WO2006063640A1 - Hochfrequenzfilter sowie verfahren zum abstimmen eines hochfrequenzfilters - Google Patents

Hochfrequenzfilter sowie verfahren zum abstimmen eines hochfrequenzfilters Download PDF

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WO2006063640A1
WO2006063640A1 PCT/EP2005/012062 EP2005012062W WO2006063640A1 WO 2006063640 A1 WO2006063640 A1 WO 2006063640A1 EP 2005012062 W EP2005012062 W EP 2005012062W WO 2006063640 A1 WO2006063640 A1 WO 2006063640A1
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inner conductor
conductor tube
frequency filter
filter according
housing
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PCT/EP2005/012062
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Inventor
Ingo Mayr
Original Assignee
Kathrein-Austria Ges.M.B.H.
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/04—Coaxial resonators

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency filter in coaxial design and a corresponding method for tuning such a high-frequency filter.
  • a common antenna is frequently used for transmit and receive signals.
  • the transmit or receive signals each use different frequency ranges, and the antenna must be suitable for transmitting and receiving in both frequency ranges. Therefore, an appropriate frequency filtering is required to separate the transmit and receive signals, mi 't on the one hand, the transmission signals from the transmitter to the antenna and on the other hand, the received signals are forwarded from the antenna to the receiver.
  • inter alia high-frequency filters in coaxial design are used today.
  • Coaxial-type high-frequency filters include coaxial resonators in which resonator cavities are formed in an outer conductor housing, in which inner conductors are arranged in the form of inner conductor tubes.
  • the interior Terrohre each have a free end, which is adjacent to a lid, which is arranged on top of the housing.
  • a capacitance is formed between the cover and the inner conductor tube (so-called head capacitance).
  • This capacity is also frequency determining. If there is an increase in temperature, the inner conductor tube and the walls of the outer conductor housing expand by the same factor. Since the walls of the outer conductor housing are higher than the inner conductor tube, there is an increase in the distance between the inner conductor tube and cover, resulting in a decrease in the head capacity and leads to an increase in the resonance frequency. This effect thus counteracts the reduction of the resonance frequency due to the greater mechanical length of the inner conductor tube with temperature increases. The effect is very small and does not matter.
  • the object of the invention is to provide a high frequency filter in coaxial design, which is easier to manufacture than known from the prior art filter and its high frequency properties can be changed easily, and a corresponding tuning method.
  • the inner conductor tube consists of at least a first material and the compensation element of at least one second material.
  • the term inner conductor tube is to be understood in this case and includes any type of pile-shaped elements with inner cavity.
  • the inner conductor tube can assume any shape in cross section, for example a square, hexagonal or a cylindrical shape and the like.
  • the materials are connected in such a way that the at least one second material acts mechanically on the at least one first material of at least one subsection of the inner conductor tube in such a way that that the temperature expansion of the first material and / or the length of the inner conductor tube is influenced. It is thus achieved that by a mechanical connection between the first and second material properties of the second material affect the first material.
  • the coefficient of thermal expansion of the second material may be "imposed" on the first material. If the coefficient of thermal expansion of the second material is chosen to be lower than that of the first one, a temperature compensation can take place in this way.
  • the length of the inner conductor tube can be influenced by mechanical force exerted by the compensation element on the inner conductor tube.
  • preference may be given to manufacturing the inner conductor tube separately from a material other than the housing.
  • the production of the filter is facilitated, since no mechanical tolerances occur when assembling different materials and no special tools are needed for mounting ge. Furthermore, intermodulation problems are avoided since there are no defects at junctions between different materials.
  • the mechanical force of the second material on the first material can be easily influenced, so that the filter is much faster and easier to optimize.
  • the compensation element is arranged below the free end of the inner conductor tube, so that the material of the compensation element itself does not directly affect the head capacitance substantially directly.
  • the compensation element can be releasably connected to the inner conductor tube, so that depending on the purpose of the Compensation element can be exchanged for another.
  • the compensation element exerts a force directed substantially at the housing bottom on the at least one section of the inner conductor tube, thereby easily influencing the temperature expansion of the first material and a reduction of the length of the inner conductor tube by directed downward force can be achieved.
  • the at least one subsection of the inner conductor tube is a section of lesser thickness of the inner conductor tube. The first material of the inner conductor tube thus sets less force against the second material of the compensation element, so that a temperature compensation effected with the compensation element is intensified.
  • the at least one second material of the compensation element is a material with a higher tensile strength than the at least one first material of the inner conductor tube.
  • the tensile strength of the at least one second material is at least 100%, preferably at least 150%, more preferably at least 200% greater than the tensile strength of the at least one first material.
  • the thermal expansion coefficient of the first material may be greater than that of the second material, in particular by at least 50%, preferably by at least 100%, particularly preferably by at least 130%.
  • the inner conductor tube may for example be made of aluminum and the compensation element may be made of steel and / or ceramic.
  • the compensation element is received substantially in the interior of the inner conductor tube and mechanically connected to an inner surface portion of the inner conductor tube.
  • the inner surface portion may in this case lie at the lower end, in the central region or at the upper end of the inner conductor tube.
  • the size of the sub-section can be changed, which acts on the second material of the compensation element.
  • the housing bottom of the outer conductor housing is provided on its underside with an opening to the interior of the inner conductor tube, via which the compensation element is accessible in a simple manner.
  • the force with which the at least one second material of the compensation element acts on the at least one first material of the inner conductor tube can be changed.
  • a compensation element which is formed by a screw positioned in the interior of the inner conductor tube, which is screwed into at least one threaded section formed in the interior of the inner conductor tube.
  • the at least one threaded section can be positioned arbitrarily in the interior of the inner conductor tube, in particular it can be in the lower part, in the middle part or in the upper part of the inner conductor tube, whereby the strength of the compensation is influenced.
  • a screwing tool is provided at one end of the screw. rotating the screw is positioned, said end being disposed at the opening at the bottom of the housing bottom.
  • the screw has an inner cavity.
  • at least one arranged on or adjacent to the free end of the inner conductor tube tuning element comprising metallic and / or dielectric material is further provided.
  • the tuning element may, for example, be arranged in a cover positioned on the housing upper side of the outer conductor housing, but it is also possible that the tuning element is at least partially positioned in the inner conductor tube.
  • the tuning element is preferably at least partially received in the inner cavity of the screw, wherein the inner cavity for this purpose, in particular an inner threaded portion at its lying adjacent to the free end of the inner conductor tube end for screwing the tuning element.
  • the outer conductor housing is preferably formed integrally with the inner conductor tube, for example as a milling or casting, so that no intermodulation problems occur through joints in the filter.
  • the filter according to the invention can be designed, for example, as a duplexer, bandpass filter or band-stop filter.
  • the invention further comprises a tuning method for such a filter, wherein the mechanical force, the at least one second Material of the compensation element exerts on the at least one first material of the inner conductor tube, is used for tuning the electrical high-frequency characteristics of the high-frequency filter.
  • the invention further relates to a method for producing the high-frequency filter according to the invention.
  • a method for producing the high-frequency filter according to the invention In this method, an outer conductor housing with housing bottom and housing wall is produced, wherein at least one inner conductor tube made of at least one first material is formed or arranged in the interior of the outer conductor housing. Subsequently, at least one compensation element made of at least one second material is connected to the inner conductor tube and finally the tuning of the electrical high-frequency properties of the filter takes place in that the mechanical force exerted by the at least one second material of the compensation element on the at least one first material of the inner conductor tube, is adjusted accordingly.
  • the at least one inner conductor tube is preferably formed integrally with the outer conductor housing, whereby the manufacture of the filter is greatly simplified.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a resonator of a first embodiment of the high-frequency filter according to the invention
  • FIG. 1A a detail view of the detail X of FIG. 1;
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a resonator of a second embodiment of the high-frequency filter according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a resonator of a third embodiment of the high-frequency filter according to the invention
  • FIG. 4 shows a sectional side view of a resonator of a fourth embodiment of the high-frequency filter according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a resonator used in a first embodiment of the high-frequency filter according to the invention.
  • the high frequency filter itself may consist of a plurality of such resonators.
  • the resonator of Figure 1 comprises an outer conductor housing 1 with a housing bottom Ia, from which a circumferential housing wall Ib extends. Coupling openings may be provided in the housing wall for electrical coupling to adjacent resonators, and the housings of all resonators may be formed integrally from a material.
  • An inner conductor in the form of a cylindrical inner conductor tube 2 is integrally formed in the housing bottom 1a, wherein the inner conductor tube is arranged centrally within the cavity formed by the housing wall 1b.
  • a cover 3 is screwed by means of several screws 4. It is also conceivable that the cover is not attached to the upper side of the housing, but that the cover comprises at its edge an upper part of the housing wall, which is connected to a lower part of the housing wall in a region between the housing top and the housing bottom. Possibly. For example, the cover can also cover the entire housing wall and be connected to the outer conductor housing on the housing bottom.
  • a tuning element 5 which comprises a press-fit bushing 5a, which is pressed into the lid 3 and has an upper portion 501 above the lid and a lower portion 502 below the lid.
  • An internal thread is provided in the press-fit bush, into which a tuning tip 5b is screwed, which protrudes from the lower end of the press-fit bushing 5a.
  • the tuning tip has at its top, located in the press-in socket end, a hexagonal socket (not shown), so that with a corresponding hexagonal key, the distance of the tuning tip to the upper, free end "2a of the inner conductor tube 2 can be changed. This change in distance has This in turn influences the capacitance between the inner conductor tube and the cover, which influences the resonant frequency of the resonator and allows the high-frequency filter to be tuned in.
  • the press-in socket and the tuning tip can both be made of brass, for example.
  • a compensation device 6 In the interior of the inner conductor tube, a compensation device 6 is provided, which is also referred to below as a compensation element 6. It includes a compensation screw ⁇ 1 , the following is sometimes referred to as a screw 6 ', which by a Thickened edge indicated external thread 6a and a screw head 6b includes.
  • the screw 6 ' was inserted through an opening Ic in the bottom of the housing 1 on the underside of the bottom in the inner conductor tube 2 and bolted to the inner conductor tube 2 at the free end 2a.
  • the inner conductor tube has for this purpose at the end 2a to a thickened portion on which an internal thread 2b is provided, which is indicated by thick lines drawn.
  • the internal thread 2b and the external thread 6a fit into one another, so that the screw 6 1 can be screwed into the inner conductor tube 2.
  • one or more slots or a hexagon socket are provided on the screw head 6b to introduce a screwing tool for rotating the compensation screw.
  • the length of the screw 6 ' is selected such that only a small front portion 6c of the external thread 6a engages in the lower end of the internal thread 2b.
  • the screw is made longer and is further screwed into the internal thread 2b.
  • the screw “ 6 1 is hollow on the inside and comprises a lower, small diameter cylindrical cavity 6d extending upwardly from the screw head 6b, followed by a larger diameter cavity 6e extending to the upper tip 6c of the screw In the upper cavity ⁇ e is provided an internal thread 6f (indicated by a thicker black line) into which another tuning element can be screwed, as will be described in more detail below.
  • the screw 6 ' is preferably made of a different material, for example of a different metal or a ceramic, as the outer conductor housing 1 and the inner conductor tube integrally formed in this housing. It is used for the screw 6 'is preferably a material having a higher tensile strength and a lower coefficient of thermal expansion than the inner conductor tube.
  • the tensile strength of the material of the screw is at least 100%, preferably at least 150% and more preferably at least 200% greater than the tensile strength of the material of the inner conductor tube.
  • the thermal expansion coefficient of the inner conductor tube is preferably at least 50%, in particular at least 100%, and particularly preferably at least 130
  • the screw 6 whereas the inner conductor tube 2 is made of aluminum.
  • a material for the inner conductor tube for example, aluminum of the type EN AW-5083 in question, which has a yield strength R p o, 2 of at least 105 N / mm 2 and a tensile strength R 1n of at least 255 N / mm 2 .
  • Temperaturausdehnungs- be the coefficient of this material is 24.2 x 10 "6 / K.
  • the material of the screw can, for example, stainless steel of type X17CrNi l ⁇ -2.
  • This stainless steel has a yield strength R p o, 2 of at least 600 N / mm 2 and a tensile strength R 1n of at least 800 N / mm 2
  • the temperature expansion coefficient of this material is 10.0 ⁇ 10 -6 / K. In the case of the materials just mentioned, with a clamping length of 48 mm and a temperature difference of 40 ° C., there is a difference in the length expansion of 0.027 mm.
  • the screw 6 ' is screwed into the upper thread 2b of the inner conductor tube with a torque, so that a tensile force is exerted on the inner conductor tube in the direction of the housing bottom, which is so large that the Coefficient of thermal expansion of the material of the screw is "imposed” on the coefficient of thermal expansion of the material of the inner conductor tube.
  • a thermal expansion of the material of the inner conductor tube, which exceeds the thermal expansion of the screw is thus prevented by the compensation screw 6 '*, since the inner conductor with increasing temperature in the elastic region due to the tensile force of the screw "short" is.
  • the resonance frequency is reduced due to the increase in the mechanical length of the inner conductor tube with temperature increases.
  • This effect is counteracted in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 in that the temperature expansion is reduced by the lower coefficient of thermal expansion of the screw and at the same time the distance between cover 3 and free end 2a of the inner conductor tube is increased, resulting in a decrease in the capacitance between cover and inner conductor tube leads.
  • FIG. 1A shows a detailed view of the section X shown in FIG. 1 at the upper free end 2a of the inner conductor tube 2.
  • the thickened section of the inner conductor tube 2 at the free end 2a can be seen in detail here, this thickened section having a cylindrical peripheral shoulder at the upper end 2c, whereby an opening 2d is formed, in which the tuning tip 5b engages. It can also be seen in detail again that only the foremost tip ⁇ c of the screw 6 'engages in the internal thread 2b of the inner conductor tube 2.
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a resonator of a second embodiment of the high-frequency filter according to the invention.
  • the only difference is that instead of the tuning element 5 in the cover 3 a tuning element 5 'is used, which is screwed into the internal thread 6f of the compensation screw 6'.
  • the tuning element 5 ' has a socket 5b' which has at its lower end two male threaded sections 5c 'which are separated from each other by two cuts 5d' (indicated by thick lines). In the area of the cuts 5d ', the bush 5b' is slightly compressed.
  • the tuning element does not change its position in the screw during vibration.
  • the actual Tuned 5a' which consists in the embodiment of Figure 2 of dielectric and preferably ceramic material and in the socket 5b 'is pressed.
  • the tuning part extends upwardly from the socket 5b 'through the upper opening in the free end 2a of the inner conductor tube 2 and also influences the resonant frequency of the resonator.
  • the tuning can be effected by changing the position of the tuning element 5 'in the internal thread 6f of the screw 6 1 .
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a resonator in a third embodiment of the high-frequency filter according to the invention.
  • the structure of the filter of Figure 3 is similar to the filter of Figure 1, in particular the same, located in the cover 3 tuning element 5 is used.
  • the compensation screw 6 'of Figure 3 corresponds to the compensation screw 6' of Figure 1.
  • the main difference of the 'filter of Figure 3 to Figure 1 is that the thickened portion of the inner conductor tube with the internal thread 2b is not at the upper, free more End 2a of the inner conductor tube 2, but is arranged in the central region of the inner conductor tube.
  • FIG. 3A A detailed representation of the section Y, which shows the thickened section in the middle region of the inner conductor tube 2, can be seen here from FIG. 3A.
  • the compensation device 6 is screwed in the form of a screw 6 'with the external thread 6a in the internal thread 2b such that the coefficient of thermal expansion of the screw Inner conductor tube is imposed.
  • the thermal expansion compensation effected thereby does not affect the entire length of the inner conductor tube, but only the lower portion of the inner conductor tube which extends from the thickened portion of the inner thread 2b to the upper side of the housing bottom 1a , In the area above the thread 2b, the inner conductor tube 2 expands in accordance with its own temperature-expansion coefficient.
  • expansion coefficient of the temperature- of the material of the inner conductor tube is preferably greater than the coefficient of the compensating screw, made in the embodiment of Figure 3 increases in temperature greater Ausdehnung- the overall ⁇ total length of the inner conductor tube, then the resonance that frequency due to the Thus, it is thus easier to adjust the strength of the temperature compensation by the portion of the inner conductor tube on which the tensile force of the compensation screw acts It is also possible here for the threaded section 2b to be displaced even further down to the base point of the inner conductor tube, the temperature compensation becoming ever smaller as the thread section 2b becomes deeper and deeper by increasing the tightening torque of the screw 6 ', the length of the inner conductor tube 2 are changed, so that by the compensation screw 6 1 , a vote of the filter can be achieved.
  • FIG. 4 shows a sectional side view of a resonator of a fourth embodiment of the invention High-frequency filter.
  • the embodiment of Figure 4 substantially corresponds to the embodiment of Figure 3.
  • the inner conductor tube and the compensation screw and the housing is designed identical to Figure 3.
  • the tuning element 5 ' which has already been described in FIG. 2 is used. This tuning element is screwed into the internal thread 6f of the upper cavity 6e of the compensation screw 6 1 . Since the components of the embodiment of FIG. 4 have already been described above in relation to FIG. 1 and FIG. 2, a detailed description of FIG. 4 is dispensed with.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, umfassend einen oder mehrere Resonatoren, wobei wenigstens einer der Resonatoren folgende Merkmale auf­weist: - einen als Innenleiterrohr (2) ausgestalteten Innen­leiter aus wenigstens einem ersten Material; ein Außenleitergehäuse (1) mit einem Gehäuseboden (1a), einer Gehäusewand (1b) und einem sich aus der Gehäusewand (1b) erstreckenden oder auf der Gehäu­seoberseite positionierten Deckel (3), wobei das Innenleiterrohr (1) mit dem Gehäuseboden (1a) elek­trisch verkoppelt ist und ein freies Ende (2a) des Innenleiterrohrs (2) benachbart zu der Gehäuseober­seite und/oder dem Deckel (3) liegt; ein Kompensationselement (6) aus wenigstens einem zweiten Material, das mit dem Innenleiterrohr (2) verbunden ist; - wobei das Kompensationselementes (6) auf zumindest einem Teilabschnitt des Innenleiterrohrs (2) durch mechanische Kraftausübung derart einwirkt, dass eine an sich stattfindende temperaturbedingte Längenände­rung des Innenleiterrohrs (2) beeinflusst und/oder verändert und/oder verringert wird.

Description

Hochfrequenzfilter sowie Verfahren zum Abstimmen eines Hochfrequenzfilters
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise sowie ein entsprechendes Verfahren zum Abstimmen eines solchen Hochfrequenzfilters.
In funktechnische Anlagen, insbesondere im Mobilfunkbe- reich, wird häufig für Sende- und Empfangssignale eine gemeinsame Antenne benutzt. Dabei verwenden die Sendeoder 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 Frequenz-Filterung erforderlich, mi't 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.
Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise umfassen koaxiale Resonatoren, bei denen in einem Außenleitergehäuse Resonatorhohlräume ausgebildet sind, in denen Innenleiter in der Form von Innenleiterrohren angeordnet sind. Die Innenlei- terrohre weisen jeweils ein freies Ende auf, welches benachbarten zu einem Deckel liegt, der auf der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist. Beim Auftreten von Temperaturschwankungen kommt es zu einer Veränderung der mecha- nischen Länge des Innenleiterrohrs. Da die mechanische Länge umgekehrt proportional zur Frequenz ist, sinkt die Resonanzfrequenz des Filters, wenn die mechanische Länge mit zunehmender Temperatur steigt. Dieser dominierende Effekt führt beispielsweise bei einem Filter mit einer Resonanzfrequenz von einem 1 GHz bei einem Temperaturunterschied von 40'C zu einer Veränderung der Resonanzfrequenz um 1 MHz. Bei Temperaturveränderungen tritt ein weiterer zweiter Effekt auf. Am freien Ende des Innenleiters ist eine Kapazität zwischen dem Deckel und dem Innen- leiterrohr ausgebildet (sog. Kopf-Kapazität) . Diese Kapazität ist auch frequenzbestimmend. Kommt es zu einer Temperaturerhöhung, dehnen sich das Innenleiterrohr und die Wände des Außenleitergehäuses um den gleichen Faktor aus. Da die Wände des Außenleitergehäuses höher sind als das Innenleiterrohr, kommt es zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Innenleiterrohr und Deckel, was eine Abnahme der Kopf-Kapazität zur Folge hat und zu einer Erhöhung der Resonanzfrequenz führt. Dieser Effekt wirkt somit der Verminderung der Resonanzfrequenz aufgrund der größeren mechanischen Länge des Innenleiterrohrs bei Temperaturerhöhungen entgegen. Der Effekt ist aber sehr gering und fällt nicht ins Gewicht.
Um den Effekt der Abnahme der Kopf-Kapazität bei Tempera- turerhöhungen zu verstärken, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Teile des Innenleiterrohrs oder auch den gesamten Innenleiter aus einem anderen Material mit einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Außenlei- tergehäuse zu fertigen. Dadurch wird bei einer Temperaturerhöhung die Kopf-Kapazität noch kleiner und kompensiert den Effekt der Frequenzzunahme durch die temperaturbedingte Längenausdehnung. Mit solchen Filtern kann eine Temperaturkompensation dahingehend erreicht werden, dass die Resonatoren im Filter in einem bestimmten Temperaturbereich eine konstante Resonanzfrequenz aufweist. Diese Art der Kompensation hat jedoch einige Nachteile. Dadurch, dass der Innenleiter oder Teile des Innenleiters aus einem anderen Material als das Gehäuse bestehen, tritt immer eine Störstelle zwischen zwei Materialien auf, selbst wenn beide miteinander verlötet werden. Dies kann abgesehen von Fertigungsproblemen auch Intermodulationsprobleme hervorrufen. Ferner müssen mehrere unterschiedliche Materia- lien im hochfrequenzkritischen Resonatorraum zusammengefügt werden, wobei mechanische Toleranzen in diesem Raum gravierende Einflüsse auf das Filter haben können. Wird ein Innenleiter z. B. nicht auf wenige hundertstel Millimeter genau im Filter platziert, verändert sich die Kop- pelbandbreite zu allen benachbarten Resonatoren, was wiederum Probleme bei der Abstimmung mit sich bringen kann. Auch in der Entwicklungsphase des Filters muss viel Zeit für die Optimierung aufgewendet werden, da für fast jeden Innenleiter ein eigenes Kompensationselement entwickelt werden muss. Bei der Serienfertigung hat man darüber hinaus eine Vielzahl von verschiedenen unterschiedlichen Teilen, die zusammengefügt werden müssen, was die Montage erschwert. Insbesondere kann es zu Verwechslungen bei der Montage kommen und es müssen Sonderwerkzeuge während der Montage verwendet werden. Hierdurch steigt auch der Preis für das Filter.
Aus der Druckschrift US 6,407,651 Bl ist ein gattungs- bildendes Hochfrequenzfilter bekannt, bei dem ein auf dem Innenleiterrohr aufgesetztes Kompensationselement verwendet wird, das über einen Balg mit der Oberseite des Innen- leiterrohrs verbunden ist. Die Position des Kompensations- elementes kann über eine Einstellschraube verändert werden. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Materialien für das Kompensationselement und die Schraube kann eine Temperaturkompensation des Filters durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise zu schaffen, der einfacher zu fertigen ist als aus dem Stand der Technik bekannte Filter und dessen Hochfrequenzeigenschaften auf einfache Weise ver- ändert werden können, sowie ein entsprechendes Abstimmverfahren.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängi- gen Ansprüchen definiert.
In dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter besteht das Innenleiterrohr aus wenigstens einem ersten Material und das Kompensationselement aus wenigstens einem zweiten Material. Der Begriff Innenleiterrohr ist hierbei allgemein zu verstehen und umfasst jede Art von pfahlförmigen Elementen mit innerem Hohlraum. Insbesondere kann das Innenleiterrohr im Querschnitt beliebige Formen annehmen, z.B. eine Vierkant-, Sechskant- oder eine zylindrische Form und dergleichen. Die Materialien sind derart verbunden, dass das wenigstens eine zweite Material auf das wenigstens eine erste Material zumindest eines Teilabschnitts des Innenleiterrohrs mechanisch derart einwirkt, dass die Temperaturausdehnung des ersten Materials und/oder die Länge des Innenleiterrohrs beeinflusst wird. Es wird somit erreicht, dass durch eine mechanische Verbindung zwischen erstem und zweitem Material Eigenschaften des zweiten Materials das erste Material beeinflussen. Insbesondere kann der Temperaturausdehnungskoeffizient des zweiten Materials dem ersten Material "aufgezwungen" werden. Wird der Temperaturausdehnungskoeffizient des zweiten Materials geringer als der des ersten gewählt, kann auf diese Weise eine Temperaturkompensation stattfinden. Darüber hinaus kann die Länge des Innenleiterrohrs durch mechanische Kraftausübung des Kompensationselementes auf das Innenleiterrohr beeinflusst werden. In dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter kann vorzugweise darauf ver- ziehtet werden, das Innenleiterrohr separat aus einem anderen Material als das Gehäuse zu fertigen. Somit wird die Herstellung des Filters erleichtert, da keine mechanischen Toleranzen beim Zusammenfügen unterschiedlicher Materialien auftreten und keine Sonderwarkzeuge zur Monta- ge benötigt werden. Ferner werden Intermodulationsprobleme vermieden, da keine Störstellen an Verbindungspunkten zwischen unterschiedlichen Materialen vorliegen. Darüber hinaus kann die mechanische Krafteinwirkung des zweiten Materials auf das erste Material leicht beeinflusst wer- den, so dass das Filter wesentlich schneller und einfacher zu optimieren ist.
Vorzugsweise ist das Kompensationselement unterhalb des freien Endes des Innenleiterrohrs angeordnet, so dass das Material des Kompensationselementes selbst die Kopf-Kapazität im wesentlichen nicht direkt beeinflusst. Ferner kann das Kompensationselement lösbar mit dem Innenleiterrohr verbunden sein, so dass je nach Einsatzzweck das Kompensationselement gegen ein anderes ausgetauscht werden kann.
In einer besonders bevorzugten Variante übt das Kompensa- tionselement eine im wesentlichen auf den Gehäuseboden gerichtete Kraft auf den zumindest einen Teilabschnitt des Innenleiterrohrs aus, wodurch auf einfache Weise eine Beeinflussung der Temperaturausdehnung des ersten Materials sowie eine Verminderung des Länge des Innenleiter- rohrs durch die nach unten gerichtete Kraft erreicht werden kann. In einer weiteren Variante ist der wenigstens eine Teilabschnitt des Innenleiterrohrs ein Abschnitt mit geringerer Dicke des Innenleiterrohrs-. Das erste Material des Innenleiterrohrs setzt somit dem zweiten Material des Kompensationselementes weniger Kraft entgegen, so dass eine mit dem Kompensationselement bewirkte Temperaturkompensation verstärkt wird.
In einer besonders bevorzugten Variante ist das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes ein Material mit einer höheren Zugfestigkeit als das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs. Vorzugsweise ist die Zugfestigkeit des wenigstens einen zweiten Materials um wenigstens 100%, vorzugsweise wenigstens 150%, beson- ders bevorzugt um wenigstens 200% größer als die Zugfestigkeit des wenigstens einen ersten Materials. Darüber hinaus kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Materials größer sein als der des zweiten Materials, und zwar insbesondere um wenigstens 50%, vorzugsweise um we- nigstens 100%, besonders bevorzugt um wenigstens 130 %. Das Innenleiterrohr kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein und das Kompensationselement kann aus Stahl und/oder Keramik bestehen. In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist das Kompensationselement im wesentlichen im Inneren des Innenleiterrohrs aufgenommen und mechanisch mit einem Innenflächenabschnitt des Innenleiterrohrs verbunden. Der Innenflächenabschnitt kann hierbei am unteren Ende, im mittleren Bereich oder am oberen Ende des Innenleiterrohrs liegen. Auf diese Weise kann die Größe des Teilabschnitts verändert werden, auf die das zweite Material des Kompensationselementes einwirkt. Je höher der Innenflächenab- schnitt im Innenleiterrohr positioniert ist, um so größer wird die Kompensation der Längenausdehnung des Materials, sofern das Kompensationselement eine auf dem Gehäuseboden gerichtete Kraft ausübt. Vorzugsweise ist der Gehäuseboden des Außenleitergehäuses an seiner Unterseite mit einer Öffnung zum Inneren des Innenleiterrohrs versehen, über welche das Kompensationselement auf einfache Weise zugänglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Variante ist die Kraft, -mit der das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes auf das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs einwirkt, veränderbar. Dies erfolgt in einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung mit einem Kompensationselement, das durch eine im Inneren des Innenleiterrohrs positionierte Schraube gebildet wird, die in wenigstens einem im Inneren des Innenleiterrohrs ausgebildeten Gewindeabschnitt eingeschraubt ist. Der wenigstens eine Gewindeabschnitt kann beliebig im Inneren des Innenleiterrohrs positioniert werden, insbesondere kann er im unteren Teil, im mittleren Teil oder im oberen Teil des Innenleiterrohrs liegen, wodurch die Stärke der Kompensation beeinflusst wird. In einer bevorzugten Variante ist an einem Ende der Schraube ein Schraubwerkzeug zum Ver- drehen der Schraube positionierbar ist, wobei dieses Ende an der Öffnung an der Unterseite des Gehäusebodens angeordnet ist. Somit kann von außen in einfacher Weise die Zugkraft der Schraube auf das Innenleiterrohr beeinflusst werden und das Filter abgestimmt werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraube einen inneren Hohlraum auf. Vorzugsweise ist ferner wenigstens ein an oder benachbart zum freien Ende des Innenleiterrohrs angeordnetes Abstimmelement umfassend metallisches und/oder dielektrisches Material vorgesehen. Das Abstimmelement kann beispielsweise in einem auf der Gehäuseoberseite des Außenleiter- gehäuses positionierten Deckel angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, dass das Abstimmelement wenigstens teilweise im Innenleiterrohr positioniert ist. Im letzteren Fall ist das Abstimmelement vorzugsweise wenigstens teilweise im inneren Hohlraum der Schraube aufgenommen, wobei der innere Hohlraum hierzu insbesondere einen Innen- gewindeabschnitt an seinem benachbart zum freien Ende des Innenleiterrohrs liegenden Ende zum Einschrauben des Abstimmelementes aufweist.
Das Außenleitergehäuse ist vorzugsweise einstückig mit dem Innenleiterrohr, beispielsweise als Fräs- oder Gussteil ausgebildet, so dass keine Intermodulationsprobleme durch Stoßstellen im Filter auftreten. Das erfindungsgemäße Filter kann beispielsweise als Duplexweiche, Bandpassfilter oder Bandsperrfilter ausgebildet sein.
Neben dem oben beschriebenen Filter umfasst die Erfindung ferner ein Abstimmverfahren für ein solches Filter, wobei die mechanische Kraft, die das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes auf das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs ausübt, zum Abstimmen der elektrischen Hochfrequenzeigenschaften des Hochfrequenzfilters verwendet wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters. In diesem Verfahren wird ein Außenleitergehäuse mit Gehäuseboden und Gehäusewand hergestellt, wobei im Inneren des Außenleitergehäuses wenigstens ein Innenleiterrohr aus wenigstens einem ersten Material ausgebildet oder angeordnet wird. Anschließend wird wenigstens ein Kompensationselement aus wenigstens- einem zweiten Material mit dem Innenleiterrohr verbunden und schließlich erfolgt die Abstimmung der elektrischen Hochfrequenzeigenschaften des Filters dadurch, dass die mechanische Kraft, die das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes auf das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs ausübt, entsprechend eingestellt wird. Bei dem Her- stellungsverfahren wird das wenigstens eine Innenleiterrohr vorzugsweise einstückig mit dem Außenleitergehäuse ausgebildet, wodurch die Fertigung des Filters stark vereinfacht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend detailliert anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters; Figur IA: eine Detailansicht des Ausschnitts X der Figur 1;
Figur 2: eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters;
Figur 3: eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters;
Figur 3A: eine Detailansicht des Ausschnitts Y der Figur 3 ■
Figur 4: eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters.
Figur 1 zeigt in geschnittener Seitenansicht einen Resona- tor, der in einer ersten Ausführungsform des erfindungs- g-emäßen Hochfrequenzfilters verwendet wird. Das Hochfrequenzfilter selbst kann aus einer Vielzahl von solchen Resonatoren bestehen. Der Resonator der Figur 1 umfasst ein Außenleitergehäuse 1 mit einem Gehäuseboden Ia, aus dem sich eine umlaufende Gehäusewand Ib erstreckt. In der Gehäusewand können Koppelöffnungen zur elektrischen Ver- kopplung zu benachbarten Resonatoren vorgesehen sein, und die Gehäuse aller Resonatoren können integral aus einem Material gebildet sein. In dem Gehäuseboden Ia ist ein- stückig ein Innenleiter in der Form eines zylindrischen Innenleiterrohrs 2 ausgebildet, wobei das Innenleiterrohr mittig innerhalb des durch die Gehäusewand Ib gebildeten Hohlraums angeordnet ist. Auf der Oberseite des Außenlei- tergehäuses 1 ist ein Deckel 3 mittels mehrerer Schrauben 4 angeschraubt. Es ist auch denkbar, dass der Deckel nicht an der Gehäuseoberseite befestigt ist, sondern dass der Deckel an seinem Rand einen oberen Teil der Gehäusewand umfasst, der mit einem unteren Teil der Gehäusewand in einem Bereich zwischen Gehäuseoberseite und Gehäuseboden verbunden ist. Ggf. kann der Deckel auch die gesamte Gehäusewand umfassen und auf dem Gehäuseboden mit dem Außen- leitergehäuse verbunden sein. In der Mitte des Deckels befindet sich ein Abstimmelement 5, das eine Einpressbuchse 5a umfasst, die in den Deckel 3 eingepresst ist und einen oberen Abschnitt 501 oberhalb des Deckels sowie einen unteren Abschnitt 502 unterhalb des Deckels aufweist. In der Einpressbuchse ist ein Innengewinde vor- gesehen, in das eine Abstimmspitze 5b eingeschraubt ist, die aus dem unteren Ende der Einpressbuchse 5a vorsteht. Die Abstimmspitze weist an ihrem oberen, in der Einpressbuchse befindlichen Ende eine Sechskantaufnahme (nicht gezeigt), auf, so dass mit einem entsprechenden Sechskant- Schlüssel der Abstand der Abstimmspitze zum oberen, freien Ende "2a des Innenleiterrohrs 2 verändert werden kann. Diese Abstandsänderung hat wiederum Einfluss auf die Kapazität zwischen Innenleiterrohr und Deckel, wodurch sich die Resonanzfrequenz des Resonators beeinflussen lässt und sich somit das Hochfrequenzfilter abstimmen lässt. Die Einpressbuchse und die Abstimmspitze können beide beispielsweise aus Messing bestehen.
Im Inneren des Innenleiterrohrs ist ein Kompensationsein- richtung 6 vorgesehen, die nachfolgend teilweise auch als Kompensationselement 6 bezeichnet wird. Sie umfasst eine Kompensationsschraube β1, die nachfolgende teilweise auch als Schraube 6' bezeichnet wird, welche ein durch einen verdickten Rand angedeutetes Außengewinde 6a und einen Schraubenkopf 6b umfasst. Die Schraube 6' wurde durch eine Öffnung Ic im Boden des Gehäuses 1 über die Unterseite des Bodens in das Innenleiterrohr 2 eingesetzt und am freien Ende 2a mit dem Innenleiterrohr 2 verschraubt. Das Innenleiterrohr weist hierzu am Ende 2a einen verdickten Abschnitt auf, an dem ein Innengewinde 2b vorgesehen ist, das durch dick gezeichnete Linien angedeutet ist. Das Innengewinde 2b und das Außengewinde 6a passen ineinander, so dass die Schraube 61 im Innenleiterrohr 2 eingeschraubt werden kann. Hierzu sind am Schraubenkopf 6b ein oder mehrere Schlitze oder ein Innensechskant vorgesehen, um ein Schraubwerkzeug zum Verdrehen der Kompensationsschraube einzuführen. In Figur 1 ist die Länge der Schraube 6' derart gewählt, dass nur ein kleiner vorderer Abschnitt 6c des Außengewindes 6a in das untere Ende des Innengewindes 2b eingreift. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schraube länger ausgestaltet ist und weiter in das Innengewinde 2b eingeschraubt ist.
Die Schraube "61 ist innen hohl ausgestaltet und umfasst einen unteren, sich vom Schraubenkopf 6b nach oben erstreckenden zylindrischen Hohlraum 6d mit kleinem Durchmesser, an den sich ein Hohlraum 6e mit größerem Durch- messer anschließt, der sich bis zur oberen Spitze 6c der Schraube 6' erstreckt. In dem oberen Hohlraum βe ist ein Innengewinde 6f (mit einer dickeren schwarzen Linie angedeutet) vorgesehen, in das ein weiteres Abstimmelement eingeschraubt werden kann, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
Die Schraube 6' besteht vorzugsweise aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem anderen Metall oder einer Keramik, als das Außenleitergehäuse 1 und das integral in diesem Gehäuse ausgebildete Innenleiterrohr. Es wird für die Schraube 6' vorzugsweise ein Material verwendet, das eine höhere Zugfestigkeit und einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Innenleiterrohr aufweist. Insbesondere ist die Zugfestigkeit des Materials der Schraube um wenigstens 100 %, vorzugsweise um wenigstens 150 % und besonders bevorzugt um wenigstens 200 % größer als die Zugfestigkeit des Materials des Innenlei- terrohrs. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Innenleiter- rohrs ist vorzugsweise um wenigstens 50 %, insbesondere um wenigstens 100 % und besonders bevorzugt um wenigstens 130
-% größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schraube.
Beispielsweise kann die Schraube 6' aus Stahl bestehen, wohingegen das Innenleiterrohr 2 aus Aluminium besteht. Als Werkstoff für das Innenleiterrohr kommt z.B. Aluminium vom Typ EN AW-5083 in Frage, welches eine Dehngrenze Rpo,2 von mindestens 105 N/mm2 und eine Zugfestigkeit R1n von wenigstens 255 N/mm2 aufweist. Der Temperaturausdehnungs- koeffizient dieses Materials beträgt 24,2 x 10"6/K. Als Material für die Schraube kann z.B. Edelstahl vom Typ X17CrNi lβ-2 verwendet werden. Dieser Edelstahl hat eine Dehngrenze Rpo,2 von wenigstens 600 N/mm2 und eine Zugfestigkeit R1n von wenigstens 800 N/mm2. Der Temperaturaus- dehnungsbeiwert dieses Materials liegt bei 10,0 x 10"6/K. Bei den soeben genannten Materialien ergibt sich bei einer Einspannlänge von 48 mm und einer Temperaturdifferenz von 400C ein Unterschied in der Längenausdehnung von 0,027 mm.
Die Schraube 6' wird in das obere Gewinde 2b des Innenlei- terrohrs mit einem Drehmoment eingeschraubt, so dass eine Zugkraft auf das Innenleiterrohr in Richtung auf den Gehäuseboden ausgeübt wird, welche derart groß ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Schraube dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Innenlei- terrohrs "aufgezwungen" wird. Eine Wärmeausdehnung des Materials des Innenleiterrohrs, welche die Wärmeausdehnung der Schraube überschreitet, wird somit durch die Kompensationsschraube 6'* verhindert, da der Innenleiter mit zunehmender Temperatur im elastischen Bereich aufgrund der Zugkraft der Schraube "kurzgehalten" wird.
Bei herkömmlichen Resonatoren wird die Resonanzfrequenz aufgrund der Erhöhung der mechanischen Länge des Innenleiterrohrs bei Temperaturerhöhungen vermindert. Diesem Effekt wird in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch entgegengewirkt, dass die Temperaturausdehnung durch den geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schraube vermindert wird und gleichzeitig der Abstand zwischen Deckel 3 und freiem Ende 2a des Innenleiterrohrs erhöht wird, was zu einer Abnahme der Kapazität zwischen Deckel und Innenleiterrohr führt. Hierdurch wird eine Verminderung der Resonanzfrequenz bewirkt, so dass das in Figur 1 gezeigte Filter "temperaturabhängige Schwankungen der Resonanzfrequenz auf einfache Art und Weise kompensiert. Darüber hinaus wird ein einfaches Abstimmen des Filters durch Veränderung der Zugspannung der Schraube, d. h. durch Verdrehen der Schraube 61 im Innengewinde 2b, ermöglicht. Ein Erhöhen der Zugspannung führt nämlich aufgrund der größeren Zugfestigkeit des Materials der Kompensationsschraube 6' zu einer geringfügigen Verkürzung der mechanischen Länge des Innenleiterrohrs 2, was wieder- um die Resonanzfrequenz beeinflusst. Somit kann durch einfaches Verdrehen der Kompensationsschraube 6' die Resonanzfrequenz geeignet abgestimmt werden. Die Stärke der Kompensation kann in dem Filter der Figur 1 auch da- durch beeinflusst werden, dass die Wandstärke des Innen- leiterrohrs verändert wird. Je dünnwandiger das Innenlei- terrohr ist, desto kleiner ist die Kraft des Innenleiter- rohrs, welche der Zugkraft der Schraube bei Wärmeausdeh- nungen entgegenwirkt. Folglich ist die Kompensation bei dünnen Innenleiterrohren stärker als bei dicken Innenlei- terrohren.
Figur IA zeigt eine Detailansicht des in Figur 1 gezeigten Ausschnitts X am oberen freien Ende 2a des Innenleiter- rohrs 2. Man erkennt hier im Detail den verdickten Abschnitt des Innenleiterrohrs 2 am freien Ende 2a, wobei dieser verdickte Abschnitt am oberen Ende eine zylindrisch umlaufende Schulter 2c aufweist, wodurch eine Öffnung 2d gebildet wird, in welche die Abstimmspitze 5b eingreift. Es ist ferner nochmals detailliert ersichtlich, dass lediglich die vorderste Spitze βc der Schraube 6' in das Innengewinde 2b des Innenleiterrohrs 2 eingreift.
Figur 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters. Der Resonator der Figur 2 entspricht in seinem Aufbau weitestgehend dem Resonator der Figur 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass anstatt des Abstimmelements 5 im Deckel 3 ein Abstimmelement 5' verwendet wird, das in dem Innengewinde 6f der Kompensationsschraube 6' eingeschraubt ist. Das Abstimmelement 5' ura- fasst eine Buchse 5b' , welche an ihrem unteren Ende zwei Außengewindeabschnitte 5c' aufweist, die durch zwei Ein- schnitte 5d' (mit verdickten Linien angedeutet) voneinander getrennt sind. Im Bereich der Einschnitte 5d' ist die Buchse 5b' leicht gestaucht. Hierdurch wird eine Kleramwirkung der im Innengewinde βf eingeschraubten Außen- gewindeabschnitte 5c' bewirkt, so dass das Abstimmelement bei Vibrationen nicht seine Position in der Schraube verändert. In der Buchse 5b' befindet sich das eigentliche Abstimmten 5a' , welches in der Ausführungsform der Figur 2 aus dielektrischem und vorzugsweise keramischem Material besteht und in der Buchse 5b' eingepresst ist. Das Abstimmteil erstreckt sich aus der Buchse 5b' nach oben durch die obere Öffnung im freien Ende 2a des Innenleiter- rohrs 2 und beeinflusst ebenfalls die Resonanzfrequenz des Resonators. Die Abstimmung kann durch die Veränderung der Position des Abstimmelements 5' im Innengewinde 6f der Schraube 61 bewirkt werden.
Figur 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Reso- nators in einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters. Der Aufbau des Filters der Figur 3 ist ähnlich zu dem Filter der Figur 1, insbesondere wird das gleiche, im Deckel 3 befindliche Abstimmelement 5 verwendet. Auch die Kompensa-tionsschraube 6' der Figur 3 entspricht der Kompensationsschraube 6' der Figur 1. Der wesentliche Unterschied des' Filters der Figur 3 zu Figur 1 besteht darin, dass der verdickte Abschnitt des Innenleiterrohrs mit dem Innengewinde 2b nicht mehr am oberen, freien Ende 2a des Innenleiterrohrs 2, sondern im mittleren Bereich des Innenleiterrohrs angeordnet ist.
Eine detaillierte Darstellung des Ausschnitts Y, welche den verdickten Abschnitt im mittleren Bereich des Innenleiterrohrs 2 zeigt, ist hierbei aus Figur 3A ersichtlich. Analog zur Ausführungsform der Figur 1 wird die Kompensationseinrichtung 6 in Form einer Schraube 6' mit dem Außengewinde 6a in das Innengewinde 2b derart eingeschraubt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schraube dem Innenleiterrohr aufgezwungen wird. Im Unterschied zu Figur 1 wirkt sich die hierdurch bewirkte Kompensation der Wärmeausdehnung jedoch nicht auf die gesamte Länge des Innen- leiterrohrs aus, sondern nur auf den unteren Abschnitt des Innenleiterrohrs, der sich von dem verdickten Abschnitt des Innengewindes 2b bis zur Oberseite des Gehäusebodens Ia erstreckt. Im Bereich oberhalb des Gewindes 2b dehnt sich das Innenleiterrohr 2 gemäß seinem eigenen Tempera- - turausdehnungskoeffizienten aus. Da" der Temperaturaus- dehnungskoeffizient des Materials des Innenleiterrohrs vorzugsweise größer als der Koeffizient der Kompensationsschraube ist, erfolgt in der Ausführungsform der Figur 3 bei Temperaturerhöhungen eine größere Ausdehnung- der Ge- ■ samtlänge des Innenleiterrohrs, so dass sich die Resonanz- frequenz aufgrund der sich stärker vergrößernden mechanischen Länge des Resonators und des sich weniger stark vergrößernden Abstands zwischen Deckel 3 und freiem Ende 2a des Innenleiterrohrs stärker verändert. Man kann somit in einfacher Weise die Stärke der Temperaturkompensation anpassen, indem der Abschnitt des Innenleiterrohrs, auf den die Zugkraft der Kompensationsschraube wirkt, verändert wird. Es ist hierbei auch möglich, dass der Gewindeabschnitt 2b noch weiter nach unten bis zum Fußpunkt des Innenleiterrohrs verschoben wird, wobei bei immer tiefer liegendem Gewindeabschitt 2b die Temperaturkompensation immer geringer wird. Analog zu Figur 1 kann auch durch Erhöhung des Anzugsmoments der Schraube 6' die Länge des Innenleiterrohrs 2 verändert werden, so dass durch die Kompensationsschraube 61 auch eine Abstimmung des Filters erreicht werden kann.
Figur 4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Resonators einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilters. Die Ausführungsform der Figur 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform der Figur 3. Insbesondere ist das Innenleiterrohr und die Kompensationsschraube sowie das Gehäuse identisch zu Figur 3 aus- gestaltet. Im Unterschied zu Figur 3 wird jedoch das Abstimmelement 5' verwendet, das bereits in Figur 2 beschrieben wurde. Dieses Abstimmelement wird in das Innengewinde 6f des oberen Hohlraums 6e der Kompensationsschraube 61 eingeschraubt. Da die Bauteile der Ausfüh- rungsform der Figur 4 bereits im Vorangegangenen in Bezug auf Figur 1 bzw. Figur 2 beschrieben wurden, wird auf eine detaillierte Beschreibung der Figur 4 verzichtet.

Claims

Patentansprüche:
1. Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, umfassend einen oder mehrere Resonatoren, wobei wenigstens einer der Resonatoren folgende Merkmale umfasst: einen als Innenleiterrohr (2) ausgestalteten Innen- leiter aus wenigstens einem ersten Material; ein Außenleitergehäuse (1) mit einem Gehäuseboden (Ia), einer Gehäusewand (Ib) und einem sich aus der Gehäusewand (Ib) erstreckenden oder auf der Gehäuseoberseite positionierten Deckel (3) , wobei das Innenleiterrohr (1) mit dem Gehäuseboden (Ia) elektrisch verkoppelt ist und ein freies Ende (2a) des Innenleiterrohrs (2) benachbart zu der Gehäuseoberseite und/oder dem Deckel (3) liegt; ein Kompensationselement (6) aus wenigstens einem zweiten Material, das mit dem Innenleiterrohr (2) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselementes (6) auf zumindest einem Teilabschnitt des Innenleiterrohrs (2) durch mechanische Kraft- ausübung derart einwirkt, dass eine an sich stattfindende temperaturbedingte Längenänderung des Innenleiterrohrs (2) beeinflusst und/oder verändert und/oder verringert wird.
2. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Kompensationselement (6) im Bereich des freien Endes (2a) des Innenleiterrohrs (2) und/oder im wesentlichen innerhalb des Innenleiterrohrs (2) angeordnet ist.
3. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet:, dass das Kompensationselement (6) lösbar mit dem Innenleiterrohr (2) verbunden ist.
4. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (6) eine im wesentlichen auf den Gehäuseboden (Ia) gerichtete Kraft auf den zumindest einen Teilabschnitt des Innenleiterrohrs (2) ausübt.
5. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Teilabschnitt ein Abschnitt verminderter Dicke des Innenleiterrohrs (2) ist.
6. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes (6) eine höhere Zugfestigkeit aufweist als das wenigstens eine erste Mate- rial des Innenleiterrohrs (2) .
7. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des wenigstens einen zweiten Materials um wenigstens 100%, vorzugsweise um wenigstens 150 %, besonders bevorzugt um wenigstens 200% größer ist als die Zugfestigkeit des wenigstens einen ersten Materials.
8. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Material einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das wenigstens eine zweite Material.
9. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des wenigstens einen ersten Materials um wenigstens 50%, vorzugsweise um wenigstens 100%, besonders bevorzugt um wenigs- tens 130 % größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des wenigstens einen zweiten Materials.
10. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Material Aluminium ist und/oder das wenigstens eine zweite Material Stahl und/oder Keramik umfasst.
11. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensations- element (6) im wesentlichen im Inneren des Innenleiter- rohrs (2) angeordnet ist und mechanisch mit wenigstens einem Abschnitt der Innenfläche des Innenleiterrohrs (2) verbunden ist.
12. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt der Innenfläche im unteren und/oder mittleren und/oder oberen Teil des Innenleiterrohrs (2) positioniert ist.
13. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (Ia) an seiner Unterseite eine Öffnung (Ic) zum Inneren des Innenleiterrohrs (2) aufweist, über welche das Kompen- sationselement (6) zugänglich ist.
14. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet:, dass die mechanische Kraft, die das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes (6) auf das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs (2) ausübt, veränderbar ist.
15. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (6) eine im Inneren des Innenleiterrohrs (1) positionierte Schraube (6') umfasst oder daraus besteht, die in wenigstens einem im Inneren des Innenleiterrohrs (2) ausgebildeten Gewindeabschnitt (2b) eingeschraubt ist.
16. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gewindeabschnitt (2b) im Innenleiterrohr (2) in dessen unteren Bereich in Höhe odeτ benachbart zum Boden (Ia) und/oder im mittleren Be- reich und/oder im oberen Teil des Innenleiterrohres (2) benachbart zu dessen freiem Ende (2a) positioniert ist.
17. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 15 oder 16, wenn abhängig von Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen Ende (6b) der Schraube (6') eine von der Unterseite des Bodens (Ia) zugängliche Schlüsselfläche ausgebildet ist, worüber die Schraube (61) unterschiedlich einstellbar und entsprechend den unterschiedlichen Einstellungen die hierüber auf das Innenleiterrohr (2) ein- wirkende Kraftausübung zur Beeinflussung und/oder Veränderung der tatsächlichen Länge des Innenleiterrohrs (2) einstellbar ist.
18. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (β1) einen inneren Hohlraum (6d, 6e) aufweist.
19. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein an oder benachbart zum freien Ende (2a) des Innenleiterrohrs (2) angeordnetes Abstimmelement (5, 5') umfassend dielektrisches und/oder leitendes Material vorgesehen ist.
20. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abstimmelement (5, 51) an dem auf die Gehäuseόberseite des Außenleitergehäuses (1) positionierten Deckel (3) befestigt ist.
21. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abstimmelement
(5, 5") wenigstens teilweise im Innenleiterrohr (2) positioniert ist.
22. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 21, wenn abhängig von Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstimmelement (5, 51) zumindest teilweise im inneren Hohlraum (6e) der Schraube angeordnet ist.
23. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohraum (6d, 6e) an seinem benachbart zum freien Ende (2a) des Innenleiterrohrs (2) liegenden Ende einen Innengewindeabschnitt (6f) zum Ein- schrauben des Abstimmelementes (5, 5') aufweist.
24. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenleiter- gehäuse (1) einstückig mit dem Innenleiterrohr (2), insbesondere als Fräs- oder Gussteil, ausgebildet ist.
25. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren derart ausgestaltet und gekoppelt sind, dass eine Duplex- weiche gebildet wird.
26. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren derart ausgestaltet und gekoppelt . sind, dass ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrfilter gebildet wird.
27. Verfahren zum Abstimmen eines Hochfrequenzfilters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kraft, die das wenigstens eine zweite Material des Kompensationselementes (6) auf das wenigstens eine erste Material des Innenleiterrohrs (2) ausübt, zum Abstimmen der elektrischen Hochfrequenzeigen- Schäften des Hochfrequenzfilters verwendet wird.
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