DE102009031373A1

DE102009031373A1 - Hochfrequenzfilter

Info

Publication number: DE102009031373A1
Application number: DE102009031373A
Authority: DE
Inventors: Jens Nita
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-05
Also published as: CN102473992A; KR20120111933A; HK1167748A1; EP2449622A1; KR101690531B1; US20120133457A1; CN102473992B; EP2449622B1; WO2011000501A1; US9240620B2

Abstract

Ein verbessertes Hochfrequenzfilter (Hochpassfilter) zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: - zusätzlich zu den zumindest beiden kapazitiv gekoppelten Innenleiter-Stirnseiten (5b) oder den kapazitiv gekoppelten Innenleiter-Endabschnitten (5c) zweier verkoppelter Innenleiter-Abschnitte (5a) ist zumindest eine weitere Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) oder ein weiteres Innenleiter-Koppelelement (115) vorgesehen, - die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) oder das Innenleiter-Koppelelement (115) ist in zumindest teilweiser überlappender Anordnung mit den Innenleiter-Endabschnitten (5c) der verkoppelten Innenleiter-Abschnitte (5b) angeordnet, und - die Zweigleitung (7) verläuft zwischen der Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) bzw. dem Innenleiter-Koppelelement (115) und dem Außenleiter (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzfilter, (d. h.) einen sogenannten Hochpass, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In funktechnischen Anlagen, beispielsweise im mobilen Funkbereich, ist es oft wünschenswert, für die Sende- und Empfangssignale nur eine gemeinsame Antenne zu benutzen. Sende- und Empfangssignale nutzen dabei unterschiedliche Frequenzbereiche. Die verwendete Antenne muss zum Senden und Empfangen in beiden Frequenzbereichen geeignet sein. Zur Trennung der Sende- und Empfangssignale ist eine geeignete Frequenz-Filterung erforderlich, die sicherstellt, dass einerseits die Sendesignale vom Sender nur zur Antenne (und nicht in Richtung des Empfängers) und andererseits die Empfangssignale von der Antenne nur zum Empfänger weitergeleitet werden.
Zu diesem Zweck kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden, die beide ein bestimmtes (nämlich das jeweils erwünschte) Frequenzband durchlassen (Bandpassfilter) oder ein Paar von Hochfrequenzfiltern, die beide ein bestimmtes (nämlich das jeweils unerwünschte) Frequenzband sperren (Bandsperrenfilter), oder ein Paar von Hochfrequenzfiltern, gebildet aus einem Filter, das Frequenzen unterhalb einer zwischen dem Sende- und Empfangsband liegenden Frequenz durchlässt und die darüber liegenden sperrt (Tiefpassfilter), und einem Filter, das Frequenzen unterhalb dieser zwischen dem Sende- und Empfangsband liegenden Frequenz sperrt und die darüber liegenden durchlässt (Hochpassfilter). Auch weitere Kombinationen aus den genannten Filtertypen können zur Anwendung kommen.
Hochfrequenzfilter der geschilderten Art können unterschiedlich aufgebaut sein. Ein bekanntes Hochpassfilter kann dabei aus einer Bohrung oder einem Kanal in einem Fräs- oder Gussgehäuse bestehen, wobei in dem Kanal oder in der Bohrung Innenleiter-Abschnitte angeordnet sind, die über sogenannte Stichleitungen mit dem Außenleiter galvanisch verbunden sind. Die Innenleiter-Abschnitte weisen (wenn die gesamte Anordnung noch eine kompakte Baugröße aufweisen soll) in der Regel sehr gering dimensionierte Unterbrechungen auf, wodurch die entsprechenden Innenleiter-Abschnitte an ihren Stirnseiten kapazitiv gekoppelt sind. Die Größe der kapazitiven Verkopplungen zwischen den Leitungsabschnitten ist dabei umgekehrt proportional zur Änderung des Abstandes. Die stirnseitige kapazitive Verkopplung zwischen den Innenleitern steigt dabei ferner mit zunehmender Querschnittsfläche der Leitungen und mit zunehmender Dielektrizitätskonstante des Materials, welches sich in dem Spalt zwischen den Leitungen befinden kann, an. Da bei den nach dem Stand der Technik bekannten entsprechend ausgebildeten koaxialen Hochpässen in der Regel relativ hohe Kapazitäten notwendig sind, ist der Abstand zwischen den Stirnseiten der in axialer Verlängerung zueinander positionierten Innenleiter-Abschnitte (wenn, wie erwähnt, vergleichsweise kompakte Außenabmessungen eingehalten werden sollen) in der Regel kleiner als 0,5 mm (beispielsweise beim Einbau in einer Basisstation oder sonstigen Antenneneinrichtung). Häufig liegt der Abstand um 0,1 bis 0,2 mm.
Anhand von 12a ist dabei in schematischer axialer Längsschnittdarstellung (beispielsweise in Draufsicht ohne Darstellung des den Außenleiter abschließenden Deckels) und in 12b in axialer Querschnittdarstellung (mit einem den Außenleiter verschließenden Deckel) ein entsprechender koaxialer Hochpass gezeigt, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Abweichend von dieser Ausbildung kann das Gehäuse auch zwei- oder mehrgeteilt sein, beispielsweise zwei zusammenfügbare Gehäuseabschnitte oder Gehäusehälften umfassen. Ebenso kann das Außenleitergehäuse auch komplett geschlossen sein, so dass die Innenleiter-Anordnung nur axial in dieses Außenleitergehäuse eingeschoben ist. Einschränkungen gibt es insoweit nicht.
Daraus ist zu ersehen, dass ein derartiges koaxiales Hochpassfilter einen Außenleiter 1 umfasst, der – wie erwähnt – in der Regel aus einem Fräs- oder Gussgehäuse (Metall, Metalllegierung) besteht, in welchem eine axiale Bohrung oder ein axialer Kanal 3 ausgebildet ist. Längs dieser Bohrung bzw. diesem Kanal 3 ist dann eine Innenleiter-Anordnung 5 vorgesehen, die aus mehreren Innenleiter-Abschnitten 5a besteht. Die Innenleiter-Abschnitte enden mit ihrer Innenleiter-Stirnseite 5b in geringem Abstand A, so dass sich zwischen den Innenleiter-Stirnseiten 5b und damit den Innenleiter-Abschnitten 5a eine kapazitive Kopplung ergibt. Ferner kann beispielsweise zwischen diesen Innenleiter-Stirnseiten 5b ein Dielektrikum D eingefügt sein.
Die einzelnen Innenleiter-Abschnitte 5a sind dabei jeweils (in der Regel mittig) über eine quer oder senkrecht zum zugehörigen Innenleiter-Abschnitt 5a verlaufende Zweigleitung 7 mit dem Außenleiter 1 galvanisch gekoppelt, wobei die entsprechenden Zweigleitungen 7 in seitlichen Zweigleitungskanälen 9 (also Zweigleitungsausnehmungen 9) im Material des Außenleiters 1 verlaufen und an dem Zweigleitungs-Kanalboden 9a mit dem erwähnten Außenleiter 1 galvanisch verbunden sind (wobei der Außenleiter 1 quasi das Gehäuse des so gebildeten Hochpasses darstellt).
Ein derartiger Hochpass in koaxialer Struktur ist beispielsweise durch Matthei, Young, Jones: "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures", McGraw – Hill Book Company 2001, nämlich auf Seite 414 (Figur 7.07-3) als bekannt zu entnehmen.
Durch die paarweise kapazitive Kopplung mehrerer Leitungsabschnitte oder Leitungsstücke (wobei die Kopplung über ein aus Luft oder einem sonstigen Material bestehenden Dielektrikum erfolgen kann) sowie deren galvanische Verbindung mit dem Außenleiter wird das gewünschte Antwortverhalten des so gebildeten Hochpassfilters erzeugt. Das Maß der kapazitiven Verkopplung wird dabei durch die Größe der jeweils gegenüberliegenden beiden Stirnflächen der darüber verkoppelten Innenleiter-Abschnitte, durch den Abstand A zwischen den beiden stirnseitigen Innenleiter-Abschnitten und durch das zwischen den beiden stirnseitigen Innenleiter-Abschnitten verwendete Dielektrikum bestimmt.
Mit steigenden Anforderungen an die Sperrcharakteristik von Hochpassfiltern müssen allerdings mehrere derartige Innenleiter-Abschnitte hintereinander geschaltet werden, um entsprechende Sperrdämpfungen zu erzeugen.
Der Nachteil der bisher bekannt gewordenen Hochpässe in entsprechender koaxialer Struktur besteht darin, dass entsprechend viele Leitungsabschnitte hintereinander angeordnet werden müssen, um die entsprechenden Anforderungen an Hochpassfilter vor allem im Bereich der Mobilfunktechnik realisieren zu können. Dabei müssen – wie erwähnt – sehr geringe Abstände zwischen den Leitungsstücken eingehalten werden, um die ausreichend hohen kapazitiven Verkopplungen sicherzustellen. Dies führt zu einer sehr hohen Toleranzempfindlichkeit der Strukturen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Hochfrequenzfilter (ein sogenanntes Hochpassfilter) zu schaffen, das bei einer bevorzugt kompakteren Bauform eine Versteilerung des Sperrbereiches ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es kann und muss als überaus überraschend bezeichnet werden, dass gegenüber dem Stand der Technik ein deutlich verbessertes Hochpassfilter im Rahmen der Erfindung realisierbar ist, das verbesserte elektrische Eigenschaften sowie einen raumsparenden Aufbau ermöglicht. Zudem zeichnet sich das erfindungsgemäße Hochpassfilter durch eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Toleranzempfindlichkeit aus.
Das erfindungsgemäße Hochpassfilter kann dabei ferner als Einzelfilter, aber auch in Zusammenschaltung mit einem oder mehreren gleichartigen bzw. unterschiedlichen Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden. Als günstiger Anwendungsfall ergibt sich dabei auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters (HF-Filters) in der Mobilfunktechnik, und dort insbesondere bei Duplexfiltern, die – wie eingangs erläutert – benötigt werden, um die zu einer Antenne eingespeisten Sendesignale von den über die gleiche Antenne empfangenen Empfangssignalen, die in versetzten Frequenzbereichen gesendet bzw. empfangen werden, zu trennen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass ein zusätzliches Innenleiter-Koppelelement in die Hochfrequenzfilter-Spur mit eingebaut wird, wobei dieses zusätzliche Innenleiter-Koppelelement entweder metallisch und dadurch elektrisch leitfähig ist oder aus einem metallisch bzw. elektrisch leitend beschichteten Dielektrikum besteht oder dieses umfasst. Das erfindungsgemäß zusätzlich angebrachte Innenleiter-Koppelelement ist im Bereich der stirnseitigen Verkopplung der Innenleiter-Abschnitte vorgesehen. Ist dieses Innenleiter-Koppelelement beispielsweise hohlzylinderförmig oder allgemein mit einer inneren Ausnehmung versehen, können sich in diesem Innenleiter-Koppelelement die Enden der benachbarten Innenleiter-Abschnitte, also die betreffenden Innenleiter-Stirnseiten ganz oder zumindest teilweise innerhalb des Innenleiter-Koppelelementes gegenüberstehen. Möglich ist aber ebenso, dass das Innenleiter-Koppelelement mit den mit ihm zusammenwirkenden Innenleiter-Abschnitten nur in einem Teilumfangsbereich mit diesen überlappend angeordnet ist, sich also beispielsweise nur über eine Axiallänge von der jeweiligen Stirnseite des Innenleiter-Abschnitts weg mit dem Endbereich des zugehörigen Innenleiter-Abschnitts überdeckt, um hier die zusätzliche Verkopplung zu realisieren.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt dann ferner die elektrische Verbindung der Innenleiter mit dem Außenleiter nicht von den Innenleiter-Abschnitten, sondern mit entsprechenden Zweigleitungen von den Innenleiter-Koppelelementen aus.
Im Rahmen der Erfindung lässt sich durch einen derartig strukturierten Aufbau eines Hochpassfilters eine Reihe von überraschenden Vorteilen erreichen.
Es ist dabei im Rahmen der Erfindung möglich, unterhalb des Frequenzdurchlassbereiches Sperrpole zu erzeugen, die damit zu einer erheblichen Versteilerung der Filtercharakteristik unterhalb des Durchlassbereiches beitragen.
Dabei lässt sich mit jedem erfindungsgemäßen Hochpass unter Verwendung eines entsprechenden Innenleiter-Koppelelementes ein Sperrpol erzielen. Mit anderen Worten können mehrere derartige Strukturen hintereinander (in Reihe) verschaltet sein, wobei durch entsprechende Abstimmung dadurch mehrere zusätzliche Sperrpole erzeugbar sind. Nur der Vollständigkeit halber wird an dieser Stelle schon erwähnt, dass das erfindungsgemäße Hochpassfilter unter Erzeugung eines oder mehrerer Sperrpole auch mit herkömmlichen weiteren Hochpass-Filterstrukturen zusammengebaut werden kann. Einschränkungen bestehen insoweit ebenfalls nicht.
Zudem lässt sich im Rahmen der Erfindung die Bauform des Hochfrequenzfilters gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkürzen. Dadurch ergeben sich insgesamt kompaktere Gesamtabmessungen.
Ferner wird die Empfindlichkeit der kapazitiven elektrischen Verkopplung durch das eingesetzte Innenleiter-Koppelelement verringert.
Es ergibt sich im Rahmen der Erfindung auch ein Kostenvorteil. Denn die Erfindung führt zu einem nur geringeren Mehrkostenaufwand für die zusätzlich vorgesehenen Innenleiter-Koppelelemente, wobei diese Mehrkosten geringer ausfallen im Vergleich zu den Mehrkosten der Serienschaltung von zusätzlichen Innenleiter-Abschnitten, wie sie nach dem Stand der Technik heute notwendig sind.
Schließlich lässt sich im Rahmen der Erfindung auch die mechanische Stabilität durch die verwendeten Innenleiter-Koppelelemente erhöhen. Dies gilt vor allem bei entsprechender Verwendung eines Dielektrikums in fester Form, also nicht in Luft. Denn dadurch können die Innenleiter-Abschnitte, die Innenleiter-Koppelelemente und/oder auch die Zweigleitungen mit stabilisiert und gehalten werden.
Mit anderen Worten kann das sich zumindest teilweise in dem Innenleiter-Koppelelement, in dem die Innenleiter-Abschnitte enden, befindliche Dielektrikum eine zusätzliche Positionierfunktion des Innenleiter-Koppelelementes und damit auch der Innenleiter-Abschnitte übernehmen, vor allem dann, wenn das Dielektrikum auch außerhalb des Innenleiter-Koppelelementes in dem entsprechenden Aufnahmeraum (Bohrung, Kanal) der Außenleiteranordnung vorgesehen ist. Ferner sind weitere Dielektrika zur mechanischen Stabilisierung innerhalb der Strukturen möglich, beispielsweise auch geschichtete Dielektrika.
Die erfindungsgemäßen Strukturen erlauben es, hohe Leistungen zu übertragen. Ebenfalls ergibt sich – was insbesondere auch in der Mobilfunktechnik von großer Bedeutung ist – ein insgesamt gutes Intermodulationsverhalten.
Schließlich kann und muss angemerkt werden, dass im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung weiterhin eine gute Wärmeabführung über die Innenleiter-Koppelelemente und beispielsweise die galvanische Kopplung an den Außenleiter erreicht wird.
Eine weitere Verbesserung kann im Rahmen der Erfindung auch dadurch erzielt werden, dass die Ankopplung der Innenleiter-Strukturen zwischen den Innenleiter-Koppelelementen und dem Außenleiter nicht zwingend dadurch erfolgen muss, dass die entsprechenden Zweigleitungen galvanisch mit dem Außenleiter verbunden sind. Möglich ist auch, dass die Zweigleitungen kapazitiv am Außenleiter angekoppelt sind. Auch in diesem Fall kann das sich eventuell im Außenleiterinnenraum befindliche feste Dielektrikum auch zur Positionierung und Fixierung der kapazitiv mit dem Außenleiter gekoppelten Zweigleitungen verwendet werden.
Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass im Rahmen der Erfindung ein Hochfrequenzfilter geschaffen wird, nämlich ein sogenanntes Hochpassfilter, bei dem durch gezieltes Einbringen einer nachfolgend auch als Innenleiter-Koppelelement bezeichneten Struktur ein Sperrpol unterhalb des Durchlassbereiches erzeugt werden kann. Werden mehrere derartige Strukturen in Reihe verschaltet, können dadurch mehrere Sperrpole unterhalb des Durchlassbereiches erzeugt werden. Ein derartiges Innenleiter-Koppelelement kann dabei elektrisch leitfähig sein, weil es beispielsweise aus einem Metall oder einer metallischen Struktur besteht, oder es kann aus einem Dielektrikum gebildet sein oder dieses umfassen, welches beispielsweise elektrisch leitend beschichtet ist. Eine derartige erfindungsgemäße Ausbildung eines oder mehrerer zusätzlicher Sperrpole führt zu einer deutlichen Versteilerung des Sperrbereiches sowie zu einer verkürzten Bauform bei gleichzeitiger Toleranzunempfindlichkeit des Hochpassfilters gegenüber bisherigen Lösungen. Dabei kann die Erfindung sowohl als Einzelfilter als auch in Zusammenschaltung mit einem oder mehreren gleichartigen bzw. andersartigen Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden. Eine der Hauptanwendungen neben dem Einzelfilter liegt in der Verwendung bei sogenannten Duplexfiltern oder beispielsweise auch Triplexern.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anhand von Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
1a: eine schematische axiale Längsschnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1b: eine axiale Querschnittsdarstellung längs der Linie I-I in 1a;
2a bis 2k: elf weitere schematisch wiedergegebene Querschnittsdarstellungen längs der Linie II-II in 1a zur Verdeutlichung unterschiedlicher Innenleiter- und Außenleiter-Querschnittsformen sowie unterschiedlicher Querschnittsdarstellungen des beispielsweise zwischen den Innenleiter-Abschnitten und den Innenleiter-Koppelelementen vorgesehenen (festen) Dielektrikums;
3a: eine axiale Längsschnittsdarstellung ähnlich zu 1a bzgl. eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei welchem unter anderem die Zweigleitungen kapazitiv mit dem Außenleiter gekoppelt sind;
3b: eine Querschnittsdarstellung durch das Ausführungsbeispiel gemäß 3a längs III-III;
4a bis 4h: acht unterschiedliche Ausführungsbeispiele in schematischem axialen Längsschnitt zur Verdeutlichung der Verkopplung zweier Innenleiter-Endabschnitte unter Verwendung eines Innenleiter Koppelelementes;
5a: eine weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in schematischem Axialschnitt mit abweichender Verkopplung zwischen den Innenleiter-Abschnitten und den Innenleiter-Koppelelementen;
5b: eine schematische axiale Querschnittsdarstellung längs der Linie V-V in 5a;
6a: eine weitere schematische Axialschnittdarstellung durch ein gegenüber 5a abweichendes Ausführungsbeispiel, bei der die Zweigleitung zwischen Innenleiter-Koppelelement und Außenleiter im Bereich des Außenleiters nicht galvanisch, sondern kapazitiv realisiert ist;
6b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie VI-VI in 6a;
7a: eine Längsschnittdarstellung durch einen Hochpass mit zwei Sperrpolen, bei welchem zwei unterschiedliche erfindungsgemäße Koppeleinrichtungen verwendet werden;
7b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie VII-VII in 7a;
8a: eine schematische Längsschnittsdarstellung durch einen Hochpass, der ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzfilter umfasst, welches in Reihe geschaltet ist mit einem herkömmlichen Hochpass nach dem Stand der Technik;
8b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie VIII-VIII in 8a;
9a: eine Längsschnittdarstellung durch ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung, dass ein erfindungsgemäßes Hochpassfilter keine Außenleitererweiterung zur Verlängerung einer Zweigleitung benötigt;
9b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie IX-IX in 9a;
10a bis 10c: drei schematische Querschnittsdarstellun gen durch einen Hochpassfilter, zur Erläuterung, dass auch weitere Tuning-Elemente zur Veränderung der elektrischen Eigenschaften der entsprechenden Leitungsabschnitte bzw. der Innenleiterkoppelelemente vorgesehen sein können;
11: ein Diagramm unter Darstellung eines Vergleichs S-Parameter zwischen dem erfindungsgemäßen Hochpass-Filtergrad 5 mit zwei Innenleiterkoppelelementen und einem Hochpass-Filtergrad 5 nach dem Stand der Technik gemäß 8a und 8b (aufgetragen über die Frequenz); und
12a und 12b: eine schematische axiale Längsschnittdar stellung und eine Querschnittsdarstellung längs der Linie X-X in 12a für einen Hochpassfilter in koaxialer Struktur nach dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird anhand der 1a und 1b auf ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise nach dem Stand der Technik gemäß den 12a und 12b unter anderem dadurch, dass nunmehr im Bereich der Innenleiter-Endabschnitte 5c eine Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 nach Art eines Innenleiter-Koppelelementes 115 vorgesehen ist, worüber sich die Innenleiter-Endabschnitte 5c mit einer gewissen axialen Länge mit dem Innenleiter-Koppelelement 115 überdecken.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 1a und 1b ist die Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 als Innenleiter-Koppelyzlinder 15a ausgebildet, in welchen die Innenleiter-Endabschnitte 5c mit einer gewissen axialen Länge eintauchen, wobei die Innenleiter-Stirnseiten 5b der in axialer Verlängerung zueinander positionierten Innenleiter-Abschnitte 5a in einem Abstand A zueinander zu liegen kommen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Innenleiter-Abschnitte 5a auf einer gemeinsamen Achslinie X1 in unmittelbarer axialer Verlängerung zueinander angeordnet und tauchen dabei koaxial in den Innenleiter-Koppelzylinder 15a ein.
Grundsätzlich können die einzelnen Innenleiter-Abschnitte durch dielektrische Abstandshalter in dem z. B. als Kanal 3 ausgebildeten Innenleiter-Raum 21 gegenüber dem Außenleiter 1 (also dem Außenleitergehäuse 10) gehalten und verankert werden, beispielsweise auch dadurch, dass der gesamte Innenleiteraum 21 oder nur gewisse Abschnitte des Innenleiterraums mit einem festen Dielektrikum befüllt, ausgegossen etc. ist bzw. sind. Ebenso können auch mehrere dielektrische Strukturen beispielsweise in Axialabstand im Innenleiter-Raum 21 vorgesehen sein, worüber einzelne Bereiche der Innenleiter-Abschnitte gegenüber dem Außenleiter mechanisch gehalten und abgestützt sein können.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Dielektrikum 23 im Bereich der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15, d. h. im Inneren des Innnenleiterkoppelzylinders 15a vorgesehen, und zwar bevorzugt nicht aus Luft, sondern aus einem festen Material (beispielsweise Kunststoff, Keramik etc.) worüber die einzelnen Innenleiter-Abschnitte 5a durch den Innenleiter-Koppelzylinder 15a gehalten und positioniert sind.
Die im Stand der Technik bereits erläuterten Zweigleitungen 7 sind bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht an die einzelnen Innenleiter-Abschnitte 5a angekoppelt, sondern mit der jeweiligen Innenleiter-Koppeleinrichtung 15, d. h. mit dem Innenleiter-Koppelelement 115 elektrischgalvanisch verbunden und führen bevorzugt quer und im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Axialerstreckung X1 des Innenleiters 5 in einem entsprechenden Zweigleitungskanal 9 zum Zweigleitungskanalboden 9a im Außenleitergehäuse 10 und sind gegenüberliegend zur Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 elektrisch-galvanisch mit dem Außenleiter 1, d. h. dem Außenleitergehäuse 10 verbunden.
Die einzelnen Zweigleitungen können sich aber ebenso in einem im Boden des Außenleitergehäusess befindlichen Zweitleitungskanals bzw. an gegenüberliegenden Seiten des Außenleiters befinden. Einschränkungen bestehen in dieser Hinsicht nicht.
Wie sich aus der axialen Längsschnittdarstellung gemäß 1a auch ergibt, muss sich das in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt aus einem festen Dielektrikum 23 gebildete Dielektrikum nicht über die gesamte axiale Länge des Innenleiter-Koppelzylinders 15a erstrecken, sondern kann vor dem stirnseitigen Ende des Innenleiter-Koppelzylinders 15a enden (wie in 1a für das rechtsliegende Beispiel der Verkopplung gezeigt ist) oder kann sogar über den Innenleiter-Koppelzylinder 15a in axialer Richtung überstehen (wie dies in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a für die linksliegende Verkopplung gezeigt ist).
Durch die erfindungsgemäße Lösung mit Verwendungen der Koppeleinrichtung 15 ergeben sich zwei in Reihe verschaltete kapazitive Kopplungen, nämlich beispielsweise eine erste Kopplung von dem einen Innenleiter-Endabschnitt 5b mit der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 und von der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 zu dem benachbarten nächsten Innenleiter-Endabschnitt 5c eines nachfolgenden benachbarten Innenleiter-Endabschnittes 5b. Diese kapazitiven Kopplungen entsprechen von der Funktion her der stirnseitigen Kopplung zwischen den Stirnseiten 5b bei dem Hochpass gemäß dem Stand der Technik, wie er anhand der 12a und 12b erläutert ist. Bei der Erfindung wird nunmehr durch die vorstehend genannte, in Reihe stehende kapazitive Kopplung über die neue Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 noch zusätzlich die zwischen den Stirnseiten 5b vorgesehene kapazitive Kopplung erzeugt, die nunmehr in diesem Aufbau gemäß 1a und 1b der Erzeugung zusätzlicher Sperrpole dient, um die Flanke des Hochpasses gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.
Wie sich anhand der schematischen Querschnittsdarstellung gemäß 2a bis 2k ergibt, kann sowohl die Querschnittsform des Außenleiters, die Querschnittsform des Innenleiters, die Querschnittsform der Innenleiter-Koppeleinrichtung sowie die Querschnittsform des beispielsweise zwischen den Innenleiter-Endabschnitten und der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 vorgesehen Dielektrikums 23 unterschiedlichste Formen, insbesondere Querschnittsformen aufweisen.
Bei den schematischen Querschnittsdarstellungen gemäß 2a bis 2k sind dabei die Außenleitergehäuseerweiterungen 1' mit größerer Materialerstreckung gezeigt, in denen die erwähnten Zweigleitungsausnehmungen oder -kanäle 9 zur Aufnahme der Zweigleitungen untergebracht sind. Gegebenenfalls muss das Außenleitergehäuse aber nicht mit einer Außenleitergehäuse-Erweiterung 1 versehen sein, sondern kann allgemein rohrförmig (mit beliebiger Querschnittsform) gebildet sein, so dass die Zweigleitungen 7 direkt an der Innenwandung des Außenleitergehäuses oder Außenleiterrohres, allgemein des Außenleiters angeschlossen sind.
Die Zweigleitungsausnehmungen können sich ebenfalls im Außenleiterbereich bzw. im entsprechend ausgenommenen Deckel befinden.
Dabei zeigen die 2a bis 2k, dass beispielsweise die Außenkontur des Außenleiters 1 rechteckförmig oder quadratisch oder allgemein n-polygonal sein kann. Ebenso kann aber auch der Außenleiter letztlich eine runde oder abschnittsweise runde Querschnittsform aufweisen, zumindest an seiner Außenseite. Dabei kann er ovalförmig oder auch zylinderförmig gestaltet sein. Beschränkungen auf bestimmte Querschnittsformen oder Außenkonturen bestehen nicht.
Die 2a bis 2d zeigen dabei auch, dass beispielsweise die Querschnittsform des Innenleiterraums 21 zumindest außerhalb des Bereiches, in dem die Zweigleitungsausnehmungen oder -kanäle 9 im Außenleiter 1 vorgesehen sind, eine quadratische oder rechteckförmige, zylindrische oder allgemein n-polygonale Querschnittsform aufweisen können, die durch die Außenleiterinnenfläche 1a gebildet ist.
Ferner zeigen die 2a bis 2k auch, dass der Innenleiter 5, d. h. die Innenleiter-Abschnitte 5a und insbesondere die Innenleiter-Endabschnitte 5c unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen können, beispielsweise runde Querschnittsformen, quadratische oder rechteckförmige Querschnittsformen, allgemein n-polygonale Querschnittsformen. Aber ebenso sind auch ovale Querschnittsformen oder Mischformen für den Innenleiterquerschnitt möglich, ebenso wie eine Querschnittsform, bei der gerundete Übergangsbereiche zwischen den verschiedenen Seitenfläche vorgesehen sind. Ebenso sind aber auch elliptische Querschnittsformen etc. denkbar. Einschränkungen bestehen insoweit nicht.
Die Querschnittsdarstellungen gemäß 2a bis 2k zeigen ferner, dass vor allem auch die Innenleiter-Koppeleinrichtungen 15 unterschiedlichste Querschnittsformen aufweisen können, beispielsweise nach Art eines Hohlzylinders mit runder Querschnittsform oder mit eckiger Querschnittsform oder zumindest teil- oder abschnittsweise mit eckiger oder quadratischer Außenfläche 15b und dabei innenliegender, ebenfalls teil- oder abschnittsweise runder, quadratischer oder allgemein n-polygonaler Innenfläche 15c etc.. Auch hier können die einzelnen Wandabschnitte, d. h. die einzelnen Oberflächen an der Außen- oder Innenseite des Innenleiter-Koppelelements 115 über Ecken oder Abrundungen in angrenzende nächste Wandabschnitte übergehen.
Anhand von 2j wird gezeigt, dass beispielsweise die Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 bzgl. ihrer Außenfläche 15b eine ovale Querschnittsform aufweisen kann, und in Abweichung dazu die innen zu den Innenleiter-Endabschnitten zugewandt liegenden Flächen 15c eine davon abweichende Querschnittsform aufweisen können, beispielsweise eine einem Quadrat oder Rechteck angenäherte Querschnittsform.
Das Beispiel gemäß 2f zeigt dabei auch, dass das Innenleiter-Koppelelement 115 nicht in Umfangsrichtung völlig geschlossen, sondern mit einem Öffnungsabschnitt 15d versehen sein kann, ähnlich wie dem Ausführungsbeispiel gemäß 2g. Dabei ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 2g der Öffnungsbereich 15d wie auch der Abstand zwischen Innenleiter-Endabschnitt 5b und Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 mit einem Dielektrikum 23 befüllt.
Die Beispiele gemäß 2h und 2i zeigen dabei auch, dass das Innenleiter-Koppelelement 115 beispielsweise nur in einem Seitenbereich oder einem Teilumfangsbereich – bezogen auf die Innenleiter-Abschnitte – in der Regel parallel oder allgemein mehr oder weniger in Überlappungsrichtung zu den Innenleiter-Endabschnitten 5c angeordnet sein kann, um hier neben der kapazitiven Kopplung zwischen den aufeinander zu liegenden Innenleiter-Stirnseiten 5b zweier in Verlängerung zueinander angeordneter Innenleiter-Abschnitte 5a eine zusätzliche Verkopplung zwischen dem jeweiligen Innenleiter-Endabschnitt 5b zum Innenleiter-Koppelelement 115 und von Innenleiter-Koppelelement 115 zu dem nächsten benachbarten Innenleiter-Endabschnitt eines nächsten Innenleiter-Abschnittes 5a zu erzeugen.
Dabei zeigen die 2f, 2g, 2h bzw. 2i oder 2j, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte 5c in einem Umfangsbereich von mehr als 10°, insbesondere mehr als 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 210°, 220°, 230°, 240°, 250°, 260°, 270°, 280°, 290°, 300°, 310°, 320°, 330°, 340°, 350° umgeben kann.
Die gleichen Querschnittsdarstellungen zeigen ferner auch, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte 5c um weniger als 360°, 350°, 340°, 330°, 320°, 310°, 300°, 290°, 280°, 270°, 260°, 250°, 240°, 230°, 220°, 210°, 200°, 190°, 180°, 170°, 160°, 150°, 140°, 130°, 120°, 110°, 100°, 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30° und insbesondere weniger als 20° umgeben kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2h ist beispielsweise gezeigt, dass das Innenleiter-Koppelelement 115 in Querschnittsform halbzylinderförmig sein kann, wobei die Variante gemäß 2i zeigt, dass die Gestaltung des Koppelelementes 115, auch wenn es die Innenleiter-Endabschnitte nur in einem Teilumfangsbereich umschließt oder dazu angeordnet ist, eine von Innenkontur 15c abweichende Außenkontur 15b aufweisen kann, beispielsweise innenliegend halbzylinderförmig oder außenliegend rechteckförmig gestaltet sein kann. Diese Beispiele zeigen, dass insoweit keine Einschränkungen bzgl. der Formgebung und/oder Anordnung der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 bestehen.
So zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 2k auch, dass beispielsweise die entsprechenden Innenleiter-Endabschnitte 5b und die in der Regel parallel dazu verlaufende Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 plattförmig, d. h. auch plattenförmig, also als Flachmaterial ausgebildet sein kann, vorzugsweise mit einem dazwischen befindlichen Dielektrikum 23, welches ebenfalls wieder im Querschnitt plattenförmig gestaltet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 2k ist darunter nochmals unterhalb des einen Innenleiter-Endabschnittes ein weiteres Dielektrikum 23' (im Querschnitt rechteckförmig) vorgesehen, das auch an der Koppeleinrichtung vorgesehen sein kann.
Schließlich zeigen einige der Ausführungsbeispiele auch, dass der Außenleiter als geschlossenes Gesamtgehäuse ausgebildet sein kann, mit einem entsprechenden Innenleiterkanal 3. Bei den Varianten gemäß 2b, 2c, 2d, 2f, 2g, 2i und 2k ist ferner gezeigt, dass das Außenleitergehäuse zweigeteilt ist und einen eigentlichen Gehäuseabschnitt umfasst, der mit einem vorzugsweise lösbaren Außenleitergehäusedeckel 1a verschlossen ist. Alternativ und ergänzend ist beispielsweise anhand von 2a eingezeichnet, dass das Gehäuse auch aus zwei Gehäusehälften 1b und 1c bestehen kann, die längs einer Trennungsebene T vorzugsweise mittig in Höhe der Innenleiter getrennt sein kann. Diese Trennungsebene kann aber auch in anderer Lage ausgebildet sein und muss nicht in der Ebene der Innenleiterabschnitte liegen, so dass die beiden Gehäuseteile unterschiedlich groß ausgestaltet sind. Beliebige Abwandlungen sind hier möglich.
Abschließend wird anhand der erläuterten 2a bis 2k angemerkt, dass bezüglich aller Konturen, Querschnittsformen, innenliegender Oberflächen oder nach außen weisender Oberflächen des Außenleiters, der Innenleiterabschnitte, der Koppelelemente, der Dielektrika, etc. viele Mischformen vorgesehen sein können, und die schematischen Querschnittsdarstellungen gemäß 2a bis 2k nur einige wenige der möglichen Varianten zeigen sollen.
Anhand von 3a ist in schematischer axialer Längsschnittdarstellung und in 3b in schematischer Axialschnittdarstellung in Abweichung zu 1a bzw. 1b gezeigt, dass die elektrische Verbindung zwischen der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 und dem Außenleiter 1 über die Zweigleitung 7 nicht nur galvanisch, sondern auch kapazitiv erfolgen kann.
Dabei ist die Zweigleitung 7 gegenüberliegend zur Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 mit einem Zweigleitungs-Koppelabschnitt 7a in Form einer Zweigleitungs-Basis 7a gezeigt, die bei der Variante gemäß 3a links liegend eine kubische Form, beispielsweise eine Würfelform aber auch eine zylindrische Form und bei der Variante gemäß 3a rechtsliegend eine Kugelform bzw. ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen kann. Entsprechend ist dann auch die Ausnehmung 1b im Material des Außenleiters 1a vorgesehen, in welche der entsprechende Zweigleitungs-Koppelabschnitt 7a eingreift. Bevorzugt ist dabei die Außenleiter-Ausnehmung 1b an die Querschnittsform oder Kontur des Zweigleitungs-Basisabschnites 7a angepasst (obgleich auch hier Abweichungen möglich sind und die Querschnittsform der Außenleiter-Ausnehmung 1b von der Querschnittsform oder Kontur des Zweigleitungs-Basisabschnittes 7a abweichen oder völlig unterschiedlich davon gestaltet sein kann).
Bei der Variante in 3a links liegend ist dabei zwischen dem Zweigleitungs-Koppelabschnitt 7a und der Außenleiter-Ausnehmung 1b ein festes Dielektrikum 23a vorgesehen. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass hierüber der Zweigleitungsabschnitt 7 am Außenleiter 1 Außenleitergehäuse 10 festgehalten wird und darüber auch das Innenleiter-Koppelelement 115 fest und stabil im Innenleiterraum 21 positioniert ist. Dabei ist das Innenleiterkoppelelement 15 – wie erwähnt – ebenfalls mit einem festen Dielektrikum 23 versehen, so können darüber die Innenleiter-Endabschnitte 5a ebenfalls gehalten und positioniert werden, so dass die eigentlichen Innenleiter-Abschnitte 5a nicht über weitere dielektrische Abstandshalter im Innenleiterraum 21 gehalten und positioniert werden müssen. Bei der rechten Variante in 3a ist zwischen dem Zweigleitungs-Koppelabschnitt 7a und der Außenleiter-Ausnehmung 1b als Dielektrikum 23a Luft vorgesehen.
Die Variante gemäß 3a (im Längsschnitt gezeigt) und 3b (die einen Querschnitt längs der Linie III-III in 3a wiedergibt) zeigt dabei ferner, dass die Koppeleinrichtungen 15 auch in axialer Längsrichtung, also in Erstreckungsrichtung X1 der Innenleiter-Abschnitte 5a nicht gleich ausgebildet sein müssen, sondern in Umfangsrichtung an verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Längserstreckungen und damit unterschiedlich große Überlappungsabschnitte mit den zugehörigen Innenleiter-Endabschnitten 5c aufweisen können.
Ferner können die Innenleiterabschnitte auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen, auch in axialer Längserstreckung Abstufungen umfassen, an denen sie von einem geringeren Durchmesser zu einem größeren Durchmesser oder umgekehrt übergehen. Zudem können im Bereich der Koppelelemente (beispielsweise im Bereich der Innenflächen der Außenleiter) noch zusätzliche Dielektrika vorgesehen sein, die beispielsweise bis zum Koppelelement reichen oder vorher enden. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Varianten jedoch in 3a und 3b nicht dargestellt worden. Es wird hier zum Teil auch auf die 2a bis 2k verwiesen, die einige Varianten darstellen und wiedergeben.
Anhand der 4a bis 4h ist ferner gezeigt, wie die Verkopplung zwischen den Stirnseiten 5d der Innenleiter-Abschnitte 5a und die ergänzende Verkopplung über die Innenleiter-Endabschnitte 5b vermittelt über die Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 realisiert sein kann.
Bei der Variante gemäß 4a sind dabei die Innenleiter-Endabschnitte 5c mit gleicher Durchmesser- und beispielsweise gleicher Querschnittsform ausgebildet, etwa rund, wobei das Innenleiter-Koppelelement mit größerem Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Innenleiter-Endabschnitte gebildet ist, so dass die Innenleiter-Endabschnitte in das Innere 15e der in diesem Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildeten Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 in einer gewissen axialen Länge eintauchen können, so dass die zugehörigen Innenleiter-Stirnseiten 5b in dem erwähnten Abstand A zueinander enden. Der Innenraum 15e der Koppeleinrichtung 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem festen Dielektrikum 23 befüllt, beispielsweise auch ausgegossen, worüber die Innenleiter-Abschnitte 5b mechanisch mitgehalten sein können.
Bei der Variante gemäß 4b sind die zuäußerst liegenden Innenleiter-Endabschnitte 5c benachbart zu ihren Stirnseiten 5b mit einem umlaufenden Ringvorsprung 5r versehen, also einem Bereich, der einen größeren Außendurchmesser aufweist als der daran angrenzende Innenleiter-Endabschnitt 5c. Insbesondere dann, wenn das in Umfangsrichtung ganz oder teilweise geschlossene Innenleiter-Koppelelement 115 mit dem Dielektrikum 23 ausgegossen und/oder befüllt ist, ergibt sich dadurch eine besonders günstige mechanische Fixierung der Innenleiter-Endabschnitte 5c, die nicht nur in Radialrichtung, sondern auch in Axialrichtung dadurch gegenüber dem Dielektrikum gehalten sind.
Bei der Variante gemäß 4c ist eine umlaufende Innenleiter-Nut 5n in einem Endbereich des rechts gezeigten Innenleiter-Endabschnitts 5c ausgebildet, wodurch der gleiche Vorteil erzielt wird. Auch hier sind gute axiale Fixierungen gegenüber Innenleiter und Dielektrikum gegeben.
Bei der Variante gemäß 4d ist gezeigt, dass der eine Innenleiter-Endabschnitt 5c beispielsweise mit einer Sackbohrung (allgemein einen Innenleiter-Aufnahme 5''c) ausgebildet ist, in welche der demgegenüber mit geringerem Außendurchmesser gestaltete zweite Innenleiter-Endabschnitt 5c kontaktfrei in einer gewissen Axiallänge eingreift. Auch bei dieser Variante wird zum einen eine direkte kapazitive Kopplung zwischen den beiden Endabschnitten 5c zwischen den beiden so positionierten Innenleiter-Abschnitten 5a realisiert und zum anderen eine kapazitive Kopplung von dem einen Innenleiter-Abschnitt 5a oder Innenleiter-Endabschnitt 5c (der mit der erwähnten Innenleiter-Aufnahme 5''c versehen ist) zu der damit überlappend angeordneten Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 sowie die weitere kapazitive Kopplung von dieser Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 zu dem in 4d rechts liegenden Innenleiter-Endabschnitt 5c. Schließlich steht das Dielektrikum 23 auf der rechten Seite über die Koppeleinrichtung in Radialrichtung vor.
Bei dem Beispiel gemäß 4e sind die Durchmesser der Innenleiter-Abschnitte 5a unterschiedlich und auch die Zentralachse der beiden gezeigten Innenleiter-Endabschnitte, nämlich die Zentralachsen X2 und X3 liegen mit Versatz zueinander, so dass der Abstand des Außenumfangs des rechts liegenden Innenleiter-Endabschnittes 5c nicht koaxial zu dem beispielsweise rohrförmigen oder hohlzylinderförmigen Innenleiter-Koppelelement zu liegen kommt. Ferner geht der in 4e links liegende Innenleiter-Endabschnitt 5c in einen verjüngten Abschlussabschnitt 5'c über, der einen geringeren Außendurchmesser aufweist. Der rechts liegende Innenleiter-Endabschnitt weist hier benachbart zum Dielektrikum 23 eine umlaufende Ringschulter 5r auf, die einen größeren Außendurchmesser als der in das Dielektrikum eintauchende Innenleiter-Endabschnitt.
Die Variante gemäß 4f zeigt lediglich ein plattenförmiges Koppelelement 115, welches unter Zwischenschaltung eines Dielektrikums 23 parallel zu den aufeinander zu laufenden und in einem kurzen Abstand A voneinander endenden Innenleiter-Endabschnitten 5c (Parallellage dazu) in überlappender Weise angeordnet und damit verbunden ist.
Die Variante gemäß 4g zeigt ferner, dass das Koppelelement (auch wenn es beispielsweise ganz oder teilweise in Umfangsrichtung geschlossen ist) nicht über seine Axiallänge hinweg einen gleichen Außen- oder Innendurchmesser aufweisen muss. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4g ist es konisch gestaltet. Schließlich können aber auch sonstige Abstufungen nicht nur am Innenleiter, sondern auch an der Koppeleinrichtung 15 vorgesehen sein, wie dies beispielsweise anhand von 4c und 4e bezüglich einer Erhebung 15e bzw. 15s für die Abstufung gezeigt ist.
4h zeigt nur schematisch, dass allgemein die direkt kapazitiv zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte nicht unbedingt in axialer Verlängerung zueinander liegen müssen, sondern allgemein nebeneinander liegend enden können. Dabei sind gemäß 4h zwei gegenüberliegende in Querschnittsdarstellung gabelförmig auslaufende Innenleiter-Endabschnitte 5d für den links liegenden Innenleiter-Endabschnitt gezeigt, in welchen ein verjüngter Innenleiter-Endabschnitt 5e des rechts liegenden Innenleiter-Endabschnitts 5c eingreift (koaxial oder außermittig), wobei die Gesamtanordnung in diesem Ausführungsbeispiel mit den direkt miteinander verkoppelten Endabschnitten in die Innenleiter-Koppeleinrichtung eintaucht.
Auch das Ausführungsbeispiel gemäß 5a (im Längsschnitt) und 5b (im Querschnitt längs der Linie V-V in 5a) zeigt eine weitere ähnliche Abwandlung zu den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen quasi im Sinne einer Umkehrung zu der Ausführungsvariante gemäß 1a und 1b. Denn bei dieser Ausführungsform nach 5a und 5b enden die Innenleiter-Endabschnitte 5c der stirnseitig zu verkoppelnden Innenleiter-Abschnitte 5b gabelförmig oder topfförmig oder in Mischformen, wobei das eigentliche Innenleiter-Koppelelement 115 dann innenliegend zwischen dem gabelförmigen oder topfförmigen Innenleiter-Endabschnitt angeordnet ist. Auch hierdurch ergibt sich die mehrfach kapazitive Verkopplung direkt zwischen den Innenleiter-Endabschnitten zum einen und zwischen dem jeweiligen Innenleiter-Endabschnitt und dem zugehörigen Innenleiter-Koppelelement zum anderen.
6a zeigt eine zu 5a entsprechende Ausführungsform jedoch wieder mit dem Unterschied, dass – ähnlich wie in 3a – die Zweigleitungen 7 nicht galvanisch mit dem Außenleiter, sondern im Bereich der Zweigleitungs-Basisabschnitte 7a kapazitiv verbunden sind. 6b zeigt dabei eine entsprechende Querschnittsdarstellung längs der Linie VI-VI in 6a. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann hier am Basisabschnitt wiederum ein festes Dielektrikum oder Luft als Dielektrikum vorgesehen sein.
Insbesondere ist der Querschnittsdarstellung gemäß 6b auch zu entnehmen, dass der Zweigleitungs-Koppelabschnitt 7a stift- oder vorzugsweise plattenförmig gestaltet sein kann und in einem geringen Abstand A1 zu einer entsprechend geformten, hier flachen Koppelebene zu dem Außenleiter 1 zu liegen kommt. Bei Bedarf kann hier ebenfalls wieder ein Dielektrikum 23' aus festem Material und nicht aus Luft vorgesehen sein. Die Koppelfläche des Außenleiters verläuft hier also senkrecht zur Erstreckung des Außenleiters.
Anhand der axialen Längsschnittdarstellung gemäß 7a und der Querschnittsdarstellung längs der Linie VII-VII in 7a soll gezeigt werden, dass grundsätzlich jedwede erfindungsgemäße Hochpass-Filterstruktur gemäß einer der erläuterten Varianten oder Abwandlungen in Reihe zu einem gemeinsamen Hochpass zusammengeschaltet werden kann. Bei der Varianten gemäß 7a werden beispielsweise zwei Hochpassfilter in Reihe geschaltet, wobei der eine Hochpassfilter von der Struktur jenem Beispiel nach 5a und der davon rechts liegende Hopassfilter einer Variante gemäß 1a entspricht. Hierdurch wird ein Hochpass mit zwei zusätzlichen Sperrpolen erzielt.
Die Variante gemäß 8a und 8b zeigt lediglich, dass beispielsweise auch einzelne Hochpässe, wie gemäß der erfindungsgemäßen Lösung anhand einer der vorausgegangenen erläuterten Beispielen gezeigt ist, mit einer herkömmlichen Hochpass-Filterstruktur zusammengeschaltet werden können, wie dies bezüglich des Standes der Technik eingangs erläutert wurde.
Bei der Variante gemäß 9a und 9b ist lediglich gezeigt, dass die Zweigleitungen 7 nicht zwingend in Zweigleitungs-Kanälen 9 im Außenleitergehäuse 1 enden müssen, also das Außenleitergehäuse nicht zwingend, wie an einem der vorausgegangenen Ausführungsbeispielen erläutert, mit einer Außenleitergehäuseerweiterung 1' versehen sein muss. Bei der Variante gemäß 9a, 9b wird beispielsweise ein im Querschnitt quadratisches oder rohrförmiges Außenleitergehäuse verwendet, in welchem im entsprechenden Innenleiter-Raum 21 die Innenleiter-Abschnitte mit den Koppelelementen und den davon weggehenden Zweigleitungen angeordnet sind, die am Ende galvanisch oder kapazitiv mit dem Außenleitergehäuse verbunden sind.
Die einzelnen Zweigleitungen können ebenfalls an gegenüberliegenden Seiten mit dem Außenleitergehäuse bzw. ebenso mit dem Boden bzw. Deckel am Ende galvanisch oder kapazitiv verbunden sein.
Wie bereits erwähnt, können die einzelnen Zweigleitungskanäle 9 aber auch in einer entsprechenden Deckel-Konstruktion vorgesehen sein, so dass hier die Zweigleitungen vorgesehen und untergebracht sein können.
Anhand der 10a und 10b ist ferner gezeigt, dass auch noch zusätzliche Tuning-Elemente T an einer oder an mehreren Stellen des Außenleitergehäuses bevorzugt von außen einstellbar (beispielsweise durch unterschiedlich weites Ein- und Ausdrehen in den Innenraum 21) vorgesehen sein können. Bei der Variante gemäß 10b ist ein rechts liegendes Tuning-Element T stabförmig gebildet und ragt dabei sogar über den Öffnungsabschnitt 15d bis in den Raum innerhalb des Koppelelementes 115 in einen dort vorgesehenen Freiraum im Dieleketrikum und kann ebenfalls von außen her bevorzugt durch weiteres Ein- und Ausdrehen unterschiedlich weit in das Außenleitergehäuse hineinragend verstellt werden.
Durch diese an sich bekannten Maßnahmen können die elektrischen Eigenschaften oder einzelnen Leitungsabschnitte bzw. Innenleiterkoppelelemente verändert und damit der Frequenzverlauf des Hochpasses entsprechend den Vorgaben und Wünschen unterschiedlich eingestellt werden.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen können alle elektrisch leitfähigen Strukturen aus Metall, Metalllegierungen, beispielsweise aus Guss-, Fräs-, Dreh-, Tiefzieh- und/oder Blech- bzw. Biegeteilen bestehen. Möglich ist aber auch, dass die entsprechenden erläuterten elektrischleitfähigen Teile aus einem Isolator, Kunststoff, allgemein einem Dielektrikum bestehen und dabei die elektrisch leitfähigen Teile oder Oberflächen mit einer elektrisch leitfähigen Fläche überzogen sind. Auch Mischformen von metallischen Bauteilen (beispielsweise für die Außenleiter) sowie im Inneren angeordneten Teilen wie das Koppelelement, Innenleiter-Abschnitte oder Zweigleitungen können aus mit elektrisch leitfähigen Oberflächen versehenen oder darauf ausgebildeten elektrisch leitfähigen Bahnen gebildet sein, die beispielsweise auch aus dielektrischen Materialien ausgebildet sind.
Wie sich anhand der erläuterten Ausführungsbeispiele zeigt, lässt sich im Rahmen der Erfindung grundsätzlich ein Hochpassfilter mit koaxialer Struktur (also mit einem in einen Außenleiter verlaufenden Innenleiter bzw. Innenleiter-Abschnitt) realisieren, welches zumindest ein zusätzliches metallisches oder elektrisch leitfähiges Innenleiter-Koppelelement bzw. die entsprechende Innenleiter-Koppeleinrichtung zu Erzeugung zusätzlicher Sperrpole unterhalb des Durchlassbereiches umfasst. Dabei lässt sich pro verwendetem Innenleiter-Koppelelement 115, also allgemein pro verwendeter Innenleiter-Koppeleinrichtung 15 ein Sperrpol erzielen. Durch entsprechende mehrfache Verschaltung der erfindungsgemäßen Hochpass-Filterstrukturen lässt sich dadurch also ein Hochpass mit mehreren versetzt zueinander liegenden Sperrpolen aufbauen.
Anhand von 11 sind dabei im Vergleich die S-Parameter für den Fall eines erfindungsgemäßen Hochpassfilters mit dem Grad 5 mit zwei Innenleiter-Koppelelementen und sich ergebenden S-Parameter bzgl. einer Lösung nach dem Stand der Technik (12a und 12b) dargestellt, und zwar aufgetragen über die Frequenz. Die mit einem Dreieck und einem Quadrat gekennzeichneten Kurven betreffen dabei den erfindungsgemäßen Hochpassfilter, wohingegen die mit einem | oder mit einem Kreis gekennzeichneten Messpunkte den einen Hochpassfilter nach dem Stand der Technik gemäß 8a und 8b betreffen. Daraus ist also deutlich zu ersehen, wie durch die Erfindung bei Verwendung von zwei Innenleiter-Koppelelementen, zwei zusätzliche Sperrpole unterhalb des Durchlassbereiches f sperr entstehen, wodurch eine erhebliche Versteilerung der Filtercharakteristik unterhalb des Durchlassbereiches f sperr erzeugt wird. Auf der y-Achse ergibt sich dann die Größe der Sperrdämpfung, die in Pfeilrichtung nach unten hin zunimmt.
Der erläuterte Hochpassfilter kann typischerweise im Frequenzbereich von 100 MHz bis 10 GHz eingesetzt werden.
Die elektrische Verkopplung der einzelnen Leiterabschnitte, dass heißt der einzelnen Leiterstücke 5b zueinander, kann dabei über den Abstand der Stirnseiten der direkt verkoppelten Innenleiter-Abschnitte und über den Abstand zwischen dem Innenleiter-Endabschnitt 5c (bzw. dessen Außenfläche 5d) und der angrenzenden Ober- und/oder Innenfläche 15c der Innenleiter-Koppeleinrichtung 15, insbesondere des Innenleiter-Koppelelementes 115 sowie durch die Verwendung eines Dielektrikums erzeugt bzw. deren Größe unterschiedlich eingestellt werden. Die stirnseitig kapazitive Koppelung der Leitungsstücke erzeugt einen Sperrpol unterhalb des Durchlassbereiches. Die Innenleiter-Koppelelemente sind mit dem Außenleiter galvanisch verbunden oder kapazitiv verkoppelt.
Abschließend wird auch noch erwähnt, dass die Innenleiter ebenso auch wie die Koppeleinrichtungen aus den unterschiedlichsten von Hause aus elektrisch leitfähigen Materialien oder aus Dielektrika mit elektrisch leitfähigen Übrerzügen gebildet sein können, wobei beispielsweise auch der Innenleiter aus einem Flach- oder Blechmaterial hergestellt sein kann, ebenso wie beispielsweise die Zweigleitung. Beschränkungen bestehen auch insoweit nicht.
Mit einer der erläuterten Hochpass-Filterstrukturen kann beispielsweise auch ein Duplexer bestehend aus Tiefpass- und Hochpassfilter aufgebaut werden, wobei jeweils für einen Hochpass die erfindungsgemäße Hochfrequenzfilterstruktur verwendet werden kann und für den Tiefpass eine herkömmliche Filterstruktur.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Matthei, Young, Jones: ”Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures”, McGraw – Hill Book Company 2001, nämlich auf Seite 414 (Figur 7.07-3) [0008]

Claims

Hochfrequenzfilter mit folgenden Merkmalen: – mit einem Außenleiter (1), – mit einer Innenleiter-Anordnung (5), – mit zumindest zwei Innenleiter-Abschnitten (5a), die an ihren Innenleiter-Stirnseiten (5b) oder ihren Innenleiter-Endabschnitten (5c) unter Ausbildung eines Abstandes (A) zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, – mit zumindest einer Zweigleitung (7), worüber eine elektrische Verbindung zwischen der Innenleiter-Anordnung (5) und dem Außenleiter (1) besteht, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale – zusätzlich zu den zumindest beiden kapazitiv gekoppelten Innenleiter-Stirnseiten (5b) oder den kapazitiv gekoppelten Innenleiter-Endabschnitten (5c) zweier verkoppelter Innenleiter-Abschnitte (5a) ist zumindest eine weitere Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) oder ein weiteres Innenleiter-Koppelelement (115) vorgesehen, – die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) oder das Innenleiter-Koppelelement (115) ist in zumindest teilweiser überlappender Anordnung mit den Innenleiter-Endabschnitten (5c) der verkoppelten Innenleiter-Abschnitte (5b) angeordnet, und – die Zweigleitung (7) verläuft zwischen der Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) bzw. dem Innenleiter-Koppelelement (115) und dem Außenleiter (1).
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) rohrförmig gestaltet ist, wobei die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte (5c) in den Innenraum (15b) der Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) eintauchen.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) nur teilweise in Umfangsrichtung verläuft und einen Öffnungsabschnitt (15d) aufweist.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte (5c) in einem Umfangsbereich von mehr als 10°, insbesondere mehr als 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 210°, 220°, 230°, 240°, 250°, 260°, 270°, 280°, 290°, 300°, 310°, 320°, 330°, 340°, 350° umgeben.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte (5c) um weniger als 360°, 350°, 340°, 330°, 320°, 310°, 300°, 290°, 280°, 270°, 260°, 250°, 240°, 230°, 220°, 210°, 200°, 190°, 180°, 170°, 160°, 150°, 140°, 130°, 120°, 110°, 100°, 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30° und insbesondere weniger als 20° umgeben.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte (5c) unterschiedlich weit in die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) eintauchen und/oder sich mit unterschiedlicher Länge überlappen.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verkoppelnden Innenleiter-Endabschnitte (5c) koaxial zueinander oder zur Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) außermittig zueinander bzw. zur Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) angeordnet sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (1) und/oder die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) und/oder die Innenleiter-Endabschnitte (5c) unterschiedliche Durchmesser, unterschiedliche Querschnittsformen und/oder unterschiedliche Gestaltungen aufweisen, insbesondere stift-, gabel- oder topfförmig sind und/oder unterschiedliche Außen- und/oder Innendurchmesser, Abstufungen und/oder Vorsprünge aufweisen oder umfassen oder in Längsrichtung zumindest Abschnitte mit konisch veränderten Außen- oder Innenflächen aufweisen.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Endabschnitte (5c) die gleiche Formgebung oder unterschiedliche Formgebung aufweisen und insbesondere ineinander greifbar ausgebildet sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) insbesondere in Form eines Innenleiter-Koppelelementes (115) eine quadratische, rechteckförmige, n-polygonale und/oder mit konkaven Bogenabschnitten ausgebildete Querschnittsform aufweist, und/oder b) dass die den jeweiligen Innenleiter-Endabschnitten (5c) zugewandt liegenden Innen- oder Oberflächenabschnitte (15c) gerade verlaufend und/oder winklig aufeinander stehende oder mit bogenförmigen Oberflächenabschnitten versehene Oberflächen aufweisen, und/oder c) dass die von den Innenleiter-Endabschnitten (5c) weg in Richtung des Außenleiters (1) weisende Oberflächenabschnitte (15b) gerade und gegebenfalls winklig aufeinander stehende Oberflächenschnitte und/oder kurvige Oberflächenabschnitte aufweisen oder umfassen.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zweigleitung (7) an ihrem zur Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) gegenüberliegenden Ende mit dem Außenleiter (1) galvanisch verbunden ist.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zweigleitung (7) an ihrem zur Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) gegenüberliegenden Ende mit dem Außenleiter (1) kapazitiv gekoppelt ist.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigleitung (7) einen Zweigleitungs-, Koppel- und/oder Basisabschnitt (7a) aufweist, der unter Verwendung eines Dielektrikums aus Luft oder festem Material, vorzugsweise in einer Außenleiter-Ausnehmung (1') angeordnet ist.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Endabschnitte (5c) mit der Inneleiter-Koppeleinrichtung (15) unter Verwendung eines festen Dielektrikums (23) und/oder die Innenleiter-Abschnitte (5b) mit der Außenleiter-Innenfläche (1a) unter Verwendung eines festen Dielektrikums gehalten sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) über die galvanisch mit dem Außenleiter verbundene Zweigleitung (7) oder über die unter Verwendung eines Dielektrikums (23a) mit dem Außenleiter (1) kapazitiv gekoppelte Zweigleitung (7) mechanisch gehalten ist.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere miteinander verkoppelte Paare von Innenleiter-Abschnitten (5a) in Reihe geschaltet sind, und dass für jedes verkoppelte Paar von Innenleiter-Abschnitten (5a) unter Verwendung jeweils einer zugehörigen Innenleiter-Koppeleinrichtung (15) unterhalb des Durchlassbereiches ein zusätzlicher Sperrpol erzeugbar ist.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren in Reihe verkopgelten Paaren von Innenleiter-Abschnitten (5a) die Innenleiter-Koppeleinrichtungen (15) gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigleitung (7) im axialen Kanal (3) und/oder im Innenleiter-Raum (21) und/oder in einem davon quer weg verlaufenden Zweigleitungs-Kanal (9) vorgesehen ist und/oder verläuft, wobei der Zweigleitungs-Kanal (9) im Außenleitergehäuse (10) und/oder in einem Außenleiter-Deckel (1a) vorgesehen ist.