d. h. die Resonanzfrequenz des in 4 gezeigten Resonanzmodus D, reduziert, und die beiden Resonanzmoden sind dadurch zueinander gekoppelt. Anders ausgedrückt, die Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten sind angeordnet, so dass die beiden Resonanzmoden zueinander gekoppelt sind.
7 zeigt die Frequenzcharakteristika des Zweimodenbandpassfilters 1. In diesem Diagramm zeigt eine durchgezogene Linie G die Reflektionscharakteristika des Filters 1 an und eine gestrichelte Linie H zeigt die Durchlasscharakteristika des Filters 1 an. Zum Vergleich sind die Frequenzcharakteristika des oben gezeigten Filters 51 ebenfalls durch eine durchgezogene Linie A und eine gestrichelte Linie B angezeigt.
Wie es in 7 gezeigt ist, sind in dem Zweimodenbandpassfilter 1 zwei Resonanzmoden miteinander gekoppelt, wodurch das Filter 1 als ein Zweimodenbandpassfilter wirkt.
In dem Zweimodenbandpassfilter 1 werden die Differenz zwischen der relativen Permittivität von jedem der Abschnitte 2a und 2b und der relativen Permittivität der verbleibenden Abschnitte, die planaren Formen der Abschnitte 2a und 2b und die Flächenabmessungen der planaren Formen derselben eingestellt, um Frequenzeinstellungen der Resonanzmode zu ermöglichen, die sich in jeder der Längsrichtungen ausbreitet. Da zwei Resonanzmoden unbedingt miteinander gekoppelt werden können, können folglich Bandpassfil tercharakteristika mit einer gewünschten Bandbreite ohne weiteres erhalten werden.
Bei dem Filter von 1 sind die Abschnitte 2a und 2b mit relativ hohen Permittivitäten etwa in den mittleren Abschnitten der Breitenseiten angeordnet. Die Abschnitte mit relativen Permittivitäten, die sich von denjenigen des verbleibenden Abschnitts unterscheiden, können jedoch an den Längsseiten angeordnet sein. In diesem Fall beeinflusst diese Anordnung die Frequenz einer Resonanzmode, die sich entlang jeder der Breitenseiten ausbreitet. Da Abschnitte relative Permittivitäten aufweisen, die sich von denjenigen des verbleibenden Abschnitts unterscheiden, ist es somit notwendig, Abschnitte mit relativen Permittivitäten zu liefern, die niedriger sind als diejenigen des verbleibenden Abschnitts an den Längsseiten.
8 zeigt eine schematische Draufsicht eines modifizierten Beispiels des Bandpassfilters 1, in dem Abschnitte mit relativ niedrigen Permittivitäten an Längsseiten 4a und 3b eines Metallfilms 3 angeordnet sind.
Bei einem Zweimodenbandpassfilter 11 gemäß dem modifizierten Beispiel sind unter dem Metallfilm 3 Hohlräume 2c und 2d in einem dielektrischen Körper 2 vorgesehen. Die Hohlräume 2c und 2d sind im Wesentlichen in der ungefähren Mitte von jeder der Längsseiten 3a und 3b auf solche Weise angeordnet, dass die Hohlräume 2c und 2d entlang den Längsseiten 3a und 3b in einer Region positioniert sind, wo der Metallfilm 3 einer Masseelektrode gegenüberliegt. Jeder der Hohlräume 2c und 2d hat eine im Wesentlichen rechteckige planare Form, die beispielsweise etwa 200 μm lang und etwa 600 μm breit ist. Außerdem dringen die Hohlräume 2c und 2d von einer oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 zu einer unteren Oberfläche desselben durch. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Hohlräume 2c und 2d auf solch eine durchdringende Weise zu bilden.
Die relative Permittivität von jedem der Hohlräume 2c und 2d ist im Wesentlichen äquivalent zu einer relativen Permittivität von Luft. Das heißt, die relative Permittivität εr ist gleich 1.
9 zeigt die Frequenzcharakteristika des Zweimodenbandpassfilters 11 gemäß dem modifizierten Beispiel. In 9 zeigt eine durchgezogene Linie I die Reflektionscharakteristika des Filters 11 und eine gestrichelte Linie J zeigt die Durchlasscharakteristika desselben an. Zum Vergleich sind die Frequenzcharakteristika des oben beschriebenen Filters 51 ebenfalls durch die durchgezogene Linie A und eine gestrichelte Linie B angezeigt.
Wie es in 9 gezeigt ist, sind in dem Filter 11 gemäß dem modifizierten Beispiel an den Längsseiten des Metallfilms 3 die Hohlräume 2c und 2d in dem dielektrischen Körper 2 angeordnet. Als Folge beeinflusst diese Anordnung das Resonanzelektrikfeld einer Resonanzmode, die sich in jeder der Breitenrichtungen des Metallfilms 3 ausbreitet. Da die Frequenz der Resonanzmode C höher wird und die beiden Resonanzmoden dadurch zueinander gekoppelt sind, wirkt das Filter 11 folglich als ein Zweimodenbandpassfilter.
10 zeigt eine schematische Draufsicht des Hauptabschnitts eines Bandpassfilters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11 zeigt eine Unteroberflächenansicht davon. In einem Bandpassfilter 21 des bevorzugten Ausführungsbeispiels hat ein dielektrischer Körper 22 vorzugsweise eine Dicke von etwa 300 μm und besteht vorzugsweise aus einem Oxid Mg, Si oder Al mit einer relativen Permittivität εr 7. Auf einer oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 22 sind ein Metallfilm 3 und Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen 5 und 6 auf gleiche Weise angeordnet wie diejenigen des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Außerdem, wie es in 11 gezeigt ist, ist eine Masseelektrode 4 auf einer Unteroberfläche des dielektrischen Körpers 22 angeordnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind charakteristischerweise Öffnungen 4a und 4b in der Masseelektrode 4 vorgesehen.
Anders ausgedrückt, die Öffnungen 4a und 4b sind angeordnet, um zwei Resonanzmoden in einer Region zu koppeln, wo der Metallfilm 3 der Masseelektrode 4 gegenüberliegt. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Öffnungen 4a und 4b im Wesentlichen rechteckige planare Formen, auf solche Weise, dass die Öffnungen 4a und 4b entlang den Längsseiten 3a und 3b eines Bildes des Metallfilms 3 angeordnet sind, das nach unten vorsteht.
Somit beeinflussen die Öffnungen 4a und 4b in dem Zweimodenbandpassfilter 21 Abschnitte, an denen die Resonanzelektrikfelder von Resonanzmoden, die sich in die Breitenseiten des Metallfilms 3 ausbreiten, intensiv erzeugt werden. Als Folge wird ähnlich zu dem Fall des in 8 gezeigten modifizierten Beispiels die Resonanzfrequenz der Resonanzmode C, die sich in jeder der Breitenrichtungen des Metallfilms 3 ausbreitet, höher. Ferner sind die Abmessungen der Öffnungen 4a und 4b so angeordnet, dass die Resonanzmoden C und D zueinander gekoppelt sind. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Breitenseiten von jeder der Öffnungen 4a und 4b etwa 0,8 mm lang und die Längsseiten davon sind etwa 0,4 mm lang.
Eine durchgezogene Linie K und eine gestrichelte Linie L, die in 12 gezeigt sind, zeigen die Frequenzcharakteristika des Zweimodenbandpassfilters 21 des bevorzugten Ausführungsbeispiels an. Die durchgezogene Linie K zeigt die Reflektionscharakteristika des Filters 21 an, und die gestrichelte Linie L die Durchlasscharakteristika desselben. Zum Vergleich sind die Frequenzcharakteristika des oben beschriebenen Filters 51 in 12 ebenfalls gezeigt. Wie es in 12 offensichtlich ist, sind bei dem bevor zugten Ausführungsbeispiel zwei Resonanzmoden durch Bilden der Öffnungen 4a und 4b miteinander gekoppelt.
Sowohl bei dem ersten Beispiel als auch dem modifizierten Beispiel sind die Abschnitte mit relativen Permittivitäten, die sich von der des verbleibenden Abschnitts unterscheiden, auf dem dielektrischen Körper vorgesehen, und bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen in der Masseelektrode angeordnet, um die Resonanzelektrikfelder zu steuern. Alternativ können diese Verfahren zusammen verwendet werden. Das heißt, beide Verfahren des ersten Beispiels und des bevorzugten Ausführungsbeispiels können kombiniert werden.
Obwohl der Metallfilm 3 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist, ist außerdem die Form des Metallfilms 3 nicht darauf beschränkt, und dieselbe kann beliebig sein. Um zwei Resonanzmoden mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen zu erzeugen, ist es dennoch vorzuziehen, einen Metallfilm zu verwenden, der Breitenrichtungen und Längsrichtungen aufweist.
Genauer gesagt, die planare Form des Metallfilms kann verschiedene Formen aufweisen, einschließlich im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen rhombisch, im Wesentlichen polygonal, im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch.
Obwohl der Metallfilm 3 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Körpers 2 gebildet ist, kann der Metallfilm 3 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel außerdem in einer bestimmten Höhe in dem dielektrischen Körper angeordnet sein. Gleichartig dazu, so lange die Masseelektrode 4 den Metallfilm 3 über den dielektrischen Körper gegenüberliegt, ist es nicht immer notwendig, die Masseelektrode 4 auf der Unteroberfläche des dielektrischen Körpers 2 vorzusehen.
Die Masseelektrode 4 kann in dem dielektrischen Körper 2 vorgesehen sein.
Ferner kann ein Zweimodenbandpassfilter mit einer Triplate-Struktur vorgesehen sein, durch Anordnen des Metallfilms an der Zwischenhöhenposition des dielektrischen Körpers 2 und Anordnen der Masseelektrode auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des dielektrischen Körpers 2.
Bei dem herkömmlichen Zweimodenbandpassfilter sind die Form des Metallfilms, der den Resonator definiert, und die Positionen oder Punkte zum Koppeln der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltung mit dem Metallfilm beschränkt. Im Gegensatz dazu hat das Zweimodenbandpassfilter von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung keine solchen Beschränkungen. Somit kann ein Zweimodenbandpassfilter freier entworfen werden.
Bei dem Zweimodenbandpassfilter gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Metallfilm zum Bilden eines Resonators auf dem dielektrischen Körper angeordnet. Da der Metallfilm mit den Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen gekoppelt ist, werden zwei Resonanzmoden erzeugt. Um die beiden Resonanzmoden zu koppeln, werden Abschnitte einer Masseelektrode in einer Region ausgeschnitten, wo der Metallfilm der Masseelektrode gegenüberliegt. Da die beiden Resonanzmoden zueinander gekoppelt sind, können folglich ähnlich wie bei dem ersten Beispiel die Charakteristika eines Zweimodenbandpassfilters erhalten werden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt es keine Beschränkungen bei der Form des Metallfilms, der den Resonator definiert, und bei den Positionen der Kopplungspunkte der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen. Somit kann das Zweimodenbandpassfilter freier entworfen werden.
Außerdem können breitere Einstellungen der Bandbreite durchgeführt werden durch Ändern der Formen der Öffnungen oder Ausschnittsabschnitte, die in der Masseelektrode angeordnet sind, der Positionen der Kopplungspunkte der Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen und der Abmessungen des Metallfilms.
Daher kann gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Zweimodenbandpassfilter mit einer gewünschten Bandbreite ohne weiteres erhalten werden.
Wenn bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der Metallfilm auf einer ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Körpers angeordnet ist, und die Masseelektrode auf einer zweiten Hauptoberfläche desselben angeordnet ist, kann durch Anordnen eines leitfähigen Films auf jeder der Hauptoberflächen des dielektrischen Körpers das Zweimodenbandpassfilter gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres erhalten werden.
Wenn der Metallfilm eine Form hat, die Breiten- und Längenabmessungen umfasst, können die beiden Resonanzmoden mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen ohne weiteres erzeugt werden.
Da die planare Form des Metallfilms nicht auf eine spezifische beschränkt ist, kann in jedem der Zweimodenbandpassfilter des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ein Metallfilm mit einer Vielzahl von Formen verwendet werden. Beispielsweise kann die planare Form des Metallfilms beliebig im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen rhombisch, im Wesentlichen polygonal, im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch sein.

Claims

Ein Zweimodenbandpassfilter, das folgende Merkmale umfasst: einen dielektrischen Körper (22) mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche; einen Metallfilm (3), der teilweise auf der ersten Hauptoberfläche oder bei einer bestimmten Höhe in dem dielektrischen Körper (22) angeordnet ist; eine Masseelektrode (4), die auf der zweiten Hautoberfläche oder in dem dielektrischen Körper angeordnet ist, auf solche Weise, dass der Metallfilm (3) der Masseelektrode (4) über einen Abschnitt des dielektrischen Körpers (2) gegenüberliegt; und ein Paar von Eingangs/Ausgangskopplungsschaltungen (5a, 6a), die mit unterschiedlichen Abschnitten des Metallfilms (3) gekoppelt sind; dadurch gekennzeichnet dass in der Region, wo der Metallfilm (3) der Masseelektrode (4) gegenüberliegt, Öffnungen (4a, 4b) oder Ausschnittsabschnitte in der Masseelektrode (4) vorgesehen sind, sodass zwei Resonanzmoden, die an dem Metallfilm (3) erzeugt werden, gegenseitig mit einer bestimmten Resonanzfrequenz gekoppelt sind.
Ein Zweimodenbandpassfilter gemäß Anspruch 1, bei dem der Metallfilm (3) auf der ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Körpers (2) angeordnet ist und die Mas seelektrode (4) auf der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Körpers (2) angeordnet ist.
Ein Zweimodenbandpassfilter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Form des Metallfilms (3) Längen- und Breitenabmessungen aufweist.
Ein Zweimodenbandpassfilter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die planare Form des Metallfilms entweder im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen rhombisch, im Wesentlichen polygonal, im Wesentlichen kreisförmig oder im Wesentlichen elliptisch ist.
Ein Zweimodenbandpassfilter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der dielektrische Körper (2) aus einem Oxid hergestellt ist, das entweder Mg, Si oder Al umfasst.