DE2118309A1

DE2118309A1 - Method for lowering the resonance frequency of microstrip resonators

Info

Publication number: DE2118309A1
Application number: DE19712118309
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Phys. 8023 Grünwald Kuny
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-04-15
Filing date: 1971-04-15
Publication date: 1972-10-19

Description

Verfahren zum Erniedrigen der Resonanzfrequenz von Microstrip-Resonatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erniedrigen der Resonanzfrequenz von Microstrip-Resonatoren in integrierten Microwellenfilterschaltungen.Method for lowering the resonance frequency of microstrip resonators The invention relates to a method for lowering the resonance frequency of microstrip resonators in integrated microwave filter circuits.

Microwellen chaltungen in Microstriptechnik bestehen aus einem dielektrischem Substrat z.B. aus Kunststoff oder Keramik, dessen Unterseite ganzflächig mit einer Metailschcht bedeckt ist. Auf der Substratoberseite befinden sich die elektrischen Bauelemente und Leiterbahnen in Form begrenzter Metallflächenbereiche. Resonanzkreise (z.B. für Filter) lassen sich entsprechend der im Microwellenbereich üblichen Technik durch lieitungsstücke realisieren. Ihre Resonanzfrequenz wird vorwiegend durch die Länge dieses Leitungsstücks, die im allgemeinen gleich einer halben WellenlPnge ist, bestimmt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischell Welle hängt von der Dielektrizitätszahl # r des Substrats, der Substratdicke und daneben in geringerem Maße von der leiterbreite ab.Microwave circuits in microstrip technology consist of a dielectric Substrate e.g. made of plastic or ceramic, the underside of which is covered over the entire surface with a Metailschcht is covered. The electrical ones are located on the top of the substrate Components and conductor tracks in the form of limited metal surface areas. Resonance circles (e.g. for filters) can be done according to the usual technology in the microwave sector to be realized by means of line pieces. Your resonance frequency is mainly determined by the Length of this line section, which is generally equal to half a wavelength is determined. The speed of propagation of the electromagnetic wave depends on the dielectric constant # r of the substrate, the substrate thickness and next to in to a lesser extent on the width of the ladder.

Die Abmessungen der metallischen Flächenbereiche können unter geringem Äufwand in der gewünschten Genauigkeit hergestellt werden. Die Dicke der Substrate unterliegt jedoch unerwiinscht großen Toleranzen. Man muß deshalb entweder teuere prazislonsgeschliffene Substrate verwenden oder die Resonatoren nachträglich abgleichen.The dimensions of the metallic surface areas can be under slight Äaufwand can be produced in the desired accuracy. The thickness of the substrates however, it is subject to undesirably large tolerances. One must therefore either be expensive Use precision ground substrates or adjust the resonators afterwards.

Hierzu ist es bekannt, die Länge der Resonatoren zunächst größer zu wählen als voraussichtlich nötig und sie nachträglich zu kürzen; das heißt, der Abgleich erfolgt von tiefen Frequenzen zu höheren Frequenzen. Eine Frequenzerniedrigung ist jedoch auf diese Weise und im allgemeinen wegen der dazu erförderlichen Vergrößerung der Resonator länge bzw. Erhöhung des Wellenwiderstandes und der im letzten Fall damit zusammenhängenden, in Filteranordnungen kritischen Änderung der Kopplungsverhältnisse nicht möglich.To this end, it is known to initially increase the length of the resonators choose as likely to be necessary and subsequently shorten them; that is, the Adjustment takes place from low frequencies to higher frequencies. A decrease in frequency however, it is in this way and in general because of the magnification required to do so the resonator length or increase in the characteristic impedance and in the latter case associated change in the coupling ratios that is critical in filter arrangements not possible.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum nachträglichen Erniedrigen der Resonanzfrequenz von Microstrip-Resonatoren in integrierten Microwellenfilterschaltungen anzugeben, dessen Einfluß auf die übrigen Parameter des Resonators stark herabgesetzt ist.It is therefore the object of the present invention to provide a method for Subsequent lowering of the resonance frequency of microstrip resonators in integrated Specify microwave filter circuits, its influence on the other parameters of the resonator is greatly reduced.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Breite des als Resonator dienenden Bandleiters lokal verringert wird.This object is achieved in that the width of the resonator serving strip conductor is reduced locally.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Gesamt-Induktivität des Resonators erhöht wird, ohne daß gleichzeitig seine' Kapazität wesentlich sinkt. Es wird also im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren vorwiegend die Induktivität verändert, wodurch der Einfluß des Trimmvorgangs, z.B. auf dem Wellenwiderstand oder die Kopplung benachbarter Resonatoren relativ gering bleibt.This method has the advantage that the total inductance of the Resonator is increased without its' capacity decreases significantly at the same time. In contrast to the known method, it is mainly the inductance changed, whereby the influence of the trimming process, e.g. on the wave resistance or the coupling of neighboring resonators remains relatively low.

Vorzugsweise wird die Breite des Bandleiters im Strombauch des Resonators verringert, da dann die Änderung der Resonanzfrequenz am größten ist.The width of the strip conductor is preferably in the current cavity of the resonator is reduced because then the change in the resonance frequency is greatest.

Die Verringerung der Breite des Bandleiters erfolgt vorteilhaft durch einen von der Seite her in den Bandleiter eingeschnittenen Schlitz. Hierdurch ergibt sich eiric- aefflorders große Frequenzänderüng. Die Tiefe des in dem Bandleiter eingeschnittenen Schlitzes beträgt 0,6 - 0,9', vorzugs-' weise 0,85 mal die Leiterbreite. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Güte Q des Resonators, die wegen der durch die Einschnürung bedingten Erhöhung des ohmschen Lei tungswiderstande s zunächst abfällt, in diesem Bereich überraschenderweise wieder ansteigt und fast den Ausgangswert erreicht.The width of the strip conductor is advantageously reduced by a slot cut into the strip conductor from the side. This results in himself eiric- aefflorders large frequency change. The depth of the in The slot cut into the strip conductor is 0.6-0.9 ', preferably 0.85 times the width of the ladder. It has been found that the Q of the resonator, because of the increase in the ohmic line resistance caused by the constriction s initially drops, surprisingly increases again in this area and almost reached the initial value.

Ein Frequenzabgleich kann auch durch einen symmetrisch in den Bandleiter eingeschnittenen ,ingsschlits erfolgen. In diesem Fall ist jedoch die Änderung der Resonanzfrequenz bei gleicher Variation der Resonatorgüte geringer als bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante.A frequency adjustment can also be carried out symmetrically in the strip conductor incised, ingsschlits take place. In this case, however, the change is the Resonance frequency with the same variation of the resonator quality is lower than with the above process variant described.

Vorzugsweise wird zum Einschneiden der Schlitze ein Laser verwendet. Hiermit lassen sich auf besonders einfache Weise sehr schmale Schlitze herstellen.A laser is preferably used to cut the slits. This allows very narrow slots to be produced in a particularly simple manner.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung im einzelnen erläutern werden.The invention is to be explained in detail with the aid of the drawings.

Figur l zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer Filterschaltung mit einem Microstrip-Leitungsresonator. Man erkennt das Substrat 1; den Bandleiter 2 und den von der Seite her eingeschnittenen Schlitz 3. Der Resonator 2 besitzt die Lli.ngel und die Breite b, der Schlitz 3 ist im Abstand x von einem Leitungsende aus eingeschnitten und besitzt die Tiefe t. Die Länge 1 des Resonators ist gleich einer halben Wellenlänge (1 = Figur 2 zeigt die Änderung der Resonatorgüte Q in Abhängigkeit von dem Verhältnis Schlitztiefe t zur Leiterbreite b.FIG. 1 shows a top view of a section from a filter circuit with a microstrip line resonator. The substrate 1 can be seen; the band leader 2 and the slot 3 cut from the side. The resonator 2 has the Lli.ngel and the width b, the slot 3 is at a distance x from one end of the line cut out and has the depth t. The length 1 of the resonator is the same half a wavelength (1 = Figure 2 shows the change in the resonator quality Q in Dependence on the ratio of slot depth t to conductor width b.

Parameter der Kurven I bis III ist das Verhältnis Bei der Kurve I ist =- "0, bei der Kurve II ist ß = 510 und bei der Kurve III ist ß = 90°, das heißt der Schlitz ist genau in der Mitte des Resonators angebracht. Ausgehend von dem Wert Q = Q0 für t= 0 sinkt die Güte Q mit wachsender Schlitztiefe zunächst stetig ab, um dann überraschenderweise etwa ab dem Wert t =0,6 wieder zuzunehmen und bei t = b b 0,85 ein Maximum zu erreichen. An dieser Stelle beträgt der Güteabfall maximal 5 %. Bei einem Ausfvhrungsbeispiel,bei dem auf einem A12 03~Substrat ein Resonator der Länge 1 = 23 mm mit einer Resonanzfrequenz fr= 2,4 GHZ und einem Wellenwiderstand von 50 # aufgebracht und mit einem Schlitz im Strombauch (F= 900) mit einer Breite von ca. 40/um und t einer Tiefe von b= 0,88 versehen worden war, ergab sich eine Frequenzänderungvon ß f £fr = - 12,5 obei einem Güteabfall um 5 %.The parameter of curves I to III is the ratio In curve I = - "0, in curve II ß = 510 and in curve III ß = 90 °, that is, the slot is made exactly in the center of the resonator. Starting from the value Q = Q0 for t = 0, the quality Q initially decreases steadily with increasing slot depth, then surprisingly increases again from about the value t = 0.6 and reaches a maximum at t = bb 0.85. At this point the quality decrease is a maximum of 5% In an exemplary embodiment in which a resonator of length 1 = 23 mm with a resonance frequency fr = 2.4 GHz and a characteristic impedance of 50 # is applied to an A12 03 ~ substrate and with a slot in the belly of the current (F = 900) with a Width of approx. 40 μm and t a depth of b = 0.88 resulted in a frequency change of ß f £ fr = - 12.5 with a decrease in quality of 5%.

Figur 3 zeigt die Variante des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens. Man erkennt wieder das Substrat 1, den Resonator 2 und einen symmetrisch eingebrachten Schlitz 4 der Lunge s.FIG. 3 shows the variant of the adjustment method according to the invention. The substrate 1, the resonator 2 and a symmetrically introduced one can be seen again Slit 4 of the lungs s.

In dieser Figur ist der Schlitz wieder im Strombauch des Resonators angeordnet.In this figure the slot is again in the current belly of the resonator arranged.

Es ist jedoch auch möglich, einen Schlitz 5 am Ende des Resonators anzuordnen wie in Figur 4 dargestellt.However, it is also possible to have a slot 5 at the end of the resonator to be arranged as shown in Figure 4.

Figur 5 zeigt die Abhangigkeit der Resonatorgüte Q von der Schlitlänge s für die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen. Dabei zeigt die Kurve IV das Verhalten des Äusfü.hrungsbeispiels der Figur 3 und die KurveV das der Figur 4. Man erkennt, daß in der Kurve IV die Güte zunächst leicht ansteigt, um dann stetig abzufallen. Ein prinzipiell gleiches Verhalten zeigt auch die Kurve V.FIG. 5 shows the relationship between the resonator quality Q and the length of the slot s for the embodiments shown in FIGS. The Curve IV shows the behavior of the exemplary embodiment in FIG. 3 and curve V das 4. It can be seen that the quality initially increases slightly in curve IV, to then steadily decrease. In principle, the same behavior is shown in the curve V.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 war auf einem A12 03-Substrat ein Resonator der Länge 1 = 23 mm mit der Resonanzfrequenz f = 2,4 GHZ und einem Wellenwiderstand Z = 50'Laufgebracht und mit einem Längsschlitz der Breite ca. 200 /um und der Länge S = 2,5 mm versehen worden. Dabei ergab sich eine Frequenzänderung um #f/fr = - 1,2 # und eine Abnahme der Güte Q um 5 %.In an exemplary embodiment according to FIG. 3, there was an A12 03 substrate a resonator of length 1 = 23 mm with the resonance frequency f = 2.4 GHz and a Wave resistance Z = 50 'applied and with a longitudinal slit 200 μm in width and S = 2.5 mm in length. It resulted a frequency change by # f / fr = - 1.2 # and a decrease in the quality Q by 5%.

7 Patentansprüche 5 Figuren7 claims 5 figures

Claims

Claims 1. Method for lowering the resonance frequency of microstrip resonators in integrated microwave filter circuits, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t that the width (b) of the serving as a resonator Tape conductor (2) is locally reduced.

2. The method according to claim 1, d a d-u rc h g e k e n nz e i c h n e t that the width (b) of the strip conductor (2) in the current belly of the resonator is reduced will.

3. The method according to claim 1 and / or 2, d a d u r c h g e k e n It is noted that a slot (3) has been cut into the strip conductor (2) from the side will.

4. The method of claim 3, d a-d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in a strip conductor (2) of width b a slot (3) with a depth t which satisfies the relationship t = (0.6 to 0.9) .b.

5. The method according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h net that the depth t of the slot (3) satisfies the relationship t = 0.85.b.

6. The method according to claim 1 and / or 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h ne t that a longitudinal slot (4,5) cut symmetrically into the strip conductor (2) will.

7. The method according to claims 1-6, d a d u r c h g ek e n n notices that a laser is used to cut the slots (3, 4, 5).