DE112005001034T5

DE112005001034T5 - Semi-koaxialer Hohlraumresonator, diesen verwendender Filter und diesen verwendende Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE112005001034T5
Application number: DE112005001034T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Nagaokakyo Kubo; Hirokazu Nagaokakyo Nakae
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-03-01
Also published as: US7400221B2; JPWO2006073027A1; CN1965440A; US20070057747A1; JP4259578B2; WO2006073027A1; CN100595975C

Abstract

Semi-koaxialer Hohlraumresonator mit:
einem Außenleiter mit einem Hohlraum darin; und
einem säulenförmigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche des Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer der unteren Fläche des Hohlraums zugewandten Fläche befestigt ist, wobei
der Innenleiter darin eine Öffnung mit einem an der Öffnung ausgebildeten Innengewinde aufweist und an der unteren Fläche des Außenleiters mit einer Schraube befestigt ist,
eine Oberflächenrauheit (Ra) sowohl einer Kontaktfläche des Innenleiters als auch der des Außenleiters gleich oder kleiner als 1,6 μm ist,
5T/d/S ≥ 60 (MPa) festgelegt wird, wobei S (m²) eine Fläche der Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist,
die Öffnung des Innenleiters einen Hohlraum aufweist, der an einem Bereich direkt über der unteren Fläche des Außenleiters nicht mit der Schraube verschraubt ist, und eine Höhe des Hohlraums gleich oder größer als ein...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen semi-koaxialen Hohlraumresonator, einen diesen verwendenden Filter und eine diesen verwendende Kommunikationsvorrichtung.
Stand der Technik
In der Praxis werden ein semi-koaxialer Hohlraumresonator mit einem Gehäuse, in dem ein Außenleiter und ein Innenleiter aus Aluminium oder Aluminiumlegierung integral ausgebildet sind, und ein den semi-koaxialen Hohlraumresonator verwendender Filter eingesetzt. Der Resonator und der Filter werden durch maschinelles Bearbeiten oder Druckgießen gebildet und weisen jeweils einen umschlossenen Raum auf, der in ihrem Inneren durch Befestigen einer mit einer Verstellschraube versehenen Platte mittels Schrauben gebildet wird, so dass dieser als Resonator oder Filter dienen kann. Das Material des Resonators und des Filters ist nicht auf Aluminium oder eine Aluminiumlegierung beschränkt, und insbesondere bei Bilden durch maschinelles Bearbeiten ist ein anderes Material verwendbar, wie zum Beispiel Invar, Kupfer, eine Kupferlegierung oder Eisen. Im Allgemeinen wird das Material verwendet, nachdem es mit Oberflächenbehandlung durch Beschichten oder dergleichen bearbeitet wurde. Ein beispielhafter Aufbau für einen solchen Filter wird in der Patentschrift 1 offenbart.
1 ist ein semi-koaxialer Hohlraumresonator nach einem herkömmlichen Beispiel der vorliegenden Erfindung. 1(a) ist eine Draufsicht, die einen semi-koaxialen Hohlraumresonator zeigt, dessen obere Platte entfernt wurde, und 1(b) ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie BB. Ein Innenleiter 31 ist an einer unteren Fläche 32b eines Außenleiters integral ausgebildet.
Wenn der Filter den semi-koaxialen Hohlraumresonator mit dem Außenleiter und dem Innenleiter aus Aluminium oder Aluminiumlegierung verwendet, wobei diese integral ausgebildet sind, ist ein Koeffizient der linearen Ausdehnung des Materials groß und dementsprechend ist die temperaturabhängige Frequenzveränderung groß. Zum Bilden insbesondere eines Filters, bei dem ein dielektrischer Resonator und ein semi-koaxialer Hohlraumresonator kombiniert sind, kann, da die temperaturabhängige Frequenzveränderung des dielektrischen Resonators äußerst klein ist, die Wellenform der Frequenz gestört sein, sofern nicht die temperaturabhängige Frequenzveränderung des semi-koaxialen Hohlraumresonators verringert wird. Das Verwenden eines Invar-Materials zum Bilden eines Teils des semi-koaxialen Hohlraumresonators kann einen Filter an die Hand geben, der nahezu keine temperaturabhängige Frequenzveränderung bewirkt, doch können die Fertigungskosten und das Gewicht des semi-koaxialen Hohlraumfilters steigen. Zum Lösen dieser Probleme offenbart die Patentschrift 2 ein Beispiel eines Filters, bei dem eine Veränderung von Eigenschaften aufgrund der Temperaturänderung durch Verwenden von Aluminium zum Bilden eines Gehäuses, das einen Außenleiter bildet, und durch Verwenden eines Eisenmaterials oder einer Invar-Legierung zum Bilden eines Innenleiters eines semi-koaxialen Hohlraumresonators verringert wird.

Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2001-24404
Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2004-254085

Offenlegung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn wie vorstehend beschrieben ein Metall mit dem im Verhältnis zu einem Aluminiumgehäuse, das der Außenleiter ist, relativ kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten für den Innenleiter verwendet wird, kann ein semi-koaxialer Hohlraumresonator mit einer äußerst kleinen Temperaturänderung durch Optimieren der Länge des Innenleiters an die Hand gegeben werden. Da bei dieser Konfiguration der Innenleiter und der Außenleiter aus verschiedenen Metallen bestehen, müssen der Innenleiter und der Außenleiter separat gebildet werden, und jeder derselben wird mit einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung bearbeitet, und dann muss der Innenleiter an dem Außenleiter angebracht werden.
Da ein Abschnitt, an dem der Innenleiter an dem Außenleiter angebracht ist, ein Bereich ist, an dem der höchste Strom im semi-koaxialen Hohlraumresonator angelegt wird, kann, wenn der elektrische Kontakt an dem Bereich zum Teil einen defekten Kontakt aufweist, eine große Intermodulationsverzerrung eintreten.
Die Intermodulationsverzerrung tritt ein, wenn lokal in der Vorrichtung eine Spannungsänderung und eine Stromänderung nicht lineare Formen aufweisen. Allgemein kann dies eintreten, wenn eine Oberflächenbedingung eines Leiters, an dem starker Strom angelegt wird, mangelhaft ist, wenn der Leiter eine scharfe Kante aufweist oder wenn ein Defekt an einem Kontaktteil der Leiter vorliegt. Der an dem Kontaktteil der Leiter, an denen der starke Strom angelegt wird, vorliegende Defekt ist der kritischste Faktor für das Verursachen des Eintretens der großen Intermodulationsverzerrung.
Zum Unterbinden des Eintretens der Intermodulationsverzerrung in dem semi-koaxialen Hohlraumresonator, bei dem der Innenleiter mit einer Schraube an dem Außenleiter befestigt ist, muss der Außenumfang eines Befestigungsabschnitts des Innenleiters am Außenleiter mit einer gleichmäßig ausgeübten, festen axialen Zugspannung befestigt werden, und über dem gesamten Umfang muss ein elektrisch gleichmäßiger Kontakt sichergestellt werden.
Als Möglichkeit zum zuverlässigen und festen Anbringen des Innenleiters am Außenleiter ist eine Befestigung unter Verwendung einer Schraube am geeignetesten und billigsten, mit dem geringsten Arbeitsaufwand. 2 ist eine Querschnittansicht eines Befestigungsabschnitts eines Innenleiters und eines Außenleiters eines semi-koaxialen Hohlraumresonators, bei dem der Innenleiter und der Außenleiter nach einem herkömmlichen Beispiel separat ausgebildet sind. Ein Innenleiter 19 ist an einer unteren Fläche 3a eines Außenleiters 3 mit einer Schraube 2 befestigt. Aufgrund verschiedener Faktoren wie Rechtwinkligkeit der Mittelachse eines am Innenleiter vorgesehenen Innengewindes bezüglich einer Lagerfläche 20, Rechtwinkligkeit der Schraube und Parallelität der unteren Fläche des Außenleiters bezüglich einer Lagerfläche der Schraube führt in diesem Beispiel die Intensitätsverteilung des Kontaktabschnitts zwischen der Lagerfläche 20 des Innenleiters und der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 zu einer Ungleichmäßigkeit nach dem Befestigen mit der Schraube. Auch wenn die Lagerfläche 20 mit der unteren Fläche 3a in Kontakt zu stehen scheint, kann dementsprechend ein Teil des Kontaktabschnitts nicht den elektrisch gleichmäßigen Kontaktzustand verwirklichen, wodurch das Eintreten der großen Intermodulationsverzerrung verursacht wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Zum Angehen der oben beschriebenen Probleme sind Erfindungen nach der vorliegenden Anmeldung wie folgt ausgelegt.
Die Erfindung nach Anspruch 1 ist ein semi-koaxialer Hohlraumresonator mit: einem Außenleiter mit einem Hohlraum darin; und einem säulenförmigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche des Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer der unteren Fläche des Hohlraums zugewandten Fläche befestigt ist. Der Innenleiter weist darin eine Öffnung mit einem an der Öffnung ausgebildeten Innengewinde auf und ist an der unteren Fläche des Außenleiters mit einer Schraube befestigt, eine Oberflächenrauheit (Ra) sowohl einer Kontaktfläche des Innenleiters als auch der des Außenleiters ist gleich oder kleiner als 1,6 μm, 5T/d/S ≥ 60 (MPa) wird festgelegt, wobei S (m²) ein Flächeninhalt der Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist, die Öffnung des Innenleiters weist einen Hohlraum auf, der an einem Bereich direkt über der unteren Fläche des Außenleiters nicht mit der Schraube verschraubt ist, und eine Höhe des Hohlraums ist gleich oder größer als ein Radius der Schraube, und eine Länge eines Abschnitts der mit dem Innengewinde verschraubten Schraube ist gleich oder kleiner als der doppelte Durchmesser der Schraube.
Die Erfindung nach Anspruch 2 ist ein semi-koaxialer Hohlraumresonator mit: einem Außenleiter mit einem Hohlraum darin; und einem säulenförmigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche des Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer der unteren Fläche des Hohlraums zugewandten Fläche befestigt ist. Der Innenleiter weist darin eine Öffnung mit einem an der Öffnung ausgebildeten Innengewinde auf und ist an der unteren Fläche des Außenleiters mit einer Schraube befestigt, eine Oberflächenrauheit (Ra) sowohl einer Kontaktfläche des Innenleiters als auch der des Außenleiters ist gleich oder kleiner als 1,6 μm, 5T/d/S ≥ 60 (MPa) wird festgelegt, wobei S (m²) ein Flächeninhalt der Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist, die Schraube weist einen nicht verschraubten Abschnitt auf, der nicht mit dem Innengewinde des Innenleiters an einem Bereich direkt über einer Lagerfläche des Außenleiters verschraubt ist, und ein Durchmesser des unverschraubten Abschnitts ist gleich oder kleiner als ein Innendurchmesser eines Außengewindes, und eine Länge des unverschraubten Abschnitts ist gleich oder größer als der Radius der Schraube und eine Länge der mit dem Innengewinde verschraubten Schraube ist gleich oder kleiner als der doppelte Durchmesser der Schraube.
Auf der Grundlage von Anspruch 1 oder 2 ragt bei der Erfindung nach Anspruch 3 bezogen auf das Profil der unteren Fläche an einem Abschnitt, bei dem der säulenförmige Innenleiter an der unteren Fläche des Hohlraums mit der Schraube befestigt ist, der Abschnitt von der unteren Fläche hervor und erstreckt sich über den gesamten Umfang einer Oberfläche, die in Kontakt mit dem säulenförmigen Innenleiter steht, und der vorragende Abschnitt ist an dem gesamten Außenumfang des vorragenden Abschnitts, der durchgehend mit der unteren Fläche angeordnet ist, gerundet.
Auf der Grundlage eines der Ansprüche 1 bis 3 besteht in der Erfindung nach Anspruch 4 der Außenleiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und der Innenleiter besteht aus Edelstahl.
Die Erfindung nach Anspruch 5 ist ein Bandpassfilter mit: mehreren der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, wobei die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren durchgehend angeordnet sind; und Eingangs-/Ausgangskonnektoren, bei denen ein Schlitz mit einer vorbestimmten Größe an einer Abtrennung vorgesehen ist, die zwischen den benachbarten semi-koaxialen Hohlraumresonatoren angeordnet ist, um die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren an der Zwischenstufe zu verbinden.
Die Erfindung nach Anspruch 6 ist ein Sperrfilter mit: mehreren der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, wobei die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren durchgehend angeordnet sind; und Kopplungseinrichtungen, die das Koppeln der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren mit einer Übertragungsleitung zulassen, die mit separat vorgesehenen Eingangs-/Ausgangskonnektoren versehen ist.
Die Erfindung nach Anspruch 7 ist ein Duplexer mit: mindestens zwei Filtern und einem Antennenkonnektor, der mit den Filtern in gemeinsam genutzter Weise verbunden ist, wobei mindestens einer der Filter der Bandpassfilter nach Anspruch 5 ist.
Die Erfindung nach Anspruch 8 ist eine Kommunikationsvorrichtung mit: dem Duplexer nach Anspruch 7; einem Übertragungsschaltkreis, der mit mindestes einem der Eingangs-/Ausgangskonnektoren des Duplexers verbunden ist; und einem Empfangsschaltkreis, der mit einem verbleibenden der Eingangs-/Ausgangskonnektoren verbunden ist; und einer Antenne, die mit dem Antennenkonnektor des Duplexers verbunden ist.
Vorteile
Erfindungsgemäß wird ein Abschnitt vorgesehen, bei dem das Innengewinde des Innenleiters und das Außengewinde der Schraube nicht in dem Innenleiter an einem Bereich direkt über der Fläche, wo die Lagerfläche des Innenleiters und die untere Fläche des Außenleiters miteinander befestigt sind, miteinander verschraubt sind. Daher kann die Länge, die ein Verformen der Schraube zulässt, vergrößert werden.
Wenn die Mittelachse des Innengewindes des Innenleiters nicht vollständig senkrecht zur Lagerfläche des Innenleiters ist, wenn die untere Fläche des Außenleiters nicht vollständig parallel zur Lagerfläche der Schraube ist oder wenn die Lagerfläche der Schraube nicht vollständig senkrecht zur Mittelachse der Schraube ist, kann die Lagerfläche des Innenleiters bezüglich der unteren Fläche des Außenleiters leicht geneigt sein, die leichte Neigung kann aber aufgrund der Verformung der Schraube ausgeglichen werden. Dementsprechend kann eine Abweichung der Verteilung der Kontaktintensität an dem Abschnitt verringert werden, an dem die Lagerfläche des Innenleiters und die untere Fläche des Außenleiters miteinander befestigt sind. Ferner kann durch Festlegen der Oberflächenrauheit (Ra) sowohl der Lagerfläche des Innenleiters als auch der unteren Fläche des Außenleiters auf 1,6 μm oder weniger und dann durch Festlegen des Drehmoments der Schraube so, dass der Kontaktdruck 60 MPa oder mehr wird, der Gesamtumfang des Innenleiters mit dem Außenleiter im Wesentlichen durch eine gleichmäßig angelegte Zugspannung in Kontakt kommen. Daher kann der elektrisch gleichmäßige Kontakt vorgesehen werden und das Auftreten der Intermodulationsverzerrung kann unterbunden werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erläuternde Ansicht, die einen semi-koaxialen Resonator zeigt, bei dem ein Innenleiter und ein Außenleiter nach einem herkömmlichen Beispiel integral ausgebildet sind.
2 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines Befestigungsabschnitts des Innenleiters bei dem herkömmlichen semi-koaxialen Hohlraumresonator.
3 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines Befestigungsabschnitts eines Innenleiters in einem semi-koaxialen Hohlraumresonator nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
4 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren verwendenden Bandpassfilters zeigt.
5 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines Befestigungsabschnitts eines Innenleiters in einem semi-koaxialen Hohlraumresonator nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
6 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines Befestigungsabschnitts eines Innenleiters in einem semi-koaxialen Hohlraumresonator nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung.
7 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines Befestigungsabschnitts eines Innenleiters in einem semi-koaxialen Hohlraumresonator nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung.
8 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Sperrfilters nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung zeigt.
9 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Duplexer nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt.
10 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt.

1: Innenleiter
2: Schraube
3: Außenleiter
3a: untere Fläche des Außenleiters
4: Lagerfläche des Innenleiters
5: Innenhohlraum des Innenleiters
6: Innenleiter
7: Schraube
8: Lagerfläche des Innenleiters
9: nicht verschraubter Abschnitt
10: Innenleiter
11: Lagerfläche des Innenleiters
12: Innenhohlraum des Innenleiters
13: Aussparung an der Lagerfläche des Innenleiters
14: Innenleiter
15: Wulstabschnitt des Außenleiters
16: Lagerfläche des Innenleiters
17: positionierender Vorsprung des Innenleiters
18: Innenhohlraum des Innenleiters
19: Innenleiter
20: Lagerfläche des Innenleiters
21: obere Platte des Leiters
22: Eingangs-/Ausgangskonnektor
23: Frequenz verstellende Schraube
24: Kopplung verstellende Schraube
25: dielektrischer Resonator
26: Eingangs-/Ausgangsleitung
27: Schlitz
28: Kopplungssonde
29: Kopplungsleitung
30: Tragboden
31: Innenleiter
32: Außenleiter
32a: seitliche Fläche des Außenleiters
33a: untere Fläche des Außenleiters

Beste Art der Durchführung der Erfindung
Erste Ausführung
3 ist eine Querschnittansicht, die einen Befestigungsabschnitt eines Innenleiters nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt, und ist eine Teilansicht entlang einer Linie AA eines Filters, der einen in 4 gezeigten semi-koaxialen Hohlraumresonator nutzt.
Zunächst wird 4 beschrieben. 4(a) ist eine Draufsicht, die einen Bandpassfilter zeigt, bei dem ein semi-koaxialer Hohlraumresonator und ein dielektrischer Resonator kombiniert sind, und zeigt das Innere des Filters, wobei ein Teil einer oberen Platte 21 eines Leiters entfernt wurde. 4(b) ist eine seitliche Ansicht von 4(a) und zeigt das Innere des Filters, wobei ein Teil einer seitlichen Fläche eines Außenleiters 3 entfernt wurde.
Der Außenleiter 3 weist einen hohlen Aufbau auf, wobei eine Oberfläche geöffnet wurde, und der hohle Aufbau ist durch Abtrennungen in Hohlräume unterteilt. Ein Innenleiter 1 ist an der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 mit einer Schraube 2 befestigt. Dies wird später eingehend unter Bezug auf 3 beschrieben. Der Innenleiter 1 ist nicht an der Unterfläche der oberen Platte 21 des Leiters befestigt, die der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 zugewandt ist, und eine aus einem Leiter hergestellte Frequenz verstellende Schraube 23 ist durch die obere Platte 21 des Leiters an einem Bereich direkt über dem Innenleiter 1 geschraubt, wodurch jeder der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren gebildet wird.
Ein Schlitz 27 ist an der Abtrennung der benachbarten semi-koaxialen Hohlraumresonatoren vorgesehen, um ein elektromagnetisches Feld zu verwirklichen, welches zwischen den benachbarten Resonatoren koppelt. Die Öffnung des Schlitzes 27 verläuft zu einer oberen Endfläche des Außenleiters 3. Ferner ist eine aus einem Leiter bestehende, Kopplung verstellende Schraube 24 durch die obere Platte 21 des Leiters geschraubt und ragt zum Schlitz 27, um den Grad der Kopplung des elektromagnetischen Felds auf einen Sollwert zu verstellen.
Ein dielektrischer Resonator 25 mit einem Tragboden 30 aus einem Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante ist in dem Hohlraum angeordnet, der sich in der Mitte des Außenleiters 3 befindet. Der Tragboden 30 ist an dem dielektrischen Resonator 25 angebracht und an dem Außenleiter 3 mit einer Schraube befestigt. Das an dem dielektrischen Resonator 25 sich bildende elektromagnetische Feld ist mit den benachbarten semi-koaxialen Hohlraumresonatoren mittels Kopplungssonden 28 und Kopplungsleitungen 29 gekoppelt. Der dielektrische Resonator 25 ist dabei so ausgelegt, dass er sich im Dreifachmodus befindet, und der Filter fungiert als 7-stufiger Bandpassfilter. Der Multiplexinggrad und die Installationsanzahl des dielektrischen Resonators 25 bzw. die Installationsanzahl des semi-koaxialen Hohlraumresonators können entsprechend der Solleigenschaften geeignet festgelegt werden.
Eingangs-/Ausgangsleitungen 26 sind an den in der ersten und der letzten Stufe der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren angeordneten Innenleitern 1 angebracht und sind mit Eingangs-/Ausgangskonnektoren 22 verbunden.
Unter erneutem Bezug auf 3 werden die Einzelheiten des Befestigungsabschnitts des Innenleiters 1 und des Außenleiters 3 beschrieben. Der Innenleiter 1 ist aus Metall zu einer Säule mit einer Öffnung im Inneren derselben ausgebildet, und an der Öffnung ist ein Innengewinde ausgebildet. Der Innenleiter 1 kann ein Zylinder, ein elliptischer Zylinder oder ein polygonales Prisma sein und ist bevorzugt ein Zylinder zum Sicherstellen stabilen Kontakts, und es ist bevorzugt, dass die Mittelachse des Innenleiters bezüglich des Außenumfangs mit der Mittelachse der im Inneren des Innenleiters vorgesehenen Öffnung zusammenfällt.
Der Innenleiter 1 wird bei Bedarf durch Beschichten behandelt, und die Beschichtung ähnelt bevorzugt der des Außenleiters. Insbesondere ist eine Silberbeschichtung oder Kupferbeschichtung bevorzugt, um die Intermodulationsverzerrung wirksam zu unterbinden. Wenn ferner eine Beschichtung unter Verwenden magnetischen Materials wie Ni auf der Grundschicht der Beschichtung aufgebracht wird, ist es bevorzugt, 3δ oder mehr für die Dicke der Beschichtung der Außenschicht sicherzustellen, wenn der Skineffekt bei hoher Frequenz als δ angenommen wird.
Die Beschichtung an der Außenschicht kann einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. δ wird hierin durch δ = (πfσμ)^–1/2 erhalten, wobei σ(/Ωm) eine Leitfähigkeit des Beschichtungsmetalls in der Außenschicht ist und μ eine Permeabilität des Beschichtungsmetalls in der Außenschicht ist.
Der Innenleiter 1 weist einen Innenhohlraum 5 auf, der durch Abtragen des am Innenleiter 1 ausgebildeten Innengewindes gebildet ist. Die Höhe des Innenhohlraums 5 von einer Lagerfläche 4 des Innenleiters 1 ist bevorzugt gleich oder größer als ein Radius der Schraube 2. Zu beachten ist, dass der Radius der Schraube 2 die Hälfte eines Außendurchmessers der Schraube ist.
Der Innenleiter 1 ist an der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 mit der Schraube 2 befestigt, so dass die Lagerfläche 4 des Innenleiters 1 mit der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 elektrisch in Kontakt kommt. Die Schraube 2 ist nicht mit dem Innenleiter 1 an dem Bereich des Innenhohlraums 5 verschraubt, und somit ist die Schraube 2 an diesem Bereich verformbar.
Die Länge eines Abschnitts der Schraube 2, der mit dem Innengewinde des Innenleiters 1 verschraubt wird, ist bevorzugt gleich oder kleiner als ein doppelter Durchmesser der Schraube. Je höher die Höhe des Innenhohlraums 5 ist, desto länger wird die Länge des verformbaren Bereichs der Schraube 2 und desto größer wird die Gleichmäßigkeit des Kontaktdrucks, der zwischen der Lagerfläche 4 des Innenleiters und der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 wirkt.
Zweite Ausführung
5 ist eine Querschnittansicht, die einen Befestigungsabschnitt eines Innenleiters nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt. Hier wird hauptsächlich ein sich von der ersten Ausführung unterscheidender Teil beschrieben. Ein Innenleiter 6 weist einen Aufbau auf, der im Wesentlichen ähnlich dem des Innenleiters 1 nach der ersten Ausführung ist, mit der Ausnahme, dass der Innenleiter 6 nicht den Innenhohlraum 5 aufweist.
Die Schraube 7 weist einen gewindefreien Abschnitt 9 mit einer vorbestimmten Länge ab einem Schraubenkopf auf, der Durchmesser des gewindefreien Abschnitts 9 ist gleich oder kleiner als ein Innendurchmesser des Außengewindes. Die Länge des gewindefreien Abschnitts 9 ist, wenn die Dicke des Außenleiters 3 nicht berücksichtigt wird, bevorzugt gleich oder größer als ein Radius der Schraube 7. Zu beachten ist, dass der Radius der Schraube 7 die Hälfte eines Außendurchmessers der Schraube beträgt.
Der Innenleiter 6 ist an der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 mit der Schraube 7 befestigt, so dass eine Lagerfläche 8 des Innenleiters 6 des Innenleiters 1 mit der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 elektrisch in Kontakt kommt. Der gewindefreie Abschnitt 9 ist nicht mit dem Innenleiter verschraubt, und somit ist die Schraube 7 in diesem Bereich verformbar.
Dies ergibt Vorteile ähnlich wie bei der ersten Ausführung, und die Länge eines Abschnitts der Schraube 7, der mit dem Innengewinde des Innenleiters 6 verschraubt wird, ist bevorzugt gleich oder kleiner als ein doppelter Durchmesser der Schraube 7. Je länger die Länge des gewindefreien Abschnitts 9 ist, desto länger wird die Länge des verformbaren Bereichs der Schraube 7 und desto größer wird die Gleichmäßigkeit des Kontaktdrucks, der zwischen der Lagerfläche 8 des Innenleiters und der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 wirkt.
Dritte Ausführung
6 ist eine Querschnittansicht, die einen Befestigungsabschnitt eines Innenleiters nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt. Hier wird hauptsächlich ein sich von der ersten Ausführung unterscheidender Teil beschrieben. Ein Innenleiter 10 weist einen Hohlraum 12 auf, der ähnlich dem Innenleiter 1 nach der ersten Ausführung nicht mit der Schraube 2 verschraubt ist, und weist ferner eine Aussparung 13 mit einem Durchmesser auf, der größer als der des Hohlraums 12 ist. Die Gesamthöhe des Innenhohlraums 12 und der Aussparung 13 von der Lagerfläche 4 des Innenleiters 10 ist bevorzugt gleich oder größer als der Radius der Schraube 2. Zu beachten ist, dass der Radius der Schraube 2 die Hälfte des Außendurchmessers der Schraube beträgt.
Der Innenleiter 10 ist an der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 mit der Schraube 2 befestigt, so dass eine Lagerfläche 11 des Innenleiters 10 mit der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 elektrisch in Kontakt kommt.
Das Vorsehen der Aussparung 13 bewirkt ein Verringern einer Fläche der Lagerfläche 11 des Innenleiters 10, wodurch der Kontaktdruck erhöht wird. Daher werden der Vorteil des Vereinheitlichens der Verteilung des Kontaktdrucks und der Vorteil des Erhöhens des Kontaktdrucks kombiniert, und diese Kombination verbessert weiter den Vorteil des Unterbindens der Intermodulationsverzerrung.
Vierte Ausführung
7 ist eine Querschnittansicht, die einen Befestigungsabschnitt eines Innenleiters nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt. Hier wird hauptsächlich ein Teil beschrieben, der sich von der ersten Ausführung unterscheidet. Ein Innenleiter 14 weist einen Innenhohlraum 18 auf, der ähnlich zum Innenleiter 1 nach der ersten Ausführung nicht mit der Schraube 2 verschraubt ist, und weist ferner einen Vorsprung 17 auf, der mit einer Aussparung, die an einem an der unteren Fläche des Außenleiters 3 angeordneten Wulstabschnitt 15 vorgesehen ist, in Passung zu bringen ist. Die Höhe des Innenhohlraums 18 ab einer Lagerfläche 16 des Innenleiters 14 ist bevorzugt gleich oder größer als der Radius der Schraube 2. Zu beachten ist, dass der Radius der Schraube 2 die Hälfte des Außendurchmessers der Schraube beträgt.
Der Innenleiter 14 ist an dem Wulstabschnitt 15, der an der unteren Fläche des Außenleiters angeordnet ist, mit der Schraube 2 befestigt, und die Lagerfläche 16 des Innenleiters kommt mit dem Wulstabschnitt 15 des Außendurchmessers elektrisch in Kontakt.
Da bei dieser Ausführung die Aussparung, die an dem an der unteren Fläche des Außenleiters angeordneten Wulstabschnitt vorgesehen ist, mit dem an dem Innenleiter 14 vorgesehenen Vorsprung 17 in Passung gebracht wird, kann die Position des Innenleiters 14 bezüglich des Außenleiters 3 festgelegt werden. Dementsprechend kann ein Wackeln des Innenleiters 14 mitten beim Anziehen der Schraube 2 unterbunden werden, wodurch ein Verschlechtern des Innenleiters 14 aufgrund einer zwischen den Kontaktflächen eintretenden Reibung verhindert wird. Daher wird der Kontaktzustand verglichen mit der ersten bis dritten Ausführung nach dem Anziehen der Schraube 2 zuverlässiger.
Da ferner der Wulstabschnitt 15 vorgesehen ist, ist zwischen den Leitern keine Verbindungsstelle vorhanden, woran während des Resonanzbetriebs des semi-koaxialen Hohlraumresonators der höchste Strom angelegt wird. Daher kann das Auftreten der Intermodulationsverzerrung weiter wirksam unterbunden werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungen wurde durch die Erfinder gemäß Experimenten bestätigt, dass das Auftreten der Intermodulationsverzerrung an diesem Abschnitt unterbunden werden kann, solange die Oberflächenrauheit (Ra) sowohl der Kontaktflächen des Innenleiters als auch der des Außenleiters 1,6 μm oder weniger beträgt und der auf den zu verschraubenden Kontaktabschnitt ausgeübte Druck 60 MPa oder mehr beträgt. Wenn aber der Kontaktdruck zu hoch ist, kann eine plastische Verformung im Material auftreten und kann eine Kontaktunterbrechung verursachen. Dadurch muss der Kontaktdruck bezüglich der plastischen Verformbarkeit des Materials einen vorbestimmten Wert aufweisen.
Hier wird P = 5T/d/S festgelegt, wobei P (Pa) der Kontaktdruck ist, S (m²) eine Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist. T, d und S werden zweckmäßig bei vorbestimmten Werten festgelegt, so dass P 60 MPa oder mehr beträgt, aber nicht die plastische Verformbarkeit der Lagerfläche des Innenleiters und die der unteren Fläche des Außendurchmessers übersteigt.
Zum Beispiel wird unter Beschreibung desselben im Fall der dritten Ausführung S = 2,83 × 10^–5 (m²) festgelegt, wobei ein Außendurchmesser des Innenleiters 10 10 (mm) beträgt und ein Innendurchmesser der Aussparung 13 8 (mm) beträgt. Angenommen der Innenleiter besteht aus Edelstahl und der Außenleiter besteht aus Aluminium, dann ist die plastische Verformbarkeit von Aluminium kleiner als die des Edelstahls. Da die plastische Verformbarkeit des Aluminiums 115 MPa beträgt, wenn die Schraube 2 M5 verwendet wird, muss das Anziehdrehmoment T der Schraube 2 auf 1,70 < T < 3,25 (N·m) festgelegt werden.
Die Erfinder haben durch Experimente bestätigt, dass die Verschlechterung der axialen Zugspannung etwa 17% beträgt, wenn eine M5-Schraube aus Edelstahl verwendet wird, die im Laufe der Zeit oder mit dem Hitzezyklus eine schlechtere axiale Zugspannung aufweisen kann. Um den Vorteil des Unterbindens des Auftretens der Intermodulationsverzerrung lange Zeit zu bieten, wird daher die Schraube bevorzugt mit einem Drehmoment angezogen, das unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors mindestens 35% zusätzlich zum erforderlichen Mindestdrehmoment aufweist. Da die Verschlechterung des Betrags der axialen Zugspannung entsprechend dem Durchmesser der Schraube, dem Material der Schraube und dem anfänglichen Drehmoment variiert, ist zu beachten, dass der Betrag der Verschlechterung durch Experimente geeignet geprüft werden kann und das erforderliche Mindestdrehmoment erhalten und festgelegt werden kann.
Fünfte Ausführung
8(a) ist eine Draufsicht, die einen Sperrfilter zeigt, bei dem der semi-koaxiale Hohlraumresonator vorhanden ist, und zeigt das Innere des Filters, wobei ein Teil der oberen Platte 21 des Leiters entfernt wurde. 8(b) ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie BB in 8(a) und zeigt das Innere des Filters, wobei ein Teil einer Seitenfläche des Außenleiters 3 entfernt wurde.
Der Außenleiter 3 hat einen hohlen Aufbau mit einer geöffneten Oberfläche, und der hohle Aufbau ist durch Abtrennungen in Hohlräume unterteilt. Die Innenleiter 1 sind an der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 mit den Schrauben 2 befestigt, die Innenleiter 1 sind nicht an der Unterfläche der oberen Platte 21 des Leiters befestigt, die der unteren Fläche 3a des Außenleiters 3 zugewandt ist, und die aus einem Leiter hergestellte, Frequenz verstellende Schraube 23 ist durch die obere Platte 21 des Leiters an Bereichen direkt über den Innenleitern 1 geschraubt, wodurch fünf semi-koaxiale Hohlraumresonatoren gebildet werden.
Zwischen zwei Eingangs-/Ausgangskonnektoren 22 ist ein mittlerer Leiter 41 einer koaxialen Leitung zum Koppeln mittlerer Leiter der Eingangs-/Ausgangskonnektoren vorgesehen, und vorbestimmte Positionen des mittleren Leiters 41 der koaxialen Leitung sind jeweils mit den Innenleitern 1 mittels Qe-Leitungen 40 verbunden.
Ein Knoten jeder Qe-Leitung ist bezüglich des mittleren Leiters der koaxialen Leitung so angeordnet, dass ein Abstand zwischen den Knoten im Wesentlichen λ/4 beträgt (wobei λ eine Wellenlänge einer mittleren Frequenz eines Sperrbands ist). Dieser Aufbau ergibt Sperrbandeigenschaften.
Sechste Ausführung
9 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer, bei dem der semi-koaxiale Hohlraumresonator und der dielektrische Resonator kombiniert sind, und zeigt das Innere des Duplexer, wobei ein Teil der oberen Platte 21 des Leiters entfernt wurde.
Der Duplexer ist so ausgelegt, dass zwei Sperrfilter, die wie in 4 gezeigt ausgebildet sind, kombiniert sind. Zu beachten ist aber, dass der obere Sperrfilter der Zeichnung als Übertragungsfilter verwendet wird, der einen Übertragungseingangskonnektor 51 aufweist, und der untere Sperrfilter als Empfangsfilter verwendet wird, der einen Empfangsausgangskonnektor 52 aufweist. Dementsprechend unterscheiden sich die mittleren Frequenzen dieser Sperrfilter voneinander.
Ferner werden zum Kombinieren der zwei Filter ein Gehäuse 55 und eine Platte 54 von den beiden Filtern gemeinsam genutzt. Auch wenn die Platte 54 bezüglich des Gehäuses 55 mit Schrauben befestigt ist, sind die Schrauben in der Zeichnung nicht dargestellt.
Ein Antennenkonnektor 50 ist ein Eingangskonnektor sowohl für Übertragungs- als auch Empfangszwecke und wird als Eingangseinrichtung eines Empfangssignals zu dem Empfangsfilter und als Ausgangseinrichtung eines Übertragungssignals von dem Übertragungsfilter verwendet. Der Innenleiter 1 ist bevorzugt mit einer Schraube in einer in 7 gezeigten Weise an dem Gehäuse 55 befestigt, und es ist insbesondere am bevorzugtesten, dass vier der Hohlraumresonatoren, die nahe dem Antennenkonnektor 50 angeordnet sind, allesamt in einer in 7 gezeigten Weise am Gehäuse 55 befestigt sind.
Während der Übertragungsfilter und der Empfangsfilter 7-stufige Filters sind, die jeweils den an der Zwischenstufe angeordneten dielektrischen Dreifach-Modus-Resonator aufweisen, kann einer der Filter nur die Hohlraumresonatoren in allen Stufen aufweisen.
Siebte Ausführung
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung zeigt, die an einer Mobilkommunikation-Basisstation verwendet wird. Ein Übertragungsfilter 62 und ein Empfangsfilter 63 bilden einen Duplexer 70. Eine Antenne 61 ist mit einer Eingangs-/Ausgangseinrichtung für sowohl Übertragungs- als auch Empfangszwecke des Duplexer 70 mittels eines Kabels verbunden. Ein PA (Leistungsverstärker) 64 ist mit einem Ausgangsanschluss eines Modulators 66 verbunden, und ein verstärktes Signal des Leistungsverstärkers 64 wird am Übertragungsfilter 62 eingegeben. Ferner ist ein LNA (rauscharmer Verstärker) 65 mit einem Ausgangsanschluss des Empfangsfilters 63 verbunden, und ein Ausgangssignal des LNA 65 wird einem Demodulator 67 eingegeben. Der Duplexer nach der sechsten Ausführung wird auf den Duplexer 70 übertragen.
Zusammenfassung
Bei einem semi-koaxialen Hohlraumresonator, bei dem ein Innenleiter an einem Außenleiter mit einer Schraube befestigt ist, ist ein Innenhohlraum (5), der nicht mit einer Schraube (2) verschraubt ist, so vorgesehen, dass er sich von einer Lagerfläche (4) eines Innenleiters (1) erstreckt, und ist an einer in dem Innenleiter (1) vorgesehenen Innengewindeöffnung vorgesehen, wodurch ein Bereich vorgesehen wird, in dem die Schraube (2) verformbar ist. Dementsprechend kann durch die Verformung der Schraube (2) ein Abweichen der Schraube (2) von der Senkrechten bezogen auf die Lagerfläche (4), ein Abweichen der Innengewindeöffnung des Innenleiters (1) von der Senkrechten und dergleichen ausgeglichen werden, und die Lagerfläche (4) des Innenleiters wird mit einer unteren Fläche (3a) eines Außenleiters (3) gleichmäßig und zuverlässig in Kontakt gebracht, wodurch das Auftreten von Intermodulationsverzerrung unterbunden wird.

Claims

Semi-koaxialer Hohlraumresonator mit: einem Außenleiter mit einem Hohlraum darin; und einem säulenförmigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche des Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer der unteren Fläche des Hohlraums zugewandten Fläche befestigt ist, wobei der Innenleiter darin eine Öffnung mit einem an der Öffnung ausgebildeten Innengewinde aufweist und an der unteren Fläche des Außenleiters mit einer Schraube befestigt ist, eine Oberflächenrauheit (Ra) sowohl einer Kontaktfläche des Innenleiters als auch der des Außenleiters gleich oder kleiner als 1,6 μm ist, 5T/d/S ≥ 60 (MPa) festgelegt wird, wobei S (m²) eine Fläche der Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist, die Öffnung des Innenleiters einen Hohlraum aufweist, der an einem Bereich direkt über der unteren Fläche des Außenleiters nicht mit der Schraube verschraubt ist, und eine Höhe des Hohlraums gleich oder größer als ein Radius der Schraube ist, und eine Länge eines Abschnitts der mit dem Innengewinde verschraubten Schraube gleich oder kleiner als der doppelte Durchmesser der Schraube ist.
Semi-koaxialer Hohlraumresonator mit: einem Außenleiter mit einem Hohlraum darin; und einem säulenförmigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche des Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer der unteren Fläche des Hohlraums zugewandten Fläche befestigt ist, wobei der Innenleiter darin eine Öffnung mit einem an der Öffnung ausgebildeten Innengewinde aufweist und an der unteren Fläche des Außenleiters mit einer Schraube befestigt ist, eine Oberflächenrauheit (Ra) sowohl einer Kontaktfläche des Innenleiters als auch der des Außenleiters gleich oder kleiner als 1,6 μm ist, 5T/d/S ≥ 60 (MPa) festgelegt wird, wobei S (m²) eine Fläche der Kontaktfläche ist, T (N·m) ein Anziehdrehmoment der Schraube ist und d (m) ein Durchmesser der Schraube ist, die Schraube einen gewindefreien Abschnitt aufweist, der nicht mit dem Innengewinde des Innenleiters an einem Bereich direkt über einer Lagerfläche des Außenleiters verschraubt ist, und ein Durchmesser des gewindefreien Abschnitts gleich oder kleiner als ein Innendurchmesser eines Außengewindes ist und eine Länge des gewindefreien Abschnitts gleich oder größer als der Radius der Schraube ist und eine Länge eines mit dem Innengewinde verschraubten Abschnitts der Schraube gleich oder kleiner als der doppelte Durchmesser der Schraube ist.
Semi-koaxialer Hohlraumresonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das Profil der unteren Fläche an einem Abschnitt, an dem der säulenförmige Innenleiter an der unteren Fläche des Hohlraums mit der Schraube befestigt ist, der Abschnitt von der unteren Fläche hervorragt und sich über den gesamten Umfang einer Oberfläche erstreckt, die in Kontakt mit dem säulenförmigen Innenleiter steht, und der vorragende Abschnitt an dem gesamten Außenumfang des vorragenden Abschnitts, der durchgehend mit der unteren Fläche angeordnet ist, gerundet ist.
Semi-koaxialer Hohlraumresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und der Innenleiter aus Edelstahl besteht.
Bandpassfilter mit: mehreren der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, wobei die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren durchgehend angeordnet sind; und mit Eingangs-/Ausgangskonnektoren, wobei ein Schlitz mit einer vorbestimmten Größe an einer Abtrennung vorgesehen ist, die zwischen den benachbarten semi-koaxialen Hohlraumresonatoren angeordnet ist, um die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren an der Zwischenstufe zu koppeln.
Sperrfilter mit: mehreren der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, wobei die semi-koaxialen Hohlraumresonatoren durchgehend angeordnet sind; und mit Kopplungseinrichtungen, die das elektrische Koppeln der semi-koaxialen Hohlraumresonatoren mit einer Übertragungsleitung zulassen, die mit an den Außenleitern angebrachten Eingangs-/Ausgangskonnektoren versehen ist.
Duplexer mit: mindestens zwei Filtern und einem Antennenkonnektor, der mit den Filtern in gemeinsam genutzter Weise verbunden ist, wobei mindestens einer der Filter der Bandpassfilter nach Anspruch 5 ist.
Kommunikationsvorrichtung mit: dem Duplexer nach Anspruch 7; einem Übertragungsschaltkreis, der mit mindestes einem der Eingangs-/Ausgangskonnektoren des Duplexers verbunden ist; und einem Empfangsschaltkreis, der mit einem verbleibenden der Eingangs-/Ausgangskonnektoren verbunden ist; und einer Antenne, die mit dem Antennenkonnektor des Duplexers verbunden ist.