DE4337079C2 - Koaxiales Kammlinienfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrowellenfilter und insbe­ sondere auf ein koaxiales Kammlinienfilter.

Filter sind elektronische Schaltungen, die elektronische Signale bestimmter Frequenzen, als "Durchlaßbereich" be­ zeichnet, hindurchgelangen lassen, während elektronische Signale anderer Frequenzen gesperrt oder bedämpft werden. Fig. 10 veranschaulicht ein konventionelles Bandpaßfilter 100, wie es in der US-A-4 431 977 angegeben ist. Das Bandpaßfilter 100 weist einen Block 110a auf, der aus einem dielektrischen Material besteht, das selektiv mit einem leitenden Material beschichtet ist (das heißt mit Ausnahme des Bereiches 140 überzogen ist). Der Block 110a weist Löcher 101 bis 106 auf, die sich jeweils von der Oberseite zur Bodenseite hin erstrecken. Die Löcher 101 bis 106 sind ebenfalls mit leitendem Material beschichtet.

Eine Kopplung zwischen den Koaxialresonatoren, die durch die beschichteten Löcher 101 bis 106 gemäß Fig. 10 bereitge­ stellt sind, erfolgt dadurch, daß die Breite des dielek­ trischen Materials zwischen benachbarten Koaxialresonato­ ren verändert wird. Im speziellen wird die Breite des di­ elektrischen Materials zwischen benachbarten Löchern 101 und 106 durch Verwendung von Schlitzen 110 bis 114 einge­ stellt. HF-Signale werden in das und aus dem Filter 100 gemäß Fig. 10 kapazitiv mit Hilfe von Eingangs- bzw. Aus­ gangselektroden 124 und 125 sowie entsprechenden Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 120 und 122 ein- bzw. ausgekoppelt. Die Resonanzfrequenz der durch die Löcher 101 bis 106 geschaffenen Koaxialresonatoren ist hauptsächlich durch die Tiefe des Loches 104, die Dicke des Blockes 110a in Rich­ tung des Loches 104 und die von der Oberseite des Fil­ ters 100 nahe des Loches 104 entfernte Beschichtungsmenge be­ stimmt. Eine Abstimmung des Filters 100 wird dadurch be­ wirkt, daß nahe der Oberseite des jeweiligen beschichteten Loches eine zusätzliche Erdungsbeschichtung beseitigt wird.

Das Filter 100 wird typisch aus teuren dielek­ trischen Materialien, wie Bariumoxid, Titanoxid oder Zirkon­ oxid hergestellt, wodurch die Herstellkosten eine erhebliche Höhe haben. Darüber hinaus sind diese dielektrischen Ma­ terialien physikalisch schwer, wodurch das Filter 100 un­ geeignet ist für Anwendungen, in die eine Nutzlast einbe­ zogen ist, wie im Weltraum, wo Gewicht kritisch ist. Ferner erfordert die Bearbeitung des dielektrischen Blockes 110a auf eine bestimmte Größe und die Beseitigung der Beschichtung zur Abstimmung des Filters 100 eine spezialisierte, das heißt teure Ausrüstung und zusätzliche Arbeit, wodurch die Herstellkosten weiter gesteigert werden.

Zusätzlich zeigt der Einsatz eines massiven dielektrischen Blockes, wie des Blockes 100a, eine Einfügungsdämpfung, die angibt, wie viel Signalenergie verlorengeht, wenn das Signal durch das Filter hindurchgelangt, und die erheblich in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten dielektrischen Materials variiert. Im besonderen erkennt man, daß die Einfügungsdämpfung eines Filters umgekehrt proportional dem Gütefaktor Q ist. Je höher der Gütefaktor Q ist, umso niedriger ist somit die Einfügungsdämpfung. Die nachstehend angegebene Gleichung gibt den Gesamt-Gütefaktor Q_Total des Filters 100 an:

Hierin bedeutet Q_C den Gütefaktor der leitenden Beschichtung, und Q_D bedeutet den Gütefaktor des dielektrischen Blocks 100a. Ein typisches Filter 100 weist einen Gütefaktor Q_C von 1000 auf. Der Gütefaktor Q_D liegt indessen im Bereich zwischen 1500 und 8000. Das Einsetzen dieser Werte in die Gleichung (1) führt zu einem Gesamt-Gütefaktor Q_Total, der im Bereich von 600 bis etwa 888 liegt. Obwohl ein höherer Gütefaktor Q_D des Dielektrikums den Gesamt-Güte­ faktor Q_Total anhebt, veranschaulicht die Gleichung (1), daß das Vorhandensein irgendeines Dielektrikums, unabhängig vom Q_D-Wert indem Filter 100 notwendigerweise den Gesamt­ gütefaktar Q_Total senkt, wodurch die Einfügungsdämpfung des Filters 100 ansteigt.

Daraus ergibt sich die Aufgabe ein koaxiales Kammlinienfilter anzugeben, das aus einem geringe Kosten aufweisenden leichten Material herge­ stellt ist, welches sich leicht bearbeiten läßt, und den­ noch hohe Leistung liefert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung wird durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale weitergebildet.

Die vorliegende Erfindung senkt in erheblichem Ausmaß die Herstellkosten dadurch, daß die bei bisher bekannten Fil­ tern verwendeten teuren dielektrischen Materialien weg­ fallen. Da das Gehäuse formbar ist, sind überdies zusätz­ liche Kosteneinsparungen dadurch realisiert, daß die bisher in Verbindung mit der Bearbeitung und Abstimmung eines massiven dielektrischen Filters angefallenen Herstellkosten entfallen.

Darüberhinaus verbessert die vorliegende Erfindung die elektrische Leistung des Filters durch Verwendung von Luft als Dielektrikum, welches die Stäbe voneinander trennt (die als Koaxialresonatoren wirken). Der dem Dielektrikum der bekannten Filter zugehörige Gütefaktor ist im besonderen eliminiert. Damit ist der Gesamtgütefaktor eines Filters gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht, wodurch die Ein­ fügungsdämpfung vermindert ist.

Da die elektrischen Eigenschaften von Luft weniger Ver­ änderung auf Temperaturänderungen hin zeigen als ein festes Dielektrikum, vermindert die vorliegende Erfindung darüber hinaus die Abwanderung bzw. Drift, die einigen bekann­ ten Filtern zeigen. Da das Gehäuse aus einem leicht­ gewichtigen Material gebildet ist, nämlich aus Kunststoff, und Luft als Dielektrikum verwendet wird, ist schließlich ein Filter gemäß der vorliegenden Erfindung extrem leicht.

Aus der US-3,955,161-1 ist ein Wellenleiter-Filter aus Kunststoff bekannt. Es besteht aus einem U-förmigen Gehäuse mit Abstimmstäben, deren eine Enden mit dem Gehäuse ein stückig ausgebildet sind und deren andere Enden mit Abstimmschrauben im Deckel kapazitiv gekoppelt sind. Das Filter besteht aus "Lustran ABS" und weist daher eine bestimmte Festigkeit und bestimmte thermische Eigenschaften auf. Auch bei Hitzeschrumpfung können stabile Bandpaß- Filtereigenschaften erzielt werden. Das gesamte Filter ist mit leitendem Material, nämlich mit Kupfer und mit Gold beschichtet. Dieses bekannte Filter läßt entweder den TE-Modus oder den TM-Modus hindurch. Ein koaxiales Kammlinienfilter ist dagegen so ausgebildet, daß es den TEM-Modus hindurchtreten läßt.

Aus der DE-29 28 346-C2 ist ein aus koaxialen Isolatoren bestehendes elektrisches Filter bekannt, das ein Gehäuse sowie stabförmige Resonatorelemente aufweist. Die Resonatorelemente sind über Abstimmglieder kapazitiv mit einer Seitenwand des Gehäuses gekoppelt. Demgegenüber sind bei der Erfindung die Stäbe mit dem Deckel kapazitiv gekoppelt.

Aus der DE 22 47 803-B2 ist ein Koaxialresonator bekannt, bei dem eine Abstimmschraube in eine Bohrung am oberen Ende eines Innenleiters hineinragt.

Aus der DE 25 38 614-A1 ist ein Mikrowellen-Bandpaßfilter bekannt, bei dem Resonatoren, die ähnlich wie die Innenleiter von Koaxial-Resonatoren angeordnet sind, mit Abstimmschrauben kapazitiv an einem Deckel gekoppelt sind. Ferner können Kopplungsschrauben neben einem Stab positioniert sein.

Aus der US-4,307,357-A ist schließlich ein Koaxial-Resonator bekannt, bei dem Abstimmschrauben quer zu den Stäben vorgesehen sind oder bei dem Kopplungsschleifen bzw. Bügel in einem Raum oberhalb der freien Ende von Iriswänden zwischen den Resonatorstäben positioniert sind. Die Kopplung ist durch die gesamte Größe der Schleifen und den Durchmesser der Schleifen bestimmt. Die Schleifen sind nicht einstellbar, womit auch die Kopplung auch nicht einstellbar ist.

Somit sind zwar einzelne Merkmale der Erfindung an sich bekannt, jedoch ist nicht erkennbar, welche dieser Merkmale zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe herangezogen werden könnten.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht ein Filter, das zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.

Fig. 2A bis 2D zeigen verschiedene Schnittansichten eines Teiles eines Filters gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Deckels gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4A und 4B zeigen Flußdiagramme, anhand derer die Schritte zum Beschichten des Gehäuses und/oder des Deckels bei der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Fig. 5A und 5B veranschaulichen zwei Verfahren zum Abstimmen eines Resonators, das heißt eines Stabes, bei einem Filter gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6A bis 6I veranschaulichen verschiedene Einrichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zur Sicherung des Deckels an dem Gehäuse.

Fig. 7A bis 7C veranschaulichen verschiedene Verfahren der Kopp­ lung eines Anschlusses mit einem Stab.

Fig. 8A und 8B zeigen eine Schnittansicht bzw. eine Draufsicht eines Multiplexfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9A zeigt eine Ersatzschaltung eines Multiplexfilter gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9B zeigt eine Ersatzschaltung einer Viertelwellen- Diplexfilteranordnung.

Fig. 10 zeigt ein aus einem massiven dielektrischem Block gebildetes bekanntes Filter.

Nunmehr werden die Zeichnungen detailliert beschrieben.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Filter 200, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist, ein Gehäuse 201 und eine Abdeckung bzw. einen Deckel 202. Das Gehäuse 201 legt einen Hohlraum 203 fest, in welchem Stäbe 204 angeordnet sind. Jeder Stab 204 ist mit einem Ende mit dem Gehäuse 201 zusammenhängend gebildet. Das andere Ende des Stabes 204 erstreckt sich in den Hohlraum 203 hinein und ist in Arbeitsbeziehung zum Deckel 202 positioniert.

Bei einer Ausführungsform, be­ züglich der auf Fig. 2A Bezug genommen wird, weist das Gehäuse 201 eine Spritzguß-Kunststoffanordnung 201A mit Festigkeits- und Wärmeausdehnungseigenschaften auf, die vergleichbar mit jenen von Aluminium sind. Diese Wärme­ ausdehnungscharakteristik ermöglicht der Traganordnung 201A mit einer leitenden Schicht 201B beschichtet zu werden. Das Verfahren zum Beschichten der Traganordnung 201A wird weiter unten im einzelnen beschrieben. Ein die oben beschriebenen Eigenschaften zeigender Kunststoff ist ein glasfaserver­ stärktes Polyethermidharz, wie es unter dem Handelsnamen ULTEM-Harz vertrieben wird und derzeit von der Firma General Electric erhältlich ist. Andere Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung können andere formbare Materialien mit den oben beschriebenen Eigenschaften enthalten.

Es sei darauf hingewiesen, daß geringfügige Störstellen oder Lücken in der leitenden Schicht 201B, insbesondere in der Öffnung 205 im Stab 204 (Fig. 1) während des Beschichtungs­ vorganges auftreten können, jedoch keine nennenswerte Auswirkung auf die Leistung des Filters 200 haben. Es sei angemerkt, daß lediglich die Oberfläche des Gehäuses 201 innerhalb des Hohlraums 203, die Lippe 201' des Gehäuses 201 und der Bereich, in welchem ein Anschluß (nicht dargestellt, im einzelnen aber unter Bezugnahme auf Fig. 7A bis 7C er­ läutert) angebracht ist, beschichtet sein muß. Ein selektives Beschichten erfordert jedoch die Verwendung von Beschichtungsmas­ ken, was die Herstellkosten erhöht. Somit wird das Gehäuse 201 typisch auf sämtlichen Flächen beschichtet.

Der Deckel 202 weist eine Vielzahl von Löchern 206 und 207 auf, die vollständig durch den Deckel 202 verlaufen. Die Löcher 206 sind zu den Stäben 204 ausgerichtet. So ist beispielsweise das Loch 206B zu der Öffnung 205B im Stab 204 ausgerichtet. Eine Abstimmeinrichtung 208, die bei einer Ausführungsform eine leitende Schraube ist, ist durch das Loch 206B beispielsweise so eingeschraubt, daß sie in Arbeitsbeziehung zur Öffnung 205B positioniert ist. Je weiter die Abstimmeinrichtung 208 in die Öffnung 205B hineinragt (ohne den Stab 204B zu berühren), umso niedriger ist die Frequenz des Resonators, der durch den beschichteten Stab 204B bereitgestellt ist. Umgekehrt ist die Frequenz des Resonators umso höher, je weniger die Abstimmeinrich­ tung 208 in die Öffnung 205B hineinragt. Durch Bereitstellen von Abstimmeinrichtungen 208 in den Löchern 206 wird somit die Frequenz des Filters 200 abgestimmt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Öffnung 205 in der Länge (Tiefe) variieren kann. Typisch ist die Öffnung 205 tief genug ausgebildet, um der Abstimmeinrichtung 208 zu ermöglichen, derart eingeführt zu werden, daß eine bestimmte Kapazität und damit Frequenz erzielt ist.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen zur Minimierung des Schrumpfens des Gehäuses 201 während der Herstellung sämtliche Wände des Gehäuses 201 identische Dicke auf, wie dies in Fig. 2B veranschaulicht ist. Demgemäß weist bei dieser Ausführungsform und auch unter Bezugnahme auf Fig. 1 das Gehäuse 201 eine Öffnung 205 in dem Stab 204 innerhalb des Hohlraums 203 und eine Öffnung 205' im Stab 204 außerhalb des Hohlraums 203 auf. Bei anderen Aus­ führungsformen, wie sie in Fig. 2C und 2D veranschaulicht sind, weist der Stab 204 keine Öffnung 205 auf, und die Abstimmung auf eine bestimm­ te Frequenz erfolgt durch Vorsprünge 209 am Deckel 202 (was im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wird).

Zurückkommend auf Fig. 1 sei bemerkt, daß die Löcher 207 neben den Löchern 206 positioniert sind. Auf diese Weise ragt in dem Fall, daß eine Abstimmeinrichtung 208 durch das Loch 207B beispielsweise eingeschraubt wird, die Abstimmeinrichtung 208 in den Hohlraum 203 zwischen den Stäben 204A und 204B hinein. Je weiter die Abstimmein­ richtung 208 in den Hohlraum 203 hineinragt, umso stärker ist die induktive Kopplung zwischen den Stäben 204A und 204B, wodurch die Bandbreite des Filters 200 vergrößert ist. Umgekehrt ist die induktive Kopplung zwischen den Stäben 204A und 204B umso geringer, je weniger die Abstimm­ einrichtung 280 in den Hohlraum 203 hineinragt, wo­ durch die Bandbreite des Filters 200 vergrößert ist. Durch Vorsehen der Abstimmeinrichtungen 208 in den Löchern 207 wird die Bandbreite des Filters 200 eingestellt. Die Anzahl der Abstimmeinrichtungen 208 in den Löchern 207 beträgt n - 1, wobei n die Anzahl der Stäbe 204 ist. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß die Abstimmeinrichtung 208 typisch aus einer Basisschicht, wie Messing, Stahl, Aluminium oder Kunststoff besteht und dann mit einem leitenden Material beschichtet ist, wie mit Silber. Nach dem Abstimmen des Filters 200 werden die Abstimmeinrichtungen 208 mit Epoxid vergossen.

Das Gehäuse 201 und die Stäbe 204 sind nach konventionellen Formungsverfahren in einem einzigen Stück gebildet. Die Formungsverfahren, die Einspritz- und Druckgießverfahren umfassen, sind im Stand der Technik gut bekannt, weshalb sie im einzelnen nicht weiter beschrieben werden. Wie zuvor erwähnt, werden das Gehäuse 201 und die Stäbe 204 sodann mit einer leitenden Schicht 201B (Fig. 2A bis 2B) beschichtet. Bei einer Ausführungsform, bei der ein ULTEM-Harz für die Bildung der Gehäusetraganordnung 201A verwendet wird, wird die leitende Schicht 201B in typischer Weise durch Anwendung eines von zwei Verfahren aufgebracht. Bei einem Verfahren umfaßt die leitende Schicht 201B drei Schichten, die durch Vakuum-Metallisierung abgeschieden werden. Während der Vakuum-Metallisierung wird, wozu auch auf Fig. 4A Bezug genommen sei, eine erste Metallschicht, wie aus Aluminium, beim Schritt 501 in einer Dicke von etwa einem Mikrometer auf der Oberfläche der Gehäusetraganordnung 201A niederge­ schlagen. Sodann wird eine Zwischenschicht, beispielsweise aus Kupfer oder Nickel, beim Schritt 502 in einer Dicke von vier Mikrometer niedergeschlagen, um eine Haftverbin­ dung zwischen der ersten Metallschicht und der letzten Metallschicht herzustellen, die beim Schritt 503 aufge­ bracht wird und die vorzugsweise aus Silber besteht. Generell liegt die Dicke der letzten Metallschicht zwischen etwa 16 und 24 Mikrometer.

Bei einem anderen Verfahren zum Aufbringen der leitenden Schicht 201B wird, wobei auf Fig. 4B Bezug genommen sei, die Gehäusetraganordnung 201A beim Schritt 504 für das Überziehen durch Sand- oder Kugelstrahlen der Oberfläche der Gehäusetraganordnung 201A vorbereitet. Sodann wird eine erste Metallschicht, beispielsweise Kupfer, stromlos beim Schritt 505 mit einer minimalen Dicke von etwa 1 Mikrometer niedergeschlagen. Auf die Niederschlagung der ersten Metallschicht wird eine letzte Metallschicht, beispielsweise aus Silber, auf der ersten Metallschicht in einer Dicke von etwa 16 bis 24 Mikrometer abgelagert. Es sei darauf hingewiesen, daß die letzte Metallschicht (Schritte 503 bis 506) andere vergleichbare Metalle, wie Gold, Kupfer oder Aluminium, umfassen kann.

Die nachstehend angegebene Tabelle I zeigt die Leistungs­ charakteristiken, das ist die Temperaturstabilität des Gehäuses 201 (das bei diesem Beispiel aus ULTEM-Harz ge­ bildet und unter Verwendung eines der beiden oben beschrie­ benen Verfahren überzogen worden ist) im Vergleich zu einem konventionellen Aluminiumgehäuse. Es ist im Stand der Technik bekannt, daß ein Filter typisch "luft-abgestimmt" oder "dielektrisch-abgestimmt" ist. Bei einem luft-abgestimmten Filter, wozu auf Fig. 5A Bezug genommen sei, wird die Abstimmeinrichtung 208 durch den Deckel 201 in die Öffnung 205 im Stab 204 eingeschraubt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Abstimmeinrichtung 208 den Stab 204 nicht berührt, wodurch eine kapazitive Kopp­ lung zwischen der Abstimmeinrichtung 208 und dem Stab 204 über Luft erreicht ist. Wie zuvor erwähnt, bestimmt die Position der Abstimmeinrichtung 208 relativ zu dem Stab 204 die Frequenz des Resonators, wie er durch den Stab 204 gegeben ist. Bei einem dielektrisch abgestimmten Filter, wozu auf Fig. 5B Bezug genommen sei, wird die Abstimmein­ richtung 208 durch den Deckel 202 in eine dielektrische Hülse 212 eingeschraubt, die in der Öffnung 205 des Sta­ bes 204 untergebracht ist. Damit ist eine kapazitive Kopplung zwischen dem Stab 204 und der Abstimmeinrichtung 208 über die dielektrische Hülse 212 erreicht. Diese Kon­ figuration führt zu einer höheren baulichen Stabilität als die in Fig. 5A gezeigte Konfiguration, da die Abstimm­ einrichtung 208 in den Stab 204 über die dielektrische Hülse 212 befestigt ist. Bei einer Ausführungsform ist die dielektrische Hülse 212 aus TEFLON gebildet. Bei ande­ ren Ausführungsformen sind andere geringe Verluste mit sich bringende dielektrische Materialien zur Bildung der Hülse 212 verwendet. In der nachstehenden Tabelle I sind luft-abgestimmte und dielektrisch-abgestimmte Filter ver­ glichen.

Tabelle I

Wie in der Tabelle I veranschaulicht, bringt das Gehäuse 201 Leistungscharakteristiken mit sich, die mit einem konven­ tionellen Aluminiumgehäuse vergleichbar sind, falls das Gehäuse 201 luft-abgestimmt ist. Wenn das Gehäuse 201 die­ elektrisch abgestimmt wird, zeigt das Gehäuse 201 nennens­ wert verbesserte Leistungseigenschaften im Vergleich zum konventionellen Aluminiumgehäuse. Da das Gehäuse 201 spritz­ geformt ist, sind die Herstellkosten für die Herstellung des Gehäuses 201 erheblich niedriger als die Bearbeitungs­ kosten in Verbindung mit dem konventionellen Aluminiumge­ häuse. Damit liefert die vorliegende Erfindung eine ver­ gleichbare oder sogar verbesserte Leistung bei einem Bruch­ teil der Kosten, die in Verbindung mit konventionellen Aluminium-Filtern auftreten.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Deckel 202 im Spritzgießverfahren herstellt und dann mit einer leitenden Schicht in einer ähnlichen Weise wie das Gehäuse 201 beschichtet. Es sei darauf hingewiesen, daß lediglich die Oberfläche 202A des Deckels 202, die zum Hohlraum 203 hinzeigt, und die Löcher 206, 207 beschichtet sein müssen. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Oberflächen 202B und 202C des Deckels 202 nicht beschichtet zu werden brauchen. Ein selektives Beschichten erfordert allerdings die Anwendung von Beschichtungsmasken, was die Herstellkosten erhöht. Daher ist typisch der Deckel 202 auf sämtlichen Oberflächen beschichtet.

Bei einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, sind Vorsprünge 209 zusammenhängend mit dem Deckel 202 gebildet; diese Vor­ sprünge dienen einer Funktion, die den Abstimmeinrichtungen 208 (Fig. 1) äquivalent ist. Auf diese Weise sorgt der Deckel 202 mit den Vorsprüngen 209 für eine Vorabstimmung sowohl der Frequenz als auch der Bandbreite des Filters 200. Es sei darauf hingewiesen, daß die Vorsprünge 209 in der Länge über den Deckel 202 verändert sind, da die Stäbe 204 in typischer Weise beim Filter 200 (Fig. 2) gleichförmig sind. Im besonderen ist eine höhere Kapazität zur Abstimmung der Frequenz bei den äußeren Stäben des Filters 200 erfor­ derlich, weshalb die äußeren Vorsprünge 209A länger sind als die Vorsprünge 209C. Das Filter benötigt die kleinste Kapazität in der Mitte, weshalb der Vorsprung 209E kürzer ist als die Vorsprünge 209C. Deshalb weisen die Vorsprünge 209A, 209C und 209E typisch ein parabolisches Profil auf, wie dies Fig. 3 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Vorsprünge 209B und 209D die Bandbreite abstimmen und daher typisch gleichförmige Länge aufweisen.

Bei einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Deckel 202 aus einem leitenden Material, wie Aluminium, gebildet. Da die Bildung des Deckels 202 bei dieser Ausführungsform lediglich eine Bearbeitung oder ein Ausstanzen eines flachen Materialstücks erfordert, sind die Herstellkosten mit dem Spritzgießen desselben Teiles vergleichbar.

Der Einsatz von Kunststoff bei der vorliegenden Erfindung bringt den Vorteil einer Schnapp-Paß-Montage mit sich. Im besonderen werden in Fig. 6A und 6B und 6C gezeigte Lappen bzw. Nasen 714, 715 bzw. 716 entweder mit dem Ge­ häuse 201 oder dem Deckel 202 (Fig. 1) geformt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Komponente ohne Rastnase mit einer geeigneten Eindruckstelle versehen bzw. gebildet ist, um die Rastnase zu sichern. Fig. 6A zeigt eine Rast­ nase 714, die einen konstanten Querschnitt aufweist. Fig. 6B zeigt eine Rastnase 715 mit einem zugespitzt verlaufenden Querschnitt, während Fig. 6C eine Rastnase 716 mit einer zugespitzten Breite zeigt. Wie im Stand der Technik an sich bekannt, wird die Beanspruchung durch Bereitstellen einer flexiblen Rastnase minimiert. Die Flexibilität wird typisch durch Verjüngen der Dicke, der Breite oder sowohl der Dicke als auch der Breite der Rastnase erzielt.

Darüber hinaus trägt die Verjüngung der Dicke zur gleich­ mäßigeren Verteilung der Belastung in der Rastnase bei.

Konventionelle Aluminium-Filter verwenden Metallschrauben für die Sicherung des Gehäuses an dem Deckel. Gemäß der vorliegenden Erfindung eliminieren die Rastnasen 714, 715 oder 716 jedoch diese Schrauben, wodurch die Anzahl der Komponenten im Filter drastisch reduziert ist. Damit wer­ den zueinander passende Teile, das heißt das Gehäuse 201 und der Deckel 202, schnell und wirtschaftlich in einer Montagelinie oder an der letzten Verwendungstelle zusammen­ gebaut.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Gehäuse 201 und der Deckel 202 durch irgendeinen Klebstoff aus einer Anzahl kommerziell erhältlicher leiten­ der Klebstoffe miteinander verbunden. Diese Klebstoffe umfassen beispielsweise mit Silber gefüllte Epoxide oder leitende RTVs. Bei einer anderen Ausführungsform werden das Gehäuse 201 und der Deckel 202 vor dem Beschichten mit einem Lösungsmittel verbunden, wobei das Endergebnis nach Verdampfen des Lösungsmittels eine weitgehende Harz-zu-Harz- Verbindung ohne ein Zwischenmaterial ist. Ein typisches Lösungsmittel ist Methylenchlorid.

Bei den Klebstoffe oder Lösungsmittel verwendenden Ausfüh­ rungsformen sind das Gehäuse 201 und der Deckel 202 in einer bestimmten Konfiguration derart gebildet, daß diese beiden Komponenten nach dem Formen präzise passen. In Fig. 6D bis 6I sind typische Verbindungskonfigurationen für eine Lösungsmittel- bzw. Klebstoffverbindung von Ge­ häuse 201 und Deckel 202 veranschaulicht. Fig. 6D veran­ schaulicht dabei eine Konfiguration mit abgerundeter Zunge und Nut, Fig. 6E veranschaulicht einen Doppelüberlappungs- Lappen, Fig. 6F zeigt eine Konfiguration mit Rohrzunge und Nut, Fig. 6G veranschaulicht eine konventionelle Kon­ figuration mit Zunge und Nut, Fig. 6H zeigt eine Konfiguration mit abgesetzter Überlappungszunge und Nut, und Fig. 6I zeigt eine Konfiguration mit einer Bandzunge und Nut. Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl die Lösungsmit­ tel-Verbindung als auch die Klebstoff-Verbindung, wie bei der Bildung von Rastnasen am Gehäuse 201 und dem Deckel 202, die bekannten Schrauben ebenfalls entfallen lassen und damit zu einer extrem kostenwirksamen Montage des Filters 200 führen.

Bei einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden durch geschraubte Befestigungsglieder, das sind aus dem für das Gehäuse 201 verwendeten Kunststoff geformte Gewinde oder selbstschneidende Schrauben, das Ge­ häuse 201 und der Deckel 202 zusammen gesichert. Bei anderen Ausführungsformen können geformte Einsätze, Ultraschall-Ein­ sätze, eine Ultraschallverbindung oder ein Ultraschall-Ein­ bau genutzt werden. Eine Veröffentlichung unter dem Titel "Ultem Resin Design Guide" von der Firma General Electric Plastics gibt bezüglich dieser Verfahren zusätzliche In­ formation, weshalb auf diese Publikation hier ausdrücklich verwiesen wird.

In Fig. 7A bis 7C sind typische Vorgehensweisen zur Lieferung von HF-Signalen an ein Filter gemäß der vorliegenden Er­ findung veranschaulicht. Fig. 7A zeigt dabei eine Konfigu­ ration mit Direkt-Abgriff. Wie in Fig. 7A veranschaulicht, ist ein mit dem Gehäuse 801 in einer konventionellen Weise verbundener Anschluß 820 direkt mit dem Stab 804 über ein Band 821 verbunden, dessen eines Ende an dem Mittelleiter 823 des Anschlusses bzw. Verbinders 820 angelötet ist und dessen anderes Ende an dem Punkt 822A am Stab 804 angelötet ist. Fig. 7B veranschaulicht eine kapazitive Kopplungsanord­ nung. Gemäß Fig. 7B ist ein Anschluß 820 kapazitiv mit dem Stab 804 über das Band 821 verbunden, dessen eines Ende an dem Mittelleiter 823 angelötet ist und dessen anderes Ende mit einem Kondensator 824 gekoppelt ist, der an dem Stab 804 befestigt ist. Schließlich veranschaulicht Fig. 7C eine induktive Kopplungs-(Schleifen)-Konfiguration. Wie in Fig. 7C gezeigt, ist der Anschluß 820 induktiv mit dem Stab 804 über das Band 821 gekoppelt, dessen eines Ende an dem Mittelleiter 823 angelötet ist und dessen anderes Ende am Gehäuse 801 angelötet ist, und zwar am Punkt 822B. Es sei darauf hingewiesen, daß das Band 821 bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Draht ist.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wozu auf Fig. 8A Bezug genommen wird, sind die Stäbe 904 des Gehäuses 901 durch eine elektrische Wand 910 voneinander getrennt, die in konventioneller Weise Iriswand genannt wird. Die Höhe der Iriswand 910 bestimmt die Filter-Bandbreite (ent­ weder als Ersatz oder in Verbindung mit den Abstimmeinrich­ tungen 208 in den Löchern 207 (Fig. 1)). Das Gehäuse 901, die Stäbe 904 und die Iriswände 910 werden in einem Stück in konventioneller Weise geformt.

Fig. 8A veranschaulicht ferner eine Schnittansicht eines Multiplexfilters 900 gemäß der vorliegenden Erfindung. Während eines Multiplexbetriebs empfängt ein einzelner Resonator 904' gleichzeitig eine Vielzahl von Signalen oder sendet gleichzeitig eine Vielzahl von Signalen aus. Fig. 8B zeigt eine Draufsicht des Filters 900 (Fig. 8A ohne Deckel 902) mit Anschlüssen bzw. Verbindern 902 (siehe Fig. 7A bis 7C im Hinblick auf typische Verfahren für die Kopplung dieser Anschlüsse bzw. Verbinder mit den Stäben des Filters).

Fig. 9 zeigt eine Ersatzschaltung eines Multiplexfilters gemäß der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 8B und 9 sei angemerkt, daß Eingangssignale f₀₁ und f₀₂ dem Filter 900 über die Anschlüsse bzw. Steckverbinder 920A bzw. 920B zugeführt werden. Die Anschlüsse bzw. Ver­ binder 920A und 920B entsprechen den Verbindungen 1004 bzw. 1003, die in Fig. 9A gezeigt sind. Die Koaxialreso­ natoren, die durch die beschichteten Stäbe 904 gemäß Fig. 8B bereitgestellt sind, entsprechen verkürzten Übertragungs­ leitungen 1001 in Fig. 9A. Die Kondensatoren 1002 reprä­ sentieren die Kapazität zwischen den Koaxialresonatoren, die durch die beschichteten Stäbe 904 (Fig. 8B) und die Ab­ stimmeinrichtungen 908 (Fig. 8A) bereitgestellt sind. Ein Ausgangssignal wird an der Verbindungsstelle 1000 bereit­ gestellt, die dem Anschluß bzw. Verbinder 920C in Fig. 8B entspricht. Auf dem vorliegenden Gebiet ist an sich be­ kannt, daß jede Übertragungsleitung 1001 eine elektrische Länge θ hat und daß die Übertragungsleitungen 1001 _N, 1001 ₀ und 1001'_N jeweils eine Anzapfungspunkt-Länge θ_t aufweisen, die typisch zwischen den Übertragungsleitungen variiert. Die in Fig. 9A dargestellte Multiplexkonfigura­ tion wird in konventioneller Weise als gemeinsame Resonator­ diplex-Konfiguration bezeichnet.

Fig. 9B zeigt eine Viertelwellenlängen-(λ/4)-Diplexkon­ figuration, bei der die Leitung 1000 und die Übertragungs­ leitung 1001 ₀ (Fig. 9A) durch die Übertragungsleitung 1005A, die bei f₀₁ eine Viertelwellenlänge (λ/4) führt, und die Übertragungsleitung 1000B ersetzt sind, die bei f₀₂ eine Viertelwellenlänge (λ/4) führt. Eine detailliertere Be­ schreibung der Viertelwellenlängen-(λ/4)-Diplex-Konfigu­ ration findet sich in der Publikation "Lines, Waves and Antennas: The Transmission of Electrical Energy" von R. Brown, R. Sharpe, W. Hughes und R. Post, 2. Auflage, John Wiley & Son, Seite 174, 1973; auf die ausdrücklich ver­ wiesen wird.

Die vorstehende Beschreibung versteht sich lediglich als die Erfindung erläuternde, nicht aber als beschränkende Beschreibung. Obwohl die oben veranschaulichten Ausführungs­ formen eine Vielzahl von Resonatoren im Filter zeigen, arbeitet die vorliegende Erfindung beispielsweise auch mit nur einem einzigen Resonator oder mit irgendeiner Anzahl von Resonatoren.

Claims (9)

1. Koaxiales Kammlinienfilter, mit

• - einem einen Hohlraum definierenden Kunststoff-Gehäuse (901),
• - einer Reihe von Kunststoff-Stäben (904), deren eine Enden mit dem Gehäuse (901) einstückig ausgebildet sind, die von der Bodenwand des Gehäuses nach oben wegragen und deren andere, oben Öffnungen aufweisende Enden in dem Hohlraum angeordnet sind,
• - Iriswänden (910) in dem Hohlraum, die von dessen Bodenwand nach oben wegragen und die zwischen je zwei der Stäbe (904) angeordnet sind,
• - einem am Gehäuse (901) anbringbaren Deckel (902), wobei das andere oben Öffnungen aufweisende Ende der Stäbe (904) bis unter den Deckel (902) ragt,
• - einer Reihe von einstellbaren Abstimmschrauben (908), die durch den Deckel (902) ragen und in den oben Öffnungen aufweisenden Enden der Stäbe (904) enden,
• - wobei die Iriswände (910) freie Enden besitzen, die in vorgegebener Höhe unter dem Deckel (902) enden, und einen Raum zwischen den freien Enden und der zugewandten Innenseite des Deckels (902) bilden, der im Betrieb frei von die freien Enden berührenden Schrauben ist, wobei die freien Enden die Filter- Bandbreite bestimmen,
• - wobei Gehäuse (901), Iriswände (910) und Stäbe (904) aus einem Kunststoff vorgegebener Festigkeit und vorgegebener thermischer Eigenschaften gefertigt sind, und
• - wobei Gehäuse (901), Iriswände (910) und Stäbe (904) mit einem leitenden Material beschichtet sind.

2. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Material durch Silber gebildet ist.

3. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Deckel (902) aus dem Kunststoff gefertigt ist.

4. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Kunststoff des Deckels (902) mit einem leitenden Material beschichtet ist.

5. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (902) aus leitendem Material gefertigt ist.

6. Koaxiales Kammlinienfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (901) und der Deckel (902) eine Schnapp-Eingriffsanordnung bilden.

7. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Rastnase aufweist.

8. Koaxiales Kammlinienfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel eine Rastnase aufweist.

9. Koaxiales Kammlinienfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Abstimmschrauben an dem Deckel neben dem Kunststoff-Stab positioniert sind.