EP1169747B1 - Hochfrequenzfilter - Google Patents

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EP1169747B1
EP1169747B1 EP00925207A EP00925207A EP1169747B1 EP 1169747 B1 EP1169747 B1 EP 1169747B1 EP 00925207 A EP00925207 A EP 00925207A EP 00925207 A EP00925207 A EP 00925207A EP 1169747 B1 EP1169747 B1 EP 1169747B1
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Wilhelm Weitzenberger
Heinz Schwarz
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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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
    • H01P7/04—Coaxial resonators

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency filter in coaxial Construction according to the preamble of claim 1.
  • a generic high-frequency filter can consist of one or several individual resonators in coaxial technology.
  • Such coaxially constructed high-frequency filters are in usually in radio systems, for example in mobile radio range used. You can e.g. in Base stations are used for mobile communications, and for the selection of defined send and receive bands.
  • a coaxial resonator is known from DE 21 36 728 A1, which is a cylindrical one closed with a bottom Housing and an inner conductor tube, which sits coaxial to the outer conductor.
  • the cylindrically shaped Inner conductor tube takes a cylindrical inner conductor section on, which slides in the inner conductor tube. By Displacements of the end section of this inner conductor section compared to the inner conductor tube is a resonance vote made with respect to the respective frequency.
  • the inner conductor is in the form of one at the end closed sleeve formed at the top open End of the outer conductor tube in the area of a to be attached Lid is held and anchored.
  • GB 891 444 also shows such a resonator, in which case the inner conductor is not held and anchored in the region of a cover.
  • EP 0 068 919 A1 also basically a high-frequency resonator is known, which is transverse to the longitudinal axis of the resonator has running adjustment device, from the outside through the wall of the resonator can be turned in and out radially to different degrees.
  • this setting device has a cross pin extending to the axial direction of the resonator dielectric material so that by adjusting the Adjustment device and radial displacement of the mentioned Dielectric material a capacitance and Frequency change is feasible.
  • the tuning device does not require one negligible space requirements.
  • Another disadvantage is that a temperature change affects frequency behavior.
  • the object of the present invention is, in contrast improved high-frequency filter in coaxial design to accomplish.
  • the present invention provides simple means a significant improvement over conventional high-frequency filters or coaxial filters.
  • the electrical tuning elements in the inner conductor preferably in the area of the bottom of the Coaxial filter element, at different heights are adjustably supported to the above To enable temperature compensation.
  • a dielectric has proven to be particularly favorable To use material as little as possible has thermal expansion coefficient. Prefers a material is used which has a negative temperature coefficient which has dielectric constants.
  • Figures 1 and 2 is in axial longitudinal section or in cross section a schematic representation of an individual resonator shown in coaxial technology, the following also briefly is referred to as a coaxial resonator or coaxial filter.
  • This consists of an outer conductor 1, one shown in Embodiment arranged concentrically or coaxially thereto Inner conductor 3 and a bottom 5, over which the electrically conductive outer conductor 1 and the electrically conductive Inner conductor 3 electrically connected to each other stand.
  • an adjustment element 7 is provided in the bottom area, which in the embodiment shown a threaded plate or pot 7 '.
  • This threaded plate or threaded pot 7 ' has in its outer periphery External thread 9, which has a corresponding internal thread 11 is engaged, which at least in a sufficient axial length on the inside of the inner conductor 3 and / or on the inside of an axially recess 13 provided in bottom 5 is provided.
  • the threaded plate or -pot 7 'a twisting or driving approach 15 in the shown Embodiment in the form of a slot, to use a screwdriver, for example Rotation of the adjusting element 7 and thus an axial To move the same with respect to the inner conductor.
  • this setting element 7 is a pin-shaped Immersion or tuning element 17 arranged fixed, which in the exemplary embodiment shown is pin-shaped or cylindrical is designed.
  • the length, the diameter, the dielectric constant and the attachment point of the dielectric tuning element or cylinder 17 are chosen so that the desired resonance frequency can be set in the desired frequency range can.
  • the frequency is now set and tuned by Rotation of the adjusting element 7, whereby the adjusting element 7 with the dielectric tuning element 17 in Inside of the inner conductor 3 in different axial heights relative to the inner conductor 3 according to the double arrow display 21 can be set.
  • the upper end of the inner conductor 3 based on the height of the Outer conductor 1 about 10 to 20% of the axial length of the outer conductor below the upper edge 23 of the outer conductor 1 and thus below the electrically conductive cover 25 comes to rest.
  • the dielectric tuning element 17 stands, for example, slightly above the upper one Edge 27 of the inner conductor 3 over.
  • the dielectric tuning element 17 touches the Inner conductor 3 itself not. If the attachment of the Tuning element only via the setting element 7 on the there provided thread engagement takes place in the shown Embodiment in the lower area of the inner conductor 3, preferably even only in the floor area or in the adjoining area of the inner conductor 3, will not become undefined, the capacity and thus that Frequency behavior adversely affecting undefined Contacts created at the points of contact.
  • the structure shown has yet another essential Advantage because temperature compensation is possible is.
  • a dielectric tuning element with a Expansion temperature coefficient chosen which is smaller than the temperature coefficient of the outer and / or inner conductor 1, 3 of the coaxial filter.
  • This behavior can be done by choosing an appropriate one dielectric material for the tuning element 17 can be optimized.
  • Dielectric are particularly suitable for this Materials made of ceramics. Are suitable materials that have a very low thermal Have expansion coefficients and a low Temperature coefficients of the relative dielectric constant.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein gattungsbildendes Hochfrequenzfilter kann aus einem oder mehreren Einzelresonatoren in Koaxialtechnik bestehen.
Derartige koaxial aufgebaute Hochfrequenzfilter werden in der Regel in funktechnischen Anlagen, beispielsweise im mobilen Funkbereich eingesetzt. Sie können dort z.B. in Basisstationen für den Mobilfunk verwendet werden, und zwar zur Selektion definierter Sende- und Empfangsbänder.
Aus der DE 21 36 728 A1 ist ein koaxialer Resonator bekannt, der ein zylinderförmiges mit einem Boden verschlossenes Gehäuse und ein Innenleiterrohr umfasst, welches koaxial zum Außenleiter sitzt. Das zylindrisch geformte Innenleiterrohr nimmt einen zylindrischen Innenleiterabschnitt auf, der in dem Innenleiterrohr gleitet. Durch Verschiebungen des Endabschnitts dieses Innenleiterabschnittes gegenüber dem Innenleiterrohr wird eine Resonanzabstimmung bezüglich der jeweiligen Frequenz vorgenommen. Der Innenleiter ist dabei in Gestalt einer am Ende geschlossenen Hülse ausgebildet, die am oberen offenen Ende des Außenleiterrohres im Bereich eines anzubringenden Deckels gehalten und verankert ist.
Auch GB 891 444 zeigt einen derartigen Resonator, wobei hier der Innenleiter nicht im Bereich eines Deckels gehalten und verankert ist.
Darüber hinaus ist auch ein weiteres Hochfrequenzfilter bekannt, welches zur Abstimmung des jeweils betreffenden Frequenzbandes ein Schraubelement verwendet, das am Deckel des von seiner Grundstruktur zylinderförmig aufgebauten Einzelresonators angeordnet ist, und durch Ein- und Ausdrehen unterschiedlich tief in den Innenleiter des koaxialen Einzelresonators eindringt. Auch dadurch erfolgt, wie bei der DE 21 36 728 eine Kapazitätsänderung des Resonators und in Folge der Kapazitätsänderung eine Frequenzänderung.
Schließlich ist grundsätzlich auch aus der EP 0 068 919 A1 ein Hochfrequenzresonator bekannt, der eine quer zur Resonatorlängsachse verlaufende Einstelleinrichtung aufweist, die von außen her durch die Wandung des Resonators hindurch unterschiedlich weit radial ein- und ausdrehbar ist. Im Inneren weist dazu diese Einstelleinrichtung einen quer zur Axialrichtung des Resonators verlaufenden Stift aus dielektrischem Material auf, so dass durch Verstellung der Einstelleinrichtung und Radialverlagerung des erwähnten Stiftes aus dielektrischem Material eine Kapazitäts- und Frequenzänderung durchführbar ist.
Die bisherigen Hochfrequenzfilter in der geschilderten koaxialen Bauweise weisen jedoch Nachteile auf.
Nachteilig an der erläuterten Abstimmausführung ist, dass Komponenten zur Abstimmung der Resonanzfrequenz die Homogenität der elektrisch leitenden Oberfläche im Filterinneren (beispielsweise Schleifkontakte, Lötstellen, Übergangsbereiche verschiedener Materialien etc.) beeinträchtigen und durch undefinierte Kontakte an den betreffenden Berührungsstellen eine nachteilige Veränderung des Frequenzverhaltens gegeben ist (Intermodulation).
Zudem erfordert die Abstimmeinrichtung einen nicht zu vernachlässigenden Platzbedarf.
Als weiterer Nachteil ist anzumerken, dass eine Temperaturveränderung sich auf das Frequenzverhalten auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein demgegenüber verbessertes Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft mit einfachen Mitteln eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Hochfrequenzfiltern oder Koaxialfiltern.
Durch Verwendung eines dielektrischen Abstimmelementes, welches in axialer Richtung in den Innenleiter des Koaxialfilters eintauchend in unterschiedlicher Höhenlage verstellbar ist, läßt sich eine problemlose Frequenzabstimmung vornehmen, ohne dass dadurch undefinierte Kontakte mit der Folge einer unerwünschten passiven Intermodulation entstehen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei das aus einem dielektrischen Material bestehende und in den koaxialen Innenleiter eintauchende Abstimmelement nicht wie im Stand der Technik am Deckel der Hochfrequenzfiltereinrichtung verankert. Bevorzugt erfolgt die Verankerung so, dass die resultierende Kapazität zwischen dem offenen Ende des Innenleiters und dem Gehäusedeckel bei einer Temperaturerhöhung abnimmt und damit eine frequenzbezogene Temperaturkompensation des Filters zur Folge hat.
Bevorzugt ist dabei, dass die elektrischen Abstimmelemente im Innenleiter, vorzugsweise im Bereich des Bodens des Koaxialfilterelements, in unterschiedlicher Höhenlage verstellbar abgestützt sind, um die vorstehend erläuterte Temperaturkompensation zu ermöglichen.
Als besonders günstig hat sich dabei erwiesen, ein dielektrisches Material zu verwenden, was einen möglichst geringen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist. Bevorzugt wird ein Material verwendet, welches einen negativen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen
Figur 1:
einen schematischen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzfilter in Form eines Einzelresonators; und
Figur 2:
einen schematischen Horizontalquerschnitt des Filters von Figur 1.
In Figur 1 und 2 ist im axialen Längsschnitt bzw. im Querschnitt dazu in schematischer Wiedergabe ein Einzelresonator in Koaxialtechnik gezeigt, der nachfolgend auch kurz als Koaxialresonator oder Koaxialfilter bezeichnet wird.
Dieser besteht aus einem Außenleiter 1, einem im gezeigten Ausführungsbeispiel konzentrisch oder koaxial dazu angeordneten Innenleiter 3 und einem Boden 5, über den der elektrisch leitende Außenleiter 1 und der elektrisch leitende Innenleiter 3 elektrisch miteinander in Verbindung stehen.
Im Inneren des Innenleiters 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bodenbereich ein Einstellelement 7 vorgesehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Gewindeteller oder -topf 7' besteht. Dieser Gewindeteller oder Gewindetopf 7' weist in seinem Außenumfang ein Außengewinde 9 auf, welches mit einem entsprechenden Innengewinde 11 in Eingriff steht, welches zumindest in einer ausreichenden Axiallänge an der Innenseite des Innenleiters 3 und/oder an der Innenseite einer axial dazu im Boden 5 vorgesehenen Ausnehmung 13 vorgesehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Gewindeteller- oder -topf 7' einen Verdreh- oder Mitnahmeansatz 15, im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Form eines Schlitzes, um hier beispielsweise mittels eines Schraubenziehers eine Verdrehung des Einstellelementes 7 und damit eine axiale Verlagerung desselben bezüglich des Innenleiters vorzunehmen.
Auf diesem Einstellelement 7 ist ein stiftförmiges Eintauch- oder Abstimmelement 17 festsitzend angeordnet, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel stift- oder zylinderförmig ausgestaltet ist. Die Länge, der Durchmesser, die Dielektrizitätskonstante und der Befestigungspunkt des dielektrischen Abstimmelementes oder Zylinders 17 sind dabei so gewählt, dass darüber die gewünschte Resonanzfrequenz im gewünschten Frequenzbereich eingestellt werden kann.
Einstellung und Abstimmung der Frequenz erfolgt nun durch Verdrehung des Einstellelementes 7, wodurch das Einstellelement 7 mit dem dielektrischen Abstimmelement 17 im Inneren des Innenleiters 3 in unterschiedlicher Axialhöhe relativ zum Innenleiter 3 entsprechend der Doppelpfeildarstellung 21 eingestellt werden kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass das obere Ende des Innenleiters 3 bezogen auf die Höhe des Außenleiters 1 etwa 10 bis 20% der axialen Länge des Außenleiters unterhalb des oberen Randes 23 des Außenleiters 1 und damit unterhalb des elektrisch leitenden Deckels 25 zum Liegen kommt. Das dielektrische Abstimmelement 17 steht dabei beispielsweise in geringem Maße über den oberen Rand 27 des Innenleiters 3 über.
Durch Verdrehung des Einstellelementes 7 und damit der Lageveränderung des Einstellelementes 17 kann die Kapazität zwischen dem offenen Ende des Innenleiters und dem Gehäusedeckel und damit die Resonanzfrequenz verändert und optimal eingestellt und abgestimmt werden.
Wie aus dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch ersichtlich ist, berührt das dielektrische Abstimmelement 17 den Innenleiter 3 selbst nicht. Sofern die Befestigung des Abstimmelementes nur über das Einstellelement 7 über den dort vorgesehenen Gewindeeingriff erfolgt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel im unteren Bereich des Innenleiters 3, bevorzugt sogar nur im Bodenbereich oder in dem daran angrenzenden Bereich des Innenleiters 3 erfolgt, werden keine undefinierten, das Kapazitäts- und damit das Frequenzverhalten nachteilig beeinträchtigende undefinierte Kontakte an den Berührungsstellen geschaffen.
Der gezeigte Aufbau weist aber noch einen weiteren wesentlichen Vorteil auf, da eine Temperaturkompensation möglich ist.
Dazu wird ein dielektrisches Abstimmelement mit einem Ausdehnungs-Temperaturkoeffizient gewählt, der kleiner ist als der Temperaturkoeffizient des Außen- und/oder Innenleiters 1, 3 des Koaxialfilters. Bei einer Temperaturerhöhung wird dabei der Innen- und Außenleiter länger, und zwar in einem stärkeren Maße, als sich die Länge des dielektrischen Abstimmelementes ändert. Dabei nimmt die resultierende Kapazität zwischen dem offenen Ende des Innenleiters an dem Gehäusedeckel bei einer Temperaturerhöhung ab, da sich nämlich das dielektrische Abstimmelement 17 nicht im gleichen Maße im Sinne einer Längenvergrößerung ausdehnt, wie der Innen- und/oder Außenleiter, mit der Folge, dass sich die durch die stärkere Längenvergrößerung des Innen- und/oder Außenleiters an sich ergebende Frequenzerniedrigung durch die gleichzeitig bewirkte Kapazitätserniedrigung kompensiert werden kann. Dieses Verhalten kann durchaus durch Auswahl eines geeigneten dielektrischen Materiales für das Abstimmelement 17 optimiert werden. Besonders geeignet sind dazu dielektrische Materialien bestehend aus Keramik. Dabei eignen sich Materialien, die einen sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen sowie einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der relativen Dielektrizitätskonstanten.

Claims (11)

  1. Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, bestehend aus einem oder mehreren Resonatoren, die folgende Merkmale aufweisen:
    mit einem elektrisch leitenden Außenleiter (1),
    mit einem elektrisch leitenden Innenleiter (3), der als Innenleiterrohr gestaltet ist,
    mit einem den Außen- und Innenleiter (1, 3) elektrisch verbindenden Boden (5),
    mit einem das Hochfrequenzfilter gegenüber vom Boden (5) abdeckenden Gehäusedeckel (25),
    mit einem Einstellelement (7), welches ein die Resonanzfrequenz veränderndes Eintauch- oder Abstimmelement (17) umfaßt, welches bezogen auf den Innenleiter (3) im Innenleiterrohr in unterschiedlicher Axial- oder Höhenlage in axialer Richtung eintauchend oder in diesem befindlich angeordnet ist,
    und das Eintauch- oder Abstimmelement (17) ist an einer Abstützstelle abgestützt, die zum Gehäusedeckel (25) versetzt liegt,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
    das Eintauch- oder Abstimmelement (17) besteht aus dielektrischem Material.
  2. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintauch- oder Abstimmelement (17) an einer im Inneren des Innenleiters (3) und/oder im Bereich einer Ausnehmung (13) des Bodens (5) gehalten und abgestützt ist.
  3. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (7) einen Gewindeteller oder -topf (7') aufweist, welcher mit einem Außengewinde (9) versehen ist, worüber das Einstellelement (7) mit einem Innengewinde (11) im Inneren des Innenleiters (3) und/oder der Ausnehmung (13) des Bodens (5) verbunden und gehalten ist.
  4. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Einstellelement (7) das elektrische Eintauch- oder Abstimmelement (17) angeordnet und mit dem Einstellelement (7) mit verstellbar befestigt ist.
  5. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Eintauchoder Abstimmelement (17) zumindest in geringem Maße über den oberen Rand (27) des Innenleiters (3) übersteht oder unterhalb davon endet.
  6. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des dielektrischen Eintauch- oder Abstimmelementes (17) von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Innen- oder Außenleiters (3, 1) abweicht.
  7. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des dielektrischen Eintauch- oder Abstimmelementes (17) kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Innen- oder Außenleiters (3,1).
  8. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstanten des Eintauch- oder Abstimmelementes (17) negativ ist.
  9. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Eintauchoder Abstimmelement (17) aus einem keramischen Material besteht.
  10. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Eintauchoder Abstimmelement (17) aus einer Aluminiumoxid-Keramik, insbesondere einer Al2O3-Keramik besteht.
  11. Hochfrequenzfilter nach einem der Anspprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeteller oder -topf (7') aus Metall besteht.
EP00925207A 1999-04-15 2000-04-13 Hochfrequenzfilter Expired - Lifetime EP1169747B1 (de)

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