Die Erfindung geht aus von einer
mechanischen Abgleichanordnung für
die Frequenz bei dielektrischen Resonatoren (DR) auf einem elektrischen Leitersubstrat
mit einer über
dem Substrat befindlichen mechanischen Kammer zur Feldbegrenzung.
Für
Sensoren und Frequenzfilter in der Hochfreqüenztechnik werden dielektrische
Resonatoren (DR) verwendet, die auf einem elektrischen Leitersubstrat
angebracht sind. Zum Beispiel werden DRs in der Kraftfahrzeugtechnik
beim Nahbereichsradar (Short-Range-Radar, SRR) oder bei der adaptiven
Geschwindigkeitsregulierung (adaptive cruise control, ACC) eingesetzt.
Zur Feldbegrenzung befindet sich über dem Substrat
mit dem DR eine mechanische Kammer, d.h. eine Kammer, die durch
ihre Bauform als solche zu erkennen ist. Ihre Form hat Auswirkungen
auf das Feld und somit auf die Resonanzfrequenz des dielektrischen
Resonatoroszillators (DRO) bzw. des DR-Filters. Einfluss auf das Feld haben
auch in die Kammer hineinragende metallische Elemente oder Isolatorelemente
mit einer geeigneten Dielektrizitätskonstante. So wird die Resonanzfrequenz
des DRO bei Verwendung eines gut leitfähigen Metalls um so geringer,
je mehr es dem DR angenährt
ist. Umgekehrt verhält
es sich bei dem Isolatormaterial. Dabei wird bei einer Annäherung an
den DR die Frequenz erhöht.
Diese Effekte werden im Stand der Technik zum Abgleichen der genau
vorgesehenen Frequenz der DRO- oder der Filter-Anordnung ausgenutzt.
Es sind verschiedene Abgleichanordnungen bekannt: So wird zum Beispiel,
wie auf der Webseite www.johansonmfg.com/app/app.pdf beschrieben
ist, eine Abgleichschraube mit axialer Abstandsjustage eines am
unteren Ende der Schraube befindlichen Metallplättchen oder Isolatorstücks verwendet.
Durch Drehen der Schraube kann der Abstand des Metallplättchens
oder Isolatorstücks
zum DR verändert
werden und so die richtige Frequenz eingestellt werden. Es gibt
mehrere Methoden, die Schraube in ihrer Abgleichlage zu sichern,
wie beispielsweise mit einer Kontermutter. Das Gegengewinde der
Abgleichschraube befindet sich in einem Gehäuse, dem Abgleichträger. Dabei
ist entweder das Leitersubstrat in das Gehäuse eingebracht, oder das Gehäuse wurde auf
dem Substrat positioniert und befestigt.
Diese Abgleichanordnung hat jedoch
den Nachteil, dass wegen des Gewindes und der notwendigen zusätzlichen
Sicherungsteile der Produktionsaufwand relativ hoch ist, und durch
die daraus folgenden Kosten die Abgleichanordnung verteuert wird. Auch
kommt nachteilig der relativ große Raumbedarf für die Abgleichschraube
mit entsprechender Halterung hinzu.
Eine kostengünstigere und raumsparende Variante
der Abgleichanordnung existiert im Stand der Technik bei Verwendung
von metallischen Kammern aus gut leitfähigem und biegbarem Blech,
wie zum Beispiel Weißblech
mit geringer Federeigenschaft. Dabei wird das Blech oberhalb des
DR soweit plastisch verformt und damit dem DR angenährt, bis die
gewünschte
Frequenz erreicht ist. Die Verformung erfolgt manuell oder automatisch
mittels eines mechanischen Stempels während des elektrischen Betriebs
unter Beobachtung der Frequenz.
Diese Abgleichanordnung enthält zwar
keine Extrateile, wie beispielsweise eine Abgleichschraube, hat
aber den Nachteil, dass sich die Verformung auch auf die Kammerwände erstreckt,
die aus dem gleichen weichen Blech bestehen. Dadurch ergeben sich
bei der Serienfertigung größere Streuungen
als erwünscht.
Also sind zur Sicherung der Qualität verstärkt Kontrollmaßnahmen
notwendig, wobei ein Teil an Ausschuss mit eingeplant werden muss.
Zusätzliche
Kosten sind die Folge davon.
Vorteile der
Erfindung
Mit der Vorrichtung nach dem Anspruch
1 ist eine kostengünstige
und raumsparende mechanische Abgleichanordnung für einen zuverlässigen ausreichend
genauen Abgleich der Frequenz bei DROs oder dielektrisch gekoppelten
Resonator-Filtern
(DR-Filtern) gefunden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der
Erfindung angegeben.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung
ist eine kreisförmige
Aussparung für
das Verformplättchen
im Deckelteil. Dadurch ist gewährleistet,
dass das aus leitfähigen
und verformbaren Material bestehende Verformplättchen, das in oder unmittelbar über der
Aussparung in die sonst nicht verformbare Außenwand eingebaut ist, beim
Abgleichen in alle Winkelrichtungen gleichmäßig verformt wird. Damit werden Schwierigkeiten
beim Abstimmen der Frequenz vermieden, die bei Asymmetrien sonst
auftreten würden.
Um das Verformplättchen in die Aussparung des
Deckelteils besser angepasst einzufügen, ist das Plättchen nicht
eben, sondern bevorzugt erfindungsgemäß dreidimensional ausgestaltet.
Eine besonders einfache, haltbare
und kostengünstige
Methode der Befestigung für
das Verformplättchen
ist die Verwendung von Haltelaschen. Dabei sind erfindungsgemäß die Haltelaschen
als Fortsätze
am Rand des Verformplättchens
ausgestaltet. Das Plättchen
wird bei der Herstellung einstöckig
mit diesen Fortsätzen
ausgestanzt. Zur Befestigung des Verformplättchens werden die Fortsätze nur
in die im Deckelteil dafür
vorgesehenen Durchbrüche
gesteckt, und die auf der anderen Seite herausragenden Enden nach
außen
umgebogen. Der Halt kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe von Leitkleber
noch verstärkt
und fixiert werden. Damit wird zusätzlich ein Feldaustritt aus
der Kammer verhindert, falls die Laschen innerhalb der DR-Kammer
angeordnet sein sollten.
Die Durchbrüche im Deckelteil befinden
sich als erfindungsgemäße Weiterbildung
in vorteilhafter Weise außerhalb
des Deckelabschnitts der mechanischen Kammer, d.h. der gesamten
Decke der Kammer. Dadurch ragen die Enden der Haltelaschen des eingebauten
Verformplättchens
nicht in den Innenraum der Kammer und stören somit nicht das Feld und
die Frequenz.
Ein besonders großer Vorteil der vorliegenden
Erfindung zeigt sich bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung, in der das
Deckelteil der Kammer zur Feldbegrenzung aus leitend beschichtetem Spritzgusskunststoff
besteht. Dadurch lässt
sich der Frequenzabgleich auch bei dem gut zu verar beitendem, leitend
beschichtetem Spritzgusskunststoff-Deckelteil ohne eine bisher notwendige
Abgleichschraube durchführen.
Weiter ist es nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
vorteilhaft, dass für
eine Abgleichsanordnung ohne Abgleichschraube das Deckelteil der Kammer,
dadurch, dass es in keinem Bereich verformt zu werden braucht, aus
Druckgussmetall bestehen kann. So lässt sich das Deckelteil in
der für die
Anwendung gewünschten
Form einfach und kostengünstig
ohne leitende Beschichtung herstellen.
Die erfindungsgemäßen DROs können in Sensoren in vorteilhafter
Weise verwendet werden. Es lassen sich damit wegen des geringen
Raumbedarfs durch die fehlenden Abgleichschrauben kostengünstig ohne
viel Ausschuss durch zu große Streuung
der Frequenz kleine Sensoren anfertigen. Solche platzsparenden Sensoren
sind in der Kraftfahrzeugtechnik in Short-Range-Radaranwendungen
oder bei der adaptiven Geschwindigkeitsregulierung (adaptive cruise
control, ACC) besonders gut einsetzbar.
Des weiteren kann die vorliegende
Erfindung in Frequenzfiltern mit DR-Filtern kostengünstig und
in ausreichender Qualität
verwendet werden.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert.
Es zeigen
1 eine
Skizze einer Aufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines Verformplättchens,
2 eine
Skizze einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
eines Verformplättchens
im seitlichen Querschnitt längs
der Linie II-II in 1,
3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Deckelteils mit kreisförmiger Aussparung
für das
Verformplättchen,
und
4 eine
Skizze eines Ausschnitts einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
einer Kammer eines dielektrischen Resonatoroszillators (DRO-Kammer)
im seitlichen Querschnitt.
Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
In den Figuren bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
In l und 2 ist eine Ausgestaltung
eines erfindungsgemäßen Verformplättchens
in der Aufsicht von oben und im seitlichen Querschnitt dargestellt.
Das im Wesentlichen kreisrunde Verformplättchen 1 mit vier
am Rand befindlichen Haltelaschen 7 besteht aus gut leitfähigem und
verformbarem Metall, zum Beispiel Weißblech. Die innere runde Zone
des Plättchens 1 ist
der definierte Verformbereich 5.
Dieser Bereich 5 ist zur
Frequenzabstimmung der in 4 dargestellten
DRO-Kammer 20 durch manuelles oder automatisches Eindrücken mit einem
Stempel irreversibel nach unten verformbar. Dem gegenüber dient
der etwas höher
gelegene äußere Ringbereich 3 des
Verformplättchens 1 der
festen Auflage auf das in 3 schematisch
skizzierte Deckelteil 10. Zur Fixierung auf diesem Deckelteil 10 werden
die vier, am Rand des Verformplättchens 1 als
Fortsätze
gleichmäßig angeordneten
Haltelaschen 7 von oben in die vier ebenfalls in 3 dargestellten Durchbrüche 14 des
Deckelteils 10 gesteckt, und der unten herausragende Teil
der Laschen 7 nach außen
umgebogen.
Die Anzahl und die genaue Form der
Haltelaschen 7 ist nicht zwingend festgelegt. Es können zum Beispiel
auch nur drei sein, solange ein fester Halt des Verformplättchens 1 auf
dem Deckelteil 10 gewährleistet
ist. Der Halt kann beispielsweise noch mit Hilfe von Leitkleber
verstärkt
werden.
Das in 3 schematisch
dargestellte erfindungsgemäße Deckelteil 10 weist
für den
Verformbereich des in 1 und 2 skizzierten Verformplättchens 1 eine
kreisrunde Aussparung 12 auf. Das Deckelteil 10 besteht
aus Druckgussmetall und ist so stabil ausgelegt, dass es seine Form
nicht beim Verformen des Verformplättchens 1 zum Abstimmen
der Frequenz verändert.
Das Deckelteil 10 kann auch aus leitend beschichtetem Spritzgusskunststoff
bestehen. Es braucht nicht notwendigerweise gespritzt bzw. gegossen
zu sein, sondern es sind ebenfalls andere Herstellungsmethoden,
wie zum Beispiel Ausfräsen,
möglich.
Um die kreisrunde Aussparung 12 sind
im für die
Stabilität
ausreichendem Abstand im Deckelteil 10 vier Durchbrüche 14 für die Haltelaschen
des Verformplättchens
angeordnet. Die Anzahl und Größe der Durchbrüche 14 sind
an die der Haltelaschen angepasst. So können es zum Beispiel auch zwei,
drei oder fünf
Durchbrüche 14 sein.
Von der nahezu planen oberen Platte
des Deckelteils 10 ragen die Außenwände 16 für die in 4 skizzierte DRO-Kammer 20 senkrecht
nach unten heraus. Diese Außenwände 16 brauchen
nicht wie in diesem Fall in das Deckelteil 10 integriert
zu sein, sondern können
auch als separate Baubestandteile für die DRO-Kammer 20 vorliegen.
Wesentlich ist aber, dass sich die Aussparung 12 an der Oberseite
innerhalb des von den Außenwänden 16 abgesteckten
Bereichs befindet.
Die Platte e des Deckelteils 10 besitzt
außerhalb
des Kammer bereichs Löcher 18 für Schrauben zur
Befestigung innerhalb der die DRO-Kammer 20 enthaltenden
Vorrichtung. Auch andere, im Stand der Technik bekannte Befestigungsalternativen,
sind denkbar.
In 4 ist
ein Ausschnitt der gesamten Vorrichtung im Bereich der erfindungsgemäßen Kammer 20 eines
dielektrischen Resonatoroszillators (DRO-Kammer) im seitlichen Querschnitt
skizziert.
Der dielektrische Resonator (DR)
22 ist innerhalb der DRO-Kammer 20 auf
der die elektrischen Elemente der gesamten Vorrichtung tragenden
Substratplatte 24 angebracht. Er ist aus dielektrischem Material
und ist ein bekanntes, handelsüblich
käufliches
HF-Bauteil. Dieser DR wird auf der Substratplatte 24 mit
geeigneter elektrischer Hochfrequenz-Schaltung positioniert montiert. Der
DR wird entweder direkt oder zusammen mit einem dünnen Zwischenplättchen,
z.B. aus Quarzglas, auf das Substrat geklebt. Dies ist eine bekannte
Maßnahme,
um verbesserte Gütewerte
zu erreichen.
Die Substratplatte 24 ist
im gezeigten Beispiel ihrerseits wieder in das Deckelteil 10 eingeklebt.
Im Kammerdeckelbereich oberhalb des
DR 22 befindet sich die Verformfläche 5 des in das Deckelteil 10 eingebauten
Verformplättchens 1.
Diese Fläche 5 ist
durch manuelles oder automatisches Eindrücken mit einem Stempel irreversibel
so weit nach unten verformt, dass die gewünschte Frequenz eingestellt
ist.
Das im Verhältnis zum Verformplättchen 1 erfindungsgemäß sehr stabil
ausgelegte und damit nicht verformbare Deckelteil 10 liegt
mit den integrierten Außenwänden der
DRO-Kammer 20 auf
der Substratplatte 24 auf und ist dort leitend verklebt.
Es wird von oben mit einer Schutzplatte 28 vor äußeren Einflüssen abgeschirmt.
Die Schutzplatte 28 bildet den oberen Gehäuseteil
der gesamten Vorrichtung. Das Gehäuseteil 26 ist unterhalb
der Substratplatte 24 positioniert. Es wird dabei ein so
großer
Abstand gewählt,
dass die erforderlichen Elektronikbauelemente auf der Seite zum
Gehäuseteil 26 hin
verbaut werden können.
Dadurch ist die DRO-Kammer 20 mit ihren Bestandteilen in
das Gehäuse
der Vorrichtung fest und nach außen geschützt eingefasst.
Die in 4 gezeigte
Vorrichtung ist als Ganzes beispielsweise in einem Sensor enthalten. Die
Kammer 20 mit dem auf dem Substrat 24 befestigten
dielektrischen Resonator 20 und dem Deckelteil 10 mit
eingebautem Verformplättchen 1 kann sich
im Zentrum des Sensors 30 befinden. Das obere Gehäuseteil 28 kann
am Randbereich des Sensors mit dem unteren Gehäuseteil 26 fest verschraubt sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
So kann das Verformplättchen zum
Beispiel ohne Haltelaschen mit dem Deckelteil fest mit Hilfe von
Leitkleber verklebt sein.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im wesentlichen
frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende
Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander
sind.