EP1331733B1 - LC-Filtermodul und Wendelleiterfilter mit mindestens zwei solchen Modulen - Google Patents

LC-Filtermodul und Wendelleiterfilter mit mindestens zwei solchen Modulen Download PDF

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EP1331733B1
EP1331733B1 EP02360375A EP02360375A EP1331733B1 EP 1331733 B1 EP1331733 B1 EP 1331733B1 EP 02360375 A EP02360375 A EP 02360375A EP 02360375 A EP02360375 A EP 02360375A EP 1331733 B1 EP1331733 B1 EP 1331733B1
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EP
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filter
capacitors
modules
support body
inductor
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Olivier Gonella
Michel Weiss
Christian Brevard
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Bruker Biospin SAS
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Bruker Biospin SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters

Definitions

  • the present invention as defined in independent claim 1 relates to the field of passive electrical components or circuits, more particularly the filters formed from the combination of capacitors and inductances, and relates to a filter module composed of such components and a helical filter, in particular a bandpass, comprising at least two such modules.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • variable or adjustable capacity structure essentially comprising, on the one hand, a first element of conducting material in the form of an at least partially hollow rod or bar, comprising a hole or perforation extending axially in the body of said first member to form a portion of tube and secondly a second element also of conductive material in the form of a rod that can fit into a variable depth in said axial hole, the engagement depth of the second element in the first element determining the degree of capacitive coupling between them, and thus the value of the resulting capacitance.
  • the present invention is intended in particular to meet at least some of the needs expressed above and to overcome at least some of the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the present invention is an LC type filter module comprising at least two capacitors and at least one inductor, characterized in that each of the capacitors is constituted by a first elongate element made of a partially embedded conductive material, on a determined depth, in a hole or a perforation formed in a second element made of a conductive material, electrically connected to the second elements of the other capacitor or possibly to the different capacitors, at least the lateral internal surfaces defining the said elements ( e) holes or perforations being covered with a dielectric material, as well as the edges of the openings of the holes or perforations and at least parts, and preferably all, of the external surfaces of the second (s) element (s) adjoining at said edges, and in that the winding of each inductor is carried by a support body of a diel material electrical, possibly contiguous to the second element (s) or the dielectric coating covering at least partially the outer face of each second element.
  • Another object sought by the invention is to provide a helical bandpass filter having in particular better harmonic filtering.
  • the present invention also relates to a helical filter of at least order 2 modular structure, characterized in that it is constituted by the series association of at least two filter modules of the aforementioned type, each having specific filtering characteristics adjustable by adjusting the characteristics of at least one capacitor, the individual modules being each housed in a corresponding electromagnetically isolated compartment of a Faraday cage casing.
  • the filter module 1 comprises at least two capacitors 2, 2 'and at least one inductor 3.
  • each of the capacitors 2, 2 ' is constituted by a first elongated element 4; 4 'in a partially embedded conductive material, to a given depth, in a hole or perforation 5 formed in a second element 6 of a conductive material, electrically connected to the second elements of the other capacity or possibly common to the different capacitances 2, 2 ', at least the lateral internal surfaces defining the said holes or perforations 5 being covered with a dielectric material 7, as well as the edges 5' of the openings of the holes or perforations 5 and at least parts , and preferably all, of the external surfaces of the second element (s) 6 adjacent to said edges 5 ', and in that the winding 3' of each inductor 3 is carried by a support body 8 made of a material dielectric, possibly contiguous with the second element (s) 6 or the dielectric coating 7 at least partially covering the outer face of each second element 6 (FIGS. 1 to 3).
  • At least one of the capacitors 2, 2 ' is in the form of a variable capacitance, its first elongated element 4 consisting of a screw or the like with an end portion 4 ", opposite its head, devoid of threading, and being slidable, advantageously with a sliding contact, into the hole or the perforation 5 of the corresponding second element 3, another 4 'of said first unit elements 2 of said capacitors 2, 2 ', preferably non-sliding, and the one or the second element (s) 6 forming, being integral with or each carrying one of the two branch terminals 9, 9 'of said filter module 1.
  • variable capacity 2 is described in particular in the application for French Patent No. 02,00770 in the name of the plaintiff, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Hollow tubes 10 of dielectric material and provided with a flange 10 'at one of their ends are mounted by interlocking in the holes or perforations 5 of the second element (s) 6 thus covering the internal surfaces desdit (s) holes or perforations 5, as well as the edges 5 'of their openings and possibly the outer surface portions adjacent to these.
  • the different capacitances 2, 2 ' may either comprise a second common element 6, in one piece (FIG. 1), or each may comprise a second element 6 that is clean and distinct from the second elements of the or other abilities ( Figures 2 to 4).
  • the dielectric material 7 may cover only part or all of the outer surface of the second element (s) 6 and be made in one piece, with a continuous overlap of the side walls of the holes 5, their edges 5 'at the introduction openings of the corresponding first elements 4 and external surfaces alternative to said edges, or in several parts juxtaposed, also producing a coating 7 quasi-continuous.
  • the second elements 6 each consist of a portion of metal tube inserted in a fitted manner, in a hole corresponding blind 8 'formed in the solid support body 8 of dielectric material, the flush edges 5' of the different portions of tubes 6 being secured, for example by welding or crimping, with a plate of connection 11 in a conductive material, coming into contact on the face of the support body 8 provided with the blind holes 8 'for receiving the second elements 6, said wafer 11 being provided with a branch terminal 9' in the form of an ear lateral prominent.
  • a wafer 12 made of dielectric material covers the conductive connection plate 11 and has orifices 12 'provided with radial recesses. 12 "forming annular receiving seats, with cooperation of shapes, for the flanges 10 'of the hollow tubes 10 fitted into the holes or perforations 5 of the second elements 6 of the capacitors 2, 2', the plate 12 may for example consist of a cut edge of the support body 8.
  • the assembly cooperating flanges 10 'with the wafer 12 ensures a continuity of the dielectric coating 7 at this level, with creation of a baffle ensuring the absence of gap.
  • the filter module 1 advantageously comprises an inductor 3 (or L i, i) and two capacitors 2 (or Ci, i) and 2 '(or Ci-1, i) connected to a common electrical node 1 ', at least one 2 of said capacitors 2, 2' being variable or adjustable due to a first element 4 mounted translational in the second element 6 corresponding and the first element 4 'of the other capacity 2 ', which may be non-variable, being secured to a connection terminal 9 in the form of a lamella 13 fixed on the support body made of dielectric material 8 and on which the end of a connection line 14 is secured. .
  • the blade 13 can thus serve as a support for the first elongated element 4 ', the latter may also be in the form of a screw or the like.
  • said solid support body 8 has a cylindrical structure and comprises a helical groove 15 extending over at least part of its external surface, for housing the winding 3 'forming the induction 3, said support body 8 consisting preferably of polytetrafluoroethylene PTFE ( Figures 2 and 3).
  • the latter can be advantageously mounted in force and in a manner adjusted in at least a portion of said groove 15.
  • Such an arrangement makes it possible to preserve in time the physical, electrical and electromagnetic characteristics of the inductor 3, avoiding its deformation, by providing damping of the vibrations and shocks to which said inductor 3 could be exposed and by preserving it from any deformation related to temperature variations.
  • the constituent parts of said capacitors 2, 2 'and of said at least one inductor 3 are housed in a metal casing 16, preferably parallelepipedal, forming a Faraday cage and are maintained in the latter by attachment to two opposite side walls of the latter by means of two screws 4, 17, studs or the like, a first of said screws constituting the first elongated sliding member 4 with a variable capacity 2 and the second screw 17 solidarisant the opposite end of the dielectric support body 8 to a corresponding wall of said housing 16 and ensuring the grounding of said at least one inductor, the two connecting lines 14 of said module 1 extending through through holes 18 , of small size, preferably substantially adjusted in size to those of the connecting lines 14 which pass through them, these orif ices being formed in the walls of said housing 16.
  • the winding 3 'of the inductor 3, mounted on the support body 8 has a variable pitch, increasing towards the second element (s) 6 of the capacitors 2 , 2 'or edges 5' of the openings of the holes or perforations 5 of said second element (s) 6.
  • the present invention also relates to a helical filter at least of order 2 with a modular structure, characterized in that it consists of the series association of at least two filter modules 1 as described above, each having specific filtering characteristics adjustable by adjusting the characteristics of at least one capacitor 2, the individual modules 1 being each housed in a corresponding closed compartment 16 'of a Faraday cage casing 16, being isolated electromagnetically from the outside and the other module or modules 1 forming the filter.
  • Such an embodiment makes it possible to considerably improve the filtering of the harmonics, because of the absence of magnetic coupling between modules 1 or modules 1 with the outside.
  • the electrical connection between two adjacent modules 1 is effected by means of a corresponding line 14 extending through the wall 16 "separating said two adjacent modules 1 concerned, by an orifice 18 whose size is substantially adjusted. to that of the section of said line 14.
  • the helical filter is advantageously constituted by the series association of four filter modules 1 according to any one of claims 1 to 7, the conductors of the connection connectors 20, 20 'of said filter, mounted on the housing 16, being connected to the series association of filter modules 1 at the level of the inductances 3 of the two end modules 1 of said module string 1 forming said filter .
  • the capacity 2 'of the first module 1 of the chain forming the filter will then be useless and may be deleted.

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  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Claims (12)

  1. LC-Filtermodul mit wenigstens zwei Kapazitäten und wenigstens einer Induktivität, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kapazitäten (2, 2') gebildet ist durch ein erstes längliches Element (4; 4') aus einem leitfähigen Material, das auf einer bestimmten Tiefe teilweise in ein Loch oder eine Perforation (5) eingelassen ist, das/die in einem zweiten Element (6) aus einem leitfähigen Material angebracht ist, das elektrisch mit den zweiten Elementen der einen oder der anderen Kapazität(en) verbunden oder gegebenenfalls den anderen Kapazitäten (2, 2') gemeinsam ist, wobei wenigstens die seitlichen, inneren Flächen, die die Löcher oder Perforationen (5) definieren, von einem dielektrischen Material (7) bedeckt sind, sowie die Ränder (5') der Öffnungen der Löcher oder der Perforationen (5) und wenigstens Teile und vorzugsweise die Gesamtheit der äußeren Flächen des oder der zweiten Elemente, die an die Ränder (5') angrenzen, und dass die Wicklung (3') jeder Induktivität (3) von einem Trägerkörper (8) aus einem dielektrischen Material getragen ist, der gegebenenfalls an das/die zweite(n) Element(e) (6) oder die dielektrische Verkleidung (7), die wenigstens teilweise die äußere Seite jedes zweiten Elements (6) bedeckt, angrenzt.
  2. Filtermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (2) der Kapazitäten (2, 2') in Form einer variablen Kapazität hergestellt ist, wobei ihr erstes längliches Element (4) in einer Schraube oder ähnlichem besteht mit einem Endabschnitt (4"), der seinem Kopf gegenüberliegt, kein Gewinde aufweist und vorteilhafterweise mit einem Gleitkontakt in dem Loch oder der Perforation (5) des entsprechenden zweiten Elements (3) gleiten kann, wobei ein anderes (4') der ersten verbindenden Elemente (2) der Kapazitäten (2, 2') vorzugsweise nicht gleitet, und das oder eines der zweiten Element(e) (6), ob kontaktlos oder verbunden, jeweils eine der beiden Abzweigklemmen (9,9') des Filtermoduls (1) bilden.
  3. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes der zweite(n) Element(e) (6) vollkommen im massiven Trägerkörper (8) aus dielektrischem Material, der die Wicklung (3') der Induktivität (3) trägt, befestigt ist, wobei dieser massive Körper (8) daher seine oder ihre äußere Fläche bedeckt, und dass hohle Röhren (10) aus dielektrischem Material, die mit einem Flansch (10') an einem ihrer Enden versehen sind, durch Einlassen in die Löcher oder Perforationen (5) des oder der zweiten Elemente (6) befestigt sind, indem so die inneren Flächen der Löcher oder Perforationen (5) sowie die Ränder (5') ihrer Öffnungen und gegebenenfalls die Teile der an diese angrenzenden äußeren Flächen bedeckt sind.
  4. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elemente (6) jeweils in einem metallischen Röhrenabschnitt bestehen, der passend in ein entsprechendes Blindloch (8'), das in dem massiven Trägerkörper (8) aus dielektrischem Material eingefügt ist, wobei die bündigen Ränder (5') der verschiedenen Röhrenabschnitte (6), beispielsweise durch Schweißen oder Bördeln, mit einem Verbindungsplättchen (11) aus einem leitfähigen Material verbunden sind, das auf der Seite des Trägerkörpers (8), der mit Blindlöchern (8') zur Aufnahme der zweiten Elemente (6) versehen ist, in Kontakt kommt, wobei das Plättchen (11) mit einer Abzweigklemme (9') in Form eines vorstehenden seitlichen Ohres versehen ist.
  5. Filtermodul nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Plättchen (12) aus dielektrischem Material das leitfähige Verbindungsplättchen (11) bedeckt und Öffnungen (12') umfasst, die mit radialen Ausbuchtungen (12") versehen sind, die ringförmige Aufnahmesitze mit zusammenwirkender Form für die Flansche (10') der hohlen Röhren (10) bilden, die in die Löcher oder Perforationen (5) der zweiten Elemente (6) der Kapazitäten (2, 2') eingelassen sind.
  6. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Induktivität (3 oder L i,i) und zwei Kapazitäten (2 oder Ci, i und 2' oder Ci-1, i) aufweist, die mit einem gemeinsamen elektrischen Knoten (1') verbunden sind, wobei wenigstens eine (2) der Kapazitäten (2, 2') variabel oder steuerbar ist, aufgrund eines ersten Elements (4), das mit der Fähigkeit zur Translation in dem entsprechenden zweiten Element (6) montiert ist und wobei und das erste Element (4') der anderen, gegebenenfalls nicht variablen Kapazität (2') mit einer die Form einer Lamelle aufweisenden Abzweigklemme (9) verbunden ist, die auf dem Trägerkörper aus dielektrischem Material (8) befestigt ist und auf der das Ende einer Verbindungsleitung (14) angebracht ist.
  7. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der massive Trägerkörper (8) eine zylindrische Struktur aufweist und eine spiralförmige Rille (15) umfasst, die sich wenigstens auf einem Teil seiner äußeren Oberfläche erstreckt, zum Aufnehmen der die Induktion bildenden Wicklung (3'), wobei der Trägerkörper (8) vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen besteht, und dass die Wicklung (3') kraftschlüssig und passend in wenigstens einem Abschnitt der Rille (15) befestigt ist.
  8. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile, die die Kapazitäten (2, 2') und die wenigstens eine Induktivität (3) bilden, in einem geschlossenen, metallischen und vorzugsweise parallelepipedförmigen Gehäuse liegen, das einen Faraday'schen Käfig bildet und in letzterem durch Befestigung mittels zweier Schrauben (4, 17), Stiftschrauben o. ä., an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden von diesen befestigt sind, wobei eine erste der Schrauben das erste längliche, gleitende Element (4) einer variablen Kapazität (2) bildet und die zweite Schraube (17) das gegenüberliegende Ende des dielektrischen Trägerkörpers (8) mit einer entsprechenden Wand des Gehäuses (16) verbindet und das An-Masse-Legen der wenigstens einen Induktivität (3) gewährleistet, wobei die beiden Verbindungsleitungen (14) des Moduls (1) sich durch durchgehende Öffnungen (18) vorzugsweise von geringer Größe erstrecken, die in den Wänden des Gehäuses (16) ausgespart sind und bevorzugt im Wesentlichen in den Abmessungen an diejenigen der sie durchquerenden Verbindungsleitungen (14) angepasst sind.
  9. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (3') der Induktivität (3), die auf dem Trägerkörper (8) befestigt ist, eine variable Schrittweite aufweist, die in Richtung des oder der zweiten Elements(e) (6) der Kapazitäten (2, 2') oder der Ränder (5') der Öffnungen der Löcher oder Perforation (5) des oder der zweiten Elements(e) (6) zunimmt.
  10. Wendelleiterfilter wenigstens zweiter Ordnung mit modularer Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass er gebildet ist durch Verbinden in Serie von wenigstens zwei Filtermodulen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die jeweils spezifische Filtereigenschaften aufweisen, die durch Steuerung der Merkmale von wenigstens einer Kapazität (2) angepasst werden können, wobei die verschiedenen Module (1) jeweils in einem entsprechenden geschlossenen Abteil (16') eines einen Faraday'schen-Käfig bildenden Gehäuses (16) liegen, wobei sie elektromagnetisch vom Äußeren und vom/von den anderen, den Filter bildenden Modul(en) (1) isoliert sind.
  11. Wendelleiterfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen zwei nebeneinander liegenden Modulen mittels einer entsprechenden Leitung (14) erfolgt, die sich durch die Wand (16") erstreckt, die die beiden betreffenden nebeneinander liegenden Module (1) durch eine Öffnung (18) trennt, deren Größe im Wesentlichen an diejenige des Querschnitts der Leitung (14) angepasst ist.
  12. Wendelleiterfilter nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass er gebildet ist durch Verbinden in Serie von vier Filtermodulen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leiter der Verbindungsstücke (20, 20') des Filters, die auf dem Gehäuse (16) befestigt sind, mit der Verbindung in Serie der Filtermodule (1) auf Höhe der Induktivitäten (3) der beiden äußeren Module (1) der den Filter bildenden Kette von Modulen (1) verbunden sind.
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