DE19917087A1

DE19917087A1 - Hochfrequenzfilter

Info

Publication number: DE19917087A1
Application number: DE19917087A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schwarz; Wilhelm Weitzenberger
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: EP1169747A1; AU4400400A; AU769264B2; ATE219862T1; KR20010112362A; CA2370133A1; NZ514485A; HK1044633A1; BR0009723A; WO2000064001A1; DE19917087C2; CN1347578A; DE50000248D1; JP2002542695A; EP1169747B1; DK1169747T3; CN1166027C

Abstract

Ein verbessertes Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, bestehend aus einem oder mehreren Resonatoren oder Koaxialfiltern weist die folgenden Merkmale auf: DOLLAR A - mit einem elektrisch leitenden Außenleiter (1) DOLLAR A - mit einem elektrisch leitenden Innenleiter (3) DOLLAR A - mit einem den Außen- und Innenleiter (1, 3) elektrisch verbindenden Boden (5) DOLLAR A - einen das Hochfrequenzfilter gegenüber vom Boden (5) abdeckenden Gehäusedeckel (25) DOLLAR A - und mit einem die Resonanzfrequenz verändernden Einstell- oder Abstimmelement (17), welches bezogen auf den Innenleiter (3) in unterschiedlicher relativer Höhenlage in diesem eintauchend oder in diesem befindlich ist, DOLLAR A - das Einstellelement (7) umfaßt ein Eintauch- oder Abstimmelement (17) aus dielektrischem Material, und DOLLAR A - das Eintauch- oder Abstimmelement (17) ist an einer zum Gehäusedeckel (25) versetzt liegenden Abstützstelle abgestützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein gattungsbildendes Hochfrequenzfilter kann aus einem oder mehreren Einzelresonatoren in Koaxialtechnik beste hen.

Derartige koaxial aufgebaute Hochfrequenzfilter werden in der Regel in funktechnischen Anlagen, beispielsweise im mobilen Funkbereich eingesetzt. Sie können dort z. B. in Basisstationen für den Mobilfunk verwendet werden, und zwar zur Selektion definierter Sende- und Empfangsbänder.

Ein nach dem Stand der Technik bekanntes Hochfrequenzfil ter verwendet dabei zur Abstimmung des jeweils betreffen den Frequenzbandes ein Schraubelement, welches am Deckel des von seiner Grundstruktur zylinderförmig aufgebauten Einzelresonators angeordnet ist, und durch Ein- und Aus drehen unterschiedlich tief in den Innenleiter des koaxia len Einzelresonators eindringt. Dadurch erfolgt eine Kapa zitätsänderung des Resonators und in Folge der Kapazitäts änderung eine Frequenzänderung.

Die bisherigen Hochfrequenzfilter in der geschilderten koaxialen Bauweise weisen jedoch Nachteile auf.

Nachteilig an der erläuterten Abstimmausführung ist, daß Komponenten zur Abstimmung der Resonanzfrequenz die Homo genität der elektrisch leitenden Oberfläche im Filter inneren (beispielsweise Schleifkontakte, Lötstellen, Über gangsbereiche verschiedener Materialien etc.) beeinträch tigen und durch undefinierte Kontakte an den betreffenden Berührungsstellen eine nachteilige Veränderung des Fre quenzverhaltens gegeben ist (Intermodulation).

Zudem erfordert die Abstimmeinrichtung einen nicht zu vernachlässigenden Platzbedarf.

Als weiterer Nachteil ist anzumerken, daß eine Temperatur veränderung sich auf das Frequenzverhalten auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein demgegen über verbessertes Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Die vorliegende Erfindung schafft mit einfachen Mitteln eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Hoch frequenzfiltern oder Koaxialfiltern.

Durch Verwendung eines dielektrischen Abstimmelementes, welches in axialer Richtung in den Innenleiter des Koaxi alfilters eintauchend in unterschiedlicher Höhenlage ver stellbar ist, läßt sich eine problemlose Frequenzabstim mung vornehmen, ohne daß dadurch undefinierte Kontakte mit der Folge einer unerwünschten passiven Intermodulation entstehen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei das aus einem dielektrischen Material bestehende und in den koaxialen Innenleiter eintauchende Abstimmelement nicht wie im Stand der Technik am Deckel der Hochfrequenz filtereinrichtung verankert. Bevorzugt erfolgt die Ver ankerung so, daß die resultierende Kapazität zwischen dem offenen Ende des Innenleiters und dem Gehäusedeckel bei einer Temperaturerhöhung abnimmt und damit eine frequenz bezogene Temperaturkompensation des Filters zur Folge hat.

Bevorzugt ist dabei, daß die elektrischen Abstimmelemente im Innenleiter, vorzugsweise im Bereich des Bodens des Koaxialfilterelements, in unterschiedlicher Höhenlage verstellbar abgestützt sind, um die vorstehend erläuterte Temperaturkompensation zu ermöglichen.

Als besonders günstig hat sich dabei erwiesen, ein dielek trisches Material zu verwenden, was einen möglichst gerin gen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist. Bevorzugt wird ein Material verwendet, welches einen negativen Tem peraturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten auf weist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen

Fig. 1 einen schematischen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz filter in Form eines Einzelresonators; und

Fig. 2 einen schematischen Horizontalquerschnitt längs der Linie II-III in Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist im axialen Längsschnitt bzw. im Quer schnitt dazu in schematischer Wiedergabe ein Einzelresona tor in Koaxialtechnik gezeigt, der nachfolgend auch kurz als Koaxialresonator oder Koaxialfilter bezeichnet wird.

Dieser besteht aus einem Außenleiter 1, einem im gezeigten Ausführungsbeispiel konzentrisch oder koaxial dazu an geordneten Innenleiter 3 und einem Boden 5, über den der elektrisch leitende Außenleiter 1 und der elektrisch lei tende Innenleiter 3 elektrisch miteinander in Verbindung stehen.

Im Inneren des Innenleiters 3 ist im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel im Bodenbereich ein Einstellelement 7 vor gesehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Gewindeteller oder -topf 7' besteht. Dieser Gewinde teller oder Gewindetopf 7' weist in seinem Außenumfang ein Außengewinde 9 auf, welches mit einem entsprechenden In nengewinde 11 in Eingriff steht, welches zumindest in einer ausreichenden Axiallänge an der Innenseite des In nenleiters 3 und/oder an der Innenseite einer axial dazu im Boden 5 vorgesehenen Ausnehmung 13 vorgesehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Gewindeteller- oder -topf 7' einen Verdreh- oder Mitnahmeansatz 15, im ge zeigten Ausführungsbeispiel in der Form eines Schlitzes, um hier beispielsweise mittels eines Schraubenziehers eine Verdrehung des Einstellelementes 7 und damit eine axiale Verlagerung desselben bezüglich des Innenleiters vorzuneh men.

Auf diesem Einstellelement 7 ist ein stiftförmiges Eintauch- oder Abstimmelement 17 festsitzend angeordnet, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel stift- oder zy linderförmig ausgestaltet ist. Die Länge, der Durchmesser, die Dielektrizitätskonstante und der Befestigungspunkt des dielektrischen Abstimmelementes oder Zylinders 17 sind dabei so gewählt, daß darüber die gewünschte Resonanz frequenz im gewünschten Frequenzbereich eingestellt werden kann.

Einstellung und Abstimmung der Frequenz erfolgt nun durch Verdrehung des Einstellelementes 7, wodurch das Einstell element 7 mit dem dielektrischen Abstimmelement 17 im Inneren des Innenleiters 3 in unterschiedlicher Axialhöhe relativ zum Innenleiter 3 entsprechend der Doppelpfeildar stellung 21 eingestellt werden kann.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß das obere Ende des Innenleiters 3 bezogen auf die Höhe des Außenleiters 1 etwa 10 bis 20% der axialen Länge des Au ßenleiters unterhalb des oberen Randes 23 des Außenleiters 1 und damit unterhalb des elektrisch leitenden Deckels 25 zum Liegen kommt. Das dielektrische Abstimmelement 17 steht dabei beispielsweise in geringem Maße über den obe ren Rand 27 des Innenleiters 3 über.

Durch Verdrehung des Einstellelementes 7 und damit der Lageveränderung des Einstellelementes 17 kann die Kapazi tät zwischen dem offenen Ende des Innenleiters und dem Gehäusedeckel und damit die Resonanzfrequenz verändert und optimal eingestellt und abgestimmt werden.

Wie aus dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch ersichtlich ist, berührt das dielektrische Abstimmelement 17 den Innenleiter 3 selbst nicht. Sofern die Befestigung des Abstimmelementes nur über das Einstellelement 7 über den dort vorgesehenen Gewindeeingriff erfolgt, der im gezeig ten Ausführungsbeispiel im unteren Bereich des Innenlei ters 3, bevorzugt sogar nur im Bodenbereich oder in dem daran angrenzenden Bereich des Innenleiters 3 erfolgt, werden keine undefinierten, das Kapazitäts- und damit das Frequenzverhalten nachteilig beeinträchtigende undefinier te Kontakte an den Berührungsstellen geschaffen.

Der gezeigte Aufbau weist aber noch einen weiteren wesent lichen Vorteil auf, da eine Temperaturkompensation möglich ist.

Dazu wird ein dielektrisches Abstimmelement mit einem Ausdehnungs-Temperaturkoeffizient gewählt, der kleiner ist als der Temperaturkoeffizient des Außen- und/oder Innen leiters 1, 3 des Koaxialfilters. Bei einer Temperatur erhöhung wird dabei der Innen- und Außenleiter länger, und zwar in einem stärkeren Maße, als sich die Länge des di elektrischen Abstimmelementes ändert. Dabei nimmt die resultierende Kapazität zwischen dem offenen Ende des Innenleiters an dem Gehäusedeckel bei einer Temperatur erhöhung ab, da sich nämlich das dielektrische Abstimm element 17 nicht im gleichen Maße im Sinne einer Längen vergrößerung ausdehnt, wie der Innen- und/oder Außenlei ter, mit der Folge, daß sich die durch die stärkere Län genvergrößerung des Innen- und/oder Außenleiters an sich ergebende Frequenzerniedrigung durch die gleichzeitig bewirkte Kapazitätserniedrigung kompensiert werden kann. Dieses Verhalten kann durchaus durch Auswahl eines ge eigneten dielektrischen Materiales für das Abstimmelement 17 optimiert werden. Besonders geeignet sind dazu dielek trische Materialien bestehend aus Keramik. Dabei eignen sich Materialien, die einen sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen sowie einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der relativen Dielektrizitätskon stanten.

Claims

1. Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, bestehend aus einem oder mehreren Resonatoren oder Koaxialfiltern, die folgende Merkmale aufweisen

- mit einem elektrisch leitenden Außenleiter (1)
- mit einem elektrisch leitenden Innenleiter (3)
- mit einem den Außen- und Innenleiter (1, 3) elektrisch verbindenden Boden (5)
- einen das Hochfrequenzfilter gegenüber vom Boden (5) abdeckenden Gehäusedeckel (25)
- und mit einem die Resonanzfrequenz verändernden Einstell- oder Abstimmelement (17), welches bezogen auf den Innenleiter (3) in unterschiedlicher relativer Hö henlage in diesem eintauchend oder in diesem befindlich ist,

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale

- das Einstellelement (7) umfaßt ein Eintauch- oder Ab stimmelement (17) aus dielektrischem Material, und
- das Eintauch- oder Abstimmelement (17) ist an einer zum Gehäusedeckel (25) versetzt liegenden Abstützstelle abgestützt.

2. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Eintauch- oder Abstimmelement (17) an einer im Inneren des Innenleiters (3) und/oder im Bereich einer Ausnehmung (13) des Bodens (5) gehalten und abge stützt ist.

3. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (7) einen Gewinde teller oder -topf (7') aufweist, welcher mit einem Außen gewinde (9) versehen ist, worüber das Einstellelement (7) mit einem Innengewinde (11) im Inneren des Innenleiters (3) und/oder der Ausnehmung (13) des Bodens (5) verbunden und gehalten ist.

4. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Einstellelement (7) das elektrische Eintauch- oder Abstimmelement (17) an geordnet und mit dem Einstellelement (7) mit verstellbar befestigt ist.

5. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Eintauch- oder Abstimmelement (17) zumindest in geringem Maße über den oberen Rand (27) des Innenleiters (3) übersteht oder unterhalb davon endet.

6. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungs koeffizient des dielektrischen Eintauch- oder Abstimm elementes (17) von dem thermischen Ausdehnungskoeffizien ten des Innen- oder Außenleiters (3, 1) abweicht.

7. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des dielektrischen Eintauch- oder Abstimmelementes (17) klei ner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Innen- oder Außenleiters (3, 1).

8. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient der Dielek trizitätskonstanten des Eintauch- oder Abstimmelementes (17) negativ ist.

9. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Eintauch- oder Abstimmelement (17) aus einem keramischen Materiäl besteht.

10. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Eintauch- oder Abstimmelement (17) aus einer Aluminiumoxid-Keramik, insbesondere einer Al₂O₃-Keramik besteht.

11. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteller oder -topf (7') aus Metall besteht.