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Title:
ADJUSTMENT DEVICE FOR DIELECTRIC RESONATORS WITH FIXED CHAMBER PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/034506
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for mechanically adjusting a frequency of dielectric resonators (22) which are disposed on an electric conductor substrate (24). A mechanical chamber (20) is arranged above the substrate (24) for field definition. A cover part (10) of the chamber (20) contains a recess, which is located above the dielectric resonator (22), wherein the deformation area (5) of a conductive deformable deformation wafer (1) fixed to the cover part (10) is arranged. Preferably, the deformation wafer (1) is a piece of sheet metal with retaining clips on the end thereof. Said extensions are introduced into specially provided openings of the cover part (10) and bent, when the deformation wafer is fixed. In order to adjust the frequency, the distance between the conductive deformation wafer (1) and the dielectric resonator (22) is reduced accordingly by simply deforming the wafer (1). Deformation can be carried out either manually or automatically by means of a die. The stable cover part (10) is not deformed, along with the outer walls of the chamber (20) which are integrated as elements. The invention can be used for dielectrically coupled resonator filters (DR filters) as well as for dialectic resonator oscillators (DRO).

Inventors:
SCHMIDT EWALD (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/002950
Publication Date:
April 22, 2004
Filing Date:
September 05, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SCHMIDT EWALD (DE)
International Classes:
H01P7/10; (IPC1-7): H01P7/10
Foreign References:
EP0064000A11982-11-03
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 08 29 September 1995 (1995-09-29)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 434 (E - 1412) 11 August 1993 (1993-08-11)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 065 (E - 586) 27 February 1988 (1988-02-27)
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum mechanischen Abgleich für eine Fre quenz von dielektrischen Resonatoren (22) auf einem elekt rischen Leitersubstrat (24) mit einer über dem Substrat (24) befindlichen mechanischen Kammer (20) zur Feldbegren zung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Deckelteil (10) der Kammer (20) mit einer Aussparung (12) über dem dielektrischen Resonator (22) enthält, über der sich ein an dem Deckelteil (10) befestigbares, leitfä higes Verformplättchen (1) mit einem Verformbereich (5) vorgegebener mechanischer Verformbarkeit befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) kreisförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verformplättchen (1) eine dreidimensio nale Formgebung aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformplättchen (1) am Rand min destens 2 Haltelaschen (7) enthält, die in dafür vorgesehe ne Durchbrüche (14) im Deckelteil (10) der Kammer (20) zur. Befestigung des Verformplättchen (1) einführbar und umbieg bar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die für die Haltelaschen (7) vor gesehenen Durchbrüche (14) im Deckelteil (10) der Kammer (20) außerhalb des Deckelabschnitts für die mechanische Kammer (20) zur Feldbegrenzung befinden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die in die Aussparungen (12) des Deckelteils (10) der Kammer (20) eingeführten Haltelaschen (7) des Ver formplättchens (1) mit Leitkleber verklebt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (10) der Kammer (20) aus leitend beschichtetem Spritzgusskunststoff besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (10) der Kammer (20) aus Druckgussmetall besteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24) mit dem dielektri schen Resonator (22), die Kammer (20) zur Feldbegrenzung und das Deckelteil (10) mit eingebautem Verformplättchen (1) innerhalb eines abgeschlossenen Gehäuses (26,28) vor gesehen sind.
10. Sensor mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprü chen 1 bis 9.
11. Dielektrischer ResonatorFilter (DRFilter) mit einer oder mehreren Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Description:
Abgleichanordnung für dielektrische Resonatoren mit festen Kammerteilen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer mechanischen Abgleichan- ordnung für die Frequenz bei dielektrischen Resonatoren (DR) auf einem elektrischen Leitersubstrat mit einer über dem Substrat befindlichen mechanischen Kammer zur Feldbe- grenzung.

Für Sensoren und Frequenzfilter in der Hochfrequenztechnik werden dielektrische Resonatoren (DR) verwendet, die auf einem elektrischen Leitersubstrat angebracht sind. Zum Bei- spiel werden DRs in der Kraftfahrzeugtechnik beim Nahbe- reichsradar (Short-Range-Radar, SRR) oder bei der adaptiven Geschwindigkeitsregulierung (adaptive cruise control, ACC) eingesetzt.

Zur Feldbegrenzung befindet sich über dem Substrat mit dem DR eine mechanische Kammer, d. h. eine Kammer, die durch ih- re Bauform als solche zu erkennen ist. Ihre Form hat Aus- wirkungen auf das Feld und somit auf die Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonatoroszillators (DRO) bzw. des DR- Filters. Einfluss auf das Feld haben auch in die Kammer hineinragende metallische Elemente oder Isolatorelemente mit einer geeigneten Dielektrizitätskonstante. So wird die Resonanzfrequenz des DRO bei Verwendung eines gut leitfähi- gen Metalls um so geringer, je mehr es dem DR angenährt ist. Umgekehrt verhält es sich bei dem Isolatormaterial.

Dabei wird bei einer Annäherung an den DR die Frequenz er- höht. Diese Effekte werden im Stand der Technik zum Abglei- chen der genau vorgesehenen Frequenz der DRO-oder der Fil- ter-Anordnung ausgenutzt. Es sind verschiedene Abgleichan- ordnungen bekannt : So wird zum Beispiel, wie auf der Webseite www. johansonmfg. com/app/app. pdf beschrieben ist, eine Ab- gleichschraube mit axialer Abstandsjustage eines am unteren Ende der Schraube befindlichen Metallplättchen oder Isolatorstücks verwendet. Durch Drehen der Schraube kann der Abstand des Metallplättchens oder Isolatorstücks zum DR verändert werden und so die richtige Frequenz eingestellt werden. Es gibt mehrere Methoden, die Schraube in ihrer Ab- gleichlage zu sichern, wie beispielsweise mit einer Konter- mutter. Das Gegengewinde der Abgleichschraube befindet sich in einem Gehäuse, dem Abgleichträger. Dabei ist entweder das Leitersubstrat in das Gehäuse eingebracht, oder das Ge- häuse wurde auf dem Substrat positioniert und befestigt.

Diese Abgleichanordnung hat jedoch den Nachteil, dass wegen des Gewindes und der notwendigen zusätzlichen Sicherungs- teile der Produktionsaufwand relativ hoch ist, und durch die daraus folgenden Kosten die Abgleichanordnung verteuert wird. Auch kommt nachteilig der relativ große Raumbedarf für die Abgleichschraube mit entsprechender Halterung hin- zu.

Eine kostengünstigere und raumsparende Variante der Ab- gleichanordnung existiert im Stand der Technik bei Verwen- dung von metallischen Kammern aus gut leitfähigem und bieg- barem Blech, wie zum Beispiel Weißblech mit geringer Feder- eigenschaft. Dabei wird das Blech oberhalb des DR soweit plastisch verformt und damit dem DR angenährt, bis die ge- wünschte Frequenz erreicht ist. Die Verformung erfolgt ma- nuell oder automatisch mittels eines mechanischen Stempels während des elektrischen Betriebs unter Beobachtung der Frequenz.

Diese Abgleichanordnung enthält zwar keine Extrateile, wie beispielsweise eine Abgleichschraube, hat aber den Nach- teil, dass sich die Verformung auch auf die Kammerwände er- streckt, die aus dem gleichen weichen Blech bestehen. Da- durch ergeben sich bei der Serienfertigung größere Streuun- gen als erwünscht. Also sind zur Sicherung der Qualität verstärkt Kontrollmaßnahmen notwendig, wobei ein Teil an Ausschuss mit eingeplant werden muss. Zusätzliche Kosten sind die Folge davon.

Vorteile der Erfindung Mit der Vorrichtung nach dem Anspruch 1 ist eine kosten- günstige und raumsparende mechanische Abgleichanordnung für einen zuverlässigen ausreichend genauen Abgleich der Fre- quenz bei DROs oder dielektrisch gekoppelten Resonator- Filtern (DR-Filtern) gefunden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegen- standes der Erfindung angegeben.

Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine kreisförmige Aussparung für das Verformplättchen im Deckel- teil. Dadurch ist gewährleistet, dass das aus leitfähigen und verformbaren Material bestehende Verformplättchen, das in oder unmittelbar über der Aussparung in die sonst nicht verformbare Außenwand eingebaut ist, beim Abgleichen in al- le Winkelrichtungen gleichmäßig verformt wird. Damit werden Schwierigkeiten beim Abstimmen der Frequenz vermieden, die bei Asymmetrien sonst auftreten würden.

Um das Verformplättchen in die Aussparung des Deckelteils besser angepasst einzufügen, ist das Plättchen nicht eben, sondern bevorzugt erfindungsgemäß dreidimensional ausges- taltet.

Eine besonders einfache, haltbare und kostengünstige Metho- de der Befestigung für das Verformplättchen ist die Verwen- dung von Haltelaschen. Dabei sind erfindungsgemäß die Hal- telaschen als Fortsätze am Rand des Verformplättchens aus- gestaltet. Das Plättchen wird bei der Herstellung einstü- ckig mit diesen Fortsätzen ausgestanzt. Zur Befestigung des Verformplättchens werden die Fortsätze nur in die im De- ckelteil dafür vorgesehenen Durchbrüche gesteckt, und die auf der anderen Seite herausragenden Enden nach außen umge- bogen. Der Halt kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe von Leitkleber noch verstärkt und fixiert werden. Damit wird zusätzlich ein Feldaustritt aus der Kammer verhindert, falls die Laschen innerhalb der DR-Kammer angeordnet sein sollten.

Die Durchbrüche im Deckelteil befinden sich als erfindungs- gemäße Weiterbildung in vorteilhafter Weise außerhalb des Deckelabschnitts der mechanischen Kammer, d. h. der gesamten Decke der Kammer. Dadurch ragen die Enden der Haltelaschen des eingebauten Verformplättchens nicht in den Innenraum der Kammer und stören somit nicht das Feld und die Fre- quenz.

Ein besonders großer Vorteil der vorliegenden Erfindung zeigt sich bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung, in der das Deckelteil der Kammer zur Feldbegrenzung aus lei- tend beschichtetem Spritzgusskunststoff besteht. Dadurch lässt sich der Frequenzabgleich auch bei dem gut zu verar- beitendem, leitend beschichtetem Spritzgusskunststoff- Deckelteil ohne eine bisher notwendige Abgleichschraube durchführen.

Weiter ist es nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorteilhaft, dass für eine Abgleichsanordnung ohne Ab- gleichschraube das Deckelteil der Kammer, dadurch, dass es in keinem Bereich verformt zu werden braucht, aus Druck- gussmetall bestehen kann. So lässt sich das Deckelteil in der für die Anwendung gewünschten Form einfach und kosten- günstig ohne leitende Beschichtung herstellen.

Die erfindungsgemäßen DROs können in Sensoren in vorteil- hafter Weise verwendet werden. Es lassen sich damit wegen des geringen Raumbedarfs durch die fehlenden Abgleich- schrauben kostengünstig ohne viel Ausschuss durch zu große Streuung der Frequenz kleine Sensoren anfertigen. Solche platzsparenden Sensoren sind in der Kraftfahrzeugtechnik in Short-Range-Radaranwendungen oder bei der adaptiven Ge- schwindigkeitsregulierung (adaptive cruise control, ACC) besonders gut einsetzbar.

Des weiteren kann die vorliegende Erfindung in Frequenzfil- tern mit DR-Filtern kostengünstig und in ausreichender Qua- lität verwendet werden.

Zeichnungen Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er- findung erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine Skizze einer Aufsicht von oben auf eine erfin- dungsgemäße Ausgestaltung eines Verformplättchens, Fig. 2 eine Skizze einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Verformplättchens im seitlichen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä- ßen Deckelteils mit kreisförmiger Aussparung für das Ver- formplättchen, und Fig. 4 eine Skizze eines Ausschnitts einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Kammer eines dielektrischen Resonatoroszillators (DRO-Kammer) im seitli- chen Querschnitt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausgestaltung eines erfindungsgemä- ßen Verformplättchens in der Aufsicht von oben und im seit- lichen Querschnitt dargestellt. Das im Wesentlichen kreis- runde Verformplättchen 1 mit vier am Rand befindlichen Hal- telaschen 7 besteht aus gut leitfähigem und verformbarem Metall, zum Beispiel Weißblech. Die innere runde Zone des Plättchens 1 ist der definierte Verformbereich 5.

Dieser Bereich 5 ist zur Frequenzabstimmung der in Fig. 4 dargestellten DRO-Kammer 20 durch manuelles oder automati- sches Eindrücken mit einem Stempel irreversibel nach unten verformbar. Dem gegenüber dient der etwas höher gelegene äußere Ringbereich 3 des Verformplättchens 1 der festen Auflage auf das in Fig. 3 schematisch skizzierte Deckelteil 10. Zur Fixierung auf diesem Deckelteil 10 werden die vier, am Rand des Verformplättchens 1 als Fortsätze gleichmäßig angeordneten Haltelaschen 7 von oben in die vier ebenfalls in Fig. 3 dargestellten Durchbrüche 14 des Deckelteils 10 gesteckt, und der unten herausragende Teil der Laschen 7 nach außen umgebogen.

Die Anzahl und die genaue Form der Haltelaschen 7 ist nicht zwingend festgelegt. Es können zum Beispiel auch nur drei sein, solange ein fester Halt des Verformplättchens 1 auf dem Deckelteil 10 gewährleistet ist. Der Halt kann bei- spielsweise noch mit Hilfe von Leitkleber verstärkt werden.

Das in Fig. 3 schematisch dargestellte erfindungsgemäße De- ckelteil 10 weist für den Verformbereich des in Fig. 1 und 2 skizzierten Verformplättchens 1 eine kreisrunde Ausspa- rung 12 auf. Das Deckelteil 10 besteht aus Druckgussmetall und ist so stabil ausgelegt, dass es seine Form nicht beim Verformen des Verformplättchens 1 zum Abstimmen der Fre- quenz verändert. Das Deckelteil 10 kann auch aus leitend beschichtetem Spritzgusskunststoff bestehen. Es braucht nicht notwendigerweise gespritzt bzw. gegossen zu sein, sondern es sind ebenfalls andere Herstellungsmethoden, wie zum Beispiel Ausfräsen, möglich.

Um die kreisrunde Aussparung 12 sind im für die Stabilität ausreichendem Abstand im Deckelteil 10 vier Durchbrüche 14 für die Haltelaschen des Verformplättchens angeordnet. Die Anzahl und Größe der Durchbrüche 14 sind an die der Halte- laschen angepasst. So können es zum Beispiel auch zwei, drei oder fünf Durchbrüche 14 sein.

Von der nahezu planen oberen Platte des Deckelteils 10 ra- gen die Außenwände 16 für die in Fig. 4 skizzierte DRO- Kammer 20 senkrecht nach unten heraus. Diese Außenwände 16 brauchen nicht wie in diesem Fall in das Deckelteil 10 in- tegriert zu sein, sondern können auch als separate Baube- standteile für die DRO-Kammer 20 vorliegen. Wesentlich ist aber, dass sich die Aussparung 12 an der Oberseite inner- halb des von den Außenwänden 16 abgesteckten Bereichs be- findet.

Die Platte des Deckelteils 10 besitzt außerhalb des Kammer- bereichs Löcher 18 für Schrauben zur Befestigung innerhalb der die DRO-Kammer 20 enthaltenden Vorrichtung. Auch ande- re, im Stand der Technik bekannte Befestigungsalternativen, sind denkbar.

In Fig. 4 ist ein Ausschnitt der gesamten Vorrichtung im Bereich der erfindungsgemäßen Kammer 20 eines dielektri- schen Resonatoroszillators (DRO-Kammer) im seitlichen Quer- schnitt skizziert.

Der dielektrische Resonator (DR) 22 ist innerhalb der DRO- Kammer 20 auf der die elektrischen Elemente der gesamten Vorrichtung tragenden Substratplatte 24 angebracht. Er ist aus dielektrischem Material und ist ein bekanntes, handels- üblich käufliches HF-Bauteil. Dieser DR wird auf der Sub- stratplatte 24 mit geeigneter elektrischer Hochfrequenz- Schaltung positioniert montiert. Der DR wird entweder di- rekt oder zusammen mit einem dünnen Zwischenplättchen, z. B. aus Quarzglas, auf das Substrat geklebt. Dies ist eine be- kannte Maßnahme, um verbesserte Gütewerte zu erreichen.

Die Substratplatte 24 ist im gezeigten Beispiel ihrerseits wieder in das Deckelteil 10 eingeklebt.

Im Kammerdeckelbereich oberhalb des DR 22 befindet sich die Verformfläche 5 des in das Deckelteil 10 eingebauten Ver- formplättchens 1. Diese Fläche 5 ist durch manuelles oder automatisches Eindrücken mit einem Stempel irreversi- bel so weit nach unten verformt, dass die gewünschte Fre- quenz eingestellt ist.

Das im Verhältnis zum Verformplättchen 1 erfindungsgemäß sehr stabil ausgelegte und damit nicht verformbare Deckel- teil 10 liegt mit den integrierten Außenwänden der DRO- Kammer 20 auf der Substratplatte 24 auf und ist dort lei- tend verklebt. Es wird von oben mit einer Schutzplatte 28 vor äußeren Einflüssen abgeschirmt. Die Schutzplatte 28 bildet den oberen Gehäuseteil der gesamten Vorrichtung. Das Gehäuseteil 26 ist unterhalb der Substratplatte 24 positio- niert. Es wird dabei ein so großer Abstand gewählt, dass die erforderlichen Elektronikbauelemente auf der Seite zum Gehäuseteil 26 hin verbaut werden können. Dadurch ist die DRO-Kammer 20 mit ihren Bestandteilen in das Gehäuse der Vorrichtung fest und nach außen geschützt eingefasst.

Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung ist als Ganzes bei- spielsweise in einem Sensor enthalten. Die Kammer 20 mit dem auf dem Substrat 24 befestigten dielektrischen Resona- tor 20 und dem Deckelteil 10 mit eingebautem Verformplätt- chen 1 kann sich im Zentrum des Sensors 30 befinden. Das obere Gehäuseteil 28 kann am Randbereich des Sensors mit dem unteren Gehäuseteil 26 fest verschraubt sein.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo- difizierbar.

So kann das Verformplättchen zum Beispiel ohne Haltelaschen mit dem Deckelteil fest mit Hilfe von Leitkleber verklebt sein.

Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im we- sentlichen frei miteinander und nicht durch die in den An- sprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.