EP1570542A1 - Tunable high-frequency filter arrangement and method for the production thereof - Google Patents

Tunable high-frequency filter arrangement and method for the production thereof

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Publication number
EP1570542A1
EP1570542A1 EP03812541A EP03812541A EP1570542A1 EP 1570542 A1 EP1570542 A1 EP 1570542A1 EP 03812541 A EP03812541 A EP 03812541A EP 03812541 A EP03812541 A EP 03812541A EP 1570542 A1 EP1570542 A1 EP 1570542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter arrangement
frequency filter
arrangement according
dielectric resonator
dielectric
Prior art date
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Granted
Application number
EP03812541A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1570542B1 (en
Inventor
Thomas Kley
Bruno Rhomberg
Daniel Heinze
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Thales Suisse SA
Original Assignee
Thales Suisse SA
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1570542B1 publication Critical patent/EP1570542B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10Dielectric resonators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207Hollow waveguide filters
    • H01P1/208Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2084Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators

Definitions

  • the present invention relates to the field of radio frequency technology. It relates to a tunable high-frequency filter arrangement according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
  • Such a high-frequency filter arrangement is known, for example, from US-A-6,147,577.
  • a single tunable dielectric resonator in which the movable dielectric body can be moved linearly in a recess of the dielectric resonator element in the vertical or horizontal direction, is known, for example, from EP-A1-0 601 369. STATE OF THE ART
  • Transportable directional radio links have proven their worth in the frequency range of several GHz (e.g. 4.4 to 5 GHz; or 14.62) for the fast and flexible establishment of wireless communication networks, especially in rough terrain without the appropriate infrastructure up to 15.23 GHz) work.
  • Corresponding filters in particular bandpass filters, are required for signal processing in the context of the transmitters and receivers of such directional radio connections. These filters are not only designed for individual frequencies, but can also be tuned automatically and are characterized by consistently high quality levels over the tuning range.
  • filters of this type must also be inexpensive to produce, robust in construction, safe to use, and designed to save space and weight.
  • Space (volume) and weight in particular are essential factors for the mobility of the entire communication system.
  • solutions of this type have been increasingly proposed in the past, which have as a tunable basic element a dielectric resonator element arranged in a cavity that can be changed in its resonance configuration in order to tune the filter.
  • a dielectric resonator element arranged in a cavity that can be changed in its resonance configuration in order to tune the filter.
  • a first round dielectric disk (“ceramic puck”) is arranged in a stationary manner in each of the cavities of the filter as a resonator.
  • a similar second round dielectric disk lies parallel above the first and can be moved relative to the first by means of an electronically controlled motor drive the first disc is raised vertically and then lowered again.
  • the linear movement required for this is generated by a digital stepper motor, whose rotary movement is converted into a linear movement by an elaborate threaded rod mechanism.
  • This known filter arrangement has various disadvantages: on the one hand, it is comparatively difficult to achieve the comparatively high accuracy and reproducibility of the disc position which is necessary for the filter to be able to be tuned well, with a linear movement of the displaceable disc. On the other hand, the adjustment mechanism required for the linear displacement requires a lot of space. As can be easily seen from Fig.
  • the motorized adjustment mechanism arranged above the cavities takes up about 2/3 of the total construction volume of the filter.
  • the cavity must be designed to be comparatively high from the outset.
  • EP-A1-0 601 369 which was also mentioned at the beginning, a single tunable dielectric resonator is proposed, in which an eccentric (eccentric) recess is provided in the dielectric disk, which is arranged in a fixed manner in a cavity, into which a recess the recess of suitably shaped dielectric bodies can more or less immerse.
  • the resonator is tuned by adjusting the immersion depth.
  • the dielectric body can be moved linearly via a rod-shaped holder in the vertical (FIG. 1 of EP-A1-0 601 369) or horizontal (FIG. 2 of EP-A1-0 601 369).
  • No further details are given about the voting behavior that can be achieved with this solution.
  • no mechanically designed adjustment mechanism is specified, so that this proposal is more of the paper state of the art and its feasibility is more than questionable.
  • the same disadvantages due to the linear displacement can also be expected in this proposed solution, as have already been discussed above.
  • the object is achieved by the entirety of the features of claims 1 and 27.
  • the essence of the invention is to provide as a tunable filter module a cavity with a fixedly arranged dielectric resonator element, which has an eccentric recess in which a dielectric body is rotatably arranged. Due to the rotatable arrangement of the body in the recess, the dielectric resonator element can be made extremely compact. The rotary movement can be carried out with high precision, so that a high degree of accuracy and reproducibility can be achieved during the coordination.
  • a preferred embodiment of the inventive filter arrangement is characterized in that the dielectric resonator element has the shape of a flat, circular disk, that the dielectric body is rotatable about an axis of rotation that is perpendicular to the disk plane of the dielectric resonator element, that the dielectric resonator element is a predetermined one Has thickness, and that the dielectric body in the direction of the axis of rotation has a height which is substantially equal to the thickness of the dielectric resonator element.
  • the recess in the dielectric resonator element is a circular-cylindrical through hole concentric with the axis of rotation
  • the outer dimensions of the dielectric body are fitted into the recess in the dielectric resonator element in such a way that both are only are separated from one another by narrow air gaps
  • the dielectric body is delimited in a first direction perpendicular to the axis of rotation by two parallel, flat surfaces and in a second direction perpendicular to the axis of rotation and to the first direction by two cylindrical jacket surfaces concentric to the axis of rotation.
  • Unwanted interference fields in the dielectric resonator element and in the metallic cavity are preferably suppressed in that the dielectric resonator element has a central through hole.
  • the dielectric resonator element and the dielectric body each consist of the same material.
  • the at least one filter is accommodated in a, preferably rectangular, filter housing
  • the filter housing is constructed from a floor plate and wall plates for the side walls that are perpendicular to the floor plate the top is covered by a motor support plate lying parallel to the floor plate
  • the cavities of the filter are formed by separating plates drawn into the filter housing and standing vertically on the floor plate
  • mounting slots are provided in the floor plate, in the wall plates and in the separating plates, by means of which the Sheets are inserted into one another and connected to one another, in particular soldered.
  • the electromagnetic interaction of the cavities is achieved in a particularly simple manner in that coupling openings, in particular coupling slots, are provided in individual partition plates at predetermined locations.
  • a, preferably circular, opening is provided in the motor support plate above each of the cavities, through which the respective dielectric resonator element and the respective dielectric body are held in the cavity, that the dielectric resonator element and the dielectric bodies are part of a tuning unit assigned to the cavity, which is fastened on the motor support plate, and that the tuning unit in each case has a fixed holder for the dielectric resonator element which extends through the opening in the motor mounting plate, and one through the opening in the motor mounting plate.
  • the arrangement is particularly space-saving if, according to a preferred development, the gear unit is accommodated in a housing, the housing is fastened to the motor support plate, the motor is flanged to the housing, and the holder of the dielectric resonator element is fastened to the housing.
  • the gear unit comprises an axis-shaped rotary element which is mounted in a preloaded precision bearing and which is firmly connected to the holder for the dielectric body, that the rotary element within the gear unit is driven by a drive shaft via a gear wheel which is firmly seated on the rotary element is driven, which is connected to the motor and is in engagement with the gear via a worm, and that the rotary element is biased in the direction of rotation to eliminate play, preferably by a spiral spring.
  • gear wheel as a segment of a circle rather than a full wheel.
  • segment-shaped configuration with a segment angle of approximately 100 ° is completely sufficient to exhaust the entire sensible adjustment range of approximately 90 ° of the dielectric body in the recess of the dielectric resonator element.
  • a particularly reliable coordination with high reproducibility is achieved in that a control is provided for controlling the rotation of the dielectric bodies in the eccentric recesses of the dielectric resonator bodies, which comprises a control block, a memory and an input unit that for determining the initial position of the dielectric body in the high-frequency filter arrangement position transmitter, in particular in the form of Light barriers are provided, which are connected to the control block, and that value tables are stored in the memory, which few selected frequencies of the high-frequency filter arrangement assign a corresponding angular position of the dielectric body.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the sheet metal parts are silver-plated and are soldered to one another by means of a silver solder, that the sheet metal parts have assembly aids, in particular in the form of coordinated intersection slots, assembly slots and mounting lugs, that the sheet metal parts by means of the assembly aids or the intersection slots, mounting slots and mounting tabs are initially loosely plugged together to form the filter housing and the plugged filter housing is mechanically stabilized by caulking the mounting tabs in the mounting slots, that silver solder, preferably in paste form, is applied to the connection points between the plugged sheet metal parts, and that the plugged together Sheet metal parts, preferably in an oven, are heated to such an extent that the silver solder melts and flows into the connection points.
  • Production is particularly simple and cost-effective if all sheet metal parts of a filter housing are cut out of a common, unsilvered sheet metal sheet by means of a cutting process, preferably by means of laser cutting, such that the sheet metal parts cut out are only connected to the remaining area of the sheet metal sheet by a few narrow webs, that the sheet metal with the cut-out sheet metal parts is then silvered, that the sheet metal parts are removed from the sheet metal sheet after silvering and then used to assemble the filter housing, with the webs in particular remaining mostly at the locations of the sheet metal parts that are outside the finished filter housing of the cavities.
  • Fig. 1 in an overall perspective view of the filter housing (the
  • Filter box of a high-frequency filter arrangement according to a preferred exemplary embodiment of the invention for a total of three filters arranged next to one another, each comprising four cavities arranged in a square and coupled to one another (the tuning units with the dielectric resonator elements and adjustable dielectric bodies are omitted for the sake of clarity);
  • FIG. 2 shows the filter housing from FIG. 1 in a side view on the long side with the inputs and outputs of the three filters;
  • FIG. 3 shows the filter housing from FIG. 1 in a side view on the transverse side
  • Fig. 4 is a perspective view of a plate that is used as a wall plate for the transverse sides of the filter housing of Figure 1 and as a transverse partition between the three filters.
  • Figure 5 is a perspective view of a sheet used in the filter housing of Figure 1 as a transverse divider with a coupling opening between the four cavities within each of the three filters.
  • FIG. 6 is a perspective view of a plate which is in the filter housing according to FIG. 1 as a separating plate running in the longitudinal direction with a coupling. openings between the front and rear cavities of all three filters is used;
  • Fig. 7 is a perspective view of the bottom plate of the filter housing according to Fig. 1 with a plurality of mounting slots in which the
  • Partitions and wall plates according to Figures 2 to 5 can be inserted with their tabs and can be soldered;
  • FIG. 8 shows the perspective view of a tuning unit with motor, gear unit, dielectric resonator element and rotatable dielectric body
  • FIG. 9 shows the tuning unit from FIG. 8 in a view from below
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through the gear unit of the tuning unit from FIG. 8;
  • FIG. 11 shows the perspective view of the gear segment-shaped gear from the gear unit according to FIG. 10;
  • FIG. 12 shows the perspective view of the dielectric resonator element of the tuning unit according to FIG. 8;
  • Fig. 13 is a perspective view of the rotatable dielectric body of the tuning unit shown in Fig. 8;
  • Fig. 14 shows the basic arrangement of the cavities of a filter in one
  • FIG. 15 shows an arrangement of the cavities of a filter in a row that is alternative to FIG. 14;
  • FIG. 16 shows the basic circuit diagram of a control of the high-frequency filter arrangement according to the invention.
  • FIG. 17 shows the arrangement and design of the sheet metal parts for a filter housing according to FIG. 1 on a common sheet metal plate;
  • the tunable high-frequency filter arrangement described below comprises a filter housing (10 FIG. 1) in which a plurality of tuning units (40 in FIG. 8) are inserted and screwed to the motor support plate (13 in FIG. 1). Filter housings and tuning units are explained separately. On the illustration of a fully assembled filter arrangement has been omitted for reasons of simplification.
  • the rectangular filter housing (filter box) 10 shown in FIG. 1 is composed of an (overhead) thicker motor support plate 13 and a plurality of sheet metal parts which form the bottom, side walls and (inner) partitions of the filter housing 10.
  • the sheet metal parts include the base plate 11 shown individually in FIG. 7, the transverse wall plates 12 and 20 (see also FIG. 4), the longitudinal wall plates 14 and 32 (FIGS. 1, 2) shown in FIG. 4 and 5 individually shown transverse (inner) partition plates 15, .., 19, and the longitudinally lying (inner) partition plate 33 shown individually in FIG. 6.
  • the sheet metal parts are made, for example, of a 1 mm thick, silver-plated steel sheet (material 1.4301).
  • the motor support plate 13 is made of the same material and is also silver-plated, but has a thickness of, for example, 4 mm.
  • the sheet metal parts can be produced in a particularly simple and inexpensive manner by cutting out all sheet metal parts of a filter housing 10 from a common sheet metal plate 69 of a suitable size in the manner shown in FIG. 17.
  • the metal plate 69 is initially unsilvered.
  • the contours of the required sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20, 32 and 33 are first cut out in the sheet metal plate 69, the cut sheet metal parts with the remaining rest of the sheet metal plate 69 at different points by narrow webs stay connected.
  • the webs are predominantly arranged at locations on the sheet metal parts which, in later filter housings 10, lie outside the cavities 21,... 24. A missing silver layer at these points has no effect on the high-frequency properties of the cavities.
  • the filter housing 10 is made of the individual sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20; 32, 33 and the motor support plate 13 formed by soldering and pinning. The soldering is carried out using a suitable silver solder in an oven.
  • the sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20; For this purpose, 32, 33 are temporarily connected by inserting the mounting lugs and mounting slots provided for this purpose, and by caulking the mounting lugs in the mounting slots, the sheet metal housing formed is mechanically stabilized. Only the wall plates 14, 32 on the long side of the filter housing 10 are pinned at the upper edge to the end faces of the motor support plate 11. A suitable amount of solder is applied in the form of a solder paste to the connection points of the sheet metal parts and distributed in such a way that the gaps present at the connection points are securely closed when soldering. The housing prepared in this way is then heated in an oven to the temperature required for soldering and - after the solder has melted and run in the connection points - is cooled again.
  • the base plate 11 and the wall plates 14, 32 arranged on the longitudinal sides of the housing are provided with a plurality of (partially intersecting) mounting slots 39.
  • the wall plates 12, 14, 20, and 32 and the partition plates 15, .., 19 and 33 are equipped at their lower edges with matching mounting lugs L1, with which they can be inserted through the mounting slots 39 of the base plate 11 and soldered.
  • the transverse wall plates 12 and 20 and separating plates 15,... 19 additionally have mounting lugs L2 on their side edges, with which they can be inserted and soldered through corresponding mounting slots in the longitudinal wall plates 14, 32.
  • each of the filters F1, F2 and F3 has an associated input 26, 28, 30 and output 27, 29, 31.
  • each of the filters FI, F2 and F3 are coupled to one another in terms of radio frequency. This is done by suitably arranged, elongated coupling slots 35 in the transverse partition plates 15, 17 and 19 (FIG. 5) and in the longitudinal partition plate 33 (FIG. 6).
  • the coupling slots 35 are positioned in the present example so that they lie in the middle of the wall of the adjacent cavity or in the vertical center plane of the cavities to be coupled. The importance of this position for the coupling properties will be discussed in more detail.
  • the transverse separating plates 16 and 18, which separate the filters F1, F2 and F3 from one another, are naturally not equipped with coupling openings.
  • a circular, disc-shaped dielectric resonator element 44 (FIG. 12) is arranged in the center of each of the cavities 21,... 24 formed in the filter housing 10, which significantly determines the high-frequency and transmission properties of the individual cavity and the respective filter as a whole.
  • the dielectric resonator element 44 is part of a compact tuning unit 40 belonging to each cavity (FIGS. 8-10).
  • the tuning unit 40 is screwed onto the stable motor support plate 13 from above and projects with a fixed holder 46 (FIG. 10), at the end of which the dielectric resonator element 44 is fastened, through an (circular) opening 25 (FIG. 1) into the cavity below.
  • the dielectric resonator element 44 has a central circular through bore 58 and an eccentrically arranged circular recess 59 (FIG. 12).
  • a dielectric body 45 (FIG. 13) of the same thickness is rotatably mounted about an axis of rotation 60 which is perpendicular to the disk plane of the dielectric resonator element 44.
  • the recess 59 is designed as a circular cylindrical through hole concentric with the axis of rotation 60.
  • the dielectric dimensions of the dielectric body 45 are fitted into the recess 59 such that the two are separated from one another only by narrow air gaps.
  • the dielectric body 45 is in a first direction perpendicular to the axis of rotation 60 through two parallel, flat surfaces 61, 62 and in a second direction perpendicular to the axis of rotation 60 and the first direction by two concentric cylindrical surface surfaces 63, 64 limited (see Fig. 13; the body 45 inserted into the recess can be seen in Fig. 9).
  • the dielectric body 45 is preferably made of the same dielectric material as the dielectric resonator element 44. It is attached to the end of a rotatably mounted holder 47 and can be rotated relative to the dielectric resonator element 44 about the axis of rotation 60 by means of the mechanism accommodated in the tuning unit 40. The resonance frequency of the resonator element and thus the center frequency of the filter can be changed by the rotation.
  • the tuning unit 40 (FIGS. 8-10) essentially consists of a gear unit 42 and a motor 41 which is flanged to the side of the gear unit 42 and which drives the rotatable holder 47 via the gear unit 42.
  • Motor 41 is preferably a stepper motor.
  • the gear unit 42 comprises a housing 43, on the underside of which the holder 46 for the fixed dielectric resonator element 44 is fastened.
  • An axis-shaped rotary element 49 is rotatably mounted in a through hole that passes vertically through the bottom of the housing 43 by means of a precision bearing 48. cash holder 47 is firmly connected.
  • a precision bearing 48 for example, a special, preloaded bearing provided with two ball bearings is used, which is used in hard disk memories of PCs.
  • Such bearings are available, for example, under the name "RO Bearing” (after the inventor Rikuro Obara) from the Japanese company Minebea Co, Ltd. Their principle is described, inter alia, in US Pat. No. 5,556,209.
  • the precision bearing 48 contributes to this to achieve a positioning accuracy of the dielectric body 45 in the range of a few ⁇ m, which is necessary for an exact matching of the filters F1, F2 and F3.
  • a circular sector-shaped gear 51 according to FIG. 11 is fastened on the rotating element 49. Since the full tuning range of the configuration of dielectric resonator element 44 and dielectric body 45 shown in FIG. 9 can be covered by rotating the body through 90 ° from the position shown in FIG. 9, a sector angle for gear 51 is 100 ° more as sufficient. By designing the gear 51 in the form of a circular sector, the gear unit 42 and thus the tuning unit 40 can be constructed to be extremely compact.
  • the worm meshes with the gear 51 of a drive shaft 55 which is perpendicular to the axis of rotation 60 and which is connected directly to the motor 41. So that the engagement between the worm and the gear 51 takes place without play, the rotary element is biased in the direction of rotation by means of a spiral spring 50 mounted on the housing 43.
  • Two light barriers 52 and 53 are provided in the gear unit 42 for controlling the drive unit 40.
  • the first light barrier 52 scans a rod-shaped marking element (not shown in FIG. 10), which is located in a corresponding fastening hole 56, 5? of the gear 51 sits (Fig. 11) and marked the end points of the swivel range.
  • the second light barrier 53 scans a position sensor disk 54 seated on the drive shaft 55 and provided with a radial slot.
  • the interaction of the two light barriers allows the starting or zero position of the gear 51 and thus the starting position of the dielectric body 45 to be precisely determined.
  • the four cavities 21, .., 24 with the dielectric resonator elements 44 and bodies 45 placed in the center are arranged in a square. This is shown again in FIG. 14 using the exemplary filter F3.
  • the RF energy is coupled into the first cavity 21, spreads via the coupling slots 35 over the adjacent cavities 22, 23 and 24 and is coupled out again at the last cavity 24.
  • the coupling slots 35 lie in the vertical central planes or in the middle of the partitions of the cavities 21,... 24.
  • the dielectric resonator elements 44 are turned with their eccentric recesses 59 out of the vertical center plane of the coupling slot 35 closest to the recess by a predetermined angle, which in the example is approximately 57 °.
  • This special configuration of the recess and the coupling slot results in a high-frequency behavior of the filter, in which the coupling factor decreases with increasing frequency when the dielectric body 45 is rotated toward the closest coupling slot.
  • An additional degree of freedom results from the possibility of an additional coupling between the first cavity 21 and the last cavity 24, as is indicated in FIG. 14 by the S-shaped coupling element.
  • FIG. 15 Another configuration of a filter F " , with which - apart from the cross coupling - the same effect can be achieved, is the linear row arrangement of the cavities 21,... 24 according to FIG. 15.
  • the coupling slots 35 are arranged centrally and the dielectric resonator elements 44 with their recesses rotated by about 60 ° from the central plane.
  • a controller is provided for tuning the filter arrangement by means of the tuning units 40, as is shown in FIG. 16 in a greatly simplified block diagram.
  • the controller 65 comprises a control block 66 which, for example, comprises a suitable microprocessor and a number of power outputs corresponding to the number of motors 41.
  • the control block 66 controls the stepper motors 41 via the power outputs. It is activated from the outside via an input unit 68.
  • the control block 66 works with a storage rather (EPROM) 67 together, in which value tables are stored, which assigns a certain number of steps of the stepper motors 41 to some selected frequency values of the filter. Intermediate values are generated by interpolation.
  • the control block 66 also receives signals from the two light barriers 52, 53 per tuning unit 40.
  • the dielectric bodies 45 are moved back into their starting position. Reaching the starting position is signaled by corresponding signals from the two light barriers 52, 53. From the starting position, the stepper motors 41 are then switched forward by as many steps as correspond to the table value taken from the memory 67 or a value for the desired frequency determined by interpolation.
  • the motors 41 of a filter can all be switched largely simultaneously or following a special algorithm.
  • the housing (without the tuning units) has a base area of about 66 mm x 186 mm and a height of about 30 mm.
  • Each of the cavities has a base area (A1, .., A4 in Fig. 7) of 28 mm x 28 mm and a height of 20 mm.
  • the dielectric resonator element 44 has a thickness of approximately 6 mm, an outer diameter of approximately 15 mm and one. Inner diameter of approximately 6.5 mm.
  • the diameter of the eccentric recess 59 is approximately 6 mm, the width of the dielectric body 45 between the parallel, vertical boundary surfaces is approximately 3 mm.
  • the tuning unit 40 protrudes only about 24 mm beyond the surface of the motor support plate 13.
  • the measured curves for several S parameters of the filter according to the exemplary embodiment are dependent on the frequency at a set value Reproduced center frequency of 4.7 GHz.
  • the frequency range is ⁇ 15 MHz around the respective center frequency.
  • the application is logarithmic.
  • the scale in the vertical direction is 0.5 dB per division for S21 and 5 dB per division for S11.
  • the invention results in a tunable high-frequency filter arrangement that can be set up easily and inexpensively, can be tuned very precisely and reproducibly over a wide frequency range, is extremely space-saving and is characterized by very good high-frequency properties.
  • several filters of the same type can be accommodated in a common filter housing with little additional effort.
  • Housing dielectric resonator element (stationary) dielectric body (movable)
  • Gear wheel segment of a circle
  • EPROM EPROM

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

A high-frequency filter arrangement comprising at least one filter (F3) consisting of a plurality of high-frequency inter-coupled cavities (21,.., 24) in which a locally fixed respective dielectric resonator element (44) is disposed and in which a respective dielectric body (44) can be modified, in order to tune the frequency of the filter (F3), in the position thereof in relation to the dielectric resonator element (44). The structure of the inventive filter arrangement is simple, compact and economical and excellent filter and tuning properties are obtained by virtue of the fact that the dielectric body (45) is arranged in an eccentric recess of the dielectric resonator element (44) and that the dielectric body (45) is rotatably arranged in the eccentric recess (59).

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
ABSTIMMBARE HOCHFREQUENZ-FILTERANORDNUNG SOWIE VERFAHRENTUNABLE HIGH FREQUENCY FILTER ARRANGEMENT AND METHOD
ZU IHRER HERSTELLUNGFOR YOUR PRODUCTION
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochfrequenztechnik. Sie betrifft eine abstimmbare Hochfrequenz-Filteranordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to the field of radio frequency technology. It relates to a tunable high-frequency filter arrangement according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
Eine solche Hochfrequenz-Filteranordnung ist beispielsweise aus der US-A- 6,147,577 bekannt.Such a high-frequency filter arrangement is known, for example, from US-A-6,147,577.
Ein einzelner abstimmbarer dielektrischer Resonator, bei dem der bewegliche dielektrische Körper in einer Aussparung des dielektrischen Resonatorelements in vertikaler oder horizontaler Richtung linear bewegbar ist, ist beispielsweise aus der EP-A1-0 601 369 bekannt. STAND DER TECHNIKA single tunable dielectric resonator, in which the movable dielectric body can be moved linearly in a recess of the dielectric resonator element in the vertical or horizontal direction, is known, for example, from EP-A1-0 601 369. STATE OF THE ART
Für den schnellen und flexiblen Aufbau von drahtlosen Kommunikationsnetzen, insbesondere in unwegsamem Gelände ohne entsprechende Infrastruktur, haben sich transportable Richtfunkverbindungen (LOS = Line of Sight) bewährt, die im Frequenzbereich von mehreren GHz (z.B. 4,4 bis 5 GHz ;oder 14,62 bis 15,23 GHz) arbeiten. Für die Signalverarbeitung im Rahmen der Sende- und Empfangsgeräte derartiger Richtfunkverbindungen werden entsprechende Filter, insbeson- dere Bandpassfilter, benötigt, die nicht nur für einzelne Frequenzen ausgelegt sind, sondern automatisch abstimmbar sind und sich über den Abstimmbereich durch gleichbleibend hohe Güten auszeichnen.Transportable directional radio links (LOS = Line of Sight) have proven their worth in the frequency range of several GHz (e.g. 4.4 to 5 GHz; or 14.62) for the fast and flexible establishment of wireless communication networks, especially in rough terrain without the appropriate infrastructure up to 15.23 GHz) work. Corresponding filters, in particular bandpass filters, are required for signal processing in the context of the transmitters and receivers of such directional radio connections. These filters are not only designed for individual frequencies, but can also be tuned automatically and are characterized by consistently high quality levels over the tuning range.
Neben den unabdingbaren elektrischen und hochfrequenztechnischen Eigen- schaften müssen derartige Filter aber auch kostengünstig herstellbar, robust im Aufbau, sicher im Einsatz und platz- und gewichtssparend ausgelegt sein. Insbesondere Platz (Volumen) und Gewicht sind wesentliche Faktoren für die Mobilität des gesamten Kommunikationssystems.In addition to the indispensable electrical and high-frequency properties, filters of this type must also be inexpensive to produce, robust in construction, safe to use, and designed to save space and weight. Space (volume) and weight in particular are essential factors for the mobility of the entire communication system.
Für derartige Filter sind im Hinblick auf eine Verkleinerung der Hohlräume in der Vergangenheit zunehmend Lösungen vorgeschlagen worden, die als abstimmbares Grundelement ein in einem Hohlraum angeordnetes dielektrisches Resonatorelement aufweisen, dass zur Abstimmung des Filters in seiner Resonanzkonfiguration verändert werden kann. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der ein- gangs genannten US-A-6, 147,577 beschrieben. Bei dieser bekannten Lösung ist in jedem der Hohlräume des Filters eine erste runde dielektrische Scheibe („cera- mic puck") als Resonator ortsfest angeordnet. Eine gleichartige zweite runde dielektrische Scheibe liegt parallel über der ersten und kann mittels eines elektronisch gesteuerten motorischen Antriebs relativ zur ersten Scheibe senkrecht an- gehoben und wieder abgesenkt werden. Die dazu notwendige lineare Bewegung wird durch einen digitalen Schrittmotor erzeugt, dessen Drehbewegung durch eine aufwändige Gewindestangen-Mechanik in eine lineare Bewegung umgesetzt wird. Diese bekannte Filteranordnung hat verschiedene Nachteile: Zum einen ist es vergleichsweise schwierig, bei einer linearen Bewegung der verschiebbaren Scheibe die vergleichsweise hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Scheibenposition zu erreichen, die für eine gute Abstimmbarkeit des Filters erforderlich ist. Zum anderen erfordert der für die lineare Verschiebung benötigte Verstellmechanismus sehr viel Platz. Wie aus Fig. 4 der US-A-6, 147,577 leicht zu erkennen ist, nimmt die über den Hohlräumen angeordnete motorisierte Verstellmechanik etwa 2/3 des gesamten Bauvolumens des Filters ein. Hinzu kommt, dass wegen der Verschiebbarkeit der oberen Scheibe in der vertikalen Richtung der Hohlraum von vornherein vergleichsweise hoch ausgelegt sein muss.With regard to such a reduction in the size of the cavities, solutions of this type have been increasingly proposed in the past, which have as a tunable basic element a dielectric resonator element arranged in a cavity that can be changed in its resonance configuration in order to tune the filter. Such a solution is described, for example, in the aforementioned US Pat. No. 6,147,577. In this known solution, a first round dielectric disk (“ceramic puck”) is arranged in a stationary manner in each of the cavities of the filter as a resonator. A similar second round dielectric disk lies parallel above the first and can be moved relative to the first by means of an electronically controlled motor drive the first disc is raised vertically and then lowered again.The linear movement required for this is generated by a digital stepper motor, whose rotary movement is converted into a linear movement by an elaborate threaded rod mechanism. This known filter arrangement has various disadvantages: on the one hand, it is comparatively difficult to achieve the comparatively high accuracy and reproducibility of the disc position which is necessary for the filter to be able to be tuned well, with a linear movement of the displaceable disc. On the other hand, the adjustment mechanism required for the linear displacement requires a lot of space. As can be easily seen from Fig. 4 of US-A-6, 147,577, the motorized adjustment mechanism arranged above the cavities takes up about 2/3 of the total construction volume of the filter. In addition, because of the displaceability of the upper disk in the vertical direction, the cavity must be designed to be comparatively high from the outset.
In der ebenfalls eingangs genannten EP-A1-0 601 369 wird eine einzelner abstimmbarer dielektrischer Resonator vorgeschlagen, bei dem in der dielektrischen Scheibe, die in einem Hohlraum ortsfest angeordnet ist, eine aussermittige (ex- zentrische) Aussparung vorgesehen ist, in die ein zu der Aussparung passend geformter dielektrischer Körper mehr oder weniger stark eintauchen kann. Die Abstimmung des Resonators erfolgt über eine Verstellung der Eintauchtiefe. Dazu kann der dielektrische Körper über eine stangenförmige Halterung in vertikaler (Fig. 1 der EP-A1-0 601 369) oder horizontaler (Fig. 2 der EP-A1-0 601 369) Richtung linear verfahren werden. Über das mit dieser Lösung erreichbare Abstimmverhalten werden keine näheren Angaben gemacht. Desgleichen ist auch kein mechanisch auskonstruierter Verstelimechanismus angegeben, so dass dieser Vorschlag eher dem papierenen Stand der Technik zuzurechnen und seine Realisierbarkeit mehr als fraglich ist. Insbesondere ist auch bei diesem Lösungs- Vorschlag mit den gleichen Nachteilen durch die lineare Verschiebung zu rechnen, wie sie bereits weiter oben diskutiert worden sind.In EP-A1-0 601 369, which was also mentioned at the beginning, a single tunable dielectric resonator is proposed, in which an eccentric (eccentric) recess is provided in the dielectric disk, which is arranged in a fixed manner in a cavity, into which a recess the recess of suitably shaped dielectric bodies can more or less immerse. The resonator is tuned by adjusting the immersion depth. For this purpose, the dielectric body can be moved linearly via a rod-shaped holder in the vertical (FIG. 1 of EP-A1-0 601 369) or horizontal (FIG. 2 of EP-A1-0 601 369). No further details are given about the voting behavior that can be achieved with this solution. Likewise, no mechanically designed adjustment mechanism is specified, so that this proposal is more of the paper state of the art and its feasibility is more than questionable. In particular, the same disadvantages due to the linear displacement can also be expected in this proposed solution, as have already been discussed above.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine abstimmbare Hochfrequenz-Filteranordnung zu schaffen, welche kostengünstig herzustellen ist, sich bei guten hochfrequenztechnischen Eigenschaften durch einen besonders kompakten und robusten Aufbau auszeichnet, und ein vorteilhaftes Abstimmverhalten aufweist, sowie ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a tunable high-frequency filter arrangement which is inexpensive to manufacture and which has good high-frequency properties through a particularly compact and robust Features structure, and has an advantageous tuning behavior, as well as an inexpensive and simple method for their manufacture.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 27 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, als abstimmbaren Filterbaustein einen Hohlraum mit einem ortsfest angeordneten dielektrischen Resonatorelement vorzusehen, welches eine exzentrische Aussparung aufweist, in der ein dielektrischer Körper drehbar angeordnet ist. Durch die drehbare Anordnung des Körpers in der Aussparung lässt sich das dielektrische Resonatorelement ausserordentlich kompakt ausführen. Die Drehbewegung kann hochpräzise ausgeführt werden, so dass sich bei der Abstimmung eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erreichen lässt.The object is achieved by the entirety of the features of claims 1 and 27. The essence of the invention is to provide as a tunable filter module a cavity with a fixedly arranged dielectric resonator element, which has an eccentric recess in which a dielectric body is rotatably arranged. Due to the rotatable arrangement of the body in the recess, the dielectric resonator element can be made extremely compact. The rotary movement can be carried out with high precision, so that a high degree of accuracy and reproducibility can be achieved during the coordination.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfinderischen Filteranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das dielektrische Resonatorelement die Form einer ebenen, kreisrunden Scheibe aufweist, dass der dielektrische Körper um eine Drehachse drehbar ist, die senkrecht auf der Scheibenebene des dielektrischen Resonatorelements steht, dass das dielektrische Resonatorelement eine vorgegebene Dicke aufweist, und dass der dielektrische Körper in Richtung der Drehachse eine Höhe aufweist, welche im wesentlichen gleich der Dicke des dielektrischen Resonatorelements ist.A preferred embodiment of the inventive filter arrangement is characterized in that the dielectric resonator element has the shape of a flat, circular disk, that the dielectric body is rotatable about an axis of rotation that is perpendicular to the disk plane of the dielectric resonator element, that the dielectric resonator element is a predetermined one Has thickness, and that the dielectric body in the direction of the axis of rotation has a height which is substantially equal to the thickness of the dielectric resonator element.
Als besonders günstig in der Abstimmcharakteristik hat sich eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung herausgestellt, bei der die Aussparung im dielektrischen Re- sonatorelement eine zur Drehachse konzentrische kreiszylindrische Durchgangsbohrung ist, der dielektrische Körper in seinen Aussenabmessungen in die Aussparung im dielektrischen Resonatorelement derart eingepasst ist, dass beide nur durch schmale Luftspalte voneinander getrennt sind, und der dielektrische Körper in einer ersten, senkrecht zur Drehachse stehenden Richtung durch zwei parallele, ebene Flächen und in einer zweiten, zur Drehachse und zur ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung durch zwei zur Drehachse konzentrische Zylindermantelflächen begrenzt ist. Bevorzugt werden unerwünschte Störfelder im dielektrischen Resonatorelement und im metallischen Hohlraum dadurch unterdrückt, dass das dielektrische Resonatorelement eine zentrale Durchgangsbohrung aufweist.A further development of this configuration has proven to be particularly favorable in the tuning characteristic, in which the recess in the dielectric resonator element is a circular-cylindrical through hole concentric with the axis of rotation, the outer dimensions of the dielectric body are fitted into the recess in the dielectric resonator element in such a way that both are only are separated from one another by narrow air gaps, and the dielectric body is delimited in a first direction perpendicular to the axis of rotation by two parallel, flat surfaces and in a second direction perpendicular to the axis of rotation and to the first direction by two cylindrical jacket surfaces concentric to the axis of rotation. Unwanted interference fields in the dielectric resonator element and in the metallic cavity are preferably suppressed in that the dielectric resonator element has a central through hole.
Weiterhin ist es zweckmässig, wenn das dielektrische Resonatorelement und der dielektrische Körper jeweils aus dem gleichen Material bestehen.Furthermore, it is expedient if the dielectric resonator element and the dielectric body each consist of the same material.
Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Filteranordnung insgesamt ergibt sich, wenn gemäss einer anderen Weiterbildung das wenigstens eine Filter in einem, vorzugsweise rechteckigen, Filtergehäuse untergebracht ist, das Filtergehäuse aus einem Bodenblech und senkrecht auf dem Bodenblech stehenden Wandblechen für die Seitenwände aufgebaut ist und auf der Oberseite durch eine parallel zum Bodenblech liegende Motorentragerplatte abgedeckt ist, die Hohlräume des Filters durch in das Filtergehäuse eingezogene, senkrecht auf dem Bodenblech stehende Trennbleche gebildet sind, und in dem Bodenblech, in den Wandblechen und in den Trennblechen Montageschlitze vorgesehen sind, mittels derer die Bleche ineinander gesteckt und miteinander verbunden, insbesondere verlötet, sind. Das elektromagnetische Zusammenwirken der Hohlräume wird dabei auf besonders einfache Weise erreicht, dass in einzelnen Trennblechen an vorgegebenen Stellen Kopplungsöffnungen, insbesondere Kopplungsschlitze, vorgesehen sind.A particularly simple and compact design of the filter arrangement as a whole is obtained if, according to another development, the at least one filter is accommodated in a, preferably rectangular, filter housing, the filter housing is constructed from a floor plate and wall plates for the side walls that are perpendicular to the floor plate the top is covered by a motor support plate lying parallel to the floor plate, the cavities of the filter are formed by separating plates drawn into the filter housing and standing vertically on the floor plate, and mounting slots are provided in the floor plate, in the wall plates and in the separating plates, by means of which the Sheets are inserted into one another and connected to one another, in particular soldered. The electromagnetic interaction of the cavities is achieved in a particularly simple manner in that coupling openings, in particular coupling slots, are provided in individual partition plates at predetermined locations.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Motorentragerplatte über jedem der Hohlräume eine, vorzugsweise kreisförmige, Öffnung vorgesehen ist, durch welche hindurch das jeweilige dielektrische Resonatorelement und der jeweilige dielektrische Körper im Hohlraum gehalten werden, dass das dielektrische Resonatorelement und der dielektrische Körper Teil einer dem Hohlraum zugeordneten Abstimmeinheit sind, welche auf der Motoren- trägerplatte befestigt ist, und dass die Abstimmeinheit jeweils eine durch die Öffnung in der Motorentragerplatte hindurchreichende, feststehende Halterung für das dielektrische Resonatorelement, eine durch die Öffnung in der Motorenträger- platte hindurchreichende, drehbar gelagerte Halterung für den dielektrischen Körper, einen Motor, insbesondere einen Schrittmotor, und eine Getriebeeinheit umfasst, welche die Drehbewegung des Motors auf die drehbar gelagerte Halterung überträgt.Another development of the invention is characterized in that a, preferably circular, opening is provided in the motor support plate above each of the cavities, through which the respective dielectric resonator element and the respective dielectric body are held in the cavity, that the dielectric resonator element and the dielectric bodies are part of a tuning unit assigned to the cavity, which is fastened on the motor support plate, and that the tuning unit in each case has a fixed holder for the dielectric resonator element which extends through the opening in the motor mounting plate, and one through the opening in the motor mounting plate. plate-extending, rotatably mounted holder for the dielectric body, a motor, in particular a stepper motor, and a gear unit, which transmits the rotational movement of the motor to the rotatably mounted holder.
Besonders platzsparend ist die Anordnung, wenn gemäss einer bevorzugten Weiterbildung die Getriebeeinheit in einem Gehäuse untergebracht ist, das Gehäuse auf der Motorentragerplatte befestigt ist, der Motor am Gehäuse angeflanscht ist, und die Halterung des dielektrischen Resonatorelements am Gehäuse befestigt ist.The arrangement is particularly space-saving if, according to a preferred development, the gear unit is accommodated in a housing, the housing is fastened to the motor support plate, the motor is flanged to the housing, and the holder of the dielectric resonator element is fastened to the housing.
Eine besonders präzise Abstimmung wird dadurch erreicht, dass die Getriebeeinheit ein in einem vorgespannten Präzisionslager gelagertes achsenförmiges Drehelement umfasst, welches fest mit der Halterung für den dielektrischen Körper verbunden ist, dass das Drehelement innerhalb der Getriebeeinheit über ein fest auf dem Drehelement sitzendes Zahnrad von einer Antriebswelle angetrieben wird, welche mit dem Motor verbunden ist und über eine Schnecke mit dem Zahnrad in Eingriff steht, und dass das Drehelement zur Beseitigung von Spiel, vorzugsweise durch eine Spiralfeder, in Drehrichtung vorgespannt ist.A particularly precise coordination is achieved in that the gear unit comprises an axis-shaped rotary element which is mounted in a preloaded precision bearing and which is firmly connected to the holder for the dielectric body, that the rotary element within the gear unit is driven by a drive shaft via a gear wheel which is firmly seated on the rotary element is driven, which is connected to the motor and is in engagement with the gear via a worm, and that the rotary element is biased in the direction of rotation to eliminate play, preferably by a spiral spring.
Platz kann weiterhin dadurch eingespart werden, dass das Zahnrad nicht als Vollrad, sondern kreissegmentförmig ausgebildet ist. Eine solche segmentförmige Ausbildung mit einem Segmentwinkel von etwa 100° reicht vollkommen aus, um den gesamten sinnvollen Verstellbereich von etwa 90° des dielektrischen Körpers in der Aussparung des dielektrischen Resonatorelements auszuschöpfen.Space can also be saved by designing the gear wheel as a segment of a circle rather than a full wheel. Such a segment-shaped configuration with a segment angle of approximately 100 ° is completely sufficient to exhaust the entire sensible adjustment range of approximately 90 ° of the dielectric body in the recess of the dielectric resonator element.
Eine besonders sichere Abstimmung mit hoher Reproduzierbarkeit wird dadurch erreicht, dass zum Steuern der Drehung der dielektrischen Körper in den exzentrischen Aussparungen der dielektrischen Resonatorkörper eine Steuerung vorge- sehen ist, welche einen Steuerblock, einen Speicher und eine Eingabeeinheit umfasst, dass zur Bestimmung der Anfangsposition der dielektrischen Körper in der Hochfrequenz-Filteranordnung Positionsgeber, insbesondere in Form von Lichtschranken, vorgesehen sind, welche mit dem Steuerblock in Verbindung stehen, und dass in dem Speicher Wertetabellen abgelegt sind, welche wenigen ausgewählten Frequenzen der Hochfrequenz-Filteranordnung eine entsprechende Winkelstellung der dielektrischen Körper zuordnen.A particularly reliable coordination with high reproducibility is achieved in that a control is provided for controlling the rotation of the dielectric bodies in the eccentric recesses of the dielectric resonator bodies, which comprises a control block, a memory and an input unit that for determining the initial position of the dielectric body in the high-frequency filter arrangement position transmitter, in particular in the form of Light barriers are provided, which are connected to the control block, and that value tables are stored in the memory, which few selected frequencies of the high-frequency filter arrangement assign a corresponding angular position of the dielectric body.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Blechteile versilbert sind und mittels eines Silberlotes miteinander verlötet werden, dass die Blechteile Montagehilfsmittel, insbesondere in Form von aufeinander abgestimmten Kreuzungsschlitzen, Montageschlitzen und Montagelaschen aufweisen, dass die Blechteile mittels der Montagehilfsmittel bzw. der Kreuzungsschlitze, Montageschlitze und Montagelaschen unter Bildung des Filtergehäuses zunächst lose zusammengesteckt werden und das zusammengesteckte Filtergehäuse mittels Verstemmen der Montagelaschen in den Montageschlitzen mechanisch stabilisiert wird, dass an den Verbindungsstellen zwischen den zusammengesteckten Blechteilen Silberlot, vorzugsweise in Pastenform, aufgebracht wird, und dass die zusammengesteckten Blechteile, vorzugsweise in einem Ofen, soweit erhitzt werden, dass das Silberlot schmilzt und in die Verbindungsstellen fliesst.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the sheet metal parts are silver-plated and are soldered to one another by means of a silver solder, that the sheet metal parts have assembly aids, in particular in the form of coordinated intersection slots, assembly slots and mounting lugs, that the sheet metal parts by means of the assembly aids or the intersection slots, mounting slots and mounting tabs are initially loosely plugged together to form the filter housing and the plugged filter housing is mechanically stabilized by caulking the mounting tabs in the mounting slots, that silver solder, preferably in paste form, is applied to the connection points between the plugged sheet metal parts, and that the plugged together Sheet metal parts, preferably in an oven, are heated to such an extent that the silver solder melts and flows into the connection points.
Besonders einfach und kostengünstig ist die Herstellung, wenn alle Blechteile eines Filtergehäuses aus einer gemeinsamen, unversilberten Blechtafel mittels eines Schneidverfahrens, vorzugsweise mittels Laserschneiden, herausgeschnitten werden, derart, dass die herausgeschnittenen Blechteile mit dem Restbereich der Blechtafel nur noch durch wenige schmale Stege verbunden sind, dass die Blechtafel mit den herausgeschnittenen Blechteilen danach versilbert wird, dass die Blechteile nach dem Versilbern aus der Blechtafel herausgelöst und anschlies- send zum Aufbau des Filtergehäuses verwendet werden, wobei insbesondere die Stege überwiegend an den Stellen der Blechteile stehen bleiben, welche beim fertigen Filtergehäuse ausserhalb der Hohlräume liegen.Production is particularly simple and cost-effective if all sheet metal parts of a filter housing are cut out of a common, unsilvered sheet metal sheet by means of a cutting process, preferably by means of laser cutting, such that the sheet metal parts cut out are only connected to the remaining area of the sheet metal sheet by a few narrow webs, that the sheet metal with the cut-out sheet metal parts is then silvered, that the sheet metal parts are removed from the sheet metal sheet after silvering and then used to assemble the filter housing, with the webs in particular remaining mostly at the locations of the sheet metal parts that are outside the finished filter housing of the cavities.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENFurther embodiments result from the dependent claims. BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam- menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the drawing. Show it
Fig. 1 in einer perspektivischen Gesamtansicht das Filtergehäuse (dieFig. 1 in an overall perspective view of the filter housing (the
Filterbox) einer Hochfrequenz-Filteranordnung gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung für insgesamt drei nebeneinander angeordnete Filter, die jeweils vier im Quadrat angeordnete und untereinander gekoppelte Hohlräume umfassen (die Abstimmeinheiten mit den dielektrischen Resonatorelementen und verstellbaren dielektrischen Körpern sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen);Filter box) of a high-frequency filter arrangement according to a preferred exemplary embodiment of the invention for a total of three filters arranged next to one another, each comprising four cavities arranged in a square and coupled to one another (the tuning units with the dielectric resonator elements and adjustable dielectric bodies are omitted for the sake of clarity);
Fig. 2 das Filtergehäuse aus Fig. 1 in der Seitenansicht auf die Längsseite mit den Ein- und Ausgängen der drei Filter;FIG. 2 shows the filter housing from FIG. 1 in a side view on the long side with the inputs and outputs of the three filters;
Fig. 3 das Filtergehäuse aus Fig. 1 in der Seitenansicht auf die Quer- seite;3 shows the filter housing from FIG. 1 in a side view on the transverse side;
Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines Bleches, das als Wandblech für die Querseiten des Filtergehäuses nach Fig. 1 und als querliegendes Trennblech zwischen den drei Filtern verwendet wird;Fig. 4 is a perspective view of a plate that is used as a wall plate for the transverse sides of the filter housing of Figure 1 and as a transverse partition between the three filters.
Fig. 5 die perspektivische Ansicht eines Bleches, das im Filtergehäuse nach Fig. 1 als querliegendes Trennblech mit Kopplungsöffnung zwischen den vier Hohlräumen innerhalb jedes der drei Filter verwendet wird;Figure 5 is a perspective view of a sheet used in the filter housing of Figure 1 as a transverse divider with a coupling opening between the four cavities within each of the three filters.
Fig. 6 die perspektivische Ansicht eines Bleches, das im Filtergehäuse nach Fig. 1 als in Längsrichtung laufendes Trennblech mit Kopp- lungsöffnungen zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen aller drei Filter verwendet wird;FIG. 6 is a perspective view of a plate which is in the filter housing according to FIG. 1 as a separating plate running in the longitudinal direction with a coupling. openings between the front and rear cavities of all three filters is used;
Fig. 7 die perspektivische Ansicht des Bodenbleches des Filtergehäuses nach Fig. 1 mit einer Vielzahl von Montageschlitzen, in welche dieFig. 7 is a perspective view of the bottom plate of the filter housing according to Fig. 1 with a plurality of mounting slots in which the
Trennbleche und Wandbleche gemäss Fig. 2 bis 5 mit ihren Laschen einsteckbar sind und verlötet werden können;Partitions and wall plates according to Figures 2 to 5 can be inserted with their tabs and can be soldered;
Fig. 8 die perspektivische Ansicht einer Abstimmeinheit mit Motor, Getriebeeinheit, dielektrischem Resonatorelement und drehbarem dielektrischen Körper;8 shows the perspective view of a tuning unit with motor, gear unit, dielectric resonator element and rotatable dielectric body;
Fig. 9 die Abstimmeinheit aus Fig. 8 in der Ansicht von unten;FIG. 9 shows the tuning unit from FIG. 8 in a view from below;
Fig. 10 einen Längsschnitt durch die Getriebeeinheit der Abstimmeinheit aus Fig. 8;FIG. 10 shows a longitudinal section through the gear unit of the tuning unit from FIG. 8;
Fig. 11 die perspektivische Ansicht des kreissegmentförmigen Zahnrades aus der Getriebeeinheit nach Fig. 10;11 shows the perspective view of the gear segment-shaped gear from the gear unit according to FIG. 10;
Fig. 12 die perspektivische Ansicht des dielektrischen Resonatorelements der Abstimmeinheit nach Fig. 8;FIG. 12 shows the perspective view of the dielectric resonator element of the tuning unit according to FIG. 8;
Fig. 13 die perspektivische Ansicht des drehbaren dielektrischen Körpers der Abstimmeinheit nach Fig. 8;Fig. 13 is a perspective view of the rotatable dielectric body of the tuning unit shown in Fig. 8;
Fig. 14 die prinzipielle Anordnung der Hohlräume eines Filters in einemFig. 14 shows the basic arrangement of the cavities of a filter in one
Quadrat gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und die Orientierung der zugehörigen dielektrischen Resonatorelemente und Körper innerhalb der Hohlräume im Bezug auf die Kopplungsschlitze; Fig. 15 eine zu Fig. 14 alternative Anordnung der Hohlräume eines Filters in einer Reihe;1 and the orientation of the associated dielectric resonator elements and bodies within the cavities with respect to the coupling slots; FIG. 15 shows an arrangement of the cavities of a filter in a row that is alternative to FIG. 14;
Fig. 16 das Prinzipschaltbild einer Steuerung der Hochfrequenz- Filteranordnung nach der Erfindung;16 shows the basic circuit diagram of a control of the high-frequency filter arrangement according to the invention;
Fig. 17 die Anordnung und Ausbildung der Blechteile für ein Filtergehäu se nach Fig. 1 auf einer gemeinsamen Blechtafel;17 shows the arrangement and design of the sheet metal parts for a filter housing according to FIG. 1 on a common sheet metal plate;
Fig. 18 die Abhängigkeit der Filterfrequenz des Filters nach dem Ausführungsbeispiel vom Verdrehwinkel des dielektrischen Körpers 45;18 shows the dependency of the filter frequency of the filter according to the exemplary embodiment on the angle of rotation of the dielectric body 45;
Fig. 19 den gemessenen Frequenzverlauf der S-Parameter S11 (Reflekti- onskoeffizient am Eingang; Kurve B) und S21 (Transmissionsko- effizient in Vorwärtsrichtung; Kurve A) des Filters gemäss Ausführungsbeispiel bei der abgestimmten Frequenz von 4,7 GHz über einen Frequenzbereich von ± 15 MHz um die jeweilige Mittenfrequenz; und19 shows the measured frequency response of the S parameters S11 (reflection coefficient at the input; curve B) and S21 (transmission coefficient in the forward direction; curve A) of the filter according to the exemplary embodiment at the tuned frequency of 4.7 GHz over a frequency range of ± 15 MHz around the respective center frequency; and
Fig. 20 den gemessenen Frequenzverlauf des S-Parameters S21 des Filters gemäss Ausführungsbeispiel bei der abgestimmten Frequenz von 4,7 GHz über einen grösseren Frequenzbereich von ± 60 MHz um die jeweilige Mittenfrequenz.20 shows the measured frequency response of the S parameter S21 of the filter according to the exemplary embodiment at the tuned frequency of 4.7 GHz over a larger frequency range of ± 60 MHz around the respective center frequency.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
Die nachfolgend beschriebene abstimmbare Hochfrequenz-Filteranordnung umfasst ein Filtergehäuse (10 Fig. 1), in welches eine Mehrzahl von Abstimmeinhei- ten (40 in Fig. 8) eingesetzt und mit der Motorentragerplatte (13 in Fig. 1 ) verschraubt sind. Filtergehäuse und Abstimmeinheiten werden separat erläutert. Auf die Darstellung einer fertig montierten Filteranordnung ist aus Gründen der Vereinfachung verzichtet worden.The tunable high-frequency filter arrangement described below comprises a filter housing (10 FIG. 1) in which a plurality of tuning units (40 in FIG. 8) are inserted and screwed to the motor support plate (13 in FIG. 1). Filter housings and tuning units are explained separately. On the illustration of a fully assembled filter arrangement has been omitted for reasons of simplification.
Das in Fig. 1 dargestellte, rechteckige Filtergehäuse (Filterbox) 10 ist aus einer (obenliegenden) dickeren Motorentragerplatte 13 und einer Mehrzahl von Blechteilen zusammengesetzt, welche Boden, Seitenwände und (innere) Trennwände des Filtergehäuses 10 bilden. Zu den Blechteilen gehört das in Fig. 7 einzeln dargestellte Bodenblech 11 , die in Querrichtung verlaufenden Wandbleche 12 und 20 (siehe auch Fig. 4), die in Längsrichtung verlaufenden Wandbleche 14 und 32 (Fig. 1 , 2), die in Fig. 4 und 5 einzeln dargestellten querliegenden (inneren) Trennbleche 15, ..,19, und das in Fig. 6 einzeln dargestellte, in Längsrichtung liegende (innere) Trennblech 33. Die Blechteile sind beispielsweise aus einem 1 mm starken, versilberten Stahlblech (Werkstoff-Nr. 1.4301). Die Motorentragerplatte 13 ist aus dem gleichen Material und ist ebenfalls versilbert, hat jedoch eine Dicke von beispielsweise 4 mm.The rectangular filter housing (filter box) 10 shown in FIG. 1 is composed of an (overhead) thicker motor support plate 13 and a plurality of sheet metal parts which form the bottom, side walls and (inner) partitions of the filter housing 10. The sheet metal parts include the base plate 11 shown individually in FIG. 7, the transverse wall plates 12 and 20 (see also FIG. 4), the longitudinal wall plates 14 and 32 (FIGS. 1, 2) shown in FIG. 4 and 5 individually shown transverse (inner) partition plates 15, .., 19, and the longitudinally lying (inner) partition plate 33 shown individually in FIG. 6. The sheet metal parts are made, for example, of a 1 mm thick, silver-plated steel sheet (material 1.4301). The motor support plate 13 is made of the same material and is also silver-plated, but has a thickness of, for example, 4 mm.
Die Herstellung der Blechteile kann gemäss Fig. 17 auf besonders einfache und kostengünstige Weise dadurch erfolgen, dass alle Blechteile eines Fiitergehäuses 10 aus einer gemeinsamen Blechtafel 69 geeigneter Grosse in der in Fig. 17 ge- zeigten Weise ausgeschnitten werden. Die Blechtafel 69 ist zunächst unversilbert. Durch Laserschneiden oder eine vergleichbare Schneidtechnik werden zuerst in der Blechtafel 69 die Konturen der benötigten Blechteile 11 , 12, 14,..,20, 32 und 33 ausgeschnitten, wobei die ausgeschnittenen Blechteile mit dem verbleibenden Rest der Blechtafel 69 an verschiedenen Stellen durch schmale Stege verbunden bleiben. Die Stege sind überwiegend an Stellen der Blechteile angeordnet, die bei späteren Filtergehäuse 10 ausserhalb der Hohlräume 21 , ..,24 liegen. Eine fehlende Silberschicht an diesen Stellen hat so keine Auswirkungen auf die Hochfrequenzeigenschaften der Hohlräume. Nachdem die geschnittene Blechtafel 69 die in Fig. 17 gezeigte Form hat, wird sie vollflächig mit einer Silberschicht versehen. Auf diese Weise werden die Blechteile nahezu vollständig versilbert. Nur in den Bereichen der später durchgetrennten Stege fehlt eine solche Versilberung. Da diese jedoch weitgehend ausserhalb der Hohlräume liegen, entsteht kein Nachteil. Das Filtergehäuse 10 wird aus den einzelnen Blechteilen 11 , 12, 14,..,20; 32, 33 und der Motorentragerplatte 13 durch Verlöten und Verstiften gebildet. Das Verlöten erfolgt mittels eines geeigneten Silberlots in einem Ofen. Die Blechteile 11 , 12, 14,..,20; 32, 33 werden dazu zunächst durch Ineinanderstecken von dafür vorgesehenen Montagelaschen und Montageschlitzen provisorisch verbunden, und durch Verstemmen der Montagelaschen in den Montageschlitzen wird das gebildete Blechgehäuse mechanisch stabilisiert. Nur die Wandbleche 14, 32 an der Längsseite des Filtergehäuses 10 werden am oberen Rand mit den Stirnseiten der Motorentragerplatte 11 verstiftet. An den Verbindungsstellen der Blechteile wird in geeigneter Menge das Lot in Form einer Lotpaste aufgetragen und so verteilt, dass die an den Verbindungsstellen vorhandenen Spalte beim Verlöten sicher verschlossen werden. Das so vorbereitete Gehäuse wird dann in einem Ofen auf die zum Verlöten notwendige Temperatur erhitzt und - nachdem das Lot aufge- schmolzen und in den Verbindungsstellen verlaufen ist - wieder abgekühlt.17, the sheet metal parts can be produced in a particularly simple and inexpensive manner by cutting out all sheet metal parts of a filter housing 10 from a common sheet metal plate 69 of a suitable size in the manner shown in FIG. 17. The metal plate 69 is initially unsilvered. By laser cutting or a comparable cutting technique, the contours of the required sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20, 32 and 33 are first cut out in the sheet metal plate 69, the cut sheet metal parts with the remaining rest of the sheet metal plate 69 at different points by narrow webs stay connected. The webs are predominantly arranged at locations on the sheet metal parts which, in later filter housings 10, lie outside the cavities 21,... 24. A missing silver layer at these points has no effect on the high-frequency properties of the cavities. After the cut metal sheet 69 has the shape shown in FIG. 17, it is provided with a silver layer over the entire surface. In this way, the sheet metal parts are almost completely silver-plated. Such a silver plating is only missing in the areas of the bars that were later cut. However, since these are largely outside the cavities, there is no disadvantage. The filter housing 10 is made of the individual sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20; 32, 33 and the motor support plate 13 formed by soldering and pinning. The soldering is carried out using a suitable silver solder in an oven. The sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20; For this purpose, 32, 33 are temporarily connected by inserting the mounting lugs and mounting slots provided for this purpose, and by caulking the mounting lugs in the mounting slots, the sheet metal housing formed is mechanically stabilized. Only the wall plates 14, 32 on the long side of the filter housing 10 are pinned at the upper edge to the end faces of the motor support plate 11. A suitable amount of solder is applied in the form of a solder paste to the connection points of the sheet metal parts and distributed in such a way that the gaps present at the connection points are securely closed when soldering. The housing prepared in this way is then heated in an oven to the temperature required for soldering and - after the solder has melted and run in the connection points - is cooled again.
Zum Ineinanderstecken der Blechteile 11, 12, 14,..,20; 32, 33 sind das Bodenblech 11 und die an den Längsseiten des Gehäuses angeordneten Wandbleche 14, 32 mit einer Mehrzahl von (sich teilweise kreuzenden) Montageschlitzen 39 versehen. Die Wandbleche 12, 14, 20, und 32 und die Trennbleche 15,..,19 und 33 sind an ihren unteren Kanten mit dazu passenden Montagelaschen L1 ausgestattet, mit denen sie durch die Montageschlitze 39 des Bodenbleches 11 hindurchgesteckt und verlötet werden können. Die quer liegenden Wandbleche 12 und 20 und Trennbleche 15,.., 19 haben zusätzlich an ihren Seitenkanten Monta- gelaschen L2, mit denen sie durch entsprechende Montageschlitze in den längs liegenden Wandblechen 14, 32 hindurchgesteckt und verlötet werden können. Um eine ungehindertes Kreuzen der quer liegenden Wand- und Trennbleche 12, 14,..,20; 32 mit dem längs laufenden Trennblech 33 zu ermöglichen, sind in diesen Blechteilen spezielle Kreuzungsschlitze 34, 36, 37 und 38 (Fig. 4-6) vorgesehen. Die Kreuzung erfolgt dabei alternierend auf der Ober- und Unterseite (alternierende Kreuzungsschlitze 37, 38 in Fig. 6). Durch das längs laufende Trennblech 33 und die quer liegenden Trennbleche 15,.., 19 werden in dem Filtergehäuse 10 insgesamt 3 x 4 = 12 gleichartige Hohlräume mit jeweils quadratischer Grundfläche (A1,..,A4 in Fig. 7) gebildet, von denen in Fig. 1 vier zusammengehörende beispielhaft mit den Bezugszeichen 21 ,..,24 bezeichnet sind. Die vier in einem Quadrat angeordneten, zusammengehörenden Hohlräume 21 , ..,24 bilden ein Filter F3. In dem Filtergehäuse 10 der Fig. 1 sind neben dem Filter F3 zwei weitere, gleichartige Filter F2 und F1 untergebracht, die ebenfalls je vier im Quadrat angeordnete Hohlräume umfassen. Jedes der Filter F1, F2 und F3 weist gemäss Fig. 2 einen zugehörigen Eingang 26, 28, 30 und Ausgang 27, 29, 31 auf.For inserting the sheet metal parts 11, 12, 14, .., 20; 32, 33, the base plate 11 and the wall plates 14, 32 arranged on the longitudinal sides of the housing are provided with a plurality of (partially intersecting) mounting slots 39. The wall plates 12, 14, 20, and 32 and the partition plates 15, .., 19 and 33 are equipped at their lower edges with matching mounting lugs L1, with which they can be inserted through the mounting slots 39 of the base plate 11 and soldered. The transverse wall plates 12 and 20 and separating plates 15,... 19 additionally have mounting lugs L2 on their side edges, with which they can be inserted and soldered through corresponding mounting slots in the longitudinal wall plates 14, 32. In order to unhindered crossing of the transverse wall and partition plates 12, 14, .., 20; To enable 32 with the longitudinal dividing plate 33, special crossing slots 34, 36, 37 and 38 (Fig. 4-6) are provided in these sheet metal parts. The crossing takes place alternately on the top and bottom (alternating crossing slots 37, 38 in FIG. 6). Due to the longitudinal dividing plate 33 and the transverse dividing plates 15, .., 19, a total of 3 x 4 = 12 similar cavities, each with a square base area (A1, .., A4 in FIG. 7), are formed in the filter housing 10, of which in Fig. 1 four belonging together are designated by way of example with the reference numerals 21, ..., 24. The four interrelated cavities 21,..., 24 arranged in a square form a filter F3. In the filter housing 10 of FIG. 1, in addition to the filter F3, two further, similar filters F2 and F1 are accommodated, which likewise each comprise four cavities arranged in a square. According to FIG. 2, each of the filters F1, F2 and F3 has an associated input 26, 28, 30 and output 27, 29, 31.
Die vier Hohlräume jedes der Filter FI , F2 und F3 sind untereinander hochfre- quenzmässige gekoppelt. Dies geschieht durch geeignet angeordnete, längliche Kopplungsschlitze 35 in den quer liegenden Trennblechen15, 17 und 19 (Fig. 5) und in dem längs laufenden Trennblech 33 (Fig. 6). Die Kopplungsschlitze 35 sind im vorliegenden Beispiel so positioniert, dass sie in der Mitte der Wand des angrenzenden Hohlraumes bzw. in der vertikalen Mittelebene der zu koppelnden Hohlräume liegen. Auf die Bedeutung dieser Position für die Koppeleigenschaften wird weiter noch näher eingegangen. Die quer liegenden Trennbleche 16 und 18, welche die Filter F1 , F2 und F3 untereinander trennen, sind naturgemäss nicht mit Kopplungsöffnungen ausgestattet.The four cavities of each of the filters FI, F2 and F3 are coupled to one another in terms of radio frequency. This is done by suitably arranged, elongated coupling slots 35 in the transverse partition plates 15, 17 and 19 (FIG. 5) and in the longitudinal partition plate 33 (FIG. 6). The coupling slots 35 are positioned in the present example so that they lie in the middle of the wall of the adjacent cavity or in the vertical center plane of the cavities to be coupled. The importance of this position for the coupling properties will be discussed in more detail. The transverse separating plates 16 and 18, which separate the filters F1, F2 and F3 from one another, are naturally not equipped with coupling openings.
Im Zentrum jedes der im Filtergehäuse 10 gebildeten Hohlräume 21 ,..,24 ist ein kreisrundes, scheibenförmiges dielektrisches Resonatorelement 44 (Fig. 12) an- geordnet, welches die Hochfrequenz- und Übertragungseigenschaften des einzelnen Hohlraumes und des jeweiligen Filters insgesamt massgeblich mitbestimmt. Das dielektrische Resonatorelement 44 ist Teil einer zu jedem Hohlraum gehörenden, kompakten Abstimmeinheit 40 (Fig. 8-10). Die Abstimmeinheit 40 ist von oben auf die stabile Motorentragerplatte 13 geschraubt und ragt mit einer festste- henden Halterung 46 (Fig. 10), an deren Ende das dielektrische Resonatorelement 44 befestigt ist, durch eine dem Hohlraum zugeordnete (kreisrunde) Öffnung 25 (Fig. 1) hindurch in den darunterliegenden Hohlraum hinein. Das dielektrische Resonatorelement 44 hat eine zentrale kreisrunde Durchgangsbohrung 58 und eine exzentrisch angeordnete kreisrunde Aussparung 59 (Fig. 12). In der exzentrischen Aussparung 59 ist ein dielektrischer Körper 45 (Fig. 13) gleicher Dicke um eine Drehachse 60 drehbar gelagert, die senkrecht auf der Scheibenebene des dielektrischen Resonatorelements 44 steht. Die Aussparung 59 ist als eine zur Drehachse 60 konzentrische kreiszylindrische Durchgangsbohrung ausgebildet. Der dielektrische Körper 45 ist in seinen Aussenabmessungen in die Aussparung 59 derart eingepasst, dass beide nur durch schmale Luftspalte voneinander getrennt sind. Dazu ist der dielektrische Körper 45 in einer ersten, senkrecht zur Drehachse 60 stehenden Richtung durch zwei parallele, ebene Flächen 61 , 62 und in einer zweiten, zur Drehachse 60 und zur ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung durch zwei zur Drehachse 60 konzentrische Zylindermantelflächen 63, 64 begrenzt (siehe Fig. 13; der in die Aussparung eingesetzte Körper 45 ist in Fig. 9 erkennbar).A circular, disc-shaped dielectric resonator element 44 (FIG. 12) is arranged in the center of each of the cavities 21,... 24 formed in the filter housing 10, which significantly determines the high-frequency and transmission properties of the individual cavity and the respective filter as a whole. The dielectric resonator element 44 is part of a compact tuning unit 40 belonging to each cavity (FIGS. 8-10). The tuning unit 40 is screwed onto the stable motor support plate 13 from above and projects with a fixed holder 46 (FIG. 10), at the end of which the dielectric resonator element 44 is fastened, through an (circular) opening 25 (FIG. 1) into the cavity below. The dielectric resonator element 44 has a central circular through bore 58 and an eccentrically arranged circular recess 59 (FIG. 12). In the eccentric recess 59, a dielectric body 45 (FIG. 13) of the same thickness is rotatably mounted about an axis of rotation 60 which is perpendicular to the disk plane of the dielectric resonator element 44. The recess 59 is designed as a circular cylindrical through hole concentric with the axis of rotation 60. The dielectric dimensions of the dielectric body 45 are fitted into the recess 59 such that the two are separated from one another only by narrow air gaps. For this purpose, the dielectric body 45 is in a first direction perpendicular to the axis of rotation 60 through two parallel, flat surfaces 61, 62 and in a second direction perpendicular to the axis of rotation 60 and the first direction by two concentric cylindrical surface surfaces 63, 64 limited (see Fig. 13; the body 45 inserted into the recess can be seen in Fig. 9).
Der dielektrische Körper 45 ist vorzugsweise aus dem gleichen dielektrischen Material wie das dielektrische Resonatorelement 44. Er ist am Ende einer drehbar gelagerten Halterung 47 befestigt und kann mittels der in der Abstimmeinheit 40 untergebrachten Mechanik relativ zum dielektrischen Resonatorelement 44 um die Drehachse 60 gedreht werden. Durch die Drehung kann die Resonanzfrequenz des Resonatorelements und damit die Mittenfrequenz des Filters verändert werden.The dielectric body 45 is preferably made of the same dielectric material as the dielectric resonator element 44. It is attached to the end of a rotatably mounted holder 47 and can be rotated relative to the dielectric resonator element 44 about the axis of rotation 60 by means of the mechanism accommodated in the tuning unit 40. The resonance frequency of the resonator element and thus the center frequency of the filter can be changed by the rotation.
Die Abstimmeinheit 40 (Fig. 8-10) besteht im wesentlichen aus einer Getriebeeinheit 42 und einem seitlich an die Getriebeeinheit 42 angeflanschten Motor 41 , der die drehbare Halterung 47 über die Getriebeeinheit 42 antreibt. Der Motor 41 ist vorzugsweise ein Schrittmotor. Gemäss Fig. 10 umfasst die Getriebeeinheit 42 ein Gehäuse 43, auf dessen Unterseite die Halterung 46 für das ortsfeste dielektri- sehe Resonatorelement 44 befestigt ist. In einer durch den Boden des Gehäuses 43 senkrecht hindurchgehenden Durchgangsbohrung ist mittels eines Präzisionslagers 48 ein achsenförmiges Drehelement 49 drehbar gelagert, das mit der dreh- baren Halterung 47 fest verbunden ist. Als Präzisionslager 48 wird beispielsweise ein spezielles, mit zwei Kugellagern versehenes, vorspannbares Lager verwendet, das in Festplattenspeichern von PCs eingesetzt wird. Derartige Lager sind z.B. unter der Bezeichnung „RO Bearing" (nach dem Erfinder Rikuro Obara) von der japanischen Firma Minebea Co, Ltd. erhältlich. Ihr Prinzip ist unter anderem in der US-A-5, 556,209 beschrieben. Das Präzisionslager 48 trägt dazu bei, eine Positioniergenauigkeit des dielektrischen Körpers 45 im Bereich von wenigen μm zu erreichen, die für eine genaue Abstimmung der Filter F1 , F2 und F3 notwendig ist.The tuning unit 40 (FIGS. 8-10) essentially consists of a gear unit 42 and a motor 41 which is flanged to the side of the gear unit 42 and which drives the rotatable holder 47 via the gear unit 42. Motor 41 is preferably a stepper motor. 10, the gear unit 42 comprises a housing 43, on the underside of which the holder 46 for the fixed dielectric resonator element 44 is fastened. An axis-shaped rotary element 49 is rotatably mounted in a through hole that passes vertically through the bottom of the housing 43 by means of a precision bearing 48. cash holder 47 is firmly connected. As a precision bearing 48, for example, a special, preloaded bearing provided with two ball bearings is used, which is used in hard disk memories of PCs. Such bearings are available, for example, under the name "RO Bearing" (after the inventor Rikuro Obara) from the Japanese company Minebea Co, Ltd. Their principle is described, inter alia, in US Pat. No. 5,556,209. The precision bearing 48 contributes to this to achieve a positioning accuracy of the dielectric body 45 in the range of a few μm, which is necessary for an exact matching of the filters F1, F2 and F3.
Auf dem Drehelement 49 ist ein kreissektorförmiges Zahnrad 51 gemäss Fig. 11 befestigt. Da der volle Abstimmbereich der in Fig. 9 gezeigten Konfiguration aus dielektrischem Resonatorelement 44 und dielektrischem Körper 45 durch eine Drehung des Körpers um 90° aus der in Fig. 9 abgebildeten Stellung überstrichen werden kann, ist für das Zahnrad 51 ein Sektorwinkel von 100° mehr als ausrei- chend. Durch die Ausbildung des Zahnrades 51 in der Form eines Kreissektors lässt sich die Getriebeeinheit 42 und damit die Abstimmeinheit 40 ausserordentlich kompakt aufbauen.A circular sector-shaped gear 51 according to FIG. 11 is fastened on the rotating element 49. Since the full tuning range of the configuration of dielectric resonator element 44 and dielectric body 45 shown in FIG. 9 can be covered by rotating the body through 90 ° from the position shown in FIG. 9, a sector angle for gear 51 is 100 ° more as sufficient. By designing the gear 51 in the form of a circular sector, the gear unit 42 and thus the tuning unit 40 can be constructed to be extremely compact.
Mit dem Zahnrad 51 kämmt die Schnecke einer senkrecht zur Drehachse 60 ste- henden Antriebswelle 55, die direkt mit dem Motor 41 verbunden ist. Damit der Eingriff zwischen der Schnecke und dem Zahnrad 51 ohne Spiel erfolgt, ist das Drehelement mittels einer am Gehäuse 43 gelagerten Spiralfeder 50 in Drehrichtung vorgespannt. Für die Steuerung der Antriebseinheit 40 sind in der Getriebeeinheit 42 zwei Lichtschranken 52 und 53 vorgesehen. Die erste Lichtschranke 52 tastet ein (in Fig. 10 nicht dargestelltes) stabformiges Markierungselement ab, das in einem entsprechenden Befestigungsloch 56, 5? des Zahnrades 51 sitzt (Fig. 11) und die Endpunkte des Schwenkbereiches markiert. Die zweite Lichtschranke 53 tastet eine auf der Antriebswelle 55 sitzende, mit einem radialen Schlitz versehene Positionsgeberscheibe 54 ab. Durch das Zusammenspiel beider Lichtschranken lässt sich die Anfangs- bzw. Nullposition des Zahnrades 51 und damit die Anfangsposition des dielektrischen Körpers 45 präzise bestimmen. Wie bereits weiter oben erwähnt, sind in jedem der Filter F1 ,..,F3 die vier Hohlräume 21 , ..,24 mit den darin mittig platzierten dielektrischen Resonatorelementen 44 und Körpern 45 in einem Quadrat angeordnet. In Fig. 14 ist dies noch einmal anhand des beispielhaften Filters F3 dargestellt. Die HF-Energie wird in den ers- ten Hohlraum 21 eingekoppelt, breitet sich mittels der Kopplungsschlitze 35 über die benachbarten Hohlräume 22, 23 und 24 aus und wird am letzten Hohlraum 24 wieder ausgekoppelt. Die Koppelschlitze 35 liegen in den vertikalen Mittelebenen bzw. in der Mitte der Trennwände der Hohlräume 21, ..,24. Die dielektrischen Resonatorelemente 44 sind mit ihren exzentrischen Aussparungen 59 aus der verti- kalen Mitteiebene des der Aussparung am nächsten liegenden Kopplungsschlitzes 35 heraus um einen vorbestimmten Winkel verdreht, der im Beispiel etwa 57° beträgt. Durch diese besondere Konfiguration von Aussparung und Koppiungsschlitz wird ein Hochfrequenzverhalten des Filters erreicht, bei dem der Koppelfaktor mit zunehmender Frequenz abnimmt, wenn der dielektrische Körper 45 zum nächst- liegenden Koppelschlitz hingedreht wird. Ein zusätzlicher Freiheitsgrad ergibt sich durch die Möglichkeit einer zusätzlichen Kopplung zwischen dem ersten Hohlraum 21 und dem letzten Hohlraum 24, wie dies in Fig. 14 durch das S-förmige Kopplungselement angedeutet ist.The worm meshes with the gear 51 of a drive shaft 55 which is perpendicular to the axis of rotation 60 and which is connected directly to the motor 41. So that the engagement between the worm and the gear 51 takes place without play, the rotary element is biased in the direction of rotation by means of a spiral spring 50 mounted on the housing 43. Two light barriers 52 and 53 are provided in the gear unit 42 for controlling the drive unit 40. The first light barrier 52 scans a rod-shaped marking element (not shown in FIG. 10), which is located in a corresponding fastening hole 56, 5? of the gear 51 sits (Fig. 11) and marked the end points of the swivel range. The second light barrier 53 scans a position sensor disk 54 seated on the drive shaft 55 and provided with a radial slot. The interaction of the two light barriers allows the starting or zero position of the gear 51 and thus the starting position of the dielectric body 45 to be precisely determined. As already mentioned above, in each of the filters F1, .., F3 the four cavities 21, .., 24 with the dielectric resonator elements 44 and bodies 45 placed in the center are arranged in a square. This is shown again in FIG. 14 using the exemplary filter F3. The RF energy is coupled into the first cavity 21, spreads via the coupling slots 35 over the adjacent cavities 22, 23 and 24 and is coupled out again at the last cavity 24. The coupling slots 35 lie in the vertical central planes or in the middle of the partitions of the cavities 21,... 24. The dielectric resonator elements 44 are turned with their eccentric recesses 59 out of the vertical center plane of the coupling slot 35 closest to the recess by a predetermined angle, which in the example is approximately 57 °. This special configuration of the recess and the coupling slot results in a high-frequency behavior of the filter, in which the coupling factor decreases with increasing frequency when the dielectric body 45 is rotated toward the closest coupling slot. An additional degree of freedom results from the possibility of an additional coupling between the first cavity 21 and the last cavity 24, as is indicated in FIG. 14 by the S-shaped coupling element.
Eine andere Konfiguration eines Filters F", mit welcher - abgesehen von der Querkopplung - der gleiche Effekt erzielt werden kann, ist die lineare Reihenanordnung der Hohlräume 21, ..,24 gemäss Fig. 15. Auch hier sind die Kopplungsschlitze 35 mittig angeordnet und die dielektrischen Resonatorelemente 44 mit ihren Aussparungen um etwa 60° aus der Mittelebene herausgedreht.Another configuration of a filter F " , with which - apart from the cross coupling - the same effect can be achieved, is the linear row arrangement of the cavities 21,... 24 according to FIG. 15. Here, too, the coupling slots 35 are arranged centrally and the dielectric resonator elements 44 with their recesses rotated by about 60 ° from the central plane.
Für die Abstimmung der Filteranordnung mittels der Abstimmeinheiten 40 ist eine Steuerung vorgesehen, wie sie in Fig. 16 in einem stark vereinfachten Blockschaltbild wiedergegeben ist. Die Steuerung 65 umfasst einen Steuerblock 66, der beispielsweise einen geeigneten Mikroprozessor und eine der Anzahl der Motoren 41 entsprechende Anzahl von Leistungsausgängen umfasst. Der Steuerblock 66 steuert über die Leistungsausgänge die Schrittmotoren 41. Er wird über eine Eingabeeinheit 68 von aussen aktiviert. Der Steuerblock 66 arbeitet mit einem Spei- eher (EPROM) 67 zusammen, in dem Wertetabellen hinterlegt sind, die einigen ausgewählten Frequenzwerten des Filters eine bestimmte Schrittzahl der Schrittmotoren 41 zuordnet.. Zwischenwerte werden durch Interpolation erzeugt. Der Steuerblock 66 erhält darüber hinaus Signale von den zwei Lichtschranken 52, 53 pro Abstimmeinheit 40. Soll (beim Aufstarten) eine bestimmte Frequenz für das oder die Filter eingestellt werden, werden. zunächst die dielektrischen Körper 45 in ihre Ausgangsposition zurückgefahren. Das Erreichen der Ausgangsposition wird durch entsprechende Signale der beiden Lichtschranken 52, 53 signalisiert. Von der Ausgangsposition aus werden dann die Schrittmotoren 41 um so viele Schritte vorwärtsgeschaltet, wie es dem aus dem Speicher 67 entnommenen Tabellenwert oder einem durch Interpolation ermittelten Wert für die gewünschte Frequenz entspricht. Die Motoren 41 eines Filters können dabei alle weitgehend gleichzeitig oder einem speziellen Algorithmus folgend geschaltet werden.A controller is provided for tuning the filter arrangement by means of the tuning units 40, as is shown in FIG. 16 in a greatly simplified block diagram. The controller 65 comprises a control block 66 which, for example, comprises a suitable microprocessor and a number of power outputs corresponding to the number of motors 41. The control block 66 controls the stepper motors 41 via the power outputs. It is activated from the outside via an input unit 68. The control block 66 works with a storage rather (EPROM) 67 together, in which value tables are stored, which assigns a certain number of steps of the stepper motors 41 to some selected frequency values of the filter. Intermediate values are generated by interpolation. The control block 66 also receives signals from the two light barriers 52, 53 per tuning unit 40. If a certain frequency is to be set for the filter or filters (when starting). first the dielectric bodies 45 are moved back into their starting position. Reaching the starting position is signaled by corresponding signals from the two light barriers 52, 53. From the starting position, the stepper motors 41 are then switched forward by as many steps as correspond to the table value taken from the memory 67 or a value for the desired frequency determined by interpolation. The motors 41 of a filter can all be switched largely simultaneously or following a special algorithm.
Soll die Hochfrequenz-Filteranordnung mit dem Filtergehäuse 10 gemäss Ausführungsbeispiel (Fig. 1) für das Band 4, d.h., einen abstimmbaren Frequenzbereich von etwa 4,4 GHz bis 5 GHz, ausgelegt sein, hat das Gehäuse (ohne die Abstimmeinheiten) eine Grundfläche von etwa 66 mm x 186 mm und eine Höhe von etwa 30 mm. Jeder der Hohlräume hat eine Grundfläche (A1 ,..,A4 in Fig. 7) von 28 mm x 28 mm und eine Höhe von 20 mm. Das dielektrische Resonatorelement 44 hat eine Dicke von etwa 6 mm, einen Aussen.durchmesser von etwa 15 mm und einen. Innendurchmesser von etwa 6,5 mm. Der Durchmesser der exzentrischen Aussparung 59 beträgt etwa 6 mm, die Breite des dielektrischen Körpers 45 zwischen den parallelen, vertikalen Begrenzungsflächen etwa 3 mm. Die Abstimm- einheit 40 ragt nur etwa 24 mm über die Oberfläche der Motorentragerplatte 13 hinaus.If the high-frequency filter arrangement with the filter housing 10 according to the exemplary embodiment (FIG. 1) is to be designed for band 4, that is to say a tunable frequency range from approximately 4.4 GHz to 5 GHz, the housing (without the tuning units) has a base area of about 66 mm x 186 mm and a height of about 30 mm. Each of the cavities has a base area (A1, .., A4 in Fig. 7) of 28 mm x 28 mm and a height of 20 mm. The dielectric resonator element 44 has a thickness of approximately 6 mm, an outer diameter of approximately 15 mm and one. Inner diameter of approximately 6.5 mm. The diameter of the eccentric recess 59 is approximately 6 mm, the width of the dielectric body 45 between the parallel, vertical boundary surfaces is approximately 3 mm. The tuning unit 40 protrudes only about 24 mm beyond the surface of the motor support plate 13.
Für eine derartig ausgelegte Filteranordnung ergeben sich charakteristische Kurven, wie sie in den Fig. 18 bis 20 wiedergegeben sind:For a filter arrangement designed in this way there are characteristic curves as shown in FIGS. 18 to 20:
Fig. 18 zeigt die Abhängigkeit der abstimmbaren Filterfrequenz von dem Drehwinkel des dielektrischen Körpers 45 in der exzentrischen Aussparung 59 des die- lektrischen Resonatorelements 44. Der Bereich des Drehwinkels geht von 0° bis 90°. Bei 0° liegt der dielektrische Körper 45 mit seinen geraden Seiten tangential zum dielektrischen Resonatorelement 44.18 shows the dependence of the tunable filter frequency on the angle of rotation of the dielectric body 45 in the eccentric recess 59 of the dielectric resonator element 44. The range of the angle of rotation goes from 0 ° to 90 °. At 0 °, the dielectric body 45 lies with its straight sides tangential to the dielectric resonator element 44.
In Fig. 19 sind die gemessenen Kurven für mehrere S-Parameter der Filter gemäss Ausführungsbeispiel, nämlich den Reflektionskoeffizienten am Eingang, S11 (Kurve B), und den Transmissionskoeffizienten in Vorwärtsrichtung, S21 (Kurve A), in Abhängigkeit von der Frequenz bei einer eingestellten Mittenfrequenz von 4,7 GHz wiedergegeben. Der Frequenzbereich beträgt dabei ± 15 MHz um die jeweilige Mittenfrequenz herum. Die Auftragung ist logarithmisch. Die Skala in vertikaler Richtung ist 0,5 dB pro Einteilung für S21 und 5 dB pro Einteilung für S11.19, the measured curves for several S parameters of the filter according to the exemplary embodiment, namely the reflection coefficient at the input, S11 (curve B), and the transmission coefficient in the forward direction, S21 (curve A), are dependent on the frequency at a set value Reproduced center frequency of 4.7 GHz. The frequency range is ± 15 MHz around the respective center frequency. The application is logarithmic. The scale in the vertical direction is 0.5 dB per division for S21 and 5 dB per division for S11.
In Fig. 20 ist die gemessene Kurve für S21 für 4,7 GHz über einen erweiterten Frequenzbereich von ± 60 MHz um die jeweilige Mittenfrequenz herum aufgetra- gen. Die Auftragung ist logarithmisch. Die Skala in vertikaler Richtung ist hier 10 dB pro Einteilung.20 shows the measured curve for S21 for 4.7 GHz over an extended frequency range of ± 60 MHz around the respective center frequency. The application is logarithmic. The scale in the vertical direction is 10 dB per division.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine abstimmbare Hochfrequenz-Fiiteran- ordnung, die sich einfach und kostengünstig aufbauen lässt, sehr genau und re- produzierbar über einen weiten Frequenzbereich abgestimmt werden kann, extrem platzsparend ist und sich durch sehr gute Hochfrequenzeigenschaften auszeichnet. Insbesondere lassen sich mehrere gleichartige Filter mit geringem Mehraufwand in einem gemeinsamen Filtergehäuse unterbringen.Overall, the invention results in a tunable high-frequency filter arrangement that can be set up easily and inexpensively, can be tuned very precisely and reproducibly over a wide frequency range, is extremely space-saving and is characterized by very good high-frequency properties. In particular, several filters of the same type can be accommodated in a common filter housing with little additional effort.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Filtergehäuse (Fiiterbox)10 filter housing (Fiiterbox)
11 Bodenblech11 floor panel
12,20 Wandblech (quer)12.20 wall plate (landscape)
13 Motorentragerplatte13 engine support plate
14,32 Wandblech (längs)14.32 wall plate (longitudinal)
15....19 Trennblech (quer) ,..,24 Hohlraum15 .... 19 divider (transverse) , .., 24 cavity
Öffnung (kreisförmig) ,28,30 Eingang (Filter F1 , F2, F3) ,29,31 Ausgang (Filter F1. F2, F3)Opening (circular), 28.30 input (filter F1, F2, F3), 29.31 output (filter F1.F2, F3)
Trennblech (längs) ,36,37,38 KreuzungsschlitzDivider (longitudinal), 36,37,38 crossing slot
Montageschlitzmounting slot
Kopplungsschlitzcoupling slot
Abstimmeinheittuning
Motor (Schrittmotor)Motor (stepper motor)
Getriebeeinheitgear unit
Gehäuse (Getriebeeinheit) dielektrisches Resonatorelement (ortsfest) dielektrischer Körper (beweglich)Housing (gear unit) dielectric resonator element (stationary) dielectric body (movable)
Halterung (halbschalenförmig)Bracket (half shell)
Halterung (drehbar)Bracket (rotatable)
Präzisionslagerprecision bearings
Drehelementrotating member
Spiralfederspiral spring
Zahnrad (kreissegmentförmig) ,53 LichtschrankeGear wheel (segment of a circle), 53 light barrier
PositionsgeberscheibePosition sensor disk
Antriebswelle (mit Schnecke) ,57 Befestigungsloch (Positionsgeberstift) zentrale Durchgangsbohrung exzentrische AussparungDrive shaft (with worm), 57 mounting hole (position sensor pin) central through hole eccentric recess
Drehachse ,..,64 BegrenzungsflächeAxis of rotation, .., 64 boundary surface
Steuerungcontrol
Steuerblockcontrol block
Speicher (EPROM)Memory (EPROM)
Eingabeeinheit 69 Blechtafelinput unit 69 metal sheet
A1 ,..,A4 FlächeA1, .., A4 area
F.F1 -F2.F3 Filter (Bandpassfilter)F.F1 -F2.F3 filter (bandpass filter)
K1.K2 Kurve L1.L2 Montagelasche K1.K2 curve L1.L2 mounting bracket

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hochfrequenz-Filteranordnung mit wenigstens einem Filter (F1 , F2, F3), welches eine Mehrzahl von untereinander hochfrequenzmässig gekoppelten Hohlräumen (21 , ..,24) umfasst, in denen jeweils ein dielektrisches Resonatorelement (44) ortsfest angeordnet ist, und in denen jeweils ein dielektrischer Körper (45) vorgesehen ist, welcher zur Frequenzabstimmung des Filters (F1 , F2, F3) in seiner Position relativ zum dielektrischen Resonatorelement (44) veränderbar ist, da- durch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (45) in einer exzentrischen Aussparung (59) des dielektrischen Resonatorelernents (44) angeordnet ist, und dass der dielektrische Körper (45) in der exzentrischen Aussparung (59) drehbar angeordnet ist.1. High-frequency filter arrangement with at least one filter (F1, F2, F3), which comprises a plurality of cavities (21, .., 24) coupled to one another by radio frequency, in each of which a dielectric resonator element (44) is arranged in a stationary manner, and in each of which is provided with a dielectric body (45) which can be changed in its position relative to the dielectric resonator element (44) for frequency tuning of the filter (F1, F2, F3), characterized in that the dielectric body (45) is in a eccentric recess (59) of the dielectric resonator element (44) is arranged, and that the dielectric body (45) is rotatably arranged in the eccentric recess (59).
2. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Resonatorelement (44) die Form einer ebenen, kreisrunden Scheibe aufweist, und dass der dielektrische Körper (45) um eine Drehachse (60) drehbar ist, die senkrecht auf der Scheibenebene des dielektrischen Resonatorelements (44) steht.2. High-frequency filter arrangement according to claim 1, characterized in that the dielectric resonator element (44) has the shape of a flat, circular disc, and that the dielectric body (45) is rotatable about an axis of rotation (60) which is perpendicular to the disc plane of the dielectric resonator element (44).
3. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Resonatorelement (44) eine vorgegebene Dicke aufweist, und dass der dielektrische Körper (45) in Richtung der Drehachse eine Höhe aufweist, welche im wesentlichen gleich der Dicke des dielektrischen Reso- natorelements (44) ist.3. High-frequency filter arrangement according to claim 2, characterized in that the dielectric resonator element (44) has a predetermined thickness, and that the dielectric body (45) in the direction of the axis of rotation has a height which is substantially equal to the thickness of the dielectric resonator nator elements (44).
4. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (59) im dielektrischen Resonatorelement (44) eine zur Drehachse (60) konzentrische kreiszylindrische Durchgangsbohrung ist.4. High-frequency filter arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the recess (59) in the dielectric resonator element (44) is a circular cylindrical through-bore to the axis of rotation (60).
5. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (45) in seinen Aussenabmessungen in die Aus- sparung (59) im dielektrischen Resonatorelement (44) derart eingepasst ist, dass beide nur durch schmale Luftspalte voneinander getrennt sind.5. High-frequency filter arrangement according to claim 4, characterized in that the dielectric body (45) in its outer dimensions in the out economy (59) is fitted in the dielectric resonator element (44) such that the two are separated from one another only by narrow air gaps.
6. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (45) in einer ersten, senkrecht zur Drehachse (60) stehenden Richtung durch zwei parallele, ebene Flächen (61 , 62) und in einer zweiten, zur Drehachse (60) und zur ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung durch zwei zur Drehachse (60) konzentrische Zylindermantelflächen (63, 64) begrenzt ist.6. High-frequency filter arrangement according to claim 5, characterized in that the dielectric body (45) in a first direction perpendicular to the axis of rotation (60) through two parallel, flat surfaces (61, 62) and in a second, to the axis of rotation ( 60) and the direction perpendicular to the first direction is limited by two cylindrical jacket surfaces (63, 64) concentric to the axis of rotation (60).
7. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Resonatorelement (44) eine zentrale Durchgangsbohrung (58) aufweist.7. High-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the dielectric resonator element (44) has a central through hole (58).
8. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Resonatorelement (44) und der dielektrische Körper (45) jeweils aus dem gleichen Material bestehen.8. High-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the dielectric resonator element (44) and the dielectric body (45) each consist of the same material.
9. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüchel bis 8, da- durch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Filter (F1 , F2, F3) in einem, vorzugsweise rechteckigen, Filtergehäuse (10) untergebracht ist, dass das Filtergehäuse (10) aus einem Bodenblech (11) und senkrecht auf dem Bodenblech (11) stehenden Wandblechen (12, 14, 20, 32) für die Seitenwände aufgebaut ist und auf der Oberseite durch eine parallel zum Bodenblech (11) liegende Motorenträ- gerplatte (13) abgedeckt ist, und dass die Hohlräume (21 ,..,24) des Filters (F1 , F2, F3) durch in das Filtergehäuse (10) eingezogene, senkrecht auf dem Bodenblech (11) stehende Trennbleche (15,.., 19; 33) gebildet sind.9. High-frequency filter arrangement according to one of claims to 8, characterized in that the at least one filter (F1, F2, F3) is accommodated in a, preferably rectangular, filter housing (10), that the filter housing (10) consists of one Base plate (11) and wall plates (12, 14, 20, 32) standing vertically on the base plate (11) for the side walls and is covered on the upper side by a motor mounting plate (13) lying parallel to the base plate (11), and that the cavities (21, .., 24) of the filter (F1, F2, F3) are formed by separating plates (15, .., 19; 33) drawn into the filter housing (10) and standing vertically on the base plate (11) are.
10. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass in dem Bodenblech (11), in den Wandblechen (12, 14, 20, 32) und in den Trennblechen (15,.. ,19; 33) Montageschlitze (34, 36,..,39) vorgesehen sind, mittels derer die Bleche ineinander gesteckt und miteinander verbunden, insbesondere verlötet, sind.10. High-frequency filter arrangement according to claim 9, characterized in that in the bottom plate (11), in the wall plates (12, 14, 20, 32) and in the separating plates (15, .., 19; 33) mounting slots ( 34, 36, .., 39) are provided, by means of which the sheets are inserted into one another and connected to one another, in particular soldered.
11. Hochfreqüenz-Filteranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass in einzelnen Trennblechen (15,..,19; 33) an vorgegebenen11. High-frequency filter arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that in individual separating plates (15, .., 19; 33) at predetermined
Stellen Kopplungsöffnungen, insbesondere Kopplungsschlitze (35), vorgesehen sind.Place coupling openings, in particular coupling slots (35), are provided.
12. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , da- durch gekennzeichnet, dass in der Motorentragerplatte (13) über jedem der Hohlräume (21 , ..,24) eine, vorzugsweise kreisförmige, Öffnung (25) vorgesehen ist, durch welche hindurch das jeweilige dielektrische Resonatorelement (44) und der jeweilige dielektrische Körper (45) im Hohlraum gehalten werden.12. High-frequency filter arrangement according to one of claims 9 to 11, characterized in that a, preferably circular, opening (25) is provided in the motor support plate (13) above each of the cavities (21, .., 24) through which the respective dielectric resonator element (44) and the respective dielectric body (45) are held in the cavity.
13. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Resonatorelement (44) und der dielektrische Körper (45) Teil einer dem Hohlraum zugeordneten Abstimmeinheit (40) sind, welche auf der Motorentragerplatte (13) befestigt ist.13. High-frequency filter arrangement according to claim 12, characterized in that the dielectric resonator element (44) and the dielectric body (45) are part of a tuning unit (40) assigned to the cavity, which is attached to the motor support plate (13).
14. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmeinheit (40) jeweils eine durch die Öffnung (25) in der Motorentragerplatte (13) hindurchreichende, feststehende Halterung (46) für das dielektrische Resonatorelement (44), eine durch die Öffnung (25) in der Motorentragerplatte (13) hindurchreichende, drehbar gelagerte Halterung (47) für den dielektrischen Körper (45), einen Motor (41 ) und eine Getriebeeinheit (42) umfasst, welche die Drehbewegung des Motors (41) auf die drehbar gelagerte Halterung (47) überträgt.14. High-frequency filter arrangement according to claim 13, characterized in that the tuning unit (40) in each case one through the opening (25) in the motor support plate (13) passing through, fixed holder (46) for the dielectric resonator element (44), one through the Rotating mounting (47) for the dielectric body (45), a motor (41) and a gear unit (42) which extends through the opening (25) in the motor mounting plate (13) and which rotates the motor (41) mounted bracket (47) transmits.
15. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (41 ) ein Schrittmotor ist. 15. High-frequency filter arrangement according to claim 14, characterized in that the motor (41) is a stepper motor.
16. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (42) in einem Gehäuse (43) untergebracht ist, dass das Gehäuse (43) auf der Motorentragerplatte (13) befestigt ist, dass der Motor (41) am Gehäuse (43) angeflanscht ist, und dass die Halte- rung (46) des dielektrischen Resonatorelements (44) am Gehäuse (43) befestigt ist.16. High-frequency filter arrangement according to one of claims 14 or 15, characterized in that the gear unit (42) is housed in a housing (43), that the housing (43) is attached to the motor support plate (13), that the motor ( 41) is flanged to the housing (43), and that the holder (46) of the dielectric resonator element (44) is fastened to the housing (43).
17. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (42) ein in einem vorgespannten Präzi- sionslager (48) gelagertes achsenförmiges Drehelement (49) umfasst, welches fest mit der Halterung (47) für den dielektrischen Körper (45) verbunden ist, und dass das Drehelement (49) innerhalb der Getriebeeinheit (42) über ein fest auf dem Drehelement (49) sitzenden Zahnrad (51) von einer Antriebswelle (55) angetrieben wird, welche mit dem Motor (41) verbunden ist und über eine Schnecke mit dem Zahnrad in Eingriff steht.17. High-frequency filter arrangement according to claim 16, characterized in that the gear unit (42) comprises an axis-shaped rotary element (49) which is mounted in a preloaded precision bearing (48) and which is fixed to the holder (47) for the dielectric body (45 ), and that the rotating element (49) within the gear unit (42) is driven by a drive shaft (55), which is connected to the motor (41), via a gear (51) fixedly mounted on the rotating element (49), and engages with the gear via a worm.
18. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (49) zur Beseitigung von Spiel, vorzugsweise durch eine Spiralfeder (50), in Drehrichtung vorgespannt ist.18. High-frequency filter arrangement according to claim 17, characterized in that the rotary element (49) is biased in the direction of rotation to eliminate play, preferably by a spiral spring (50).
19. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (51) kreissegmentförmig ausgebildet ist.19. High-frequency filter arrangement according to one of claims 17 or 18, characterized in that the gear wheel (51) is designed in the form of a segment of a circle.
20. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Filter (F1 , F2, F3) vier Hohlräume (21 ,..,24) mit darin angeordneten dielektrischen Resonatorelementen (44) und drehbaren dielektrischen Körpern (45) umfasst.20. High-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 19, characterized in that each of the filters (F1, F2, F3) four cavities (21, .., 24) with dielectric resonator elements (44) arranged therein and rotatable dielectric bodies ( 45) includes.
21. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass die vier Hohlräume (21 ,..,24) in einem Quadrat aneinander angrenzend angeordnet sind. 21. High-frequency filter arrangement according to claim 20, characterized in that the four cavities (21, .., 24) are arranged adjacent to one another in a square.
22. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Filter (F1 , F2, F3) mit jeweils vier Hohlräumen (21, ..,24) in einem gemeinsamen Filtergehäuse (10) nebeneinander untergebracht sind.22. High-frequency filter arrangement according to claim 20, characterized in that a plurality of filters (F1, F2, F3), each with four cavities (21, .., 24), are accommodated next to one another in a common filter housing (10).
23. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (21 ,..,24) durch Kopplungsschlitze (35) gekoppelt sind, welche jeweils in einer vertikalen Mittelebene der zu koppeln- den Hohlräume angeordnet sind, und dass die exzentrischen Aussparungen (59) in den dielektrischen Resonatorelementen (44) um die Achse des dielektrischen Resonatorelements (44) aus der vertikalen Mittelebene heraus um einen vorgegebenen Winkel, vorzugsweise etwa 57°, herausgedreht angeordnet sind.23. High-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 22, characterized in that the cavities (21, .., 24) are coupled by coupling slots (35) which are each arranged in a vertical central plane of the cavities to be coupled, and that the eccentric recesses (59) in the dielectric resonator elements (44) are arranged rotated around the axis of the dielectric resonator element (44) out of the vertical center plane by a predetermined angle, preferably about 57 °.
24. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern der Drehung der dielektrischen Körper (45) in den exzentrischen Aussparungen (59) der dielektrischen Resonatorkörper (44) eine Steuerung (65) vorgesehen ist, welche einen Steuerblock (66), einen Speicher (67) und eine Eingabeeinheit (68) umfasst.24. High-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 23, characterized in that for controlling the rotation of the dielectric body (45) in the eccentric recesses (59) of the dielectric resonator body (44) a controller (65) is provided, which a Control block (66), a memory (67) and an input unit (68).
25. Hochfrequenz-Filteranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Anfangsposition der dielektrischen Körper (45) in der Hochfrequenz-Filteranordnung Positionsgeber, insbesondere in Form von Lichtschranken (52, 53), vorgesehen sind, welche mit dem Steuerblock in Verbin- düng stehen.25. High-frequency filter arrangement according to claim 24, characterized in that position sensors, in particular in the form of light barriers (52, 53), are provided for determining the starting position of the dielectric bodies (45) in the high-frequency filter arrangement, which are connected to the control block - stand fertilizer.
26. Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (67) Wertetabellen abgelegt sind, welche wenigen ausgewählten Frequenzen der Hochfrequenz-Filteranordnung eine entsprechende Winkelslellung der dielektrischen Körper (45) zuordnen. 26. High-frequency filter arrangement according to one of claims 24 or 25, characterized in that value tables are stored in the memory (67), which few selected frequencies of the high-frequency filter arrangement assign a corresponding angular position of the dielectric body (45).
27. Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, das zur Ausbildung der Hohlräume (21, ..,24) eine Mehrzahl von ebenen Blechteilen (11 , 12, 14,..,20, 32, 33), zu einem Filtergehäuse (10) verbunden werden.27. A method for producing a high-frequency filter arrangement according to one of claims 1 to 26, characterized in that to form the cavities (21, .., 24) a plurality of flat sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) to be connected to a filter housing (10).
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (11, 12, 14,..,20, 32, 33) versilbert sind und mittels eines Silberlotes miteinander verlötet werden.28. The method according to claim 27, characterized in that the sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) are silver-plated and are soldered to one another by means of a silver solder.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (11, 12, 14,..,20, 32, 33) Montagehilfsmittel, insbesondere in Form von aufeinander abgestimmten Kreuzungsschlitzen (34, 36, ..,38), Montageschlitzen (39) und Montagelaschen (L1, L2) aufweisen, dass die Blechteile (11, 12, 14,..,20, 32, 33) mittels der Montagehilfsmittel bzw. der Kreuzungsschlitze (34, 36,.., 38), Mon- tageschlitze (39) und Montagelaschen (L1 , L2) unter Bildung des Filtergehäuses (10) zunächst lose zusammengesteckt werden und das zusammengesteckte Filtergehäuse mittels Verstemmen der Montagelaschen (L1, L2) in den Montageschlitzen (39) mechanisch stabilisiert wird, dass an den Verbindungsstellen zwischen den zusammengesteckten Blechteilen (11, 12, 14,..,20, 32, 33) Silberlot, vorzugsweise in Pastenform, aufgebracht wird, und dass die zusammengesteckten Blechteile (11, 12, 14,..,20, 32, 33), vorzugsweise in einem Ofen, soweit erhitzt werden, dass das Silberlot schmilzt und in die Verbindungsstellen fliesst.29. The method according to claim 28, characterized in that the sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) mounting aids, in particular in the form of coordinated crossing slots (34, 36, .., 38), mounting slots (39) and mounting brackets (L1, L2) have that the sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) by means of the assembly aids or the crossing slots (34, 36, .., 38), Mon - Day slots (39) and mounting tabs (L1, L2) are initially loosely plugged together to form the filter housing (10) and the plugged filter housing is mechanically stabilized by caulking the mounting tabs (L1, L2) in the mounting slots (39) so that at the connection points silver solder, preferably in paste form, is applied between the assembled sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33), and that the assembled sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) , preferably in an oven, so far that the silver solder melts and into the connection places flows.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeich- net, dass alle Blechteile (11 , 12, 14,..,20, 32, 33) eines Filtergehäuses (10) aus einer gemeinsamen, unversilberten Blechtafel (69) mittels eines Schneidverfahrens, vorzugsweise mittels Laserschneiden, herausgeschnitten werden, derart, dass die herausgeschnittenen Blechteile (11, 12, 14,. „20, 32, 33) mit dem Restbereich der Blechtafel (69) nur noch durch wenige schmale Stege verbunden sind, dass die Blechtafel (69) mit den herausgeschnittenen Blechteilen (11, 12, 14,..,20, 32, 33) danach versilbert wird, dass die Blechteile (11 , 12, 14,..,20, 32, 33) nach dem Versilbern aus der Blechtafel (69) herausgelöst und anschliessend zum Aufbau des Filtergehäuses (10) verwendet werden.30. The method according to any one of claims 27 to 29, characterized in that all sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) of a filter housing (10) from a common, unsilvered sheet metal plate (69) by means of a cutting process, preferably by means of laser cutting, in such a way that the cut sheet metal parts (11, 12, 14,. "20, 32, 33) are connected to the remaining area of the sheet metal plate (69) only by a few narrow webs that the Sheet (69) with the cut-out sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) is then silvered, that the sheet metal parts (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) after the silver plating from the sheet (69) and then used to build the filter housing (10).
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege überwiegend an den Stellen der Blechteile (11, 12, 14....20, 32, 33) stehen bleiben, welche beim fertigen Filtergehäuse (10) ausserhalb der Hohlräume (21, ..,24) liegen. 31. The method according to claim 30, characterized in that the webs predominantly remain at the locations of the sheet metal parts (11, 12, 14 .... 20, 32, 33), which in the finished filter housing (10) outside the cavities (21 , .., 24).
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