DE4323365C2 - Koaxialer Resonator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen koaxialen Resonator mit einem äußeren Leiter, einem inneren Leiter, einem Hohlraum innerhalb des inneren Leiters, und mit mindestens einer kapazitiven Ankopplung.

Aus der US 5,216,394 ist ein koaxialer Resonator dieser Art bekannt. Hier ist in einem Hohlraum eines inneren Leiters ein Zylinderkondensator angeordnet, durch den eine kapazitive Ankopplung an den inneren Leiter des koaxialen Resonators stattfindet.

Aus den Patents Abstracts of Japan, E-748 April 24, 1989, Vol. 13/No 173, "Dielectric resonator", 64-2402, Appl. No. 62-158425, ist ein weiterer koaxialer Resonator bekannt, bei dem ein Koppelkondensator in einem Hohlraum des inneren Leiters angeordnet ist.

In S. Schröder: "Berechnung und Aufbau von λ/4- Hohlraumkreisen und deren Kopplungsarten", Radio und Fernsehen 15(1966), H. 11, S. 329-331 sind koaxiale Resonatoren mit kapazitiver und induktiver Kopplung offenbart.

Weitere koaxiale Resonatoren sind aus der Druckschrift Dr. J. Jirmann: "Koaxiale Keramikresonatoren, interessante Bauelemente für den Frequenzbereich zwischen 1 und 2,4 GHz", UKW-Berichte 2/89, S. 89-93 bekannt. Hier sind Verstärker und Oszillatoren mit koaxialen Keramikresonatoren, die ebenfalls kapazitiv oder induktiv angekoppelt sind, offenbart.

In der Druckschrift G. Kuchler: "Coaxial Ceramic Resonators for UHF and Microwaves", Siemens Components 6/89, S. 223-227, sind koaxiale Keramikresonatoren in diversen Ausführungsformen angegeben. Hier werden λ/2- und λ/4- Resonatoren mit rundem oder quadratischem Querschnitt beschrieben. Die quadratischen Ausführungsformen können mit einer Lötfahne ("solder terminal") insbesondere für die automatische Bestückung versehen sein. Diese Lötfahne ist mit dem inneren Leiter des Keramikresonators kontaktiert.

Bei hohen Frequenzen, z. B. in dem Bereich von einem Gigahertz, können Streukapazitäten und Induktivitäten der Zuleitung die Funktion der Schaltung beeinträchtigen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen koaxialen Resonator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Streukapazitäten und Induktivitäten möglichst klein sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Koaxiale Resonatoren sind bei Oszillatorschaltungen, beispielsweise mittels eines Kondensators, nur schwach an die Schaltung angekoppelt. Dieser Koppelkondensator befindet sich nach dem Stand der Technik z. B. auf einer Platine, und mittels eines Drahtes oder Bändchens ist er mit dem inneren Leiter des koaxialen Resonators verbunden. Diese Verbindung besitzt Streukapazitäten, die sich zusammen mit der nicht vermeidbaren Induktivität dieser Verbindung und den Streukapazitäten des Koppelkondensators, die zum Teil auch durch seine Anschlußflächen bewirkt werden, störend auf die Stabilität der Schaltung auswirken. Die Streukapazitäten können insbesondere an das elektromagnetische Feld des Resonators, das an einer nichtmetallisierten Wandfläche teilweise austritt, ankoppeln. Es können Nebenresonanzen auftreten, auf denen die Oszillatorschaltung schwingt. Weiterhin wird durch die Streukapazitäten eine Frequenzverschiebung verursacht.

Bei der Erfindung ist der Koppelkondensator in dem feldfreien Hohlraum des inneren Leiters des koaxialen Resonators angeordnet. Das elektromagnetische Feld des Resonators ist in diesem Hohlraum nicht vorhanden. Die Verbindung des Koppelkondensators mit dem inneren Leiter befindet sich ebenfalls in dem Hohlraum und erzeugt deshalb keine Streukapazitäten; dies gilt auch für den Koppelkondensator.

Durch diese Anordnung kann die Stabilität der Schaltung verbessert werden. Bei der Anwendung in einem spannungsgesteuerten, abstimmbaren Oszillator kann ein weiter Abstimmbereich erzielt werden.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt C-C und

Fig. 2 einen Längsschnitt D-D eines koaxialen Resonators, der zwei Flächenkondensatoren auf einer Trägerplatte innerhalb seines Innenleiters enthält.

In den Fig. 1 und 2 ist ein koaxialer Resonator mit einem äußeren Leiter 1, einem inneren Leiter 2 und mit einem dielektrischen Material 3 dargestellt. Die Figur zeigt einen Querschnitt C-C durch den Resonator. Das elektromagnetische Feld des Resonators wird in dem Zwischenraum zwischen dem inneren Leiter 2 und dem äußeren Leiter 1, im dielektrischen Material 3, gespeichert. Um kompakte Ausführungsformen des Resonators zu erhalten, wird ein dielektrisches Material mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstante verwendet, zum Beispiel Keramik. Ausführungsformen ohne dielektrisches Material, beziehungsweise mit Luft, sind aber ebenfalls möglich.

Bei einem λ/2-Resonator ist der Resonator an den beiden Stirnflächen 4 und 5 nicht metallisiert. Hier kann das elektromagnetische Feld des Resonators das Dielektrikum 3 teilweise verlassen und Streukapazitäten mit einer Zuleitung bilden. In den Hohlraum 6 innerhalb des inneren Leiters 2 hingegen dringt dieses Streufeld nicht ein. In diesen Hohlraum 6 sind zwei ebene Flächenkondensatoren eingesetzt. Diese bestehen aus einem dielektrischen Plättchen 10 mit einer leitenden Unterseite 11 und einer ersten 12 und einer zweiten leitenden Fläche 13 auf der Oberseite. Die erste und die zweite leitende Fläche 12, 13 bilden jeweils mit der metallisierten Unterseite (Elektrode) 11 zwei getrennte Kondensatoren. Die Anschlußdrähte 14 und 15 verbinden diese Kondensatoren mit einer Schaltung.

Die leitende Unterseite 11 des Flächenkondensators ist mit dem inneren Leiter 2 des Resonators kontaktiert, zum Beispiel verlötet 16. Der untere Teil des Hohlraums 6 ist hier vollständig mit Lötzinn aufgefüllt. An die zweite leitende Fläche 13 kann zum Beispiel eine abstimmbare Kapazitätsdiode angeschlossen werden, um die Resonanzfrequenz des Resonators zu variieren. Die ebenen Flächenkondensatoren bewirken eine kapazitive Ankopplung des Resonators.

Der beziehungsweise die Flächenkondensator/en kann/können den Hohlraum 6 teilweise oder vollständig ausfüllen.

Durch diese Anordnung wird die Schaltung kompakter. Allein der Anschlußdraht 14 weist noch Streukapazitäten und Induktivitäten auf. Die Flächenkondensatoren sind zuleitungsfrei an den Resonator angekoppelt.

Bei einem λ/4-Resonator ist eine Stirnfläche metallisiert und eine offen. Bei der offenen Stirnfläche tritt hier ebenfalls das elektromagnetische Feld teilweise aus und bildet Streukapazitäten.

Eine induktive Ankopplung kann ebenfalls in dem Hohlraum 6 des Resonators angeordnet sein. So kann beispielsweise ein induktives Element, das sich auf einem Plättchen in dem Hohlraum 6 befindet, an den inneren Leiter 2 des Resonators angekoppelt sein.

Für den koaxialen Resonator können verschiedenste Ausführungsformen, zum Beispiel mit rechteckigem Querschnitt, gewählt werden. Ein in den Hohlraum 6 eingesetzter Kondensator beispielsweise muß dann dieser Form entsprechend angepaßt werden.

Koaxiale Resonatoren sind vorwiegend als λ/2- und als λ/4-Resonatoren ausgeführt. Beide Versionen können in dem Hohlraum 6 kapazitiv oder induktiv angekoppelt sein. λ/2-Resonatoren sind vorteilhaft für die Realisation eines zweiten Anschlusses.

Claims (4)

1. Koaxialer Resonator mit einem äußeren Leiter, einem inneren Leiter, einem Hohlraum innerhalb des inneren Leiters und mit einer kapazitiven Ankopplung, wobei die kapazitive Ankopplung in dem Hohlraum des inneren Leiters stattfindet, durch gekennzeichnet, daß die kapazitive Ankopplung mittels mindestens eines ebenen Flächenkondensators (10, 11, 12; 13) durchgeführt ist, dessen eine von zwei Elektroden (11, 12, 13) mit dem inneren Leiter (2) des Resonators in der Weise galvanisch verbunden (16) ist, daß der zwischen der Elektrode (11) und dem Innenleiter (2) vorhandene Hohlraum (6) durch ein leitendes Material (16), zumindest teilweise ausgefüllt ist.

2. Koaxialer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Keramikresonator ausgeführt ist.

3. Koaxialer Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kapazitive Ankopplungen (12, 13) an gegenüberliegenden Enden im Hohlraum (6) angeordnet sind.

4. Koaxialer Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als λ/2- oder als λ/4-Resonator ausgebildet ist.