DE102010056048A1

DE102010056048A1 - Abstimmbares Hochfrequenzfilter

Info

Publication number: DE102010056048A1
Application number: DE102010056048A
Authority: DE
Inventors: Thomas Haunberger; Manfred Stolle
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN103262338A; US20130271243A1; EP2656435B1; HUE025345T2; US8947179B2; CN103262338B; EP2656435A1; WO2012084154A1; AU2011348462A1; AU2011348462B2; HK1186301A1; KR20130140724A; KR101663534B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung ofenbart ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, das eine einfache Möglichkeit zur Abstimmung von in dem Hochfrequenzfilter enthaltenen Resonatoren ermöglicht. Zur Abstimmung der Resonatoren bzw. des Resonators ist ein erstes Abstimmelement (40) in seiner axialen Länge unveränderbar und drehfest in der zweiten Abschlusswand (22) mechanisch verankert, und ein Lageveränderliches zweites Abstimmelement (50) ist in der Längsausnehmung (301) des Innenleiters (30) vorgesehen, wobei das zweite Abstimmelement (50) zumindest in dem der zweiten Außenwand zugewandten Bereich aus einem dielektrischen Material besteht oder dielektrisches Material umfasst, wobei das zweite Abstimmelement (50) im Abstandsraum zwischen der Innenfläche des Innenleiters (30) und dem ersten Abstimmelement (40) in seiner Axialstellung lageveränderlich ist. Dabei ist das zweite Abstimmelement (50) von der Außenseite der ersten Abschlusswand (21) zur Bewirkung einer axialen Lageveränderung zugänglich und/oder betätigbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In funktechnischen Anlagen, insbesondere im Mobilfunkbereich, wird häufig für Sende- und Empfangssignale eine gemeinsame Antenne benutzt. Dabei verwenden die Sende- und Empfangssignale jeweils unterschiedliche Frequenzbereiche, und die Antenne muss zum Senden und Empfangen in beiden Frequenzbereichen geeignet sein. Zur Trennung der Sende- und Empfangssignale ist deshalb eine geeignete Frequenz-Filterung erforderlich, mit der einerseits die Sendesignale vom Sender zur Antenne und andererseits die Empfangssignale von der Antenne zum Empfänger weitergeleitet werden. Zur Aufteilung der Sende- und Empfangssignale werden heutzutage Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise eingesetzt.
Beispielsweise kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband durchlassen (Bandpassfilter). Alternativ kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband sperren (Bandsperrfilter). Ferner kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, von denen ein Filter Frequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband durchlässt und Frequenzen oberhalb dieser Frequenz sperrt (Tiefpassfilter), und dass andere Filterfrequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband sperrt und darüber liegende Frequenzen durchlässt (Hochpassfilter). Auch weitere Kombinationen aus den soeben genannten Filtertypen sind denkbar.
Hochfrequenzfilter werden häufig aus koaxialen Resonatoren aufgebaut, da sie aus Fräs- bzw. Gussteilen bestehen, wodurch sie einfach herstellbar sind. Darüber hinaus gewährleisten diese Resonatoren eine hohe elektrische Güte sowie eine relativ große Temperaturstabilität.
EP 1 776 733 B1 beschreibt ein Beispiel eines koaxialen Hochfrequenzfilters. Dieses Filter umfasst einen Außenleitertopf, der auf einer metallisierten Grundplatte aufgebracht ist, und in dem ein Innenleiter angeordnet ist. Im Innenbereich des Außenleitertopfs ist ein Bereich des Substrats von einer Metallisierung ausgenommen, so dass der das Substrat kontaktierende Teil des Innenleiters galvanisch von dem Außenleitertopf getrennt ist. Das gegenüberliegende Ende des Innenleiters ist galvanisch am gegenüberliegenden Ende des Innenleitertopfs mit diesem verbunden. Das Filter umfasst ferner auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats einen Streifenleiter, der elektrisch an den Resonator angekoppelt ist. Aufgrund von Fertigungstoleranzen eines entsprechenden Koaxialresonators muss dieser abgestimmt werden, was durch eine Einstellung bzw. eine Veränderung der Längen der Innenleiter erfolgt. Die entsprechende Einstellung bzw. Veränderung der Länge der Innenleiter benötigen eine Verstelleinrichtung beispielsweise in Form eines Innen- oder Außengewindes, was zu unerwünschten Intermodulationseffekten in den jeweiligen Resonatoren führt.
Die EP 2 044 648 B1 beschreibt ein Beispiel eines koaxialen Hochfrequenzfilters. Dieses Filter umfasst einen Resonator mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, wobei in einer Abschlusswand des Resonators ein Abstimmelement vorgesehen ist, das ein Außengewinde aufweist. In der entsprechenden Abschlusswand ist eine Gewindeaufnahme mit einem Innengewinde vorgesehen. Die Gewindesteigung des Außengewindes des Abstimmelements unterscheidet sich von der Gewindesteigung des Innengewindes der Gewinde-Aufnahme in zumindest einem Teilabschnitt des Innengewindes und des Außengewindes, wodurch eine automatische Selbsthemmung des Abstimmelements realisiert wird. Durch den Gewindefehler zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde stellt sich eine maximale Verspannung zwischen dem Außengewinde des Gewindeglieds und dem Innengewinde der Gewindebohrung im Resonanzfiltergehäuse an den axial entfernt liegenden Gewindeabschnitten ein, wodurch genau an diesen Stellen aufgrund der hohen Kontaktkräfte eindeutig reproduzierbare elektrische Bedingungen erzeugt werden, wodurch unerwünschte Intermodulationseffekte vermieden werden können.
Ein weiteres Beispiel eines koaxialen Hochfrequenzfilters ist in der Druckschrift EP 1 169 747 B1 beschrieben. Dieses Filter umfasst einen Resonator mit einem zylindrischen Innenleiter und einem zylindrischen Außenleiter, wobei zwischen einem freien Ende des Innenleiters und einem auf dem Außenleiter befestigten Deckel eine Kapazität gebildet ist, die Einfluss auf die Resonanzfrequenz hat. Ferner umfasst der Resonator ein Abstimmelement aus dielektrischen Material, mit dem die Resonanzfrequenz des Filters einstellbar ist. Das Abstimmelement ist im Innenleiter des Resonators beweglich, so dass die dem Deckel zugewandte Seite des Abstimmelements unterschiedliche Abstände zum Deckel aufweist, wodurch die Kapazität zwischen dem freien Ende des Innenleiters und dem Deckel des Resonators verändert wird, wodurch wiederum die Resonanzfrequenz variiert wird.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen eine Abstimmung der koaxialen Hochfrequenzfilter mit einem Abstimmelement notwendig ist. Bei koaxialen Hochfrequenzfiltern aus dem Stand der Technik erfolgt die Abstimmung über Gewindeschrauben aus Metall oder aus Kombinationen aus Metallschrauben und Kunststoffelementen. Aus Aluminium gefertigte Resonatorengehäuse benötigen für die Aufnahme der entsprechenden Abstimmelemente Einpressgewinde, da Aluminium für Feingewinde zu weich ist, so dass sich das Gewinde des Einstellelements fest fressen kann. Darüber hinaus sind die Abstimmelemente in den koaxialen Hochfrequenzfiltern gemäß dem Stand der Technik an hochfrequenz-kritischen Stellen angeordnet, so dass auch Ströme über den Kontaktbereich des Außengewindes des Abstimmelements und dem Innengewinde des Resonatorgehäuses fließen. Dies führt zu Intermodulations-Problemstellen, da im Gewinde unzureichende Kontaktdrücke herrschen. In der Druckschrift EP 2 044 648 B1 wird dieses Problem durch verspannte Gewinde angegangen. Ein entsprechendes koaxiales Hochfrequenzfilter ist jedoch in seiner Herstellung aufwendig und daher kostspielig. Auch sind Abstimmhülsen aus Metall bzw. einer Kombination aus Metall und Kunststoff mit beispielsweise einem speziellen Gewinde aufwendig in der Herstellung und daher teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik eine verbesserte und einfachere Möglichkeit zum Abstimmen von Resonatoren, d. h. Einzelresonatoren, Hochfrequenzfiltern, Frequenzweichen, Bandpassfiltern, Bandsperrfiltern und dergleichen zu schaffen, die kostengünstiger zu realisieren ist, und die die oben beschriebenen Intermodulations-Probleme nicht aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist also ein erstes stiftförmiges oder stifähnliches in Richtung einer ersten Abschlusswand ragendes erstes Abstimmelement, welches mit einer zweiten Abschlusswand des Resonators elektrisch/galvanisch verbunden ist, in seiner axialen Länge unverändert und drehfest in der zweiten Abschlusswand mechanisch verankert. In einer Längsausnehmung in dem Innenleiter des Resonators ist ein vorzugsweise rohrförmiges oder rohrähnliches lageveränderliches zweites Abstimmelement vorgesehen, das zumindest in dem der zweiten Außenwand zugewandten Bereich aus einem dielektrischem Material besteht. Dieses zweite Abstimmelement ist in dem Abstandsraum zwischen der Innenfläche des Innenleiters und dem ersten Abstimmelement in seiner Axialstellung lageveränderlich. Dabei ist das zweite Abstimmelement von der Außenseite der ersten Abschlusswand zur Bewirkung dieser axialen Lageveränderung zugänglich bzw. betätigbar.
Die einteiligen zweiten Abstimmelemente, die zumindest teilweise aus dielektrischem Material bestehen, sind folglich an hinsichtlich Intermodulationseffekten unkritischen Stellen im Koaxialresonator angeordnet, wodurch eine Abstimmung des Koaxialresonators über das zweite Abstimmelement erfolgt, das über die erste Abschlusswand bzw. über den Boden des Koaxialresonators zugänglich und lageveränderlich ist. Das auch als Abstimmnagel bezeichnete erste Abstimmelement ist in den Koaxialresonator eingelötet bzw. kontaktiert, so dass an den entsprechenden Kontaktstellen keine Intermodulations-Probleme auftreten.
Folglich ist eine so genannte Abstimmung des Koaxialresonators möglich, da das zweite Abstimmelement über die Bodenseite bzw. über die Seite der ersten Abschlusswand zugänglich ist, und die axiale Position des zweiten Abstimmelements über Betätigung des zweiten Abstimmelements an der Bodenseite bzw. an der Seite der ersten Abschlusswand bewirkt wird. Die Filterkennlinie bzw. die elektrischen Parameter des koaxialen Hochfrequenzresonators werden mit den verstellbaren zweiten Abstimmelementen justiert und/oder verändert und/oder korrigiert, ohne Intermodulations-Probleme zu verursachen, da keine galvanische Verbindung zwischen den Abstimmnägeln bzw. Bolzen, die als erste Abstimmelemente bezeichnet werden, und den zweiten Abstimmelementen vorhanden sind. Die Länge der Abstimmnägel bzw. der ersten Abstimmelemente wird so vorgewählt, dass die Feinabstimmung des koaxialen Hochfrequenzfilters mittels den zweiten Abstimmelementen nur noch an den Enden der Abstimmnägel erfolgt. Daher sind auch keine Güteverluste des Hochfrequenzfilters zu erwarten. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, das die zweiten Abstimmelemente zusätzlich eine mechanische Abstützung bzw. eine Zentrierung der Abstimmnägel bzw. der ersten Abstimmelemente übernehmen. Hierdurch wird zusätzlich die mechanische Stabilität des Hochfrequenzfilters erhöht.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in ihrer Herstellung kostengünstiger, da lediglich einfache Drehteile als Abstimmnägel bzw. als erste Abstimmelemente anstelle von kostspieligen Abstimmstiften mit speziellem Gewinde verwendet werden. Die zweiten Abstimmelemente sind als Spritzteile kostengünstig herstellbar und können mit einfachen Maßnahmen befestigt und in ihrer axialen Position verändert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Abschlusswand bzw. der Deckel des Resonators ein dielektrisches Plattenmaterial, auf dessen Außenseite eine Massefläche vorgesehen ist, mit der das erste Abstimmelement elektrisch/galvanisch verbunden ist. Dabei kann die Massefläche alternativ auch in dem dielektrischen Plattenmaterial angeordnet sein. Die Außenseite der zweiten Abschlusswand bzw. des Deckels ist die der ersten Abschlusswand abgewandten Seite der zweiten Abschlusswand bzw. des Deckels.
Bevorzugt ist dabei auf der Innenseite der ersten Abschlusswand eine Streifenleiterstruktur vorgesehen. Die Innenseite der ersten Abschlusswand bzw. des Deckels ist die der zweiten Abschlusswand zugewandten Seite der ersten Abschlusswand bzw. des Deckels.
Bevorzugt weist dabei die Streifenleiterstruktur eine Koppelfläche auf, in der eine von der Koppelfläche elektrisch/galvanisch getrennte Ausnehmung vorgesehen ist. Dabei ist die Koppelfläche auf der Innenseite der ersten Abschlusswand so angeordnet, dass die Koppelfläche der Stirnseite des Innenleiters gegenüberliegt. Das erste Abstimmelement ragt dabei durch die Ausnehmung in den Innenleiter.
Der Koaxialresonator ist somit über die Koppelflächen des Innenleiters an die Streifenleiterstruktur der ersten Abschlusswand bzw. des Deckels, der auch als eine Platine ausgestaltet sein kann, angekoppelt. Die zweite Abschlusswand kann somit als eine Platine ausgestattet sein, auf der eine Anpass- bzw. Filterstruktur aufgebracht ist. Die Anpass- bzw. Filterstruktur ist dabei auf der inneren Seite des Filters angeordnet. An der Außenseite der Platine ist die Massefläche vorgesehen, an der die Abstimmnägel angebracht sind. Dabei werden die Stichleitungen wegen der Filtergüte als Koaxialresonatoren ausgeführt.
Bevorzugt weist das zweite Abstimmelement eine in Längsrichtung des zweiten Abstimmelements verlaufende Sackbohrung oder Durchgangsbohrung auf, und das zweite Abstimmelement ist innerhalb der Längsausnehmung im Innenleiter des Resonators in seiner Axialstellung relativ zu dem ersten Abstimmelement so lageveränderlich, dass das erste Abstimmelement unterschiedlich weit in die Sackbohrung bzw. Durchgangsbohrung des zweiten Abstimmelements eintauchbar ist.
Bevorzugt ist das erste Abstimmelement und die zweite Abschlusswand bzw. der Deckel des Resonators durch eine Verpressung oder durch eine Lötung oder durch eine Schweißung verbunden. Andererseits kann das erste Abstimmelement und die zweite Abschlusswand bevorzugt auch einstückig ausgebildet sein.
Weiterhin kann bevorzugt das Außenleitergehäuse des Resonators einstückig mit dem Innenleiter, insbesondere als Fräs-, Dreh- oder Grussteil ausgebildet sein, so dass keine Intermodulations-Probleme durch Stoßstellen im Filter auftreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Außenleitergehäuse und/oder der Innenleiter und/oder das erste Abstimmelement aus Kunststoff bestehen, wobei die jeweiligen Außenflächen metallisiert sind. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Herstellung des Hochfrequenzfilters möglich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Abstimmelement ein Außengewinde und der Innenleiter und/oder eine Ausnehmung der ersten Abschlusswand weisen ein entsprechendes Innengewinde auf, wobei das zweite Abstimmelement über dessen Außengewinde mit dem Innengewinde des Innenleiters und/oder der Ausnehmung der ersten Abschlusswand verbunden und gehalten ist. Hierdurch wird eine besonders einfache axiale Lageveränderung des zweiten Abstimmelements gegenüber dem ersten Abstimmelement ermöglicht.
Zur Kompensation einer Resonanzfrequenzveränderung des Hochfrequenzfilters kann in einer bevorzugten Ausführungsform der thermische Ausdehnungskoeffizient des zweiten Abstimmelements von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Innenleiters oder des Außenleitergehäuses abweichen. Bevorzugt ist dabei der thermische Ausdehnungskoeffizient des zweiten Abstimmelements kleiner als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Innen- oder Außenleiters.
Bevorzugt umfasst dabei das zweite Abstimmelement ein keramisches Material.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters ist Luft als Dielektrikum zwischen dem Innenleiter und der Gehäusewand des Außenleitergehäuses vorgesehen.
Weiterhin können bevorzugt mehrere Resonatoren in einem erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter vorgesehen sein, wobei die Streifenleiterstruktur eine der Anzahl der Resonatoren entsprechende Anzahl von Koppelflächen aufweist, die mittels einer Leiterbahn miteinander elektrisch/galvanisch verbunden sind. Die jeweiligen Koppelflächen sind dabei auf der Innenseite der Platine so angeordnet, dass diese den Stirnseiten der Innenleiter gegenüberliegend positioniert sind.
Dabei können die mehreren Resonatoren vorzugsweise unterschiedliche Größen aufweisen. Entsprechend können vorzugsweise die Resonatoren derart ausgestaltet und gekoppelt sein, dass eine Duplexweiche gebildet ist.
Weiterhin kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Resonator eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters derart ausgebildet sein, dass ein Bandpassfilter und/oder ein Bandsperrfilter gebildet wird.
Die oben beschriebenen Filter können für den Bereich zwischen 790 MHz bis 862 MHz (durch Digitalisierung frei werdende Frequenzbänder; auch als Digitale Dividende bezeichnet) als auch für den Bereich zwischen 870 MHz bis 960 MHz (GSM 900) und im Bereich der 1.800 MHz-Mobilfunkfrequenz und/oder der 2.000 MHz-Mobilfunkfrequenz arbeiten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
1: einen schematischen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzfilter in Form von drei nebeneinander angeordneten Einzelresonatoren;
2: einen schematischen axialen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Hochfrequenzfilter entlang der Ebene a-a;
3: einen schematischen Horizontalquerschnitt des Filters der 1 und 2; und
4: eine Draufsicht auf eine auf der Innenfläche der zweiten Abschlusswand aufgebrachten Streifenleiterstruktur.
In den 1 bis 3 ist im axialen Längsschnitt bzw. axialen Querschnitt bzw. im Querschnitt dazu in schematischer Wiedergabe ein Hochfrequenzfilter 1 mit drei Resonatoren 2a, 2b, 2c in Koaxialtechnik gezeigt. Im Nachfolgenden wird ein Einzelresonator 2a, 2b, 2c in Koaxialtechnik auch kurz als Koaxialresonator oder Koaxialfilter bezeichnet.
Ein Hochfrequenzfilter 1 in koaxialer Bauweise kann auch mehr oder weniger als die drei dargestellten Koaxialfilter bzw. Einzelresonatoren umfassen.
Im Folgenden wird der Aufbau eines Einzelresonators 2a, 2b, 2c anhand der 1 bis 3 erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente bzw. Merkmale, so dass Wiederholungen vermieden werden. Darüber hinaus wird anhand von 1 der Aufbau eines Einzelresonators 2a, 2b, 2c beispielhaft an dem mittig dargestellten Resonator 2b dargestellt, wobei die benachbarten Resonatoren 2a, 2c auf gleiche bzw. ähnliche Art und Weise aufgebaut sind.
Der im erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter 1 umfasste Koaxialresonator 2a, 2b, 2c umfasst ein Außenleitergehäuse mit zwei gegenüber liegenden Abschlusswänden 21, 22, nämlich eine erste Abschlusswand 21 und davon beabstandeten zweite Abschlusswand 22. Die erste Abschlusswand 21 kann alternativ auch als Boden des Koaxialresonators 2a, 2b, 2c bezeichnet werden. Weiterhin kann die zweite Abschlusswand 22 alternativ als Deckel 22 des Koaxialresonators 2a, 2b, 2c bezeichnet werden. Der Deckel 22 kann dabei als eine Platine 22 ausgestaltet sein. Zwischen der ersten Abschlusswand 21 und der zweiten Abschlusswand 22 ist umlaufend eine Gehäusewand 23 vorgesehen, die in 3 teilweise dargestellt ist. In 3 sind die abschließenden Gehäusewände 23 auf der linken und rechten Seite des Hochfrequenzfilters nicht dargestellt. Aus den 2 und 3 ist ersichtlich, dass die Gehäusewand 23 eine Auflage 23a bzw. eine Vertiefung 23a aufweist, auf der die zweite Abschlusswand 22 aufliegen kann. Der Koaxialresonator 2a, 2b, 2c umfasst ferner einen Innenleiter 30, der in der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform als Innenleiterohr gestaltet ist. In den 1 und 2 sind der Innenleiter 30 und die erste Abschlusswand 21 einstückig ausgebildet. Jedoch können der Innenleiter 30 und die erste Abschlusswand 21 auch zweistückig ausgebildet und z. B. durch Schweißung, Lötung oder beispielsweise durch Verpressung miteinander verbunden sein. Der Innenleiter 30 ist mit der ersten Abschlusswand 21 galvanisch verbunden und erstreckt sich von der ersten Abschlusswand 21 senkrecht in Richtung der zweiten Abschlusswand 22, wobei der Innenleiter 30 die zweite Abschlusswand 22 nicht kontaktiert. Daher ist der Innenleiter 30 von dem Deckel 22 galvanisch getrennt. Eine galvanische Trennung des Innenleiters 30 von dem Deckel 22 könnte auch dadurch erreicht werden, dass an einem Kontaktpunkt des Innenleiters 30 mit der zweiten Abschlusswand 22 der Innenleiter 30 aus einem dielektrischem Material besteht bzw. der Deckel 22 an einem Kontaktpunkt mit dem Innenleiter 30 aus einem dielektrischen Material besteht. In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird die galvanische Trennung zwischen dem Innenleiter 30 und der zweiten Abschlusswand 22 jedoch dadurch erreicht, dass der Innenleiter 30 die zweite Abschlusswand 22 nicht kontaktiert.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die zweite Abschlusswand 22 als eine Platine 22 ausgestaltet ist. Auf der Außenseite der Platine 22 ist eine Massefläche 221 aufgebracht.
Die Außenseite der Platine 22 ist dabei die der ersten Abschlusswand 21 abgewandte Seite der Platine 22. Alternativ könnte die Massefläche auch in der Platine 22 bzw. in dem dielektrischen Plattenmaterial angeordnet sein. Auf der Innenseite der Platine 21 ist eine Streifenleiterstruktur 222 aufgebracht, die in 4 in einer Draufsicht dargestellt ist.
Die Streifenleiterstruktur 222 umfasst zumindest eine Koppelfläche 222a, in der eine Ausnehmung 222c vorgesehen ist. Die Koppelfläche 222a ist auf der Innenseite der Platine 22 so angeordnet, dass die Koppelfläche 222a der Stirnseite des Innenleiters 30 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Koaxialresonator ist somit über die Koppelflächen der Stirnseite des Innenleiters 30 an die Streifenleiterstruktur 222 der Platine 22 angekoppelt. Das erste Abstimmelement 40 ragt dabei durch die Ausnehmung 222c, die elektrisch/galvanisch von der Koppelfläche 222a getrennt ist.
In 4 ist dargestellt, dass die Streifenleiterstruktur 222 drei Koppelflächen 222a umfasst. Die Koppelflächen 222a sind jeweils durch Leiterbahnen 222b miteinander elektrisch/galvanisch verbunden. In der in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsform des Hochfrequenzfilters 1 sind somit die Stirnseiten jedes der Innenleiter 30 der einzelnen Resonatoren 2a, 2b, 2c gegenüberliegend einer Koppelfläche 222a der Streifenleiterstruktur 222 gegenüberliegend angeordnet. Die einzelnen Resonatoren 2a, 2b, 2c stellen somit Stichleitungen auf der Streifenleiterstruktur 222 dar.
Der Koaxialresonator 2a, 2b, 2c umfasst ferner einen stiftförmigen oder stiftähnlichen Abstimmstift bzw. ein erstes Abstimmelement 40, das in Richtung des Bodens 21 des Koaxialresonators 2a, 2b, 2c ragt. Dieses erste Abstimmelement 40 ist mit der Massefläche 221 der zweiten Abschlusswand 22 elektrisch/galvanisch verbunden. Die elektrisch/galvanische Verbindung kann aber alternativ auch durch eine Verbindungsleitung auf oder außerhalb der zweiten Abschlusswand 22 realisiert sein, insbesondere dann, wenn die zweite Abschlusswand aus einem dielektrischen Substrat besteht. In dem Fall, in dem die zweite Abschlusswand 22 aus einem dielektrischen Material besteht, wenn die zweite Abschlusswand 22 beispielsweise eine Platine 22 ist, ist die Außenfläche der Platine 22 mit einer Massefläche versehen, und auf der Innenseite der Platine 22 kann eine Anpass- bzw. Filterstruktur 222 aufgebracht sein. In diesem Fall sind die ersten Abstimmstifte 40 mit der Massefläche 221 auf der Außenseite der Platine 22 galvanisch verbunden.
In den 1 und 2 ist das erste Abstimmelement 40 als ein hohlförmiger Körper dargestellt. Jedoch kann das erste Abstimmelement 40 auch massiv ausgestaltet sein. In den 1 und 2 taucht das erste Abstimmelement 40 in eine im Innenleiterrohr 30 ausgebildete Längsausnehmung 301 ein. Jedoch kann das erste Abstimmelement 40 auch in Höhe des stirnseitigen Endes des Innenleiter 30 enden.
Dabei ist das erste Abstimmelement 40 bzw. der Abstimmstift 40 in seiner axialen Länge unveränderbar und drehfest in dem Deckel 22 mechanisch verankert. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Kontakt zwischen dem ersten Abstimmelement 40 und der Massefläche 221 der zweiten Abschlusswand 22 bzw. der darauf befindlichen erwähnten Verbindungsleitung reproduzierbare und immer gleiche Eigenschaften und Merkmale aufweist. Der Koaxialresonator 2a, 2b, 2c umfasst ferner im gezeigten Ausführungsbeispiel ein rohrförmiges oder rohrähnliches und lageveränderliches zweites Abstimmelement 50, das in der Längsausnehmung 301 des Innenleiters 30 angeordnet ist. In den 1 und 2 weist das zweite Abstimmelement 50 eine in Längsrichtung des zweiten Abstimmelements 50 verlaufende Sackbohrung 501 auf, und das zweite Abstimmelement 50 ist innerhalb der Längsausnehmung 301 im Innenleiter 30 in seiner Axialstellung relativ zu dem ersten Abstimmelement 40 bzw. zu dem Abstimmnagel 40 so lageveränderlich, dass das erste Abstimmelement 40 unterschiedlich weit in die Sackbohrung 501 des zweiten Abstimmelemnts 50 eintauchen kann. Anstelle der Sackbohrung 501 kann auch eine Durchgangsbohrung 501 in dem zweiten Abstimmelement 50 vorgesehen sein. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auf eine entsprechende Ausgestaltung des zweiten Abstimmelements 50 nicht begrenzt. Das zweite Abstimmelement 50 kann jedwede Form aufweisen, durch die gewährleistet wird, dass das zweite Abstimmelement 50 in den Abstandsraum zwischen der Innenfläche des Innenleiters 30 und dem ersten Abstimmelement 40 in seiner Axialstellung lageveränderlich ist. Denkbar wären beispielsweise konzentrisch angeordnete Abstimmstifte, die in ihrer Axialstellung relativ zum ersten Abstimmelement 40 lageveränderlich sind.
Das in den 1 und 2 dargestellte zweite Abstimmelement 50 besteht aus einem dielektrischen Material. Jedoch kann das zweite Abstimmelement 50 auch aus einem metallischen Material bestehen, wobei das zweite Abstimmelement 50 zumindest in dem der zweiten Außenwand 22 und dem ersten Abstimmelement 40 benachbarten zugewandten Bereich aus einem dielektrischen Material besteht. Dieses dielektrische Material kann jegliche Art von Kunststoff sein, kann aber auch ein keramisches Material umfassen.
In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das zweite Abstimmelement 50 ein Außengewinde 502, worüber das zweite Abstimmelement 50 mit einem Innengewinde 302 im Inneren des Innenleiters 30 verbunden und gehalten ist. Durch ein angedeutetes Drehen des zweiten Abstimmelements 50 wird daher das zweite Abstimmelement 50 in seiner axialen Stellung verändert, so dass das erste Abstimmelement 40 unterschiedlich weit in die Sackbohrung 501 des zweiten Abstimmelements 50 eintaucht. Eine Drehung des zweiten Abstimmelements 50 kann beispielsweise durch ein Einbringen eines Drehwerkzeugs in den Eingriff 51 des zweiten Abstimmelements 50 bewirkt werden. Folglich ist das zweite Abstimmelement 50 von der Außenseite der ersten Abschlusswand 21 zur Bewirkung einer axialen Lageveränderung zugänglich und betätigbar.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise könnte das zweite Abstimmelement 50 über ein Gleitlager mit dem Innenleiter 30 verbunden sein und über eine entsprechende Betätigungsvorrichtung unterschiedlich weit in die Längsausnehmung 301 des Innenleiters hinein geschoben bzw. herausgezogen werden, so dass das erste Abstimmelement 40 unterschiedlich weit in eine entsprechende Sackbohrung 501 bzw. Durchgangsbohrung 501 des zweiten Abstimmelements 50 eintaucht.
In den 1 und 2 ist dargestellt, dass das erste Abstimmelement 40 mit der Sackbohrung 501 des zweiten Abstimmelements 50 in Kontakt steht. Folglich kann das zweite Abstimmelement 50 ferner als eine mechanische Abstützung bzw. als eine mechanische Zentrierung des ersten Abstimmelements 40 dienen, wodurch die mechanische Stabilität eines entsprechend aufgebauten Koaxialresonators 2a, 2b, 2c erhöht wird.
In dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Innenleiter 30 und der Gehäusewand 23 des Außenleitergehäuses Luft als Dielektrikum vorgesehen. Jedoch kann auch ein anderes gasförmiges Dielektrikum zwischen dem Innenleiter 30 und der Gehäusewand 23 vorgesehen sein.
In den 1 und 3 umfasst der erfindungsgemäße Hochfrequenzfilter 1 zumindest drei Koaxialresonatoren 2a, 2b, 2c, die linear zueinander angeordnet und benachbart sind. Diese Resonatoren 2a, 2b, 2c sind über eine gemeinsame erste Abschlusswand 21 miteinander verbunden.
Aus 1 ist ersichtlich, dass das erste Abstimmelemnet 40a im links dargestellten Koaxialresonator 2a eine größere Länge aufweist als die ersten Abstimmelemente 40b im mittleren Koaxialresonator 2b bzw. als das erste Abstimmelement 40c im rechts dargestellten Koaxialresonator 2c. Durch unterschiedliche Längen der jeweiligen ersten Abstimmelemente 40a, 40b, 40c können die Resonanzeigenschaften im entsprechenden Hochfrequenzfilter 1 voreingestellt werden und durch die jeweiligen zweiten Abstimmelemente 50a, 50b, 50c fein justiert werden. Hierdurch können die Transmissions- bzw. Sperreigenschaften des Hochfrequenzfilters 1 grob und fein eingestellt werden.
Die Resonatoren 2a, 2b und 2c sind jeweils durch Trennwände 24 voneinander getrennt. Diese Trennwände 24 müssen sich nicht notwendigerweise komplett von der ersten Abschlusswand 21 bis zur zweiten Wand 22 erstrecken, sondern können eine Ausnehmung (Blende) aufweisen. Diese Ausnehmung dient dazu, dass die Trennwände 24 nicht mit der auf der Innenseite der als Platine 22 ausgestalteten zweiten Abschlusswand 22 angeordneten Anpass- bzw. Filterstrukturen 222 in Kontakt kommen, wodurch die Leiterplattenstruktur 222 in ihrer Funktion beeinträchtigt wäre. Durch entsprechende Ausgestaltung der Zwischenwände 24 können die Filtereigenschaften des Hochfrequenzfilters 1 angepasst werden.
In den 1 bis 3 sind die Innenleiter 30 mit einem quadratischen Querschnitt dargestellt. Jedoch können die Innenleiter 30 auch andere Formen aufweisen, so wie beispielsweise eine zylindrische Form mit einem runden bzw. elliptischen Querschnitt. Auch kann der Querschnitt eines entsprechenden Innenleiters 30 sechseckig, achteckig oder zehneckig sein. Selbiges gilt für das erste Abstimmelement 40, das in den 1 bis 3 mit einem kreisrunden Querschnitt dargestellt ist. Das erste Abstimmelement 40 kann aber auch einen quadratischen oder sechseckigen oder achteckigen oder zehneckigen Querschnitt aufweisen.
Entsprechend der Ausgestaltung des Innenleiters 30 kann das zweite Abstimmelement 50 eine entsprechende Geometrie aufweisen, so dass das zweite Abstimmelement 50 in der Längsausnehmung 301 des Innenleiters 30 mit Kontakt zu den Innenwänden des Innenleiters 30 axial verschoben werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Hochfrequenzfilter
2a, 2b, 2c: Resonator
21: erste Abschlusswand
22: zweite Abschlusswand
23: Gehäusewand
23a: Auflage (der Gehäusewand)
24: Trennwand
30: Innenleiter
40, 40a, 40b, 40c: erstes Abstimmelement
50, 50a, 50b, 50c: zweites Abstimmelement
51: Eingriff
221: Massefläche
222: Streifenleiterstruktur
222a: Koppelfläche (der Streifenleiterstruktur)
222b: Leiterbahn (der Streifenleiterstruktur)
222c: Ausnehmung (der Streifenleiterstruktur)
301: Längsausnehmung (im Innenleiter)
302: Innengewinde (im Innenleiter)
501: Sackbohrung oder Durchgangsbohrung (im zweiten Abstimmelement)
502: Außengewinde (am zweiten Abstimmelement)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1776733 B1 [0005]
EP 2044648 B1 [0006, 0008]
EP 1169747 B1 [0007]

Claims

Hochfrequenzfilter (1) in koaxialer Bauweise, umfassend einen oder mehrere Resonatoren (2a, 2b, 2c), wobei wenigstens einer der Resonatoren (2a, 2b, 2c) folgende Merkmale aufweist: – ein Außenleitergehäuse mit zwei gegenüberliegenden Abschlusswänden (21, 22), nämlich mit einer ersten (21) und davon beabstandeten zweiten Abschlusswand (22), zwischen denen umlaufend eine Gehäusewand (23) vorgesehen sind, – mit einem Innenleiter (30), der als Innenleiterrohr gestaltet ist, – der Innenleiter (30) ist mit der ersten Abschlusswand (21) galvanisch verbunden und erstreckt sich von der ersten Abschlusswand (21) quer und vorzugsweise senkrecht in Richtung der zweiten Abschlusswand (22), – der Innenleiter (30) endet im Abstand vor der zweiten Abschlusswand (22) und/oder ist davon galvanisch getrennt, – mit einem stiftförmigen oder stiftähnlichen in Richtung der ersten Abschlusswand (21) ragenden ersten Abstimmelement (40), welches mit der zweiten Abschlusswand (22) elektrisch/galvanisch verbunden ist, – das erste Abstimmelement (40) endet in Höhe des stirnseitigen Endes des Innenleiters (30) oder taucht in eine im Innenleiterrohr (30) ausgebildete Längsausnehmung (301) ein, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – das erste Abstimmelement (40) ist in seiner axialen Länge unveränderbar und drehfest in der zweiten Abschlusswand (22) mechanisch verankert, – ein lageveränderliches zweites Abstimmelement (50) ist in der Längsausnehmung (301) des Innenleiters (30) vorgesehen, wobei das zweite Abstimmelement (50) zumindest in dem der zweiten Außenwand (22) zugewandten Bereich aus einem dielektrischen Material besteht oder dielektrisches Material umfasst – das zweite Abstimmelement (50) ist im Abstandsraum zwischen der Innenfläche des Innenleiters (30) und dem ersten Abstimmelement (40) in seiner Axialstellung lagerveränderlich, – das zweite Abstimmelement (50) ist von der Außenseite der ersten Abschlusswand (21) zur Bewirkung einer axialen Lageveränderung zugänglich und/oder betätigbar.
Hochfrequenzfilter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abschlusswand (22) ein dielektrisches Plattenmaterial umfasst, auf dessen Außenseite eine Massefläche (221) vorgesehen ist, mit der das erste Abstimmelement (40) elektrisch/galvanisch verbunden ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite der ersten Abschlusswand (21) eine Streifenleiterstruktur (222) vorgesehen ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleiterstruktur (222) eine Koppelfläche (222a) aufweist, in der eine von der Koppelfläche (222a) elektrisch/galvanisch getrennte Ausnehmung (222c) vorgesehen ist, wobei die Koppelfläche (222a) auf der Innenseite der ersten Abschlusswand (21) der Stirnseite des Innenleiters (30) gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei das erste Abstimmelement (40) durch die Ausnehmung (222c) in den Innenleiter (30) ragt.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abschlusswand (22) als eine Platine (22) ausgebildet ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abstimmelement (50) eine in Längsrichtung des zweiten Abstimmelementes (50) verlaufende Sackbohrung oder Durchgangsbohrung (501) aufweist und das zweite Abstimmelement (50) innerhalb der Längsausnehmung (301) im Innenleiter (30) in seiner Axialstellung relativ zu dem ersten Abstimmelement (40) so lageveränderlich ist, dass das erste Abstimmelement (40) unterschiedlich weit in die Sackbohrung (501) oder Durchgangsbohrung (501) des zweiten Abstimmelements (50) eintauchbar ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abstimmelement (40) und die zweite Abschlusswand (22) durch eine Verpressung oder durch Lötung oder durch Schweißung verbunden sind, oder dass das erste Abstimmelement (40) und die zweite Abschlusswand (22) einstückig ausgebildet sind.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenleitergehäuse einstückig mit dem Innenleiter (30), insbesondere als Fräs-, Dreh- oder Gussteil, ausgebildet ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenleitergehäuse und/oder der Innenleiter (30) und/oder das erste Abstimmelement (40) aus Kunststoff besteht/bestehen, wobei die jeweiligen Außenflächen metallisiert sind.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abstimmelement (50) ein Außengewinde (502) aufweist, worüber das zweite Abstimmelement (50) mit einem Innengewinde (302) im Inneren des Innenleiters (30) und/oder einer Ausnehmung der ersten Abschlusswand (21) verbunden und gehalten ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des zweiten Abstimmelements (50) von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Innenleiters (30) oder des Außenleitergehäuses abweicht.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abstimmelement (50) ein keramisches Material umfasst.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luft als Dielektrikum zwischen dem Innenleiter (30) und der Gehäusewand (23) des Außenleitergehäuses vorgesehen ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Resonatoren (2a, 2b, 2c) vorgesehen sind, wobei die Streifenleiterstruktur (222) eine der Anzahl der Resonatoren (2a, 2b, 2c) entsprechende Anzahl von Koppelflächen (222a) aufweist, die mittels einer Leiterbahn (222b) miteinander elektrisch/galvanisch verbunden sind.
Hochfrequenzfilter (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Resonatoren (2a, 2b, 2c) unterschiedliche Größen aufweisen.
Hochfrequenzfilter (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren (2a, 2b, 2c) derart ausgestaltet und gekoppelt sind, dass eine Duplexweiche gebildet ist.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Resonator (2a, 2b, 2c) derart ausgebildet ist, dass ein Bandpassfilter und/oder ein Bandsperrfilter gebildet wird.
Hochfrequenzfilter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter im Bereich zwischen 790 MHz bis 862 MHz und/oder im Bereich zwischen 870 MHz bis 960 MHz und/oder im Bereich der 1800 MHz-Mobilfunkfrequenz und/oder der 2000 MHz-Mobilfunkfrequenz arbeitet.