EP2009732A1 - Abstimmbare Viertelwellen-Filterbaugruppe - Google Patents

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EP2009732A1
EP2009732A1 EP08010853A EP08010853A EP2009732A1 EP 2009732 A1 EP2009732 A1 EP 2009732A1 EP 08010853 A EP08010853 A EP 08010853A EP 08010853 A EP08010853 A EP 08010853A EP 2009732 A1 EP2009732 A1 EP 2009732A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
short
filter assembly
conductor
tunable
Prior art date
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EP08010853A
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English (en)
French (fr)
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EP2009732B1 (de
Inventor
Friedrich-Eckhard Brand
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP2009732A1 publication Critical patent/EP2009732A1/de
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Publication of EP2009732B1 publication Critical patent/EP2009732B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/202—Coaxial filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/24—Terminating devices
    • H01P1/28—Short-circuiting plungers

Definitions

  • the invention relates to a tunable ⁇ / 4 filter assembly having a signal-carrying electrical conductor and a lying on a reference potential electrically conductive element, which may be in particular a lying on ground housing.
  • ⁇ / 4 filters are used as bandpass filters in high-frequency technology, for example.
  • such filters have a short-circuit line of fixed length between a signal-carrying conductor and a ground.
  • the bandpass character of such a filter results from the particular wave characteristic at high frequencies, since at high frequencies the short circuit at the center frequency f 0 is hidden, so that signals with frequencies distributed within a certain bandwidth around the center frequency, the conductor can happen.
  • Such filters are also used as overvoltage protection, for example in mobile communications.
  • an overvoltage protection connector for a coaxial cable having an inner and an outer conductor, wherein a spiral short-circuiting Blind tail of fixed length shorts the inner conductor to the outer conductor.
  • an overvoltage protection device in which an inner conductor is arranged in a housing which together form a coaxial line.
  • a fixed length helical conductor serves as a shorting element to transfer energy to a ground connection during an overvoltage event.
  • a disadvantage of the known filter is the fact that, as a result of the fixed short-circuit length, the center frequency is fixed. Consequently, a separate filter must be used for each different frequency response.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a ⁇ / 4 filter assembly, which is universal and can be used for a variable frequency range.
  • a key idea of the invention is to provide a tunable ⁇ / 4 filter whose frequency response is variable by the length of a short-circuiting device is adjustable.
  • a tunable ⁇ / 4 filter assembly comprising a signal carrying electrical conductor and an electrically conductive element located at a reference potential.
  • at least one short-circuit device is provided, which electrically contacts the electrical conductor.
  • an electrical coupling device is provided which the Short-circuit device coupled to the electrically conductive element at an adjustable contact point, wherein the electrical coupling device and the short-circuiting device are movable relative to each other, so as to be able to adjust the length of the short-circuiting device.
  • the length of the short-circuit device is preferably continuously adjustable within a predeterminable length range, whereby the center frequency of the tunable ⁇ / 4 filter assembly is also continuously adjustable. In this way, a ⁇ / 4 filter with variable bandpass performance is achieved.
  • the short-circuit device expediently has a first contact section, which is connected to the electrical conductor, and a second contact section adjoining the first contact section, to which the electrical coupling device electrically engages.
  • a compact design with a large adjustment range results when the second contact portion of the short-circuiting means forms a substantially circular conductor element, which is arranged concentrically and substantially at a distance r around the electrical conductor, the circumference of which is smaller than 2 ⁇ r.
  • the electrical element is preferably an electrically conductive housing which at least partially surrounds the conductor and the at least one short-circuiting device.
  • the housing is preferably cylindrical.
  • the coupling device has a first rotatable, electrically conductive actuating element with a contact element.
  • the contact element acts on an adjustable contact point on the short-circuit device.
  • a slot having a predetermined length is provided in the housing, which allows a displacement of the contact element by means of the adjusting element along the short-circuiting device.
  • the actuator is applied to the housing and thus, on the housing potential.
  • At least one further short-circuit device is provided, which is arranged offset axially relative to the first short-circuit device with respect to the longitudinal axis of the electrical conductor. It has a first contact section, which is connected to the electrical conductor, and a second adjoining the first contact section contact section, to which the coupling device electrically engages.
  • the ⁇ / 4 filter assembly has two center frequencies that increase its bandwidth.
  • the second contact section of the further short-circuit device also forms a circular conductor element, which is arranged substantially concentrically and essentially at a distance r around the electrical conductor, the circumference of which is again smaller than 2 ⁇ r.
  • the electrical element is in turn formed as a conductive housing, which at least partially surrounds the conductor and the short-circuiting devices.
  • the coupling device has a second rotatable electrically conductive rotatable actuating element with a contact element.
  • the contact element acts on an adjustable contact point on the further short-circuit device, wherein in the housing a slot for displacing the contact element is provided.
  • the actuating element in turn rests on the housing, so that the actuating element and the housing are at the same potential.
  • the adjusting elements are annular.
  • the two adjusting elements can be connected to one another. However, in order to be able to set the length of the two short-circuit devices individually, the two adjusting elements can be moved independently of one another.
  • a further short-circuit device which lies in the same plane as the first short-circuit device.
  • the further short-circuit device has a first contact section, which is connected to the electrical conductor, and a second contact section adjoining the first contact section, which electrically engages the electrical coupling device.
  • the second contact portions of the two short-circuit devices each form a circular segment-shaped conductor element, which is arranged in each case substantially at a distance r around the electrical conductor, wherein the two second contact portions are arranged substantially diametrically opposite one another.
  • each second contact section is smaller than ⁇ r.
  • the electrical element may again be a conductive housing that at least partially surrounds the conductor and the shorting device.
  • the coupling device can have a rotatable, electrically conductive actuating element with two contact elements, wherein the one contact element acts on an adjustable contact point on the second contact section of the first short-circuit device and the other contact element acts on an adjustable contact point on the second contact section of the other short-circuit device.
  • a slot for displacing the contact elements by means of the adjusting element is provided in the housing, wherein the actuating element is in electrical contact with the housing and thus lies on the housing potential.
  • a more flexible and efficient coupling device has a first and a second rotatable electrically conductive actuating element, each with a contact element, wherein the actuating elements are movable independently of each other.
  • the contact element of the first control element engages an adjustable contact point on the second contact section of the first short-circuit device, while the contact element of the second control element acts on an adjustable contact point on the second contact section of the other short-circuit device.
  • at least one slot for moving the contact elements by means of the adjusting elements may be provided in the housing, wherein the adjusting elements to abut the housing, so that the control elements and the housing are at the same potential.
  • the contact elements are designed as sliding contacts.
  • the coupling device instead of carrying out the coupling device movably and firmly connecting the short-circuiting device to the conductor, it is conceivable to form the coupling device statically and to mount the at least one short-circuiting device movably.
  • the short-circuit devices can be freely movably connected to the electrical conductor, wherein an electrical connection must be ensured.
  • the short-circuiting device could be connected to a dielectric adjusting element, which rests movably on the housing.
  • the coupling device could be designed so that it is axially movable to the conductor, in which case the at least one short-circuiting device at least partially parallel to the conductor and the coupling device electrically engages the short-circuiting device.
  • Fig. 1 shows an exemplary ⁇ / 4 filter assembly 10, the center frequency and thus the bandwidth of which is adjustable by means of two short-circuit devices 40 and 50 of variable length.
  • the ⁇ / 4 filter assembly 10 shown schematically in longitudinal section has an inner signal-carrying conductor 20 having terminals 25 at its two ends.
  • the electrical conductor 20 is preferably held centrally in an electrically conductive housing 30.
  • the housing 30 has a circular cross-section, wherein the diameter in the vicinity of the two line ends is smaller than in the middle region of the electrical conductor 20.
  • the two short-circuit devices 40 and 50 are soldered, the design of which Fig. 2 is shown in more detail.
  • a coupling device 70 which has two electrically conductive rings 73 and 75 as adjusting elements.
  • the electrical housing may include two parallel grooves in which the rings are rotatably guided.
  • a sliding contact 72 is formed, which electrically contacts the short-circuiting device 40, while on the ring 75, a sliding contact 77 is integrally formed, which contacts the short-circuiting device 50 electrically.
  • slots are provided so that the sliding contacts along the respective short-circuiting device can be moved by means of the rings.
  • Fig. 2 shows in cross section the filter assembly 10 and in particular the electrically conductive housing 30, which at least partially surrounds the electrical conductor 20 and the two short-circuiting devices 40 and 50.
  • the short-circuiting device 40 has a first conductor-shaped contact portion 40a, one end of which is electrically connected to the electrical conductor 20 at a predetermined location.
  • the ladder-shaped contact portion 40a extends perpendicularly away from the electrical conductor 20 and has a length r.
  • a circular segment-shaped contact portion 40b is formed at the outer end of the contact portion 40a.
  • the electrical conductor 20 forms the center of the circular segment-shaped contact section 40b, wherein the radius of curvature of the contact section 40b substantially corresponds to the length r.
  • the sliding contact 72 of the annular adjusting element 73 engages at a contact point 80 on the circular segment-shaped contact portion 40b.
  • the sliding contact 72 moves along the circular segment-shaped contact portion 40b, whereby the contact point 80 and thus the length of the short-circuiting device 40 can be changed continuously.
  • the short-circuit connection extends from the conductor 20, via the Konatktabroughe 40 a and 40 b, the contact point 80, the sliding contact 72, the actuator 73 to the electrically conductive housing 30th
  • the in the Fig. 2 illustrated second short-circuit device 50 is similar to the short-circuit device 40 constructed.
  • a ladder-shaped contact portion 50a is electrically connected to the electrical conductor 20 at one location, so that both short-circuiting devices 40, and 50 are in the same plane.
  • the ladder-shaped contact portion 50a again extends perpendicularly away from the electrical conductor 20.
  • At its outer end a circular segment-shaped contact portion 50b is formed.
  • the ladder-shaped contact portion 50a may, but need not, have the same length r as the ladder-shaped contact portion 40a.
  • both of the circular-segment-shaped contact portions 40b and 50b have a circumference smaller than ⁇ r. In this way results in a setting angle for the adjusting elements 73 and 75, which is smaller than 180 °.
  • the setting angle can be, for example, 150 °.
  • the sliding contact 77 of the actuating element 75 engages a variable contact point 85 on the circular segment-shaped contact portion 50b, whereby the length of the short-circuiting device 50 is adjustable.
  • the in Fig. 2 illustrated circular segment-shaped contact portions 40b and 50b may be formed as a linear contact portions, which are arranged parallel to the conductor 20.
  • the adjusting elements 73 and 75 are not formed as rotatable rings, but as adjusting elements, the can be moved along the electrical conductor, in which case the sliding contacts 72 and 75 at the elongated contact portions which extend parallel to the electrical conductor, attack.
  • Fig. 3 shows a plan view of in Fig. 1 shown filter assembly 10 with the two annular control elements 73 and 75, wherein the housing 30 marks or detent points may be present in order to set predefined bandwidths for the ⁇ / 4 filter assembly 10 can.
  • Fig. 4 shows an alternative ⁇ / 4 filter assembly 100, in which two short-circuiting devices 140 and 150 with respect to an electrical conductor 120 are axially displaced from each other and thus form a parallel circuit.
  • An electrical housing 130 is disposed at least partially around the electrical conductor 120 and the short-circuiting devices 140 and 150 and has a similar shape as the electrical housing 30 according to FIG Fig. 1 on.
  • a coupling device 170 is provided which, with respect to the conductor 120, comprises two axially displaced annular adjusting elements 173 and 125.
  • the annular control element 173 has a sliding contact 172, which acts to change the length of the short-circuiting device 140 thereto, while a sliding contact 177 of the annular control element 175 acts on the short-circuiting device 150.
  • FIG. 5 is schematically the cross section of in Fig. 4 shown filter assembly 100 shown.
  • the circular electrical enclosure 130 surrounds the electrical conductor 130 and the shorting devices 140 and 150 electrically connected to the conductor 130.
  • the short-circuit device 140 is shaped similar to the short-circuit device 140 and is concealed by it in the illustration shown.
  • the short-circuiting device 140 has a ladder-shaped contact section 140a, which is soldered to a contact point of the electrical conductor 120, for example.
  • the ladder-shaped contact portion 140a extends perpendicularly away from the electrical conductor 120.
  • the length of the contact portion 140a is r.
  • At the outer end of the ladder-shaped contact portion 140a is followed by a circular contact portion 140b which extends substantially at a distance r concentrically around the electrical conductor 120.
  • the circumference of the circular contact portion 140b is smaller than 2 ⁇ r, so that there is a setting angle for the actuator 173, which is smaller than 360 ° but larger than the setting angle of in Fig. 1 and 2 shown adjusting elements.
  • the sliding contact 172 of the adjusting element 173 engages a contact point 180 on the circular contact section 140b, thereby forming an electrical connection between the electrical conductor 120 and the housing 130, via the contact section 140a, the circular contact section 140b, the loop contact 172 the electrically conductive actuator 173 and the housing 130 is formed.
  • the actuator 175 and the short-circuiting device 150 At an axial distance to the actuator 175 and the short-circuiting device 150 is arranged.
  • Control element 173 and control element 175 can be moved independently of each other, so that the bandwidth of the ⁇ / 4 filter assembly 100 is variably adjustable.
  • Fig. 6 are the waveforms of the VSWR versus frequency for a single short-circuit ⁇ / 4 filter and for the in Fig. 4 shown ⁇ / 4 filter assembly shown with a parallel connection of two short-circuiting devices. It can clearly be seen that the bandwidth of a ⁇ / 4 filter assembly as shown in FIG Fig. 4 shown has a greater bandwidth than a ⁇ / 4 filter assembly, which uses only a single short-circuit device. This is because the two shorting devices 140 and 150 each specify a center frequency for the ⁇ / 4 filter, as shown in FIG Fig. 6 can be seen at the marked with 1 and 2 places.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine abstimmbares »/4-Filterbaugruppe (10), deren Frequenzgang veränderbar ist. Hierzu weist die »/4-Filterbaugruppe einen signalführenden elektrischen Leiter (20) und ein auf einem Bezugspotential liegendes elektrisch leitfähiges Element auf. Ferner ist wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, die den elektrischen Leiter (20;120) elektrisch kontaktiert. Eine elektrische Kopplungseinrichtung ist vorgeshen, die die Kurzschlusseinrichtung (40;140) an einer einstellbaren Kontaktstelle (80;180) mit dem elektrisch leitfähigen Element (30;130) koppelt, wobei die elektrische Kopplungseinrichtung und die Kurzschlusseinrichtung (40;140) relativ zueinander bewegbar sind, um die Länge der Kurzschlusseinrichtung (40;140) einstellen zu können.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe mit einem signalführenden elektrischen Leiter und einem auf einem Bezugspotential liegenden elektrisch leitfähigen Element, welches insbesondere ein auf Masse liegendes Gehäuse sein kann.
  • λ/4-Filter werden beispielsweise in der Hochfrequenztechnik als Bandpässe verwendet. Derartige Filter weisen beispielsweise zwischen einem signalführenden Leiter und einer Masse eine Kurzschlussleitung fester Länge auf. Die Bandbreite des Filters hängt von der Länge des Kurzschlussleiters ab, die die Mittenfrequenz des Filters gemäß der Gleichung f0=c/λ festlegt. Der Bandpass-Charakter eines solchen Filters ergibt sich aus der speziellen Wellencharakteristik bei hohen Frequenzen, da bei hohen Frequenzen der Kurzschluss bei der Mittenfrequenz f0 ausgeblendet wird, so dass Signale mit Frequenzen, die innerhalb einer bestimmten Bandbreite um die Mittenfrequenz verteilt sind, den Leiter passieren können.
  • Derartige Filter werden ebenfalls als Überspannungsschutz beispielsweise im Mobilfunk eingesetzt.
  • So ist beispielsweise in der DE 9422 171 U1 ein Überspannungsschutz-Steckverbinder für ein Koaxialkabel beschrieben, welches einen inneren und einen äußeren Leiter aufweist, wobei ein spiralförmiger kurzschließender Blindschwanz fester Länge den Innenleiter mit dem Außenleiter kurzschließt.
  • Aus der US PS 6,061,223 ist beispielsweise eine Überspannungs-Schutzeinrichtung bekannt, bei der ein Innenleiter in einem Gehäuse angeordnet ist, die zusammen eine koaxiale Leitung bilden. Ein spiralförmiger Leiter fester Länge dient als Kurzschlusselement, um Energie während eines Überspannungsereignisses zu einer Masseverbindung hin zu übertragen.
  • Ein Nachteil der bekannten Filter ist darin zu sehen, dass infolge der festen Kurzschlusslänge die Mittenfrequenz.fest vorgegeben ist. Für jedes unterschiedliche Frequenzverhalten muss demzufolge ein separates Filter eingesetzt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine λ/4-Filterbaugruppe zu schaffen, welche universell und für einen variablen Frequenzbereich einsetzbar ist.
  • Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, ein abstimmbares λ/4-Filter zu schaffen, dessen Frequenzgang veränderbar ist, indem die Länge einer Kurzschlusseinrichtung einstellbar ist.
  • Das technische Problem wird durch eine abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe gelöst, welche einen signalführenden elektrischen Leiter und ein auf einem Bezugspotential liegendes elektrisch leitfähiges Element aufweist. Zudem ist wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, die den elektrischen Leiter elektrisch kontaktiert. Ferner ist eine elektrische Kopplungseinrichtung vorgesehen, die die Kurzschlusseinrichtung an einer einstellbaren Kontaktstelle mit dem elektrisch leitfähigen Element koppelt, wobei die elektrische Kopplungseinrichtung und die Kurzschlusseinrichtung relativ zueinander bewegbar sind, um so die Länge der Kurzschlusseinrichtung einstellen zu können.
  • Die Länge der Kurzschlusseinrichtung ist vorzugsweise kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmbaren Längenbereichs einstellbar, wodurch die Mittenfrequenz der abstimmbaren λ/4-Filterbaugruppe ebenfalls kontinuierlich einstellbar ist. Auf diese Weise wird ein λ/4-Filter mit variablem Bandpassverhalten erzielt.
  • In zweckmäßiger Weise weist die Kurzschlusseinrichtung einen ersten Kontaktabschnitt, der mit dem elektrischen Leiter verbunden ist, sowie einen zweiten an den ersten Kontaktabschnitt anschließenden Kontaktabschnitt auf, an den die elektrische Kopplungseinrichtung elektrisch angreift.
  • Eine kompakte Bauweise mit einem großen Einstellbereich ergibt sich, wenn der zweite Kontaktabschnitt der Kurzschlusseinrichtung ein im Wesentlichen kreisförmiges Leiterelement bildet, welches konzentrisch und im Wesentlichen mit einem Abstand r um den elektrischen Leiter angeordnet ist, wobei dessen Umfang kleiner,als 2πr ist.
  • Bei dem elektrischen Element handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch leitfähiges Gehäuse, welches den Leiter und die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung wenigstens teilweise umgibt. Das Gehäuse ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet.
  • Um die Länge der Kurzschlusseinrichtung einstellen zu können, weist die Kopplungseinrichtung ein erstes drehbares, elektrisch leitfähiges Stellelement mit einem Kontaktelement auf. Das Kontaktelement greift an einer einstellbaren Kontaktstelle an der Kurzschlusseinrichtung an. Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse ein Schlitz mit vorbestimmter Länge vorgesehen, der eine Verschiebung des Kontaktelementes mit Hilfe des Stellelements entlang der Kurzschlusseinrichtung ermöglicht. Das Stellelement liegt an dem Gehäuse an und somit,auf dem Gehäusepotential.
  • Um die Bandbreite der λ/4-Filterbaugruppe vergrößern zu können, ist wenigstens eine weitere Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, die bezüglich der Längsachse des elektrischen Leiters axial versetzt gegenüber der ersten Kurzschlusseinrichtung angeordnet ist. Sie weist einen ersten Kontaktabschnitt, der mit dem elektrischen Leiter verbunden ist, sowie einen zweiten an den ersten Kontaktabschnitt anschließenden Kontaktabschnitt auf, an den die Kopplungseinrichtung elektrisch angreift. Auf diese Weise verfügt die λ/4-Filterbaugruppe über zwei Mittenfrequenzen, die deren Bandbreite vergrößern.
  • Um einen kompakten Aufbau zu erhalten, bildet auch der zweite Kontaktabschnitt der weiteren Kurzschlusseinrichtung ein kreisförmiges Leiterelement, welches im Wesentlichen konzentrisch und im Wesentlichen mit einem Abstand r um den elektrischen Leiter angeordnet ist, wobei dessen Umfang wiederum kleiner als 2πr ist. Das elektrische Element ist wiederum als ein leitfähiges Gehäuse ausgebildet, welches den Leiter und die Kurzschlusseinrichtungen wenigstens teilweise umgibt.
  • In diesem Fall weist die Kopplungseinrichtung ein zweites drehbares elektrisch leitfähiges drehbares Stellelement mit einem Kontaktelement auf. Das Kontaktelement greift an einer einstellbaren Kontaktstelle an der weiteren Kurzschlusseinrichtung an, wobei in dem Gehäuse ein Schlitz zum Verschieben des Kontaktelementes vorgesehen ist. Das Stellelement liegt wiederum an dem Gehäuse an, so dass das Stellelement und das Gehäuse auf gleichem Potential liegen.
  • Wenn das Gehäuse einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, sind die Stellelemente ringförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die beiden Stellelemente miteinander verbunden sein. Um aber die Länge der beiden Kurzschlusseinrichtungen individuell einstellen zu können, sind die beiden Stellelemente unabhängig voneinander bewegbar.
  • Um die Bandbreite des λ/4-Filters verändern zu können, ist gemäß einer alternativen Ausführungsform eine weitere Kurzschlusseinrichtung vorgesehen, die in der gleichen Ebene wie die erste Kurzschlusseinrichtung liegt. Die weitere Kurzschlusseinrichtung weist einen ersten Kontaktabschnitt, der mit dem elektrischen Leiter verbunden ist, und einen zweiten an den ersten Kontaktabschnitt anschließenden Kontaktabschnitt auf, der an die elektrische Kopplungseinrichtung elektrisch angreift. Die zweiten Kontaktabschnitte der beiden Kurzschlusseinrichtungen bilden jeweils ein Kreissegment-förmiges Leiterelement, welches jeweils im Wesentlichen mit einem Abstand r um den elektrischen Leiter angeordnet ist, wobei die beiden zweiten Kontaktabschnitte im Wesentlichen diametral zueinander angeordnet sind.
  • Der Umfang jedes zweiten Kontaktabschnitts ist kleiner als πr.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das elektrische Element wieder ein leitfähiges Gehäuse sein, welches den Leiter und die Kurzschlusseinrichtung wenigstens teilweise umgibt.
  • Die Kopplungseinrichtung kann in dem erwähnten Beispiel ein drehbares elektrisch leitfähiges Stellelement mit zwei Kontaktelementen aufweisen, wobei das eine Kontaktelement an einer einstellbaren Kontaktstelle an dem zweiten Kontaktabschnitt der ersten Kurzschlusseinrichtung und das andere Kontaktelement an einer einstellbaren Kontaktstelle an dem zweiten Kontaktabschnitt der anderen Kurzschlusseinrichtung angreift. Zweckmäßigerweise ist in dem Gehäuse ein Schlitz zum Verschieben der Kontaktelemente mit Hilfe des Stellelements vorgesehen, wobei das Stellelement in elektrischem Kontakt mit dem Gehäuse steht und somit auf Gehäusepotential liegt.
  • Eine flexiblere und leistungsfähigere Kopplungseinrichtung weist ein erstes und ein zweites drehbares elektrisch leitfähiges Stellelement mit jeweils einem Kontaktelement auf, wobei die Stellelemente unabhängig voneinander bewegbar sind. Das Kontaktelement des ersten Stellelements greift an einer einstellbaren Kontaktstelle an dem zweiten Kontaktabschnitt der ersten Kurzschlusseinrichtung an, während das Kontaktelement des zweiten Stellelements an einer einstellbaren Kontaktstelle an dem zweiten Kontaktabschnitt der anderen Kurzschlusseinrichtung angreift. Wiederum kann in dem Gehäuse wenigstens ein Schlitz zum Bewegen der Kontaktelemente mittels der Stellelemente vorgesehen sein, wobei die Stellelemente an dem Gehäuse anliegen, so dass die Stellelemente und das Gehäuse auf gleichem Potential liegen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktelemente als Schleifkontakte ausgebildet.
  • Anstatt die Kopplungseinrichtung bewegbar auszuführen und die Kurzschlusseinrichtung fest mit dem Leiter zu verbinden, ist es denkbar, die Kopplungseinrichtung statisch auszubilden und die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung bewegbar zu lagern. Bei einer möglichen Ausführungsvariante können die Kurzschlusseinrichtungen frei bewegbar mit dem elektrischen Leiter verbunden sein, wobei eine elektrische Verbindung gewährleistet sein muss. Ferner könnte die Kurzschlusseinrichtung mit einem dielektrischen Stellelement verbunden sein, welches bewegbar am Gehäuse anliegt.
  • Bei einer weiteren Ausbildungsform ist es denkbar, die Kopplungseinrichtung nicht drehbar um den Leiter auszubilden. Statt dessen könnte die Kopplungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie axial zum Leiter bewegbar ist, wobei in diesem Fall die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung wenigstens abschnittsweise parallel zum Leiter verläuft und die Kopplungseinrichtung elektrisch an der Kurzschlusseinrichtung angreift.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe gemäß der Erfindung im Längsschnitt,
    Fig. 2
    einen Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten λ/4-Filterbaugruppe,
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten λ/4-Filterbaugruppe,
    Fig. 4
    eine alternative Ausführungsform einer abstimmbaren λ/4-Filterbaugruppe gemäß der Erfindung,
    Fig. 5
    einen Querschnitt der in Fig. 4 gezeigten λ/4-Filterbaugruppe, und
    Fig. 6
    die Kurvenverläufe des VSWR für eine Filterbaugruppe mit einer Kurzschlusseinrichtung bzw. mit zwei Kurzschlusseinrichtungen.
  • Fig. 1 zeigt eine beispielhafte λ/4-Filterbaugruppe 10, deren Mittenfrequenz und somit deren Bandbreite mit Hilfe zweier Kurzschlusseinrichtungen 40 und 50 variabler Länge einstellbar ist. Die schematisch im Längsschnitt dargestellte λ/4-Filterbaugruppe 10 weist einen inneren signalführenden Leiter 20 auf, der an seinen beiden Enden Anschlüsse 25 besitzt. Der elektrische Leiter 20 ist in einem elektrisch leitfähigen Gehäuse 30 vorzugsweise zentral gehalten. Das Gehäuse 30 weist im vorliegenden Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser in der Nähe der beiden Leitungsenden kleiner ist als im mittleren Bereich des elektrischen Leiters 20. An den elektrischen Leiter 20 sind die beiden Kurzschlusseinrichtungen 40 und 50 beispielsweise angelötet, deren Gestaltung in Fig. 2 näher dargestellt ist. Um die Mittenfrequenz variieren zu können, ist eine Kopplungseinrichtung 70 vorgesehen, die zwei elektrisch leitfähige Ringe 73 und 75 als Stellelemente aufweist. In dem elektrischen Gehäuse können zwei parallel verlaufende Nuten enthalten sein, in denen die Ringe drehbar geführt werden. An dem Ring 73 ist ein Schleifkontakt 72 angeformt, der die Kurzschlusseinrichtung 40 elektrisch kontaktiert, während am Ring 75 ein Schleifkontakt 77 angeformt ist, welcher die Kurzschlusseinrichtung 50 elektrisch berührt. In dem Gehäuse 30 sind Schlitze vorgesehen, so dass die Schleifkontakte entlang der jeweiligen Kurzschlusseinrichtung mittels der Ringe bewegt werden können.
  • Fig. 2 zeigt im Querschnitt die Filterbaugruppe 10 und insbesondere das elektrisch leitfähige Gehäuse 30, welches den elektrischen Leiter 20 und die beiden Kurzschlusseinrichtungen 40 und 50 wenigstens teilweise umgibt. Die Kurzschlusseinrichtung 40 weist einen ersten leiterförmigen Kontaktabschnitt 40a auf, dessen eine Ende an einer vorbestimmten Stelle mit dem elektrischen Leiter 20 elektrisch verbunden ist. Der leiterförmige Kontaktabschnitt 40a erstreckt sich senkrecht von dem elektrischen Leiter 20 weg und weist eine Länge r auf. Am äußeren Ende des Kontaktabschnitts 40a ist ein Kreissegment-förmiger Kontaktabschnitt 40b angeformt. Der elektrische Leiter 20 bildet den Mittelpunkt des Kreissegment-förmigen Kontaktabschnitts 40b, wobei der Krümmungsradius des Kontaktabschnitts 40b im Wesentlichen der Länge r entspricht. Der Schleifkontakt 72 des ringförmigen Stellelements 73 greift an einer Kontaktstelle 80 an dem Kreissegment-förmigen Kontaktabschnitt 40b an. Bei einer Drehung des ringförmigen Stellelements 73 bewegt sich der Schleifkontakt 72 entlang des Kreissegment-förmigen Kontaktabschnitts 40b, wodurch die Kontaktstelle 80 und somit die Länge der Kurzschlusseinrichtung 40 kontinuierlich verändert werden kann. Die Kurzschlussverbindung erstreckt sich vom Leiter 20, über die Konatktabschnitte 40a und 40b, die Kontaktstelle 80, den Schleifkontakt 72, das Stellelement 73 zum elektrisch leitfähigen Gehäuse 30.
  • Die in der Fig. 2 dargestellte zweite Kurzschlusseinrichtung 50 ist ähnlich der Kurzschlusseinrichtung 40 aufgebaut. Ein leiterförmiger Kontaktabschnitt 50a ist mit dem elektrischen Leiter 20 an einer Stelle elektrisch verbunden, so dass beide Kurzschlusseinrichtungen 40,und 50 in derselben Ebene liegen. Der leiterförmige Kontaktabschnitt 50a erstreckt sich wiederum senkrecht von dem elektrischen Leiter 20 weg. An seinem äußeren Ende ist ein Kreissegment-förmiger Kontaktabschnitt 50b angeformt. Der leiterförmige Kontaktabschnitt 50a kann, muss aber nicht, die gleiche Länge r wie der leiterförmige Kontaktabschnitt 40a aufweisen. Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen beide Kreissegment-förmige Kontaktabschnitte 40b und 50b einen Umfang auf, der kleiner πr ist. Auf diese Weise ergibt sich ein Einstellwinkel für die Stellelemente 73 und 75, der kleiner als 180° ist. Im gezeigten Beispiel kann der Einstellwinkel beispielsweise 150° betragen.
  • Der Schleifkontakt 77 des Stellelements 75 greift an einer veränderlichen Kontaktstelle 85 an dem Kreissegmentförmigen Kontaktabschnitt 50b an, wodurch die Länge der Kurzschlusseinrichtung 50 einstellbar ist.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die in Fig. 2 dargestellten Kreissegment-förmigen Kontaktabschnitte 40b und 50b auch als lineare Kontaktabschnitte ausgebildet sein können, die parallel zum Leiter 20 angeordnet sind. In diesem Fall sind die Stellelemente 73 und 75 nicht als drehbare Ringe ausgebildet, sondern als Stellelemente, die entlang des elektrischen Leiters verschoben werden können, wobei in diesem Fall die Schleifkontakte 72 und 75 an den länglich ausgebildeten Kontaktabschnitten, welche parallel zum elektrischen Leiter verlaufen, angreifen.
  • Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Filterbaugruppe 10 mit den beiden ringförmigen Stellelementen 73 und 75, wobei am Gehäuse 30 Markierungen oder Rastpunkte vorhanden sein können, um vordefinierte Bandbreiten für die λ/4-Filterbaugrupe 10 einstellen zu können.
  • Fig. 4 zeigt eine alternative λ/4-Filterbaugruppe 100, bei der zwei Kurzschlusseinrichtungen 140 und 150 bezüglich eines elektrischen Leiters 120 axial verschoben zueinander angeordnet sind und somit eine Parallelschaltung bilden. Ein elektrisches Gehäuse 130 ist zumindest teilweise um den elektrischen Leiter 120 und die Kurzschlusseinrichtungen 140 und 150 angeordnet und weist eine ähnliche Form wie das elektrische Gehäuse 30 gemäß Fig. 1 auf. Eine Kopplungseinrichtung 170 ist vorgesehen, die bezüglich des Leiters 120 zwei axial zueinander versetzte ringförmige Stellelementen 173 und 125 umfasst. Das ringförmige Stellelement 173 weist einen Schleifkontakt 172 auf, der zur Veränderung der Länge der Kurzschlusseinrichtung 140 an dieser angreift, während ein Schleifkontakt 177 des ringförmigen Stellelements 175 an der Kurzschlusseinrichtung 150 angreift.
  • In Fig. 5 ist schematisch der Querschnitt der in Fig. 4 gezeigten Filterbaugruppe 100 dargestellt. Das im Querschnitt kreisförmige elektrische Gehäuse 130 umgibt den elektrischen Leiter 130 sowie die mit dem Leiter 130 elektrisch verbundene Kurzschlusseinrichtungen 140 und 150.
  • In Fig. 5 ist lediglich die Kurzschlusseinrichtung 140 dargestellt. Die Kurzschlusseinrichtung 150 ist ähnlich der Kurzschlusseinrichtung 140 geformt und wird von dieser in der gezeigten Darstellung verdeckt. Die Kurzschlusseinrichtung 140 weist einen leiterförmigen Kontaktabschnitt 140a auf, der an einer Kontaktstelle des elektrischen Leiters 120 beispielsweise angelötet ist. Der leiterförmige Kontaktabschnitt 140a erstreckt sich senkrecht vom elektrischen Leiter 120 weg. Die Länge des Kontaktabschnittes 140a betrage r. Am äußeren Ende des leiterförmigen Kontaktabschnittes 140a schließt sich ein kreisförmiger Kontaktabschnitt 140b an, der im Wesentlichen im Abstand r konzentrisch um den elektrischen Leiter 120 verläuft. Der Umfang des kreisförmigen Kontaktabschnittes 140b ist kleiner als 2πr, so dass sich ein Einstellwinkel für das Stellelement 173 ergibt, der kleiner als 360° aber größer als der Einstellwinkel der in Fig. 1 und 2 gezeigten Stellelemente ist.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, greift der Schleifkontakt 172 des Stellelementes 173 an einer Kontaktstelle 180 an dem kreisförmigen Kontaktabschnitt 140b an, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter 120 und dem Gehäuse 130 gebildet wird, die über den Kontaktabschnitt 140a, den kreisförmigen Kontaktabschnitt 140b, den Schleifenkontakt 172 des elektrisch leitfähigen Stellelement 173 und dem Gehäuse 130 gebildet wird. In axialem Abstand dazu ist das Stellelement 175 und die Kurzschlusseinrichtung 150 angeordnet. Stellelement 173 und Stellelement 175 können unabhängig voneinander bewegt werden, so dass die Bandbreite der λ/4-Filterbaugruppe 100 variabel einstellbar ist.
  • In Fig. 6 sind die Kurvenverläufe des VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) über der Frequenz für ein λ/4-Filter mit einer einzigen Kurzschlusseinrichtung und für die in Fig. 4 gezeigte λ/4-Filterbaugruppe mit einer Parallelschaltung zweier Kurzschlusseinrichtungen dargestellt. Es ist deutlich zu sehen, dass die Bandbreite einer λ/4-Filterbaugruppe, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, eine größere Bandbreite aufweist, als eine λ/4-Filterbaugruppe, welche nur eine einzige Kurzschlusseinrichtung verwendet. Dies liegt daran, dass die beiden Kurzschlusseinrichtungen 140 und 150 jeweils eine Mittenfrequenz für das λ/4-Filter festlegen, wie dies in Fig. 6 an den mit 1 und 2 markierten Stellen erkennbar ist.

Claims (16)

  1. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe (10; 100) mit einem signalführenden elektrischen Leiter (20; 120), einem auf einem Bezugspotential liegenden elektrisch leitfähigen Element (30; 130),
    wenigstens einer Kurzschlusseinrichtung (40; 140), die den elektrischen Leiter (20; 120) elektrisch kontaktiert,
    einer elektrischen Kopplungseinrichtung (70; 170), die die Kurzschlusseinrichtung (40; 140) an einer einstellbaren Kontaktstelle (80; 180) mit dem elektrisch leitfähigen Element (30; 130) koppelt,
    wobei die elektrische Kopplungseinrichtung (70; 170) und die Kurzschlusseinrichtung (40; 140) relativ zueinander bewegbar sind, um die Länge der Kurzschlusseinrichtung (40; 140) einstellen zu können.
  2. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kurzschlusseinrichtung (40; 140) einen ersten Kontaktabschnitt (40a; 140a), der mit dem elektrischen Leiter (20; 120) verbunden ist, und einen zweiten, an den ersten Kontaktabschnitt (40a; 140a) anschließenden Kontaktabschnitt (40b; 140b) aufweist, an den die elektrische Kopplungseinrichtung (70; 170) elektrisch angreift.
  3. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Kontaktabschnitt (40b; 140b) ein im Wesentliches kreisförmiges Leiterelement bildet, welches konzentrisch und in einem Abstand r um den elektrischen Leiter (120) angeordnet ist und dessen Umfang kleiner als 2πr ist.
  4. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das elektrische Element ein Gehäuse (30; 130) ist, welches den Leiter (20; 120) und die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung (40; 140) wenigstens teilweise umgibt.
  5. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kopplungseinrichtung (70; 170) ein erstes drehbares, elektrisch leitfähiges Stellelement (73; 173) mit einem Kontaktelement (72; 172) aufweist, welches an einer einstellbaren Kontaktstelle (80; 180) an der Kurzschlusseinrichtung (40; 140) angreift,
    wobei in dem Gehäuse (30; 130) ein Schlitz zum Durchführen des Kontaktelements vorgesehen ist und das Stellelement (73; 173) an dem Gehäuse (30; 130) anliegt.
  6. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche,
    gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Kurzschlusseinrichtung (150), die axial versetzt gegenüber der ersten Kurzschlusseinrichtung (140) angeordnet ist und einen ersten Kontaktabschnitt, der mit dem elektrischen Leiter (120) verbunden ist, und einen zweiten, an den ersten Kontaktabschnitt anschließenden Kontaktabschnitt aufweist, an den die Kopplungseinrichtung (170) elektrisch angreift.
  7. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Kontaktabschnitt der weiteren Kurzschlusseinrichtung ein kreisförmiges Leiterelement bildet, welches konzentrisch und mit Abstand um den elektrischen Leiter (120) angeordnet ist und dessen Umfang kleiner als 2πr ist, dass
    das elektrische Element ein Gehäuse (130) ist, welches den Leiter und die Kurzschlusseinrichtungen wenigstens teilweise umgibt, dass
    die Kopplungseinrichtung ein zweites drehbares, elektrisch leitfähiges Stellelement (175) mit einem Kontaktelement (177) aufweist, welches an einer einstellbaren Kontaktstelle an der weiteren Kurzschlusseinrichtung (150) angreift, wobei in dem Gehäuse ein Schlitz zum Durchführen des Kontaktelements (177) vorgesehen ist und das Stellelement an dem Gehäuse (130) anliegt.
  8. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Stellelemente (173, 175) miteinander verbunden oder unabhängig voneinander bewegbar sind.
  9. Abstimmbare λ/4 - Filterbaugruppe nach Anspruch 2,
    gekennzeichnet durch
    eine weitere Kurzschlusseinrichtung (50), die einen ersten Kontaktabschnitt (50a), der mit dem elektrischen Leiter (20) verbunden ist, und einen zweiten, an den ersten Kontaktabschnitt (50a) anschließenden Kontaktabschnitt (50b) aufweist, an den die elektrische Kopplungseinrichtung (70) elektrisch angreift, wobei die beiden Kurzschlusseinrichtungen in der gleichen Ebene liegen.
  10. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweiten Kontaktabschnitte (40b, 50b) der beiden Kurzschlusseinrichtungen (40, 50) jeweils ein Kreissegment-förmiges Leiterelement bilden, welches jeweils in einem Abstand r um den elektrischen Leiter (20) angeordnet ist, und dass
    die zweiten Kontaktabschnitte (40b, 50b) im Wesentlichen diametral zueinander angeordnet sind.
  11. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Umfang jedes zweiten Kontaktabschnitts (40b, 50b) kleiner als πr ist.
  12. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das elektrische Element ein Gehäuse (30) ist, welches den Leiter (20 und die Kurzschlusseinrichtungen 840, 50) wenigstens teilweise umgibt, dass die Kopplungseinrichtung (70) ein drehbares, elektrisch leitfähiges Stellelement mit zwei Kontaktelementen aufweist, wobei das eine Kontaktelement an einer einstellbaren Kontaktstelle (80) an dem zweiten Kontaktabschnitt (40b) der ersten Kurzschlusseinrichtung (40) und das andere Kontaktelement an einer einstellbaren Kontaktstelle (85) an dem zweiten Kontaktabschnitt (50b) der anderen Kurzschlusseinrichtung (50) angreifen, und wobei in dem Gehäuse ein Schlitz zum Durchführen der Kontaktelemente vorgesehen ist und das Stellelement an dem Gehäuse (30) anliegt.
  13. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das elektrische Element ein Gehäuse (30) ist, welches den Leiter (20) und die Kurzschlusseinrichtungen (40, 50) wenigstens teilweise umgibt, dass die Kopplungseinrichtung (70) ein erstes und ein zweites drehbares, elektrisch leitfähiges Stellelement (73, 75) mit jeweils einem Kontaktelement (72, 77) aufweist, wobei das Kontaktelement (72) des ersten Stellelements an einer einstellbaren Kontaktstelle (80) an dem zweiten Kontaktabschnitt (40b) der ersten Kurzschlusseinrichtung (40) und das Kontaktelement (77) des zweiten Stellelements (75) an einer einstellbaren Kontaktstelle (85) an dem zweiten Kontaktabschnitt (50b) der anderen Kurzschlusseinrichtung (50) angreifen, und wobei in dem Gehäuse (30) wenigstens ein Schlitz zum Durchführen der Kontaktelemente (72, 77) vorgesehen ist und die Stellelemente an dem Gehäuse (30) anliegen.
  14. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktelemente (72, 77; 172, 177) Schleifkontakte sind.
  15. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung bewegbar gelagert ist.
  16. Abstimmbare λ/4-Filterbaugruppe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kopplungseinrichtung (70; 170) axial zum Leiter (30; 130) bewegbar ist, wobei die wenigstens eine Kurzschlusseinrichtung (40; 50) wenigstens abschnittsweise parallel zum Leiter (30) verläuft.
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