WO2000077882A1 - Vorrichtung zum abstimmen der resonanzfrequenz eines dielektrischen resonators - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/10—Dielectric resonators
Definitions
- the present invention relates to a device for tuning the resonance frequency of a dielectric resonator, which is arranged on a substrate next to a signal line and is surrounded by a housing, a tuning element with a conductive plate protruding into the housing, the distance of which from the dielectric resonator is variable.
- Such an arrangement is known from D. Kajfez, P. Guillon: Dielectric Resonators, Artech House, Dedham, MA, 1986, pages 509-510.
- dielectric resonators in cylindrical shape made of a material with low dielectric losses and high dielectric constant are known, for. B. used for the construction of filters and oscillators in the micelle range.
- the tuning element arranged in the housing of the dielectric resonator serves to set it precisely to a desired resonance frequency. Since both the dielectric body forming the resonator and the housing and also the tuning element are subject to thermal fluctuations in expansion, there is an undesired result temperature-dependent drift of the resonance frequency. Through targeted selection of the housing properties, the dielectric and the tuning element, it can be achieved that the temperature-dependent influences compensate each other, so that the lowest possible temperature-dependent frequency drift can be achieved for a certain resonance frequency.
- the invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned at the outset with which a temperature-stable behavior can be achieved for several resonance frequencies.
- the dielectric resonator consists of several dielectric layers with different temperature coefficients. With such a dielectric resonator, depending on the distance between the conductive plate of the tuning element and the dielectric resonator, several resonance frequencies can be set, each of which experiences no or only a very slight temperature-dependent frequency drift over a wide temperature range.
- the dielectric layers are preferably oriented parallel to the conductive plate of the tuning element. Description of an embodiment
- a dielectric resonator 1 is fixed on a substrate 2 next to a signal line 3 in the form of a strip line.
- the dielectric resonator 1 is surrounded by a metallic housing 4, which rests on the top of the substrate 2 and with the one on the bottom of the substrate 2
- Ground surface 5 is contacted.
- the signal line 3 is passed through an opening 6 in the housing 4.
- a tuning element 7, 8 projecting into the housing 4 is provided.
- the tuning element consists of a shaft 7, which is provided with an external thread and is rotatably mounted in a threaded bore in a wall of the housing 4. The depth of penetration of the tuning element into the housing 4 can thus be adjusted via the shaft 7.
- a conductive plate 8 is arranged, the distance of which from the dielectric resonator 1 can be changed by rotating the shaft 7.
- the resonance frequency can be adjusted by changing the distance between the conductive plate 8 and the dielectric resonator 1.
- the distance between the conductive plate 8 and the dielectric resonator 1 has an influence on the energy distribution in the dielectric body 1. If the distance is small, concentrated the energy moves more towards the lower region of the dielectric resonator 1 near the substrate. If the conductive plate 8 is at a greater distance, the energy density shifts more towards the upper region of the dielectric resonator 1 away from the substrate.
- the resonance frequency at which the resonator arrangement oscillates therefore depends on Distribution of energy density in the dielectric resonator 1. This property is now used to achieve temperature-stable behavior for several resonance frequencies; ie there should be no or only a slight temperature-dependent frequency drift in the case of several adjustable resonance frequencies over a temperature range that is as wide as possible.
- the dielectric resonator is constructed from a plurality of dielectric layers 9, 10 and 11.
- the individual dielectric layers 9, 10 and 11 are selected with regard to their material properties such that each layer has a different temperature coefficient.
- the energy distribution can be concentrated on any of the dielectric layers 9, 10, 11, which preferably run parallel to the conductive plate 8, by appropriately adjusting the distance between the conductive plate 8 and the dielectric resonator 1.
- the set resonance frequency depends on in which of the dielectric layers 9, 10 or 11 there is an energy concentration by adjusting the tuning element 7, 8.
- the dielectric resonator 1 does not lie directly on the substrate 2, but a spacer 12 is inserted between the substrate 2 and the dielectric resonator 1.
- the dielectric constants of the individual dielectric layers 9, 10, 11 can be the same, but can also be different.
- the tuning element 7, 8 can also be arranged on the side of the dielectric resonator 1.
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
Der Resonator (1) ist auf einem Substrat (2) neben einer Signalleitung (3) angeordnet und von einem Gehäuse (4) umgeben, wobei in das Gehäuse (4) ein Abstimmelement (7, 8) mit einer leitenden Platte (8) hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator (1) veränderbar ist. Um für mehrere Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zu erzielen, besteht der dielektrische Resonator (1) aus mehreren dielektrischen Schichten (9, 10, 11) mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten.
Description
Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators, der auf einem Substrat neben einer Signalleitung angeordnet und von einem Gehäuse umgeben ist, wobei in das Gehäuse ein Abstimmelement mit einer leitenden Platte hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator veränderbar ist.
Eine derartige Anordnung ist bekannt aus D.Kajfez, P. Guillon: Dielectric Resonators, Artech House, Dedham, MA, 1986, Seite 509-510. Solche dielektrischen Resonatoren in zylindrischer Form aus einem Material mit gringen dielektrischen Verlusten und hoher Dielektrizitätszahl werden z. B. für den Aufbau von Filtern und Oszillatoren im Mikro ellenbereich eingesetzt. Das in dem Gehäuse des dielektrischen Resonators angeordnete Abstimmelement dient dazu, ihn auf eine gewünschte Resonanzfrequenz exakt einzustellen. Da sowohl der den Resonator bildende dielektrische Körper als auch das Gehäuse und auch das Abstimmelement thermisch bedingten AusdehnungsSchwankungen unterliegen, kommt es zu einer ungewollten
temperaturabhängigen Drift der Resonanzfrequenz. Durch gezielte Auswahl der Gehäuseeigenschaften, des Dielektrikums und des Abstimmelements kann erreicht werden, daß sich die temperaturabhängigen Einflüsse gegenseitig kompensieren, so daß sich allenfalls für eine bestimmte Resonanzfrequenz eine möglichst geringe temperaturabhängige Frequenzdrift erzielen läßt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich für mehrere Resonanzfrequenzen ein möglichst temperaturstabiles Verhalten erzielen läßt.
Vorteile der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der dielektrische Resonator aus mehreren dielektrischen Schichten mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten besteht. Mit einem solchen dielektrischen Resonator lassen sich in Abhängigkeit des Abstandes zwischen der leitenden Platte des Abstimmelements gegenüber dem dielektrischen Resonator mehrere Resonanzfrequenzen einstellen, von denen jede über einen weiten Temperaturbereich keine oder nur eine sehr geringe temperaturabhängige Frequenzdrift erfährt.
Gemäß einem Unteranspruch sind die dielektrischen Schichten vorzugsweise parallel zu der leitenden Platte des Abstimmelements orientiert.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels wird nachfolgende Erfindung näher erläutert .
Die einzige Figur der Zeichnung stellt einen Querschnitt durch eine Resonatoranordnung dar. Dabei ist ein dielektrischer Resonator 1 auf einem Substrat 2 neben einer Signalleitung 3 in Form einer Streifenleitung fixiert. Der dielektrische Resonator 1 ist von einem metallischen Gehäuse 4 umgeben, das auf der Oberseite des Substrats 2 aufliegt und mit der an der Unterseite des Substrats 2 befindlichen
Massefläche 5 kontaktiert ist. Die Signalleitung 3 ist durch eine Öffnung 6 im Gehäuse 4 hindurchgeführt .
Um den Resonator auf eine gewünschte Resonanzfrequenz abstimmen zu können, ist ein in das Gehäuse 4 hineinragendes Abstimmelement 7,8 vorgesehen. Das Abstimmelement besteht aus einem Schaft 7, der mit einem Außengewinde versehen ist und in einer Gewindebohrung in einer Wand des Gehäuses 4 verdrehbar gelagert ist. Die Eindringtiefe des Abstimmelements in das Gehäuse 4 kann somit über den Schaft 7 eingestellt werden. An der in das Innere des Gehäuses 4 gerichteten Stirnseite des Schaftes 7 ist eine leitende Platte 8 angeordnet, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 durch Verdrehen des Schaftes 7 verändert werden kann. Durch Ändern des Abstandes zwischen der leitenden Platte 8 und dem dielektrischen Resonator 1 ist die Resonanzfrequenz einstellbar. Der Abstand der leitenden Platte 8 gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 hat einen Einfluß auf die Energieverteilung im dielektrischen Körper 1. Ist der Abstand klein, konzentriert
sich die Energie mehr auf den unteren, substratnahen Bereich des dielektrischen Resonators 1. Bei größerem Abstand der leitenden Platte 8 verschiebt sich die Energiedichte mehr in den oberen substratfernen Bereich des dielektrischen Resonators 1. Die Resonanzfrequenz, auf der die Resonatoranordnung schwingt , hängt also von der Energiedichteverteilung im dielektrischen Resonator 1 ab. Diese Eigenschaft wird nun dazu ausgenutzt, um für mehrere Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zu erzielen; d. h. es soll bei mehreren einstellbaren Resonanzfrequenzen über einen möglichst weiten Temperaturbereich keine oder nur eine geringe temperaturabhängige Frequenzdrift geben. Dazu ist, wie die Figur verdeutlicht, der dielektrische Resonator aus mehreren dielektrischen Schichten 9,10 und 11 aufgebaut. Die einzelnen dielektrischen Schichten 9, 10 und 11 sind bezüglich ihrer Materialeigenschaften so ausgewählt, daß jede Schicht einen anderen Temperaturkoeffizienten aufweist. Wie bereits ausgeführt, kann durch entsprechende Einstellung des Abstandes der leitenden Platte 8 gegenüber dem dielektrischen Resonator 1 die Energieverteilung auf jede beliebige der vorzugsweise parallel zu der leitenden Platte 8 verlaufenden dielektrischen Schichten 9, 10, 11 konzentriert werden. Die eingestellte Resonanzfrequenz hängt davon ab, in welcher der dielektrischen Schichten 9, 10 oder 11 durch Einstellung des Abstimmelementes 7, 8 eine Energiekonzentration vorherrscht .
Der dielektrische Resonator 1 liegt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht direkt auf dem Substrat 2 auf, sondern es ist ein Abstandhalter 12 zwischen dem Substrat 2 und dem dielektrischen Resonator 1 eingefügt.
Weisen nun die einzelnen dielektrischen Schichten, von denen jede für eine andere Resonanzfrequenz steht, solche
Temperaturkoeffizienten auf, daß für jeden Temperaturkoeffizient die gesamte Resonatoranordnung einschließlich des Gehäuses 4, des Abstimmelements 7, 8 und des dielektrischen Resonators 1 ein temperaturstabiles Frequenzverhalten entsteht, so ist das Ziel erreicht, daß die Resonatoranordnung für mehrerer einstellbare Resonanzfrequenzen ein temperaturstabiles Verhalten zeigt. Die Zahl der dielektrischen Schichten 9,10,11 des dielektrischen Resonators 1 wird sich danach richten, auf wieviele Resonanzfrequenzen die Resonatoranordnung einstellbar sein soll.
Die Dielktizitätskonstanten der einzelnen dielektrischen Schichten 9, 10, 11 können gleich, aber auch verschieden sein.
Abweichend von der Darstellung in der Zeichnung kann das Abstimmelement 7, 8 auch seitlich des dielektrischen Resonators 1 angeordnet sein.
Claims
1. Vorrichtung zum Abstimmen der Resonanzfrequenz eines dielektrischen Resonators (1), der auf einem Substrat (2) neben einer Signalleitung (3) angeordnet und von einem Gehäuse (4) umgeben ist, wobei in das Gehäuse (4) ein Abstimmelement (7,8) mit einer leitenden Platte (8) hineinragt, deren Abstand gegenüber dem dielektrischen Resonators (1) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Resonator (1) aus mehreren dielektrischen Schichten (9,10,11) mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (9,10,11) parallel zu der leitenden Platte (8) des Abstimmelements (7,8) verlaufen.
Priority Applications (1)
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| AU49459/00A AU4945900A (en) | 1999-06-15 | 2000-06-08 | Device for tuning the resonance frequency of a dielectric resonator |
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Publications (1)
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2000
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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