ES1282009U - Filtro en linea con acoplamiento inductivo y capacitivo de compensacion mutua - Google Patents
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Abstract
Un filtro de resonador en línea (400) que comprende una matriz lineal de tres o más conductores (410), comprendiendo la matriz lineal: un primer par de conductores adyacentes (410(1) y 410(2)) que tienen un acoplamiento principal inductivo y un acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto; y un segundo par de conductores no adyacentes (410(1)y 410(3)) que tienen acoplamiento cruzado inductivo, en el que: los pares primero y segundo tienen un conductor (410(1)) en común: y al menos una parte del acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto compensa al menos una parte del acoplamiento principal inductivo entre el primer par de conductores adyacentes, en el que cada conductor comprende: una base de alta impedancia (412(i)) que está en cortocircuito con un plano de tierra inferior (402) del filtro de resonado en línea; y una cabeza conformada de baja impedancia (414(i)) que no hace contacto con un plano de tierra superior (404) del filtro de resonador en línea, y en el que las cabezas conformadas de dos o más conductores son diferentes.
Description
DESCRIPCIÓN
Filtro en línea con acoplamiento inductivo y capacitivo de compensación mutua
ANTECEDENTES
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la electrónica y, más específicamente, pero no exclusivamente, a filtros de resonador para aplicaciones de radiofrecuencia (RF).
Descripción de la técnica relacionada
Esta sección presenta aspectos que pueden ayudar a facilitar una mejor comprensión de la invención. En consecuencia, las declaraciones de esta sección deben leerse desde este punto de vista y no deben entenderse como admisiones sobre lo que es o no es técnica anterior.
Un tipo de filtro para aplicaciones de RF es un filtro de resonador que comprende un conjunto de resonadores coaxiales, donde la función de transferencia general del filtro de resonador una función de las respuestas de los resonadores individuales, así como el acoplamiento electromagnético entre diferentes pares de resonadores dentro del conjunto.
La patente de EE.UU. n.° 5812 036 ("la patente ‘036"), cuyas enseñanzas se incorporan en el presente documento como referencia, describe varios filtros de resonado diferentes que tienen diferentes configuraciones y topologías de resonadores coaxiales.
La FIG. 1 de esta memoria descriptiva corresponde a la FIG. 3 de la patente '036, que representa una vista en sección superior de un filtro de resonador 200 de seis etapas que tiene una matriz (2x3) de resonadores coaxiales R1-R6 entre el terminal de entrada 204 y el terminal de salida 206. El filtro de resonador 200 tiene cinco orificios de acoplamiento H1-H5 entre los cinco pares secuenciales de resonadores R1-R6 que permiten el acoplamiento principal entre los pares secuenciales. Además, el filtro de resonador 200 tiene una primera abertura de acoplamiento de derivación Aci que permite el acoplamiento cruzado entre el par no secuencial de resonadores R2 y R5. El filtro de resonador 200 también tiene una segunda abertura de acoplamiento de derivación Ac2 que permite el acoplamiento cruzado entre el par no secuencial de resonadores R1 y R6. Los acoplamientos principales entre los cinco pares secuenciales de resonadores y los acoplamientos cruzados entre los dos pares no
secuenciales de resonadores contribuyen a la función de transferencia global del filtro 200 del resonado.
Las FIGS. 2A y 2B de esta memoria descriptiva corresponden respectivamente a las FIGS.
1A y 1B de la patente '036, que representan vistas superiores y en sección lateral de un filtro de resonado en línea de cuatro etapas 1 que tiene una matriz lineal de cuatro resonadores coaxiales 5-8 entre el terminal de entrada 30 y el terminal de salida 40. El filtro de resonado 1 tiene tres orificios de acoplamiento A1-A3 entre los tres pares secuenciales de resonadores 5-8 que permiten el acoplamiento principal entre los pares secuenciales. Para lograr el acoplamiento cruzado entre el par no secuencial de resonadores 5 y 8, el filtro de resonado 1 tiene un conector de derivación externo discreto Cc representado en línea discontinua en las figuras que proporciona una conexión óhmica directa entre los resonadores 5 y 8. El término "conexión óhmica directa" significa que el conector de derivación externo interconecta físicamente el resonado 5 al resonado 8 sin contactar físicamente con ninguno de los resonadores intermedios (es decir, los resonadores 6 y 7). Como se explica en la patente '036, este tipo de conector de derivación externo aumenta el tamaño y la complejidad del filtro, y hace que el filtro de resonado 1 sea susceptible de sufrir daños.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Otras realizaciones de la invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos en los que números de referencia similares identifican elementos similares o idénticos.
La FIG. 1, que corresponde a la FIG. 3 de la patente '036, representa una vista en sección superior de un filtro de resonador de seis etapas que tiene una matriz 2x3 de resonadores coaxiales;
las FIGs. 2A y 2B, que corresponden respectivamente a las FIGs. 1A y 1B de la patente '036, representan vistas en sección lateral y superior de un filtro de resonador en línea de cuatro etapas que tiene una matriz lineal de cuatro resonadores coaxiales;
la FIG. 3 es una vista en sección lateral de un filtro de resonador;
la FIG. 4 es una vista en sección lateral de un filtro de resonador en línea de acuerdo con una
realización de la invención;
la FIG. 5 es una vista en sección lateral de un filtro de resonado en línea de acuerdo con otra realización de la invención;
las FIGs. 6-10 representan las topologías de Halma de filtros de resonador en línea de seis etapas, dos puertos, que tienen seis conductores internos y dos puertos de entrada/salida (E/S) de acuerdo con diferentes realizaciones de la invención;
la FIG. 11 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea diplexor de 11 etapas, tres puertos, que tiene once conductores internos y tres puertos de E/S de acuerdo con otra realización de la invención; y
la FIG. 12 representa la topología de Halma de un filtro de resonador en línea con diplexor de flecha y tres puertos de seis etapas que tiene seis conductores internos y tres puertos de E/S de acuerdo con otra realización de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En el presente documento se describen realizaciones ilustrativas detalladas de la presente invención. Sin embargo, los detalles estructurales y funcionales específicos descritos en el presente documento son simplemente representativos con el fin de describir realizaciones a modo de ejemplos de la presente invención. Sin embargo, la presente invención puede realizarse en muchas formas alternativas y no debe considerarse como limitada únicamente a las realizaciones aquí expuestas. Además, la terminología usada en el presente documento solo es para el propósito de describir realizaciones particulares y no se pretende que sea limitante a las realizaciones descritas a modo de ejemplos de la invención.
Como se usa en el presente documento, se pretende que las formas en singular "un", "una", y "el/la" también incluyan las formas en plural, a menos que el contexto lo indique claramente de otro modo. Además, se entenderá que los términos "comprende", "comprendiendo", "incluye" y/o "incluyendo" especifican la presencia de características, pasos o componentes indicados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, pasos o componentes diferentes. También hay que señalar que, en algunas implementaciones alternativas, las funciones/actos indicados pueden producirse fuera del orden indicado en las
figuras. Por ejemplo, dos figuras mostradas consecutivamente se pueden ejecutar, de hecho, de forma casi simultánea, o se pueden ejecutar a veces en orden inverso, dependiendo de la funcionalidad/actos implicados.
La FIG. 3 es una vista en sección lateral de un filtro de resonador 300. El filtro 300 tiene un plano de tierra inferior 302, un plano de tierra superior 304 y un plano de tierra lateral 306. Aunque no se especifica en la FIG. 3, el filtro 300 tiene típicamente una forma 3D cilíndrica o rectilínea.
La estructura interior del filtro 300 incluye un solo conductor interior 310 que consta de (i) una base 312 de alta impedancia (cilíndrica o rectilínea) que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior 302 y (ii) una base de baja impedancia, en forma de copa cabezal 314 que no hace contacto con el plano de tierra superior 304. Dependiendo de la cantidad de capacitancia propia y mutua necesaria, en lugar de tener forma de copa, el cabezal 314 puede tener la forma de un diapasón. Además, el filtro 300 tiene un elemento de sintonización cilíndrico 320 que se extiende desde el plano de tierra superior 304 hasta el volumen interior 316 definido por el cabezal en forma de copa 314. Las formas, dimensiones, ubicaciones y composiciones de los diversos elementos del conductor interno 310 definen la función de transferencia inherente del filtro de resonado 300.
En ciertas realizaciones, la posición del elemento de sintonización 320, que podría estar en cortocircuito o no con el plano de tierra superior 304, se puede ajustar (por ejemplo, girando el elemento de sintonización cuando el elemento de sintonización es un tornillo roscado que se acopla a un orificio de tornillo roscado en el plano de tierra superior 304) para cambiar el grado en el que el elemento de sintonización se extiende verticalmente dentro del volumen interno 316 con el fin de alterar el acoplamiento dentro del resonador y, por lo tanto, sintonizar la función de transferencia general del filtro de un solo resonado 300 para que sea diferente de función de transferencia inherente del filtro.
La FIG. 4 es una vista en sección lateral de un filtro de resonador en línea 400 de acuerdo con una realización de la invención. Como el filtro de resonado 300 de la FIG. 3, el filtro de resonado 400 tiene un plano de tierra inferior 402, un plano de tierra superior 404 y un plano de tierra lateral 406. Aunque no se especifica en la FIG. 4, el filtro 400 tendría típicamente una forma 3D rectilínea.
A diferencia del filtro de resonado 300 de la FIG. 3 que tiene un solo conductor interno 310, el filtro de resonado en línea 400 tiene cinco conductores internos 410(1)-410(5), cada uno de los cuales tiene (i) una base de alta impedancia 412(i) que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior 402 y (ii) una cabeza con forma de baja impedancia 414(i) que no hace contacto con el plano de tierra superior 404. En algunas implementaciones, los conductores internos 410 están diseñados para funcionar como resonadores de impedancia escalonada (SIRs).
Como el filtro de resonador en línea 1 de la técnica anterior de las FIGS. 2A-2B, los cinco conductores internos 410(1)-410(5) del filtro de resonador en la línea 400 están dispuestos linealmente para formar una matriz unidimensional de conductores. Sin embargo, téngase en cuenta que los conductores internos 410 pueden, pero no tienen que estar perfectamente alineados. Uno o más de los conductores internos 410 pueden desplazarse hacia la parte delantera o trasera del filtro de resonado 400 (es decir, dentro o fuera de la página). Obsérvese además que, a diferencia del filtro de resonador en línea 1 de la técnica anterior, no hay paredes intermedias entre los conductores internos adyacentes 410 en el filtro de resonador 400. Como se explica más adelante, esto permite que se produzca un acoplamiento cruzado más sustancial entre pares de conductores 410 internos no adyacentes.
Como el filtro de resonador 300 de la FIG. 3, cada conductor interior 410(i) en el filtro de resonado 400 tiene un elemento de sintonización correspondiente 420(i). El filtro de resonador 400 también tiene cuatro elementos de sintonización adicionales 422(1)-422(4) ubicados entre los conductores internos adyacentes correspondientes 410, donde los elementos de sintonización adicionales 422(1) y 422(2) se extienden desde el plano de tierra superior 404, mientras que los elementos de sintonización adicionales 422(3) y 422(4) se extienden desde el plano de tierra inferior 402.
Como se muestra en la FIG. 4, el filtro de resonador 400 también tiene cuatro conectores conductores 418(1)-418(4), cada uno de los cuales proporciona una conexión física (es decir, óhmica) entre uno diferente de los cuatro pares de conductores internos adyacentes 410.
Obsérvese que algunas de las cabezas 414 de los conductores internos 410 del filtro de resonado 400 tienen diferentes formas y que la separación entre conductores entre los conductores internos 410 varía de un par adyacente a otro. En la FIG. 4, las cabezas 414(1) y 414(5) pueden tener forma de copa o de horquilla, mientras que las cabezas 414(2)-414(4)
tienen necesariamente forma de horquilla. Además, la altura de los conectores 418 entre conductores también varía de un par adyacente a otro. Nótese además que el filtro de resonado 400 es asimétrico a lo largo de su dimensión lateral en que una rotación de 180 grados alrededor, por ejemplo, del eje vertical de la base 412(3) del conductor interno 410(3) da como resultado una vista que es diferente de la vista del filtro de resonador 400 mostrado en la FIG. 4. Todas estas características diferentes y variables del filtro de resonado 400 contribuyen a su función de transferencia de filtro general. Por lo tanto, las características pueden diseñarse específicamente para lograr una función de transferencia de filtro deseada.
En general, basándose en el diseño particular del filtro de resonador 400, existe un acoplamiento principal inductivo y capacitivo entre cada uno de los cuatro pares de conductores internos adyacentes 410, donde, para cada par, el signo del acoplamiento principal capacitivo es el opuesto del signo del acoplamiento principal inductivo, de modo que los acoplamientos principal capacitivo e inductivo se compensen entre sí al menos en cierto grado. Además, el filtro de resonado 400 ha sido diseñado de tal manera que hay un acoplamiento cruzado no despreciable (por ejemplo, inductivo) entre ciertos pares de conductores internos 410 no adyacentes, donde ese acoplamiento cruzado no despreciable se logra sin emplear conectores de derivación discretos que conectan óhmicamente conductores 410 internos no adyacentes, ya sean esos conectores de derivación internos o externos al filtro 400 resonado. Por ejemplo, puede haber un acoplamiento cruzado no despreciable entre el conductor interior 410(1) y el conductor interior 410(3). Además, puede haber un acoplamiento cruzado más pequeño, pero aún no despreciable, entre los conductores internos 410(1) y 410(4) o incluso entre los conductores internos 410(1) y 410(5). En general, cuanto mayor sea la distancia de separación entre dos conductores internos, menor será la fuerza de acoplamiento.
Se llevan a cabo dos mecanismos de acoplamiento básicos, que contribuyen a la cantidad de acoplamiento entre conductores internos adyacentes y no adyacentes: acoplamiento capacitivo y acoplamiento inductivo.
El acoplamiento capacitivo se puede controlar ajustando la longitud y/o la impedancia de la cabeza capacitiva 414 de cada conductor interno 410 (por ejemplo, ajustando independientemente las dimensiones A, B y C del conductor interno 410(3)). Este tipo de interacción contribuirá con una cantidad negativa de acoplamiento capacitivo para pares adyacentes de conductores internos 410 y una cantidad positiva de acoplamiento capacitivo
para pares no adyacentes de conductores internos.
El acoplamiento inductivo se puede controlar ajustando las longitudes (D en la FIG. 4) y/o las alturas (E en la FIG. 4) de las conexiones entre conductores 418 que conectan los diferentes pares de conductores internos adyacentes, donde la distancia y la altura pueden varían de una conexión a otra. Este tipo de interacción contribuirá con una cantidad positiva de acoplamiento inductivo para pares de conductores internos 410 adyacentes y no adyacentes.
Las contribuciones capacitivas e inductivas de los acoplamientos principales (es decir, entre conductores adyacentes) y los acoplamientos cruzados (es decir, entre conductores no adyacentes) pueden diseñarse para cumplir con los valores de acoplamiento prescritos, al menos dentro de un cierto rango de valores de acoplamiento prescritos. El signo de los acoplamientos cruzados es siempre positivo para la estructura considerada, mientras que el signo de los acoplamientos principales se puede configurar convenientemente de acuerdo con la combinación específica de acoplamientos capacitivos e inductivos. Entonces es posible realizar redes de resonadores acoplados y acoplamientos de signo mixto.
Dependiendo del número y ubicación de los puertos de entrada/salida (E/S) acoplados a conductores internos seleccionados adecuadamente, se pueden implementar diferentes tipos de filtros de resonador en línea. Los filtros de resonado en línea de la invención, tales como el filtro 400 resonador en línea de la FIG.4, se pueden representar mediante topologías Halma que indican los acoplamientos principales y cruzados no despreciables entre conductores adyacentes y no adyacentes.
La FIG. 5 es una vista en sección lateral de un filtro de resonador en línea 500 de acuerdo con otra realización de la invención. El filtro de resonador en línea 500 es similar al filtro de resonado en línea 400 de la FIG. 4, con elementos análogos identificados mediante etiquetas análogas. Téngase en cuenta que, en el filtro de resonado 500, los cuatro conectores conductores 518(1)-518(4) que proporcionan conexiones físicas entre diferentes pares de conductores internos adyacentes 510 son elementos en forma de pared que se extienden hacia abajo hasta el plano de tierra inferior 502 con los elementos de sintonización 522 que emergen sobre esos conectores.
La FIG. 6 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea de seis etapas, dos puertos, 600 que tiene seis conductores internos 610(1)-610(6) y dos puertos de
entrada/salida (E/S) 630(1) y 630(2) de acuerdo con una realización de la invención. Téngase en cuenta que, aunque la topología de Halma se describe como una distribución bidimensional de conductores internos, eso es solo para indicar los diversos acoplamientos dentro del filtro de resonado 600. La implementación física del filtro de resonador 600 implica los seis conductores internos 610(1)-610(6) dispuestos linealmente.
Los enlaces entre conductores de la FIG. 6 representan los acoplamientos no despreciables dentro del filtro de resonador 600. En particular, el enlace 632(1,2) representa el acoplamiento principal entre los conductores adyacentes 610(1) y 610(2), mientras que el enlace 632(2,3) representa el acoplamiento principal entre los conductores adyacentes 610(2) y 610(3) y análogamente para los enlaces 632(3,4), 632(4,5) y 632(5,6). Por otro lado, el enlace 632(1,3) representa el acoplamiento cruzado entre conductores no adyacentes 610(1) y 610(3), el enlace 632(2,4) representa el acoplamiento cruzado entre conductores no adyacentes 610(2) y 610(4), y análogamente para los enlaces 632(3,5) y 632(4,6).
Como se muestra en la FIG. 6, el puerto de E/S 630(1) está conectado al conductor interno 610(1) a través del enlace de E/S 634(1), mientras que el puerto de E/S 630(2) está conectado al conductor interno 610(6) a través del enlace de E/S 634(2). Dependiendo de la implementación particular, los enlaces de E/S 634(1) y 634(2) pueden ser conexiones óhmicas o no óhmicas entre los correspondientes puertos de E/S 630 y los conductores internos 610.
Aunque el filtro de resonador en línea 600 tiene seis conductores internos, en general, los filtros de resonador en línea de este tipo se pueden implementar con una matriz lineal que tenga cualquier número N>2 de conductores internos con dos puertos de E/S conectados respectivamente al primer y último conductores internos de la matriz lineal. Cuando el número N de conductores internos es impar, el filtro de resonado en línea puede diseñarse para proporcionar hasta (N-1)/2 ceros de transmisión. Cuando el número N de conductores internos es par, el filtro de resonado en línea puede diseñarse para proporcionar hasta N/2-1 ceros de transmisión.
Como ventaja, las respuestas asimétricas que presentan ceros de transmisión se pueden implementar utilizando una disposición lineal de N conductores internos sin la necesidad de conectores de derivación discretos que proporcionen una conexión óhmica directa a pares de conductores internos no adyacentes. Al menos en principio, no hay restricción en la ubicación de los ceros de transmisión, que pueden estar ubicados tanto por encima como por debajo de
la banda de paso.
La FIG. 7 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea de seis etapas, dos puertos, plegado y en línea que tiene seis conductores internos 710(1)-710(6) y dos puertos de E/S 730(1) y 730(2) de acuerdo con otra realización de la invención. El filtro de resonador en línea plegado 700 es similar al filtro de resonado en línea 600 de la FIG. 6 con acoplamientos principales y cruzados análogos entre conductores adyacentes y no adyacentes 710, excepto que, en el filtro de resonador 700, el segundo puerto de E/S 730(2) está conectado al segundo conductor interno 710(2) en lugar del último conductor interior 710(6). Con su topología plegada casi canónica, el filtro de resonado en línea 700 puede proporcionar hasta cuatro ceros de transmisión. En general, un filtro de resonador en línea plegado de N etapas de la invención puede proporcionar hasta N-2 ceros de transmisión. Nuevamente, al menos en principio, no hay límite en la ubicación de dichos ceros de transmisión.
La FIG. 8 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea de seis etapas, dos puertos, caja extendida y en línea que tiene seis conductores internos 810(1)-810(6) y dos puertos de E/S 830(1) y 830(2) de acuerdo con otra realización de la invención. El filtro 800 resonado en línea de caja extendida es similar al filtro de resonador en línea 600 de la FIG. 6, excepto que, en el filtro de resonado 800, los acoplamientos principales entre los conductores adyacentes 810(2) y 810(3) y entre los conductores adyacentes 810(4) y 810(5) son despreciables o incluso inexistentes. Cada acoplamiento principal despreciable o inexistente puede lograrse haciendo que el acoplamiento capacitivo negativo entre los dos conductores correspondientes niegue el acoplamiento inductivo positivo entre esos mismos dos conductores.
En general, para un filtro de resonador de etapa N, donde N es par, cuando (i) los dos puertos de E/S están acoplados al primer y último conductores internos y (ii) los acoplamientos principales del conductor 2k al conductor 2k+1 (k = 1, N/2-1) están diseñados para ser lo más pequeños posible (idealmente cero), una topología de caja extendida de resultados de grado N con la capacidad de acomodar hasta N/2-1 transmisión ceros. Nuevamente, al menos en principio, no hay límite en la ubicación de dichos ceros de transmisión.
La FIG. 9 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea de seis etapas, dos puertos, polos extraídos, 900 que tiene seis conductores internos 910(1)-910(6) y dos puertos
de E/S 930(1) y 930(2) de acuerdo con otra realización de la invención. El filtro de resonado en línea de polos extraídos 900 es similar al filtro de resonador en línea 600 de la FIG. 6, excepto que, en el filtro de resonado 900, (i) todos los acoplamientos entre conductores son despreciables o nulos y (ii) cada conductor interno 910(i) está conectado a un correspondiente nodo no resonante 942(i) de un red externa 940 a través de una conexión (óhmica) correspondiente 944(i), donde los dos puertos de E/S 930(1) y 930(2) están conectados al primer y último nodos no resonantes 942(1) y 942(6) de la red externa 940. En ese caso, se obtiene como resultado una topología de polos extraída de grado N = 6 con la capacidad de acomodar hasta N = 6 ceros de transmisión. La red de acoplamiento externa 940 necesita realizar una conexión a modo de colector entre los puertos de E/S 930 y los nodos resonantes (es decir, los conductores internos 910) y podría implementarse en una placa de circuito impreso en tecnología microstrip, por ejemplo. Los nodos no resonantes 942 podrían implementarse entonces como puntas de longitud adecuada.
La FIG. 10 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea transversal 1000 de seis etapas, dos puertos, que tiene seis conductores internos 1010(1)-1010(6) y dos puertos de E/S 1030(1) y 1030(2) de acuerdo con otra realización de la invención. El filtro de resonador en línea transversal 1000 es similar al filtro de resonado en línea 900 de la FIG. 9 con acoplamiento entre conductores nulo o despreciable, excepto que, en el filtro de resonado 1000, cada conductor interno 1010(i) está conectado a ambos puertos de E/S 1030(1) y 1030(2). En ese caso, se obtiene una topología transversal de grado N = 6 con la capacidad de acomodar hasta N-1 = 5 ceros de transmisión. El filtro de resonador en línea transversal 1000 tiene dos redes de acoplamiento externas, donde cada red de acoplamiento externa realiza una conexión en forma de estrella entre el puerto de E/S correspondiente 1030(i) y los conductores internos 1010, donde ambas redes de acoplamiento externas pueden implementarse en una sola placa de circuito impreso en tecnología microstrip, por ejemplo.
La FIG. 11 representa la topología Halma de un filtro 1100 de resonador en línea, diplexor, de 11 etapas y tres puertos que tiene once conductores internos 1110(1)-1110(11) y tres puertos de E/S 1130(1), 1130(2), 1130(3) de acuerdo con otra realización de la invención. Diplexor, el filtro de resonador en línea 1100 es análogo al filtro de resonador en línea 600 de la FIG. 6, excepto que, en el filtro de resonado 1100, un conductor interno intermedio 1110(6) está conectado al tercer puerto de E/S intermedio 1130(3).
El filtro 1100 de resonador en línea, diplexor y 11 etapas tiene una primera ruta en línea de
grado 6-1 = 5 desde el primer puerto de E/S 1130(1) al puerto de E/S intermedio 1130(3) y una segunda ruta en línea de grado 11-6 = 5 desde el puerto de E/S intermedio 1130(3) al segundo puerto de E/S 1130(2). En general, un filtro de resonador en línea, diplexor, de tres puertos, de N etapas de la invención que tiene el K-ésimo conductor interno, 1<K<N, conectado al puerto de E/S intermedio tendrán una primera ruta en línea de grado K-1 desde el primer puerto de E/S hasta el puerto de E/S intermedio y una segunda ruta en línea de grado N-K desde el puerto de E/S intermedio hasta el segundo puerto de E/S. El número de ceros de transmisión disponibles para cada ruta se calcula de la misma manera que en el caso del filtro en línea 600 de la FIG. 6. Téngase en cuenta que, para N impar, K puede, pero no tiene que ser igual a (N+1)/2. En otras palabras, los grados de las dos rutas en línea pueden ser iguales o diferentes.
La FIG. 12 representa la topología Halma de un filtro de resonador en línea 1200 de 6 etapas, tres puertos, flecha-diplexor, que tiene seis conductores internos 1210(1)-1210(11) y tres puertos de E/S 1230(1), 1230(2), 1230(3) de acuerdo con otra realización de la invención.
El filtro 1200 de resonador en línea con diplexor de flecha es similar al filtro de resonador en línea plegado 600 de la FIG. 6, excepto que, en el filtro de resonador 1200, los conductores 1210(5) y 1210(6) están ambos conectados al puerto de E/S 1230(3). Nótese que, en realizaciones alternativas, se pueden conectar más de dos conductores internos 1210 al puerto de E/S 1230(3), lo que afectará al número de ceros de transmisión disponibles.
Los filtros de resonador de la presente invención pueden incluir resonadores de cavidades llenas de aire, tales como resonadores que tienen cavidades totalmente metálicas, o resonadores cargados con dieléctrico, tales como resonadores dieléctricos TEM.
Aunque la invención se ha descrito en términos de filtros de resonado que tienen un elemento de sintonización ajustable para cada conductor interno y elementos de sintonización adicionales ubicados entre conductores adyacentes y que se extienden desde el plano de tierra superior o inferior, la invención no se limita a ello. En general, los filtros de resonador de la presente invención pueden tener cero, uno o más elementos de sintonización, donde cada elemento de sintonización es ajustable o fijo independientemente y se extiende desde el plano de tierra superior, inferior y lateral.
Aunque la invención se ha descrito en términos de filtros de resonador que tienen conectores
entre conductores entre cada par adyacente de conductores internos, la invención no se limita a ello. En general, se pueden omitir uno o más o todos los conectores entre conductores.
Para los propósitos de esta descripción, los términos "acoplar", "acoplamiento", "acoplado", "conectar", "que conectan" o "conectado" se refieren a cualquier forma conocida en la técnica o desarrollada posteriormente en la que se permite la transferencia de energía entre dos o más elementos, y se contempla la interposición de uno o más elementos adicionales, aunque no se requiere. A la inversa, los términos "acoplado directamente", "conectado directamente", etc., implican la ausencia de tales elementos adicionales.
A menos que se indique explícitamente lo contrario, cada valor numérico y rango debe interpretarse como aproximado, como si la palabra "alrededor de" o "aproximadamente" precediera al valor o rango.
Se entenderá además que los expertos en la técnica pueden realizar varios cambios en los detalles, materiales y disposiciones de las piezas que se han descrito e ilustrado con el fin de explicar las realizaciones de esta invención sin apartarse de las realizaciones de la invención abarcada por las siguientes realizaciones.
En esta memoria descriptiva que incluye cualquiera de las reivindicaciones, el término "cada" se puede utilizar para hacer referencia a una o más características especificadas de una pluralidad de elementos o pasos enumerados anteriormente. Cuando se usa con el término abierto "comprendiendo", la recitación del término "cada" no excluye elementos o pasos adicionales no citados. Por tanto, se entenderá que un aparato puede tener elementos adicionales no recitados y un procedimiento puede tener pasos adicionales no recitados, donde los elementos o pasos adicionales no recitados no tienen una o más características especificadas.
El uso de números de figuras y/o etiquetas de referencia de figuras en las reivindicaciones está destinado a identificar una o más posibles realizaciones del objeto reivindicado para facilitar la interpretación de las reivindicaciones. Dicho uso no debe interpretarse como necesariamente una limitación del alcance de esas reivindicaciones a las realizaciones mostradas en las figuras correspondientes.
La referencia en el presente documento a "una realización" significa que un rasgo, estructura
o característica particular descrito en relación con la realización puede incluirse en al menos una realización de la invención. Las apariciones de la frase "una realización" en varios lugares en la memoria descriptiva no necesariamente se refieren a la misma realización, y las realizaciones separadas o alternativas no excluyen mutuamente necesariamente otras realizaciones. Se aplica lo mismo al término "implementación".
Las realizaciones cubiertas por las reivindicaciones en esta solicitud se limitan a las realizaciones que (1) están habilitadas por esta memoria descriptiva y (2) corresponden a la materia legal. las realizaciones no habilitadas y las realizaciones que corresponden a materias no reglamentarias se rechazan explícitamente incluso si caen dentro del alcance de las reivindicaciones.
Entre los aspectos preferidos de la presente divulgación pueden incluirse:
1. Un filtro de resonador en línea (por ejemplo, 400) que comprende una matriz lineal de tres o más conductores (por ejemplo, 410), comprendiendo la matriz lineal:
un primer par de conductores adyacentes (por ejemplo, 410(1) y 410(2)) que tienen un acoplamiento principal inductivo y un acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto; y un segundo par de conductores no adyacentes (por ejemplo, 410(1) y 410(3)) que tienen acoplamiento cruzado inductivo, en el que:
los pares primero y segundo tienen un conductor (por ejemplo, 410(1)) en común; entre el segundo par de conductores no adyacentes, no hay conexión óhmica directa que proporcione el correspondiente acoplamiento cruzado inductivo; y
al menos una parte del acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto compensa al menos una parte del acoplamiento principal inductivo entre el primer par de conductores adyacentes.
2. El filtro de resonador en línea del aspecto 1, en el que al menos dos de los conductores de la matriz lineal tienen formas diferentes.
3. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1 o 2, en el que la matriz lineal es asimétrica.
4. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-3, en el que el filtro de resonado en línea tiene uno o más ceros de transmisión.
5. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-4, en el que no hay paredes intermedias entre conductores adyacentes.
6. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-5, en el que cada
conductor comprende:
una base de alta impedancia (por ejemplo, 412(i)) que está en cortocircuito con un plano de tierra inferior (por ejemplo, 402) del filtro de resonado en línea; y
una cabeza conformada de baja impedancia (por ejemplo, 414(i)) que no contacta con un plano de tierra superior (por ejemplo, 404) del filtro de resonado en línea.
7. El filtro de resonador en línea del aspecto 6, en el que las cabezas conformadas de dos o más conductores son diferentes.
8. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 6 o 7, que comprende además uno o más conectores conductores (por ejemplo, 418(i)), cada uno de los cuales conecta las bases de dos conductores adyacentes.
9. El filtro de resonador en línea del aspecto 8, que comprende una pluralidad de conectores conductores a dos o más alturas diferentes.
10. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-9, que comprende además uno o más elementos de sintonización, cada uno de los cuales se extiende desde un plano de tierra del filtro de resonado en línea.
11. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-10, en el que las distancias son diferentes entre diferentes pares de conductores adyacentes.
12. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-11, en el que el acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto compensa sustancialmente por completo el acoplamiento principal inductivo entre el primer par de conductores adyacentes.
13. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-12, en el que:
un primer puerto de entrada/salida (E/S) (por ejemplo, 630(1)) del filtro de resonado en línea (por ejemplo, 600) está conectado a un primer conductor (por ejemplo, 610(1)) en la matriz lineal; y
un segundo puerto de E/S (por ejemplo, 630(2)) del filtro de resonado en línea está conectado a un último conductor (por ejemplo, 610(6)) en la matriz lineal.
14. El filtro de resonador en línea del aspecto 13, en el que el acoplamiento entre cada otro par de conductores adyacentes (por ejemplo, 810(2)/810(3) y 810(4)/810(5)) en la matriz lineal es despreciable o nulo.
15. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 13-14, en el que:
un tercer puerto de E/S (por ejemplo, 1130(3)) del filtro de resonado en línea (por ejemplo, 1100) está conectado a un conductor intermedio (por ejemplo, 1110(6)) en la matriz lineal. 16. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-12, en el que:
un primer puerto de E/S (por ejemplo, 730(1)) del filtro de resonado en línea (por ejemplo, 700) está conectado a un primer conductor (por ejemplo, 710(1)) en la matriz lineal; y
un segundo puerto de E/S (por ejemplo, 730(2)) del filtro de resonado en línea está conectado a un segundo conductor (por ejemplo, 710(2)) en la matriz lineal.
17. El filtro de resonador en línea del aspecto 16, en el que:
un tercer puerto de E/S (por ejemplo, 1230(3)) del filtro de resonado en línea (por ejemplo, 1200) está conectado a al menos otros dos conductores (por ejemplo, 1210(5) y 1210(6)) en la matriz lineal.
18. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-12, en el que:
todo el acoplamiento entre conductores en la matriz lineal es despreciable o nulo;
cada conductor (por ejemplo, 910(i)) en la matriz lineal está conectado a un nodo no resonante correspondiente (por ejemplo, 942(i)) de una red externa (por ejemplo, 940) a través de una conexión óhmica correspondiente (por ejemplo, 944(I)); y
el primer y segundo puerto de E/S (por ejemplo, 930(1) y 930(2)) del filtro de resonador en línea están conectados respectivamente al primer y último nodos no resonantes (por ejemplo, 942(1) y 942(6)) de la red externa.
19. El filtro de resonador en línea de cualquiera de los aspectos 1-12, en el que:
todo el acoplamiento entre conductores en la matriz lineal es despreciable o nulo;
cada conductor (por ejemplo, 1010(i)) en la matriz lineal está conectado al primer y segundo puerto de E/S (por ejemplo, 1030(1) y 1030(2)) del filtro de resonado en línea.
Claims (33)
1. Un filtro de resonador en línea (400) que comprende una matriz lineal de tres o más conductores (410), comprendiendo la matriz lineal:
un primer par de conductores adyacentes (410(1) y 410(2)) que tienen un acoplamiento principal inductivo y un acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto; y
un segundo par de conductores no adyacentes (410(1) y 410(3)) que tienen acoplamiento cruzado inductivo, en el que:
los pares primero y segundo tienen un conductor (410(1)) en común; y
al menos una parte del acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto compensa al menos una parte del acoplamiento principal inductivo entre el primer par de conductores adyacentes,
en el que cada conductor comprende:
una base de alta impedancia (412(i)) que está en cortocircuito con un plano de tierra inferior (402) del filtro de resonado en línea; y
una cabeza conformada de baja impedancia (414(i)) que no hace contacto con un plano de tierra superior (404) del filtro de resonador en línea, y
en el que las cabezas conformadas de dos o más conductores son diferentes.
2. El filtro de resonador en línea de la reivindicación 1, en el que la matriz lineal es asimétrica.
3. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el filtro de resonador en línea tiene uno o más ceros de transmisión.
4. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que no hay paredes intermedias entre conductores adyacentes.
5. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además uno o más conectores conductores (418(i)), cada uno de los cuales conecta las bases de dos conductores adyacentes.
6. El filtro de resonador en línea de la reivindicación 5, que comprende una pluralidad de conectores conductores a dos o más alturas diferentes.
7. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además uno o más elementos de sintonización, cada uno de los cuales se extiende desde un
plano de tierra del filtro de resonado en línea.
8. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que las distancias son diferentes entre diferentes pares de conductores adyacentes.
9. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto compensa sustancialmente por completo el acoplamiento principal inductivo entre el primer par de conductores adyacentes.
10. El filtro de resonador en línea de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que: un primer puerto de entrada/salida (E/S) (630(1)) del filtro de resonador en línea (600) está conectado a un primer conductor (610(1)) en la matriz lineal; y
un segundo puerto de E/S (630(2)) del filtro de resonador en línea está conectado a un último conductor (610(6)) en la matriz lineal.
11. El filtro de resonador en línea de la reivindicación 10, en el que un tercer puerto de E/S (1130(3)) del filtro de resonado en línea (1100) está conectado a un conductor intermedio (1110(6)) en la matriz lineal.
12. Un filtro de resonador, que comprende:
un plano de tierra superior;
un plano de tierra inferior;
un primer conductor, un segundo conductor y un tercer conductor, donde el primer conductor es adyacente al segundo conductor, el primero y el segundo conductores tienen un acoplamiento principal inductivo y un acoplamiento principal capacitivo con signo opuesto, y el tercer conductor es adyacente al segundo conductor de modo que el primer y tercer conductor son conductores no adyacentes que tienen acoplamiento cruzado inductivo, donde cada uno de los conductores primero a tercero comprende una base que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior y un extremo distal que no contacta con el plano de tierra superior;
un primer conector conductor que conecta la base del primer conductor a la base del segundo conductor; y
un segundo conector conductor que conecta la base del segundo conductor a la base del tercer conductor.
13. El filtro de resonador de la reivindicación 12, en el que los conductores primero a
tercero están diseñados para funcionar como resonadores de impedancia escalonada.
14. El filtro de resonador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, en el que no existe una conexión óhmica directa que proporcione el acoplamiento cruzado inductivo entre el primer y el tercer conductor.
15. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que una primera altura del primer conector conductor por encima del plano de tierra inferior es diferente de una segunda altura del segundo conector conductor por encima del plano de tierra inferior.
16. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en el que las distancias son diferentes entre diferentes pares de conductores adyacentes.
17. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, que comprende además un primer elemento de sintonización ajustable que se extiende hacia arriba desde el plano de tierra inferior.
18. El filtro de resonador de la reivindicación 17, en el que los conductores primero a tercero son tres de una pluralidad de conductores, y el primer elemento de sintonización ajustable se coloca entre dos de la pluralidad de conductores.
19. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que los extremos distales del primer conductor y del segundo conductor comprenden cada uno una cabeza conformada, y en el que las cabezas conformadas del primer conductor y el segundo conductor son diferentes.
20. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 19, en el que los conductores primero a tercero están dispuestos linealmente para formar una matriz unidimensional de conductores.
21. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, en el que los conductores primero a tercero no están perfectamente alineados.
22. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 21, que comprende además un segundo elemento de sintonización ajustable que se extiende hacia el extremo distal de uno de los conductores primero al tercero.
23. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 22, que comprende
además un tercer elemento de sintonización ajustable que se extiende hacia abajo desde el plano de tierra superior entre dos conductores adyacentes del primero al tercero.
24. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 23, donde la base de cada uno de los conductores primero a tercero comprende una base de alta impedancia y el extremo distal de cada uno de los conductores primero a tercero comprende un extremo distal de baja impedancia.
25. Un filtro de resonador, que comprende:
un plano de tierra superior;
un plano de tierra inferior;
un primer conductor que incluye una primera base de alta impedancia que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior;
un segundo conductor que es adyacente al primer conductor, incluyendo el segundo conductor una segunda base de alta impedancia que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior;
un tercer conductor que es adyacente al segundo conductor, incluyendo el tercer conductor una tercera base de alta impedancia que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior, donde el segundo conductor está entre el primer y el tercer conductor;
un primer conector conductor que conecta directamente la primera base de alta impedancia a la segunda base de alta impedancia; y
un segundo conector conductor que conecta la segunda base de alta impedancia a la tercera base de alta impedancia,
en el que una primera altura del primer conector conductor por encima del plano de tierra inferior es diferente de una segunda altura del segundo conector conductor por encima del plano de tierra inferior.
26. El filtro de resonador de la reivindicación 25, en el que cada uno de los conductores primero a tercero comprende un extremo distal de baja impedancia que no contacta con el plano de tierra superior del filtro de resonado.
27. El filtro de resonador de las reivindicaciones 25 a 26, que comprende además un primer elemento de sintonización ajustable que se extiende hacia arriba desde el plano de tierra inferior.
28. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, en el que los
conductores primero a tercero no están perfectamente alineados.
29. El filtro de resonador de la reivindicación 26, en el que el extremo distal de al menos dos de los conductores primero a tercero comprende cabezas conformadas respectivas que tienen formas diferentes.
30. El filtro de resonador de cualquiera de las reivindicaciones 25 a 29, que comprende además un cuarto conductor que incluye una cuarta base de alta impedancia que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior y un tercer conector conductor que conecta la tercera base de alta impedancia a la cuarta base de alta impedancia, en el que una tercera altura del tercer conector conductor por encima del plano de tierra inferior es diferente a la segunda altura del segundo conector conductor por encima del plano de tierra inferior.
31. El filtro de resonador en línea de la reivindicación 1, en el que entre el segundo par de conductores no adyacentes no hay conexión óhmica directa que proporcione el correspondiente acoplamiento cruzado inductivo.
32. Un filtro de resonado en línea (400) que comprende:
una matriz lineal de dos o más conductores (410);
un plano de tierra inferior (302; 402); y
un plano de tierra superior (304; 404), opuesto al plano de tierra inferior (302; 402); en el que cada conductor comprende una base (312; 412) que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior (302; 402) y un cabezal (314; 414) que no contacta con el plano de tierra superior (304; 404);
en el que los cabezales conformados de dos o más de los conductores son diferentes.
33. Un filtro de resonado en línea (300; 400) que comprende:
una matriz lineal de dos o más conductores (310, 410);
un plano de tierra inferior (302; 402); y
un plano de tierra superior (304; 404), opuesto al plano de tierra inferior (302; 402) en el que cada conductor comprende una base de alta impedancia (312; 412) que está en cortocircuito con el plano de tierra inferior (302; 402) y un cabezal de baja impedancia (314; 414) que no hace contacto con el plano de tierra superior (304; 404)
en el que el filtro de resonado en línea (300; 400) comprende además al menos un elemento de sintonización que se extiende o se extiende de manera ajustable en un volumen del cabezal (314; 414) de al menos uno de los dos o más conductores (310; 410); y
en el que el cabezal (314; 414) tiene forma de copa o de horquilla.
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