DE102004056503B4 - Vorrichtung zur Temperaturkompensation in einem Mikrowellen-Filter oder Mikrowellen-Oszillator mit Temperaturfühler - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Temperaturkompensation für einen Mikrowellen-Bandpassfilter (1) oder Mikrowellen-Oszillator,
wobei das Mikrowellen-Bandpassfilter (1) bzw. der Mikrowellen-Oszillator mehrere ferrimagnetische Elemente (6), die einem Magnetfeld (B0) ausgesetzt sind, sowie Magnetpole (3) und einen Erregerstromkreis (9) zur Erzeugung des Magnetfeldes (B0) umfasst,
wobei an zumindest einem der Magnetpole (3) zumindest ein Messfühler (5) zur Erfassung der Temperatur des Magnetpols (3) angeordnet ist, dessen Temperatur-Messwerte in Korrekturwerte des Erregerstromkreises (9) umgesetzt werden,
wobei der Messfühler (5) in einen Regelkreis (6) eingebettet ist und
wobei das durch den Regelkreis (6) geregelte Magnetfeld (B0) konstant ist, so dass die in dem Filter (1) vorhandenen Resonatoren (6) zu jedem Zeitpunkt einem konstanten Magnetfeld (B0) ausgesetzt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation in einem Mikrowellen-Filter oder Mikrowellen-Oszillator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Mikrowellen-Bandpaßfilter und Mikrowellen-Oszillatoren verfügen über zumindest ein ferrimagnetisches Element, welches vorzugsweise kugelförmig ausgebildet und beispielsweise aus einem Yttrium-Eisen-Granat (Yttrium-Iron-Garnet oder YIG) oder einem anderen ferrimagnetischen Material hergestellt ist. Die Resonatorwirkung wird mittels Kopplungsleitungen vermittelt.
  • Stand der Technik
  • Ein YIG-Bandpaßfilter ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 43 09 852 C2 bekannt. Der durchstimmbare YIG-Bandpaßfilter weist dabei einen festen Magnetpol, einen von diesem beabstandeten drehbaren Magnetpol, einen Elektromagneten zur Veränderung des Magnetfeldes zwischen den Polen und mehrere Resonatoren (in diesem Fall YIG-Elemente) auf, die untereinander gekoppelt und in dem Magnetfeld zwischen den Polen angeordnet sind. Die Anzahl der ferrimagnetischen Resonatoren beträgt drei oder mehr mit je einem Eingangs- und Ausgangsresonator und zumindest einem dazwischenliegenden Resonator. Der drehbare Magnetpol wird so gedreht, daß die Resonatoren durch das Magnetfeld zwischen den beiden Magnetpolen auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt werden.
  • Nachteilig an dem aus der oben genannten Druckschrift bekannten YIG-Bandpaßfilter ist dabei insbesondere, daß keine Vorrichtungen oder Maßnahmen zur Kompensation von während des Betriebes des Filters auftretenden Temperatureffekten insbesondere durch die Veränderung des Polabstandes und die dadurch auftretende Verschiebung der Resonanzfrequenz vorgesehen sind. In der Folge treten unerwünschte Veränderungen in der Filtercharakteristik auf.
  • Die in der DE 36 87 930 T2 offenbarte Mikrowellenvorrichtung mit dünnschichtigem Yttrium-Eisen-Granat besitzt einen Resonator aus magnetischem Material, dessen magnetische Eigenschaft keine Temperaturabhängigkeit aufweist und somit keine Temperaturkompensation benötigt.
  • In der US 4,636,756 ist eine Vorrichtung zum magnetischen Durchstimmen eines magnetischen Resonanzelements beschrieben. Die Vorrichtung weist keinen Temperatursensor und somit keine Maßnahmen zur Kompensation eines Temperatureffektes auf.
  • In der DE 39 30 985 C2 , die eine Schaltungsanordnung mit einem magnetfeldgesteuerten Resonator mit einem YIG-Element, dessen temperaturabhängige Resonanz mittels eines Magnetfelds einstellbar ist, misst die Temperatur nicht direkt über einen Temperaturfühler, sondern indirekt über eine Widerstandsmessung und ermittelt mittels Mikroprozessor die Temperatur.
  • Die DE 37 32 794 A1 offenbart einen ferromagnetischen Resonator mit einem ferrimagnetischen Resonanzelement in Dünnfilmtechnologie, dessen Temperatur über einen Temperaturdetektor erfasst wird und über ein in einer Kompensationsschaltung erzeugtes Kompensationssignal in Abhängigkeit der erfassten Temperatur ausgeglichen wird. Hierbei handelt es sich nachteilig um eine reine Temperatursteuerung, die bei zusätzlich auf die Kompensationsschaltung einwirkenden Störungen und bei ungenauer Erfassung der Temperatur eine ungenaue Temperaturkompensation bewirkt.
  • Aufgabenstellung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zur Kompensation temperaturabhängiger Änderungen des Magnetfeldes durch Ausdehnung der Magnetkomponenten des Mikrowellen-Filters oder Mikrowellen-Oszillators zu schaffen, die durch eine optimierte Genauigkeit gekennzeichnet ist.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Vorrichtung umfaßt dabei einen Temperaturfühler, welcher die im Filter herrschende Temperatur mißt und an einen Regelkreis weitergibt, welcher die Stromstärke des die Magnetspulen erregenden Stroms so regelt, daß die durch die Temperatur auftretenden Verschiebungen der Resonanzfrequenz kompensiert werden können. Dadurch ist eine einfache, stufenlos einstellbare Anpassung des Magnetfeldes an verschiedene Temperaturverhältnisse und eine Temperaturkompensation möglich.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in dem Unteranspruch angegeben.
  • Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Mikrowellen-Bandpaßfilters gemäß dem Stand der Technik, und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Mikrowellen-Bandpaßfilters mit einem Regelkreis.
  • 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Mikrowellen-Bandpaßfilters 1 gemäß dem Stand der Technik. Derartige Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 weisen einen großen Durchstimmbereich von ca. 5 Oktaven auf und werden beispielsweise in der Meßtechnik zur Spiegelfrequenzselektion in Spektrumanalysatoren verwendet. Als Resonatoren werden ferrimagnetische Elemente verwendet, deren Resonanzfrequenz durch ein äußeres Magnetfeld B0 bestimmt ist.
  • Das Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 weist dabei zwei Magnetjöcher 2 auf, die mit Magnetpolen 3 versehen sind. Magnetspulen 4 erzeugen das Magnetfeld B0 zwischen den Magnetpolen 3.
  • Um ein Magnetfeld erzeugen zu können, müssen die Magnetjöcher 2 aus einem metallischen Material hergestellt sein. Dies führt jedoch dazu, daß sich das Material während des Betriebs des Filters 1 erwärmt und dadurch eine Veränderung des Abstandes der Magnetpole 3 zueinander eintritt, welche in einer unerwünschten Verschiebung der Resonanzfrequenz des Filters 1 und dadurch zu einer Verfälschung der Filtercharakteristik resultiert.
  • Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die durch die Temperatur bedingten Verstimmungen des Filters 1 auf nichtmechanischem Weg zu kompensieren.
  • Dies erfolgt durch die Messung der Temperatur in Polnähe mittels eines Meßfühlers 5 und die anschließende Regelung des durch die Magnetspulen 4 erzeugten Magnetfeldes B0.
  • Der Meßfühler 5 kann dabei in herkömmlicher Weise ausgebildet sein. Er gibt die ermittelten Temperaturwerte an einen Regelkreis 6 ab. Dieser umfaßt eine Komparatoreinheit 7 zum Vergleich des gemessenen Wertes mit einem Soll-Wert sowie eine Regeleinheit 8 zur Ausgabe eines Korrekturwertes an einen die Magnetspule 4 erregenden Stromkreis 9. Dadurch kann die Stromstärke in dem Erregerstromkreis jeweils so eingeregelt werden, daß die in dem Filter 1 vorhandenen Resonatoren zu jedem Zeitpunkt einem konstanten Magnetfeld B0 ausgesetzt sind und Verschiebungen der Resonanzfrequenz kompensiert sowie eine Verfälschung der Filtercharakteristik vermieden werden können.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt und für beliebig ausgestaltete Mikrowellen-Bandpaßfilter 1 und Oszillatoren geeignet. Die einzelnen Merkmale sind dabei beliebig miteinander kombinierbar.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Temperaturkompensation für einen Mikrowellen-Bandpassfilter (1) oder Mikrowellen-Oszillator, wobei das Mikrowellen-Bandpassfilter (1) bzw. der Mikrowellen-Oszillator mehrere ferrimagnetische Elemente (6), die einem Magnetfeld (B0) ausgesetzt sind, sowie Magnetpole (3) und einen Erregerstromkreis (9) zur Erzeugung des Magnetfeldes (B0) umfasst, wobei an zumindest einem der Magnetpole (3) zumindest ein Messfühler (5) zur Erfassung der Temperatur des Magnetpols (3) angeordnet ist, dessen Temperatur-Messwerte in Korrekturwerte des Erregerstromkreises (9) umgesetzt werden, wobei der Messfühler (5) in einen Regelkreis (6) eingebettet ist und wobei das durch den Regelkreis (6) geregelte Magnetfeld (B0) konstant ist, so dass die in dem Filter (1) vorhandenen Resonatoren (6) zu jedem Zeitpunkt einem konstanten Magnetfeld (B0) ausgesetzt sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis (6) zumindest eine Komparatoreinheit (7) und eine Regeleinheit (8) aufweist.
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