EP0777919B1 - Hf-streifenleitungsresonator - Google Patents

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EP0777919B1
EP0777919B1 EP95928965A EP95928965A EP0777919B1 EP 0777919 B1 EP0777919 B1 EP 0777919B1 EP 95928965 A EP95928965 A EP 95928965A EP 95928965 A EP95928965 A EP 95928965A EP 0777919 B1 EP0777919 B1 EP 0777919B1
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EP
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stripline
strip line
distance
resonator
conductor
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EP95928965A
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Dietmar Gapski
Volker Detering
Jürgen LEPPING
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08—Strip line resonators
    • H01P7/082—Microstripline resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08—Strip line resonators
    • H01P7/084—Triplate line resonators

Definitions

  • the invention relates to an HF stripline resonator according to the preamble of claim 1.
  • HF stripline resonators are in stripline technology built-up resonant circuits for special applications are needed.
  • An important area of application is, for example the radio communication technology in which radio messages are transmitted in the radio wave range.
  • the the radio wave area covering sub-areas of radio communication technology are e.g. radio, television, cellular and satellite technology.
  • RF stripline resonators in Mobile radio systems is used in the following for the DECT cordless system shown.
  • DECT cordless system the simplest Case from a base station with at least one assigned Handset, high frequency signals are in Radio parts with a transmitter-receiver structure are required and processed.
  • Figure 1 shows e.g. the well-known (publication: ntz, vol. 46, Issue 10, 1993, pages 754 to 757 - "Architectures for one DECT transmitting and receiving part: a comparison ") principle Construction of a DECT radio part FKT according to the super heterodyne principle with double frequency conversion.
  • Mixers MIS are used that generate a useful signal (Transmit or receive signal) by mixing with an oscillator signal mix up or down (frequency of the useful signal up or down).
  • Oscillators OSZ1, OSZ2 are used for this purpose have trained resonators.
  • resonators HF stripline resonators are preferably used.
  • FIG. 2 shows the known structure of an HF stripline resonator 1, which is designed, for example, as a shortened quarter-wave resonator.
  • the quarter-wave resonator 1 is arranged, for example, on a printed circuit board 2 with a substrate thickness d S (target distance).
  • the quarter-wave resonator 1 has a strip line 10, which is connected at one end directly - by a through-contact DK - and at the opposite end via a capacitor 3 to a metallic conductor 11 serving as ground potential for the strip line 10 - in the present case a metallized conductor surface .
  • the strip conductor 10 and the metallic conductor 11 are arranged on mutually opposite surfaces of the printed circuit board 2.
  • the stripline 10 has a length l ST and a width b ST , through which the resonance frequency of the quarter-wave resonator 1 is determined together with the capacitance of the capacitor 3, the type of through-contact DK, the substrate thickness d S and the dielectric constant ⁇ r of the printed circuit board 2 .
  • the strip line resonator 1 is balanced by the capacitor 3 on the one hand with respect to the resonance frequency and on the other hand shortened with respect to the resonator length l ST .
  • the actual resonance frequency of the stripline resonator 1 is also determined by how exactly the stripline resonator 1 can be manufactured, ie how large the manufacturing tolerances are. Tolerances ( ⁇ d S ) in the substrate thickness d S or very generally in the distance between the strip conductor 10 and the metallic conductor 11 prove to be particularly problematic (difference between the desired distance d S and an actual distance d S ⁇ ⁇ d S ) .
  • DE-34 24 824 A1 and GB-2 222 312 A are HF stripline resonators with curved ones arranged on a support Stripline known in which the curved Stripline shape serves the dimensions of the RF stripline resonator to reduce.
  • the object underlying the invention is to specify an RF stripline resonator in which by production-related, the distance "strip line - metallic Tolerances influencing the structure of the HF stripline resonator changes occurring in the Resonance frequency of the resonator can be compensated.
  • This task is based on that in the preamble of Claim 1 specified HF stripline resonator by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.
  • FIG. 3 An exemplary embodiment of the invention is illustrated in FIG. 3 explained.
  • FIG. 3 shows, starting from the HF stripline resonator 1 according to FIG. 2, a modified HF stripline resonator 1 a, in which the strip conductor 10 has a curved course.
  • the curvature is chosen so that when there are fluctuations in distance (target distance d S and actual distance d S ⁇ ⁇ d S ) between the strip conductor 10 and the metallic conductor 11, capacitively induced resonance frequency shifts in the HF stripline resonator la caused by approximately the same inverse inductance Resonance frequency shifts can be compensated.

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen HF-Streifenleitungsresonator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
HF-Streifenleitungsresonatoren sind in Streifenleitungstechnik aufgebaute Schwingkreise, die für spezielle Anwendungen benötigt werden. Ein wesentliches Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Funknachrichtentechnik, bei der Funknachrichten im Radiowellenbereich übertragen werden. Die den Radiowellenbereich abdeckenden Teilgebiete der Funknachrichtentechnik sind z.B. die Radio-, Fernseh-, Mobilfunk- und Satellitentechnik.
In der Mobilfunktechnik, die im weiteren vorrangig betrachtet werden soll, gibt es etliche Mobilfunksysteme zur Nachrichtenübertragung, die sich bezüglich
  • (a) des Anwendungsbereiches (öffentlicher mobiler Funk bzw. nicht-öffentlicher mobiler Funk)
  • (b) des Übertragungsverfahrens (FDMA = Frequency Division Multiple Access; TDMA = Time Division Multiple Access; CDMA = Code Division Multiple Access;),
  • (c) der Übertragungsreichweite (von mehreren Metern bis zu einigen Kilometern),
  • (d) des für die Übertragung verwendeten Frequenzbereiches (800-900 MHz; 1800-1900 MHz),
    • unterscheiden.
    Beispiele hierfür sind das öffentliche GSM-Mobilfunksystem mit einer Übertragungsreichweite von einigen Kilometern und einem Frequenzbereich für die Nachrichtenübertragung zwischen 800 und 900 MHz (Groupe Spéciale Mobile oder Global Systems for Mobile Communication; vgl. Informatik Spektrum, Springer Verlag Berlin, Jg. 14, 1991, No. 3, Seiten 137 bis 152, A. Mann: "Der GSM-Standard - Grundlage für digitale europäische Mobilfunknetze") und das nicht-öffentliche DECT-Schnurlossystem mit einer Übertragungsreichweite von einigen 100 Metern und einem Frequenzbereich für die Nachrichtenübertragung zwischen 1880 und 1900 MHz (Digital European Cordless Telecommunication; vgl. Nachrichtentechnik Elektronik, Berlin, Jg. 42, No. 1, 1-2/1992, Seiten 23 bis 29, U.Pilger: "Struktur des DECT-Standards"); beide benutzen das leistungsfähige TDMA-Übertragungsverfahren.
    Die Einsatzmöglichkeit von HF-Streifenleitungsresonatoren in Mobilfunksystemen wird im folgenden für das DECT-Schnurlossystem aufgezeigt. In dem DECT-Schnurlossystem, das im einfachsten Fall aus einer Basisstation mit mindestens einem zugeordneten Mobilteil besteht, werden Hochfrequenzsignale in Funkteilen mit einer Sender-Empfänger-Struktur benötigt und verarbeitet.
    Figur 1 zeigt z.B. den bekannten (Druckschrift: ntz, Bd. 46, Heft 10, 1993, Seiten 754 bis 757 - "Architekturen für ein DECT-Sende- und Empfangsteil: Ein Vergleich") prinzipiellen Aufbau eines DECT-Funkteils FKT nach dem Superheterodynprinzip mit doppelter Frequenzumsetzung. Für diese Frequenzumsetzung werden Mischer MIS eingesetzt, die ein Nutzsignal (Sende- oder Empfangssignal) durch Mischung mit einem Oszillatorsignal herauf- oder heruntermischen (Frequenz des Nutzsignals herauf- oder heruntersetzen). Zur Erzeugung des Oszillatorsignals werden in dem Funkteil FKT gewöhnlich Oszillatoren OSZ1, OSZ2 verwendet, die hierfür entsprechend ausgebildete Resonatoren aufweisen. Als Resonatoren werden dabei vorzugsweise HF-Streifenleitungsresonatoren eingesetzt.
    Figur 2 zeigt den bekannten Aufbau eines HF-Streifenleitungsresonators 1, der z.B. als verkürzter Viertelwellenresonator ausgebildet ist. Der Viertelwellenresonator 1 ist z.B. auf einer Leiterplatte 2 mit einer Substratdicke dS (Soll-Abstand) angeordnet. Der Viertelwellenresonator 1 weist eine Streifenleitung 10 auf, die an einem Ende unmittelbar - durch eine Durchkontaktierung DK - und am gegenüberliegenden Ende über einen Kondensator 3 mit einem als Massepotential für die Streifenleitung 10 dienenden metallischen Leiter 11 - im vorliegenden Fall eine metallisierte Leiterfläche - verbunden ist. Der Streifenleiter 10 und der metallische Leiter 11 sind dabei auf einander gegenüberliegenden Flächen der Leiterplatte 2 angeordnet. Der Streifenleiter 10 weist eine Länge lST und eine Breite bST auf, durch die zusammen mit der Kapazität des Kondensators 3, der Art der Durchkontaktierung DK, der Substratdicke dS und der Dielektrizitätszahl εr der Leiterplatte 2 die Resonanzfrequenz des Viertelwellenresonators 1 bestimmt ist. Durch den Kondensator 3 wird der Streifenleitungsresonator 1 zum einen bezüglich der Resonanzfrequenz abgeglichen und zum anderen bezüglich der Resonatorlänge lST verkürzt.
    Aufgrund der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Streifenleitungsresonators 1 von den vorstehend angegebenen Parametern wird die tatsächliche Resonanzfrequenz des Streifenleitungsresonators 1 auch dadurch bestimmt, wie genau der Streifenleitungsresonator 1 gefertigt werden kann, d.h. wie groß die Herstellungstoleranzen sind. Als besonders problematisch erweisen sich Toleranzen (ΔdS) in der Substratdicke dS oder ganz allgemein in dem Abstand zwischen dem Streifenleiter 10 und dem metallischen Leiter 11 (Unterschied zwischen dem Soll-Abstand dS und einem Ist-Abstand dS±ΔdS).
    Dieses Problem wird zusätzlich vergrößert, wenn der vorstehend beschriebene Streifenleitungsresonator 1 von einem metallischen Gehäuse oder Gehäusedeckel umgeben wird und dieser metallische Leiter ebenfalls - herstellungsbedingt - nicht in einem definierten Abstand zum Streifenleiter angeordnet werden kann.
    Aus der DE-34 24 824 Al und der GB-2 222 312 A sind HF-Streifenleitungsresonatoren mit gekrümmten auf einen Träger angeordnete Streifenleiter bekannt, bei denen die gekrümmte Streifenleiterform dazu dient, die Abmessungen des HF-Streifenleitungsresonators zu reduzieren.
    Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen HF-Streifenleitungsresonator anzugeben, bei dem durch fertigungsbedingte, den Abstand "Streifenleiter - metallischer Leiter" beeinflussende Toleranzen im Aufbau des HF-Streifenleitungsresonators auftretende Änderungen in der Resonanzfrequenz des Resonators kompensiert werden.
    Diese Aufgabe wird ausgehend von dem in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen HF-Streifenleitungsresonator durch die im kennzeichenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
    Dadurch, daß ein Streifenleiter des HF-Streifenleitungsresonators nicht mehr gestreckt, wie beim Stand der Technik, sondern gekrümmt aufgebaut wird, werden in einem parallel zum Streifenleiter liegenden metallischen Leiter, der vorzugsweise als metallische Fläche ausgebildet ist, Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme bewirken eine Verkleinerung der Induktivität des HF-Streifenleitungsresonators. Je kleiner/größer der Abstand zwischen dem Streifenleiter und dem metallischen Leiter wird, desto kleiner/größer wird diese Induktivität. Da bei Annäherung/Entfernung zweier Leiter aber auch die Kapazität des HF-Streifenleitungsresonators vergrößert/verkleinert wird, heben sich bei entsprechender Dimensionierung des gekrümmten Streifenleiters die beiden genannten Effekte auf und der HF-Streifenleitungsresonator ist annähernd frequenzstabil gegenüber den angegebenen Abstandsschwankungen.
    Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 3 erläutert.
    Figur 3 zeigt ausgehend von dem HF-Streifenleitungsresonator 1 nach Figur 2 einen modifizierten HF-Streifenleitungsresonator la, bei dem der Streifenleiter 10 einen gekrümmten Verlauf aufweist. Die Krümmung ist dabei so gewählt, daß bei auftretenden Abstandsschwankungen (Soll-Abstand dS und Ist-Abstand dS±ΔdS) zwischen dem Streifenleiter 10 und dem metallischen Leiter 11 kapazitiv hervorgerufenen Resonananzfrequenzverschiebungen beim HF-Streifenleitungsresonator la durch annähernd gleichgroße inverse induktiv hervorgerufene Resonanzfrequenzverschiebungen kompensiert werden.

    Claims (7)

    1. HF-Streifenleitungsresonator, mit einem gekrümmten Streifenleiter (10), der in einem Soll-Abstand (dS) zu einem Leiter (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des Streifenleiters (10) derart bemessen ist, daß der durch eine Abstandsabweichung zwischen einem Ist-Abstand (dS±ΔdS) und dem Soll-Abstand (dS) kapazitiv hervorgerufenen Resonananzfrequenzverschiebung eine annähernd gleichgroße inverse induktiv hervorgerufene Resonanzfrequenzverschiebung entgegenwirkt.
    2. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
      der Streifenleiter (10) und der Leiter (11) auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte (2) angeordnet sind.
    3. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
      die Leiterplatte (2) von einem elektrisch leitenden Gehäusedeckel umgeben ist.
    4. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
      der Leiter (11) als eine als Massepotential für den Streifenleiter (10) dienende metallische Fläche ausgebildet ist.
    5. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem drahtlosen Telekommunikationsgerät.
    6. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem DECT-Schnurlostelefon.
    7. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem GSM-Mobilfunktelefon.
    EP95928965A 1994-08-31 1995-08-23 Hf-streifenleitungsresonator Expired - Lifetime EP0777919B1 (de)

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    EP0777919A1 EP0777919A1 (de) 1997-06-11
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    CN (1) CN1090828C (de)
    AT (1) ATE167004T1 (de)
    AU (1) AU684994B2 (de)
    CA (1) CA2198614C (de)
    DE (2) DE4430988A1 (de)
    ES (1) ES2117436T3 (de)
    FI (1) FI970830A0 (de)
    WO (1) WO1996007214A1 (de)

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    AU3252395A (en) 1996-03-22
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    ES2117436T3 (es) 1998-08-01
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