EP1676334B1 - Ankopplungsstruktur für zylinderförmige resonatoren - Google Patents

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EP1676334B1
EP1676334B1 EP04791183A EP04791183A EP1676334B1 EP 1676334 B1 EP1676334 B1 EP 1676334B1 EP 04791183 A EP04791183 A EP 04791183A EP 04791183 A EP04791183 A EP 04791183A EP 1676334 B1 EP1676334 B1 EP 1676334B1
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EP
European Patent Office
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resonator
filter element
contacting structure
lines
element according
Prior art date
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EP04791183A
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EP1676334A1 (de
Inventor
Maximilian Tschernitz
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE200410048274 external-priority patent/DE102004048274A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators

Definitions

  • the present invention relates to a filter element suitable for filtering electromagnetic waves, in particular bandpass filter or band-stop filter, also embodied as a reflection filter or the like, comprising a dielectric, cylindrical resonator and one or more lines, the electromagnetic waves to the dielectric resonator zoom or, wherein the lines terminate in a suitable Antitle ists Modell.
  • the present invention also relates to an oscillator constructed from such a filter element.
  • resonators ie oscillatory systems whose individual elements are tuned to a desired (natural) frequency, so that when excited, the resonator oscillates at this frequency, find in both the low-frequency technology and in high-frequency technology many applications.
  • resonator ie oscillatory systems whose individual elements are tuned to a desired (natural) frequency, so that when excited, the resonator oscillates at this frequency, find in both the low-frequency technology and in high-frequency technology many applications.
  • they are suitable for example as the simplest (narrowband) filter, as a frequency-determining element of an oscillator, for the measurement of material properties in the RF field or as a short-term storage of electromagnetic energy (used in particle accelerators).
  • cavity resonators or so-called dielectric resonators ie usually resonators formed of a ceramic material
  • the latter are often in a cylindrical shape as electrical or electromagnetic filters and thus as a filter for vibration generation used in resonator circuits.
  • the achievable properties of such filters and consequently also of the oscillators produced therewith are decisively dependent on the coupling of the dielectric resonator to the supply and discharge lines.
  • the document EP 0 533 394 A2 describes the mounting of a metal resonant cavity on a metal plate.
  • the cavity resonator is thereby pressed parallel to its axis perpendicular to the plate.
  • the lower edge of the cavity resonates in the metal plate, whereby a frictional connection is formed.
  • Cylindrical dielectric resonators are currently applied predominantly with one of their flat end surfaces formed at a certain distance from the top of a circuit board on this. On the top side of the circuit board, there are one or more lines, which supply electromagnetic waves to the dielectric resonator.
  • Fig. 8 shown construction can lead to significant problems in the production of oscillators with increasing operating frequencies, in particular in the so-called.
  • K-band ie in the microwave range of 18-26.5 GHz.
  • the energy coupled over from the first line to the second line is in most cases not sufficient here to enable oscillation circuits to oscillate. Therefore, in most practical applications with such ceramic resonators, only oscillators with operating frequencies below 18 GHz are produced.
  • the invention has for its object to provide a resonator circuit for a filter element for filtering electromagnetic waves, which the above-mentioned Disadvantages avoids.
  • an improved coupling of the line (s) to cylindrical, dielectric resonators, in particular for oscillators, should be specified, preferably for operating frequencies above 18 GHz.
  • the invention is based on generic filter elements for filtering electromagnetic waves, comprising a dielectric, cylindrical resonator and one or more lines, which terminate in a Antitle ists Medical and electromagnetic waves to the dielectric resonator zoom in and out, first by the fact that the resonator to the Lines is arranged variably spaced, with spacings both in the negative and, alternatively, in positive longitudinal extent (z-axis) of the resonator are conceivable.
  • a spacing in the positive longitudinal extent of the resonator-any object or even a device is arranged in the vicinity of the contacting structure, for example a holding surface, a cover or the like; which holds the resonator; wherein according to the invention in the holding surface or cover, etc., a recess is provided, in which the resonator is arranged by means of a suitable fastening means.
  • the transmittable signal power compared to previous structures, eg according to Fig. 8 , advantageously increased substantially.
  • secure oscillation and stable operation of an oscillator manufactured with such a filter element can be achieved under practical operating conditions, particularly over a wide temperature range.
  • a holding surface or cover, etc. may also be provided with a recess holding the resonator at the front, when cumulatively the resonator is partially "recessed" in a recess of the printed circuit board - that is to say spaced in a negative longitudinal extension to the lines terminating in a contacting structure is arranged.
  • a construction facilitates the assembly of the printed circuit board and cover, etc., and advantageously leads to so-called extremely small units, as they are always of interest in particular in the automotive industry.
  • the recess in the circuit board or in the previously mentioned device is dimensioned such that a self-centering Assembly or mounting of the resonator is made possible, for example, slightly conically formed at least on the inlet side or provided with a fold or chamfer.
  • an adhesive or silicone or the like is used as the fixing means for the resonator.
  • each line terminates in a separately formed Antitle iststechnik.
  • two or more lines may terminate in a co-formed via structure.
  • the AnAuthierungs founded may preferably be at least partially sickle-shaped, which advantageously a certain desired filter characteristics can be achieved. As already mentioned, it is crucial for the operation of such filter elements or oscillators constructed therewith that sufficient signal power is emitted or transmitted by the line (s).
  • the AnAuthierungs founded may preferably be formed as a circular ring of 360 ° or - again alternatively - as a circular arc segment with a variable opening angle less than 360 °.
  • the coupling efficiency between the line (s) and the resonator can be advantageously adapted via a skilful selection of the opening angle ⁇ , and undesired phase noise can be minimized.
  • the contacting structure has larger dimensions than the cylindrical resonator.
  • the contacting structure may also have smaller dimensions than the cylindrical resonator, alternatively and insofar as the resonator is arranged on the holding surface or the cover, etc.
  • the resonator is substantially centered or aligned centrally to AnAuth discipliness Modell, wherein at AnAuthmaschineen according to the present invention advantageously allow coarse Abweichtoleranzen in its positioning, as is the case with conventional circuits, where already relatively small deviations from the inoperability of the resonator circuit and to lead to the committee.
  • the present invention is particularly suitable for dielectric, cylindrical resonators of a filter element with operating frequencies greater than 18 GHz. It also consists in an oscillator, in particular for radar, LMDS distribution services, satellite receiver or the like, comprising a previously described filter element for filtering electromagnetic waves. In this way, the advantages of the invention also come in the context of an overall system to advantage.
  • Fig. 1 shows a plan view of a first structure of a filter element comprising a cylindrical dielectric resonator 1, to which a feed line 2 is brought, at the end of a crescent Antitle ists für 4 is formed.
  • the crescent Antitle ists für 4 consists of a circular arc segment with a variable opening angle ⁇ , to which a common line 2 is connected.
  • the opening angle ⁇ is for the in Fig. 1 example shown about 160 °.
  • the width of the conduit 2 and the crescent Antitle ists Design 4 can be adapted to the appropriate ratio and is considered to be variable.
  • a (cf. Fig. 4 ), two (cf. Fig. 3 ) or a plurality (not shown) Antitlemaschineen 4, 4a, 4b are attached to the dielectric ceramic resonator 1.
  • only the opening angle ⁇ of the individual Antitle ists Modellen need to be adjusted accordingly.
  • Fig. 2 shows a plan view of a second structure of a filter element comprising a cylindrical resonator 1, to which a line 2 is brought, at the end of an annular Antitle iststechnik 4 is formed.
  • Fig. 3 shows a plan view of a third structure of a filter element comprising a cylindrical resonator 1, to which two lines 2, 3 are introduced, at the ends of each a separate crescent Ancript michstechnik 4a, 4b is formed, wherein both Ancript michstechnik 4a, 4b are electrically isolated from each other.
  • Such Ancript michs Modellen are esp.
  • the cylindrical resonator is the first used as a narrow-band bandpass, which is permeable, for example, in a defined modes only for a certain frequency, which is why one speaks in this regard of a multi-mode bandpass filter, because, for example, the basic mode or higher-order modes can be used.
  • the resonator 1 becomes, as in Fig. 3 shown, with two lines 2, 3 contacted. Decisive for the oscillator operation is that sufficient signal power is output or transmitted from the first line 2 to the second line 3. This is ensured by the crescent-shaped Antitle ists Modellen 4a, 4b.
  • Fig. 4 shows in a plan view of a fourth structure of a filter element comprising a cylindrical resonator 1, to which two lines 2, 3 are brought, which end in a common crescent Antitle ists für 4.
  • Such structures, where the leads 2, 3 share a crescent Ancriptierungs für 4, 4a, 4b, are particularly suitable as a band stop filter.
  • FIG. 5 shows in a side view the structure of a filter element according to one of the preceding FIGS. 1 to 4 or 8th with a resonator 1 which is variably spaced in the positive direction of the z-axis according to the invention for the contacting structure 4, 4a, 4b, for example arranged on a cover 5.
  • FIG. 6 shows in a side view the structure of a filter element according to one of the preceding FIGS. 1 to 4 or 8th with a resonator 1 conventionally arranged on the contact-contacting structure 4, 4a, 4b, in particular glued-on.
  • FIG. 7 shows the structure of a filter element according to one of the previous FIGS. 1 to 4 or 8th with a resonator 1 which is variably spaced in the negative direction of the z-axis according to the invention for the contacting structure 4, 4a, 4b and is arranged in a recess 8 of the printed circuit board 6.
  • the height of the cylindrical ceramic resonator 1, which incidentally sometimes also referred to as a pill, above the surface of a circuit board 6 according to the invention must therefore not be fixed, it is variable.
  • the electrical or electromagnetic behavior of the structure can be additionally tuned.
  • the mechanical attachment of the cylindrical resonator 1 can thereby with the aid of a suitable fastening material, in particular an adhesive 7 or the like, on any object 5, which may be for example a simple support surface, which is located in the vicinity of the surface of the circuit board 6 attached be (cf. Fig. 5 ).
  • the article 5 is a cover, as in the embodiment of oscillator circuits or electrical or electromagnetic filters in almost all practical cases above the pill (ie in the positive z-direction) is to be formed.
  • This cover can for example be made of metal or absorptive materials, such as plastic.
  • the cylindrical ceramic resonator 1 according to the invention even in the negative value range to AnAuthierungs für 4, 4a, 4b are arranged, in particular - as in Fig. 7 shown - if in the circuit board 6, a recess 8 is formed for the resonator 1.
  • a recess 8 is formed for the resonator 1.
  • Particularly advantageous are embodiments of recesses 8, which a Art self-centering mounting of the resonator 1 to AnARM michsfigured 4, allow 4a, 4b.
  • a cover (not shown) is to be formed above the pill (ie in the positive z-direction) of such filter elements.
  • the invention includes the variably spaced arrangement of a resonator 1 to a AnAuthierungs für 4, 4a, 4b, which comprises one, two or more inlets and outlets 2, 3.
  • a resonator 1 to a AnAuthierungs für 4, 4a, 4b, which comprises one, two or more inlets and outlets 2, 3.
  • the transmitted signal power can advantageously be compared with conventional coupling structures (cf. Fig. 8 shown bandpass filter) increase significantly.
  • a secure oscillation and a stable operation of an oscillator constructed with this filter structure can be achieved under practical operating conditions (eg over a wide temperature range).
  • the positioning accuracy of the cylindrical resonator 1 is very low. This allows a simple and cost-effective production, in which the resonator 1 only in the preferably self-centering center of at least one of the Antitle ists für 4, 4a, 4b surrounded recess 8 must be stuck.
  • the present invention has been described with reference to a filter element with a cylindrical, dielectric resonator 1. However, it is not limited to this type of resonators. In particular, any type of rotationally symmetric resonators, regardless of whether they are solid (“disk-type”) or hollow or hollow body parts (“cylinder-type”), can be the object of contacting according to the invention.
  • the present invention is particularly suitable for use in oscillator circuits with operating frequencies greater than 18 GHz, as are typically increasingly used in outdoor systems of a motor vehicle such as Lane Departure Warning (LDW), Blind Spot Detection (BSD) or Rear View Detection.
  • LDW Lane Departure Warning
  • BSD Blind Spot Detection
  • Rear View Detection Rear View Detection

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement geeignet zur Filterung elektromagnetischer Wellen, insbesondere Bandpassfilter oder Bandsperrfilter, auch ausgeführt als Reflektionsfilter oder dergleichen, umfassend einen dielektrischen, zylinderförmigen Resonator sowie eine oder mehrere Leitungen, welche elektromagnetische Wellen an den dielektrischen Resonator heran- bzw. abführen, wobei die Leitungen in einer geeigneten Ankontaktierungsstruktur enden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen aus einem derartigen Filterelement aufgebauten Oszillator.
  • Handelsübliche Resonatoren, also schwingungsfähige Systeme, dessen einzelne Elemente auf eine gewünschte (Eigen-)Frequenz abgestimmt sind, so dass bei Anregung der Resonator mit dieser Frequenz ausschwingt, finden sowohl in der Niederfrequenztechnik als auch in der Hochfrequenztechnik vielfach Anwendung. Je nach Aufbau, Material und Form eignen sie sich beispielsweise als einfachstes (schmalbandiges) Filter, als frequenzbestimmendes Element eines Oszillators, für die Messung von Materialeigenschaften im HF-Feld oder als kurzzeitiger Speicher von elektromagnetischer Energie (eingesetzt in Teilchenbeschleunigern).
  • Im Bereich der Hochfrequenztechnik finden je nach Anwendung Mikrostreifenleitungsresonatoren, Hohlraumresonatoren oder sog, dielektrische, d.h. zumeist aus einem keramischen Material ausgebildete, Resonatoren Verwendung. Letztere werden in zylinderförmiger Gestalt häufig als elektrische bzw. elektromagnetische Filter und damit auch als Filter zur Schwingungserzeugung in Resonatorschaltkreisen eingesetzt. Die dabei erzielbaren Eigenschaften derartiger Filter und folglich auch der damit hergestellten Oszillatoren (so z.B. deren Leistungspegel und Rauscheigenschaften) sind jedoch entscheidend von der Ankopplung des dielektrischen Resonators an die Zu- bzw. Ableitungen abhängig.
    • Das Dokument
  • B.S. Virdee: "Effective technique for electronically tuning a dielectric resonator", 13.2.1997, Electronics Letters, IEE Stevenage, GB, S. 301-302, XP006007083, ISSN: 0013-5194
    beschreibt einen zylindrischen dielektrischen Resonator. Auf einem Substrat sind RF-Leitungen vorhanden, welche Schwingungen zum Resonator hin und vom Resonator weg transportieren. Zwischen dem Resonator und dem Substrat befindet sich ein Spacer.
  • Das Dokument EP 0 533 394 A2 beschreibt die Montage eines metallenen Hohlraumresonators auf eine Metallplatte. Der Hohlraumresonator wird hierbei parallel zu seiner Achse senkrecht zur Platte gedrückt. Hierdurch versinkt der untere Rand des Hohlraumresonators in die Metallplatte, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung entsteht.
  • Zylinderförmige dielektrische Resonatoren werden gegenwärtig vorwiegend mit einer ihrer plan ausgebildeten Stirnflächen in einem gewissen Abstand zur Oberseite einer Leiterplatte auf diese aufgebracht. Auf der Leiterplattenoberseite befinden sich eine oder mehrere Leitungen, welche elektromagnetische Wellen an den dielektrischen Resonator heran- bzw. abführen.
  • Ein typischer Aufbau, welcher in Produkten wie z.B. Lokaloszillatoren und Filter für Radaranlagen, Satellitenempfänger, drahtlose Verteildienste für digitales Fernsehen wie local multipoint distribution services (LMDS) oder dergleichen vielfach Verwendung findet, ist in Fig. 8 skizziert.
  • Der in Fig. 8 gezeigte Aufbau kann bei zunehmenden Betriebsfrequenzen, insbesondere im sog. K-Band, d.h. im Mikrowellenbereich von 18-26,5 GHz, zu erheblichen Problemen bei der Herstellung von Oszillatoren führen. Die von erster Leitung in die zweite Leitung übergekoppelte Energie reicht hier in den meisten Fällen nicht aus, um ein Anschwingen von Oszillatorschaltungen zu ermöglichen. Daher werden in den meisten praktischen Anwendungen mit solchen keramischen Resonatoren nur Oszillatoren mit Betriebsfrequenzen kleiner 18 GHz hergestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Resonatorschaltung für ein Filterelement zur Filterung elektromagnetischer Wellen bereitzustellen, welches die eingangs genannten Nachteile vermeidet. Diesbezüglich soll eine verbesserte Ankopplung der Leitung(en) an zylinderförmige, dielektrische Resonatoren, insbesondere für Oszillatoren, angegeben werden, vorzugsweise für Betriebsfrequenzen über 18 GHz.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement zur Filterung elektromagnetischer Wellen mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch einen Oszillator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung baut auf gattungsgemäßen Filterelementen zur Filterung elektromagnetischer Wellen, umfassend einen dielektrischen, zylinderförmigen Resonator sowie eine oder mehrere Leitungen, welche in einer Ankontaktierungsstruktur enden und elektromagnetische Wellen an den dielektrischen Resonator heran- bzw. abführen, zunächst dadurch auf, dass der Resonator zu den Leitungen variabel beabstandet angeordnet ist, wobei Beabstandungen sowohl in negativer als auch alternativ in positiver Längserstreckung (z-Achse) des Resonators denkbar sind.
  • Im erst genannten Fall - also einer Beabstandung in negativer Längserstreckung des Resonators - sind die Leitungen nebst ihrer Ankontaktierung vorzugsweise Teil einer Leiterplatte; welche den Resonator haltert; wobei erfindungsgemäß in der Leiterplatte eine Ausnehmung vorgesehen ist, in welcher der Resonator mittels eines geeigneten Befestigungsmittels angeordnet ist.
  • Im alternativ genannten Fall - also einer Beabstandung in positiver Längserstreckung des Resonators - ist in der näheren Umgebung zur Ankontaktierungsstruktur ein beliebiger Gegenstand oder auch einer Vorrichtung angeordnet, beispielsweise eine Haltefläche, eine Abdeckung oder dergleichen mehr; welche den Resonator haltert; wobei erfindungsgemäß in der Haltefläche bzw. Abdeckung etc. eine Ausnehmung vorgesehen ist, in welcher der Resonator mittels eines geeigneten Befestigungsmittels angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemäß variabel beabstandete Ankontaktierung des Resonators wird die transmittierbare Signalleistung im Vergleich zu bisherigen Strukturen, z.B. gemäß Fig. 8, in vorteilhafter Weise wesentlich erhöht. Damit kann ein sicheres Anschwingen und ein stabiler Betrieb eines Oszillators, welcher mit einem derartigen Filterelement hergestellt ist, bei praktischen Betriebsbedingungen, insbesondere über einen großen Temperaturbereich, erreicht werden.
  • Darüber hinaus kann eine Haltefläche bzw. Abdeckung etc. mit einer den Resonator stirnseitig halternden Ausnehmung auch dann vorgesehen sein, wenn kumulativ dazu der Resonator teilweise in einer Ausnehmung der Leiterplatte "versenkt" ist - also zu den in einer Ankontaktierungsstruktur endenden Leitungen in negativer Längserstreckung beabstandet angeordnet ist. Ein derartiger Aufbau erleichtert einerseits die Montage von Leiterplatte und Abdeckung etc. und führt vorteilhaft zu sog. baukleinsten Einheiten, wie sie insb. in der Automobilindustrie stets von Interesse sind.
  • Vorzugsweise ist die Ausnehmung in der Leiterplatte bzw. in der zuvor bereits erwähnten Vorrichtung (Flächenbauteil, Abdeckung, etc.) dergestalt dimensioniert, dass eine selbstzentrierende Bestückung bzw. Montage des Resonators ermöglicht ist, beispielsweise wenigstens eintrittsseitig leicht konisch ausgebildet oder mit einer Abkantung bzw. Fase versehen.
  • Bevorzugt wird ein Kleber oder Silicon oder dergleichen als Befestigungsmittel für den Resonator verwendet.
  • Vorzugsweise endet jede Leitung jeweils in einer separat ausgebildeten Ankontaktierungsstruktur. Alternativ hierzu können zwei oder mehr Leitungen auch in einer gemeinsam ausgebildeten Ankontaktierungsstruktur enden.
  • Die Ankontaktierungsstruktur kann vorzugsweise wenigstens abschnittsweise sichelförmig ausgebildet sein, womit in vorteilhafter Weise eine gewisse gewünschte Filtercharakteristik erreicht werden kann. Wie eingangs bereits erwähnt ist für den Betrieb derartiger Filterelemente bzw. damit aufgebauter Oszillatoren entscheidend, dass eine ausreichende Signalleistung von der bzw. den Leitungen abgegeben oder transmittiert wird.
  • Alternativ hierzu kann die Ankontaktierungsstruktur vorzugsweise als Kreisring von 360° oder - wiederum alternativ - als Kreisbogensegment mit einem variablen Öffnungswinkel kleiner 360° ausgebildet sein. Insbesondere im zuletzt genannten Fall lässt sich über eine geschickte Auswahl des Öffnungswinkels α in vorteilhafter Weise der Kopplungswirkungsgrad zwischen der bzw. den Leitungen und dem Resonator anpassen sowie unerwünschtes Phasenrauschen minimieren. So haben sich beispielsweise bei zwei Leitungen Ankontaktierungsstrukturen mit einem Öffnungswinkel α von etwa 160° bewährt, bei drei Leitungen Ankontaktierungsstrukturen mit einem Öffnungswinkel von etwa 110° und bei vier Leitungen Ankontaktierungsstrukturen mit einem Öffnungswinkel von z.B. etwa 75°; wobei es sich bei den vorstehenden Winkelangaben nur um Beispiele möglicher Ausgestaltungen handelt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ankontaktierungsstruktur größere Abmaße als der zylinderförmige Resonator auf. Zwecks Baugrößenminimierung und/oder Effizienzsteigerung der Überkopplung kann - alternativ hierzu und soweit der Resonator an der Haltefläche bzw. der Abdeckung etc. angeordnet ist - die Ankontaktierungsstruktur auch kleinere Abmaße als der zylinderförmige Resonator aufweisen.
  • Zweckmäßiger Weise ist der Resonator im Wesentlichen zentriert bzw. mittig zur Ankontaktierungsstruktur ausgerichtet, wobei bei Ankontaktierungen gemäß vorliegender Erfindung in vorteilhafter Weise gröbere Abweichtoleranzen bei dessen Positionierung erlauben, als dies bei herkömmlichen Schaltungen der Fall ist, wo schon verhältnismäßig geringe Abweichungen zur Funktionsuntüchtigkeit der Resonatorschaltung und damit zum Ausschuss führen können.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für dielektrische, zylinderförmige Resonatoren eines Filterelements mit Betriebsfrequenzen größer 18 GHz. Sie besteht weiterhin in einem Oszillator, insbesondere für Radaranlagen, LMDS-Verteildienste, Satellitenempfänger oder dergleichen mehr, umfassend ein zuvor beschriebenes Filterelement zur Filterung elektromagnetischer Wellen. Auf diese Weise kommen die Vorteile der Erfindung auch im Rahmen eines Gesamtsystems zur Geltung.
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
    • Darin zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    in einer Draufsicht einen ersten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator, an welchem eine Leitung herangeführt ist, an deren Ende eine sichelförmige Ankontaktierungsstruktur ausgebildet ist;
    Fig. 2
    in einer Draufsicht einen zweiten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator, an welchem eine Leitung herangeführt ist, an deren Ende eine kreisringförmige Ankontaktierungsstruktur ausgebildet ist;
    Fig. 3
    in einer Draufsicht einen dritten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator, an welchem zwei Leitungen herangeführt sind, an deren Ende jeweils eine separate sichelförmige Ankontaktierungsstruktur ausgebildet ist;
    Fig. 4
    in einer Draufsicht einen vierten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator, an welchem zwei Leitungen herangeführt sind, welche in einer gemeinsamen sichelförmigen Ankontaktierungsstruktur enden;
    Fig. 5
    in einer Seitenansicht den Aufbau eines Filterelements nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem erfindungsgemäß zur Ankontaktierungsstruktur in positiver z-Achse variabel beabstandeten, an einer Abdeckung angeordneten Resonator;
    Fig. 6
    in einer Seitenansicht den Aufbau eines Oszillators nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem herkömmlicherweise auf der Ankontaktierungsstruktur angeordneten Resonator;
    Fig. 7
    in einer Seitenansicht den Aufbau eines Filterelements nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem erfindungsgemäß zur Ankontaktierungsstruktur in negativer z-Achse variabel beabstandeten, in einer Ausnehmung der Leiterplatte angeordneten Resonator; und
    Fig. 8
    in einer Draufsicht einen herkömmlichen Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator, an welchem zwei Zuleitungen herangeführt sind.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen ersten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen, dielektrischen Resonator 1, an welchem eine Zuleitung 2 herangeführt ist, an deren Ende eine sichelförmige Ankontaktierungsstruktur 4 ausgebildet ist. Die sichelförmige Ankontaktierungsstruktur 4 besteht aus einem Kreisbogensegment mit einem variablen Öffnungswinkel α, an welchem eine gewöhnliche Leitung 2 angeschlossen ist. Der Öffnungswinkel α beträgt für das inFig. 1 gezeigte Beispiel etwa 160°. Die Breite der Leitung 2 und der sichelförmigen Ankontaktierungsstruktur 4 kann an die entsprechenden Verhältnisses angepasst werden und ist als variierbar zu betrachten. Insbesondere können eine (vgl. Fig. 4), zwei (vgl. Fig. 3) oder mehrere (nicht dargestellt) Ankontaktierungen 4, 4a, 4b an den dielektrischen, keramischen Resonator 1 angebracht werden. Hierzu brauchen lediglich die Öffnungswinkel α der einzelnen Ankontaktierungsstrukturen entsprechend angepasst werden.
  • Die sichelförmige Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b kann - insb. bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung des Resonators zur Ankontaktierungsstruktur - auch Abmaße annehmen, welche kleiner sind als die Abmaße des zylinderförmigen Resonators 1. In diesem Fall überdeckt der zylinderförmige Resonator 1 die metallischen Ankontaktierungsstrukturen 4, 4a, 4b wenigstens teilweise.
  • Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht einen zweiten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator 1, an welchem eine Leitung 2 herangeführt ist, an deren Ende eine kreisringförmige Ankontaktierungsstruktur 4 ausgebildet ist.
  • Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht einen dritten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator 1, an welchem zwei Leitungen 2, 3 herangeführt sind, an deren Enden jeweils eine separate sichelförmige Ankontaktierungsstruktur 4a, 4b ausgebildet ist, wobei beide Ankontaktierungsstrukturen 4a, 4b voneinander galvanisch getrennt sind. Derartige Ankontaktierungsstrukturen eignen sich insb. bei Rückkoppelschaltungen für die Herstellung von Oszillatoren: bei diesen Schaltungen wird der zylinderförmige Resonator 1 als schmalbandiger Bandpass verwendet, welcher beispielsweise in einem definierten Modi nur für eine bestimmte Frequenz durchlässig ist, weshalb man diesbezüglich auch von einem mehrmodigen Bandpassfilter spricht, weil z.B. der Grundmodus oder Moden höherer Ordnung verwendet werden können. Der Resonator 1 wird dazu, wie in Fig. 3 gezeigt, mit zwei Leitungen 2, 3 ankontaktiert. Entscheidend für den Oszillatorbetrieb ist, dass eine ausreichende Signalleistung von der ersten Leitung 2 an die zweite Leitung 3 abgegeben oder transmittiert wird. Dies wird durch die sichelförmigen Ankontaktierungsstrukturen 4a, 4b gewährleistet.
  • Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht einen vierten Aufbau eines Filterelements umfassend einen zylinderförmigen Resonator 1, an welchem zwei Leitungen 2, 3 herangeführt sind, welche in einer gemeinsamen sichelförmigen Ankontaktierungsstruktur 4 enden. Derartige Aufbauten, wo sich die Zuleitungen 2, 3 eine sichelförmige Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b teilen, eignen sich insbesondere als Bandsperrfilter.
  • Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht den Aufbau eines Filterelements nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem erfindungsgemäß zur Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b in positiver Richtung der z-Achse variabel beabstandeten, beispielsweise an einer Abdeckung 5 angeordneten Resonator 1.
  • Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht den Aufbau eines Filterelements nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem herkömmlicherweise auf der Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b angeordneten, insbesondere aufgeklebten, Resonators 1.
  • Fig. 7 schließlich zeigt in einer Seitenansicht den Aufbau eines Filterelements nach einem der vorherigen Figuren 1 bis 4 oder 8 mit einem erfindungsgemäß zur Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b in negativer Richtung der z-Achse variabel beabstandeten, in einer Ausnehmung 8 der Leiterplatte 6 angeordneten Resonator 1.
  • Die Höhe des zylinderförmigen keramischen Resonators 1, welcher übrigens mitunter auch als Pille bezeichnet wird, über der Oberfläche einer Leiterplatte 6 muss erfindungsgemäß also nicht festgesetzt werden, sie ist variabel. Damit kann das elektrische bzw. elektromagnetische Verhalten des Aufbaus zusätzlich abgestimmt werden.
  • Die mechanische Befestigung des zylinderförmigen Resonators 1 kann dabei mit Hilfe eines geeigneten Befestigungsmaterials, insbesondere eines Klebers 7 oder dergleichen, auf einem beliebigen Gegenstand 5, welcher beispielsweise eine einfache Haltefläche sein kann, die sich in der näheren Umgebung zur Oberfläche der Leiterplatte 6 befindet, angebracht werden (vgl. Fig. 5). Vorteilhafter Weise ist der Gegenstand 5 eine Abdeckung, wie sie bei der Ausgestaltung von Oszillatorschaltungen oder elektrischen bzw. elektromagnetischen Filtern in fast allen praktischen Fällen oberhalb der Pille (d.h. in positiver z-Richtung) auszubilden ist. Diese Abdeckung kann beispielsweise aus Metall oder absorptiven Materialien, wie z.B. Kunststoff, ausgebildet werden.
  • Alternativ - oder ggf. kumulativ (nicht dargestellt) - hierzu kann der zylinderförmige keramische Resonator 1 erfindungsgemäß sogar im negativen Wertebereich zur Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b angeordnet werden, insbesondere - wie in Fig. 7 gezeigt - wenn in der Leiterplatte 6 eine Ausnehmung 8 für den Resonator 1 ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft dabei sind Ausgestaltungen von Ausnehmungen 8, welche eine Art selbstzentrierende Montage des Resonators 1 zur Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b erlauben. Lediglich ergänzend sei wiederum erwähnt, dass bei der Ausgestaltung von Oszillatorschaltungen eine Abdeckung (nicht dargestellt) oberhalb der Pille (d.h. in positiver z-Richtung) derartiger Filterelemente auszubilden ist.
  • Die Erfindung beinhaltet die variabel beabstandete Anordnung eines Resonators 1 zu einer Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b, welche eine, zwei oder mehr Zu- bzw. Ableitungen 2, 3 umfasst. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise die transmittierte Signalleistung im Vergleich zu konventionellen Ankopplungsstrukturen (vgl. noch einmal den in Fig. 8 dargestellten Bandpassfilter) wesentlich erhöhen. Damit kann ein sicheres Anschwingen und ein stabiler Betrieb eines mit dieser Filterstruktur aufgebauten Oszillators bei praktischen Betriebsbedingungen (z.B. über einen großen Temperaturbereich) erreicht werden.
  • Die Positioniergenauigkeit des zylinderförmigen Resonators 1 ist sehr gering. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung, bei welcher der Resonator 1 nur in die vorzugsweise selbstzentrierende Mitte wenigstens einer von der Ankontaktierungsstruktur 4, 4a, 4b umgebenen Ausnehmung 8 geklebt werden muss.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Filterelements mit einem zylinderförmigen, dielektrischen Resonator 1 beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf diese Art Resonatoren beschränkt. Insbesondere können jedwede Art rotationssymmetrischer Resonatoren - gleich ob massiv ("disk-type") oder als Hohl- bzw. Teilhohlkörper ("cylinder-type") ausgebildet - Gegenstand erfindungsgemäßer Ankontaktierungen sein.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Oszillatorschaltungen mit Betriebsfrequenzen größer 18 GHz, wie sie typischerweise in Außenraumsystemen eines Kraftfahrzeuges wie Lane Departure Warning (LDW), Blind Spot Detection (BSD) oder Rear View Detection etc. zunehmend Verwendung finden.

Claims (15)

  1. Filterelement geeignet zur Filterung elektromagnetischer Wellen, umfassend
    - einen dielektrischen, zylinderförmigen Resonator (1); sowie
    - eine oder mehrere Leitungen (2, 3), welche elektromagnetische Wellen an den dielektrischen Resonator
    (1) heran- bzw. abführen;
    - wobei die Leitungen (2, 3) in einer Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) enden;
    - wobei die Leitungen (2; 3) nebst ihrer Ankontaktierung (4, 4a, 4b) auf einer Leiterplatte positioniert sind;
    - wobei der Resonator (1) zur Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) beabstandet angeordnet ist, und
    - dass der Resonator (1) durch die Leiterplatte (6) gehaltert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass in der Leiterplatte (6) eine Ausnehmung (8) vorgesehen ist, in welcher der Resonator (1) mittels eines geeigneten Befestigungsmittels (7) angeordnet ist.
  2. Filterelement geeignet zur Filterung elektromagnetischer Wellen, umfassend
    - einen dielektrischen, zylinderförmigen Resonator (1); sowie
    - eine oder mehrere Leitungen (2, 3), welche elektromagnetische Wellen an den dielektrischen Resonator (1) heran- bzw. abführen;
    - wobei die Leitungen (2, 3) in einer Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) enden;
    und die Leitungen rebst ihrer Ankontaktierung (4, 4a, 4b) auf einer Leiterplatte (6) positioniert sind;
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Resonator (1) durch eine Haltefläche bzw. Abdeckung (5) gehaltert ist; und
    die Haltefläche bzw. Abdeckung gegenüberliegend der Leiterplatte (6) ist,
    - dass der Resonator (1) zur Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) variabel beabstandet angeordnet ist;
    - wobei in der Haltefläche bzw. der Abdeckung (5) eine Ausnehmung (8) vorgesehen ist, in welcher der Resonator (1) mittels eines geeigneten Befestigungsmittels (7) angeordnet ist.
  3. Filterelement nach Anspruch 1 und 2.
  4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) dergestalt dimensioniert ist, dass eine selbstzentrierende Bestückung bzw. Montage des Resonators (1) ermöglicht ist.
  5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungsmittel (7) für den Resonator (1) ein Kleber oder Silicon verwendet wird.
  6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitung (2, 3) jeweils in einer separat ausgebildeten Ankontaktierungsstruktur (4a, 4b) endet.
  7. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Leitungen (2, 3) in einer gemeinsam ausgebildeten Ankontaktierungsstruktur (4) enden.
  8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) wenigstens abschnittsweise sichelförmig ausgebildet ist.
  9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankontaktierungsstruktur (4) als Kreisring ausgebildet ist.
  10. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) als Kreisbogensegment mit einem variablen Öffnungswinkel (α) kleiner 360° ausgebildet ist.
  11. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) größere Abmaße als der zylinderförmige Resonator (1) aufweist.
  12. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) kleinere Abmaße als der zylinderförmige Resonator (1) aufweist.
  13. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (1) zur Ankontaktierungsstruktur (4, 4a, 4b) im Wesentlichen zentriert ausgerichtet ist.
  14. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (1) eine Betriebsfrequenz größer 18 GHz aufweist.
  15. Oszillator, umfassend ein Filterelement zur Filterung elektromagnetischer Wellen nach einem der vorherigen Ansprüche.
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