WO2014063829A1 - Abstimmbares hochfrequenzfilter - Google Patents

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WO2014063829A1
WO2014063829A1 PCT/EP2013/003226 EP2013003226W WO2014063829A1 WO 2014063829 A1 WO2014063829 A1 WO 2014063829A1 EP 2013003226 W EP2013003226 W EP 2013003226W WO 2014063829 A1 WO2014063829 A1 WO 2014063829A1
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WO
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inner conductor
housing
frequency filter
housing cover
tuning element
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/003226
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf BUCHAUER
Bernd SCHÖNINGER
Wilhelm Weitzenberger
Armin HOLZBAUER
Original Assignee
Kathrein-Werke Kg
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Publication date
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Priority to EP13782980.0A priority patent/EP2912714B1/de
Priority to US14/438,725 priority patent/US9748622B2/en
Priority to CA2886911A priority patent/CA2886911A1/en
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    • 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
    • H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2053—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities the coaxial cavity resonators being disposed parall to each other
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    • 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 according to the preamble of claim 1.
  • a common antenna is frequently used for transmit and receive signals.
  • the transmit and receive signals each use different frequency ranges, and the antenna must be suitable for transmitting and receiving in both frequency ranges.
  • a suitable frequency filtering is required, with the one hand, the transmission signals from the transmitter to the antenna and on the other hand, the reception signals are forwarded from the antenna to the receiver.
  • high-frequency filters are used in coaxial design. Two interconnected high-frequency filters form a so-called duplex switch, which allows a largely decoupled interconnection of transmitters and receivers to a common antenna.
  • a pair of high-frequency filters can be used, both of which allow a certain frequency band (bandpass filter).
  • a pair of high frequency filters may be used, both of which block a particular frequency band (bandstop filter).
  • a pair of high frequency filters may be used, of which one filter passes frequencies below a frequency between transmit and receive bands and blocks frequencies above that frequency (low pass filter), and the other filter blocks frequencies below a frequency between transmit and receive bands and pass through higher frequencies (high-pass filter).
  • Other combinations of the just mentioned filter types are conceivable.
  • High-frequency filters are often constructed from coaxial resonators, since they consist of milling or casting parts, whereby they are easy to produce. In addition, these resonators ensure a high electrical quality and a relatively high temperature stability.
  • a generic temperature-compensated coaxial resonator has become known from WO 2006/058965 AI. It comprises according to an embodiment in addition to a coaxial housing with a corresponding inner conductor, which ends at a distance below a lid, an embodiment for adjusting the resonant frequency. As usual, a screw is used which can be turned in and out in different ways in the lid.
  • the actuator is axially aligned with the inner conductor and has its inner conductor facing the front end, a dielectric compensation element, which is configured disk-shaped, on. An arrangement comparable to this extent has also become known from JP 62123801 A.
  • EP 2 044 648 Bl describes an example of a coaxial high-frequency filter.
  • This filter comprises a resonator with an inner conductor and an outer conductor, wherein a tuning element is provided in a housing cover of the resonator, which has an external thread.
  • a threaded receptacle is provided with a thread.
  • the thread pitch of the external thread of the tuning element differs from the thread pitch of the internal thread of the threaded receptacle in at least a portion of the internal thread and the external thread, whereby an automatic self-locking of the Abstimmelements is realized.
  • the high frequency filter disclosed in this document comprises a coaxial resonator consisting of an electrically conductive outer conductor and an electrically conductive inner conductor.
  • the outer conductor and the inner conductor are connected to one another via an electrically conductive base plate.
  • the coaxial resonator is terminated by an electrically conductive cover.
  • the frequency tuning is done by a grub screw whose immersion depth in the inner conductor is frequency-determining. If the frequency has been set precisely, the balancing threaded pin is fixed with a counter nut.
  • a disadvantage of this type of coaxial resonator is the critical contact transition from the threaded pin to the lid. Due to metal abrasion and undefined contact points between the threaded pin and the threaded hole, intermodulation products may form.
  • the high-frequency filters described above have the common feature that the tuning elements, which are held in the housing cover variable in position, made of metal.
  • the position change of the tuning elements is achieved in that the tuning elements have an external thread, which is screwed into an internal thread of the housing cover. Consequently, the threads are located in the high-frequency-critical resonator interior, which inevitably causes intermodulation problems.
  • aluminum resonator housing for receiving the corresponding tuning element press-fit thread since aluminum is too soft for fine threads, so that the thread of the adjustment can seize.
  • the tuning elements in the coaxial high-frequency filters described above are arranged at high-frequency critical points, so that currents also flow over the contact region of the external thread of the tuning element and the internal thread of the resonator housing.
  • this problem is addressed by strained threads.
  • a corresponding coaxial RF filter is expensive to manufacture and therefore expensive.
  • high-frequency filters known from the prior art have insufficient frequency stabilization with a temperature change.
  • temperature fluctuations occur, there is a change in the mechanical length of the inner conductor tube. Since the mechanical length is inversely proportional to the frequency, the resonant frequency of the filter decreases as the mechanical length increases with increasing temperature. For example, this effect can cause a change in the resonant frequency of 5.7 MHz for a filter with a resonant frequency of 2.4 GHz at a temperature difference of 120 ° C.
  • the inner conductor tube is provided with a longitudinal bore passing through the inner conductor tube into which a screw can be screwed from below.
  • the screw can be screwed into a counterpart, which has a circumferential edge at a distance from the free end of the inner conductor tube, so that a bellows-shaped element can be inserted between this peripheral edge of the counterpart and the free end edge of the inner conductor tube.
  • the screw has a coefficient of thermal expansion which is lower than the coefficient of thermal expansion of the inner conductor tube, which is made of aluminum, for example.
  • the bellows-shaped compensation element further consists of a different material compared to the material of the screw and the inner conductor tube.
  • this embodiment also has various disadvantages, since additional elements are necessary, since the bellows-shaped element must be welded to the circumferential end wall of the inner conductor tube, etc. Intermodulation problems can also be caused thereby.
  • the tuning element comprises a dielectric material and / or is formed from a dielectric material.
  • the housing bottom in the high-frequency filter according to the invention has no adjustment opening, which eliminates additional sealing measures such as sealing films, sealing adhesives or environmental cover in outdoor applications.
  • the thermal expansion of the tuning element consisting of a dielectric material or such a comprehensive tuning element in the high-frequency filter has a temperature-compensating effect, ie temperature-induced frequency changes can be significantly minimized.
  • a suitably designed tuning element is particularly inexpensive to produce, since due to the choice of material the Abstimmelernent can be made very inexpensively, for example by injection molding.
  • the tuning element can have an external thread, and an internal thread can be arranged in the housing cover, so that a position change or a change in position of the tuning element can be effected simply by rotating the tuning element. Even with a corresponding embodiment, no intermodulation problems occur.
  • the housing cover comprises a socket electrically connected thereto, which extends in the direction of the housing bottom. The tuning element is held variable in position in the bush in its axial position.
  • the socket can be connected to the housing cover cohesively. This can be achieved, for example, by producing the housing cover from a cast part, wherein the socket is an integral part of the cast cover. Alternatively, however, the socket can also be a separate component which is connected to the housing cover. A corresponding connection can be realized, for example, by pressing the socket into the housing cover or by soldering or welding the socket to the housing cover.
  • the bushing is formed as a threaded bushing with an internal thread
  • the tuning element has an external thread, which is in engagement with the internal thread of the threaded bushing.
  • the axial position change of the tuning element is particularly simple and very accurate.
  • the inner conductor has a longitudinal recess, which extends from the housing cover opposite the front end of the inner conductor in the direction of the housing bottom, wherein the AbStimmelement is insertable into the longitudinal recess of the inner conductor.
  • the bush ends at the level of the front end of the inner conductor or immersed in the longitudinal recess of the inner conductor, wherein the tuning element protrudes from the housing bottom opposite the front end of the socket.
  • a corresponding embodiment of the high-frequency filter allows a particularly effective adjustment of the resonant frequency of the high-frequency filter.
  • the tuning element has a central portion, by means of which the tuning element is held variable in position. On this central portion then preferably an external thread is applied.
  • the tuning element preferably has a circumferential wall which is separated from the central section by a recess running around the central section, so that a clearance space is formed between the central section and the circumferential wall.
  • the central section is connected to the peripheral wall via a tuning element floor.
  • the tuning element is thus bell-shaped and is inversely T-shaped in cross section.
  • the resonant frequency of the resonator is particularly effective adjustable.
  • the correspondingly formed high-frequency filter has particularly good temperature compensation properties.
  • a suitably designed high-frequency filter ensures an effective saraen surge arrester. Because the distance between the inner conductor tube in the region of the end face and the housing bottom facing the front end of the socket is particularly small, so that in this area the maximum electric field strength occurs at the so-called open end of the inner conductor. At this point there is an increased risk of overturning at higher transmission powers due to resonance effects.
  • the peripheral wall of the tuning element is arranged between the inner conductor tube and the threaded bush, so that the balancing element or the tuning element reliably protects against flashovers due to its insulating effect.
  • the tuning element further comprises a circumferential around the tuning collar, which is connected to the housing cover opposite the front end of the Umlaufwandung and extends radially directed away from the central portion.
  • An appropriately designed high-frequency filter has a further increased flashover protection at the open end of the inner conductor, since the collar spans the frontal end of the inner conductor, so that a flashover between the inner conductor and the inner housing cover side is reliably prevented.
  • the peripheral wall of the tuning element has a peripheral edge, so that the peripheral wall above the peripheral edge, i. directed towards the housing cover has a smaller wall thickness than below the peripheral edge, i. directed towards the case back.
  • a correspondingly designed high-frequency filter has again improved
  • the housing wall and the inner conductor of a first material having a first coefficient of thermal expansion or the housing wall consists of a first coefficient of thermal expansion exhibiting first material and the inner conductor consists of a second coefficient of thermal expansion having second material.
  • the tuning element consists of a third material having a third coefficient of thermal expansion. The third thermal expansion coefficient of the third material is greater than the first thermal expansion coefficient of the first material and / or greater than the second thermal expansion coefficient of the second material.
  • the tuning element expands more strongly in the axial direction of the tuning element than the inner conductor and the housing wall, so that a greater proportion of the circumferential wall is arranged above the peripheral edge between the inner conductor and the socket, whereby less dielectric material is interposed between the inner wall
  • Inner conductor and the socket is located, which reduces the head capacity of the resonator.
  • the tuning element contracts more in the axial direction than the inner conductor and the housing wall, so that a smaller portion of the peripheral wall is located above the peripheral edge between the inner conductor and the socket, resulting in more dielectric material between the inner conductor and the socket which increases the head capacitance of the resonator.
  • the reduction of the head capacity with a temperature increase in the corresponding amplified so that due to the reduction of the head capacitance, the concomitant increase in the resonant frequency stronger, resulting in a stronger temperature compensation result, because with a temperature increase parallel decreases the resonant frequency due to mechanical extension of the inner conductor tube.
  • the height of the sleeve provided on the housing cover with the internal thread in relation to the diameter of the socket to a degree which is greater than or equal to 1.5.
  • FIG. 1 shows a schematic axial cross section through a high-frequency filter according to the invention in accordance with a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic axial cross section through the high-frequency filter according to the invention according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a high-frequency filter according to the invention which comprises a resonator 1.
  • the high-frequency filter can also comprise a plurality of resonators 1 coupled to one another.
  • Each resonator 1 comprises an inner conductor 10 and an outer conductor housing which in turn comprises a housing bottom 20, a housing cover 22 spaced away from the housing bottom 20 and a housing wall 24 encircling the housing bottom 20 and the housing cover 22. From Figure 1 it can be seen that the inner conductor 10 with the housing bottom 20 and the housing wall 24 is integrally formed.
  • the housing cover 22 rests on the free ends of the housing wall 24 and may be mechanically connected, for example, by means of screws, not shown, with the end faces of the housing wall. However, it is also possible that the housing cover 22 is integrally formed with the housing wall.
  • a free end 11 of the inner conductor 10, which is the end face of the inner conductor 10, has a predetermined distance to the inside of the housing cover 22. It can be seen from FIG. 1 that the inner conductor 10 has a longitudinal recess 12 which extends from the end face of the inner conductor 10 opposite the housing cover 22 in the direction of the housing bottom 20.
  • the inner conductors 10 are formed as inner conductor tubes 10 and as inner conductor cylinders 10, respectively.
  • the high-frequency filter further comprises a sleeve 40 which is formed in the illustrated embodiments as a threaded bushing 40 with an internal thread 41.
  • the threaded bushing 40 is galvanically connected to the housing cover 22.
  • the threaded bushing 40 may consequently consist of a metal or may consist of a dielectric material which is coated with a metal layer.
  • the bush 40 may also be integrally formed with the housing cover 22, so that the bushing 40 is integrally connected to the housing cover 22.
  • the threaded bushing 40 is connected to the Gephaseusede- disgust 22, for example by a press-fit.
  • the threaded bushing 40 may be galvanically connected to the housing cover 22 via a soldering or welding.
  • the threaded bushing 40 dips into the longitudinal recess 12 of the inner conductor 10.
  • the threaded bush 40 ends at the level of the front end 11 of the inner conductor 10.
  • the threaded bush 40 ends above the front end 11 of the inner conductor 10.
  • the threaded bushing 40 shown in FIGS. 1 and 2 also extends outside the resonator interior, so that the housing wall of the threaded bushing 40 extends outward beyond the housing cover 22.
  • the high frequency filter according to the invention further comprises a Abstimmelernent 30, which is held in its axial position variable in the socket 40.
  • the tuning element 30 has an external thread 32 on a central portion 31.
  • the external thread 32 is engaged with the internal thread 41 of the threaded bushing 40, so that its axial position can be changed by rotation of the tuning element 30.
  • the tuning element 30 further comprises a circumferential wall 33, which is separated from the central section 31 by a recess 35 running around the central section 31. Thus, a distance space 35 is formed between the central portion 31 and the Umlaufwandung 33.
  • the central portion 31 is connected to the Umlaufwandung 33 via a Abstimmelementboden 36.
  • the housing bottom 20 opposite the front end of the threaded bushing 40 is in the distance space 35 between see the central portion 31 and the peripheral wall 33 of the Abstimmelements 30 added.
  • the Umlaufwandung 33 between the sleeve 40 and the wall of the inner conductor tube 10 is arranged.
  • the Abstimmerivent 30 preferably consists of a plastic so from a Dielek- trikum.
  • the tuning element 30 is formed of a dielectric material or of a dielectric, such as for example a plastic, no intermodulation problems occur at the contact point of the external thread 32 with the internal thread 41. By turning the Abstimmelements 30 in the threaded bushing 40 no metal abrasion, which could lead to an intermodulation problem.
  • the tuning element 30 may consist, for example, of a dielectric material such as plastic, that is, including the external thread 32, there can be no current transition to the socket which is made of an electrically conductive material with the associated internal thread 41.
  • the tuning element 30 in itsußman- tel Scheme consists of a dielectric material, so that the entire threads are formed of a dielectric material, so that here no current transfer with the metal or a can take place with a metallic layer coated internal thread of the sleeve 40.
  • the tuning element 30 may consist wholly or partly of a dielectric material so far, but also the threaded bushing.
  • each made of dielectric material also leads to the fact that no current transitions can take place in the region of the threaded threaded engagement.
  • the circumferential wall 33 which is arranged between the inner conductor 10 and the threaded bushing 40, is an overvoltage protection of the resonator 1.
  • the maximum field strength occurs at the open end 11 of the inner conductor 10.
  • the risk of overturning increases from the inner conductor 10 towards the threaded bushing 40. This risk of overturning is considerably reduced by the circumferential wall 33 of the tuning element 30.
  • the circumferential wall 33 of the tuning element 30 has a so-called peripheral edge 34.
  • the wall thickness of the peripheral wall 33 is smaller than the wall thickness of the peripheral wall below the peripheral edge 34 above the peripheral edge 34.
  • the edge 34 faces the threaded bushing 40. However, it is also possible that this edge 34 is facing the inner wall of the inner conductor 10.
  • FIG. 2 shows a high-frequency filter according to the second embodiment of the present invention.
  • the structure of the high frequency filter shown in Figure 2 is identical to the high frequency filter shown in Figure 1, with the only difference that the tuning element 30 further comprises a circumferential collar 37, which with the housing cover 22 opposite front end of the Umlaufwandung 33 is connected and extends radially directed away from the central portion 31.
  • This collar 37 has a further reduction of the risk of rollover result.
  • the collar 37 is positioned above the free end 11 of the inner conductor 10, so that the collar 37 is arranged between the free end 11 and the inner wall of the housing cover 22.
  • a flashover between the inner conductor 10 and the housing cover 22 is also reliably prevented.
  • the housing bottom 20, the housing wall 24 and the inner conductor 10 are usually made of a metal, i. of a first material having a first thermal expansion coefficient. It is also possible that the housing wall 24 consists of a first material exhibiting a first thermal expansion coefficient and the inner conductor 10 consists of a second material exhibiting a second thermal expansion coefficient.
  • the tuning element may be made of a plastic, i. consist of a third material having a third coefficient of thermal expansion. The third thermal expansion coefficient of the plastic is greater than the first thermal expansion coefficient of the first material and / or greater than the second thermal expansion coefficient of the second material.
  • the tuning element contracts in the axial direction more than the inner conductor 10 and the housing wall 24, whereby a smaller proportion of the Umlaufwandung above the peripheral edge between the inner conductor 10 and the sleeve 40 is located, which in turn has the consequence that more dielectric material is located between the inner conductor 10 and the socket 40. This increases the head capacity of the resonator.
  • the outer conductor housing may be formed of, for example, aluminum, brass, invar steel, cast aluminum or Arnite plastic with glass fiber. From selbigen materials and the housing cover 22 may be formed.
  • the housing with the inner conductor, the housing bottom and the housing cover may be made of a dielectric material, which is coated with an electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer is attached to the lid on the inside, so that at the junction between the housing cover and peripheral housing walls of the outer conductor housing a full-surface galvanic contact is ensured.
  • This electrically conductive layer can also be provided in the region of the bushing 40 and thereby cover the internal thread 41 of the threaded bush 40, so that the internal thread is in turn electrically conductive on its surface.
  • the tuning element can be formed, for example, from acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS plastic).
  • the inner conductor may be formed of the same materials as the outer conductor housing. In the exemplary embodiment shown, it is shown that the threaded bushing 40 may optionally be attached to the housing cover at different heights.
  • the height H, ie the axial length H of the threaded bushing 40 in relation to the inner diameter D of the threaded bush 40 has a dimension which is 1.5, preferably 1.6, 1.7, 1 , 8, 1.9, 2.0 or even 2.25, 2.5, 2.75, 3.0 and / or more. In general, however, it is sufficient if these values are not greater than 2.0 or 2.5 or even 3.0. In all cases, it is ensured that the overall housing is optimally shielded to the outside and no electromagnetic radiation can escape or enter.

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Abstract

Ein verbessertes Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise zeichnet sich unter anderem durch folgende Merkmale aus: das Hochfrequenzfilter umfasst ein Außenleitergehäuse (24) mit einem Innenleiter (10) und einem Gehäusedeckel (22); der Resonator (1) umfasst ein dem Innenleiter (10) gegenüberliegend angeordnetes Abstimmelement (30), das in dem Gehäusedeckel (22) in seiner Axialstellung lageveränderlich zumindest mittelbar gehalten ist und in den Resonatorinnenraum ragt; das Abstimmelement (30) umfasst ein dielektrisches Material oder ist aus einem dielektrischen Material derart gebildet, dass zwischen dem Außengewinde (32) und dem Innengewinde (41) Stromübergänge vermieden sind.

Description

Abstimmbares Hochfrequenzfilter
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In funktechnischen Anlagen, insbesondere im Mobilfunk- bereich, wird häufig für Sende- und Empfangssignale eine gemeinsame Antenne benutzt. Dabei verwenden die Sende- und Empfangssignale jeweils unterschiedliche Frequenzbereiche, und die Antenne muss zum Senden und Empfangen in beiden Frequenzbereichen geeignet sein. Zur Trennung der Sende- und Empfangssignale ist deshalb eine geeignete Frequenz- filterung erforderlich, mit der einerseits die Sendesignale vom Sender zur Antenne und andererseits die Empfangs- Signale von der Antenne zum Empfänger weitergeleitet werden. Zur Aufteilung der Sende- und Empfangssignale oder zur Zusammenführung oder Trennung von Mobilfunkbändern werden heutzutage unter anderem Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise eingesetzt. Zwei zusammengeschaltete Hochfrequenzfilter bilden dabei eine sogenannte Duplexweiche , die eine weitgehend entkoppelte Zusammenschaltung von Sendern und Empfängern auf eine gemeinsame Antenne ermöglicht. Beispielsweise kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband zulassen (Bandpassfilter) . Alternativ kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, die beide ein bestimmtes Frequenzband sperren (Bandsperrfilter) . Ferner kann ein Paar von Hoch- frequenzfiltern verwendet werden, von denen ein Filter Frequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband hindurch lässt und Frequenzen oberhalb dieser Frequenz sperrt (Tiefpassfilter) , und das andere Filter Frequenzen unterhalb einer Frequenz zwischen Sende- und Empfangsband sperrt und darüber liegende Frequenzen durch- lässt (Hochpassfilter) . Auch weitere Kombinationen aus den soeben genannten Filtertypen sind denkbar.
Hochfrequenzfilter werden häufig aus koaxialen Resonatoren aufgebaut, da sie aus Fräs- bzw. Gussteilen bestehen, wodurch sie einfach herstellbar sind. Darüber hinaus gewährleisten diese Resonatoren eine hohe elektrische Güte sowie eine relativ große Temperaturstabilität. Ein gattungsbildender temperatur-kompensierter koaxialer Resonator ist aus der WO 2006/058965 AI bekannt geworden. Er umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel neben einem koaxialen Gehäuse mit entsprechendem Innenleiter, der im Abstand unterhalb eines Deckels endet, eine Ausführungs- form zur Einstellung der Resonanzfrequenz. Verwendet wird dazu wie üblich eine Schraube, die im Deckel unterschiedlich weit ein- oder ausgedreht werden kann. Das Stellglied liegt axial ausgerichtet zum Innenleiter und weist an seinem dem Innenleiter zugewandt liegenden stirnseitigen Ende ein dielektrisches Kompensationselement, welches scheibenförmig ausgestaltet ist, auf. Eine insoweit vergleichbare Anordnung ist auch aus der JP 62123801 A bekannt geworden.
Die EP 2 044 648 Bl beschreibt ein Beispiel eines koaxialen Hochfrequenzfilters. Dieses Filter umfasst einen Reso- nator mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, wobei in einem Gehäusedeckel des Resonators ein Abstimmelement vorgesehen ist, das ein Außengewinde aufweist. In dem entsprechenden Gehäusedeckel ist eine Gewindeaufnahme mit einem Gewinde vorgesehen. Die Gewindesteigung des Außenge- windes des Abstimmelements unterscheidet sich von der Gewindesteigung des Innengewindes der Gewindeaufnahme in zumindest einem Teilabschnitt des Innengewindes und des Außengewindes, wodurch eine automatische Selbsthemmung des Abstimmelements realisiert wird. Durch den Gewindefehler zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde stellt sich eine maximale Verspannung zwischen dem Außengewinde des Gewindeglieds und dem Innengewinde der Gewindebohrung im Resonanzfiltergehäuse an den axial entfernt liegenden Gewindeabschnitten ein, wodurch genau an diesen Stellen auf- grund der hohen Kontaktkräfte eindeutig reproduzierbare elektrische Bedingungen erzeugt werden, wodurch unerwünschte Intermodulationseffekte vermieden werden können. Nachteilig ist bei dieser Art von Hochfrequenzfilter vor allem der kritische Kontaktübergang vom Außengewinde des AbStimmelements zum Innengewindes des Gehäusedeckels. Bedingt durch Metallabrieb zwischen dem Abstimmelement und dem Gehäusedeckel können sich sogenannte Intermodulations- produkte, d.h. Störfrequenzen bilden. Die US 4,380,747 beschreibt ein weiteres Beispiel eines koaxialen Hochfrequenzfilters. Das in diesem Dokument offenbarte Hochfrequenzfilter umfasst einen Koaxialresonator, der aus einem elektrisch leitfähigen Außenleiter und einem elektrisch leitfähigen Innenleiter besteht. Der Außenleiter und der Innenleiter sind über eine elektrisch leitfähige Bodenplatte miteinander verbunden. Der Koaxial - resonator ist durch einen elektrisch leitfähigen Deckel abgeschlossen. Die Frequenzabstimmung erfolgt durch einen Gewindestift, dessen Eintauchtiefe in den Innenleiter frequenzbestimmend ist. Bei exakt eingestellter Frequenz wird der Abgleichgewindestift mit einer Kontermutter fixiert. Nachteilig bei dieser Art von Koaxialresonator ist der kritische Kontaktübergang vom Gewindestift zum Deckel. Bedingt durch Metallabrieb und Undefinierte Kontaktstellen zwischen Gewindestift und Gewindebohrung können sich In- termodulationsprodukte bilden. Ein weiterer Nachteil ist die Änderung der abgestimmten Frequenz während des Kontervorgangs. Ursache hierfür ist eine minimale axiale Bewe- gung des Abgleichstifts während der Betätigung der Kontermutter. Dieser Effekt hat negativen Einfluss auf die Gesamtabgleichzeit, da mehrere Korrekturabgleichvorgänge erforderlich sind. Die oben beschriebenen Hochfrequenzfilter haben die Gemeinsamkeit, dass die Abstimmelemente, die in dem Gehäuse- deckel lageveränderlich gehalten sind, aus Metall bestehen. Die Lageveränderung der Abstimmelemente wird dadurch erreicht, dass die Abstimmelemente ein Außengewinde auf- weisen, das in ein Innengewinde der Gehäusedeckel eingeschraubt ist. Folglich befinden sich die Gewinde in dem hochfrequenzkritischen Resonatorinnenraum, wodurch zwangsläufig Intermodulationsprobleme auftreten. Weiterhin benö- tigen aus Aluminium gefertigte Resonatorengehäuse für die Aufnahme der entsprechenden Abstimmelement Einpressgewinde, da Aluminium für Feingewinde zu weich ist, so dass sich das Gewinde des Einstellelements festfressen kann. Wie bereits oben erwähnt sind die Abstimmelemente in den oben beschriebenen koaxialen Hochfrequenzfiltern an hochfrequenzkritischen Stellen angeordnet, so dass auch Ströme über den Kontaktbereich des Außengewindes des Abstimmelements und dem Innengewinde des Resonatorgehäuses flie- ßen. In der Druckschrift EP 2 044 648 Bl wird dieses Problem durch verspannte Gewinde angegangen. Ein entsprechendes koaxiales Hochfrequenzfilter ist jedoch in seiner Herstellung aufwendig und daher kostspielig.
Weiterhin weisen aus dem Stand der Technik bekannte Hochfrequenzfilter eine unzureichende Frequenzstabilisierung bei einer Temperaturveränderung auf . Bei einem Auftreten von Temperaturschwankungen kommt es zu einer Veränderung der mechanischen Länge des Innenleiterrohres . Da die mechanische Länge umgekehrt proportional zur Frequenz ist, sinkt die Resonanzfrequenz des Filters, wenn sich die mechanische Länge mit zunehmender Temperatur vergrößert. Dieser Effekt kann beispielsweise bei einem Filter mit einer Resonanzfrequenz von 2,4 GHz bei einem Temperaturunterschied von 120°C zu einer Veränderung der Resonanzfrequenz von 5,7 MHz führen.
Bei Temperaturveränderungen tritt ein weiterer zweiter Effekt auf. Am freien Ende des Innenleiters ist eine Kapa- zität zwischen dem Deckel und dem Innenleiterrohr ausgebildet (sogenannte 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 Innenlei- terrohr, also eine größere axiale Länge aufweisen als das Innenleiterrohr, kommt es zu einer Vergrößerung des Ab- Standes 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 Temperatu- rerhöhrungen entgegen. Jedoch ist dieser Effekt kleiner als die oben beschriebenen Resonanzfrequenzverminderung aufgrund der Ausdehnung des Resonators, so dass keine ausreichende Temperaturkompensation vorliegt. Um den Effekt der Abnahme der Kopf-Kapazität bei Temperaturerhöhungen zu verstärken, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Teile des Innenleiterrohrs oder aus dem 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 Frequenzzunähme 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 aufweisen. Jedoch hat diese Art der Kompensation einige Nachteile. Dadurch, dass der Innenleiter oder Teile des Innenleiters aus einem anderen Material als das Gehäuse bestehen, tritt immer eine Störstelle zwischen den zwei Materialien auf, selbst wenn beide miteinander verlötet werden. Dies kann abgesehen von Fertigungsproblemen auch Intermodulationsprobleme hervorrufen. Ferner müssen mehrere unterschiedliche Materialien im hochfrequenzkritischen Resonatorraum zusammengeführt werden, wobei mechanische Toleranzen in diesem Raum gravierende Einflüsse auf das Filter haben können. Wird ein Innenleiter z.B. nicht auf wenige hunderdstel Millimeter genau im Filter platziert, verändert sich die Koppelbandbreite zu allen benachbarten Resonatoren, was wiederum Probleme bei der Abstimmung mit sich bringen kann. Aus der US 6,407,651 Bl ist ein Hochfrequenzfilter mit einer Temperatur-Kompensationseinrichtung bekannt. Dieser Hochfrequenz-Koaxialresonator umfasst ein Außenleiter- gehäuse mit einem daran axial angeordneten Innenleiter- rohr. Das Innenleiterrohr endet mit einem Abstand unter- halb eines das Außenleitergehäuse verschließenden Deckels.
Das Innenleiterrohr ist mit einer das Innenleiterrohr durchsetzenden Längsbohrung versehen, in welche von unten her eine Schraube eindrehbar ist . Die Schraube ist in ein Gegenstück eindrehbar, welches im Abstand zum freien Ende des Innenleiterrohres einen umlaufenden Rand aufweist, so dass zwischen diesem umlaufenden Rand des Gegenstücks und dem freien Stirnrand des Innenleiterrohres ein balgförmi- ges Element eingesetzt werden kann. Die Schraube weist dabei einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der gerin- ger ist als der Wärmeausdehnungskoeffizienten des beispielsweise aus Aluminium bestehenden Innenleiterrohres . Das balgförmige Ausgleichselement besteht ferner aus einem anderen Material verglichen mit dem Material der Schraube sowie des Innenleiterrohres.
Im Falle einer Temperaturzunahme mit einer entsprechenden Vergrößerung der Axiallänge des Innenleiterrohres wird durch diese Kompensationseinrichtung sichergestellt, dass das balgformige Kompensationselement entsprechend weiter zusammengepresst wird, da sich die Gesamtkonstruktion aus Schraube und Gegenstück in der Gesamtlänge demgegenüber nur geringfügig in der Länge ändert. Diese Ausführungsform weist aber auch diverse Nachteile auf, da zusätzliche Elemente notwendig sind, da das balgformige Element an der umlaufenden Stirnwand des Innenleiterrohres angeschweißt werden muss, etc.. Auch Intermodulationsprobleme können dadurch bedingt sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik eine verbesserte und einfache Möglichkeit zum Abstimmen von Resonatoren, d.h. Einzelresonatoren, Hochfrequenzfiltern, Frequenzweichen, Bandpassfiltern, Bandsperrfiltern und dgl . zu schaffen, die kostengünstiger zu realisieren ist und die oben beschriebenen Intermodulationsprobleme nicht aufweist und darüber hinaus eine verbesserte Temperaturkompensation aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochfrequenz- filter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter umfasst das Abstimmelement ein dielektrisches Material und/oder ist aus einem dielektrischen Material gebildet. Dadurch entstehen an den Kontaktpunkten des Abstimmelements mit dem Gehäusedeckel bzw. mit einer zwischen dem Gehäusedeckel und dem Abstimmelement angeordneten Buchse keine Intermodulationsprobleme, da die Verwendung von dielektrischen Material (Kunststoffe, Keramik etc.) für das Abstimmelement das Auftreten von Stromübergängen in metallischen Gewindebereichen vermeidet. Somit ist es auch möglich, dass das Abstimmelement von der Gehäusedeckelseite aus bedient wird, d.h. von der gleichen Seite wie üblicherweise auch Zusatzabgleichelemente (z.B. zur Verkopplungs- einstellung zwischen Resonatoren) . Eine Abstimmung über zwei Seiten des Hochfrequenzfilters, d.h. über die Gehäusedeckelseite und über die Gehäusebodenseite wird dadurch vermieden, ohne dass eine Intermodulationproblematik auftritt. Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Gehäuseboden bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzfilter keine Abgleichöffnung aufweist, wodurch zusätzliche Abdichtmaßnahmen wie beispielsweise Dichtfolien, Dichtklebungen oder Umweltdeckel bei Außenanwendungen entfallen. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die thermische Längenausdehnung des aus einem dielektrischen Material bestehenden oder ein solches umfassenden Abstimmelements in dem Hochfrequenz- filter eine temperaturkompensatorische Wirkung aufweist, d.h. temperaturbedingte Frequenzänderungen können deutlich minimiert werden. Weiterhin ist anzumerken, dass ein ent- sprechend ausgebildetes Abstimmelement besonders kostengünstig herzustellen ist, da aufgrund der Materialwahl das Abstimmelernent beispielsweise im Spritzgussverfahren sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Vorzugsweise kann das Abstimmelement ein Außengewinde aufweisen, und in dem Gehäusedeckel kann ein Innengewinde angeordnet sein, so dass eine LageVeränderung bzw. eine Positionsveränderung des Abstimmelements einfach durch Drehen des Abstimmelements bewirkt werden kann. Auch bei einer entsprechenden Ausführung treten keine Intermodula- tionsprobleme auf. Vorzugsweise umfasst der Gehäusedeckel eine mit diesem galvanisch verbundene Buchse, die sich in Richtung des Gehäusebodens erstreckt. Das Abstimmelement ist dabei in der Buchse in seiner Axialstellung lageveränderlich gehal- ten.
Die Buchse kann mit dem Gehäusedeckel Stoffschlüssig verbunden sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Gehäusedeckel aus einem Gussteil her- gestellt wird, wobei die Buchse ein integrales Bestandteil des Gussdeckels ist. Alternativ kann die Buchse aber auch ein separates Bauteil sein, das mit dem Gehäusedeckel verbunden ist. Eine entsprechende Verbindung kann beispielsweise durch ein Einpressen der Buchse in den Gehäu- sedeckel oder durch ein Verlöten bzw. ein Verschweißen der Buchse mit dem Gehäusedeckel realisiert sein.
Vorzugsweise ist die Buchse als eine Gewindebuchse mit einem Innengewinde ausgebildet, und das Abstimmelement weist ein Außengewinde auf, das mit dem Innengewinde der Gewindebuchse in Eingriff steht. Durch eine entsprechende Ausgestaltung ist die axiale Lageveränderung des Abstimmelements besonders einfach und sehr genau möglich. Vorzugsweise weist der Innenleiter eine Längsausnehmung auf, die sich von dem den Gehäusedeckel gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Innenleiters in Richtung des Gehäusebodens erstreckt, wobei das AbStimmelement in die Längsausnehmung des Innenleiters einführbar ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Hochfrequenzfilters lässt sich dessen Resonanzfrequenz besonders effektiv einstellen. Vorzugsweise endet dabei die Buchse in Höhe des stirnseitigen Endes des Innenleiters oder taucht in die Längsausnehmung des Innenleiters ein, wobei das Abstimmelement aus dem dem Gehäuseboden gegenüberliegenden stirnseitigen Ende der Buchse herausragt. Auch eine entsprechende Ausgestaltung des Hochfrequenzfilters ermöglicht eine besonders effektive Einstellung der Resonanzfrequenz des Hochfrequenzfilters. Vorzugsweise weist das Abstimmelement einen Zentralabschnitt auf, mittels dessen das Abstimmelement lageveränderlich gehalten ist. Auf diesem Zentralabschnitt ist dann vorzugsweise ein Außengewinde aufgebracht. Weiterhin weist das AbStimmelement vorzugsweise eine Umlaufwandung auf, die durch eine um den Zentralabschnitt umlaufende Ausnehmung von dem Zentralabschnitt getrennt ist, so dass zwischen dem Zentralabschnitt und der Umlaufwandung ein Abstandsraum gebildet ist. Der Zentralabschnitt ist mit der Umlaufwandung über einen Abstimmelementboden verbun- den. Das dem Gehäuseboden gegenüberliegende stirnseitige
Ende der Buchse ist im Abstandsraum zwischen Zentralabschnitt und Umlaufwandung des Abstimmelements aufnehmbar, so dass die Umlaufwandung zwischen der Buchse und dem Innenleiter im Bereich dessen Längsausnehmung angeordnet ist. Das Abstimmelement ist folglich glockenförmig ausgebildet und ist im Querschnitt umgekehrt T- förmig.
Durch ein entsprechend ausgebildetes Hochfrequenzfilter ist die Resonanzfrequenz des Resonators besonders effektiv einstellbar. Darüber hinaus weist das entsprechend ausgebildete Hochfrequenzfilter besonders gute Temperaturkompensationseigenschaften auf . Weiterhin gewährleistet ein entsprechend ausgebildetes Hochfrequenzfilter einen wirk- saraen Überspannungsschütz . Denn der Abstand zwischen dem Innenleiterrohr im Bereich dessen stirnseitigen Endes und dem dem Gehäuseboden zugewandten stirnseitigen Ende der Buchse ist besonders klein, so dass in diesem Bereich die maximale elektrische Feldstärke am sogenannten offenen Ende des Innenleiters auftritt. An dieser Stelle besteht bei höheren Sendeleistungen aufgrund von Resonanzeffekten eine erhöhte Überschlaggefahr. Die Umlaufwandung des Abstimmelements ist zwischen dem Innenleiterrohr und der Gewindebuchse angeordnet, so dass das Abgleichelement bzw. das Abstimmelement aufgrund dessen Isolationswirkung zuverlässig vor Überschlägen schützt.
Vorzugsweise umfasst das Abstimmelement ferner einen um das Abstimmelement umlaufenden Kragen, der mit dem dem Gehäusedeckel gegenüberstehenden stirnseitigen Ende der Umlaufwandung verbunden ist und sich radial vom Zentral- abschnitt weg gerichtet erstreckt. Ein entsprechend ausgebildetes Hochfrequenzfilter weist einen nochmals erhöhten Überschlagschutz am offenen Ende des Innenleiters auf, da der Kragen das stirnseitige Ende des Innenleiters überspannt, so dass ein Überschlag zwischen Innenleiter und Gehäusedeckelinnenseite zuverlässig unterbunden wird. Vorzugsweise weist die Umlaufwandung des Abstimmelements eine Randkante auf, so dass die Umlaufwandung oberhalb der Randkante, d.h. zum Gehäusedeckel hin gerichtet eine kleinere Wandstärke aufweist als unterhalb der Randkante, d.h. zum Gehäuseboden hin gerichtet. Ein entsprechend ausge- bildetes Hochfrequenzfilter weist nochmals verbesserte
Temperaturkompensationseigenschaften auf . Vorzugsweise bestehen die Gehäusewand und der Innenleiter aus einem ersten Material, das einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, oder die Gehäusewand besteht aus einem einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf- weisenden ersten Material und der Innenleiter besteht aus einem einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisenden zweiten Material . Das Abstimmelement besteht aus einem dritten Material, das einen dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Der dritte Wärmeausdehnungs- koeffizient des dritten Materials ist dabei größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Materials und/oder größer als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Materials. Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich in der Axialrichtung des Abstimmelements das Abstimmelement stärker aus als der Innenleiter und die Gehäusewand, so dass ein größerer Anteil der Umlaufwandung oberhalb der Randkante zwischen dem Innenleiter und der Buchse angeordnet ist, wodurch sich weniger dielektrisches Material zwischen dem
Innenleiter und der Buchse befindet, wodurch sich die Kopf-Kapazität des Resonators verkleinert. Umgekehrt zieht sich bei einer Temperaturverminderung das AbStimmelement in der Axialrichtung stärker zusammen als der Innenleiter und die Gehäusewand, so dass ein kleinerer Anteil der Umlaufwandung oberhalb der Randkante zwischen dem Innenleiter und der Buchse angeordnet ist, wodurch sich mehr dielektrisches Material zwischen dem Innenleiter und der Buchse befindet, wodurch die Kopf-Kapazität des Resonators vergrößert wird.
Folglich wird die Verminderung der Kopf-Kapazität bei einer Temperaturerhöhung bei dem entsprechend ausgebilde- ten Hochfrequenzfilter verstärkt, so dass aufgrund der Verminderung der Kopf-Kapazität die damit einhergehende Erhöhung der Resonanzfrequenz stärker ausfällt, was eine stärkere Temperaturkompensation zur Folge hat, denn bei einer Temperaturerhöhung sinkt parallel die Resonanzfrequenz aufgrund mechanischen Verlängerung des Innenleiter- rohrs . Selbiges gilt umgekehrt für die Temperaturkompensation bei einer Temperaturverminderung. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Höhe der am Gehäusedeckel vorgesehenen Buchse mit dem Innengewinde im Verhältnis zum Durchmesser der Buchse ein Maß auf, welches größer oder gleich 1,5 ist. Durch derartige Werte wird auf jeden Fall sichergestellt, dass keine elektromagnetische Strahlung nach außen hin austreten kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : einen schematischen axialen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz - filter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 : einen schematischen axialen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Hochfrequenz- filter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine einmal in Bezug auf eine Zeichnung durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die übrigen Zeichnungen bzw. Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzfilter dargestellt, das einen Resonator 1 umfasst. Das Hochfrequenzfilter kann aber auch mehrere miteinander gekoppelte Resonatoren 1 umfassen. Jeder Resonator 1 umfasst einen Innenleiter 10 und ein Außenleitergehäuse, das wiederum einen Gehäuseboden 20, einen vom Gehäuseboden 20 beabstan- deten Gehäusedeckel 22 und eine zwischen dem Gehäuseboden 20 und dem Gehäusedeckel 22 umlaufende Gehäusewand 24 umfasst. Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Innenleiter 10 mit dem Gehäuseboden 20 und der Gehäusewand 24 ein- stückig ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel 22 liegt auf den freien Enden der Gehäusewand 24 auf und kann beispielsweise mittels nicht dargestellten Schrauben mit den Stirnseiten der Gehäusewand mechanisch verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Gehäusedeckel 22 ein- stückig mit der Gehäusewand ausgebildet ist. Ein freies Ende 11 des Innenleiters 10, der die Stirnseite des Innenleiters 10 darstellt, weist zu der Innenseite des Gehäusedeckels 22 einen vorbestimmten Abstand auf. Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Innenleiter 10 eine Längsausnehmung 12 aufweist, die sich von dem dem Gehäusedeckel 22 gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Innenleiters 10 in Richtung des Gehäusebodens 20 erstreckt. Bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Resonatoren 1 sind die Innenleiter 10 als Innenleiterrohre 10 bzw. als Innenleiterzylinder 10 ausgebildet. Aus den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, dass das Hochfrequenzfilter ferner eine Buchse 40 aufweist, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen als eine Gewindebuchse 40 mit einem Innengewinde 41 ausgebildet ist. Die Gewinde- buchse 40 ist mit dem Gehäusedeckel 22 galvanisch verbunden. Die Gewindebuchse 40 kann folglich aus einem Metall bestehen oder kann aus einem dielektrischem Material bestehen, das mit einer Metallschicht überzogen ist. Selbiges gilt für den Gehäusedeckel 22, der entweder aus einem Metall gebildet ist oder aber metallisch beschichtet ist. Die Buchse 40 kann auch einstückig mit dem Gehäusedeckel 22 ausgebildet sein, so dass die Buchse 40 stoffschlüssig mit dem Gehäusedeckel 22 verbunden ist. Des weiteren ist es möglich, dass die Gewindebuchse 40 mit dem Gehäusede- ekel 22 beispielsweise durch eine Einpressung verbunden ist. Die Gewindebuchse 40 kann mit dem Gehäusedeckel 22 auch über eine Verlötung oder eine Verschweißung galvanisch verbunden sein. Die Gewindebuchse 40 taucht in die Längsausnehmung 12 des Innenleiters 10 ein. Jedoch ist es auch möglich, dass die Gewindebuchse 40 in Höhe des stirnseitigen Endes 11 des Innenleiters 10 endet. Auch ist es möglich, dass die Gewindebuchse 40 oberhalb des stirnseitigen Endes 11 des In- nenleiters 10 endet. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Gewindebuchse 40 erstreckt sich auch außerhalb des Resonatorinnenraums, so dass die Gehäusewandung der Gewindebuchse 40 sich über den Gehäusedeckel 22 nach außen hin erstreckt.
Das erfindungsgemäße Hochfrequenzfilter umfasst ferner ein Abstimmelernent 30, das in seiner Axialstellung lageveränderlich in der Buchse 40 gehalten ist. Das Abstimmelement 30 weist dazu ein Außengewinde 32 auf einem Zentralabschnitt 31 auf. Das Außengewinde 32 steht mit dem Innengewinde 41 der Gewindebuchse 40 in Eingriff, so dass durch eine Drehung des Abstimmelements 30 dessen Axialstellung veränderbar ist. Das Abstimmelement 30 umfasst ferner eine Umlaufwandung 33, die durch eine um den Zentralabschnitt 31 umlaufende Ausnehmung 35 von dem Zentralabschnitt 31 getrennt ist. Somit ist zwischen dem Zentralabschnitt 31 und der Umlaufwandung 33 ein Abstandsraum 35 gebildet. Der Zentralabschnitt 31 ist mit der Umlaufwandung 33 über einen Abstimmelementboden 36 verbunden.
Das dem Gehäuseboden 20 gegenüberliegende stirnseitige Ende der Gewindebuchse 40 ist in dem Abstandsraum 35 zwi- sehen dem Zentralabschnitt 31 und der Umlaufwandung 33 des Abstimmelements 30 aufgenommen. Somit ist die Umlaufwandung 33 zwischen der Buchse 40 und der Wandung des Innen- leiterrohres 10 angeordnet. Durch Ein- und Ausdrehen des Abstimmelements 30 in den Resonatorinnenraum kann somit eingestellt werden, wie viel der Umlaufwandung 33 zwischen der Gewindebuchse 40 und dem Innenleiter 10 angeordnet ist, so dass dadurch die Kopf -Kapazität des Resonators 1 eingestellt werden kann. Das Abstimmelernent 30 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff also aus einem Dielek- trikum. Umso mehr Material der Umlaufwandung 33 zwischen der Wandung der Gewindebuchse 40 und der Wandung des Innenleiters 10 angeordnet ist, desto größer wird die Kopf- Kapazität des Resonators 1. Folglich kann durch Hineindrehen des Abstimmelements 30 in die Längsausnehmung 12 des Innenleiters 10 die Kopf -Kapazität des Resonators erhöht werden. Durch Herausdrehen des A Stimmelements 30 aus der Längsausnehmung 12 des Innenleiters 10 befindet sich weniger dielektrisches Material zwischen der Gewinde- buchse 40 und dem Innenleiter 10, so dass dadurch die Kopf-Kapazität des Resonators abgesenkt wird.
Da das Abstimmelement 30 aus einem dielektrischen Material bzw. aus einem Dielektrikum, so wie beispielsweise einem Kunststoff gebildet ist, treten an der Kontaktstelle des Außengewindes 32 mit dem Innengewinde 41 keine Intermodu- lationsprobleme auf. Durch Drehen des Abstimmelements 30 in der Gewindebuchse 40 entsteht kein Metallabrieb, die zu einer Intermodulationsproblematik führen könnten.
Da mit anderen Worten das Abstimmelement 30 beispielsweise insgesamt aus einem dielektrischen Material wie Kunststoff bestehen kann, also einschließlich des Außengewindes 32, kann zu der Buchse, die mit dem zugehörigen Innengewinde 41 aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, kein Stromübergang stattfinden. Um einen derartigen Stromübergang zu vermeiden ist es grundsätzlich ausreichend, wenn beispielsweise das Abstimmelement 30 in seinem Außenman- telbereich aus einem dielektrischen Material besteht, so dass die gesamten Gewindegänge aus einem dielektrischen Material gebildet sind, so dass hier kein Stromübergang mit dem aus Metall oder einem mit einer metallischen Schicht überzogenen Innengewinde der Buchse 40 stattfinden kann. In diesem Fall könnte also der axiale Kern in einem geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Abstimmelements 30 auch aus Metall bestehen, da dieses Metall nirgendwo in Kontakt treten kann mit der Oberfläche des Innengewindes 32 der Gewindebuchse 40. Ansonsten wird grundsätzlich angemerkt, dass letztlich auch nicht nur das Abstimmelement 30 insoweit ganz oder teilweise aus einem dielektrischen Material bestehen kann, sondern auch die Gewindebuchse. Denn ein Gewinde-Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 32 des Abstimmelementes 30 und einem Innengewinde 41 der Gewindebuchse 40 jeweils aus dielektrischem Material führt ja ebenfalls dazu, dass keine Stromübergänge in dem Bereich des Gewinde-Gewindeeingriffs stattfinden können .
Die Umlaufwandung 33, die zwischen dem Innenleiter 10 und der Gewindebuchse 40 angeordnet ist, ist ein Überspannungsschutz des Resonators 1. Bei dem Koaxialresonator 1 tritt die maximale Feldstärke am offenen Ende 11 des Innenleiters 10 auf. Bei hohen Sendeleistungen erhöht sich die Überschlagsgefahr von dem Innenleiter 10 hin zur Gewindebuchse 40. Diese Überschlagsgefahr wird durch die Umlaufwandung 33 des Abstimmelements 30 erheblich ver- mindert.
Aus den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, dass die Umlaufwandung 33 des Abstimmelements 30 eine sogenannte Randkante 34 aufweist. Die Wandstärke der Umlaufwandung 33 ist oberhalb der Randkante 34 kleiner als die Wandstärke der Umlaufwandung unterhalb der Randkante 34. In den dargestellten Ausführungsformen ist die Kante 34 der Gewindebuchse 40 zugewandt. Jedoch ist es auch möglich, dass diese Kante 34 der Innenwandung des Innenleiters 10 zu- gewandt ist.
In Figur 2 ist ein Hochfrequenzfilter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Aufbau des in Figur 2 dargestellten Hochfrequenzfilter ist identisch mit dem in Figur 1 dargestellten Hochfrequenzfilter, mit dem einzigen Unterschied, dass das Abstimmelement 30 ferner einen umlaufenden Kragen 37 um- fasst, der mit dem dem Gehäusedeckel 22 gegenüberstehenden stirnseitigen Ende der Umlaufwandung 33 verbunden ist und sich radial vom Zentralabschnitt 31 weg gerichtet erstreckt. Dieser Kragen 37 hat eine weitere Reduzierung der Uberschlagsgefahr zur Folge. Denn der Kragen 37 ist ober- halb des freien Endes 11 des Innenleiters 10 positioniert, so dass der Kragen 37 zwischen dem freien Ende 11 und der Innenwand des Gehäusedeckels 22 angeordnet ist. Somit wird ein Überschlag zwischen dem Innenleiter 10 und dem Gehäusedeckel 22 auch zuverlässig unterbunden.
Der Gehäuseboden 20, die Gehäusewand 24 und der Innenleiter 10 bestehen üblicherweise aus einem Metall, d.h. aus einem ersten Material, das einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Es ist auch möglich, dass die Gehäusewand 24 aus einem einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausweisenden ersten Material und der Innenleiter 10 aus einem einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausweisenden zweiten Material besteht. Wie bereits oben beschrieben kann das Abstimmelement beispielsweise aus einem Kunststoff, d.h. aus einem dritten Material bestehen, das einen dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Der dritte Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes ist größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten Materials und/oder größer als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten des zweiten Materials. Bei einer Temperaturerhöhung hat dies zur Folge, dass sich das Abstimmelement 30 stärker ausdehnt als der Innenleiter 10 und die Gehäusewand 24, so dass sich ein größerer Anteil der Umlaufwandung 33 oberhalb der Randkante 34 zwischen dem Innenleiter 10 und der Buchse 40 befindet.
Dadurch befindet sich weniger dielektrisches Material, aus dem das Abstimmelement 30 gebildet ist, zwischen dem Innenleiter 10 und der Buchse 40, wodurch sich die Kopf- Kapazität des Resonators 1 verkleinert.
Bei einer Temperaturverminderung wiederum zieht sich das Abstimmelement in der Axialrichtung stärker zusammen als der Innenleiter 10 und die Gehäusewand 24, wodurch sich ein kleinerer Anteil der Umlaufwandung oberhalb der Randkante zwischen dem Innenleiter 10 und der Buchse 40 befindet, was wiederum zur Folge hat, dass sich mehr dielektrisches Material zwischen dem Innenleiter 10 und der Buchse 40 befindet. Dadurch vergrößert sich die Kopf-Kapazität des Resonators.
Bei den oben beschriebenen Hochfrequenzfilter kann das Außenleitergehäuse beispielsweise aus Aluminium, Messing, Invarstahl, Aluminiumguss oder Arnitekunststoff mit Glasfaser gebildet sein. Aus selbigen Materialien kann auch der Gehäusedeckel 22 gebildet sein. Ebenso kann das Gehäuse mit dem Innenleiter, dem Gehäuseboden sowie dem Gehäusedeckel aus einem dielektrischen Material bestehen, wel- ches mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen ist. Üblicherweise ist die elektrisch leitfähige Schicht am Deckel an der Innenseite angebracht, damit an der Verbindungsstelle zwischen Gehäusedeckel und umlaufenden Gehäusewänden des Außenleitergehäuses eine vollflächige gal- vanischen Kontaktierung sichergestellt ist. Diese elektrisch leitfähige Schicht kann auch im Bereich der Buchse 40 vorgesehen sein und dabei das Innengewinde 41 der Gewindebuchse 40 mit überziehen, so dass das Innengewinde an seiner Oberfläche wiederum elektrisch leitfähig ist. Das Abstimmelement kann beispielsweise aus Acrylnitril-Buta- dien-Styrol (ABS-Kunststoff) gebildet sein. Der Innenleiter kann aus den gleichen Materialien wie das Außenleitergehäuse gebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist gezeigt, dass die Gewindebuchse 40 gegebenenfalls auch in unterschiedlicher Höhe den Gehäusedeckel durchsetzend angebracht werden kann. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Höhe H, also die axiale Länge H der Gewindebuchse 40 im Verhältnis zum Innendurchmesser D der Gewindebuchse 40 ein Maß aufweist, welches ^ 1,5 ist, vorzugsweise 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 oder sogar 2,25, 2,5, 2,75, 3,0 und/oder mehr. In der Regel ist es jedoch ausreichend, wenn diese Werte nicht größer als 2,0 oder 2,5 oder auch 3,0 sind. In all den Fällen wird sichergestellt, dass das Gesamtgehäuse nach außen hin optimal geschirmt ist und keine elektromagnetische Strahlung aus- oder eintreten kann.

Claims

Patentansprüche ;
1. Hochfrequenzfilter in koaxialer Bauweise, wobei das Hochfrequenzfilter folgende Merkmale aufweist:
- das Hochfrequenzfilter umfasst zumindest einen Resonator (1) mit einem Innenleiter (10) und einem Außenlei- tergehäuse (24 ' ) ;
das Außenleitergehäuse (24 ') umfasst einen Gehäuseboden (20) , einen vom Gehäuseboden (20) beabstandeten Gehäusedeckel (22) und eine zwischen dem Gehäuseboden
(20) und dem Gehäusedeckel (22) umlaufende Gehäusewand (24);
der Innenleiter (10) ist mit dem Gehäuseboden (20) galvanisch verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung vom Gehäuseboden (20) in Richtung des Gehäusedeckels (22) ;
der Innenleiter (10) endet im Abstand vor dem Gehäusedeckel (22) und/oder ist vom Gehäusedeckel (22) galvanisch getrennt;
- der Resonator (1) umfasst ein dem Innenleiter (10) gegenüberliegend angeordnetes Abstimmelement (30), das. in dem Gehäusedeckel (22) in seiner Axialstellung lageveränderlich zumindest mittelbar gehalten ist und in den Resonatorinnenraum ragt; und in dem Gehäusedeckel (22) oder in einer im Gehäusedeckel (22) vorgesehenen und mit im Gehäusedeckel (22) verbundenen Buchse (40) ist ein Innengewinde (41) ausgebildet, in welches das mit einem Außengewinde (32) versehene Abstimmelement (30) verdrehbar angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass das Abstimmelement (30) ein dielektrisches Material umfasst oder aus einem dielektrischen Material derart gebildet ist, dass zwischen dem Außengewinde (32) und dem Innengewinde (41) Stromübergänge vermieden sind.
2. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal :
- der Gehäusedeckel (22) umfasst eine mit dem Gehäusedeckel (22) galvanisch verbundene Buchse (40) , die sich in Richtung des Gehäusebodens (20) erstreckt.
3. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich- net durch die folgenden Merkmale:
der Innenleiter (10) weist eine Längsausnehmung (12) auf, die sich von dem dem Gehäusedeckel (22) gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Innenleiters (10) in Richtung des Gehäusebodens (20) erstreckt; und - das Abstimmelernent (30) ist in die Längsausnehmung (12) des Innenleiters (10) einführbar.
4. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale :
- die Buchse (40) endet in Höhe des stirnseitigen Endes des Innenleiters (10) oder taucht in die Längsausnehmung (12) des Innenleiters (10) ein; und
das AbStimmelement (30) ragt aus dem dem Gehäuseboden (20) gegenüberliegenden stirnseitigen Ende der Buchse (40) heraus und taucht somit noch weiter in die Längs- ausnehmung (11) des Innenleiters (10) ein.
5. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, sofern diese von Anspruch 2 abhängig sind, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
das Abstimmelement (30) weist einen Zentralabschnitt (31) auf, mittels dessen das Abstimmelement (30) lageveränderlich gehalten ist, und eine Umlaufwandung (33) auf, die durch eine um den Zentralabschnitt (31) umlaufende Ausnehmung (35) voneinander getrennt sind, so dass zwischen dem Zentralabschnitt (31) und der Umlaufwandung (33) ein Abstandsraum (35) gebildet ist, wobei der Zentralabschnitt (31) mit der Umlaufwandung (33) über einen Abstimmelementsboden (36) miteinander verbunden sind.
6. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
das dem Gehäuseboden (20) gegenüberliegende stirnseitige Ende der Buchse (40) ist im Abstandsraum (35) zwischen Zentralabschnitt (31) und Umlaufwandung (33) des AbStimmelements (30) aufnehmbar oder taucht darin ein, so dass die Umlaufwandung (33) zwischen der Buchse (40) und dem Innenleiter (10) im Bereich dessen Längsausnehmung (12) angeordnet ist.
7. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufwandung (33) des Abstimmelements (30) eine Randkante (34) aufweist, so dass die Umlaufwandung (33) oberhalb der Randkante (34) eine kleinere Wandstärke aufweist als unterhalb der Randkante (34) .
8. Hochfrequenzfilter nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstimmelement (30) ferner einen um das Abstimmelernent (30) umlaufenden Kragen (37) umfasst, der mit dem dem Gehäusedeckel (22) gegen- überstehenden stirnseitigen Ende der Umlaufwandung (33) verbunden ist und sich radial vom Zentralabschnitt (31) weggerichtet erstreckt.
9. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: die Gehäusewand (24) und der Innenleiter (10) bestehen aus einem einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausweisenden ersten Material oder die Gehäusewand (24) besteht aus einem einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausweisenden ersten Material und der Innenleiter (10) besteht aus einem einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausweisenden zweiten Material; das Abstimmelernent (30) besteht aus einem dritten Material, das einen dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist; und
der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des dritten Materials ist größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Materials und/oder größer als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Materials .
10. Hochfrequenzfilter nach Anspruch 9, sofern dieser von Anspruch 7 abhängig ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale :
- bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich das Abstimmelement (30) in dessen Axialrichtung stärker aus als der Innenleiter (10) und die Gehäusewand (24), so dass ein größerer Anteil der Umlaufwandung (33) oberhalb der Randkante (34) zwischen dem Innenleiter (10) und der Buchse (40) angeordnet ist, wodurch sich weniger dielektrisches Material zwischen dem Innenleiter (10) und der Buchse (40) befindet, wodurch sich eine Kopfkapazität des Resonators (1) verkleinert; und
bei einer Temperaturverminderung zieht sich in der Axialrichtung das Abstimmelement (30) stärker zusammen als der Innenleiter (10) und die Gehäusewand (24) , so dass ein kleinerer Anteil der Umlaufwandung (33) oberhalb der Randkante (34) zwischen dem Innenleiter (lß) und der Buchse (40) angeordnet ist, wodurch sich mehr dielektrisches Material zwischen dem Innenleiter (10) und der Buchse (40) befindet, wodurch sich eine Kopf- kapazität des Resonators (1) vergrößert.
11. Hochfrequenzfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der axialen Höhe oder Länge (H) der Buchse (40) und dem Durchmesser (D) der Buchse (40) einen Wert 1,5, insbesondere 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,25, 2,5, 2,75 und/oder > 3,0 aufweist.
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