阻抗變換器裝置的製作方法

2023-09-17 02:20:00

專利名稱：阻抗變換器裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1前序部分所述的阻抗變換器裝置。
背景技術：
阻抗變換器如今特別在天線裝置中用於轉換阻抗。阻抗變換器用於使由各個簡單天線或天線部件如移相器、濾波器、帶通濾波器產生的阻抗寬頻帶地匹配於總體的系統阻抗，其在移動式無線電領域中為50歐姆。
由現有技術已知阻抗變換器，其中藉助一λ/4轉換這樣實施一阻抗變換，即，在天線裝置中的各接頭之間中間連接同軸電纜，其長度相當於高頻的四分之一波長，借其使天線裝置運行。在這種情況下，證明不利的是為使各同軸電纜中間連接，必須在同軸電纜的各端設置許多焊點，從而這樣的阻抗變換器的製造是昂貴的並且還由於各部分(部件)的多種多樣而強烈地為公差所困擾的。同樣由現有技術已知用於改變同軸元件中的阻抗的調整螺釘。這種阻抗變換的方式也是比較昂貴的。此外藉助按薄板的帶狀導體的形式的阻抗變換器實施阻抗轉換。在這種情況下，不利的是這種阻抗變換器只對有限的高頻功率是允許的並且阻抗的補充調整是不可能的，此外還應該考慮互調問題。

發明內容
因此本發明的目的是，提供一種阻抗變換器裝置，其可廉價地製造，適用於高頻功率並且可以按簡單的方式調整阻抗。
該目的通過獨立權利要求來達到。本發明的進一步構成闡明於各從屬權利要求中。
按照本發明的阻抗變換器裝置的特徵在於，一外導體、一內導體和一位於中間的介電體的特殊成型。裝置的外導體包括一底面，其由一個或多個側壁限定，藉此構成一包括一內腔和一處在底面對面的開口的外導體殼體。內導體設置在該內腔中，其中內導體和外導體通過介電體彼此絕緣。內導體包括至少一個板條形的部分，其具有一板條底面和至少一個板條隔板，該板條隔板從板條底面向外導體殼體的開口方向延伸。由於外導體構成為敞開的殼體，而能夠接近內導體，特別是接近板條形部分的各板條隔板。這些板條隔板可以藉助於相應的工具調整其角度，因此使用者可按簡單的方式調整阻抗，而不出現互調問題或並不惡化互調特性。其中應該指出，所述開口可以通過適當的閉鎖裝置關閉。但決定性的是，殼體在底面對面的側面不與殼體的全部側壁構成為單件的，從而在阻抗變換器中始終可以有局部的開口(必要時也可關閉)。按照本發明的阻抗變換器的另一優點在於，外導體殼體是可通用的並且為了改變阻抗變換器的轉變特性只須更換可易於接近的內導體。由於由外導體殼體達到的結構高度不會導致變換器的不符合要求的輻射。此外該變換器可用於很高的高頻功率。
優選地，阻抗變換器內寬沿一縱向方向在至少兩個對置的連接點之間延伸。此外為至少一個板條形內導體部分的板條底面配置至少兩個板條隔板，其特別是由板條底面的各邊緣向外導體殼體的開口方向延伸。為一個板條底面配置的各板條隔板特別是相互平行的。在一實施形式中，為一板條底面配置的各板條隔板在剖視圖中沿一平行於外導體的底面的平面在阻抗變換器的縱向方向相互共同或分開延伸。或者，為一板條底面配置的各板條隔板是相互平行的。此外，為一板條底面配置的各板條隔板內寬可以垂直於該板條底面。或者，為一板條底面配置的各板條隔板在剖視圖中沿一垂直於阻抗變換器的縱向方向的平面向外導體殼體的開口方向相互分開或共同延伸。
在本發明一優選的實施形式中，外導體包括一衝壓的、成一件的、具有彎曲的側壁的金屬薄板。藉此能夠廉價地製造外導體，因為通過衝壓進行製造是簡單而低費用的。類似地，內導體優選同樣是一衝壓的、成一件的、具有彎曲的板條隔板的金屬薄板。藉此一方面達到內導體的低費用的製造而另一方面確保板條隔板的良好的可彎性，從而通過板條隔板的彎曲可容易調整或改變阻抗。
在本發明的一優選的實施形式中，介電體為一具有凹槽的構件，其中該構件插入外導體殼體的內腔中而內導體設置在該構件的凹槽中。從而按簡單的方式通過一單獨的構件達到了內導體與外導體之間的電絕緣。其中該構件優選構成為單件的。此外，該構件在一優選的方案中通過力鎖合，特別是通過夾緊，和/或通過形鎖合和/或通過材料鎖合固定於外導體殼體中。類似地，內導體通過力鎖合，特別是通過夾緊，和/或通過形鎖合和/或材料鎖合固定於介電體的凹槽中。按這種方式能夠簡單地組裝本發明的阻抗變換器的各部件，而不必設置附加的固定裝置。
在變換器的另一優選的方案中，內導體在其各末端具有包括至少一個或多個端面的終端部分，其向外導體殼體的開口方向延伸。藉助於這些終端部分能夠固定內導體在外導體殼體中的位置。在該方案和介電體為一具有凹槽的構件的實施形式相組合的情況下，優選將凹槽的一個或多個角製成圓角並容納內導體的終端部分的各邊緣。
在本發明的一特別優選的實施形式中，內導體具有至少一個第一板條形部分用於阻抗轉換。其中該第一板條形部分優選具有等於一高頻的波長的1/4的長度，其應用於移動式無線電傳輸，特別是應用於GSM網和/或UMTS網中的一高頻。在這種情況下優選將所述長度調整到待傳輸的中心頻率。藉此使其能夠在通行的移動式無線電電網中用作為λ/4變壓器。利用阻抗變換器在應用長的外導體的情況下在必要時也可以實施多級的λ/4轉換。
在本發明的另一實施形式中，內導體具有至少一個第二板條形部分，用於內導體的長度匹配。通過第二板條形部分達到使內導體的長度始終是相等的而與所應用的高頻無關，從而內導體始終可以插入一同樣構造的外導體殼體中。因此通過更換內導體，阻抗變換器可以簡單地適應於不同的天線系統。
為使阻抗變換器與導電線相連接。外導體中和內導體中設有連接點，這些連接點優選包括在外導體或內導體的各末端的孔。外導體的每一孔優選與內導體的一孔對準，其中各對準的孔分別通過介電體中的一孔相互連通。外導體和內導體的各孔優選用於安裝同軸電纜並隨後焊接，其中外導體的孔用於安裝同軸外導體而內導體的孔用於安裝同軸內導體。介電體的各孔優選分別形成於凹槽中，各凹槽特別用於安裝同軸外導體與同軸內導體之間設置的絕緣。此外外導體的各孔可以包括至少一個肩部，其特別用於一同軸外導體的一端的止擋。
在本發明的阻抗變換器的一優選的實施形式中，同軸電纜藉助於焊膏和/或成一體的焊料成型件焊接到外導體和內導體的孔上。藉此能夠實現同軸電纜在阻抗變換器上的自動化的和低費用的釺焊。
應用於本發明的阻抗變換器中的介電體在本發明的一個實施形式中包括空氣，這意味著，阻抗變換器的內導體和外導體通過附加的隔離介質彼此隔開。
在本發明的阻抗變換器的另一實施形式中，內導體構成為具有多個平行設置的板條形部分的扇形的。藉此該裝置可以與多個不同的系統相聯接。為了各板條形部分固定，將其分別設置於介電體的凹槽中。


以下藉助於附圖描述本發明的各實施例。其中圖1按照本發明的第一實施形式的阻抗變換器的透視圖；圖1a用於本發明的阻抗變換器中的外導體的一優選的實施形式的透視圖；圖2圖1的阻抗變換器相對於圖1旋轉180°的透視圖；圖3圖1的阻抗變換器的俯視圖；圖4圖3的阻抗變換器沿線I-I截取的剖視圖；圖5本發明的阻抗變換器的第二實施形式的透視圖；圖6圖5的阻抗變換器相對於圖5旋轉180°的透視圖；圖7圖6的阻抗變換器的俯視圖；圖8圖7的阻抗變換器沿線II-II截取的剖視圖。
具體實施方式
圖1和圖2示出本發明的阻抗變換器的第一實施形式的透視圖。變換器包括一外面的長方形金屬殼體1形式的外導體，其中殼體在上面是敞開的並且由一衝壓的金屬薄板構成。該殼體構成基本上矩形的並且具有一(由圖1和圖2看不到的)底面1a和側壁1b、1c、1d和1e。如圖1a中所示，外導體1優選為一金屬薄板件，其各側壁是金屬薄板件的向上彎曲的部分。其中各側壁的邊緣通過窄的中間空隙z彼此隔開。在圖1a中所示的外導體的內部可以通過沿各彎曲的側壁的力鎖合而夾緊介電體3。
介電體同樣在上面是敞開口並且在其內部插入一內導體2。該內導體具有終端部分2c或2d，其分別包括側壁24、25、26或27、28、29。各終端部分沿製成的圓角3a、3b、3c和3d插入介電體3中。內導體2具有一長度以使其經由終端部分2c和2d夾緊於介電體3的內腔中。該內導體在終端部分2c與2d之間包括兩個相互連接的板條形部分2a和2b。第一板條形部分2a包括一板條底面21和兩個垂直向上延伸的板條隔板22和23。類似地，第二板條形部分2b包括一(由圖1和2看不到的)板條底面21』和板條隔板22』和23』。內導體優選構成為一件的金屬薄板，其中在金屬薄板中首先衝壓成型終端部分和板條形部分的側壁並緊接著向上彎曲各側壁和板條隔板。由於外導體和內導體採用衝壓的薄板，確保阻抗變換器的廉價而簡單的製造。
利用板條形部分2a、2b和相應的彎曲的板條隔板的寬度或利用各板條形部分在外導體之上的高度(通過介電體的距離)可以調整轉換阻抗。
當阻抗變換器在一天線裝置中焊接在各同軸電纜之間時，第一板條形部分2a用於阻抗的轉換。第一板條形部分2a的長度為一波長λ的1/4，藉此實施λ/4的轉換，其中λ相當於高頻的波長，借其使相應的天線裝置運行。在這種情況下涉及優選通行的移動式無線電頻率，例如GSM網中的900或1800MHz。不同於第一板條形部分2a，阻抗變換器的第二板條形部分2b優先用於加長校正。亦即，第二板條形部分的長度根據第一板條形部分的長度和阻抗變換器的總長總是選擇成使內導體始終在介電體中固定於同一位置。
內導體2具有很大的優點，即通過第一板條形部分2a的各板條隔板的彎曲可以匹配或改變其阻抗。這特別在製成的阻抗變換器中具有優點，因為在製造過程結束後可以通過板條隔板22或23的彎曲補償阻抗中再次可能的誤差。必要時第二板條部分也可以構成使其同樣影響阻抗，從而可以通過板條隔板22』或23』的彎曲改變變換器的阻抗。
阻抗變換器的外導體1具有一在側面1e中的圓柱形孔101和在側面1c中的兩個相互連通的圓柱形孔102和103。這些孔徑由介電體3中的相應的圓柱形孔301、302和303與終端部分2c或2d中的較小的圓柱形孔201、202和203連通。外導體和內導體中的各孔用於與一同軸電纜的連接，其中外導體的孔用於安裝一同軸外導體而內導體的相應的孔用於安裝相應的同軸內導體。為了電纜的同軸導線的固定將導線焊接到孔上。特別是在殼體1的側壁1c和1e的外面上焊接同軸外導體而在內導體2的終端部分2c和2d中焊接同軸內導體。藉助於成一體的焊料成型件或焊膏可以自動化地實現內導體和外導體在阻抗變換器與同軸電纜之間的焊接(例如藉助於感應焊接)。與傳統的阻抗變換器相比，那裡將用於阻抗變換的同軸電纜焊接為中間連接，在本發明的阻抗變換器中需要較少量的焊點。此外，通過阻抗變換器的結構高度避免輻射，其例如在按薄板的帶狀導體的形式的阻抗變換器中出現的。
圖3示出圖1或圖2的阻抗變換器的俯視圖。由圖3特別顯而易見的是，第一板條形部分2a的板條底面21寬於第二板條形部分2b的板條底面21』。此外，第二板條形部分的長度小於第一板條形部分的長度。通過第二板條形部分的縮小的構造方式使該部分對變換器的阻抗只有微小的或完全沒有影響。另外由圖3顯而易見的是，各板條形部分的板條隔板22和23以及22』和23』從上面是完全可接近的，從而使用者在必要時可以通過各板條隔板的彎曲補充調整或調整阻抗。
圖4中示出沿圖3的線I-I截取的剖視圖，以點劃線表示各同軸電纜的位置，其與阻抗變換器相連接。此外，以單陰影線表示外導體殼體1的橫截面，相反以雙陰影線表示介電體3的橫截面。由圖4特別得出外導體殼體中的孔101和103的直徑、介電體中的孔301和303的直徑和內導體殼體中的孔201和203的直徑。孔103、203和303中孔103具有最大的直徑，其中該孔103用於安裝同軸電纜5的同軸外導體51。其中插入的同軸外導體止擋在孔103中的環形肩部S上。孔303具有比孔103較小的直徑並且用於安裝同軸電纜5的絕緣53。孔203具有最小的直徑並且用於安裝同軸電纜5的同軸內導體52。同軸外導體51通過焊接固定在側壁1c的側面上。類似地，同軸內導體52焊接在側壁25的內面上。
設置在側壁1e的區域內的孔101、201和301用於較大的或阻尼較低的同軸電纜5』。類似於孔103，孔101具有一相應的肩部S』，其止擋同軸外導體51』的一端。孔301小於孔101並且其設置於介電體3的圓柱形凹槽A中，其中該凹槽選擇成使同軸電纜5』的絕緣53』可以裝入其中。內導體2中的孔201的大小基本上相當於介電體3中的孔301的大小，其中這些孔的直徑選擇成使同軸電纜5』的同軸內導體52』通過這些孔。類似於阻抗變換器的對置的一側，同軸內導體52』焊接在側壁28的內面上而同軸外導體51』焊接在側壁1e的外面上。當經由孔102和103插入例如兩個分別具有50歐姆阻抗的同軸電纜時，在該位置產生25歐姆的輸入阻抗。阻抗變換器的阻抗在一這種情況下應調整到35歐姆，以便在對置的孔101處再次產生50歐姆的阻抗。在側壁1e處代替用於同軸電纜的兩連接點在必要時也可以設置只一個單獨的連接點用於單個同軸電纜。
圖5和6示出阻抗變換器的另一實施形式的透視圖，其中圖6的視圖相對於圖5的視圖旋轉180°。不同於第一實施形式，阻抗變換器的內導體2構成為扇形的，其中代替單個的第一板條形部分設置三個相互平行設置的板條形部分2a、2a』和2a」。但也可以設置只兩個或更多個這樣的相互平行設置的板條形部分。這些板條形部分經由一橫向延伸的板條2e與第二板條形部分2b相連接。為了三個第一板條形部分與相應的同軸電纜的接觸，在外導體1中設有分別相互連通的孔102、103或102』、103』或102」、103」。此外每一板條形部分2a、2a』或2a」通向一單獨的終端部分2c、2c』或2c」，如特別由圖6可看出的。同樣一終端部分2d連接在板條形部分2b的一側。外導體1的全部孔類似於上述實施例對準於介電體和內導體中的相應的孔。為了內導體在介電體中的固定，在介電體的內腔中設有用於終端部分2c、2c』、2c」和2d的相應的凹槽。這些凹槽通過在介電體的內面上的長方體形凸出部31、32、33和34構成。藉此達到內導體在介電體中的固定。
圖7示出圖5或圖6的阻抗變換器的俯視圖。由圖7特別得出內導體的結構。顯而易見的是，三個平行的板條形部分2a、2a』和2a」構成完全相同的並且比板條形部分2b具有較大的寬度。但各板條形部分也可以是不同寬的，以便達到符合要求的功率分配。通過板條形部分2a、2a』和2a」的板條隔板的彎曲可以再次調整或改變阻抗，因為板條形部分2a、2a』和2a」基本上承擔阻抗轉換的功能。較窄的板條形部分2b用於加長匹配或在必要時也用於內導體2的三個單支線的阻抗轉換，其中該部分的長度始終選擇成使內導體在介電體3的內腔中可夾緊在介電體的對置的兩側壁之間。該阻抗變換器由於其成扇形的形狀用於多個平行的同軸電纜的連接，從而使其能夠實現多個天線系統的聯合和阻抗轉換。
圖8示出沿圖7的線II-II截取的剖視圖。其中特別是阻抗變換器中的各圓柱形孔的尺寸是顯而易見的，其中為了說明起見相應的同軸電纜5或5』已插入各孔中。按圖8的變換器的結構基本上相同於圖4的變換器的結構，其中相同的構件以相同的標記標示。因此略去圖8的結構的詳細描述並且有關這方面內容可參照圖4。在圖8的阻抗變換器的左邊示出在終端部分2c的區域內孔103、203和303的設置，其中在相應的終端部分2c』和2c」中各孔的設置是完全相同的。類似於圖4孔103具有一肩部S用於支承同軸外導體51。同樣在變換器的對置的右邊在孔101中設有一肩部S』並且孔301設置於凹槽A中，該凹槽用於安裝絕緣53』。如關於圖4所描述的，將同軸電纜的外導體和內導體分別焊接在阻抗變換器的外導體和內導體上。
權利要求1.阻抗變換器裝置，特別是在天線裝置中用以變換阻抗，包括一具有一個或多個電線連接點的導電的外導體(1)、一具有一個或多個電線連接點的導電的內導體(2)和一個在外導體(1)與內導體(2)之間設置的介電體(3)，其特徵在於，具有下列特徵外導體(1)包括一底面(1a)，其由一個或多個側壁(1b、1c、1d、1e)限定，由此構成一包括一內腔和一處在底面(1a)對面的開口的外導體殼體；在所述內腔中設置內導體(2)，其中內導體(2)和外導體(1)通過介電體(3)彼此絕緣；內導體(2)包括至少一個板條形部分(2a，2b)，其具有一板條底面(21、21』)和至少一個板條隔板(22、23、22』、23』)，該板條隔板從板條底面(21、21』)向外導體殼體的開口方向延伸。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，外導體殼體的開口藉助於一閉鎖裝置關閉。
3.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，阻抗變換器沿一縱向方向在至少兩個對置的連接點之間延伸，並且為至少一個板條形部分(2a、2b)的板條底面(21、21』)配置至少兩個板條隔板(22、23，22』、23』)，它們特別是由板條底面(21、21』)的各邊緣向外導體殼體的開口方向延伸。
4.按照權利要求3所述的裝置，其特徵在於，為一板條底面(21、21』)配置的各板條隔板(22、23，22』、23』)在剖視圖中沿一平行於外導體(1)的底面(1a)的平面在阻抗變換器的縱向方向相互共同或分開延伸。
5.按照權利要求3所述的裝置，其特徵在於，為一板條底面(21、21』)配置的板條隔板(22、23，22』、23』)是相互平行的。
6.按照權利要求3所述的裝置，其特徵在於，為一板條底面(21、21』)配置的板條隔板(22、23，22』、23』)基本上垂直於板條底面(21、21』)。
7.按照權利要求3所述的裝置，其特徵在於，為一板條底面(21、21』)配置的板條隔板(22、23，22』、23』)在剖視圖中沿一垂直於阻抗變換器的縱向方向的平面向外導體殼體的開口方向相互分開或共同延伸。
8.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，外導體(1)包括一衝壓的、成一件的、具有彎曲的側壁(1b、1c、1d、1e)的金屬薄板。
9.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)包括一衝壓的、成一件的、具有彎曲的板條隔板(22、23，22』、23』)的金屬薄板。
10.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，介電體(3)為一具有凹槽的構件，其中該構件插入外導體殼體的內腔中並且內導體(2)設置在該構件的凹槽中。
11.按照權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述構件構成為單件的。
12.按照權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述構件通過力鎖合，特別是通過夾緊，和/或通過形鎖合和/或通過材料鎖合固定於外導體殼體中。
13.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)通過力鎖合，特別是通過夾緊，和/或通過形鎖合和/或通過材料鎖合固定於介電體(3)的凹槽中。
14.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)在其各末端具有包括至少一個或多個端面(24、25、26、27、28、29)的終端部分(2c、2d)，其向外導體殼體的開口方向延伸。
15.按照權利要求10至13之一項所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)在其各末端具有包括至少一個或多個端面(24、25、26、27、28、29)的終端部分(2c、2d)，其向外導體殼體的開口方向延伸；介電體(3)的凹槽的一個或多個角(3a、3b、3c、3d)製成圓角並容納內導體(2)的終端部分(2c、2d)的各邊緣。
16.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)具有至少一個第一板條形部分(2a)用於阻抗轉換。
17.按照權利要求16所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)具有至少一個第二板條形部分(2b)用於內導體(2)的長度匹配。
18.按照權利要求16所述的裝置，其特徵在於，第一板條形部分(2a)具有等於一高頻的波長的1/4的長度，其應用於移動式無線電傳輸，特別是應用於GSM網和/或UMTS網中的一高頻。
19.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，外導體(1)和內導體(2)的連接點包括在外導體(1)和內導體(2)的各末端的孔(101、102，103、201、202、203)，特別是圓柱形孔。
20.按照權利要求19所述的裝置，其特徵在於，外導體(1)的各個孔(101、102、103)與內導體(2)的一孔(201、202、203)對準，其中各對準的孔分別通過介電體(3)中的一個孔(301、302、303)相互連通。
21.按照權利要求19所述的裝置，其特徵在於，外導體(1)和內導體(2)的孔(101、102、103，201、202、203)用於安裝同軸電纜(5、5』)並隨後焊接，其中外導體(1)的孔(101、102、103)用於安裝同軸外導體(51、51』)而內導體(2)的孔(201、202、203)用於安裝同軸內導體(52、52』)。
22.按照權利要求20所述的裝置，根據權利要求20時，其特徵在於，介電體(3)的孔(301、302、303)分別形成於凹槽(A)中，各凹槽(A)特別用於安裝同軸外導體(51、51』)與同軸內導體(52、52』)之間設置的絕緣(53、53』)。
23.按照權利要求19所述的裝置，其特徵在於，外導體(1)的孔(101、102、103)包括至少一個肩部(S、S』)，其特別用於一同軸外導體(51、51』)的一端的止擋。
24.按照權利要求21所述的裝置，其特徵在於，同軸電纜(5、5』)藉助於焊膏和/或成一體的焊料成型件焊接到外導體(1)和內導體(2)的孔(101、102、103、201、202、203)上。
25.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，介電體(3)是空氣。
26.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，內導體(2)構成為具有多個平行設置的板條形部分(2a、2a』、2a」)的扇形的。
27.按照權利要求26所述的裝置，其特徵在於，板條形部分(2a、2a』、2a」、2b)的一端分別設置於介電體(3)中的一凹槽中。
專利摘要一種阻抗變換器裝置，包括一具有一個或多個電線連接點的導電的外導體(1)、一具有一個或多個電線連接點的導電的內導體(2)和一在外導體(1)與內導體(2)之間設置的介電體(3)。該裝置的特徵如下外導體(1)包括一底面(1a)，其由一個或多個側壁(1b、1c、1d、1e)限定，藉此構成一包括一內腔和一處在底面對面的開口的外導體殼體；在該內腔中設置內導體(2)，其中內導體(2)和外導體(1)通過介電體(3)彼此絕緣；內導體(2)包括至少一個板條形部分(2a、2b)，其具有一板條底面(21、21』)和至少一個板條隔板(22、23，22』、23』)，該板條隔板從板條底面(21、21』)向外導體殼體的開口方向延伸。
文檔編號H01P5/02GK2807499SQ200420005978
公開日2006年8月16日 申請日期2004年7月13日 優先權日2004年4月29日
發明者託馬斯·豪恩伯格, 沃爾夫岡·海伯勤, 史蒂芬·丹德爾伯格 申請人:凱瑟雷恩工廠兩合公司