DE3891014C2 - Resonator-Anordnung mit Helixresonator aus Metalldraht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Resonator-Anordnung mit wenig­ stens einem Helixresonator, aus einem Metalldraht, der zu ei­ ner zylindrischen Spule gewickelt und von einer der in ange­ ordneten Stützkonstruktion aus isolierendem Werkstoff abge­ stützt ist.

Verschiedene Spulen und Kondensatoren werden in großem Umfang als Teile des Grundaufbaus in elektrotechnischen Filtern ver­ wendet. Bei Frequenzen in der Größenordnung von hundert Mega­ hertz beginnen merkliche Verluste und Nebenwirkungen, die insbesondere durch den Aufbau von Kondensatoren hervorgerufen werden. Die Längsinduktivität eines Kondensators ist nicht länger unbedeutend, ebenso nicht die Streukapazität zwischen den Spulenwindungen in bezug auf die Umgebung. Bis zu einer bestimmten Grenze können solche Schwierigkeiten durch Konden­ sator- und Spulen-Anordnungen gemildert werden. Jedoch nehmen mit größer werdenden Frequenzen die Spulen- und Kondensator­ verluste schließlich in solchem Umfange zu, daß, was Verluste betrifft, verschiedene Übertragungsleitungs- und Hohl(raum)- Resonatoren die einzige Alternative sind.

Aufgrund ihrer kleinen Verluste werden koaxiale Resonatoren am meisten eingesetzt, besonders bei großen Leistungen. Die Verluste nehmen mit zunehmender Resonatorgröße ab, und zur gleichen Zeit wird der Netzwiderstand verbessert. Bei Fre­ quenzen bis etwa 10 oder 15 GHz werden in großem Umfang Streifen- und Mikrostreifen-Techniken angewandt.

Im Frequenzbereich zwischen 100 und 1000 MHz sind sowohl Ko­ axial- als auch Streifenleitungs-Resonatoren häufig unnötig groß und teuer. In diesem Frequenzbereich werden im allgemei­ nen sogenannte Helixresonatoren verwendet. Helixresonatoren unterscheiden sich in ihrem Aufbau von Koaxialresonatoren da­ durch, daß der Mittelleiter zu einer Spule gewickelt ist. Die spezifische Impedanz eines Helixresonators ist hauptsächlich durch das Verhältnis des Spulendurchmessers zum Innenmaß der Außenhülle und durch den Wicklungsschritt bestimmt. Innerhalb des Frequenzbereiches von 100 bis 1000 MHz und des Q-Wert- Bereiches von 500 bis 1000 ist die Größe eines Helixresona­ tors etwa ein Drittel derjenigen eines Koaxialresonators mit ähnlichen Merkmalen. Der Helixresonator ist gewöhnlich in Form einer zylindrischen Spule hergestellt und dadurch abge­ stützt, daß in der Spule ein auf verschiedene weise aus Kera­ mik- oder Kunststoff-Werkstoff angefertigter Rahmen angeord­ net ist. Dies ist notwendig, um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu erzielen. Jedoch ist die Herstellung der Anord­ nung in der Serienproduktion schwierig und teuer, insbesonde­ re bei kleinen Resonatorgrößen.

In der US-Patentschrift 4,061,992 ist ein gattungsgemäßer He­ lixresonator in Form einer Zylinderspule aus Draht offenbart, die durch eine auf einer Grundplatte flächennormal angeordne­ te zylindrische bzw. rohrförmige Stützkonstruktion aus Iso­ lierwerkstoffinnen abgestützt ist. Die Stützkonstruktion übernimmt nur die mechanische Abstützung. Zur Abstimmung ist in ihr ein Kern verdrehbar. Elektrische Anschlüsse der Spule sind weder vorgesehen noch durch die Stützkonstruktion er­ leichtert. Die Herstellung ist aufwendig, und die Abstimmung muß einzeln vorgenommen und der verdrehbare Kern dann festge­ legt werden.

Insbesondere bei tragbaren Funkgeräten sind in der Größe kleine Resonatoren mit kleinen Verlusten von größter Wich­ tigkeit als Bauteile in verschiedenen Hochfrequenzfiltern. Mit der Verkleinerung der Größe wurde es zunehmend schwieri­ ger, überhaupt eine ausreichende Herstellungsgenauigkeit in der Produktion solcher Filteranordnungen zu erreichen, ob­ gleich teuere Lösungen angewandt wurden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Re­ sonator-Anordnung zu schaffen, die wegen ihrer bequemen und billigen Herstellung für die Serienfertigung gut geeignet ist und bei der jedoch die Vorteile eines guten Volumen/Verlust- Verhältnisses eines Helixresonators mit einer einfachen, mit geringem Verlust behafteten Platine kombiniert ist.

Eine dieses Problem lösende Resonator-Anordnung mit wenig­ stens einem Helixresonator ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung ist somit, einen diskreten He­ lixresonator in eine Streifenleitungs-Anordnung so zu inte­ grieren, daß die Isolierplatine, auf deren Oberfläche die Streifenleitungs-Schaltung ausgebildet ist, gleichzeitig als Stützkonstruktion für den Helixresonator und dessen Anschluß dient.

Durch die Erfindung werden eine gute Reproduzierbarkeit und mechanische Einfachheit erzielt, was die Mengenleistung ver­ bessert und die Herstellungskosten senkt. Schaltungstechni­ sche Lösungen, die wegen der Reproduktionsschwierigkeiten bisher nicht angewandt worden waren, sind nunmehr möglich, wodurch der Einsatzbereich der Produkte verbessert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das die Resonatoren umgebende Gehäuse von zwei Hälften gebildet, die aus Metall hergestellt oder mit Metall beschichtet sind, damit sie elektrisch leitfähig werden. Die Hälften sind an­ einander angelegt und auf elektrisch leitfähige Weise mitein­ ander verbunden. Die Isolierplatine ist an in den Rändern der Gehäusehälften ausgebildeten Vertiefungen abgestützt. Auf diese Weise ist ein Anordnung geschaffen, die einfach und stabil ist.

Die Erfindung wird im einzelnen nachstehend anhand des Bei­ spiels in den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Resonator-Anordnung gemäß der Erfindung ohne Gehäuse,

Fig. 2 eine Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 in der Blickrichtung A-A,

Fig. 3 eine Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 in Stel­ lung in einer Gehäusehälfte,

Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 3 in der Blickrichtung B-B, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Gehäusehälfte, in der Blick­ richtung c-c gemäß Fig. 3.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Resonator-Anordnung umfaßt vier diskrete Helixresonatoren 1, die aus Metalldraht zu zy­ lindrischen Spulen gewickelt sind. Jeder Resonator ist um Vorsprünge 2a angeordnet, die in einer aus isolierendem Werk­ stoff hergestellten Platte 2 ausgebildet sind. Der untere Teil der Isolierplatine 2 ist mit einem von Streifenleitungen 3 gebildeten elektrischen Stromkreis versehen, an den die Re­ sonatoren auf elektrisch leitfähige Weise (z. B. durch Löten) an mit den Bezugszeichen 4 bezeichneten Stellen angeschlossen sind. Jeder Resonator 1 ist ferner mit dem Vorsprung 2a durch Anlöten an eine metallisierte Stelle des Vorsprungs mecha­ nisch verbunden. Diese mechanischen Verbindungsstellen sind in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.

Gemäß Fig. 3 ist die Isolierplatine 2 mit ihren Helixresona­ toren in einer Gehäusehälfte 6a in Stellung gebracht. Das Ge­ häuse ist von zwei aneinander angelegten Hälften 6a und 6b gebildet. Die letztgenannte Hälfte ist in Fig. 4 mit gestri­ chelten Linien dargestellt. Die Gehäusehälften sind auf elek­ trisch leitfähige Weise miteinander verbunden. Vertiefungen für die Isolierplatine sind in jeder Gehäusehälfte 6a und 6b vorgesehen. Die Enden der Gehäusehälften und Trennwände 6c zwischen den Resonatoren umfassen Vertiefungen 7 (Fig. 4) für den unteren Teil der Isolierplatine, und der obere Teil der Gehäusehälften umfaßt Vertiefungen 8 für den Endabschnitt der Vorsprünge 2a. Jede Vertiefung entspricht in der Tiefe der halben Dicke der Isolierplatine 2. Außerdem ist der Boden 9 der Gehäusehälften (Fig. 3) mit Auslässen 10 zum Anschließen an externe Stromkreise versehen.

Wenngleich die Erfindung im Vorstehenden anhand des Beispiels gemäß der beigefügten Zeichnung beschrieben wurde, ist es of­ fensichtlich, daß die Erfindung darauf nicht beschränkt ist, sondern daß sie in mannigfaltiger Weise im Rahmen des in den beigefügten Patentansprüchen offenbarten Erfindungsgedankens abwandelbar ist. Folglich kann z. B. die Zahl der Helixresona­ toren variieren, ebenso wie die Abmessungen der verschiedenen Bauteile. Auch können eine oder mehrere Anordnungen gemäß der Erfindung in ein Filter für elektrische Hochfrequenzsignale eingebaut werden.

Claims (6)

1. Resonator-Anordnung mit wenigstens einem Helixresonator (1) aus einem Metalldraht, der zu einer zylindrischen Spule gewickelt und von einer darin angeordneten Stützkonstruktion aus isolieren­ dem Werkstoff abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion als Isolierplatine (2) ausgebildet ist, die außerhalb der Spule wenigstens zum Teil einen von Streifen­ leitungen (3) gebildeten elektrischen Stromkreis umfaßt, an den der Helixresonator (1) elektrisch angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von Helixreso­ natoren (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatine (2) mit einem Vorsprung (2a) für jeden Resonator (1) versehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Helixresonator (1) an seinem oberen Abschnitt (5) mit der Isolierplatine (2) mechanisch verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren mit einem von zwei aneinander anliegenden Hälften (6a, 6b) gebildeten Gehäuse umgeben sind, derart, daß die Hälften, die aus Metall hergestellt oder mit Metall beschichtet sind, damit sie elektrisch leitfähig werden, auf elektrisch leit­ fähige Weise miteinander verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatine (2) an in den Rändern der Gehäusehälften (6a, 6b) ausgebildeten Vertiefungen (7, 8) abgestützt ist, und daß bei Bedarf die Streifenleitungen (3) auf der Isolierplatine (2) an diesen Stellen mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbun­ den sind.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren (1) mittels der Streifenleitungen (3) galva­ nisch oder mittels elektrischer oder magnetischer Felder mitein­ ander und mit externen elektrischen Stromkreisen verbunden sind.