DE19927193A1

DE19927193A1 - Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators

Info

Publication number: DE19927193A1
Application number: DE1999127193
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt; Siegbert Martin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2001-01-11
Also published as: WO2000077882A1; AU4945900A

Abstract

Der Resonator (1) ist auf einem Substrat (2) neben einer Signalleitung (3) angeordnet und von einem Gehäuse (4) umgeben. Wobei in das Gehäuse (4) ein Abstimmelement (7, 8) mit einer leitenden Platte (8) hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator (1) veränderbar ist. DOLLAR A Um für mehrere Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zu erzielen, besteht der dielektrische Resonator (1) aus mehreren dielektrischen Schichten (9, 10, 11) mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators, der auf einem Substrat neben einer Signalleitung angeordnet und von einem Gehäuse umgeben ist, wobei in das Gehäuse ein Abstimmelement mit einer leitenden Platte hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator veränderbar ist.

Eine derartige Anordnung ist bekannt aus D. Kajfez, P. Guillon: Dielectric Resonators, Artech House, Dedham, MA, 1986, Seite 509-510. Solche dielektrischen Resonatoren in zylindrischer Form aus einem Material mit geringen dielektrischen Verlusten und hoher Dielektrizitätszahl werden z. B. für den Aufbau von Filtern und Oszillatoren im Mikrowellenbereich eingesetzt. Das in dem Gehäuse des dielektrischen Resonators angeordnete Abstimmelement dient dazu, ihn auf eine gewünschte Resonanzfrequenz exakt einzustellen. Da sowohl der den Resonator bildende dielektrische Körper als auch das Gehäuse und auch das Abstimmelement thermisch bedingten Ausdehnungsschwankungen unterliegen, kommt es zu einer ungewollten temperaturabhängigen Drift der Resonanzfrequenz. Durch gezielte Auswahl der Gehäuseeigenschaften, des Dielektrikums und des Abstimmelements kann erreicht werden, daß sich die temperaturabhängigen Einflüsse gegenseitig kompensieren, so daß sich allenfalls für eine bestimmte Resonanzfrequenz eine möglichst geringe temperaturabhängige Frequenzdrift erzielen läßt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich für mehrere Resonanzfrequenzen ein möglichst temperaturstabiles Verhalten erzielen läßt.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der dielektrische Resonator aus mehreren dielektrischen Schichten mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten besteht. Mit einem solchen dielektrischen Resonator lassen sich in Abhängigkeit des Abstandes zwischen der leitenden Platte des Abstimmelements gegenüber dem dielektrischen Resonator mehrere Resonanzfrequenzen einstellen, von denen jede über einen weiten Temperaturbereich keine oder nur eine sehr geringe temperaturabhängige Frequenzdrift erfährt.

Gemäß einem Unteranspruch sind die dielektrischen Schichten vorzugsweise parallel zu der leitenden Platte des Abstimmelements orientiert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgende Erfindung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung stellt einen Querschnitt durch eine Resonatoranordnung dar. Dabei ist ein dielektrischer Resonator 1 auf einem Substrat 2 neben einer Signalleitung 3 in Form einer Streifenleitung fixiert. Der dielektrische Resonator 1 ist von einem metallischen Gehäuse 4 umgeben, das auf der Oberseite des Substrats 2 aufliegt und mit der an der Unterseite des Substrats 2 befindlichen Massefläche 5 kontaktiert ist. Die Signalleitung 3 ist durch eine Öffnung 6 im Gehäuse 4 hindurchgeführt.

Um den Resonator auf eine gewünschte Resonanzfrequenz abstimmen zu können, ist ein in das Gehäuse 4 hineinragendes Abstimmelement 7, 8 vorgesehen. Das Abstimmelement besteht aus einem Schaft 7, der mit einem Außengewinde versehen ist und in einer Gewindebohrung in einer Wand des Gehäuses 4 verdrehbar gelagert ist. Die Eindringtiefe des Abstimmelements in das Gehäuse 4 kann somit über den Schaft 7 eingestellt werden. An der in das Innere des Gehäuses 4 gerichteten Stirnseite des Schaftes 7 ist eine leitende Platte 8 angeordnet, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 durch Verdrehen des Schaftes 7 verändert werden kann. Durch Ändern des Abstandes zwischen der leitenden Platte 8 und dem dielektrischen Resonator 1 ist die Resonanzfrequenz einstellbar. Der Abstand der leitenden Platte 8 gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 hat einen Einfluß auf die Energieverteilung im dielektrischen Körper 1. Ist der Abstand klein, konzentriert sich die Energie mehr auf den unteren, substratnahen Bereich des dielektrischen Resonators 1. Bei größerem Abstand der leitenden Platte 8 verschiebt sich die Energiedichte mehr in den oberen substratfernen Bereich des dielektrischen Resonators 1. Die Resonanzfrequenz, auf der die Resonatoranordnung schwingt, hängt also von der Energiedichteverteilung im dielektrischen Resonator 1 ab. Diese Eigenschaft wird nun dazu ausgenutzt, um für mehrere Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zu erzielen; d. h. es soll bei mehreren einstellbaren Resonanzfrequenzen über einen möglichst weiten Temperaturbereich keine oder nur eine geringe temperaturabhängige Frequenzdrift geben. Dazu ist, wie die Figur verdeutlicht, der dielektrische Resonator aus mehreren dielektrischen Schichten 9, 10 und 11 aufgebaut. Die einzelnen dielektrischen Schichten 9, 10 und 11 sind bezüglich ihrer Materialeigenschaften so ausgewählt, daß jede Schicht einen anderen Temperaturkoeffizienten aufweist. Wie bereits ausgeführt, kann durch entsprechende Einstellung des Abstandes der leitenden Platte 8 gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 die Energieverteilung auf jede beliebige der vorzugsweise parallel zu der leitenden Platte 8 verlaufenden dielektrischen Schichten 9, 10, 11 konzentriert werden. Die eingestellte Resonanzfrequenz hängt davon ab, in welcher der dielektrischen Schichten 9, 10 oder 11 durch Einstellung des Abstimmelementes 7, 8 eine Energiekonzentration vorherrscht.

Der dielektrische Resonator 1 liegt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht direkt auf dem Substrat 2 auf, sondern es ist ein Abstandhalter 12 zwischen dem Substrat 2 und dem dielektrischen Resonator 1 eingefügt.

Weisen nun die einzelnen dielektrischen Schichten, von denen jede für eine andere Resonanzfrequenz steht, solche Temperaturkoeffizienten auf, daß für jeden Temperaturkoeffizient die gesamte Resonatoranordnung einschließlich des Gehäuses 4, des Abstimmelements 7, 8 und des dielektrischen Resonators 1 ein temperaturstabiles Frequenzverhalten entsteht, so ist das Ziel erreicht, daß die Resonatoranordnung für mehrerer einstellbare Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zeigt. Die Zahl der dielektrischen Schichten 9, 10,11 des dielektrischen Resonators 1 wird sich danach richten, auf wieviele Resonanzfrequenzen die Resonatoranordnung einstellbar sein soll.

Die Dielektrizitätskonstanten der einzelnen dielektrischen Schichten 9, 10, 11 können gleich, aber auch verschieden sein.

Abweichend von der Darstellung in der Zeichnung kann das Abstimmelement 7, 8 auch seitlich des dielektrischen Resonators 1 angeordnet sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators (1), der auf einem Substrat (2) neben einer Signalleitung (3) angeordnet und von einem Gehäuse (4) umgeben ist, wobei in das Gehäuse (4) ein Abstimmelement (7, 8) mit einer leitenden Platte (8) hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonators (1) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Resonator (1) aus mehreren dielektrischen Schichten (9, 10, 11) mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (9, 10, 11) parallel zu der leitenden Platte (8) des Abstimmelements (7, 8) verlaufen.