ES2898653T3 - Bucle de acoplamiento de inversión de fase ajustable - Google Patents
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Abstract
Un aparato (100; 200), que comprende: un filtro (725) que comprende un conductor y una pluralidad de resonadores de cavidad que se implementan como resonadores TE101; en donde la pluralidad de resonadores de cavidad comprende un primer resonador (102; 210) de cavidad y un segundo resonador (105; 215) de cavidad; en donde el conductor (135; 245; 400) está acoplado entre el primer resonador (101; 210) de cavidad y el segundo resonador (102; 215) de cavidad, en donde una primera porción del conductor (245; 400) define una primera área en un plano que es sustancialmente perpendicular a una primera dirección (425) de campo magnético en el primer resonador de cavidad y una segunda porción del conductor (245; 400) define una segunda área en un plano que es sustancialmente perpendicular a una segunda dirección (430) de campo magnético en el segundo resonador de cavidad de manera que la corriente inductiva generada en la primera porción fluya sustancialmente en la misma dirección que la corriente en la segunda porción del conductor; en donde la primera área y la segunda área determinan una constante de acoplamiento entre campos electromagnéticos en el primer resonador de cavidad y el segundo resonador de cavidad; en donde el conductor (135; 245; 400) se puede ajustar de forma giratoria alrededor de un eje (250; 415); en donde el conductor forma un bucle de acoplamiento que consta de una porción superior y una porción inferior, en donde la porción superior sobresale hacia el primer resonador de cavidad y define la primera área y en donde la porción inferior sobresale hacia el segundo resonador de cavidad y define la segunda área.
Description
DESCRIPCIÓN
Bucle de acoplamiento de inversión de fase ajustable
Antecedentes
Campo de la divulgación
La presente divulgación se refiere en general a resonadores de cavidad y, más particularmente, al acoplamiento entre resonadores de cavidad.
Descripción de la técnica relacionada
Un filtro de paso de banda convencional puede construirse con una pluralidad de resonadores que están acoplados (o acoplados de forma cruzada) mediante elementos de acoplamiento. La función de transferencia general del filtro se crea mediante la combinación de las funciones de transferencia individuales de los resonadores y los elementos de acoplamiento. Por ejemplo, un filtro de cavidad puede implementarse como una pluralidad de resonadores de cavidad interconectados. Los resonadores de cavidad producen densidades de corriente superficial relativamente bajas y, en consecuencia, tienen factores Q relativamente altos, lo que indica que la tasa de pérdida de energía en la cavidad es pequeña en relación con la energía almacenada en la cavidad. Otros resonadores, tales como los resonadores (coaxiales) de modo electromagnético transversal (TEM), pueden producir densidades de corriente superficial relativamente grandes, especialmente cuando se utilizan para filtrar transmisiones de radiofrecuencia a potencias por encima de cientos de vatios. Por lo tanto, los filtros de resonador de cavidad se seleccionan a menudo para aplicaciones de alta potencia, tal como el filtrado de transmisiones de radiofrecuencia a potencias del orden de decenas a cientos de kilovatios por razones de control del espectro de salida del transmisor.
Breve descripción de los dibujos
La presente divulgación puede entenderse mejor, y sus numerosas características y ventajas se harán evidentes para los expertos en la técnica haciendo referencia a los dibujos adjuntos. El uso de los mismos símbolos de referencia en dibujos diferentes indica ítems similares o idénticos.
La figura 1 es una vista de arriba de una sección transversal de un filtro de acuerdo con algunas realizaciones. La figura 2 representa un par de resonadores de cavidad acoplados cuasi-capacitivamente y un circuito equivalente eléctrico efectivo correspondiente de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 3 representa un par de resonadores de cavidad acoplados inductivamente y un circuito equivalente eléctrico efectivo correspondiente de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 4 es un diagrama de un bucle de acoplamiento que se puede girar desde una primera orientación a una segunda orientación de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 5 representa una vista lateral y una vista de arriba de un par de resonadores de cavidad acoplados con carga variable de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 6 representa una vista tridimensional de un par de resonadores de cavidad acoplados de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicación inalámbrica de acuerdo con algunas realizaciones.
La figura 8 es un diagrama de flujo de un método para ajustar una función de transferencia de un filtro formado por una pluralidad de resonadores de cavidad de acuerdo con algunas realizaciones.
Descripción detallada
Las estructuras de acoplamiento convencionales tienen un número de inconvenientes que pueden limitar su idoneidad para acoplar resonadores de cavidad para formar un filtro. Las estructuras de acoplamiento inductivo o magnético convencionales a menudo no proporcionan las relaciones de fase correctas entre las señales en los resonadores de cavidad acoplada cuando se implementan acoplamientos totalmente inductivos entre resonadores adyacentes. Por ejemplo, un bucle inductivo convencional genera una corriente en un resonador de cavidad que viaja en la dirección opuesta a la corriente en el resonador de cavidad acoplada. Por tanto, las estructuras de acoplamiento inductivo convencionales no son adecuadas para resonadores de cavidad de acoplamiento cruzado en un filtro. Las estructuras de acoplamiento de campo eléctrico, que también pueden denominarse estructuras de acoplamiento capacitivo, se pueden utilizar para acoplar de forma cruzada resonadores en un filtro totalmente inductivo porque el acoplamiento
capacitivo mantiene las relaciones de fase correctas entre las señales en los resonadores acoplados y, por lo tanto, preserva la forma general de la función de transferencia del filtro. Sin embargo, la distribución del campo electromagnético dentro de un resonador de cavidad puede volverse casi puramente magnética en o cerca de las paredes del resonador de cavidad. Dado que hay poco o ningún componente eléctrico en el campo electromagnético cerca de la ubicación del elemento de acoplamiento, las estructuras de acoplamiento eléctricas o capacitivas convencionales no se pueden utilizar para acoplar (o acoplar de forma cruzada) resonadores de cavidad en el filtro de cavidad.
Los resonadores de cavidad también se pueden usar en filtros de paso de banda ajustables o sintonizables que se pueden ajustar para filtrar diferentes rangos de frecuencia que corresponden a diferentes máscaras de selectividad. Sin embargo, las estructuras de acoplamiento convencionales pueden no ser adecuadas para su uso en un filtro ajustable del tipo dado. Por ejemplo, las estructuras de acoplamiento inductivo convencionales son típicamente accesibles a través de tapas en el cuerpo del filtro y pueden tener múltiples puntos de bloqueo que las unen al cuerpo del filtro. Por lo tanto, cada ajuste de la estructura de acoplamiento requiere separar los múltiples puntos de bloqueo, reposicionar la estructura de acoplamiento y volver a unir los múltiples puntos de bloqueo. Las estructuras de acoplamiento convencionales pueden carecer de una característica de ajuste fino y pueden requerir muchas iteraciones de ajuste para lograr la respuesta del filtro objetivo. Por lo tanto, el proceso de ajuste puede ser difícil, impreciso, lento e inadecuado para la sintonización robótica.
Una estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva puede mitigar los inconvenientes en las estructuras de acoplamiento convencionales acoplando las porciones magnéticas de los campos electromagnéticos en resonadores de cavidades cercanas mientras se mantienen las relaciones de fase correctas. Algunas realizaciones de la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva están formadas por un conductor que define una primera área en un plano que es sustancialmente perpendicular a un primer campo magnético producido en un primer resonador de cavidad y una segunda área en un plano que es sustancialmente perpendicular a un segundo campo magnético producido en un resonador de segunda cavidad. La corriente inductiva generada en una primera porción del conductor en el primer resonador de cavidad se conduce a una segunda porción del conductor en la segunda cavidad donde genera un campo magnético correspondiente, acoplando así ondas electromagnéticas en el primer y segundo resonador de cavidad. La fase de las ondas electromagnéticas se invierte con respecto a los bucles de acoplamiento tradicionales en forma de U, porque la corriente en el primer y segundo conductor fluye en la misma dirección, mientras que las corrientes en las cavidades acopladas por bucles de acoplamiento en forma de U viajan en direcciones opuestas en las diferentes cavidades. En algunas realizaciones, la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva se puede desplegar de manera giratoria entre el primer y el segundo resonador de cavidad. La fuerza de acoplamiento de la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva puede reemplazar las estructuras de acoplamiento convencionales en forma de U, por ejemplo, como acoplamientos cruzados en filtros de paso de banda totalmente inductivos. El único punto de ajuste del filtro en forma de S permite que las realizaciones de la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva se ajusten girando la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva, por ejemplo, usando una perilla externa a un filtro de cavidad que hace girar la estructura de acoplamiento cuasi-capacitiva.
La figura 1 es una vista de arriba de una sección transversal de un filtro 100 de acuerdo con algunas realizaciones. La vista en sección transversal es perpendicular a una placa base (no mostrada en la figura 1) del filtro 100 y una placa de cubierta (no mostrada en la figura 1) del filtro 100 y la sección transversal está ubicada dentro del filtro 100 entre la placa base y la placa de cubierta. Algunas realizaciones del filtro 100 pueden ser un filtro de paso de banda que se despliega en el trayecto de recepción o en el trayecto de transmisión de un sistema de comunicación por radiofrecuencia. El dispositivo de comunicación por radiofrecuencia puede incluir estaciones base o puntos de acceso que transmiten, reciben o emiten señales de radiofrecuencia al equipo de usuario dentro de un sistema de comunicación inalámbrica. Por ejemplo, el filtro 100 puede usarse para filtrar señales que son emitidas por una estación de emisión a una potencia relativamente alta, por ejemplo, a potencias cercanas o por encima de 10 kW. Algunas realizaciones del filtro 100 pueden sintonizarse o ajustarse para filtrar selectivamente señales en un rango de frecuencia entre 400 MHz y 900 MHz. El ajuste del ancho de banda del filtro 100 puede incluir cambiar la frecuencia central o el ancho de banda del filtro o una máscara de selectividad.
El filtro 100 está formado por seis resonadores 101, 102, 103, 104, 105, 106 de cavidad (denominados colectivamente "los resonadores 101-106 de cavidad"). Sin embargo, algunas realizaciones del filtro 100 pueden incluir más o menos resonadores de cavidad. Los resonadores 101-106 de cavidad se implementan como resonadores de modo TE-101. En los ejemplos no cubiertos por las reivindicaciones adjuntas, los resonadores 101-106 de cavidad pueden implementarse como resonadores de modo de onda electromagnética transversal (TEM). Cada uno de los resonadores 101-106 de cavidad incluye un conductor interno o elemento 111, 112, 113, 114, 115, 116 de carga (denominados colectivamente "los elementos 111-116 de carga") que se puede ajustar para cambiar la carga, que puede ser una carga capacitiva, en los resonadores 101-106 de cavidad, cambiando así la respuesta de frecuencia o función de transferencia de los resonadores 101-106 de cavidad. Por ejemplo, los elementos 111-116 de carga pueden implementarse usando varillas resonadoras y la profundidad de la varilla resonadora en el resonador 101-106 de cavidad correspondiente puede determinar la carga capacitiva. Sin embargo, se pueden implementar otros tipos de elementos 111-116 de carga en los resonadores 101-106 de cavidad.
Las señales de radiofrecuencia se pueden introducir en el filtro 100 a través de un acoplamiento 120 de puerto de entrada en el resonador 101 de cavidad. Las señales de radiofrecuencia en el resonador 101 de cavidad se pueden transferir luego al resonador 102 de cavidad a través de una estructura 121 de acoplamiento, en el resonador 103 de cavidad a través de una estructura 122 de acoplamiento, al resonador 104 de cavidad a través de una estructura 123 de acoplamiento, al resonador 105 de cavidad a través de una estructura 124 de acoplamiento, y al resonador 106 de cavidad a través de una estructura 125 de acoplamiento. Las estructuras 121-125 de acoplamiento pueden ser denominadas estructuras de acoplamiento directo porque acoplan ondas electromagnéticas a lo largo de un trayecto directo desde el puerto 120 de entrada, a través de los resonadores 101-106 de cavidad y fuera de un puerto 130 de salida. Algunas realizaciones de las estructuras 121-125 de acoplamiento pueden implementarse como estructuras de acoplamiento eléctricas o capacitivas para adaptarse a un esquema de acoplamiento elegido para una respuesta de función de transferencia de filtro dada. El filtro 100 puede denominarse filtro plegado en "forma de U" porque los resonadores 101-106 de cavidad se despliegan en una disposición que se asemeja a la letra U. Sin embargo, algunas realizaciones del filtro 100 pueden implementar otras configuraciones de los resonadores 101-106 de cavidad y más o menos resonadores 101-106 de cavidad pueden desplegarse para formar realizaciones del filtro 100.
Algunos de los resonadores 101-106 de cavidad pueden estar acoplados de forma cruzada. En algunas realizaciones, cualesquiera dos resonadores 101-106 de cavidad no adyacentes pueden acoplarse de forma cruzada. Por ejemplo, los resonadores 102, 105 de cavidad pueden acoplarse de forma cruzada usando una estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva. Como se discutió en este documento, la estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva abarca parcialmente una primera área en un plano que es sustancialmente perpendicular al campo magnético en el resonador 102 de cavidad y una segunda porción que abarca parcialmente una segunda área en un plano que es sustancialmente perpendicular al campo magnético en el resonador 105 de cavidad. Las corrientes inductivas generadas en la primera porción de la estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva fluyen sustancialmente en la misma dirección que la corriente en la segunda porción. La estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva invierte la fase de las señales de radiofrecuencia que se transportan entre el resonador 102 de cavidad y el resonador 105 de cavidad. En consecuencia, la estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva mantiene las relaciones de fase correctas entre las señales en los resonadores 102, 105 acoplados y preserva la forma general de la función de transferencia del filtro 100. Algunas realizaciones de la estructura 135 de acoplamiento cuasi-capacitiva pueden girarse para ajustar su constante de acoplamiento. Los ajustes a la constante de acoplamiento se pueden realizar en coordinación con el ajuste de la respuesta de frecuencia de uno o más de los resonadores 101-106 de cavidad para producir una función de transferencia objetivo del filtro 100.
La figura 2 representa un par 200 de resonadores de cavidad acoplados casi capacitivamente y un circuito 205 eléctrico equivalente efectivo correspondiente de acuerdo con algunas realizaciones. El par 200 de resonadores de cavidad acoplados incluye un primer resonador 210 de cavidad y un segundo resonador 215 de cavidad que están formados por una placa 220 de cubierta, una placa 225 base y una pared 230 común. Cada uno de los resonadores 210, 215 de cavidad incluye un correspondiente elemento 235, 240 de carga que se puede ajustar (como se indica por las líneas de puntos) para cambiar la carga capacitiva en los resonadores 210, 215 de cavidad, cambiando así la frecuencia del resonador de los resonadores 210, 215 de cavidad y el par 200 de resonadores de cavidad acoplada. Algunas realizaciones del par 200 de resonadores de cavidad acoplada pueden implementarse como resonadores 102, 105 de cavidad acoplados de forma cruzada en el filtro 100 mostrado en la figura 1.
Los resonadores 210, 215 de cavidad están acoplados mediante un bucle 245 de acoplamiento cuasi-capacitivo que está formado de un material conductor. Algunas realizaciones del bucle 245 de acoplamiento son simétricas alrededor de un eje 250 que es paralelo a la pared 230 común. El eje 245 puede corresponder a un eje de rotación del bucle 245 de acoplamiento. Porciones del bucle 245 de acoplamiento definen áreas en los resonadores 210, 215 de cavidad. Por ejemplo, una porción superior del bucle 245 de acoplamiento abarca parcialmente una primera área en el resonador 210 de cavidad que también está delimitada por el eje 250 y una porción inferior del bucle 245 de acoplamiento abarca parcialmente una segunda área en el resonador 215 de cavidad que también está delimitado por el eje 250. Los campos magnéticos cerca de la pared 230 común de los resonadores 210, 215 de cavidad pueden proyectarse sustancialmente dentro o fuera del plano de la figura 2 y las áreas delimitadas por el bucle 245 de acoplamiento están en el plano de la figura 2. Por lo tanto, las áreas delimitadas por el bucle 245 de acoplamiento puede estar en un plano que es sustancialmente perpendicular a los campos magnéticos en los resonadores 210, 215 de cavidad. Sin embargo, el campo magnético puede no ser perfectamente perpendicular al plano de la figura 2 y puede incluir componentes que están en el plano de la figura 2. La expresión "sustancialmente perpendicular" pretende abarcar estas variaciones en la dirección del campo magnético cerca de la pared 230 común de los resonadores 210, 215 de cavidad.
Los campos magnéticos producidos por ondas electromagnéticas en los resonadores 210, 215 de cavidad pueden producir una corriente inductiva en el bucle 245 de acoplamiento. Por ejemplo, la introducción de señales de radiofrecuencia en el resonador 210 de cavidad produce campos magnéticos variables en el tiempo en la porción superior del bucle 245 de acoplamiento que se encuentra dentro del resonador 210 de cavidad. La corriente inductiva puede fluir hacia abajo (como lo indican las flechas) a través de la porción superior del bucle 245 de acoplamiento, cruza desde el resonador 210 de cavidad a la porción inferior del bucle 245 de acoplamiento en el resonador 215 de cavidad, y fluyen hacia abajo a través de la porción inferior del bucle 245 de acoplamiento. Por tanto, la corriente fluye sustancialmente en la misma dirección en la porción superior y la porción inferior del bucle 245 de acoplamiento.
La dirección de la corriente a través del bucle 245 de acoplamiento determina el ángulo de fase del acoplamiento entre ondas electromagnéticas en los resonadores 210, 215 de cavidad. Dado que la dirección de la corriente en la porción superior y la porción inferior del bucle 245 de acoplamiento es sustancialmente la misma, la fase de las ondas electromagnéticas se invierte atravesando el bucle 245 de acoplamiento entre los resonadores 210, 215 de cavidad con respecto a la fase producida por los bucles de acoplamiento tradicionales en forma de U. El acoplamiento existe solo entre los elementos verticales del bucle 245 de acoplamiento y los resonadores 210, 215 de cavidad adyacente debido a la dirección del campo magnético simétrico alrededor de los elementos 235, 240 de carga dentro de los resonadores 210, 215 de cavidad. En consecuencia, un acoplamiento cuasi-capacitivo es logrado en un lugar donde solo es posible el acoplamiento inductivo.
El par 200 de resonadores de cavidad acoplados puede estar representado por el circuito 205 equivalente eléctrico efectivo. Por ejemplo, el resonador 210 de cavidad puede estar representado por inductancias 251, 252 y el condensador 253. El resonador 215 de cavidad puede estar representado por inductancias 255, 256 y el condensador 257. El acoplamiento cuasi-capacitivo entre los resonadores 210, 215 de cavidad formados por el bucle 245 de acoplamiento puede representarse entonces por el condensador 260. La fuerza del acoplamiento cuasi-capacitivo puede ser determinada por las áreas delimitadas por el bucle 245 de acoplamiento en los resonadores 210, 215 de cavidad.
La figura 3 representa un par 300 de resonadores de cavidad acoplados inductivamente y un circuito 305 equivalente eléctrico efectivo correspondiente de acuerdo con algunos ejemplos que no entran en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. El par 300 de resonadores de cavidad se muestra a efectos de comparación con el par 200 de resonadores de cavidad cuasi-capacitivo que se muestra en la figura 2. El par 300 de resonadores de cavidad acoplado incluye un primer resonador 310 de cavidad y un segundo resonador 315 de cavidad que están formados por una placa 320 de cubierta, una placa 325 base, y una pared 330 común. Cada uno de los resonadores 310, 315 de cavidad incluye un elemento 335, 340 de carga correspondiente. Los resonadores 310, 315 de cavidad están acoplados por un bucle 345 de acoplamiento inductivo que está formado por un material conductor. Algunos ejemplos del bucle 345 de acoplamiento inductivo pueden denominarse bucle de acoplamiento en "forma de U" porque el bucle 345 de acoplamiento inductivo se asemeja a la forma de la letra U.
El bucle 345 de acoplamiento inductivo difiere del bucle 245 de acoplamiento cuasi-capacitivo que se muestra en la figura 2 porque ambos extremos del bucle 345 de acoplamiento inductivo se conectan a la placa de cubierta en los puntos 350, 355 de bloqueo. Estas diferencias tienen al menos dos consecuencias. En primer lugar, las corrientes inductivas en el primer resonador 310 de cavidad (indicadas por las flechas) viajan en la dirección opuesta a las corrientes en el segundo resonador 315 de cavidad de modo que la fase de las ondas electromagnéticas producidas en el resonador 315 de cavidad se invierte con respecto a la fase de las ondas electromagnéticas producidas en el resonador 215 de cavidad por el bucle 245 de acoplamiento cuasi-capacitivo que se muestra en la figura 2. En segundo lugar, ajustar la constante de acoplamiento del bucle 345 de acoplamiento inductivo requiere aflojar o desacoplar el bucle 345 de acoplamiento inductivo en los puntos 350, 355 de bloqueo para reposicionar el bucle 345 de acoplamiento.
El par 300 de resonadores de cavidad acoplados puede estar representado por el circuito 305 de equivalencia eléctrica efectiva. Por ejemplo, el resonador 310 de cavidad puede estar representado por las inductancias 361, 362 y el condensador 363. El resonador 315 de cavidad puede estar representado por las inductancias 365, 366 y el condensador 367. El acoplamiento inductivo entre los resonadores 310, 315 de cavidad está representado por la flecha 370 de dos puntas que indica una inductancia mutua entre las inductancias 362 y 365.
La figura 4 es un diagrama de un bucle 400 de acoplamiento que se puede girar desde una primera orientación 405 a una segunda orientación 410 de acuerdo con algunas realizaciones. El bucle 400 de acoplamiento se puede girar alrededor de un eje 415 girando externamente una perilla 420 que está conectada al bucle 400 de acoplamiento. Algunas realizaciones de la perilla 420 pueden ser una estructura circular u ovalada que se puede girar manualmente, por ejemplo, por una persona que está configurando el bucle 400 de acoplamiento. La perilla 420 también puede ser representativa de otros dispositivos que se pueden usar para rotar el bucle 400 de acoplamiento alrededor del eje 415, por ejemplo, dispositivos eléctricos o mecánicos que pueden ser activados por una persona o un sistema de control automatizado o robótico. El bucle 400 de acoplamiento puede desplegarse en una abertura entre dos resonadores de cavidad de modo que una porción superior del bucle 400 de acoplamiento sobresalga en uno de los resonadores de cavidad y una porción inferior del bucle de acoplamiento sobresalga en otro de los resonadores de cavidad. Algunas realizaciones del bucle 400 de acoplamiento pueden usarse para implementar el bucle 245 de acoplamiento mostrado en la figura 2.
Un área definida por la porción superior del bucle 400 de acoplamiento está en un plano que es sustancialmente perpendicular a un primer campo magnético, que puede corresponder al campo magnético producido cuando se introduce una señal de radiofrecuencia en un resonador de cavidad. El primer campo magnético se dirige fuera del plano de la figura 4, como se indica mediante los círculos de puntos 425 (sólo uno indicado por un numeral de referencia en aras de la claridad). El campo 425 magnético genera una corriente inductiva en el bucle 400 de acoplamiento y la cantidad de corriente está determinada en parte por el área definida por la porción superior del bucle
400 de acoplamiento. Esta corriente viaja en la misma dirección en la porción inferior del bucle 400 de acoplamiento y, por lo tanto, genera un campo 430 magnético que también está sustancialmente fuera del plano de la figura 4 en el resonador de cavidad acoplada, como se indica mediante los círculos 430 punteados (solo uno indicado por un numeral de referencia en aras de la claridad). Por tanto, la constante de acoplamiento producida por el bucle 400 de acoplamiento en la orientación 405 está determinada por las áreas definidas por las porciones superior e inferior del bucle 400 de acoplamiento en un plano que es sustancialmente perpendicular al campo 425, 430 magnético.
En la orientación 410, que se gira con respecto a la orientación 405, las áreas definidas por las porciones superior e inferior del bucle 400 de acoplamiento en el plano sustancialmente perpendicular al campo 425, 430 magnético se reducen con respecto a las áreas definidas por las porciones superior e inferior del bucle 400 de acoplamiento en la orientación 405. En consecuencia, la corriente inductiva en el bucle 400 de acoplamiento en la orientación 410 se reduce con respecto a la corriente inductiva en el bucle 400 de acoplamiento en la orientación 405. La constante de acoplamiento producido por el bucle 400 de acoplamiento en la orientación 410 también se reduce en relación con la constante de acoplamiento en la orientación 410. La variación en la constante de acoplamiento creada al girar el bucle 400 de acoplamiento alrededor del eje 415 se puede utilizar para ajustar la constante de acoplamiento, quizás en coordinación con el ajuste de la respuesta de frecuencia de los resonadores de cavidad, para ajustar la función de transferencia de los filtros, incluidos los resonadores de cavidad y el bucle 400 de acoplamiento.
La figura 5 representa una vista lateral 500 y una vista 505 de arriba de un par de resonadores 510, 515 de cavidad acoplados de acuerdo con algunos ejemplos que no entran en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Cada uno de los resonadores 510, 515 de cavidad incluye un elemento 520, 525 de carga, que puede ser ajustable, y un bucle 530 de acoplamiento que se puede ajustar rotativamente alrededor de un eje usando una perilla 535. Algunos ejemplos de resonadores 510, 515 de cavidad o el bucle 530 de acoplamiento pueden implementarse en el filtro 100 mostrado en la figura 1.
El bucle 530 de acoplamiento se despliega en una abertura entre los resonadores 510, 515 de cavidad. En algunos ejemplos, una o más barras 540, 545 conductoras pueden colocarse horizontalmente a través de la abertura para conectar eléctricamente los lados de la pared de la abertura en una o más ubicaciones verticales. Por ejemplo, las barras 540, 545 conductoras pueden colocarse horizontalmente a través de la abertura en diferentes lados de la abertura y en posiciones que se desplazan entre sí a lo largo de una dirección paralela al eje del bucle 530 de acoplamiento. Las barras 540, 545 conductoras pueden suprimir al menos parcialmente el acoplamiento magnético entre los resonadores 510, 515 de cavidad. En algunos ejemplos, el tamaño de la abertura, el grosor de la pared común entre los resonadores 510, 515 de cavidad o el tamaño o posición de las barras 540, 545 conductoras pueden limitar el ángulo de rotación máximo del bucle 530 de acoplamiento.
La figura 6 representa una vista 600 tridimensional de un par de resonadores 605, 610 de cavidad acoplados de acuerdo con algunas realizaciones. Cada uno de los resonadores 605, 610 de cavidad incluye un elemento 615, 620 de carga, que puede ser ajustable. Un bucle 625 de acoplamiento se despliega en una abertura entre los resonadores 605, 610 de cavidad y se puede ajustar rotativamente alrededor de un eje. Algunas realizaciones de los resonadores 605, 610 de cavidad o el bucle 625 de acoplamiento pueden implementarse en el filtro 100 mostrado en la figura 1.
La figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema 700 de comunicación inalámbrica de acuerdo con algunas realizaciones. El sistema 700 de comunicación inalámbrica incluye una o más estaciones 705 de emisión para emitir señales de radiofrecuencia a uno o más equipos 710, 715 de usuario asociados. Algunas realizaciones de la estación 705 de emisión pueden implementar uno o más transmisores de alta potencia que pueden operar a potencias por encima de pocos kilovatios, tales como potencias en el rango de 10-50 kW. Por ejemplo, la estación 705 de emisión puede configurarse para emitir señales de alta potencia hacia un receptor 710 de televisión o un decodificador 715 de televisión usando una o más antenas 716, como se indica mediante las flechas. Algunas realizaciones de la estación 705 de emisión también pueden ajustarse para emitir señales de radiofrecuencia en diferentes bandas de frecuencia. Por ejemplo, la estación 705 de emisión puede ajustarse para emitir selectivamente señales de radiofrecuencia en diferentes frecuencias centrales y en diferentes bandas de frecuencia dentro de un rango de 400 MHz a 900 MHz. Las emisiones de televisión se pueden realizar utilizando frecuencias en el rango de 470 MHz a 860 MHz menos Delta. La cantidad "Delta" depende del país. Por ejemplo, en Estados Unidos, el extremo superior de la banda de TV UHF puede ser tan bajo como 680 MHz. Pueden implementarse otras realizaciones en todas las bandas de frecuencia celular y de emisión existentes.
La estación 605 de emisión incluye una fuente 720 de señal que puede usarse para generar señales de radiofrecuencia para su transmisión hacia el equipo 710, 715 de usuario. Las señales generadas por la fuente 720 de señal pueden proporcionarse a un filtro 725 para filtrar componentes espectrales no deseados que están fuera de una banda de frecuencia, que puede estar definida por una frecuencia central y un ancho de banda de una máscara de selectividad. El filtro 725 puede ser un filtro ajustable formado por una pluralidad de resonadores de cavidad tal como el filtro 100 que se muestra en la figura 1. Algunas realizaciones del filtro 725 pueden ajustarse usando una perilla 730 que es externa a un cuerpo de filtro o una carcasa de la estación 705 de emisión. Como se discutió en este documento, la perilla 730 puede referirse a una estructura real que puede ser girada por una persona o la perilla 730 puede representar dispositivos mecánicos o eléctricos que pueden ser activados por una persona o un sistema de control automatizado o robótico.
La figura 8 es un diagrama de flujo de un método 800 para ajustar una función de transferencia de un filtro formado por una pluralidad de resonadores de cavidad de acuerdo con algunas realizaciones. El método 700 puede implementarse para ajustar o modificar una función de transferencia del filtro 100 mostrado en la figura 1 o el filtro 625 mostrado en la figura 6. La función de transferencia del filtro puede depender de algunas o todas las frecuencias o anchos de banda del resonador de cavidad, los acoplamientos o puertos de entrada o salida, acoplamientos directos entre los resonadores o acoplamientos cruzados entre los resonadores. Las realizaciones del método 800 ilustrado en la figura 8 suponen que la función de transferencia del filtro puede ajustarse mediante el ajuste coordinado de las cargas del resonador de cavidad y una o más estructuras de acoplamiento y acoplamiento cruzado. Sin embargo, otras realizaciones pueden incluir ajustes de otras propiedades del filtro que afecten a la función de transferencia del filtro. La realización del método 800 puede implementarse en un controlador o un ordenador y puede usarse para controlar un actuador de motor.
En el bloque 805, las cargas de los resonadores de cavidad en el filtro se ajustan para modificar la frecuencia de resonancia de uno o más de los resonadores de cavidad. En el bloque 810, una estructura de acoplamiento cruzado que proporciona un acoplamiento cuasi-capacitivo entre dos o más de los resonadores de cavidad se ajusta rotativamente en coordinación con los ajustes en las cargas de los resonadores de cavidad para modificar la función de transferencia del filtro. En el bloque 815 de decisión, se mide la función de transferencia del filtro y se compara con una función de transferencia objetivo. Si la función de transferencia objetivo y la función de transferencia de medición son las mismas (dentro de una tolerancia dada), el método 800 finaliza en el bloque 820. Si la función de transferencia objetivo no coincide con la función de transferencia medida dentro de la tolerancia dada, la estructura de acoplamiento cruzado se ajusta de nuevo de forma giratoria en el bloque 810. En algunas realizaciones, las cargas de los resonadores de cavidad también se pueden ajustar para hacer que la función de transferencia de medición esté de acuerdo con la función de transferencia objetivo. Por ejemplo, puede ser necesario ajustar los resonadores que pueden haber sido desafinados ajustando la estructura de acoplamiento cruzado en el bloque 815 porque normalmente hay una fuerte interacción entre el ajuste de acoplamiento y la frecuencia del resonador. Por lo tanto, los resonadores adyacentes al acoplamiento pueden desafinarse ligeramente cuando se cambia el acoplamiento. Esta compensación de sintonía se puede corregir en el bloque 805.
En algunas realizaciones, ciertos aspectos de las técnicas descritas anteriormente pueden implementarse mediante uno o más procesadores de un sistema de procesamiento que ejecute software. El software comprende uno o más conjuntos de instrucciones ejecutables almacenadas o incorporadas de otro modo de forma tangible en un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador. El software puede incluir las instrucciones y ciertos datos que, cuando son ejecutados por uno o más procesadores, manipulan el uno o más procesadores para realizar uno o más aspectos de las técnicas descritas anteriormente. El medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador puede incluir, entre otros, medios ópticos (por ejemplo, disco compacto (CD), disco versátil digital (DVD), disco Blu-Ray), medios magnéticos (por ejemplo, disquete, cinta o disco duro magnético), memoria volátil (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM) o caché), memoria no volátil (por ejemplo, memoria de solo lectura (ROM) o memoria flash) o medios de almacenamiento basados en sistemas microelectromecánicos (MEMS). El medio de almacenamiento legible por ordenador puede estar integrado en el sistema informático (por ejemplo, RAM o ROM del sistema), unido de forma fija al sistema informático (por ejemplo, un disco duro magnético), unido de forma extraíble al sistema informático (por ejemplo, un disco óptico o una memoria flash basada en bus serie universal (USB) o acoplada al sistema informático a través de una red cableada o inalámbrica (por ejemplo, almacenamiento accesible en red (NAS)). Las instrucciones ejecutables almacenadas en el medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio pueden estar en código fuente, código en lenguaje ensamblador, código objeto u otro formato de instrucción que sea interpretado o ejecutable de otro modo por uno o más procesadores.
Se tiene en cuenta que no se requieren todas las actividades o elementos descritos anteriormente en la descripción general, que una porción de una actividad o dispositivo específico puede no ser necesaria, y que se pueden realizar una o más actividades adicionales, o se pueden incluir elementos, además de los descritos. Además, el orden en el que se enumeran las actividades no es necesariamente el orden en el que se realizan. Además, los conceptos se han descrito con referencia a realizaciones específicas. Sin embargo, un experto en la técnica apreciará que se pueden realizar diversas modificaciones y cambios sin apartarse del alcance de la presente divulgación como se establece en las reivindicaciones siguientes. Por consiguiente, la memoria descriptiva y las figuras deben considerarse en un sentido ilustrativo en lugar de restrictivo, y se pretende que todas estas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la presente divulgación.
Se han descrito anteriormente beneficios, otras ventajas y soluciones a problemas con respecto a realizaciones específicas. Sin embargo, los beneficios, las ventajas, las soluciones a los problemas y cualquier característica que pueda causar que ocurra algún beneficio, ventaja o solución o se vuelva más pronunciada no deben interpretarse como una característica crítica, requerida o esencial de ninguna o todas las reivindicaciones. Además, las realizaciones particulares divulgadas anteriormente son solo ilustrativas, ya que la materia objeto divulgada puede modificarse y practicarse de maneras diferentes pero equivalentes evidentes para los expertos en la técnica que se benefician de las enseñanzas en este documento. No se pretenden limitaciones a los detalles de construcción o diseño que se muestran en este documento, aparte de lo que se describe en las reivindicaciones a continuación. Por lo tanto, es evidente que las realizaciones particulares divulgadas anteriormente pueden alterarse o modificarse y todas estas
variaciones se consideran dentro del alcance de la materia objeto divulgada. Por consiguiente, la protección que se busca en este documento es la que se establece en las reivindicaciones a continuación.
Claims (5)
1. Un aparato (100; 200), que comprende:
un filtro (725) que comprende un conductor y una pluralidad de resonadores de cavidad que se implementan como resonadores TE101;
en donde la pluralidad de resonadores de cavidad comprende un primer resonador (102; 210) de cavidad y un segundo resonador (105; 215) de cavidad;
en donde el conductor (135; 245; 400) está acoplado entre el primer resonador (101; 210) de cavidad y el segundo resonador (102; 215) de cavidad, en donde una primera porción del conductor (245; 400) define una primera área en un plano que es sustancialmente perpendicular a una primera dirección (425) de campo magnético en el primer resonador de cavidad y una segunda porción del conductor (245; 400) define una segunda área en un plano que es sustancialmente perpendicular a una segunda dirección (430) de campo magnético en el segundo resonador de cavidad de manera que la corriente inductiva generada en la primera porción fluya sustancialmente en la misma dirección que la corriente en la segunda porción del conductor;
en donde la primera área y la segunda área determinan una constante de acoplamiento entre campos electromagnéticos en el primer resonador de cavidad y el segundo resonador de cavidad;
en donde el conductor (135; 245; 400) se puede ajustar de forma giratoria alrededor de un eje (250; 415);
en donde el conductor forma un bucle de acoplamiento que consta de una porción superior y una porción inferior, en donde la porción superior sobresale hacia el primer resonador de cavidad y define la primera área y en donde la porción inferior sobresale hacia el segundo resonador de cavidad y define la segunda área.
2. El aparato (200) de la reivindicación 1,
en donde el conductor (135; 245; 400) se puede ajustar rotativamente alrededor del eje (250, 415) para modificar la primera área y la segunda área cambiando la orientación relativa del conductor, la primera y la segunda direcciones del campo magnético.
3. El aparato de la reivindicación 2, que además comprende:
una perilla acoplada al conductor para ajustar rotativamente el conductor alrededor del eje.
4. El aparato (100; 200) de la reivindicación 1,
en donde la pluralidad de resonadores de cavidad incluye resonadores de tercera (101), cuarta (103), quinta (104), y sexta (106) cavidad, en donde los resonadores de primera, segunda, tercera, cuarta, quinta, y sexta cavidad están acoplados directamente, y en donde al menos dos resonadores (102; 105) de cavidad están acoplados de forma cruzada por el conductor (135; 245; 400).
5. Una estación (705) base, que comprende:
una fuente (720) de señal;
un aparato de acuerdo con la reivindicación 1; y
una perilla externa a una carcasa de la estación (705) base, en donde la perilla es giratoria para ajustar el conductor alrededor del eje para modificar la primera área y la segunda área cambiando la orientación relativa del conductor y la primera y segunda direcciones del campo magnético.
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