DE102004021086A1

DE102004021086A1 - Impedanzwandlervorrichtung

Info

Publication number: DE102004021086A1
Application number: DE200410021086
Authority: DE
Inventors: Thomas Haunberger; Stephan Dandlberger; Wolfgang Heibler
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-24
Also published as: EP1741158B1; TW200536173A; TWI335102B; DE502005006382D1; ES2318482T3; CN2807499Y; WO2005107005A1; EP1741158A1; WO2005107005A8

Abstract

Eine verbesserte Impedanzwandlervorrichtung umfasst einen elektrisch leitenden Außenleiter (1) mit einer oder mehreren Anschlussstellen für elektrische Leitungen, einen elektrisch leitenden Innenleiter (2) mit einer oder mehreren Anschlussstellen für elektrische Leitungen sowie ein zwischen Außenleiter (1) und Innenleiter (2) angeordnetes Dielektrikum (3). Die Vorrichtung zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: DOLLAR A - Der Außenleiter (1) umfasst eine Grundfläche (1a), welche von einer oder mehreren Seitenwänden (1b, 1c, 1d, 1e) begrenzt ist, wodurch ein Außenleitergehäuse mit einem Innenraum und einer der Grundfläche (1a) gegenüberliegenden Öffnung gebildet wird; DOLLAR A - in dem Innenraum ist der Innenleiter (2) angeordnet, wobei der Innenleiter (2) und der Außenleiter (1) durch das Dielektrikum (3) voneinander isoliert sind; DOLLAR A - der Innenleiter (2) umfasst wenigstens einen stegförmigen Abschnitt (2a, 2b) mit einem Stegboden (21; 21') und wenigstens einer Stegwand (22, 23; 22', 23'), die sich aus dem Stegboden (21; 21') in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Impedanzwandlervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Impedanzwandler werden heutzutage insbesondere in Antennenanordnungen zur Transformation von Impedanzen verwendet. Die Impedanzwandler dienen dazu, die aus einzelnen Strahlerelementen bzw. Antennenkomponenten, wie z.B. Phasenschieber, Filter, Bandpässe, resultierenden Impedanzen breitbandig auf eine gemeinsame Systemimpedanz anzupassen, welche im Mobilfunkbereich bei 50 Ohm liegt.

Aus dem Stand der Technik sind Impedanzwandler bekannt, bei denen eine Impedanzwandlung mittels einer λ/4-Transformation dadurch durchgeführt wird, dass zwischen Anschlüssen in der Antennenordnung Koaxialkabel zwischengeschaltet werden, die eine Länge aufweisen, die einem Viertel der Wellenlänge der Hochfrequenz entspricht, mit der die Antennenanordnung betrieben wird. Es erweist sich hierbei als nachteilhaft, dass zur Zwischenschaltung von Koaxialkabeln eine Vielzahl von Lötpunkten an den Enden der Koaxialkabel angebracht werden muss, so dass die Herstellung solcher Impedanzwandler teuer und auch wegen der Teilevielfalt stark toleranzbehaftet ist. Ebenso sind aus dem Stand der Technik Abstimmschrauben zur Veränderung der Impedanz in Koaxialelementen bekannt. Auch diese Art der Impedanzwandlung ist vergleichsweise teuer. Darüber hinaus werden Impedanztransformationen mittels Impedanzwandlern in Form von Streifenleitern auf Platinen durchgeführt. Hierbei ist es nachteilhaft, dass diese Impedanzwandler nur für begrenzte Hochfrequenzleistungen zulässig sind und eine nachträgliche Abstimmung der Impedanz nicht möglich ist, zudem ist mit Intermodulationsproblemen zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Impedanzwandlervorrichtung zu schaffen, welche kostengünstig herstellbar ist, für hohe Hochfrequenz-Leistung geeignet ist und auf einfache Weise eine Abstimmung der Impedanz ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Impedanzwandlervorrichtung zeichnet sich durch eine spezielle Formgebung eines Außenleiters, eines Innenleiters sowie eines dazwischen liegenden Dielektrikums aus. Der Außenleiter der Vorrichtung umfasst eine Grundfläche, welche von einer oder mehreren Seitenwänden begrenzt ist, wodurch ein Außenleitergehäuse mit einem Innenraum und einer der Grundfläche gegenüberliegenden Öffnung gebildet wird. In dem Innenraum ist der Innenleiter angeordnet, wobei der Innenleiter und der Außenleiter durch das Dielektrikum voneinander isoliert sind. Der Innenleiter umfasst wenigstens einen stegförmigen Abschnitt mit einem Stegboden und wenigstens einer Stegwand, die sich aus dem Stegboden in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses erstreckt. Durch die Ausgestaltung des Außenleiters als geöffnetes Gehäuse wird ein Zugang zu dem Innenleiter ermöglicht, insbesondere zu den Stegwänden der stegförmigen Abschnitte. Diese Stegwände können durch entsprechendes Werkzeug in ihrem Winkel verstellt werden, wodurch auf einfache Weise ein Bediener die Impedanz abstimmen kann, ohne dass Intermodulationsprobleme auftreten bzw. die Intermodulationseigenschaften verschlechtert werden. Es sei hierbei angemerkt, dass die Öffnung durch eine geeignete Verschlussvorrichtung verschlossen werden kann. Entscheidend ist jedoch, dass das Gehäuse auf der Seite, welche der Grundfläche gegenüberliegt, nicht einstückig mit allen Seitenwänden des Gehäuses ausgebildet ist, so dass im Impedanzwandler immer eine (ggf. auch verschlossene) Öffnung lokalisiert werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Impedanzwandlers besteht darin, dass das Außenleitergehäuse universal verwendbar ist und zur Veränderung der Transformationseigenschaften des Impedanzwandlers lediglich der leicht zugängliche Innenleiter ausgetauscht werden muss. Aufgrund der durch das Außenleitergehäuse erreichten Bauhöhe kommt es zu keinen unerwünschten Abstrahlungen des Wandlers. Der Wandler kann darüber hinaus für sehr hohe Hochfrequenzleistungen verwendet werden.

Vorzugsweise erstreckt sich der Impedanzwandler i. w. in einer Längsrichtung zwischen wenigstens zwei gegenüberliegenden Anschlussstellen. Ferner sind wenigstens einem Stegboden eines stegförmigen Innenleiterabschnitts wenigstens zwei Stegwände zugeordnet, die sich in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses insbesondere aus Rändern des Stegbodens erstrecken. Die einem Stegboden zugeordneten Stegwände sind insbesondere parallel zueinander. In einer Ausführungsform laufen die einem Stegboden zugeordneten Stegwände in Schnittansicht entlang einer Ebene parallel zur Grundfläche des Außenleiters in Längsrichtung des Impedanzwandlers zusammen- oder auseinander. Alternativ sind die einem Stegboden zugeordneten Stegwände parallel zueinander. Ferner können die einem Stegboden zugeordneten Stegwände i. w. senkrecht auf dem Stegboden stehen. Alternativ laufen die einem Stegboden zugeordneten Stegwände in Schnittansicht entlang einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Impedanzwandlers in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses auseinander- oder zusammen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Außenleiter ein gestanztes, einstückiges Metallblech mit umgebogenen Seitenwänden. Hierdurch wird eine äußerst preisgünstige Herstellung des Außenleiters ermöglicht, da die Herstellung durch Stanzen einfach und kostengünstig ist. Analog ist der Innenleiter vorzugsweise ebenfalls ein gestanztes, einstückiges Metallblech mit umgebogenen Stegwänden. Hierdurch wird zum einen eine kostengünstige Herstellung des Innenleiters erreicht und zum anderen wird eine gute Biegbarkeit der Stegwände gewährleistet, so dass die Impedanz durch Verbiegung der Stegwände leicht abstimmbar bzw. veränderbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dielektrikum ein Bauteil mit einer Aufnahme, wobei das Bauteil im Innenraum des Außenleitergehäuses eingesetzt und der Innenleiter in der Aufnahme des Bauteils angeord net ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine elektrische Isolation zwischen Innenleiter und Außenleiter durch ein separates Bauteil erreicht. Das Bauteil ist hierbei vorzugsweise einstückig ausgebildet. Ferner wird das Bauteil in einer bevorzugten Variante durch Kraftschluss, insbesondere durch eine Klemmung, und/oder durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss im Außenleitergehäuse gehalten. Analog kann der Innenleiter durch Kraftschluss, insbesondere durch eine Klemmung, und/oder durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss in der Aufnahme des Dielektrikums gehalten werden. Auf diese Weise wird ein einfacher Zusammenbau der Komponenten des erfindungsgemäßen Impedanzwandlers ermöglicht, ohne dass zusätzliche Befestigungsmittel vorgesehen werden müssen.

In einer weiteren bevorzugten Variante des Wandlers weist der Innenleiter an seinen Enden Endabschnitte mit wenigstens einer oder mehreren Endflächen auf, die sich in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses erstrecken. Mit Hilfe dieser Endabschnitte wird eine Fixierung der Lage des Innenleiters im Außenleitergehäuse ermöglicht. Bei Kombination dieser Variante mit der Ausführungsform, bei der das Dielektrikum ein Bauteil mit Aufnahme ist, sind eine oder mehrere Ecken der Aufnahme vorzugsweise abgerundet und nehmen Ränder der Endabschnitte des Innenleiters auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Innenleiter wenigstens einen ersten stegförmigen Abschnitt zur Impedanztransformation auf. Der erste stegförmige Abschnitt weist hierbei vorzugsweise eine Länge auf, die 1/4 der Wellenlänge einer Hochfrequenz ist, die zur Mobilfunkübertragung verwendet wird, ins besondere einer Hochfrequenz in einem GSM-Netz und/oder UMTS-Netz. Die Länge ist hierbei vorzugsweise auf die zu übertragende Mittenfrequenz abgestimmt. Es wird hierdurch der Einsatz des erfindungsgemäßen Impedanzwandlers als λ/4-Transformator in gängigen Mobilfunknetzen ermöglicht. Mit dem Impedanzwandler können ggf. auch mehrstufige λ/4-Transformationen bei Verwendung von langen Außenleitern durchgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Innenleiter wenigstens einen zweiten stegförmigen Abschnitt zur Längenanpassung des Innenleiters auf. Durch den zweiten stegförmigen Abschnitt wird erreicht, dass die Länge des Innenleiters, unabhängig von den verwendeten Hochfrequenzen, immer gleich ist, so dass der Innenleiter immer in ein identisch gebautes Außenleitergehäuse eingesetzt werden kann. Durch Auswechseln des Innenleiters kann somit der Impedanzwandler einfach an unterschiedliche Antennensysteme angepasst werden.

Um den Impedanzwandler mit elektrischen Leitungen zu verbinden, sind Anschlussstellen im Außenleiter und im Innenleiter vorgesehen, welche vorzugsweise Öffnungen an Enden des Außenleiters bzw. des Innenleiters umfassen. Jede Öffnung des Außenleiters ist vorzugsweise mit einer Öffnung des Innenleiters ausgerichtet, wobei die ausgerichteten Öffnungen jeweils durch eine Öffnung im Dielektrikum miteinander verbunden sind. Die Öffnungen des Außenleiters und des Innenleiters dienen vorzugsweise zur Aufnahme und anschließendem Verlöten von Koaxialkabeln, wobei die Öffnungen des Außenleiters zur Aufnahme eines Koaxialaußenleiters und die Öffnungen des Innenleiters zur Aufnahme eines Koaxialinnenleiters dienen. Die Öffnungen des Di elektrikums sind vorzugsweise jeweils in Aussparungen aufgenommen, die insbesondere zur Aufnahme einer zwischen einem Koaxialaußenleiter und einem Koaxialinnenleiter angeordneten Isolierung dienen. Ferner können die Öffnungen des Außenleiters wenigstens eine Schulter umfassen, welche insbesondere zum Anschlag für ein Ende eines Koaxialaußenleiters dient.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impedanzwandlers sind an den Öffnungen des Außenleiters und des Innenleiters Koaxialkabel mittels Lötpaste und/oder integrierter Lötformteile verlötet. Hierdurch wird eine automatisierte und kostengünstige Anlötung der Koaxialkabel an den Impedanzwandler ermöglicht.

Das in dem erfindungsgemäßen Impedanzwandler verwendete Dielektrikum kann in einer Ausgestaltung der Erfindung Luft umfassen, was bedeutet, dass der Innen- und Außenleiter des Impedanzwandlers durch zusätzliche Beabstandungsmittel voneinander beabstandet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Impedanzwandlers ist der Innenleiter fächerartig mit mehreren parallel angeordneten stegförmigen Abschnitten ausgestaltet. Hierdurch kann die Vorrichtung mit mehreren unterschiedlichen Systemen zusammengeschaltet werden. Zur Fixierung der stegförmigen Abschnitte sind diese jeweils in einer Aussparung im Dielektrikum angeordnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines Impedanzwandlers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
1a: eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines im erfindungsgemäßen Impedanzwandler verwendeten Außenleiters;
2: eine gegenüber der 1 um 180° gedrehte perspektivische Ansicht des Impedanzwandlers der 1;
3: eine Draufsicht auf den Impedanzwandler der 1;
4: eine Schnittansicht des Impedanzwandlers der 3 entlang der Linie I-I;
5: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Impedanzwandlers;
6: eine gegenüber 5 um 180° gedrehte perspektivische Ansicht des Impedanzwandlers der 5;
7: eine Draufsicht auf den Impedanzwandler der 6; und
8: eine Schnittansicht des Impedanzwandlers der 7 entlang der Linie II-II.
1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Impedanzwandlers. Der Wandler umfasst einen Außenleiter in der Form eines äußeren länglichen Metallgehäuses 1, wobei das Gehäuse an der Oberseite offen ist und aus einem gestanzten Metallblech besteht. Das Gehäuse ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet und weist eine (nicht aus 1 und 2 ersichtliche) Grundfläche 1a sowie Seitenwände 1b, 1c, 1d und 1e auf. Wie in 1a gezeigt ist, ist der Außenleiter 1 vorzugsweise ein Metallblechteil, dessen Seitenwände nach oben gebogene Abschnitte des Metallblechteils sind. Die Ränder der einzelnen Seitenwände sind hierbei durch schmale Zwischenräume Z voneinander beabstandet. Im Inneren des in 1a gezeigten Außenleiters kann das Dielektrikum 3 durch Kraftschluss über die gebogenen Seitenwände festgeklemmt werden.
Das Dielektrikum ist ebenfalls an der Oberseite geöffnet und in seinem Inneren ist ein Innenleiter 2 eingesetzt. Dieser Innenleiter weist Endabschnitte 2c bzw. 2d auf, welche jeweils Seitenwände 24, 25, 26 bzw. 27, 28, 29 umfassen. Die Endabschnitte sind über abgerundete Ecken 3a, 3b, 3c und 3d im Dielektrikum 3 eingeschoben. Der Innenleiter 2 weist eine Länge auf, so dass er in dem Innenraum des Dielektrikums 3 über die Endabschnitte 2c und 2d festgeklemmt ist. Der Innenleiter umfasst zwischen den Endabschnitten 2c und 2d zwei miteinander verbundene stegförmige Abschnitte 2a und 2b. Der erste stegförmige Abschnitt 2a umfasst einen Stegboden 21 sowie zwei sich senkrecht nach oben erstreckende Stegwände 22 und 23. Analog umfasst der zweite stegförmige Abschnitt 2b einen (nicht aus 1 und 2 ersichtlichen) Stegboden 21' und Stegwände 22' und 23'. Der Innenleiter ist vorzugsweise als einstückiges Metallblech ausgebildet, wobei in dem Metallblech zunächst die Formgebung der Seitenwände des Endabschnitts und der stegförmigen Abschnitte ausgestanzt wird und anschließend die Seitenwände und Stegwände nach oben gebogen werden. Durch die Verwendung von gestanzten Blechen für den Außenleiter und den Innenleiter wird eine preisgünstige und einfache Herstellung des Impedanzwandlers gewährleistet.
Mit der Breite der stegförmigen Abschnitte 2a, 2b und der entsprechenden aufgebogenen Stegwände bzw. mit der Höhe der stegförmigen Abschnitte über dem Außenleiterboden (Abstand durch Dielektrikum) kann die Transformationsimpedanz eingestellt werden.
Der erste stegförmige Abschnitt 2a dient zur Transformation der Impedanz, wenn der Impedanzwandler in einer Antennenanordnung zwischen Koaxialkabeln eingelötet wird. Die Länge des ersten stegförmigen Abschnitts 2a beträgt 1/4 einer Wellenlänge λ, wodurch eine λ/4-Transformation durchgeführt wird, wobei λ der Wellenlänge der Hochfrequenz entspricht, mit der die entsprechende Antennenanordnung betrieben wird. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um die gängigen Mobilfunkfrequenzen, wie z.B. 900 oder 1800 MHz in GSM-Netzen. Im Gegensatz zum ersten stegförmigen Abschnitt 2a dient der zweite stegförmige Abschnitt 2b des Impedanzwandlers vorrangig zur Längenkorrektur. D.h., die Länge des zweiten stegförmigen Abschnitts wird in Abhängigkeit von der Länge des ersten stegförmigen Abschnitts und der Gesamtlänge des Impedanzwandlers immer so gewählt, dass der Innenleiter immer in der gleichen Lage im Dielektrikum fixiert ist.
Der Innenleiter 2 weist den großen Vorteil auf, dass seine Impedanz durch Verbiegung der Stegwände des ersten stegförmigen Abschnitts 2a angepasst bzw. verändert werden kann. Dies ist insbesondere bei der Fertigung des Impedanzwandlers von Vorteil, da am Ende des Fertigungsprozesses nochmals etwaige Toleranzen in der Impedanz durch Verbiegung der Stegwände 22 bzw. 23 ausgeglichen werden können. Gegebenenfalls kann der zweite stegförmige Abschnitt auch derart ausgestaltet sein, dass er ebenfalls die Impedanz beeinflusst, so dass auch durch Verbiegung der Stegwände 22' bzw. 23' die Impedanz des Wandlers verändert werden kann.
Der Außenleiter 1 des Impedanzwandlers weist eine zylindrische Öffnung 101 in der Seitenfläche 1e sowie zwei miteinander verbundene zylindrische Öffnungen 102 und 103 in der Seitenfläche 1c auf. Diese Öffnungen sind über entsprechende zylindrische Öffnungen 301, 302 und 303 im Dielektrikum 3 mit kleineren zylindrischen Öffnungen 201, 202 und 203 in den Endabschnitten 2c bzw. 2d verbunden. Die Öffnungen im Außenleiter und im Innenleiter dienen zur Verbindung mit einem Koaxialkabel, wobei die Öffnungen des Außenleiters zur Aufnahme eines Koaxialaußenleiters und die entsprechenden Öffnungen im Innenleiter zur Aufnahme des entsprechenden Koaxialinnenleiters dienen. Zur Befestigung der Koaxialleiter des Kabels werden die Leiter an den Öffnungen verlötet. Insbesondere werden an den Außenseiten der Seitenwände 1c und 1e des Gehäuses 1 Lötungen für die Koaxialaußenleiter und in den Endabschnitten 2c und 2d des Innenleiters 2 Lötungen für den Koaxialinnenleiter angebracht. Durch integrierte Lötformteile bzw. Lötpaste kann die Innen- und Außenleiterlötung zwischen dem Impedanzwandler und den Koaxialkabeln automati siert erfolgen (z.B. Induktionslötung). Im Vergleich zu herkömmlichen Impedanzwandlern, bei denen Koaxialkabel zur Impedanzwandlung als Zwischenverbindung eingelötet werden, benötigt man bei dem erfindungsgemäßen Impedanzwandler eine geringere Anzahl an Lötstellen. Darüber hinaus wird durch die Bauhöhe des Impedanzwandlers Abstrahlungen vermieden, welche beispielsweise bei Impedanzwandlern in der Form von Streifenleitern auf Platinen auftreten.
3 zeigt eine Draufsicht auf den Impedanzwandler aus 1 bzw. 2. Aus 3 ist insbesondere ersichtlich, dass der Stegboden 21 des ersten stegförmigen Abschnitts 2a breiter ist als der Stegboden 21' des zweiten stegförmigen Abschnitts 2b. Ferner ist die Länge des zweiten stegförmigen Abschnitts geringer als die Länge des ersten stegförmigen Abschnitts. Durch die verkleinerte Bauart des zweiten stegförmigen Abschnitts wird erreicht, dass dieser Abschnitt nur einen geringen bzw. überhaupt keinen Einfluss auf die Impedanz des Wandlers hat. Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass die Stegwände 22 und 23 sowie 22' und 23' der stegförmigen Abschnitte gut von oben zugänglich sind, so dass ein Bediener durch Verbiegung der Stegwände die Impedanz gegebenenfalls nachjustieren bzw. abstimmen kann.
In 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der 3 gezeigt, wobei mit gestrichelten Linien die Position von Koaxialkabeln angedeutet ist, welche mit dem Impedanzwandler verbunden werden. Ferner ist der Querschnitt des Außenleitergehäuses 1 mit einer einfachen Schraffur angedeutet, wohingegen der Querschnitt des Dielektrikums 3 mit einer doppelten Schraffur dargestellt ist. Aus 4 ergeben sich insbesondere die Durchmesser der Öffnungen 101 und 103 im Außenleitergehäuse, der Öffnungen 301 und 303 im Dielektrikum sowie der Öffnungen 201 und 203 im Innenleitergehäuse. Von den Öffnungen 103, 203 und 303 weist die Öffnung 103 den größten Durchmesser auf, wobei sie zur Aufnahme eines Koaxialaußenleiters 51 eines Koaxialkabels 5 dient. Der eingesetzte Koaxialaußenleiter schlägt dabei an einer umlaufenden Schulter S in der Öffnung 103 an. Die Öffnung 303 weist einen geringeren Durchmesser als die Öffnung 103 auf und dient zur Aufnahme einer Isolierung 53 des Koaxialkabels 5. Die Öffnung 203 weist den kleinsten Durchmesser auf und dient zur Aufnahme des Koaxialinnenleiters 52 des Koaxialkabels 5. Der Koaxialaußenleiter 51 wird über eine Lötung an der Außenseite der Seitenwand 1c befestigt. Analog wird der Koaxialinnenleiter 52 an der Innenseite der Seitenwand 25 verlötet.
Die Öffnungen 101, 201 und 301 im Bereich der Seitenwand 1e sind für ein größeres bzw. dampfungsärmeres Koaxialkabel 5' ausgelegt. Analog zur Öffnung 103 weist die Öffnung 101 eine entsprechende Schulter S' auf, gegen die ein Ende eines Koaxialaußenleiters 51' anschlägt. Die Öffnung 301 ist kleiner als die Öffnung 101 und sie ist in einer zylindrischen Aussparung A im Dielektrikum 3 angeordnet, wobei die Aussparung derart gewählt ist, dass die Isolierung 53' des Koaxialkabels 5' darin aufgenommen werden kann. Die Größe der Öffnung 201 im Innenleiter 2 entspricht im Wesentlichen der Größe der Öffnung 301 im Dielektrikum 3, wobei der Durchmesser der Öffnungen derart gewählt ist, dass der Koaxialinnenleiter 52' des Koaxialkabels 5' durch die Öffnungen passt. Analog zu der gegenüberliegenden Seite des Impedanzwandlers ist der Koaxialinnenleiter 52' an der Innenseite der Seitenwand 28 und der Koaxialaußenleiter 51' an der Außenseite der Seiten wand 1e verlötet. Wenn über die Öffnungen 102 und 103 beispielsweise zwei Koaxialkabel mit jeweils 50 Ohm Impedanz eingesetzt werden, ergibt sich an dieser Stelle eine Eingangsimpedanz von 25 Ohm. Die Impedanz des Impedanzwandlers ist in einem solchen Fall auf 35 Ohm einzustellen, damit sich an der gegenüberliegenden Öffnung 101 wieder eine Impedanz von 50 Ohm ergibt. Anstatt von zwei Anschlussstellen für Koaxialkabel an der Seitenwand 1e könnte ggf. auch nur eine einzige Anschlussstelle für ein einzelnes Koaxialkabel vorgesehen sein.
5 und 6 zeigen zwei perspektivische Ansichten einer zweiten Ausführungsform eines Impedanzwandlers, wobei die Ansicht der 6 gegenüber der Ansicht der 5 um 180° gedreht ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist der Innenleiter 2 des Impedanzwandlers fächerförmig ausgestaltet, wobei anstatt eines einzelnen ersten stegförmigen Abschnitts drei parallel zueinander angeordnete stegförmige Abschnitte 2a, 2a' und 2a'' vorgesehen sind. Es können jedoch auch nur zwei oder auch mehr solcher parallel angeordneter stegförmiger Abschnitte vorgesehen sein. Die stegförmigen Abschnitte sind über einen quer verlaufenden Steg 2e mit dem zweiten stegförmigen Abschnitt 2b verbunden. Zur Kontaktierung der drei ersten stegförmigen Abschnitte mit entsprechenden Koaxialkabeln sind jeweils miteinander verbundene Öffnungen 102, 103 bzw. 102', 103' bzw. 102'', 103'' im Außenleiter 1 vorgesehen. Ferner mündet jeder stegförmige Abschnitt 2a, 2a' bzw. 2a'' in separate Endabschnitte 2c, 2c' bzw. 2c'', wie sich insbesondere aus 6 ergibt. Ebenso schließt sich an einer Seite des stegförmigen Abschnitts 2b ein Endabschnitt 2d an. Alle Öffnungen in dem Außenleiter 1 sind analog zu der vorangegangenen Ausführungsform mit entspre chenden Öffnungen im Dielektrikum und im Innenleiter ausgerichtet. Zur Befestigung des Innenleiters im Dielektrikum sind im Innenraum des Dielektrikums entsprechende Aufnahmen für die Endabschnitte 2c, 2c', 2c'' und 2d vorgesehen. Diese Aufnahmen werden durch quaderförmige Vorsprünge 31, 32, 33 und 34 an den Innenseiten des Dielektrikums gebildet. Hierdurch wird eine Fixierung des Innenleiters im Dielektrikum erreicht.
7 zeigt eine Draufsicht auf den Impedanzwandler der 5 bzw. der 6. Aus 7 ergibt sich insbesondere die Struktur des Innenleiters. Es ist ersichtlich, dass die drei parallelen stegförmigen Abschnitte 2a, 2a' und 2a'' identisch ausgestaltet sind und eine größere Breite als der stegförmige Abschnitt 2b aufweisen. Die stegförmigen Abschnitte können jedoch auch unterschiedlich breit sein, um eine erwünschte Leistungsaufteilung zu erreichen. Durch Verbiegung der Stegwände der stegförmigen Abschnitte 2a, 2a' und 2a'' kann wiederum die Impedanz abgestimmt bzw. verändert werden, da die stegförmigen Abschnitte 2a, 2a' und 2a'' im Wesentlichen die Funktion der Impedanztransformation übernehmen. Der schmälere stegförmige Abschnitt 2b dient zur Längenanpassung bzw. gegebenenfalls auch zur Impedanztransformation der drei Einzelzweige des Innenleiters 2, wobei die Länge des Abschnitts immer so gewählt wird, dass der Innenleiter in dem Innenraum des Dielektrikums 3 zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Dielektrikums festgeklemmt ist. Der Impedanzwandler dient aufgrund seiner aufgefächerten Form zum Anschluss von mehreren parallelen Koaxialkabeln, so dass eine Zusammenschaltung und Impedanztransformation von mehreren Antennensystemen ermöglicht wird.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der 7. Es sind hierbei insbesondere die Abmessungen der zylindrischen Öffnungen in dem Impedanzwandler ersichtlich, wobei zur Verdeutlichung in den Öffnungen entsprechende Koaxialkabel 5 bzw. 5' eingesetzt sind. Der Aufbau des Wandlers gemäß 8 ist im wesentlichen identisch zum Aufbau des Wandlers der 4, wobei gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es wird deshalb auf eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus der 8 verzichtet und diesbezüglich auf 4 verwiesen. Auf der linken Seite des Impedanzwandlers der 8 ist die Anordnung der Öffnungen 103, 203 und 103 im Bereich des Endabschnitts 2c dargestellt, wobei die Anordnung der Öffnungen in den entsprechenden Endabschnitten 2c' und 2c'' identisch ist. Analog zu 4 weist die Öffnung 103 eine Schulter S zur Aufnahme des Koaxialaußenleiters 51 auf. Ebenso ist auf der gegenüberliegenden rechten Seite des Wandlers in der Öffnung 101 eine Schulter S' vorgesehen und die Öffnung 301 ist in einer Aussparung A angeordnet, welche zur Aufnahme der Isolierung 53' dient. Wie in Bezug auf 4 beschrieben ist, werden die Außen- und Innenleiter der Koaxialkabel an den Außen- und Innenleitern des Impedanzwandlers angelötet.

Claims

Impedanzwandlervorrichtung, insbesondere zur Wandlung von Impedanzen in Antennenanordnungen, umfassend einen elektrisch leitenden Außenleiter (1) mit einer oder mehreren Anschlussstellen für elektrische Leitungen, einen elektrisch leitenden Innenleiter (2) mit einer oder mehreren Anschlussstellen für elektrische Leitungen sowie ein zwischen Außenleiter (1) und Innenleiter (2) angeordnetes Dielektrikum (3), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Außenleiter (1) umfasst eine Grundfläche (1a), welche von einer oder mehreren Seitenwänden (1b, 1c, 1d, 1e) begrenzt ist, wodurch ein Außenleitergehäuse mit einem Innenraum und einer der Grundfläche (1a) gegenüberliegenden Öffnung gebildet wird; – in dem Innenraum ist der Innenleiter (2) angeordnet, wobei der Innenleiter (2) und der Außenleiter (1) durch das Dielektrikum (3) voneinander isoliert sind; – der Innenleiter (2) umfasst wenigstens einen stegförmigen Abschnitt (2a, 2b) mit einem Stegboden (21; 21') und wenigstens einer Stegwand (22, 23; 22', 23'), die sich aus dem Stegboden (21; 21') in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Außenleitergehäuses mittels einer Verschlussvorrichtung verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Impedanzwandler in einer Längsrichtung zwischen wenigstens zwei gegenüberliegenden Anschlussstellen erstreckt und wenigstens einem Stegboden (21; 21') eines stegförmigen Abschnitts (2a, 2b) wenigstens zwei Stegwände (22, 23; 22', 23') zugeordnet sind, die sich in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses insbesondere aus Rändern des Stegbodens (21; 21') erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Stegboden (21; 21') zugeordneten Stegwände (22, 23; 22', 23') in Schnittansicht entlang einer Ebene parallel zur Grundfläche (1a) des Außenleiters (1) in Längsrichtung des Impedanzwandlers zusammen- oder auseinanderlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Stegboden (21; 21') zugeordneten Stegwände (22, 23; 22', 23') parallel zueinander sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Stegboden (21; 21') zugeordneten Stegwände (22, 23; 22', 23') i. w. senkrecht auf dem Stegboden (21; 21') stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Stegboden (21; 21') zugeordneten Stegwände (22, 23; 22', 23') in Schnittansicht entlang einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Impedanzwandlers in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses auseinander- oder zusammenlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (1) ein gestanztes, einstückiges Metallblech mit umgebogenen Seitenwänden (1b, 1c, 1d, 1e) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) ein gestanztes, einstückiges Metallblech mit umgebogenen Stegwänden (21, 22; 21', 22') umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (3) ein Bauteil mit einer Aufnahme ist, wobei das Bauteil im Innenraum des Außenleitergehäuses eingesetzt ist und der Innenleiter (2) in der Aufnahme des Bauteils angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einstückig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch Kraftschluss, insbesondere durch eine Klemmung, und/oder durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss im Außenleitergehäuse gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) durch Kraftschluss, insbesondere durch eine Klemmung, und/oder durch Formschluss und/oder durch Stoffschluss in der Aufnahme des Dielektrikums (3) gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) an seinen Enden Endabschnitte (2c, 2d) mit wenigstens einer oder mehreren Endflächen (24, 25, 26, 27, 28, 29) aufweist, die sich in Richtung zur Öffnung des Außenleitergehäuses erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 14 und einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Ecken (3a, 3b, 3c, 3d) der Aufnahme des Dielektrikums (3) abgerundet sind und Ränder der Endabschnitte (2c, 2d) des Innenleiters (2) aufnehmen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) wenigstens einen ersten stegförmigen Abschnitt (2a) zur Impedanztransformation aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) wenigstens einen zweiten stegförmigen Abschnitt (2b) zur Längenanpassung des Innenleiters (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste stegförmige Abschnitt (2a) eine Länge aufweist, die 1/4 der Wellenlänge einer Hochfrequenz ist, die zur Mobilfunkübertragung verwendet wird, insbesondere einer Hochfrequenz in einem GSM-Netz und/oder UMTS-Netz.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstellen des Außenleiters (1) und des Innenleiters (2) Öffnungen (101, 102, 103; 201, 202, 203), insbesondere zylindrische Öffnungen, an Enden des Außenleiters (1) und des Innenleiters (2) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Öffnung (101, 102, 103) des Außenleiters (1) mit einer Öffnung (201, 202, 203) des Innenleiters (2) ausgerichtet ist, wobei die ausgerichteten Öffnungen jeweils durch eine Öffnung (301, 302, 303) im Dielektrikum (3) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (101, 102, 103; 201, 202, 203) des Außenleiters (1) und des Innenleiters (2) zur Aufnahme und anschließendem Verlöten von Koaxialkabeln ausgelegt sind, wobei die Öffnungen (101, 102, 103) des Außenleiters (1) zur Aufnahme eines Koaxialaußenleiters (51, 51') und die Öffnungen (201, 202, 203) des Innenleiters (2) zur Aufnahme eines Koaxialinnenleiters (52, 52') dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wenn abhängig von Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (301, 302, 303) des Dielektrikums (3) jeweils in Aussparungen (A) aufgenommen sind, die insbesondere zur Aufnahme einer zwischen einem Koaxialaußenleiter (51, 51') und einem Koaxialinnenleiter (52, 52') angeordneten Isolierung (53, 53') dienen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (101, 102, 103) des Außenleiters (1) wenigstens eine Schulter (S, S') umfassen, welche insbesondere zum Anschlag für ein Ende eines Koaxialaußenleiters (51, 51') dient.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an den Öffnungen (101, 102, 103; 201, 202, 203) des Außenleiters (1) und des Innenleiters (2) Koaxialkabel (5, 5') mittels Lötpaste und/oder integrierter Lötformteile verlötet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (3) Luft ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (2) fächerartig mit mehreren parallel angeordneten stegförmigen Abschnitten (2a, 2a'. 2a'') ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der stegförmigen Abschnitte (2a, 2a', 2a'', 2b) jeweils in einer Aussparung im Dielektrikum (3) angeordnet ist.