DE4330491A1 - N-kreisiges HF-Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den konstruktiven Aufbau von HF- Filtern nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie z. B. als Bandpässe und als Frequenzweichen in ortsfesten Anlagen von Datenübertragungssystemen und modernen Funknetzen im GHz- Bereich Anwendung finden.

Übliche Bandpässe werden als Topfkreise (einkreisig) oder, wenn - u. a. - eine größere Bandbreite gefordert ist, durch Aneinanderreihen mehrerer Resonatoren (mehrkreisig) aufgebaut.

Bei mehrkreisiger Anordnung ist z. B. die Reihung einer Anzahl quasi-Koaxialleitungs-Resonatoren mit einem gemeinsamen Gehäuse - mit bzw. ohne Trennwände oder Trennstege zwischen den Innenleitern - bekannt.

Eine Ausführung mit einem durch Stege aufgeteilten Gehäuse ist in der DE-Offenlegungsschrift Nr. 30 28 925, und eine Variante ohne die Trennelemente ist in DE-Patent Nr. 33 29 057 beschrieben. In beiden Fällen sind Zylinderstifte als Innenleiter in einem Gehäuse aus rechtwinklig zueinander stehenden Wandteilen angeordnet und in dem Gehäuse von Luft umgeben.

Die Ausführung mit Innenleitern ohne Trennelemente ist dem sog. Kammleitungsfilter und den Interdigitalfiltern in Streifenleitungstechnik adäquat. Ein Beispiel für ein solches Kammleitungsfilter ist in DE-OS Nr. 41 35 435 angegeben. Die Resonator-Innenleiter sind hier auf ein dielektrisches Substrat kaschiert, und beidseitig der Innenleiterflächen sind, durch dielektrisches Substrat davon getrennt, metallische Flächen als Gegengewicht und Außenleiter vorgesehen. Die Randflächen der Substratplatten sind bei dieser Lösung nicht metallisiert.

Nach dem Wirkmechanismus stellt die Anordnung einen Filterkörper dar, der mit einem Dielektrikum gefüllt ist, dessen Dielektrikumskonstante größer als die von Luft ist.

Die Lösungen des bekannten Stands der Technik können in verschiedener Hinsicht verbessert werden. So sind die Gehäuse der in konservativer Koaxialtechnik ausgeführten Filter (mit den stiftartigen, freistehenden Resonator-Innenleitern) recht massiv ausgebildet. Sie bestehen aus einem Grundkörper mit ausgefrästem Innenraum und einem auf schraubbaren Deckel. Der gesamte Filterkörper ist schwer und benötigt relativ viel Raum. Die mit diesem Aufbau erzielbaren Gütewerte können - bei entsprechender Optimierung - sehr hoch sein, aber die Qualität wird mit höherem Aufwand und Preis bezahlt.

Das Raum- und Masseproblem ist bei den in Streifen­ leitungstechnik ausgeführten Filtern gelöst; sie können sehr flach gehalten werden, und die verwendeten Material­ komponenten haben eine geringe Dichte. Hier sind jedoch auf Grund der Besonderheiten der Feldausbildung zwischen den flächigen Leiterstrukturen die elektrischen Werte - Güte, Bandbreite, Filtercharakteristik usw. - nicht gleich günstig wie bei den (vergleichsweise) dreidimensionalen Anordnungen. Auch sind besondere Vorkehrungen erforderlich, um eine wirksame Frequenzabstimmung für die einzelnen Innenleiter zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch prinzipielle Änderungen des konstruktiven Aufbaus von n-kreisigen HF- Filtern den technologischen und den Materialaufwand zu senken und gleichzeitig elektrische Werte zu gewährleisten, die denen guter Lösungen des Stands der Technik zumindest gleich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -varianten.

Die Erfindung vereint die maßgeblichen Vorteile der Koaxial- mit denen der Streifenleitertechnik. Sie ermöglicht Filter­ anordnungen, die sich durch kompakteste Bauweise und damit geringen Platzbedarf und vergleichsweise geringe Masse bei trotzdem hervorragenden elektrischen Werten auszeichnen. Die Stanztechnik, die einen wesentlichen Anteil an der Herstellung der neuartigen Filter ausmacht, und die Verwendung einfachen Blech- bzw. Plattenmaterials gewährleisten eine Fertigung mit hoher Präzision bei niedrigen Kosten und eine gute Reproduzierbarkeit.

Darüber hinaus kann der Filterkörper durch Änderung der Dicke und bzw. oder der Zahl der Blechteile in seinem Aufbau - und damit in bestimmten Parametern - vielfältig variiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip können HF-Filter für den angegebenen Frequenzbereich für unterschiedlichste Aufgaben und Charakteristika realisiert werden. Das gilt auch für Anordnungen mit Trennstegen, wie die z. B. in der DE-OS 30 28 925 geschilderte, und für Interdigitalfilter.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Vierkreis- Bandpasses in schematischer Darstellung, mit Teilschnitt,

Fig. 2 Bandpaß nach Fig. 1 in Draufsicht, mit Teilschnitt,

Fig. 3 Seitenansicht des Bandpasses nach Fig. 1, im Schnitt.

Der Vierkreis-Bandpaß besteht im wesentlichen aus den Rahmenteilen 1, einem Rahmenteil 2 mit vier zungenartigen Resonator-Innenleitern 3 und aus den Seitenplatten 4 und 5. Die aus Blech - oder z. B. aus Leiterplattenmaterial - gestanzten Teile werden bei diesem Beispiel an dem umlaufenden Rand mit einem elektrisch leitenden Kleber zusammengefügt. Die Klebflächen sind in Fig. 1 mit den unterbrochenen Schraffuren angedeutet.

Die Anordnung stellt quasi einen Hybrid aus Elementen der Koaxialleitungs- und der Streifenleiter-Technik dar, aufgebaut aus /4-Leitungsresonatoren.

Zum Abgleich der Resonanzfrequenz und damit zur Korrektur der elektrisch wirksamen Länge der Innenleiter 3 dienen die Schrauben 7, mit denen die kapazitive Kopplung zwischen den Innenleiter-Enden und der benachbarten Umrandung beeinflußt wird.

Die Gewindebohrungen für die Schrauben 7 sind gemeinsam mit den Durchführungen 6 für den Signal-Eingang und den Signal- Ausgang nur in einer der beiden Seitenplatten, z. B. in der Seitenplatte 5, angeordnet.

Die Schrauben 7 werden zweckmäßig in der Endstellung gesichert, z. B. durch Kontermuttern, auf deren Darstellung hier aber verzichtet wurde.

Ebenso sind Signal-Eingang und Signal-Ausgang nur angedeutet, denn für den Kabelanschluß sind hinlänglich viele Varianten von Steck- und Schraubverbindungen und geeigneten Adaptern bekannt.

Nach dem Zusammenfügen und Verkleben der Stanzteile wird der Filterkörper im Innenraum durchgehend mit einem guten Leiter beschichtet.

Die Verwendung von unedleren Materialien für die Rahmen­ teile und die Seitenplatten und die Beschichtung nur des Filter-Innenraums mit einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit stellt die konsequente Weiterverfolgung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens und Ziels dar, den Aufwand und die Kosten für die Erstellung gattungsgemäßer Filter in dem größtmöglichen Maß zu senken.

Bei Serienfertigung eines Filtertyps ist es möglich, auf die Abstimmschrauben 7 zu verzichten. Dazu werden die unter­ schiedlichen, zur Einstellung bzw. Korrektur der jeweiligen Resonanzfrequenz sich ergebenden Abstände zwischen den Innenleiter-Enden und dem jeweils benachbarten Randbereich des Rahmenteils 2 - d. h. die optimale geometrische Länge jedes einzelnen Innenleiters - vorab einmalig rechnerisch und bzw. oder experimentell an einem Muster ermittelt.

Das mittlere Rahmenteil 2 kann dann mit den optimierten Maßverhältnissen in beliebiger Stückzahl ausgestanzt werden, und auf die sonst noch erforderliche separate Abstimmung kann man bei dem gesamten Fertigungslos verzichten.

Claims (7)

1. n-kreisiges HF-Filter für den Dezimeterwellen-Bereich, bestehend aus in achsparalleler Reihung angeordneten Resonator-Innenleitern in einem gemeinsamen Gehäuse, mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen für die Signal­ energie, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - der Filterkörper ist mit allen elektrischen und mechanischen Komponenten in Lamellenbauweise aus gestanzten Blechteilen ausgeführt,
• - das Gehäuse besteht aus Rahmenteilen (1, 2) und aus zwei Seitenplatten (4, 5), die zusammen den Innenraum bilden,
• - die Innenleiter sind als zungenartige Einzüge (3) am mittleren Rahmenelement (2) ausgebildet,
• - das Lamellenpaket wird durch eine am Rand umlaufende Schrauben- oder Nietreihe kraftschlüssig oder durch Flächenklebung mit einem elektrisch leitenden Kleber stoffschlüssig oder durch Kombination von Kraft- und Stoffschluß zusammengefügt,
• - die Seitenplatte (5) ist mit Durchführungen (6) für die Anschlüsse der Signal-Eingänge und -Ausgänge und, soweit erforderlich, für andere Funktionselemente versehen.

2. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für ein bestimmtes Filter bei Serien­ fertigung die Endkapazität jedes einzelnen Innen­ leiters (3) entsprechend der zur Gewährleistung der gewünschten Filtercharakteristik erforderlichen Resonanzfrequenz rechnerisch und bzw. oder experimentell vorherbestimmt ist und der dementsprechende Abstand zwischen dem Innenleiter-Ende und dem benachbarten Randbereich durch unterschiedliche Längenmaße der Innenleiter (3) realisiert ist.

3. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an Stelle unterschiedlicher Längenmaße alle Innenleiter (3) die gleiche Länge haben und zur Korrektur der elektrisch wirksamen Länge der Innenleiter (3) Schrauben (7) vorgesehen sind, die über Gewindebohrungen in der anschlußseitigen Platte (5) in den Endbereich der Innenleiter (3) gedreht werden.

4. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstimmelemente als Exzenter aus Blech ausgebildet sind, die über Bolzen drehbar sind, die durch Bohrungen in der anschlußseitigen Platte (5) geführt sind.

5. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes einzelne Blechelement (1, 2, 4, 5) allseitig mit einem Material hoher elektrischer Leit­ fähigkeit beschichtet ist.

6. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nur der Innenraum des Filterkörpers im zusammengebauten Zustand mit einer geschlossenen Beschichtung eines Materials hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen sind.

7. n-kreisiges HF-Filter nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzteile (1, 2, 4, 5) aus einem Kunststoff ausreichender Festigkeit, vorzugsweise aus Leiterplattenmaterial, bestehen und der Innenraum nach Zusammenfügen des Filterkörpers mit der metallischen Beschichtung versehen wird.