专利名称：阻抗变换器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的阻抗变换器装置。
背景技术：
阻抗变换器如今特别在天线装置中用于转换阻抗。阻抗变换器用于使由各个简单天线或天线部件如移相器、滤波器、带通滤波器产生的阻抗宽频带地匹配于总体的系统阻抗，其在移动式无线电领域中为50欧姆。
由现有技术已知阻抗变换器，其中借助一λ/4转换这样实施一阻抗变换，即，在天线装置中的各接头之间中间连接同轴电缆，其长度相当于高频的四分之一波长，借其使天线装置运行。在这种情况下，证明不利的是为使各同轴电缆中间连接，必须在同轴电缆的各端设置许多焊点，从而这样的阻抗变换器的制造是昂贵的并且还由于各部分(部件)的多种多样而强烈地为公差所困扰的。同样由现有技术已知用于改变同轴元件中的阻抗的调整螺钉。这种阻抗变换的方式也是比较昂贵的。此外借助按薄板的带状导体的形式的阻抗变换器实施阻抗转换。在这种情况下，不利的是这种阻抗变换器只对有限的高频功率是允许的并且阻抗的补充调整是不可能的，此外还应该考虑互调问题。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种阻抗变换器装置，其可廉价地制造，适用于高频功率并且可以按简单的方式调整阻抗。
该目的通过独立权利要求来达到。本发明的进一步构成阐明于各从属权利要求中。
按照本发明的阻抗变换器装置的特征在于，一外导体、一内导体和一位于中间的介电体的特殊成型。装置的外导体包括一底面，其由一个或多个侧壁限定，借此构成一包括一内腔和一处在底面对面的开口的外导体壳体。内导体设置在该内腔中，其中内导体和外导体通过介电体彼此绝缘。内导体包括至少一个板条形的部分，其具有一板条底面和至少一个板条隔板，该板条隔板从板条底面向外导体壳体的开口方向延伸。由于外导体构成为敞开的壳体，而能够接近内导体，特别是接近板条形部分的各板条隔板。这些板条隔板可以借助于相应的工具调整其角度，因此使用者可按简单的方式调整阻抗，而不出现互调问题或并不恶化互调特性。其中应该指出，所述开口可以通过适当的闭锁装置关闭。但决定性的是，壳体在底面对面的侧面不与壳体的全部侧壁构成为单件的，从而在阻抗变换器中始终可以有局部的开口(必要时也可关闭)。按照本发明的阻抗变换器的另一优点在于，外导体壳体是可通用的并且为了改变阻抗变换器的转变特性只须更换可易于接近的内导体。由于由外导体壳体达到的结构高度不会导致变换器的不符合要求的辐射。此外该变换器可用于很高的高频功率。
优选地，阻抗变换器内宽沿一纵向方向在至少两个对置的连接点之间延伸。此外为至少一个板条形内导体部分的板条底面配置至少两个板条隔板，其特别是由板条底面的各边缘向外导体壳体的开口方向延伸。为一个板条底面配置的各板条隔板特别是相互平行的。在一实施形式中，为一板条底面配置的各板条隔板在剖视图中沿一平行于外导体的底面的平面在阻抗变换器的纵向方向相互共同或分开延伸。或者，为一板条底面配置的各板条隔板是相互平行的。此外，为一板条底面配置的各板条隔板内宽可以垂直于该板条底面。或者，为一板条底面配置的各板条隔板在剖视图中沿一垂直于阻抗变换器的纵向方向的平面向外导体壳体的开口方向相互分开或共同延伸。
在本发明一优选的实施形式中，外导体包括一冲压的、成一件的、具有弯曲的侧壁的金属薄板。借此能够廉价地制造外导体，因为通过冲压进行制造是简单而低费用的。类似地，内导体优选同样是一冲压的、成一件的、具有弯曲的板条隔板的金属薄板。借此一方面达到内导体的低费用的制造而另一方面确保板条隔板的良好的可弯性，从而通过板条隔板的弯曲可容易调整或改变阻抗。
在本发明的一优选的实施形式中，介电体为一具有凹槽的构件，其中该构件插入外导体壳体的内腔中而内导体设置在该构件的凹槽中。从而按简单的方式通过一单独的构件达到了内导体与外导体之间的电绝缘。其中该构件优选构成为单件的。此外，该构件在一优选的方案中通过力锁合，特别是通过夹紧，和/或通过形锁合和/或通过材料锁合固定于外导体壳体中。类似地，内导体通过力锁合，特别是通过夹紧，和/或通过形锁合和/或材料锁合固定于介电体的凹槽中。按这种方式能够简单地组装本发明的阻抗变换器的各部件，而不必设置附加的固定装置。
在变换器的另一优选的方案中，内导体在其各末端具有包括至少一个或多个端面的终端部分，其向外导体壳体的开口方向延伸。借助于这些终端部分能够固定内导体在外导体壳体中的位置。在该方案和介电体为一具有凹槽的构件的实施形式相组合的情况下，优选将凹槽的一个或多个角制成圆角并容纳内导体的终端部分的各边缘。
在本发明的一特别优选的实施形式中，内导体具有至少一个第一板条形部分用于阻抗转换。其中该第一板条形部分优选具有等于一高频的波长的1/4的长度，其应用于移动式无线电传输，特别是应用于GSM网和/或UMTS网中的一高频。在这种情况下优选将所述长度调整到待传输的中心频率。借此使其能够在通行的移动式无线电电网中用作为λ/4变压器。利用阻抗变换器在应用长的外导体的情况下在必要时也可以实施多级的λ/4转换。
在本发明的另一实施形式中，内导体具有至少一个第二板条形部分，用于内导体的长度匹配。通过第二板条形部分达到使内导体的长度始终是相等的而与所应用的高频无关，从而内导体始终可以插入一同样构造的外导体壳体中。因此通过更换内导体，阻抗变换器可以简单地适应于不同的天线系统。
为使阻抗变换器与导电线相连接。外导体中和内导体中设有连接点，这些连接点优选包括在外导体或内导体的各末端的孔。外导体的每一孔优选与内导体的一孔对准，其中各对准的孔分别通过介电体中的一孔相互连通。外导体和内导体的各孔优选用于安装同轴电缆并随后焊接，其中外导体的孔用于安装同轴外导体而内导体的孔用于安装同轴内导体。介电体的各孔优选分别形成于凹槽中，各凹槽特别用于安装同轴外导体与同轴内导体之间设置的绝缘。此外外导体的各孔可以包括至少一个肩部，其特别用于一同轴外导体的一端的止挡。
在本发明的阻抗变换器的一优选的实施形式中，同轴电缆借助于焊膏和/或成一体的焊料成型件焊接到外导体和内导体的孔上。借此能够实现同轴电缆在阻抗变换器上的自动化的和低费用的钎焊。
应用于本发明的阻抗变换器中的介电体在本发明的一个实施形式中包括空气，这意味着，阻抗变换器的内导体和外导体通过附加的隔离介质彼此隔开。
在本发明的阻抗变换器的另一实施形式中，内导体构成为具有多个平行设置的板条形部分的扇形的。借此该装置可以与多个不同的系统相联接。为了各板条形部分固定，将其分别设置于介电体的凹槽中。
以下借助于附图描述本发明的各实施例。其中图1按照本发明的第一实施形式的阻抗变换器的透视图；图1a用于本发明的阻抗变换器中的外导体的一优选的实施形式的透视图；图2图1的阻抗变换器相对于图1旋转180°的透视图；图3图1的阻抗变换器的俯视图；图4图3的阻抗变换器沿线I-I截取的剖视图；图5本发明的阻抗变换器的第二实施形式的透视图；图6图5的阻抗变换器相对于图5旋转180°的透视图；图7图6的阻抗变换器的俯视图；图8图7的阻抗变换器沿线II-II截取的剖视图。
具体实施方式
图1和图2示出本发明的阻抗变换器的第一实施形式的透视图。变换器包括一外面的长方形金属壳体1形式的外导体，其中壳体在上面是敞开的并且由一冲压的金属薄板构成。该壳体构成基本上矩形的并且具有一(由图1和图2看不到的)底面1a和侧壁1b、1c、1d和1e。如图1a中所示，外导体1优选为一金属薄板件，其各侧壁是金属薄板件的向上弯曲的部分。其中各侧壁的边缘通过窄的中间空隙z彼此隔开。在图1a中所示的外导体的内部可以通过沿各弯曲的侧壁的力锁合而夹紧介电体3。
介电体同样在上面是敞开口并且在其内部插入一内导体2。该内导体具有终端部分2c或2d，其分别包括侧壁24、25、26或27、28、29。各终端部分沿制成的圆角3a、3b、3c和3d插入介电体3中。内导体2具有一长度以使其经由终端部分2c和2d夹紧于介电体3的内腔中。该内导体在终端部分2c与2d之间包括两个相互连接的板条形部分2a和2b。第一板条形部分2a包括一板条底面21和两个垂直向上延伸的板条隔板22和23。类似地，第二板条形部分2b包括一(由图1和2看不到的)板条底面21’和板条隔板22’和23’。内导体优选构成为一件的金属薄板，其中在金属薄板中首先冲压成型终端部分和板条形部分的侧壁并紧接着向上弯曲各侧壁和板条隔板。由于外导体和内导体采用冲压的薄板，确保阻抗变换器的廉价而简单的制造。
利用板条形部分2a、2b和相应的弯曲的板条隔板的宽度或利用各板条形部分在外导体之上的高度(通过介电体的距离)可以调整转换阻抗。
当阻抗变换器在一天线装置中焊接在各同轴电缆之间时，第一板条形部分2a用于阻抗的转换。第一板条形部分2a的长度为一波长λ的1/4，借此实施λ/4的转换，其中λ相当于高频的波长，借其使相应的天线装置运行。在这种情况下涉及优选通行的移动式无线电频率，例如GSM网中的900或1800MHz。不同于第一板条形部分2a，阻抗变换器的第二板条形部分2b优先用于加长校正。亦即，第二板条形部分的长度根据第一板条形部分的长度和阻抗变换器的总长总是选择成使内导体始终在介电体中固定于同一位置。
内导体2具有很大的优点，即通过第一板条形部分2a的各板条隔板的弯曲可以匹配或改变其阻抗。这特别在制成的阻抗变换器中具有优点，因为在制造过程结束后可以通过板条隔板22或23的弯曲补偿阻抗中再次可能的误差。必要时第二板条部分也可以构成使其同样影响阻抗，从而可以通过板条隔板22’或23’的弯曲改变变换器的阻抗。
阻抗变换器的外导体1具有一在侧面1e中的圆柱形孔101和在侧面1c中的两个相互连通的圆柱形孔102和103。这些孔径由介电体3中的相应的圆柱形孔301、302和303与终端部分2c或2d中的较小的圆柱形孔201、202和203连通。外导体和内导体中的各孔用于与一同轴电缆的连接，其中外导体的孔用于安装一同轴外导体而内导体的相应的孔用于安装相应的同轴内导体。为了电缆的同轴导线的固定将导线焊接到孔上。特别是在壳体1的侧壁1c和1e的外面上焊接同轴外导体而在内导体2的终端部分2c和2d中焊接同轴内导体。借助于成一体的焊料成型件或焊膏可以自动化地实现内导体和外导体在阻抗变换器与同轴电缆之间的焊接(例如借助于感应焊接)。与传统的阻抗变换器相比，那里将用于阻抗变换的同轴电缆焊接为中间连接，在本发明的阻抗变换器中需要较少量的焊点。此外，通过阻抗变换器的结构高度避免辐射，其例如在按薄板的带状导体的形式的阻抗变换器中出现的。
图3示出图1或图2的阻抗变换器的俯视图。由图3特别显而易见的是，第一板条形部分2a的板条底面21宽于第二板条形部分2b的板条底面21’。此外，第二板条形部分的长度小于第一板条形部分的长度。通过第二板条形部分的缩小的构造方式使该部分对变换器的阻抗只有微小的或完全没有影响。另外由图3显而易见的是，各板条形部分的板条隔板22和23以及22’和23’从上面是完全可接近的，从而使用者在必要时可以通过各板条隔板的弯曲补充调整或调整阻抗。
图4中示出沿图3的线I-I截取的剖视图，以点划线表示各同轴电缆的位置，其与阻抗变换器相连接。此外，以单阴影线表示外导体壳体1的横截面，相反以双阴影线表示介电体3的横截面。由图4特别得出外导体壳体中的孔101和103的直径、介电体中的孔301和303的直径和内导体壳体中的孔201和203的直径。孔103、203和303中孔103具有最大的直径，其中该孔103用于安装同轴电缆5的同轴外导体51。其中插入的同轴外导体止挡在孔103中的环形肩部S上。孔303具有比孔103较小的直径并且用于安装同轴电缆5的绝缘53。孔203具有最小的直径并且用于安装同轴电缆5的同轴内导体52。同轴外导体51通过焊接固定在侧壁1c的侧面上。类似地，同轴内导体52焊接在侧壁25的内面上。
设置在侧壁1e的区域内的孔101、201和301用于较大的或阻尼较低的同轴电缆5’。类似于孔103，孔101具有一相应的肩部S’，其止挡同轴外导体51’的一端。孔301小于孔101并且其设置于介电体3的圆柱形凹槽A中，其中该凹槽选择成使同轴电缆5’的绝缘53’可以装入其中。内导体2中的孔201的大小基本上相当于介电体3中的孔301的大小，其中这些孔的直径选择成使同轴电缆5’的同轴内导体52’通过这些孔。类似于阻抗变换器的对置的一侧，同轴内导体52’焊接在侧壁28的内面上而同轴外导体51’焊接在侧壁1e的外面上。当经由孔102和103插入例如两个分别具有50欧姆阻抗的同轴电缆时，在该位置产生25欧姆的输入阻抗。阻抗变换器的阻抗在一这种情况下应调整到35欧姆，以便在对置的孔101处再次产生50欧姆的阻抗。在侧壁1e处代替用于同轴电缆的两连接点在必要时也可以设置只一个单独的连接点用于单个同轴电缆。
图5和6示出阻抗变换器的另一实施形式的透视图，其中图6的视图相对于图5的视图旋转180°。不同于第一实施形式，阻抗变换器的内导体2构成为扇形的，其中代替单个的第一板条形部分设置三个相互平行设置的板条形部分2a、2a’和2a”。但也可以设置只两个或更多个这样的相互平行设置的板条形部分。这些板条形部分经由一横向延伸的板条2e与第二板条形部分2b相连接。为了三个第一板条形部分与相应的同轴电缆的接触，在外导体1中设有分别相互连通的孔102、103或102’、103’或102”、103”。此外每一板条形部分2a、2a’或2a”通向一单独的终端部分2c、2c’或2c”，如特别由图6可看出的。同样一终端部分2d连接在板条形部分2b的一侧。外导体1的全部孔类似于上述实施例对准于介电体和内导体中的相应的孔。为了内导体在介电体中的固定，在介电体的内腔中设有用于终端部分2c、2c’、2c”和2d的相应的凹槽。这些凹槽通过在介电体的内面上的长方体形凸出部31、32、33和34构成。借此达到内导体在介电体中的固定。
图7示出图5或图6的阻抗变换器的俯视图。由图7特别得出内导体的结构。显而易见的是，三个平行的板条形部分2a、2a’和2a”构成完全相同的并且比板条形部分2b具有较大的宽度。但各板条形部分也可以是不同宽的，以便达到符合要求的功率分配。通过板条形部分2a、2a’和2a”的板条隔板的弯曲可以再次调整或改变阻抗，因为板条形部分2a、2a’和2a”基本上承担阻抗转换的功能。较窄的板条形部分2b用于加长匹配或在必要时也用于内导体2的三个单支线的阻抗转换，其中该部分的长度始终选择成使内导体在介电体3的内腔中可夹紧在介电体的对置的两侧壁之间。该阻抗变换器由于其成扇形的形状用于多个平行的同轴电缆的连接，从而使其能够实现多个天线系统的联合和阻抗转换。
图8示出沿图7的线II-II截取的剖视图。其中特别是阻抗变换器中的各圆柱形孔的尺寸是显而易见的，其中为了说明起见相应的同轴电缆5或5’已插入各孔中。按图8的变换器的结构基本上相同于图4的变换器的结构，其中相同的构件以相同的标记标示。因此略去图8的结构的详细描述并且有关这方面内容可参照图4。在图8的阻抗变换器的左边示出在终端部分2c的区域内孔103、203和303的设置，其中在相应的终端部分2c’和2c”中各孔的设置是完全相同的。类似于图4孔103具有一肩部S用于支承同轴外导体51。同样在变换器的对置的右边在孔101中设有一肩部S’并且孔301设置于凹槽A中，该凹槽用于安装绝缘53’。如关于图4所描述的，将同轴电缆的外导体和内导体分别焊接在阻抗变换器的外导体和内导体上。
权利要求1.阻抗变换器装置，特别是在天线装置中用以变换阻抗，包括一具有一个或多个电线连接点的导电的外导体(1)、一具有一个或多个电线连接点的导电的内导体(2)和一个在外导体(1)与内导体(2)之间设置的介电体(3)，其特征在于，具有下列特征外导体(1)包括一底面(1a)，其由一个或多个侧壁(1b、1c、1d、1e)限定，由此构成一包括一内腔和一处在底面(1a)对面的开口的外导体壳体；在所述内腔中设置内导体(2)，其中内导体(2)和外导体(1)通过介电体(3)彼此绝缘；内导体(2)包括至少一个板条形部分(2a，2b)，其具有一板条底面(21、21’)和至少一个板条隔板(22、23、22’、23’)，该板条隔板从板条底面(21、21’)向外导体壳体的开口方向延伸。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，外导体壳体的开口借助于一闭锁装置关闭。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，阻抗变换器沿一纵向方向在至少两个对置的连接点之间延伸，并且为至少一个板条形部分(2a、2b)的板条底面(21、21’)配置至少两个板条隔板(22、23，22’、23’)，它们特别是由板条底面(21、21’)的各边缘向外导体壳体的开口方向延伸。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，为一板条底面(21、21’)配置的各板条隔板(22、23，22’、23’)在剖视图中沿一平行于外导体(1)的底面(1a)的平面在阻抗变换器的纵向方向相互共同或分开延伸。
5.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，为一板条底面(21、21’)配置的板条隔板(22、23，22’、23’)是相互平行的。
6.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，为一板条底面(21、21’)配置的板条隔板(22、23，22’、23’)基本上垂直于板条底面(21、21’)。
7.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，为一板条底面(21、21’)配置的板条隔板(22、23，22’、23’)在剖视图中沿一垂直于阻抗变换器的纵向方向的平面向外导体壳体的开口方向相互分开或共同延伸。
8.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，外导体(1)包括一冲压的、成一件的、具有弯曲的侧壁(1b、1c、1d、1e)的金属薄板。
9.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，内导体(2)包括一冲压的、成一件的、具有弯曲的板条隔板(22、23，22’、23’)的金属薄板。
10.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，介电体(3)为一具有凹槽的构件，其中该构件插入外导体壳体的内腔中并且内导体(2)设置在该构件的凹槽中。
11.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述构件构成为单件的。
12.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述构件通过力锁合，特别是通过夹紧，和/或通过形锁合和/或通过材料锁合固定于外导体壳体中。
13.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，内导体(2)通过力锁合，特别是通过夹紧，和/或通过形锁合和/或通过材料锁合固定于介电体(3)的凹槽中。
14.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，内导体(2)在其各末端具有包括至少一个或多个端面(24、25、26、27、28、29)的终端部分(2c、2d)，其向外导体壳体的开口方向延伸。
15.按照权利要求10至13之一项所述的装置，其特征在于，内导体(2)在其各末端具有包括至少一个或多个端面(24、25、26、27、28、29)的终端部分(2c、2d)，其向外导体壳体的开口方向延伸；介电体(3)的凹槽的一个或多个角(3a、3b、3c、3d)制成圆角并容纳内导体(2)的终端部分(2c、2d)的各边缘。
16.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，内导体(2)具有至少一个第一板条形部分(2a)用于阻抗转换。
17.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，内导体(2)具有至少一个第二板条形部分(2b)用于内导体(2)的长度匹配。
18.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，第一板条形部分(2a)具有等于一高频的波长的1/4的长度，其应用于移动式无线电传输，特别是应用于GSM网和/或UMTS网中的一高频。
19.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，外导体(1)和内导体(2)的连接点包括在外导体(1)和内导体(2)的各末端的孔(101、102，103、201、202、203)，特别是圆柱形孔。
20.按照权利要求19所述的装置，其特征在于，外导体(1)的各个孔(101、102、103)与内导体(2)的一孔(201、202、203)对准，其中各对准的孔分别通过介电体(3)中的一个孔(301、302、303)相互连通。
21.按照权利要求19所述的装置，其特征在于，外导体(1)和内导体(2)的孔(101、102、103，201、202、203)用于安装同轴电缆(5、5’)并随后焊接，其中外导体(1)的孔(101、102、103)用于安装同轴外导体(51、51’)而内导体(2)的孔(201、202、203)用于安装同轴内导体(52、52’)。
22.按照权利要求20所述的装置，根据权利要求20时，其特征在于，介电体(3)的孔(301、302、303)分别形成于凹槽(A)中，各凹槽(A)特别用于安装同轴外导体(51、51’)与同轴内导体(52、52’)之间设置的绝缘(53、53’)。
23.按照权利要求19所述的装置，其特征在于，外导体(1)的孔(101、102、103)包括至少一个肩部(S、S’)，其特别用于一同轴外导体(51、51’)的一端的止挡。
24.按照权利要求21所述的装置，其特征在于，同轴电缆(5、5’)借助于焊膏和/或成一体的焊料成型件焊接到外导体(1)和内导体(2)的孔(101、102、103、201、202、203)上。
25.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，介电体(3)是空气。
26.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，内导体(2)构成为具有多个平行设置的板条形部分(2a、2a’、2a”)的扇形的。
27.按照权利要求26所述的装置，其特征在于，板条形部分(2a、2a’、2a”、2b)的一端分别设置于介电体(3)中的一凹槽中。
专利摘要一种阻抗变换器装置，包括一具有一个或多个电线连接点的导电的外导体(1)、一具有一个或多个电线连接点的导电的内导体(2)和一在外导体(1)与内导体(2)之间设置的介电体(3)。该装置的特征如下外导体(1)包括一底面(1a)，其由一个或多个侧壁(1b、1c、1d、1e)限定，借此构成一包括一内腔和一处在底面对面的开口的外导体壳体；在该内腔中设置内导体(2)，其中内导体(2)和外导体(1)通过介电体(3)彼此绝缘；内导体(2)包括至少一个板条形部分(2a、2b)，其具有一板条底面(21、21’)和至少一个板条隔板(22、23，22’、23’)，该板条隔板从板条底面(21、21’)向外导体壳体的开口方向延伸。
文档编号H01P5/02GK2807499SQ200420005978
公开日2006年8月16日 申请日期2004年7月13日 优先权日2004年4月29日
发明者托马斯·豪恩伯格, 沃尔夫冈·海伯勤, 斯蒂芬·丹德尔伯格 申请人:凯瑟雷恩工厂两合公司