DE3935732C2

DE3935732C2 - Resonator

Info

Publication number: DE3935732C2
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: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2009-10-27
Also published as: FI884953A0; JP2815200B2; JPH02166804A; DE3935732A1; FI80542C; FI80542B; US4977383A; GB2224888A; GB8923470D0; GB2224888B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Resonator mit einer aus einem Isoliermaterial gefertigten Platte, mit einem 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 Platte gebogenen, geraden Abschnitt aufweist, und mit einem den Helix-Resonator umgebenden Gehäuse, dessen wenigstens Innen- oder Außenoberfläche aus einem elektrisch leitenden Material besteht.

Der Helix-Resonator, der sog. Helix, ist ein Übertra gungsleitungsresonator 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 zylindrischen Spule gewickelt worden ist. Der Helix-Resonator wird in einem Gehäuse aus einem sehr leitenden Material angebracht, welches Gehäuse an Erdpotenti al liegt. Das eine der Helix-Enden wird offen gelassen. Der Kennwiderstand des Helix-Resonators wird von dem Verhältnis zwischen dem Spulendurchmesser und der Innendimension des um gebenden Gehäuses, von dem Abstand zwischen den Spulenwindun gen, d. h. der sog. Steigung, und von entweder einem den Reso nator stützenden Kunststoff oder einem den Resonator stützen den Material für Leiterplatten bestimmt.

Was die Größe betrifft, ist der Helix-Resonator bedeu tend kleiner als sog. Koaxialresonatoren mit entsprechenden Eigenschaften, was bei hochfrequenten Funkgeräten eine wich tige Eigenschaft ist. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Resonatoren kann ein Hochfrequenzfilter in kleinem Format und mit guten Eigenschaften hergestellt werden, der besonders bei tragbaren Funksprechgeräten und Autofunksprech geräten verwendet werden kann. Mit schnell verminderter Grö ße solcher Funkgeräte hat sich die Größe der Filter auch be deutend vermindert. Diese Verminderung der Filtergrößen setzt ihrerseits eine immer größere Genauigkeit bei der Herstellung und Zusammenstellung von Hochfrequenzbauelementen voraus.

Bei Filterkonstruktionen soll der Helix-Resonator mit einem Generator mit einem gewissen Kennwiderstand oder mit irgendeiner anderen, entsprechenden, signalentwickelnden An ordnung und anderen Helix-Resonatoren des Filterkreises ge koppelt werden. Dabei soll beispielsweise die Kopplung zwi schen dem Generator und dem Resonator so ausgeführt werden, daß ihre Impedanzen richtig angepaßt sind, damit bei Signal übertragung keine Verluste auf Grund einer Fehlanpassung ent stehen. Beim Helix-Resonator soll ein geeignetes Impedanzni veau, d. h. eine physische Kopplungsstelle, gesucht werden, an der das Impedanzniveau des Resonators dem Impedanzniveau der damit zu koppelnden Anordnung entspricht. Das basiert darauf, daß das Impedanzniveau des Helix-Resonators direkt proportio nal mit dessen elektrischer Länge ist, wobei durch Verschie bung der Kopplungsstelle des Helix-Resonators ein kleineres respektive größeres Impedanzniveau für den Helix-Resonator gewählt werden kann. Diese Anpassung kann auch Anzapfung ge nannt werden, weil die Kopplungsstelle einen Anzapf aus dem Helix-Resonator bildet. Die erwähnte Kopplungs- oder Anzap fungsstelle beim Helix-Resonator kann experimentell bestimmt werden oder sie kann mit Hilfe eines berechneten oder gemes senen Kennwiderstandes des Helix-Resonators berechnet werden. 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 bemerkt, daß die Wiedergabegenauigkeit der Anzapfung bei Serienherstellung nicht ausreichend ist. Eine unzureichende Anzapfungsgenauigkeit führt bei Anfachung von Filtern zu einem Regelungsbedarf, der die Anfachungszeit verlangsamt und die Kosten erhöht.

Diese Probleme haben Helix-Resonatoren, bei denen die Helix aus einem zu einer zylindrischen Spule mit einigen Win dungen gewundenen Draht gebildet ist. Einen anderen Aufbau hat der in der US-Patentschrift 4,700,158 beschriebene Helix- Resonator, bei dem ein zylindrischer, topfförmiger Isolator mit einem zylindrischen Innenraum vorgesehen ist. Entweder auf der Innen- oder auf der Außenfläche, innen auch auf einem Wendelgang, ist eine wendelförmige Leiterbahn, die eine Spule bildet, ausgebildet, z. B. aufgedruckt. Die jeweils andere Fläche ist leitend flächig plattiert. Das eine Ende der wen delförmigen Leiterbahn ist integral mit dem anderen plattier ten Leiter am Isolierkörper fest verbunden. Das andere Ende der wendelförmigen Leiterbahn ist offen. Die oben beschriebe nen Herstellungsprobleme sind auf diese konstruktiv aufwendi ge Weise bei diesem Helix-Resonator vermieden. Die Herstel lung ist aber immer noch nicht einfach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Helix- Resonator zu schaffen, bei dem die Anzapfung bei seriengefer tigten Filtern einfach und genau ausgeführt werden kann.

Dies wird bei dem eingangs genannten Helix-Resonator da durch erreicht, daß auf der Oberfläche der Platte ein Mikro streifenleiter vorgesehen ist, der an eine vorausbestimmte Stelle des erwähnten geraden Abschnitts elektrisch ange schlossen 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 Anschlußverfahrens an eine erwünschte Anzap fungsstelle beim Helix-Resonator angeschlossen, wodurch eine gut Elektrizität leitende Verbindung gebildet wird. Alterna tiv kann zwischen dem Mikrostreifen und der Anzapfungsstelle des Helix-Resonators anstatt einer galvanischen Verbindung eine kapazitive oder induktive Kopplung oder eine Kombination davon vorgesehen sein. Durch Verschiebung der Lage des Mikro streifens an eine andere Stelle des erwähnten, geraden Ab schnitts der gewählten Windung des Helix-Resonators kann die Anzapfungsstelle leicht wie erwünscht geändert werden. Bei jeder Verschiebung des Mikrostreifens wird eine neue Leiter platte geätzt, auf welcher Leiterplatte der Mikrostreifen sich an einer neuen Stelle befindet. Nachdem die richtige Stelle für den Mikrostreifen auf dieser Platte gefunden wor den ist, werden in der Fortsetzung nur solche Leiterplatten bei Serieproduktion verwendet, und somit ist die Anzapfungs stelle immer automatisch richtig. Eine Ausformung eines Mi krostreifens 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 mit tels 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 Ober fläche der Leiterplatte auf diese Leiterplatte gelegt. Dabei kann die richtige Anzapfungsstelle auch durch Änderung der Lage des Helix-Resonators im Verhältnis zu dem Streifenleiter auf der erwähnten Leiterplatte 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 Leiterplatte geätzten Mikrostreifens bestimmt wird.

Der erfindungsgemäße Resonator ermöglicht auch ein Löten der Anzapfungsverbindung gleichzeitig mit dem Löten der übri gen Komponenten auf der erwähnten Platte.

Die Erfindung wird mittels Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1A eine teilweise geschnittene Planansicht eines erfindungsgemäßen Resonators,

Fig. 1B eine Seitenschnittansicht des Resonators der Fig. 1A längs der Linie C-C,

Fig. 1C eine Schnittansicht des Resonators 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.

Claims

1. Resonator mit einer aus einem Isoliermaterial gefertig ten Platte (9),
mit einem 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 Oberfläche der erwähnten Platte (9) gebogenen, geraden Abschnitt (3) aufweist, und
mit einem den Helix-Resonator (1) umgebenden Gehäuse (7), dessen wenigstens Innen- oder Außenoberfläche aus einem elektrisch leitenden Material besteht, dadurch gekennzeich net, daß auf der Oberfläche der Platte (9) ein Mikrostreifen leiter (10) vorgesehen ist, der an eine vorausbestimmte Stel le des erwähnten geraden Abschnitts (3) elektrisch ange schlossen ist.

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrostreifenleiter (10) den geraden Abschnitt des Helix- Resonators (1) berührt.

3. Resonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Helix-Resonator (1) mit dem geraden Abschnitt (3) ge gen die Oberfläche der Platte (9) auf dieser Platte angeordnet ist.

4. Resonator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der gerade Abschnitt (3) sich tangential außer halb der Querschnittsumrisse des Helix-Resonators (1) er streckt.

5. Resonator nach Anspruch 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 irgendei ne Windung (2) des Helix-Resonators (1) einen einwärts, we sentlich parallel zu dem Durchmesser des Resonators und der Oberfläche der Platte (9) gebogenen, geraden Abschnitt (3) aufweist.

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

7. Resonator nach Anspruch 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 (9) gebogene Verlängerung (5) aufweist, die sich außerhalb der Querschnittsumrisse des He lix-Resonators (1) erstreckt.

8. Resonator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß die Verlängerung (12) an einem den Helix-Resonator (1) umgebenden Gehäuse (7) befestigt ist.

9. Resonator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Breite des Ansatzes (8) an der Platte (9) wesentlich gleich groß ist wie der Innendurchmesser des Helix-Resonators (1).