DE3935732A1

DE3935732A1 - Resonatorkonstruktion

Info

Publication number: DE3935732A1
Application number: DE3935732A
Authority: DE
Inventors: Erkki Olavi Niiranen
Original assignee: LK Products Oy
Current assignee: Powerwave Comtek Oy
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1990-05-03
Anticipated expiration: 2009-10-27
Also published as: DE3935732C2; US4977383A; JPH02166804A; GB8923470D0; GB2224888A; JP2815200B2; FI80542C; FI80542B; FI884953A0; GB2224888B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Resonator konstruktion, die eine aus einem Isoliermaterial ver fertigte Platte, einen auf dieser Platte montierten Helix-Resonator, der aus einem zu einer zylindrischen Spule mit mehreren Windungen gewickelten Leiter besteht und dessen eine Windung einen parallel zu der Oberfläche der erwähnten Platte gebogenen, geraden Abschnitt auf weist, und ein den Helix-Resonator umgebendes Gehäuse umfaßt, dessen wenigstens Innen- oder Außenoberfläche aus einem elektrisch leitenden Material besteht.

Der Helix-Resonator, der sog. Helix, ist ein Übertragungsleitungsresonator in einer Länge von einer Viertelwelle (elektrische Länge etwa Wellenlänge/4). Der Resonator besteht aus einem Leiter, der ein runder Draht oder Formdraht ist, der zu der Form einer zylin drischen Spule gewickelt worden ist. Der Helix-Resonator wird in einem Gehäuse aus einem sehr leitenden Material angebracht, welches Gehäuse an Erdpotential ist, und das eine der Helix-Enden wird offen gelassen. Der Kenn widerstand des Helix-Resonators wird von dem Verhältnis zwischen dem Spulendurchmesser und der Innendimension des umgebenden Gehäuses, von dem Abstand zwischen den Spulenwindungen, d.h. der sog. Steigung, und von ent weder einem den Resonator stützenden Kunststoff oder einem den Resonator stützenden Material für Leiterplat ten bestimmt.

Was die Größe betrifft, ist der Helix-Resonator bedeutend kleiner als sog. Koaxialresonatoren mit ent sprechenden Eigenschaften, was bei hochfrequenten Funk geräten eine wichtige Eigenschaft ist. Durch Hinter einanderschaltung mehrerer solcher Resonatoren kann ein Hochfrequenzfilter in kleinem Format und mit guten Ei genschaften hergestellt werden, der besonders bei trag baren Funksprechgeräten und Autofunksprechgeräten ver wendet werden kann. Mit schnell verminderter Größe solcher Funkgeräte hat sich die Größe der Filter auch bedeutend vermindert. Diese Verminderung der Filter größen setzt ihrerseits eine immer größere Genauigkeit bei der Herstellung und Zusammenstellung von Hochfre quenzbauelementen voraus.

Bei Filterkonstruktionen soll der Helix-Resonator mit einem Generator mit einem gewissen Kennwiderstand oder mit irgendeiner anderen, entsprechenden, signalent wickelnden Anordnung und anderen Helix-Resonatoren des Filterkreises gekoppelt werden. Dabei soll beispiels weise die Kopplung zwischen dem Generator und dem Reso nator so ausgeführt werden, daß ihre Impedanzen richtig angepaßt sind, damit bei Signalübertragung keine Ver luste auf Grund einer Fehlanpassung entstehen. Beim Helix-Resonator soll ein geeignetes Impedanzniveau, d.h. eine physische Kopplungsstelle, gesucht werden, an der das Impedanzniveau des Resonators dem Impedanzniveau der damit zu koppelnden Anordnung entspricht. Das ba siert darauf, daß das Impedanzniveau des Helix-Resona tors direkt proportional mit dessen elektrischer Länge ist, wobei durch Verschiebung der Kopplungsstelle des Helix-Resonators ein kleineres respektive größeres Impe danzniveau für den Helix-Resonator gewählt werden kann. Diese Anpassung kann auch Anzapfung genannt werden, weil die Kopplungsstelle einen Anzapf aus dem Helix-Resonator bildet. Die erwähnte Kopplungs- oder Anzapfungsstelle beim Helix-Resonator kann experimentell bestimmt werden oder sie kann mit Hilfe eines berechneten oder gemesse nen Kennwiderstandes des Helix-Resonators berechnet wer den. Oft befindet sich die Anzapfungsstelle des Helix- Resonators bei dessen erster Windung. Die Anzapfung wurde herkömmlich durch Löten oder Schweißen des einen Endes einer separaten Spule an einen den Helix-Resonator bildenden Leiter an der Anzapfungsstelle ausgeführt. Mit der verminderten Größe der Filter hat man jedoch be merkt, daß die Wiedergabegenauigkeit der Anzapfung bei Serienherstellung nicht ausreichend ist. Eine unzurei chende Anzapfungsgenauigkeit führt bei Anfachung von Filtern zu einem Regelungsbedarf, der die Anfachungszeit verlangsamt und die Kosten erhöht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Helix-Resonatorkonstruktion zustandezu bringen, wobei die Anzapfung bei seriengefertigten Fil tern einfach und genau ausgeführt werden kann.

Dies wird mittels der Helix-Resonatorkonstruk tion von in der Einleitung beschriebenem Typ erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Oberfläche der Platte ein Mikrostreifenleiter vorgesehen ist, der an eine vorausbestimmte Stelle des erwähnten geraden Abschnitts elektrisch angeschlossen ist.

Weil ein Teil des Resonators erfindungsgemäß parallel zu der Oberfläche der Platte für gedruckte Schaltungen gebogen worden ist, wird der Mikrostreifen auf dieser Platte mittels eines geeigneten Anschlußver fahrens an eine erwünschte Anzapfungsstelle beim Helix- Resonator angeschlossen, wodurch eine gut Elektrizität leitende Verbindung gebildet wird. Alternativ kann zwischen dem Mikrostreifen und der Anzapfungsstelle des Helix-Resonators anstatt einer galvanischen Verbindung eine kapazitive oder induktive Kopplung oder eine Kom bination davon vorgesehen sein. Durch Verschiebung der Lage des Mikrostreifens an eine andere Stelle des er wähnten, geraden Abschnitts der gewählten Windung des Helix-Resonators kann die Anzapfungsstelle leicht wie erwünscht geändert werden. Bei jeder Verschiebung des Mikrostreifens wird eine neue Leiterplatte geätzt, auf welcher Leiterplatte der Mikrostreifen sich an einer neuen Stelle befindet. Nachdem die richtige Stelle für den Mikrostreifen auf dieser Platte gefunden worden ist, werden in der Fortsetzung nur solche Leiterplatten bei Serieproduktion verwendet, und somit ist die An zapfungsstelle immer automatisch richtig. Eine Ausfor mung eines Mikrostreifens auf eine Platte für gedruckte Schaltungen und somit auch eine Anzapfung mittels des Streifens weisen eine sehr exakte Wiedergabegenauigkeit auf, weshalb der Streifen sich außerordentlich gut zur Großserienfertigung eignet. Auch eventuelle spätere Änderungen der Anzapfungsstellen sind mittels einiger Versuchsplatten leicht und schnell ausführbar, ohne daß neue und teure Hilfsmittel überhaupt gebaut werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Helix-Resonator mit dem erwähnten geraden Abschnitt gegen die Oberfläche der Leiterplatte auf diese Leiter platte gelegt. Dabei kann die richtige Anzapfungsstelle auch durch Änderung der Lage des Helix-Resonators im Verhältnis zu dem Streifenleiter auf der erwähnten Lei terplatte gesucht werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Helix-Resonator immer in derselben Weise um einen Ansatz der Leiterplatte angebracht, wobei die Anzapfungsstelle nur gemäß der Lage des auf diese Lei terplatte geätzten Mikrostreifens bestimmt wird.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht auch ein Löten der Anzapfungsverbindung gleichzeitig mit dem Löten der übrigen Komponenten auf der erwähnten Platte.

Die Erfindung wird jetzt mittels Ausführungsbei spielen unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung aus führlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine teilweise geschnittene Planansicht einer erfindungsgemäßen Resonatorkonstruktion,

Fig. 1B eine Seitenschnittansicht der Resonator konstruktion der Fig. 1A längs der Linie C-C,

Fig. 1C eine Schnittansicht der Resonatorkon struktion der Fig. 1A längs der Linie B-B,

Fig. 2A und 2B eine Seiten- respektive End ansicht eines zweiten, erfindungsgemäßen Helix-Resona tors, und

Fig. 3A und 3B eine End- respektive Seitenan sicht eines dritten, erfindungsgemäßen Helix-Resonators, der beabsichtigt ist, auf der Oberfläche einer Leiter platte angebracht zu werden.

Zuerst wird auf die Fig. 1A-1C hingewiesen. An der Kante einer aus einem Isoliermaterial verfertig ten, hier nur teilweise gezeigten Leiterplatte 9 mit gedruckten Schaltungen ist ein daran vorspringender Ansatz oder Arm 8 ausgeformt, um den ein Helix-Resonator 1 so angebracht ist, daß der ganze Ansatz 8 sich inner halb des Helix-Resonators 1 befindet und ihn stützt. Der Resonator 1 besteht aus einem Leiter, der zu einer zy lindrischen Spule mit mehreren Windungen gewickelt ist. Der Ansatz 8 der Leiterplatte 9 hat vorzugsweise die Breite des Innendurchmessers der Spule 1 und die Länge der Spule 1, wobei die Spule 1 stabil an ihrem Platz angebracht wird.

An dem der Leiterplatte 9 zugewandten Ende des Helix-Resonators, d.h. der Spule 1, ist der Anfang einer gewählten Windung 2 (in diesem Fall der ersten Windung) zu einem geraden Abschnitt 3 wesentlich parallel zu dem Durchmesser der Spule 1 und der Oberfläche der erwähnten Leiterplatte 9 gebogen worden, welcher Abschnitt vor zugsweise über seine ganze Länge an der Oberfläche der Leiterplatte 9 anliegt. Dieser gerade Abschnitt 3 der ersten Windung 2 erstreckt sich von einer Biegestelle 4 über das erste Ende der Spule 1 und daran vorbei und weist eine sich außerhalb der Querschnittsumrisse der Spule 1 erstreckende Verlängerung 12 auf. Um den Helix- Resonator, d.h. die Spule 1, ist separat davon ein Ge häuse 7 aus einem leitenden Material, vorzugsweise Me tall, angeordnet, welches Gehäuse an seinem einen Ende an der Leiterplatte 9 befestigt wird. Dabei weist das andere Ende des Gehäuses 7 einen Einschnitt auf, mittels dessen das Gehäuse an der erwähnten Platte befestigt wird. Dieser Einschnitt kann so dimensioniert sein, daß die erwähnte Verlängerung 12 beim Schieben des Gehäuses 7 auf die Platte 9 zwischen das Gehäuse 7 und die Platte 9 gepreßt wird. Das macht die Befestigung des Helix- Resonators 1 stärker und seine Abkühlung besser, indem die Wärmeübertragung von der Spule 1 in das Gehäuse 7 intensiviert wird.

Auf der Platte 9 am Anfang des Ansatzes 8 und unterhalb des geraden Abschnitts 3 der Spule 1 ist ein Mikrostreifenleiter 10 vorgesehen, der sich an den rest lichen Resonatorkreis anschließt und/oder ein Teil einer umfassenderen Streifenleiterfigur auf der Leiterplatte ist. Im Beispielsfall läuft der Mikrostreifenleiter 10 quer zu dem erwähnten geraden Abschnitt 3, aber kann auch in eine andere Richtung dem geraden Abschnitt gegenüber laufen. Eine Anpassung dem Resonator 1 kann auch mittels variierender Breite des Mikrostreifens 10 geändert werden.

Eine erwünschte Impedanz wird mittels der Anzap fungs- oder Kopplungsstelle des Mikrostreifens 10 am geraden Abschnitt 3 der Spule 1 gewählt. Wenn der Mikro streifen 10 in Fig. 1A parallel zu dem geraden Ab schnitt 3 nach links oder rechts verschoben wird, wird durch diese Verschiebung entsprechend das erwünschte Im pedanzniveau für den Helix-Resonator gewählt. Das rich tige Impedanz- oder Anpassungsniveau kann durch Experi mente mit verschiedenen Leiterplatten 9 gesucht werden, wobei der Mikrostreifen 10 sich an verschiedenen Stellen befindet. Nachdem die richtige Stelle des Mikrostreifens 10 auf der Leiterplatte 9 gefunden worden ist, kann bei Serienproduktion eine solche Platte verwendet werden, an der der Helix-Resonator 1 und das Gehäuse 7 befestigt werden. Die Verbindung zwischen dem Helix-Resonator 1 und dem geraden Abschnitt 3 kann mittels eines jeweils geeigneten Anschlußverfahrens, wie durch Löten, ausge führt werden. Das Löten kann gleichzeitig mit dem Löten der übrigen Komponenten auf der Platte für gedruckte Schaltungen ausgeführt werden.

Obgleich der Ansatz 8 der Leiterplatte in den Fig. 1A-1C deutlich an der Kante der Platte 9 vor springt und ein Stück damit bildet, kann der Ansatz 8 auch aus einem separaten Teil bestehen, das an die Kante der Platte angefügt ist, und/oder er kann so aus geformt sein, daß er innerhalb der Umrisse der Platte 9 bleibt. Das könnte zum Beispiel so verwirklicht wer den, daß an der Kante der Leiterplatte zwei parallele Einschnitte ausgeformt werden, wobei dazwischen ein dem Ansatz 8 entsprechender Arm bleibt.

Eine Leiterplatte kann mehrere Ansätze 8 auf weisen, wobei jeder Ansatz mit einem Helix-Resonator 1 versehen ist. Dabei können die Helix-Resonatoren mittels einer Streifenleiterfigur auf dieser Platte zu einem einheitlichen Filter verbunden werden.

Das Modell des Helix-Resonators 1 in den Fig. 1A-1C ermöglicht eine Anwendung sehr niedriger Anzap fungsstellen, was früher nicht praktisch zu verwirk lichen war.

Die Fig. 2A-2B zeigen ein zweites Modell des Helix-Resonators 1 mit zwei Biegungen, was eine Anwen dung auch höherer Anzapfungsstellen ermöglicht. In den Fig. 2A-2B weist die gewählte Windung 2 (in diesem Fall die erste Windung) der Spule 1 wieder einen ein wärts, wesentlich parallel zu dem Durchmesser der Spule gebogenen, geraden Abschnitt 3 auf, der sich von der Biegestelle 4 quer über das Ende der Spule 1 erstreckt. An der anderen Seite der Spule 1 ist der Leiter zu einer sich wesentlich senkrecht abwärts erstreckenden Verlängerung 5 gebogen, die sich außerhalb der Quer schnittsumrisse der Spule erstreckt.

Die Fig. 3A und 3B zeigen noch ein Modell des Helix-Resonators 1, das beabsichtigt ist, auf der Oberfläche der Leiterplatte 9 angebracht zu werden. In den Fig. 3A und 3B ist die gewählte Windung 2 (in diesem Fall die erste Windung) des Helix-Resonators 1 zu einem sich tangential außerhalb der Querschnittsum risse des Helix-Resonators erstreckenden, geraden Ab schnitt 3 gebogen. Der Helix-Resonator 1 ist auf der erwähnten Platte 9 so montiert, daß der gerade Abschnitt 3 auf den Streifenleiter 10 auf der Platte angeordnet an der Oberfläche der Platte anliegen wird. Jetzt kann die richtige Anzapfungsstelle durch Verschiebung ent weder des Helix-Resonators 1 oder des Streifenleiters 10 auf der Platte gesucht werden.

Die Figuren und die Beschreibung im Anschluß daran sind nur beabsichtigt, die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen. Was Einzelheiten betrifft, kann die Erfindung im Rahmen der beigefügten Patentansprüche variieren.

Claims

1. Resonatorkonstruktion, die
eine aus einem Isoliermaterial verfertigte Platte (9),
einen auf dieser Platte (9) montierten Helix- Resonator (1), der aus einem zu einer zylindrischen Spule mit mehreren Windungen gewickelten Leiter besteht und dessen eine Windung (2) einen parallel zu der Ober fläche der erwähnten Platte (9) gebogenen, geraden Ab schnitt (3) aufweist, und
ein den Helix-Resonator (1) umgebendes Gehäuse (7) umfaßt, dessen wenigstens Innen- oder Außenober fläche aus einem elektrisch leitenden Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Platte (9) ein Mikrostreifenleiter (10) vorgesehen ist, der an eine vorausbestimmte Stelle des erwähnten geraden Abschnitts (3) elektrisch angeschlos sen ist.

2. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Mikrostreifenleiter den geraden Abschnitt des Helix- Resonators berührt.

3. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Helix-Resonator (1) mit dem erwähnten geraden Ab schnitt gegen die Oberfläche der Platte auf diese Platte angeordnet ist.

4. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte gerade Abschnitt sich tangential außerhalb der Querschnittsumrisse des Helix-Resonators (1) er streckt.

5. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kante der Platte (9) ein Ansatz (8) ausgeformt ist, um den der Helix-Resonator (1) angebracht ist, und daß irgendeine Windung (2) des Helix-Resonators (1) einen einwärts, wesentlich parallel zu dem Durchmesser des Resonators und der Oberfläche der Platte (9) gebogenen, geraden Abschnitt (3) aufweist.

6. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Abschnitt (3) sich von einer Biegestelle (4) über das erste Ende des Helix-Resonators (1) erstreckt und eine sich außerhalb der Querschnittsumrisse des Helix- Resonators erstreckende Verlängerung (12) aufweist.

7. Resonatorkonstruktion nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Abschnitt (3) sich von der Biegestelle (4) über das erste Ende des Helix-Resonators (1) erstreckt und eine gegen die Oberfläche der Platte gebogene Verlängerung (5) aufweist, die sich außerhalb der Querschnittsumrisse des Helix-Resonators erstreckt.

8. Resonator nach Patentanspruch 6 oder 7, da durch gekennzeichnet, daß die erwähnte Verlängerung (12) an einem den Helix-Resonator umgeben den Gehäuse (7) befestigt ist.

9. Resonatorkonstruktion nach einem der Patent ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ansatzes (8) an der Platte (9) wesentlich gleich groß ist wie der Innendurchmesser des Helix-Resonators (1) .