EP1812986B1

EP1812986B1 - Hochfrequenzfilter

Info

Publication number: EP1812986B1
Application number: EP05795621A
Authority: EP
Inventors: Franz Rottmoser; Dietmar Sieraczewski; Wilhelm Weitzenberger
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: WO2006053607A1; DE502005002703D1; DE102004055707B3; CN101076917A; EP1812986A1; CN101076917B; ES2299094T3; WO2006053607A8; ATE385051T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, insbesondere nach Art einer Hochfrequenzweiche (wie z.B. Duplexweiche) oder eines Bandpassfilters bzw. Bandsperrfilters. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abstimmen und/oder Herstellen eines Hochfrequenzfilters.
In funktechnischen Anlagen, beispielsweise im Mobilfunkbereich, wird häufig für Sende- und Empfangssignale eine gemeinsame Antenne benutzt. Dabei verwenden die Sende- und Empfangssignale jeweils unterschiedliche Frequenzbereiche, und die Antenne muss zum Senden und Empfangen in beiden Frequenzbereichen geeignet sein. Zur Trennung der Sende- und Empfangssignale ist deshalb eine geeignete Frequenzfilterung erforderlich, mit der einerseits die Sendesignale vom Sender zur Antenne und andererseits die Empfangssignale von der Antenne zum Empfänger weitergeleitet werden. Zur Aufteilung der Sende- und Empfangssignale werden heutzutage unter anderem Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise eingesetzt.
Beispielsweise kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband durchlassen (Bandpassfilter). Alternativ kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband sperren (Bandsperrfilter). Ferner kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, von denen ein Filter Frequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband durchlässt und Frequenzen oberhalb dieser Frequenz sperrt (Tiefpassfilter), und das andere Filter Frequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband sperrt und darüber liegende Frequenzen durchlässt (Hochpassfilter). Auch weitere Kombinationen aus den soeben genannten Filtertypen sind denkbar. Hochfrequenzfilter werden häufig in Form von koaxialen TEM-Resonatoren hergestellt. Diese Resonatoren können kostengünstig und wirtschaftlich aus Fräs- oder Gussteilen gefertigt werden und sie gewährleisten eine hohe elektrische Güte sowie eine relativ große Temperaturstabilität.
Aus der Veröffentlichung "A General Design Procedure for Bandpass Filters Derived from Low Pass Prototype Elements: Part II", K.V. Puglia, Microwave Journal, Januar 2001, Seiten 114 ff, sind Hochfrequenzfilter bekannt, welche ein Außenleitergehäuse umfassen, in dem mehrere koaxiale Hohlräume ausgebildet sind, in denen jeweils ein Innenleiter in der Form eines Innenleiterrohrs angeordnet ist. Hierdurch wird eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Resonatoren gebildet, wobei benachbarte Resonatoren elektrisch über Koppelöffnungen miteinander verkoppelt sind. Das Außenleitergehäuse derartiger Hochfrequenzfilter wird heutzutage meist in Guss- oder Frästechnik hergestellt, wobei durch entsprechende Wahl oder Größe und Form der Koppelöffnungen sowie des Abstandes zwischen benachbarten Resonatoren die gewünschte Antwort des Filters erzeugt werden kann. Da bei der Herstellung solcher Hochfrequenzfilter Toleranzen auftreten können, ist es in der Regel notwendig, das Außenleitergehäuse mechanisch nachzuarbeiten. Das Nacharbeiten erfolgt meist durch das Auffräsen der Koppelöffnungen. Es erweist sich hierbei als nachteilig, dass beim Nacharbeiten des Filters die Koppelöffnungen nur vergrößert werden können, was zu einer Verstärkung der elektrischen Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren führt. Insbesondere ist es nicht mehr möglich, eine zu groß ausgefräste Koppelöffnung wieder zu verkleinern, um die elektrische Verkopplung zu vermindern. Deshalb wurden bisher die Koppelföffnungen zunächst immer zu klein ausgebildet, und durch sukzessives Nachfräsen wurde die elektrische Verkopplung auf das gewünschte Maß eingestellt. Die Herstellung und das Abstimmen des Filters war somit sehr aufwändig und zeitintensiv. Insbesondere musste darauf geachtet werden, dass die Koppelöffnung nicht zu groß ausgefräst wird, da dieser Fehler nicht mehr korrigierbar war und das entsprechende Außenleitergehäuse ausgesondert werden musste.
Ein Filter unter Verwendung von Koaxialresonatoren ist beispielsweise auch aus der US 4 307 357 bekannt geworden. Dort ist beispielsweise gezeigt, dass die die einzelnen Koaxialresonatoren verbindenden Wanddurchbrüche im Gehäuse nicht bis zum Bodenniveau eines einzelnen Koaxialresonators herab reichen müssen, sondern dass hier die Bodenfläche auf anderem Niveau verlaufen kann, beispielsweise in diesem Bereich höher liegt als das übliche Bodenniveau und dadurch eine Art Podest, Schwelle, Stufe etc. gebildet ist.
Aus der DE 43 37 079 C2 ist ein koaxialer Kammlinienfilter bekannt geworden, welches ein Gehäuse mit einem Hohlraum umfasst, in welchem Stäbe angeordnet sind. Jeder Stab ist mit einem Ende mit dem Gehäuse zusammenhängend gebildet. Das andere Ende des Stabes erstreckt sich in den Hohlraum hinein und endet in einer bestimmten Relativlage zum Deckel.
Ein koaxiales Filter für sehr kurze elektromagnetische Wellen ist auch aus der DE 21 61 792 B2 bekannt geworden.
Aus der US 3 516 030 A ist ebenfalls ein Hochfrequenzfilter als bekannt zu entnehmen, welches das Außenleitergehäuse mit einem Gehäuseboden und einer Gehäusewand umfasst, in dem beispielsweise zwei Resonatoren ausgebildet sind. Jeder Resonator umfasst ein mit dem Gehäuseboden elektrisch verkoppelten Innenleiter. Zwischen zwei so gebildeten Resonatoren ist in einer die beiden Resonatoren trennenden Zwischenwand ein Durchbruch vorgesehen, welcher durch eine Stange durchsetzt wird, die an ihren gegenüberliegenden Enden über dielektrische Hülsen gehalten wird, die von dem jeweiligen Innenleiter der beiden Resonatoren durchsetzt werden. Die erwähnte Stange kann als Koppelstange bezeichnet werden, da eine Verkopplung zwischen den beiden Resonatoren durch eine Höhenverstellung dieser beide Innenleiter verbindenden Stangen einstellbar ist. Durch Veränderung der Kopplung wird die Koppelstange in ihrer Höhe verändert, und zwar durch Betätigung einer die Koppelstange mittige durchsetzenden, parallel zu den Innenleitern verlaufenden nicht-metallischen Schraube, welche mit ihrer stirnseitigen Achse zum einen in einer entsprechenden Vertiefung im Gehäuseboden und mit ihrem gegenüberliegenden vorstehenden Achsabschnitt in eine entsprechende, die beiden Resonatoren trennende Gehäusezwischenwand oberhalb der Koppelöffnung eingreift und gehalten ist.
Ist die Koppelstange in ihrer Höheneinstellung nicht veränderbar gehalten (gemäß Figur 2 der US 3 516 030 A ), so wird auf die der Einstellung dienenden Gewindestange sowie die entsprechenden Bohrungen zur Halterung der Gewindestange verzichtet.
Eine Resonatoranordnung mit einer integrierten Helix-Anordnung ist auch aus der US 4 342 969 A bekannt geworden. Das Resonantfilter umfasst eine Schraubenwicklung, im Gehäuseboden ist dazu eine Öffnung vorgesehen, so dass das untere Ende der helixförmigen Wickelstruktur durch die Öffnung hindurch mit einer unterhalb des Gehäuses befindlichen, gedruckten Schaltung elektrisch verbunden sein kann. Oberhalb der Helixstrukturen sind dann im Gehäusedeckel Stellschrauben vorgesehen, die der Resonanzfilter-Einstellung dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von US 5 894 250 , als nächsliegender Stand der Technik, ein verbessertes Hochfrequenzfilter zu schaffen, welches mit weniger Aufwand und kostengünstiger herstellbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein einfacheres und preiswerteres Abstimmen und/oder Herstellungsverfahren für ein Hochfrequenzfilter zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße Hochfrequenzfilter umfasst ein Außenleitergehäuse mit Gehäuseboden und Gehäusewand, in dem mehrere Resonatoren ausgebildet sind, die jeweils ein mit dem Gehäuseboden elektrisch gekoppeltes Innenleiterrohr umfassen. Wenigstens ein Teil von benachbarten Resonatoren ist dabei über eine oder mehrere Koppelöffnungen im Außenleitergehäuse elektrisch miteinander verkoppelt, wobei die elektrische Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren nicht nur über die Größe und/oder die Form der Koppelöffnungen, sondern auch über eine oder mehrere Vertiefungen beeinflusst wird. Diese Vertiefungen sind zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiterrohre (d.h. ungefähr auf einer Verbindungslinie zwischenden Innenleiterrohren) von benachbarten Resonatoren im Gehäuseboden ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass derartige Vertiefungen zu einer Abschwächung der elektrischen Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren führen. Das Maß der Verkopplung wird dabei durch die laterale Ausdehnung und durch die Tiefe der Vertiefungen bestimmt. Es besteht somit die Möglichkeit, bei der Fertigung des Filters auftretende Toleranzen nicht nur über eine Vergrößerung der Koppelöffnung auszugleichen, sondern auch durch die Anbringung von Vertiefungen zwischen benachbarten Innenleiterrohren. Insbesondere muss ein Außenleitergehäuse mit zu groß ausgefräster Koppelöffnung nicht ausgesondert werden, denn die elektrische Verkopplung, die aufgrund der zu großen Koppelöffnung zu stark ist, kann über entsprechende Vertiefungen im Gehäuseboden wieder verringert werden.
Das erfindungsgemäße Hochfrequenzfilter kann somit mit geringem Bearbeitungsaufwand abgestimmt und hergestellt werden. Die Abstimmung des Filters kann insbesondere auch iterativ erfolgen, d.h. die Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren kann abwechselnd durch Vergrößern der Koppelöffnungen und Anbringen von Vertiefungen abgestimmt werden, bis das gewünschte Frequenzverhalten erreicht wurde. Das erfindungsgemäße Filter ist auch wesentlich preisgünstiger, da bei seiner Herstellung weniger Ausschuss produziert wird. Darüber hinaus wird die Entwicklungszeit für das Filter verringert und es kann ein preiswerteres Gusswerkzeug für das Außenleitergehäuse verwendet werden.
Eine besonders effektive Abschwächung der Verkopplung wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters dadurch erreicht, dass eine oder mehrere der Vertiefungen in Draufsicht auf den Gehäuseboden benachbart zu einer Koppelöffnung und/oder wenigstens teilweise innerhalb einer Koppelöffnung zwischen benachbarten Resonatoren liegen. Betrachtet man den Gehäuseboden in Draufsicht, so sollen die Flächen der Vertiefungen so dimensioniert und/oder angeordnet sein, dass sie mit zumindest 50% und insbesondere 70% bis 100%, besonders bevorzugt 80% bis 100% der Fläche einer oder mehrerer der Vertiefungen, die zwischen zwei Innenleiterrohren von benachbarten Resonatoren ausgebildet sind, innerhalb der wenigstens einen Koppelöffnungen zwischen den benachbarten Resonatoren.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiterrohre von benachbarten Resonatoren mehrere Vertiefungen angeordnet, welche in Längsrichtung des Außenleitergehäuses nebeneinander und/oder in Querrichtung des Gehäuses nebeneinander und/oder in Längs- und/oder in Querrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Die in dem Gehäuseboden angeordneten Vertiefungen können beliebige Formen und Tiefenprofile aufweisen. Insbesondere können die Vertiefungen in Draufsicht auf den Gehäuseboden kreisförmig, rechteckförmig, beispielsweise quadratisch, und/oder sternförmig ausgebildet sein. Die Vertiefungen können jedoch auch beliebige andere Formen aufweisen. Das Tiefenprofil der Vertiefungen kann beispielsweise V-förmig und/oder U-förmig sein. Ferner kann sich das Tiefenprofil nach unten verjüngen und/oder aufweiten. Weitere mögliche Formen des Tiefenprofils sind zylindrische, konische oder kalottenförmige Formen. Vorzugsweise sind die Vertiefungen ferner Bohrungen und/oder Ausfräsungen im Gehäuseboden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters sind wenigstens ein Teil der Innenleiterrohre an ihren unteren Enden galvanisch mit dem Gehäuseboden verbunden und sie weisen vorzugsweise eine zylindrische und/oder rechteckige und/oder sechs- oder vieleckige Form auf. Die mechanische Länge der einzelnen Innenleiterrohre beträgt insbesondere im Wesentlichen 1/4 der Wellenlänge der Resonanzfrequenz der jeweiligen Resonatoren.
Um einen Hochfrequenzfilter mit geschlossenem Außenleitergehäuse zu realisieren, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf der Oberseite des Außenleitergehäuses ein elektrisch leitender Deckel angeordnet.
Vorzugsweise sind die Resonatoren des erfindungsgemäßen Filters derart ausgestaltet und gekoppelt, dass eine Duplexweiche bzw. ein Bandpassfilter bzw. ein Bandsperrfilter gebildet werden. Darüber hinaus ist das Filter insbesondere derart ausgestaltet, dass es im Mobilfunkfrequenzbereich, insbesondere im GSM- und/oder UMTS-Mobilfunkfrequenzbereich, arbeitet.
Neben dem soeben beschriebenen Hochfrequenzfilter betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Abstimmung der elektrischen Hochfrequenzeigenschaften eines Hochfrequenzfilters, insbesondere der elektrischen Verkopplung der Resonatoren eines Hochfrequenzfilters, wobei zur Schwächung der elektrischen Verkopplung von benachbarten Resonatoren, zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiterrohre von benachbarten Resonatoren, eine oder mehrere Vertiefungen im Gehäuseboden ausgebildet werden. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine Abstimmmöglichkeit des Filters zur Schwächung der elektrischen Verkopplung ermöglicht. Vorzugsweise werden die Vertiefungen in den Gehäuseboden eingebohrt und/oder eingefräst. Darüber hinaus umfasst das Abstimmverfahren vorzugsweise als weiteren Verfahrensschritt das Vergrößern von einer oder mehrerer der Koppelöffnungen im Außenleitergehäuse, insbesondere das Ausfräsen der Koppelöffnungen, wodurch die elektrische Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren verstärkt wird. Somit kann iterativ das gewünschte Frequenzverhalten eingestellt werden, wobei die elektrische Verkopplung zum einen durch das Vergrößern der Koppelöffnungen erhöht wird und zum anderen durch das Ausbilden entsprechender Vertiefungen im Gehäuseboden abgesenkt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Herstellungsverfahren für ein Hochfrequenzfilter, wobei das Filter am Ende des Verfahrens mit Hilfe des soeben beschriebenen Abstimmverfahrens abgestimmt wird. Hierdurch wird die Herstellung des Filters sehr vereinfacht. Insbesondere wird weniger Ausschuss produziert, da eine zu große elektrische Verkopplung, die durch eine zu groß ausgefräste Koppelöffnung verursacht wird, durch entsprechende Vertiefungen im Gehäuseboden ausgeglichen werden kann. :
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters;
Figur 2:: eine Schnittansicht entlang der Linie I-I des Filters der Figur 1;
Figur 3:: eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters;
Figur 4:: eine Schnittansicht analog zu Figur 2 einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters;
Figur 5:: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie VI-VI in Figur 6; und .
Figur 6:: eine zu Figur 1 abgewandelte Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel im Ausschnitt.

Figur 1 zeigt in Draufsicht von oben einen Hochfrequenzfilter in der Form eines vierkreisigen Mikrowellenfilters. Das Filter umfasst ein elektrisch leitendes Außenleitergehäuse 1, welches vorzugsweise ein Fräs- oder Gussteil ist. Das Außenleitergehäuse umfasst einen rechteckigen Gehäuseboden 1b und eine umlaufende Seitenwand la, welche am Rand des Gehäusebodens 1b angeordnet ist. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist üblicherweise ein Deckel angebracht, der nicht in Figur 1 wiedergegeben ist. Im Inneren des Gehäuses befinden sich vier nebeneinander angeordnete Resonatoren R1, R2, R3 und R4, welche in quadratischen Hohlräumen mit abgerundeten Ecken im Gehäuse 1 ausgebildet sind. Benachbarte Hohlräume sind hierbei über sogenannte Koppelöffnungen 3, 4 und 5 miteinander verbunden. Jeder Resonator R1, R2, R3 und R4 umfasst mittig im jeweiligen Hohlraum angeordnete und nachfolgend teilweise auch als Innenleiter 2 bezeichnete zylindrische Innenleiterrohre 2, welche senkrecht auf dem Boden 1b positioniert sind, wobei die unteren Enden der Innenleiterrohre in der hier beschriebenen Ausführungsform galvanisch mit dem elektrisch leitenden Boden 1b des Gehäuses 1 verbunden sind. Zwischen den Innenleitern 2 und den Wänden der Resonatorhohlräume befindet sich ein Dielektrikum, welches in der hier beschriebenen Ausführungsform Luft ist. Die mechanische Länge der Innenleiterrohre beträgt in dem gezeigten Filter 1/4 der elektrischen Wellenlänge der Resonatorfrequenz des jeweiligen Resonators.
Ober die Öffnungen 3, 4 bzw. 5 werden benachbarte Resonatoren elektrisch miteinander verkoppelt. Die Koppelöffnungen stellen hierbei Blenden dar, welche jeweils durch zwei gegenüberliegende Vorsprünge 6, 7 bzw. 8 im Gehäuse 1 seitlich begrenzt sind. Ober die Größe der Blenden 3, 4 und 5 kann die elektrische Verkopplung zwischen den benachbarten Resonatoren beeinflusst werden. Man erkennt in Figur 1, dass die Öffnungen 3, 4 und 5 unterschiedlich ausgestaltet sind, insbesondere weist die mittlere Koppelöffnung 4 in Längsrichtung X und in Querrichtung Y des Gehäuses eine geringere Breite als die Koppelöffnungen 3 und 5 auf. Die geringere Breite wird durch die Vorsprünge 7 bewirkt, welche schmäler als die Vorsprünge 6 und 8 sind und sich weiter in das Gehäuseinnere erstrecken.
Die elektrische Verkopplung zwischen den Resonatoren wird insbesondere durch die Breite der Koppelöffnungen in Querrichtung Y beeinflusst. Hierbei wird durch eine Vergrößerung der Blendenöffnung die Verkopplung zwischen den einzelnen Resonatoren erhöht. Diese Eigenschaft wird bei der Herstellung des Hochfrequenzfilters ausgenutzt, um Toleranzen auszugleichen, die bei der Erstellung des Gusswerkzeuges für das Außenleitergehäuse bzw. beim eigentlichen Guss- oder Fräsvorgang des Außenleitergehäuses auftreten. Da durch das Aufweiten der Blendenöffnung nur eine Erhöhung der Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren erreicht werden kann, wird in der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters die Verkopplung zwischen den Resonatoren ferner durch in den Blendenöffnungen angeordnete kreisförmige Vertiefungen bzw. Absenkungen 9 beeinflusst. Es wird hierbei die Erkenntnis verwendet, dass Vertiefungen im Außenleiterboden zwischen benachbarten Resonatoren - im Gegensatz zu einer Aufweitung der Blendenöffnungen - zu einer Schwächung der elektrischen Verkopplung führen. Durch entsprechende Formgebung der Absenkungen bzw. durch unterschiedliche Tiefen der Absenkungen können somit auf einfache Weise auch Fertigungstoleranzen, welche zu einer zu starken Verkopplung der Resonatoren führen, ausgeglichen werden.
Das erfindungsgemäße Filter ist im Gegensatz zu bekannten Filtern wesentlich einfacher herstellbar. Bei bekannten Filtern müssen die Koppelöffnungen zunächst zu klein ausgeführt sein, damit durch sukzessives Nachfräsen der Öffnungen die elektrische Verkopplung auf das gewünschte Maß eingestellt werden kann, denn es gibt keine Möglichkeit, eine zu starke elektrische Verkopplung aufgrund einer zu großen Blendenöffnung wieder abzuschwächen. Das Herstellungsverfahren ist somit sehr zeitintensiv und führt bei einer zu großen Aufweitung der Koppelöffnung sofort zum Verlust des gesamten Filtergehäuses. Demgegenüber ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Filters wesentlich einfacher, da eine zu große Koppelöffnung durch die Anbringung der Vertiefungen 9 im Gehäuseboden wieder ausgeglichen werden kann. Es kann somit zunächst das Außenleitergehäuse mit der gewünschten Größe der Koppelöffnungen gefertigt werden und etwaige Fehlertoleranzen können dann iterativ entweder durch eine weitere Aufweitung der Koppelöffnung oder durch die Anbringung entsprechender Vertiefungen ausgeglichen werden. Die Vertiefungen werden hierbei vorzugsweise durch entsprechende Fräswerkzeuge in den Boden des Außenleitergehäuses eingefräst. Es ist jedoch auch möglich, die Vertiefungen mit einem Bohrwerkzeug in den Gehäuseboden einzubohren.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der Figur 1, wobei jedoch zwecks besserer Darstellung die Innenleiterrohre 2 nicht im Schnitt gezeigt sind, sondern vollflächig durch eine Schraffur wiedergegeben sind. In der Darstellung gemäß Figur 2 ist ferner der metallisch leitende Deckel 10 wiedergegeben, der auf die Oberseite des Außenleitergehäuses 1 aufgesetzt wird. In dem Hochfrequenzfilter wird somit zwischen den einzelnen Innenleiterrohren 2 und dem Deckel 10 eine Kapazität ausgebildet, welche Einfluss auf die Resonanzfrequenz hat. Ist der Abstand zwischen dem freien oberen Ende der Innenleiterrohre 2 und dem Deckel 10 sehr gering, können in der Innenseite des Deckels 10 ferner dielektrische Schichten vorgesehen sein, welche in Draufsicht auf das Filter den Querschnitt der Innenleiterrohre abdecken. Hierdurch wird eine Erhöhung der Kapazität und eine Verminderung der Resonanzfrequenz erreicht, ohne dass das Bauvolumen vergrößert werden muss. Darüber hinaus wird die Durchschlagsfestigkeit zwischen Innenleiterrohr und Deckel verbessert.
Aus Figur 2 wird insbesondere ersichtlich, dass die einzelnen Innenleiterrohre 2 galvanisch mit dem Boden 1b des Gehäuses 1 verbunden sind. Bei einem solchen Resonator ist im Betrieb das magnetische Feld am unteren Ende des Innenleiterrohrs maximal und am oberen Ende des Innenleiterrohrs minimal. Demgegenüber ist das elektrische Feld am oberen Ende des Innenleiterrohrs maximal und am unteren Ende des Innenleiterrohrs minimal. Ferner erkennt man, dass die Blendenöffnung 4 in X-Richtung eine geringere Breite als die Öffnungen 3 und 5 aufweist. Darüber hinaus wird ersichtlich, dass die Vertiefungen 9 in der hier beschriebenen Ausführungsform zylindrisch ausgestaltet sind und sich fast bis zur Außenseite des Gehäusebodens 1b erstrecken. Durch derartige Vertiefungen wird eine starke Schwächung der Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren erreicht. Die geometrische Form und Tiefe sowie die Lage der einzelnen Vertiefungen kann variabel sein. Anstatt kreisförmiger Vertiefungen können auch längliche Vertiefungen in der Form einer Nut oder rechteckige Vertiefungen verwendet werden. Diese Vertiefungen können ferner unterschiedliche Tiefenprofile aufweisen, insbesondere können sich die Seitenwände der Vertiefungen nach unten verjüngen, was bei einer kreisförmigen Vertiefung zu einer konischen Profilform der Vertiefung führt. Alternativ können sich die Vertiefungen natürlich auch nach unten aufweiten. Ferner können auch mehrere Vertiefungen zwischen zwei benachbarten Innenleiterrohren 2 angeordnet sein. Die Vertiefungen können hierbei in X-Richtung nebeneinander und/oder in Y-Richtung nebeneinander und/oder versetzt zueinander angeordnet sein und sie können alle die gleiche Form bzw. teilweise die gleiche Form bzw. alle unterschiedliche Formen aufweisen.
Die erwähnten Vertiefungen bzw. Absenkungen 9 können im Gehäuseboden 1b vor allem im Bereich der Koppelöffnung auch dann zur Erzielung der gewünschten Vorteile vorgesehen sein, wenn hier beispielsweise der Gehäuseboden 1b auf anderem Niveau liegt, beispielsweise durch Ausbildung einer Schwelle, Stufe oder einer Art Podest, wie unmittelbar benachbart zu den Innenleitern. Es wird insoweit auf die vorveröffentlichte US 4 307 357 verwiesen.
Figur 3 zeigt eine Ansicht analog zu Figur 1 eines Hochfrequenzfilters, der Vertiefungen mit unterschiedlichen Formen aufweist. Es ist hierbei zwischen Resonator R1 und R2 eine längliche Vertiefung 91 vorgesehen, welche sich in Y-Richtung erstreckt. Zwischen Resonator R2 und R2 ist eine sternförmige Vertiefung 92 ausgebildet und zwischen Resonator R3 und R4 ist eine schräg verlaufende, längliche Vertiefung 93 angeordnet. Alle Vertiefungen 91, 92 und 93 liegen dabei ganz bzw. teilweise innerhalb der Koppelöffnungen zwischen den benachbarten Resonatoren.
Figur 4 zeigt eine Ansicht analog zu Figur 2, wobei ein Filter mit unterschiedlichen Tiefenprofilen der Vertiefungen gezeigt ist. Die Vertiefung 94 zwischen Resonator R1 und R2 ist hierbei nach unten hin konisch gestaltet, wohingegen die Vertiefung 95 wischen Resonator R2 und R3 die Form einer Kalotte aufweist. Demgegenüber hat die Vertiefung 96 zwischen Resonator R3 und R4 ein V-förmiges Profil. Alle im Vorangegangenen beschriebenen geometrischen Formen, Positionen und Profile der Vertiefungen sind lediglich beispielhaft und es sind beliebige Formen, Ausrichtungen und Profilausgestaltungen möglich, die auch beliebig miteinander kombiniert werden können.
Anhand der Figuren 5 und 6 ist nur zur Verdeutlichung weiter gezeigt, dass die Bodenfläche 1b, 1b' in unterschiedlichen Bereichen des Hochfrequenzfilters auch auf unterschiedlichem Niveau verlaufen kann. Dies gilt gegebenenfalls für das Höhenniveau der einzelnen Bodenflächen 1b in jedem einzelnen Resonator im unmittelbaren Umfeld des Innenleiters 2, vor allem aber im Bereich der Koppelöffnung. Die Koppelöffnung kann hier über dem sonstigen Niveau des Gehäusebodens 1b liegend ausgebildet sein, so dass insbesondere im Bereich der Koppelöffnung 3 eine Art Stufe, Schwelle oder eine Art Podest gebildet wird, so dass die nach oben weisende Bodenfläche 1b, die hier als Gehäuseboden 1b' bezeichnet ist, höher liegt, als benachbarte Abschnitte des mit dem Bezugszeichen 1b versehenen Gehäusebodens.
Die Breite in Verkopplungsrichtung dieses höher liegenden Bodens 1b' kann beispielsweise der Gehäusebreite der Koppelöffnung entsprechen. In Figur 5 ist strichliert aber angedeutet, dass die Bodenfläche 1b'in diesem Bereich auch eine größere Breite oder Längserstreckung aufweisen kann, die über die Dicke der benachbarten Gehäusewand 1', also jener Dicke der Gehäusewand 1' benachbart zur Koppelöffnung 3, hinausragt. In diesem höher liegenden Niveau der Bodenfläche 1b, 1b' sind ebenso die erwähnten Ausnehmungen der Vertiefung 9 vorgesehen und eingebracht, um die gewünschten erläuterten Verbesserungen zu erzielen.

Claims

Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise mit folgenden Merkmalen:
- mit einem Außenleitergehäuse (1) mit einem Gehäuseboden (1b) und einer Gehäusewand (1a),

- in dem Außenleitergehäuse (1) sind mehrere Resonatoren (R1, R2, R3, R4) ausgebildet,

- die Resonatoren (R1, R2, R3, R4) umfassen jeweils einen mit dem Gehäuseboden (1b) elektrisch verkoppelten Innenleiter (2), der in einem zugehörigen Hohlraum im Außenleitergehäuse (1) vorgesehen ist,

- die Hohlräume von wenigstens einem Teil von benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) sind über wenigstens eine Koppelöffnung (3, 4, 5) im Außenleitergehäuse (11) miteinander verbunden, und

- zwei benachbarte Resonatoren (R1, R2, R3, R4) sind nur mittels der Koppelöffnungen (3, 4,5) miteinander elektrisch verkoppelt, und

- die Koppelöffnungen (3, 4, 5) stellen Blenden dar, die jeweils durch zwei gegenüberliegende Vorsprünge (6, 7, 8) im Gehäuse (1) seitlich begrenzt sind, wobei die elektrische Verkopplung zwischen benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) von der Größe der Blenden (3, 4, 5) abhängt,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiterrohre (2) von benachbarten und miteinander verkoppelten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) eine oder mehrere die Verkopplung verringernde Vertiefungen (9) im Gehäuseboden (1b 1b') ausgebildet sind.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Vertiefungen (9) in Draufsicht auf den Gehäuseboden (1b, 1b') benachbart zu einer Koppelöffnung (3, 4, 5) und/oder wenigstens teilweise innerhalb einer Koppelöffnung (3, 4, 5) liegen.
Hochfrequenzfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der Vertiefungen (9) bei Draufsicht auf den Gehäuseboden (1b) so dimensioniert und/oder so angeordnet sind, dass deren Flächen mit zumindest 50% und insbesondere 70% bis 100%, bevorzugt mit 80% bis 100% innerhalb des Bereichs der betreffenden Koppelöffnungen (3, 4, 5) liegen.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiter (2) von benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) mehrere Vertiefungen (9) ausgebildet sind, welche in Längsrichtung des Außenleitergehäuses (1) nebeneinander und/oder in Querrichtung des Außenleitergehäuses (1) nebeneinander und/oder in Längs- und/oder Querrichtung des Außenleitergehäuses (1) versetzt zueinander angeordnet sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Vertiefungen (9) vorgesehen sind, von denen einzelne Vertiefungen unterschiedlich sind und sich in der geometrischen Form, der Tiefe und/oder dem Tiefenprofil unterscheiden.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Vertiefungen (9) in Draufsicht auf den Gehäuseboden (1b) rechteckförmig, insbesondere quadratisch, sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das eine oder mehrere der Vertiefungen (9) in Draufsicht auf den Gehäuseboden (1b) kreisförmig sind oder eine sternförmige Form aufweisen.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Vertiefungen (9) ein V-förmiges und/oder U-förmiges Tiefenprofil aufweisen.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Tiefenprofil einer oder mehrerer der Vertiefungen (9) nach unten verjüngt und/oder aufweitet.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Vertiefungen (9) ein zylindrisches und/oder konisches und/oder kalottenförmiges Tiefenprofil aufweisen.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der gebohrte und/oder ausgefräste Vertiefungen (9) im Gehäuseboden (1b) sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Innenleiterrohre (2) an ihren unteren Enden galvanisch mit dem Gehäuseboden (1b, 1b') verbunden sind.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Innenleiter (2) eine zylindrische und/oder eine rechteckige und/oder eine sechs- oder vieleckige Form aufweisen.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge wenigstens eines Teils der Innenleiter (2) im Wesentlichen 1/4 der Wellenlänge der Resonanzfrequenz des zum Innenleiterrohr (2) gehörenden Resonators (R1, R2, R3, R4) beträgt.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Außenleitergehäuses (1) ein elektrisch leitender Dekkel (10) angeordnet ist.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren (R1, R2, R3, R4) derart ausgestaltet und gekoppelt sind, dass eine Duplexweiche gebildet wird.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren (R1, R2, R3, R4) derart ausgebildet und gekoppelt sind, dass ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrfilter gebildet wird.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter derart ausgestaltet ist, dass er im Mobilfunkfrequenzbereich, insbesondere im GSM- und/oder UMTS-Mobilfunkfrequenzbereich, arbeitet.
Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (1b) im Hochfrequenzfilter abschnittsweise auf unterschiedlichem Niveau liegen kann, und dass insbesondere der Gehäuseboden (1b, 1b') im Bereich der Vertiefungen oder Absenkungen (9) höher oder tiefer liegt bezogen auf die benachbarten Bereiche des Gehäusebodens (1b), insbesondere in Bezug auf das Niveau des Gehäusebodens (1b) im unmittelbar benachbarten Bereich zum Innenleiter (2).
Verfahren zur Abstimmung der Hochfrequenzeigenschaften eines Hochfrequenzfilters, gemäss des Oberbegriffes des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schwächung der elektrischen Verkopplung von benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) zwischen wenigstens einem Teil der Innenleiter (2) von benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) eine oder mehrere Vertiefungen (9) im Gehäuseboden (1b) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Vertiefungen (9) in den Gehäuseboden (1b) eingebohrt und/oder eingefräst werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stärkung der elektrischen Verkopplung von benachbarten Resonatoren (R1, R2, R3, R4) eine oder mehrere der Koppelöffnungen (3, 4, 5) im Außenleitergehäuse (1) vergrößert werden, insbesondere aufgefräst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen (9) in den Gehäuseboden (1b) eingebohrt und/oder eingefräst werden, von denen zumindest einzelne Vertiefungen (9) eine unterschiedliche geometrische Form und/oder unterschiedliche Tiefe und/oder ein unterschiedliches Tiefenprofil aufweisen.