FI108175B - Liitin - Google Patents

Description

108175

LIITIN

,, Keksinnön kohteena on liitin, johon kuuluu runko, jossa on kiinnitysosa, alipääs- tösuodatin ja yksi tai useampi liitinpää.

Langattoman tiedonvälityksen huikean kasvun myötä taajuusspektristä on nykyään 5 varattuna mitä erilaisimpia taajuuskaistoja niin siviili-, viranomais- kuin sotilaskäyttöönkin. Spektrin ruuhkaisuuden takia on erittäin tärkeää, että eri tietoliikenneverkot eivät häiritse toistensa vastaanotto- ja lähetystoimintaa. Tästä johtuen eri tietoliikenneverkot toimivat omilla, tarkasti rajatuilla taajuusalueillaan.

Erilaiset tietoliikenneverkoissa käytettävät lähetinlaitteet lähettävät varsinaisen lä-10 hetystaajuutensa lisäksi erilaisia haitallisia lähetystaajuuden harmonismonikertoja. Koska esim. antennia edeltävä duplex-suodatin ei estä em. tiettyjen lähetys- ja vas-taanottotaajuuksia suurempien taajuuksien pääsyä ilmaan ja vastaanotinlaitteille, on välttämätöntä, että määrätystä taajuuskaistasta poikkeavien taajuuksien poistamiseksi käytetään myös alipäästösuodattimia.

15 Tällä hetkellä tunnetut alipäästösuodattimet on toteutettu erilliskomponentteina tai integroituna esim. duplex-suodattimen sisälle. Viimeisen kymmenen vuoden aikana alalla tapahtuneen nopean kehityksen myötä on laitteiden koko huomattavasti pienentynyt. Samalla suodattimien toiminnalle asetetut vaatimukset ovat kasvaneet. Suhteellisen paljon tilaa vievällä tekniikalla toteutettujen alipäästösuodattimien so-20 vittaminen nykyaikaisiin laitteisiin aiheuttaa monia hankaluuksia, jotka mm. rajoittavat tuotteiden muotoilua ja lisäävät niiden valmistuskustannuksia. Tällä hetkellä käytettävät erilliset alipäästösuodattimet ovat useimmiten kuhunkin sovellukseen yksilöllisesti suunniteltuja ja toteutettuja, jolloin ne ovat eri tuotteissa aina erilaisia. Erilaiset ratkaisut toimivat aina hieman eri tavalla, mikä aiheuttaa ongelmia mm. 25 laitteiden virityksessä.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada liitin, jolla edellä mainitut nykyisestä tekniikasta aiheutuvat ongelmat vältetään. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin liitin, joka on pienikokoinen, mutta sähköiseltä toiminnaltaan tarkasti toistettavissa, jolloin mm. kalliin virityksen tarve vähenee.

30 Keksinnön tarkoitus saavutetaan liittimellä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaiselle liittimelle on tunnusomaista se, että liittimeen kuuluu ainakin »« · · yksi rungosta eristetty, kelana toimiva johdin, ja että ainakin johtimen toisessa pääs- 2 108175 sä on yksi tai useampi kapasitanssi. Tällä tavoin toteutettu liitin sisältää alipäästösuodattimen, joka on pienikokoinen ja rakenteeltaan yksinkertainen sekä sähköiseltä toiminnaltaan luotettava ja tarkasti toistettava.

5 Keksinnön edullisessa sovelluksessa johtimen ja rungon välissä on kaasumaista eristeainetta, kuten ilmaa. Tällaisen eristeaineen käyttö kelana toimivan johtimen ympärillä on yksinkertainen sekä toiminnallisesti ja valmistusteknisesti edullinen eristeaineratkaisu.

Keksinnön toisessa edullisessa sovelluksessa kapasitanssien ja rungon välillä on 10 sähköistä eristemateriaalia. Valitsemalla sähköinen eristemateriaali ja siten sen ominaisuudet (dielektrisyysvakio) sopivasti saadaan tietyn kokoisen rungon sisään sijoitettujen kondensaattorien kapasitanssit tarkoituksenmukaisella tavalla tietylle tietoliikenneverkon taajuusalueelle sopivaksi.

Keksinnön kolmannessa edullisessa sovelluksessa rungon ja sähköisen eristemateri-15 aalin välissä on lukituselimet sähköisen eristemateriaalin ja kapasitanssin lukitsemiseksi paikalleen. Lukituselimien avulla eristemateriaali saadaan tiiviisti kapasitanssia ja runkoa vasten, jolloin liittimestä saadaan yksinkertaisella rakenteella mekaanisesti kestävä sekä toiminnallisesti stabiili.

Keksinnön neljännessä edullisessa sovelluksessa liittimen toiseen päähän kuuluu 20 johdinpää johtimen kytkemiseksi liittimeen. Johdinpää on yksinkertainen ja varma-toiminen liittimen osa liittimen kytkemiseksi esim. laitekotelon sisälle sijoitettuun laitteeseen.

Keksinnön viidennessä edullisessa sovelluksessa liittimen toiseen päähän kuuluu liitinpää liittimen kytkemiseksi toiseen liittimeen tai johtimeen. Liitinpää on yksin-25 kertainen ja edullinen liittimen osa liittimen kytkemiseksi ja kiinnittämiseksi irro-tettavasti toiseen liittimeen tai johtimeen.

Keksinnön kuudennessa edullisessa sovelluksessa alipäästösuodattimen päästökais-tan paras heijastusvaimennus on asetettu kattamaan yhden tai useamman tietoliikenneverkon, kuten matkapuhelinverkon, taajuusalueen. Yhden tai useamman tie-30 toliikenneverkon taajuusalueelle asetetulla heijastusvaimennuksella suodattimen läpi pääsevä taajuusalue saadaan rajattua tarkasti luotettavalla ja tarkoituksenmukaisella tavalla.

: Keksinnön seitsemännessä edullisessa sovelluksessa alipäästösuodattimen esto- vaimennus on asetettu estämään tietoliikenneverkkoja suurempien taajuuksien lä- 108175 3 päisyä. Sopivasti asetetulla estovaimennuksella haitallisten suurempitaajuisten har-monismonikertojen läpäisy estetään tehokkaasti ja edullisesti.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen liitin sivusuunnasta katsottuna, ja kuvassa 2 on esitetty kaaviokuva kuvan 1 mukaisista liittimistä muodostetun liitin-parin päästövaimennus- ja heijastusvaimennuskäyrästä.

Kuvan mukaiseen liittimen sovellukseen kuuluu runko 1, kierteytyksistä 2 ja 12 sekä laipasta 11 muodostuva kiinnitysosa, kapasitansseista 3 ja 5 sekä johtimesta 4 10 muodostuva alipäästösuodatin, johtimen ja rungon välille kaasumaisena eristeaineena toimivaa ilmaa 6, kapasitanssien ja rungon välille sähköistä eristeainetta 7 sekä eristeaineen lukituselimet 8. Lisäksi rungon 1 toiseen päähän kuuluu liitinpää 9 ja toiseen päähän johdinpää 10.

Kuvan 1 mukaisessa sovelluksessa runko 1 on messingistä valmistettu sylinterimäi-15 nen kappale. Rungon sisäpuoliset sylinterimäiset tilat ovat runkoon tehtyjä eri kokoisia sisäpuolisia koneistuksia. Ulkopinnat ovat pääosin kierteytettyjä (kierteytyk-set 2 ja 12) paitsi laippa 11, jota vasten liitin on tarkoitettu kiinnitettäväksi kohteeseensa. Kierteytys 2 on liitinpään tai toisen liittimen kiinnittämistä varten. Vastaavasti kierteytys 12 kuuluu liittimeen sen koteloon tai muuhun kohteeseen kiinnittä-20 mistä varten.

Liitinpään 9 puoleiseen päähän sijoitettu kapasitanssi 3 on sijoitettu sähköisen eristemateriaalin 7 ja rungon väliin. Sähköinen eristemateriaali on kuvan 1 mukaisessa sovelluksessa PTFE-muovia. Rungon toiseen päähän (johdinpään puoleiseen päähän) asennettu toinen kapasitanssi 5 on muuten samanlainen kuin em. kapasitanssi 25 3, mutta siinä sähköinen eristemateriaali on kiinnitetty runkoon eristemateriaalin molemmille puolille sijoitettujen messinkisten lukituslevyjen 8 avulla. Kuvan 1 sovelluksessa kapasitansseihin 3 ja 5 kuuluu kapasitanssilevyt. Levykapasitanssin 3 ulkopuolen puolelle on yhdistetty liitinpää 9 ja levykapasitanssin 5 ulkopuolen puoli lelle on yhdistetty johdinpää 10 kuvassa 1 esitetyllä tavalla. Kuvassa 1 esitetyssä 30 sovelluksessa levykapasitanssien levyt sekä johdinpää ja liitinpää ovat messinkiä. Levykapasitanssien tarkoituksena on muodostaa liittimen molempiin päihin kondensaattorit. Levykapasitanssien koko ja etäisyys rungosta sekä sähköinen eristemateriaali (materiaalin dielektrisyysvakio) määräävät levykapasitansseista muodostuvien kondensaattoreiden kapasitanssit. Kondensaattorien kapasitanssi vaikuttaa yhdessä »· · 4 1 081 75' liittimen muiden osien kanssa liittimen alipäästösuodattimen läpi pääsevään taajuusalueeseen.

Levykapasitanssien 3 ja 5 välille on kytketty johdin 4, joka kulkee rungon ilmaeris-teisen tilan 6 läpi. Ilmaeristeisessä tilassa oleva johdin 4 muodostaa näin kelan. Ke-5 lan induktanssi riippuu johdinta ympäröivästä materiaalista sekä johtimen pituudesta ja paksuudesta. Näin ollen johdin mitoitetaan siten, että se yhdessä levykapasitanssien kanssa muodostaa halutun tietoliikenneverkon taajuusalueella toimivan alipäästösuodattimen.

Levykapasitanssit 3 ja 5 sekä ilmaeristetty johdin 4 muodostavat yhdessä liittimen 10 yhteyteen alipäästösuodattimen. Alipäästösuodattimen tulo- ja lähtöimpedanssi riippuvat kondensaattoreina toimivien levykapasitanssien kapasitanssista ja kelana toimivan johtimen 4 induktanssista. Tulo- ja lähtöimpedanssi asetetaan systeemin impedanssiin, mikä saa aikaan halutulle taajuusalueelle hyvän heijastusvaimennuksen. Tämän periaatteen mukaisesti kuvan 1 mukaisen suodattimen levykapasitanssien 15 (kondensaattorien) kapasitanssi ja johtimen (kelan) induktanssi on valittu siten, että niistä muodostuva alipäästösuodatin päästää lävitseen valitun tietoliikenneverkon taajuusalueella olevat taajuudet, mutta estää muiden taajuuksien läpäisyn. Kuvassa 2 on esitetty kuvan 1 mukaisista liittimistä muodostetun liitinparin päästövaimen-nuskäyrä (S21-käyrä) 13 ja heijastusvaimennuskäyrä (S22-käyrä) 14. Kuvaan on 20 , merkitty myös erään sinänsä tunnetun GSM-matkapuhelinverkon taajuusalue (alaraja 15 ja yläraja 16), jolle kuvan 1 mukaista liitintä on sovellettu. Kaavion vaaka-akselilla on taajuus (MHz) ja pystyakselilla vaimennus (dB). Kuten kuvasta 2 nähdään liittimeen kuuluvan alipäästösuodattimen heijastus vaimennus 14 kasvaa voi-makkaasti matkapuhelinverkon taajuusaluetta lähestyttäessä. Tällöin päästö-25 vaimennus 13 on erittäin pieni, joten kyseisen matkapuhelinverkon taajuusalueen alarajaa pienemmät ja sitä hieman suuremmat taajuudet läpäisevät suodattimen helposti. Vastaavasti taajuusalueen ylärajan jälkeen heijastusvaimennus alkaa nopeasti pienentyä, jonka seurauksena päästövaimennus suurenee, joten matkapuhelinverkon taajuusalueen ylärajaa suuremmat taajuudet eivät juurikaan läpäise suodatinta.

30 Kuvan 1 mukaisen liittimen rungon ja siihen kiinnitettyjen komponenttien koko, muoto ja niissä käytetyt materiaalit voivat vaihdella. Runko voidaan valmistaa halutulla tavalla esim. jonkin liitinstandardin mukaiseksi tai muuten. Materiaalina voidaan käyttää myös jotakin muuta sähköä johtavaa materiaalia kuin kuvan 1 sovelluksessa käytettyä messinkiä. Liitin voidaan tarvittaessa myös pinnoittaa esim. kul-.. 35 lalla, hopealla tai valkopronssilla. Kiinnitysosa voi muodostua erilaisista kiinni- tyselimistä, joihin voi kuulua kierteytyksiä ja laippoja tai muunlaisia kiinni- 108175 5 tyselimiä, joilla liitin voidaan kiinnittää tai joihin toisia liittimiä tai liitinpäitä voidaan kiinnittää tarkoituksenmukaisella tavalla.

Kapasitanssien määrä ja sijainti rungon suhteen voi vaihdella. Kapasitanssit ovat , edullisesti levykapasitansseja, mutta ne voivat sisältää myös muun kuin levyn muo- 5 toiset kondensaattorilevyä vastaavat osat, kuten pallomaiset, kiekkomaiset tai päästä katsottuna kaarevapäisen I-kiijaimen muotoiset osat. Levymäisten ka-pasitanssilevyjen paksuus/halkaisija suhde voi vaihdella ja ne voivat olla muodoltaan myös kuvan 1 sovelluksen pyöreästä poikkeavia, kuten ellipsin muotoisia tai kulmikkaita. Kapasitansseja voi olla johtimen molemmissa päissä tai pelkästään toi-10 sessa päässä. Niitä voi olla myös johtimen samassa päässä useita ja niihin kuuluvien kapasitanssilevyjen tai niitä vastaavien kondensaattorilevyä vastaavien osien koko voi vaihdella. Levykapasitanssien ja rungon välinen sähköinen eristemateriaali voi olla mitä tahansa tarkoitukseen sopivaa sähköistä eristemateriaalia. Itse asiassa se voidaan valita kapasitanssille halutun kapasitanssin sekä liittimen rungon koon tai 15 näiden molempien perusteella sopivaksi.

Liittimeen kuuluva rungosta eristetty johdin voi olla valmistettu monista erilaisista johdinmateriaaleista. Johtimen paksuus, pituus ja muoto voivat myös vaihdella. Johdin voi olla muodoltaan esim. kaareva tai kelalle kieritetty. Johtimen ja rungon välinen eristys voidaan toteuttaa millä tahansa tarkoitukseen sopivalla sähköisellä 20 eristemateriaalilla. Kaasumaisen eristeaineen tapauksessa kaasu voi olla myös muuta tarkoitukseen soveltuvaa kaasua kuin ilmaa. Myös kaasun paine voi olla kuvan 1 mukaisen sovelluksen ilmanpaineesta poikkeava ja kaasun lämpötilaa voidaan haluttaessa kontrolloida, mikäli ko. kaasun käyttö sitä edellyttää.

··« «

Liittimen päät voivat olla kuvan 1 sovelluksesta poikkeavat. Liitinpäitä voi olla 25 enemmän kuin yksi ja liitinpään kiinnitysosan pituus, halkaisija ja kierteen nousu voivat mm. liitinstandardista ja systeemin impedanssista riippuen vaihdella. Liitin-päiden tilalla voi olla johdinpäät tai johdinpäitä ja liitinpäitä voi molempia olla useita.

*' Keksinnön mukaiseen liittimeen kuuluvien komponenttien toiminnalliset ominai- 30 suudet, kuten levykapasitansseista muodostuvien kondensaattoreiden kapasitanssi ja johtimen induktanssi, voivat halutulla tavalla vaihdella. Näin ollen keksinnön mukaiseen liittimeen kuuluvan suodattimen läpäisemä taajuusalue voi vaihdella hyvin laajalla alueella, jolloin liitintä voidaan soveltaa monilla eri taajuusalueilla toimiviin tietoliikenneverkkoihin.

• · 108175 6

Keksintöä ei rajata esitettyihin edullisiin sovelluksiin, vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · ·

• I

Claims (8)

108175

1. Liitin, johon kuuluu runko (1), jossa on kiinnitysosa (2,11,12), alipäästösuodatin (3, 4, 5) ja yksi tai useampi liitinpää (9), tunnettu siitä, että alipääs-tösuodattimeen kuuluu ainakin yksi rungosta eristetty, kelana toimiva johdin (4), ja 5 että ainakin johtimen toisessa päässä on yksi tai useampi kapasitanssi (3,5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitin, tunnettu siitä, että johtimen (4) ja rungon välissä on kaasumaista eristeainetta (6), kuten ilmaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen liitin, tunnettu siitä, että ka pasitanssien (3, 5) ja rungon (1) välillä on sähköistä eristemateriaalia (7).

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen liitin, tunnettu siitä, että rungon (1) ja sähköisen eristemateriaalin (7) välissä on lukituselimet (8) sähköisen eris- 15 temateriaalin ja kapasitanssin (5) lukitsemiseksi paikalleen.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen liitin, tunnettu siitä, että liittimen toiseen päähän kuuluu johdinpää (10) johtimen kytkemiseksi liittimeen.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen liitin, tunnettu siitä, että liit timen toiseen päähän kuuluu liitinpää (9) liittimen kytkemiseksi toiseen liittimeen tai johtimeen.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen liitin, tunnettu siitä, että ali- ·· 25 päästösuodattimen (3, 4, 5) päästökaistan paras heijastus vaimennus on asetettu kat tamaan yhden tai useamman tietoliikenneverkon, kuten matkapuhelinverkon, taajuusalueen.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen liitin, tunnettu siitä, että ali- .. 30 päästösuodattimen (3, 4, 5) päästövaimennus on asetettu estämään tietoliikenne- ·· verkkoja suurempien taajuuksien läpäisyä. »«· »