DE4430988A1

DE4430988A1 - HF-Streifenleitungsresonator

Info

Publication number: DE4430988A1
Application number: DE4430988A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Gapski; Volker Dipl Ing Detering; Juergen Dipl Ing Lepping
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-21
Also published as: EP0777919B1; JPH09508779A; AU684994B2; CA2198614A1; FI970830A; DE59502431D1; JP2814747B2; EP0777919A1; AU3252395A; FI970830A0; CN1090828C; WO1996007214A1; CN1157060A; ES2117436T3; CA2198614C; ATE167004T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen HF-Streifenleitungsreso nator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

HF-Streifenleitungsresonatoren sind in Streifenleitungstech nik aufgebaute Schwingkreise, die für spezielle Anwendungen benötigt werden. Ein wesentliches Anwendungsgebiet ist bei spielsweise die Funknachrichtentechnik, bei der Funknachrich ten im Radiowellenbereich übertragen werden. Die den Radio wellenbereich abdeckenden Teilgebiete der Funknachrichten technik sind z. B. die Radio-, Fernseh-, Mobilfunk- und Satel litentechnik.

In der Mobilfunktechnik, die im weiteren vorrangig betrachtet werden soll, gibt es etliche Mobilfunksysteme zur Nachrich tenübertragung, die sich bezüglich

(a) des Anwendungsbereiches (öffentlicher mobiler Funk bzw. nicht-öffentlicher mobiler Funk),
(b) des Übertragungsverfahrens (FDMA = Frequency Division Multiple Access; TDMA = Time Division Multiple Access; CDMA = Code Division Multiple Access;),
(c) der Übertragungsreichweite (von mehreren Metern bis zu einigen Kilometern),
(d) des für die Übertragung verwendeten Frequenzbereiches (800-900 MHz; 1800-1900 MHz), unterscheiden.

Beispiele hierfür sind das öffentliche GSM-Mobilfunksystem mit einer Übertragungsreichweite von einigen Kilometern und einem Frequenzbereich für die Nachrichtenübertragung zwischen 800 und 900 MHz (Groupe Sp´ciale Mobile oder Global Systems for Mobile Communication; vgl. Informatik Spektrum, Springer Verlag Berlin, Jg. 14, 1991, No. 3, Seiten 137 bis 152, A. Mann: "Der GSM-Standard - Grundlage für digitale europäische Mobilfunknetze") und das nicht-öffentliche DECT-Schnurlossy stem mit einer Übertragungsreichweite von einigen 100 Metern und einem Frequenzbereich für die Nachrichtenübertragung zwischen 1880 und 1900 MHz (Digital European Cordless Tele communication; vgl. Nachrichtentechnik Elektronik, Berlin, Jg. 42, No. 1, 1-2/1992, Seiten 23 bis 29, U. Pilger: "Struktur des DECT-Standards"); beide benutzen das leistungs fähige TDMA-Übertragungsverfahren.

Die Einsatzmöglichkeit von HF-Streifenleitungsresonatoren in Mobilfunksystemen wird im folgenden für das DECT-Schnurlossy stem aufgezeigt. In dem DECT-Schnurlossystem, das im einfach sten Fall aus einer Basisstation mit mindestens einem zuge ordneten Mobilteil besteht, werden Hochfrequenzsignale in Funkteilen mit einer Sender-Empfänger-Struktur benötigt und verarbeitet.

Fig. 1 zeigt z. B. den bekannten (Druckschrift: ntz, Bd. 46, Heft 10, 1993, Seiten 754 bis 757 - "Architekturen für ein DECT-Sende- und Empfangsteil: Ein Vergleich") prinzipiellen Aufbau eines DECT-Funkteils FKT nach dem Superheterodynprin zip mit doppelter Frequenzumsetzung. Für diese Frequenzumset zung werden Mischer MIS eingesetzt, die ein Nutzsignal (Sende- oder Empfangssignal) durch Mischung mit einem Oszil latorsignal herauf- oder heruntermischen (Frequenz des Nutz signals herauf- oder heruntersetzen). Zur Erzeugung des Oszillatorsignals werden in dem Funkteil FKT gewöhnlich Oszillatoren OSZ1, OSZ2 verwendet, die hierfür entsprechend ausgebildete Resonatoren aufweisen. Als Resonatoren werden dabei vorzugsweise HF-Streifenleitungsresonatoren eingesetzt.

Fig. 2 zeigt den bekannten Aufbau eines HF-Streifenleitungs resonators 1, der z. B. als verkürzter Viertelwellenresonator ausgebildet ist. Der Viertelwellenresonator 1 ist z. B. auf einer Leiterplatte 2 mit einer Substratdicke d_S (Soll-Ab stand) angeordnet. Der Viertelwellenresonator 1 weist eine Streifenleitung 10 auf, die an einem Ende unmittelbar - durch eine Durchkontaktierung DK - und am gegenüberliegenden Ende über einen Kondensator 3 mit einem als Massepotential für die Streifenleitung 10 dienenden metallischen Leiter 11 - im vorliegenden Fall eine metallisierte Leiterfläche - verbunden ist. Der Streifenleiter 10 und der metallische Leiter 11 sind dabei auf einander gegenüberliegenden Flächen der Leiter platte 2 angeordnet. Der Streifenleiter 10 weist eine Länge l_ST und eine Breite b_ST auf, durch die zusammen mit der Kapazität des Kondensators 3, der Art der Durchkontaktierung DK, der Substratdicke d_S und der Dielektrizitätszahl ε_r der Leiterplatte 2 die Resonanzfrequenz des Viertelwellenresona tors 1 bestimmt ist. Durch den Kondensator 3 wird der Strei fenleitungsresonator 1 zum einen bezüglich der Resonanzfre quenz abgeglichen und zum anderen bezüglich der Resonatorlän ge l_ST verkürzt.

Aufgrund der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Streifen leitungsresonators 1 von den vorstehend angegebenen Parame tern wird die tatsächliche Resonanzfrequenz des Streifenlei tungsresonators 1 auch dadurch bestimmt, wie genau der Strei fenleitungsresonator 1 gefertigt werden kann, d. h. wie groß die Herstellungstoleranzen sind. Als besonders problematisch erweisen sich Toleranzen (Δd_S) in der Substratdicke d_S oder ganz allgemein in dem Abstand zwischen dem Streifenleiter 10 und dem metallischen Leiter 11 (Unterschied zwischen dem Soll-Abstand d_S und einem Ist-Abstand d_S±Δd_S).

Darüber hinaus wird dieses Problem vergrößert, wenn der vorstehend beschriebene Streifenleitungsresonator 1 von einem metallischen Gehäuse oder Gehäusedeckel umgeben wird und dieser metallische Leiter ebenfalls - herstellungsbedingt - nicht in einem definierten Abstand zum Streifenleiter ange ordnet werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe-besteht darin, einen HF-Streifenleitungsresonator anzugeben, bei dem durch fertigungsbedingte, den Abstand "Streifenleiter - metalli scher Leiter" beeinflussende Toleranzen im Aufbau des HF- Streifenleitungsresonators auftretende Änderungen in der Resonanzfrequenz des Resonators kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen HF-Streifenleitungsresonator durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß ein Streifenleiter des HF-Streifenleitungsreso nators nicht mehr gestreckt, wie beim Stand der Technik, sondern gekrümmt aufgebaut wird, werden in einem parallel zum Streifenleiter liegenden metallischen Leiter, der vorzugs weise als metallische Fläche ausgebildet ist, Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme bewirken eine Verkleinerung der Induktivität des HF-Streifenleitungsresonators. Je klei ner/größer der Abstand zwischen dem Streifenleiter und dem metallischen Leiter wird, desto kleiner/größer wird diese Induktivität. Da bei Annäherung/Entfernung zweier Leiter aber auch die Kapazität des HF-Streifenleitungsresonators vergrö ßert/verkleinert wird, heben sich bei entsprechender Dimen sionierung des gekrümmten Streifenleiters die beiden genann ten Effekte auf und der HF-Streifenleitungsresonator ist annähernd frequenzstabil gegenüber den angegebenen Abstands schwankungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt ausgehend von dem HF-Streifenleitungsresonator 1 nach Fig. 2 einen modifizierten HF-Streifenleitungsresona tor 1a, bei dem der Streifenleiter 10 einen gekrümmten Ver lauf aufweist. Die Krümmung ist dabei so gewählt, daß bei auftretenden Abstandsschwankungen (Soll-Abstand d_S und Ist- Abstand d_S±Δd_S) zwischen dem Streifenleiter 10 und dem metallischen Leiter 11 kapazitiv hervorgerufenen Resonanz frequenzverschiebungen beim HF-Streifenleitungsresonator 1a durch annähernd gleichgroße inverse induktiv hervorgerufene Resonanzfrequenzverschiebungen kompensiert werden.

Claims

1. HF-Streifenleitungsresonator, mit einem Streifenleiter (10), der in einem Soll-Abstand (d_S) zu einem Leiter (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifenleiter (10) gekrümmt ist und die Krümmung derart bemessen ist, daß der durch eine Abstandsabweichung zwischen einem Ist-Abstand (d_S±Δd_S) und dem Soll-Abstand (d_S) kapazi tiv hervorgerufenen Resonananzfrequenzverschiebung eine annähernd gleichgroße inverse induktiv hervorgerufene Reson anzfrequenzverschiebung entgegenwirkt.

2. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenleiter (10) und der Leiter (11) auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte (2) angeordnet sind.

3. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2) von einem elektrisch leitenden Gehäuse deckel umgeben ist.

4. HF-Streifenleitungsresonator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (11) als eine als Massepotential für den Streifen leiter (10) dienende metallische Fläche ausgebildet ist.

5. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem drahtlosen Telekommunikationsge rät.

6. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem DECT-Schnurlostelefon.

7. Verwendung des HF-Streifenleitungsresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem GSM-Mobilfunktelefon.