FI122012B - Virityselin ja viritettävä resonaattori - Google Patents

Description

Virityselin ja viritettävä resonaattori

Keksintö koskee pietsosähköisyyteen perustuvaa virityselintä sekä resonaattoria, jossa on tällainen virityselin resonaattorin ominaistaajuuden muuttamiseksi sähköisellä ohjauksella.

5 Pietsosähköisyydeksi sanotaan useilla kiderakenteisilla materiaaleilla olevaa ominaisuutta, jossa materiaaliin kohdistettu mekaaninen voima aiheuttaa siinä sähköisen potentiaalieron ja kääntäen materiaaliin kohdistettu sähkökenttä aiheuttaa siinä mekaanisen muodonmuutoksen. Kiteen leikkaussuunnasta ja sähkökentän suunnasta riippuen muodonmuutos voi ilmetä esimerkiksi levymäisen kappaleen 10 paksuuden ja pituuden muuttumisena. Jos pietsosähköinen levy on liuskamainen ja kiinnitetty jäykkään alustaan molemmista päistään, pituuden kasvu aiheuttaa liuskan taipumisen niin, että sen keskiosa nousee koholle alustasta. Vastaavasti jos esimerkiksi ympyrän muotoinen pietsosähköinen levy on kiinnitetty jäykkään alustaan reunoistaan, laajeneminen levyn tasossa aiheuttaa sen keskialueen ko-15 hoamisen alustasta. Pietsosähköinen liuska voidaan myös kiinnittää koko pituudeltaan taipuisaan toiseen liuskaan, joka ei reagoi mekaanisesti sähkökenttään. Jos tällainen yhdistetty elementti on kiinnitetty vain toisesta päästään, niin pietsosäh-köisen osan pituuden muutos pakottaa elementin vapaan pään kääntymään pituuden muutosta vastaavaan suuntaan.

20 "Virityselin" tarkoittaa tässä selostuksessa rakenneosaa, jonka avulla voidaan säätää jonkin piirin tai laitteen ominaistaajuutta. Tällaisia viritettäviä laitteita ovat esimerkiksi radiolaitteiden suotimissa käytettävät resonaattorit. Radiotaajuisista resonaattoreista yleisiä ovat erilaiset ontelo- ja koaksiaaliresonaattorit, koska niillä voidaan rakentaa pienihäviöisiä ja suhteellisen suuria tehoja kestäviä suotimia. Koak-

O

^ 25 siaaliresonaattorin perusrakenteeseen kuuluu sisäjohdin, sivuseinistä koostuva ^ ulkojohdin, pohja ja kansi. Pohja ja kansi ovat galvaanisessa yhteydessä ulkojoh- v timeen, ja kaikki kolme yhdessä muodostavat suljetun resonaattorikotelon. Tavalli- <m sesti sisäjohtimen alapää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää on "ilmassa", jol- | loin resonaattorin muodostava siirtojohto on alapäästään oikosuljettu ja yläpääs- ^ 30 tään avoin. Kyseessä on tällöin neljännesaaltoresonaattori, koska sen ominaistaa- oj juutta eli perusresonanssitaajuutta vastaava aallonpituus on neljä kertaa siirtojoh- o don sähköinen pituus, o

(M

Koaksiaalisen neljännesaaltoresonaattorin viritys perustuu tavallisesti siihen, että sisäjohtimen ja kannen välistä kapasitanssia muutetaan, jolloin myös resonaattorin 35 sähköinen pituus ja ominaistaajuus muuttuvat. Kapasitanssin muuttamiseen on 2 vanhastaan käytetty resonaattorin kanteen laitettuja metallisia viritysruuveja. Kierrettäessä ruuvia sen etäisyys resonaattorin sisäjohtimesta muuttuu, minkä seurauksena sisäjohtimen ja kannen välinen kapasitanssi muuttuu. Viritysruuvien käytön haittana on, että ruuvitarvikkeet lisäävät suotimen osien määrää ja kierteistetyt 5 ruuvien reiät merkitsevät työvaiheiden määrän kasvua ja siten valmistuskustannusten kasvua. Lisäksi sähköinen kosketus kierteissä voi huonontua ajan oloon, mistä seuraa virityksen muuttumista ja resonaattorin häviöiden kasvua. Suuritehoisissa suotimissa on myös läpilyönnin vaara, jos ruuvin kärki on lähellä sisäjohtimen päätä. Edelleen moniresonaattorisessa suotimessa ruuveja voidaan joutua 10 kiertämään käsin useassa vaiheessa halutun taajuusvasteen saavuttamiseksi. Viritys on siten aikaavievää ja suhteellisen kallista.

Koaksiaaliresonaattorin sisäjohtimen ja ympäröivien johtavien osien välistä kapasitanssia voidaan muuttaa myös taivutettavien virityselimien avulla. Sisäjohtimen päässä voi olla kannen suuntainen tasomainen laajennusosa ja tämän reu-15 nassa ainakin yksi sivuseinän suuntainen uloke. Taivuttamalla uloketta mainittu kapasitanssi ja samalla resonaattorin ominaistaajuus muuttuvat. Myös tällaisen ratkaisun haittana on, että moniresonaattorisessa suotimessa virityselimiä voidaan joutua taivuttamaan käsin useassa vaiheessa halutun taajuusvasteen saavuttamiseksi. Suotimen kansi on vielä avattava ja suljettava kutakin säätökertaa varten, 20 joten viritys on aikaavievää ja kallista.

Resonaattorin virityselin voi tunnetusti olla myös dielektrinen. Tällöin hyödynnetään sitä, että sähkökentän voimakkuus resonaattoriontelossa vaihtelee paikasta riippuen. Kun dielektristä kappaletta siirretään esimerkiksi voimakkaamman sähkökentän suuntaan, resonaattoriontelon kyseisen osan tehollinen dielektrisyysker-25 roin kasvaa. Tällöin neljännesaaltoresonaattorin tapauksessa sisäjohtimen ylä- o £ paan ja tämän ympärillä olevien johdepintojen välinen kapasitanssi kasvaa, reso- ^ naattorin sähköinen pituus suurenee ja ominaistaajuus pienenee. Dielektrisen viri- v tyselimen haittana on, että se vaatii siirtomekanismin, joka puolestaan merkitsee

CO

cm tuotantokustannusten kasvua. Lisäksi sen materiaali aiheuttaa dielektrisiä häviöitä | 30 ja siten vaimennusta signaaliin.

C\]

Resonaattorin virityselin voi olla myös pietsosähköinen. Kuvassa 1 on esimerkki S tällaisesta tapauksesta. Siinä on neljännesaaltoresonaattori, jonka perusrakentee-

O

^ seen kuuluu ulkojohdin 110, sisäjohdin 120, pohja 115 ja kansi 130. Lisäksi raken teessa on resonaattorin viritystä varten pietsosähköinen virityselin 140, joka näkyy 35 erillisenä sivustapäin ja altapäin oheiskuvissa resonaattorin vierellä. Virityselin 140 on liuskamainen kappale, jossa on kaksi varsinaista kerrosta: Alempi kerros 141 3 on pietsosähköistä materiaalia ja ylempi kerros 142 jotain metallia. Virityselin on kiinnitetty molemmista päistään resonaattorin kannen sisäpintaan sisäjohtimen yläpään yläpuolelle niin, että elimen metallikerroksen päät ovat galvaanisessa kosketuksessa kanteen 130. Virityselimen ohjausjännite tuodaan kannessa olevan 5 pienen aukon kautta johdolla 150. Tämän johdon toinen johdin on kytketty metalli-kerrokseen 142 ja toinen pietsosähköisen kerroksen alapintaa ainakin osittain peittävään johdepinnoitteeseen 144. Tällainen pinnoite tarvitaan sähkökentän saattamiseksi tasaisesti koko pietsosähköiseen kerrokseen.

Virityselin 140 voi olla muotoiltu niin, että se on lepotilassa taipunut keskeltä jonkin 10 verran sisäjohtimeen 120 päin. Sisäjohtimen ja virityselimen metallikerroksen välinen etäisyys d on siten pienempi kuin sisäjohtimen ja kannen 130 välinen etäisyys. Ohjausjännitteen napaisuudesta riippuen etäisyys d joko kasvaa tai pienenee pietsosähköisen liuskan pituuden muuttuessa. Edellisessä tapauksessa sisäjohtimen ja kannen välinen kapasitanssi pienenee, jolloin resonaattorin ominais-15 taajuus kasvaa. Jälkimmäisessä tapauksessa vastaavasti ominaistaajuus pienenee. Muutoksen suuruus riippuu luonnollisesti ohjausjännitteen itseisarvon suuruudesta.

Virityselin voi olla kiinnitetty vastaavalla tavalla myös sisäjohtimen yläpintaan. Edelleen se voi olla kiinnitetty resonaattorin kanteen vain toisesta päästään niin, 20 että sen vapaa pää on sisäjohtimen yläpuolella. Resonaattorin viritysmahdollisuus on näissäkin tapauksissa periaatteessa edellä kuvatun mukainen.

Kuvassa 2 on toinen esimerkki tunnetusta pietsosähköisestä virityselimestä. Virityselin 240 on esitetty suurennettuna sivustapäin ja suurin osa keskeltä pois leikattuna. Siinä on kolme varsinaista kerrosta: Kuvassa ylinnä on ensimmäinen piet-° 25 sosähköinen kerros 241, keskellä metallikerros 243 ja alinna toinen pietsosähköi- ° nen kerros 242. Lisäksi ensimmäisen pietsosähköisen kerroksen yläpinnalla on ΪΙ ensimmäinen johdepinnoite 244 ja toisen pietsosähköisen kerroksen alapinnalla toinen johdepinnoite 245 sähkökentän saattamiseksi tasaisesti pietsosähköisiin x kerroksiin. Monikerrosrakenteella lämpötilastabilius saadaan paremmaksi kuin 30 esimerkiksi kuvan 1 mukaisella virityselimellä. Virityselimen 240 ollessa nimittäin C\] taipuneena esimerkiksi keskeltä alaspäin ensimmäisen pietsosähköisen kerroksen S 241 lämpölaajeneminen pyrkii oikaisemaan elintä, mutta toisen pietsosähköisen ^ kerroksen 242 lämpölaajeneminen pyrkii taivuttamaan sitä lisää. Tästä syystä eli men kaarevuus säilyy lähes muuttumattomana.

4 Sähkökenttä tuodaan virityselimeen johdolla 250, jossa on ensimmäinen 251 ja toinen johdin 252. Ensimmäinen johdin 251 on kytketty metallikerrokseen 243, ja toinen johdin 252 on kytketty sekä ensimmäiseen johdepinnoitteeseen 244 että toiseen johdepinnoitteeseen 245. Tämän vuoksi sähkökentän suunnat pietsosäh-5 köisissä kerroksissa ovat vastakkaiset, mistä edelleen seuraa, että toisen kerroksen pituuden pienentyessä toisen kerroksen pituus kasvaa. Molempien kerrosten pituuden muutokset taivuttavat siten elintä samaan suuntaan, kuten pitääkin. Oh-jausjännitteen napaisuuden vaihtuessa myös virityselimen taipumissuunta vaihtuu.

Kerrosten lukumäärä pietsosähköisessä virityselimessä voi olla myös suurempi 10 kuin kolme elimen tekemiseksi mahdollisimman ideaaliseksi.

Edellä kuvatunlaisia pietsosähköisiä virityselimiä käytettäessä vältetään sen mekaaninen ohjaaminen, koska muodonmuutos tapahtuu sähköisellä ohjauksella. Haittana kuitenkin ovat dielektriset häviöt suurtaajuisen sähkömagneettisen kentän edetessä virityselimen sisälle ainakin sen sivupintojen kautta. Pietsosähköisten 15 materiaalien kompleksisen permittiivisyyden imaginaariosa on suuri suhteessa reaaliosaan, ts. häviökulma δ ja tämän tangentti ovat suhteellisen suuria. Tästä syystä mainitut dielektriset häviöt ovat merkittävän suuret. Lisäksi pietsosähköinen materiaali on sähköisiltä ominaisuuksiltaan epälineaarista, mistä seuraa keskeis-modulaatiota resonaattorin kautta etenevään signaaliin.

20 Keksinnön tarkoituksena on vähentää edellä mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiselle virityselimelle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaiselle resonaattorille on tunnusomaista, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa 7 ja 11. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

o o 25 Keksinnön perusajatus on seuraava: Pietsosähköiseen peruselementtiin kuuluu -Λ ainakin yksi pietsosähköinen kerros ja metallikerros. Tällainen peruselementti ^ päällystetään ensin ohuella eristekerroksella ja sitten hyvällä johteella. Johdepääl- ^ lysteen paksuus on suurempi kuin rakenteen käyttötaajuutta vastaavan kentän £ ahtosyvyys johteessa. Näin muodostuva virityselin kiinnitetään esimerkiksi reso- 30 naattoriontelon johonkin sisäpintaan resonaattorin ominaistaajuuden muuttamiin seksi sähköisellä ohjauksella.

o o ^ Keksinnön etuna on, että sen mukaista virityselintä käytettäessä ei tarvita mekaa nista järjestelyä virityselimen liikuttelemiseksi, mikä vähentää koko tuotteen valmistuskustannuksia ja parantaa luotettavuutta. Lisäksi keksinnön etuna on, että 5 virityselin ei aiheuta merkittäviä dielektrisiä häviöitä radiotaajuisessa sähkömagneettisessa kentässä ollessaan. Tämä johtuu siitä, että kenttä ei pääse merkittävässä määrin tunkeutumaan mainitun johdepäällysteen läpi pietsosähköiseen materiaaliin saakka. Tästä seuraa myös se lisäetu, että pietsosähköinen materiaali ei 5 aiheuta myöskään keskeismodulaatiota signaaliin, jonka kentässä virityselin on.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta virityselimestä resonaattorissa, 10 kuva 2 esittää toista esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta virityselimestä, kuvat 3a,b esittävät esimerkkiä keksinnön mukaisesta virityselimestä, kuva 4 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta koaksiaaliresonaattorista, kuvat 5a,b esittävät toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta koaksiaaliresonaattorista, 15 kuva 6 esittää kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta koaksiaaliresonaattorista, kuvat 7a,b esittävät erästä esimerkkiä keksinnön mukaisista virityselimestä ja resonaattorista ja kuva 8 esittää erästä esimerkkiä keksinnön mukaisesta resonaattorista.

20 Kuvat 1 ja 2 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

0 Kuvissa 3a ja 3b on esimerkki keksinnön mukaisesta virityselimestä. Kuvassa 3a o virityselin 340 on esitetty sivustapäin pitkittäisleikkauksena suurin osa keskeltä 4- pois leikattuna, ja kuvassa 3b se on esitetty perspektiivipiirroksena. Virityselin 340 ^ käsittää kuvassa 2 esitetyn virityselimen kaltaisen peruselementin ja keksinnön ^ 25 mukaisesti sen päällyskerroksia. Peruselementissä on siis metallikerros 343 kes- £ kellä sekä ensimmäinen 341 ja toinen 342 pietsosähköinen kerros välittömine joh- depinnoitteineen. Päällyskerroksia on kaksi: Peruselementillä on ensin eristepääl-ίη lys 346 ja tällä vielä johdepäällys 347. Eristepäällyksen tarkoitus on nimensä mu- § kaisesti erottaa johdepäällys galvaanisesti peruselementistä. Eristepäällys on suh-

(M

30 teellisen ohut ja taipuisaa materiaalia niin, että se ei juuri vastusta virityselimen taipumista. Johdepäällyksen tarkoitus on keksinnön mukaisesti estää sähkömagneettisen kentän tunkeutuminen pietsosähköiseen materiaaliin. Tämän vuoksi joh- 6 depäällysteen paksuus on suurempi kuin virityselimen käyttötaajuutta vastaavan kentän ahtosyvyys johteessa. Jos johdepäällysteen paksuus on esimerkiksi kolme kertaa suurempi kuin ahtosyvyys, kentänvoimakkuus johdepäällysteen muodostaman "kotelon" sisäpuolella on enää noin 5% kentänvoimakkuudesta sen ulko-5 puolella. Kuparia käytettäessä ahtosyvyys on gigahertzin taajuudella 2,7 pm, joten noin 10 pm on riittävä paksuus johdepäällysteelle.

Kun sähkömagneettisen kentän pääsy pietsosähköiseen materiaaliin on estetty, virityselimen dielektriset häviöt jäävät pieniksi, eikä pietsosähköinen materiaali aiheuta merkittävää keskeismodulaatiota signaaliin, jonka kentässä virityselin on.

10 Virityselin 340 on liuskamainen levy: Se on suhteellisen ohut ja päältä katsottuna pitkulainen suorakulmio. Virityselimen ohjausjohto 350 liittyy elimeen sen toisessa päädyssä ja on kytketty samalla tavalla kuin kuvassa 2: Ensimmäinen ohjausjoh-din 351 on kytketty metallikerrokseen 343, ja toinen ohjausjohdin 352 on kytketty sekä ensimmäisen että toisen pietsosähköisen kerroksen välittömään johdepin-15 noitteeseen.

Kuvassa 4 on esimerkki koaksiaaliresonaattorista, jossa on keksinnön mukainen virityselin. Halkileikkauksena esitetty resonaattori 400 on perusrakenteeltaan samanlainen neljännesaaltoresonaattori kuin kuvassa 1. Siinä on siten ulkojohtimen 410, pohjan 415 ja kannen 430 muodostama resonaattorikotelo sekä sisäjohdin 20 420, jonka alapää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää on vapaassa tilassa reso- naattoriontelossa. Virityselin 440 on kuvissa 3a ja 3b esitetyn kaltainen, johdepääl-lysteellä sähkömagneettisesti erotettu pietsosähköinen liuska. Se sijaitsee tässä esimerkissä resonaattoriontelon yläosassa sisäjohtimen yläpinnan tason yläpuolella, ts. tilassa, jossa sähkökenttä on kaikkein voimakkain rakenteen resonoidessa. ° 25 Virityselin on kiinnitetty päistään kanteen 430 kannen alapinnassa olevien johtavi- ° en ulokkeiden 461,462 kautta. Ulokkeet erottavat virityselimen sen verran kannes- ΪΙ ta, että se pääsee taipumaan keskeltä myös kantta kohti. Ulokkeet voivat olla sa- £3 maa kappaletta kannen kanssa tai siihen kiinnitettyjä johtavia välikappaleita. Viri- x tyselimen kiinnitys ulokkeisiin 461, 462 tapahtuu esimerkiksi juottamalla tai viri- 30 tyselimen läpi menevillä ruuveilla.

CM

g Virityselimen 440 ohjausjohdon 450 pää tuodaan resonaattorionteloon kannessa § 430 olevan pienen rei'än kautta. Virityselintä voidaan ohjata niin, että se taipuu

CM

joko ylöspäin tai alaspäin, kuten kuvan 2 selostuksessa on kuvattu. Liikkeen suuruus, ts. sisäjohtimen yläpinnan ja virityselimen välisen etäisyyden d maksimimuu-35 tos on esimerkiksi ±0,25 mm. Tällaisella liikkeellä saadaan sellainen kapasitanssin 7 muutos, että 1,8-1,9 GHz:n alueelle mitoitetun resonaattorin ominaistaajuus muuttuu esimerkiksi ±60 MHz.

Kuvissa 5a ja 5b on toinen esimerkki koaksiaaliresonaattorista, jossa on keksinnön mukainen virityselin. Resonaattori 500 on esitetty kuvassa 5a halkileikkaukse-5 na sivustapäin ja kuvassa 5b ylhäältäpäin kansi poistettuna. Se on tässä esimerkissä puoliaaltoresonaattori, mikä näkyy siitä, että resonaattorin sisäjohdin 520 ulottuu pohjasta 515 kanteen 530 saakka. Sisäjohtimen ja ulkojohtimen 510 muodostama siirtojohto on siis oikosuljettu molemmista päistään. Ulkojohdin muodostuu neljästä sivuseinämästä ollen poikkileikkaukseltaan suorakulmio. Puoliaaltore-10 sonaattorin värähdellessä ominaistaajuudellaan magneettikenttä on voimakkain siirtojohdon päissä, ja sähkökenttä on voimakkain siirtojohdon keskellä. Tämän vuoksi virityselin 540 on tässä esimerkissä sijoitettu korkeussuunnassa resonaattorin puolivälin paikkeille niin, että sen pituussuunta on vaakasuora ja leveyssuun-ta on pystysuora. Virityselin kiinnittyy rakenteeseen niin, että sen päät ulottuvat 15 kahdessa vastakkaisessa sivuseinämässä oleviin syvennyksiin. Virityselin olisi luonnollisesti mahdollista kiinnittää myös resonaattorin lähimpään sivuseinämään järjestettyihin ulokkeisiin vastaavalla tavalla kuin kuvassa 4 tai vinottain kahteen vierekkäiseen sivuseinämään.

Virityselimen 540 ohjausjohto 550 ulottuu virityselimelle resonaattorin sivuseinässä 20 mainituista syvennyksistä toisen kohdalla olevan pienen rei'än kautta. Kun viri-tyselintä ohjataan, se taipuu joko sisäjohdinta 520 kohti tai siitä poispäin ohjaus-jännitteen napaisuudesta riippuen. Edellisessä tapauksessa resonaattorin ominaistaajuus kasvaa ja jälkimmäisessä tapauksessa pienenee.

Kuvassa 6 on kolmas esimerkki keksinnön mukaisen virityselimen käytöstä koak-° 25 siaaliresonaattorissa. Halkileikkauksena esitetty resonaattori 600 on perusraken- <m teeltaan samanlainen neljännesaaltoresonaattori kuin kuvissa 1 ja 4. Virityselin ^ 640 sijaitsee resonaattoriontelon yläosassa sisäjohtimen 620 yläpinnan tason ylä- i puolella, kuten kuvassa 4. Erona kuvaan 4 on, että virityselin 640 on kiinnitetty i vain toisesta päästään kanteen 630. Kiinnitys tapahtuu tässä pultilla 660. Ylhäältä 30 katsottuna kiinnityspiste on sivussa sisäjohtimesta 620, ja virityselimen vapaa pää ulottuu sisäjohtimen yläpuolelle. Virityselin on valmistettu niin, että se on lepotilas-S saan jonkin verran kaarella sisäjohtimeen päin. Tällöin virityselintä ohjattaessa sen ^ vapaa pää kääntyy joko sisäjohtimen yläpäätä kohti tai tästä poispäin ohjausjännit- teen napaisuudesta riippuen. Luonnollisesti virityselin voi olla lepotilassa myös 35 suora ja kiinnitetty kanteen johtavan ulokkeen kautta.

8

Kuvissa 7a ja 7b on eräs esimerkki keksinnön mukaisista virityselimestä ja resonaattorista. Kuvassa 7a on pelkkä virityselin 740 päältäpäin nähtynä. Se on piet-sosähköinen ympyrän muotoinen levy, joka on keksinnön mukaisesti päällystetty kauttaaltaan johteella. Ohjausjännite tuodaan virityselimeen johdolla 750. Viri-5 tyselin 740 kiinnitetään reunoistaan niin, että sen sylinterirenkaan muotoinen sivupinta ei pääse liikkumaan virityselimen tason missään suunnassa. Kuvaan 7a on rajattu katkoviivalla virityselimen yläpinnan suhteellisen kapea reuna-alue 748, joka esittää esimerkkiä kiinnitysalueesta. Kuvassa 7b on halkileikkauksena viri-tyselimellä 740 varustettu resonaattori 700. Tämä on perusrakenteeltaan saman-10 lainen neljännesaaltoresonaattori kuin kuvissa 1, 4 ja 6. Virityselin 740 sijaitsee resonaattoriontelon yläosassa sisäjohtimen 720 yläpinnan tason yläpuolella, kuten kuvassa 4. Virityselin 740 on kiinnitetty siis reunoistaan kanteen 730. Kiinnitys voi tapahtua esimerkiksi niin, että kuvassa 7a näkyvä yläpinnan reunus 748 juotetaan kanteen muodostettuun kehämäiseen ulokkeeseen. Kannen ulokkeen sisähalkaisi-15 ja voi olla myös sama kuin virityselimen halkaisija, jolloin virityselin voidaan kiinnittää sivupinnastaan. Kannen uloke voi luonnollisesti ulottua myös virityselimen alapinnan puolelle. Virityselintä ohjattaessa se taipuu lommolle joko sisäjohtimen ylä-päätä kohti tai tästä poispäin ohjausjännitteen napaisuudesta riippuen.

Kuvassa 8 on vielä eräs esimerkki keksinnön mukaisesta resonaattorista. Reso-20 naattori 800 on esitetty halkileikkauksena. Siinä on ulkojohtimen 810, pohjan 815 ja kannen 830 rajaama resonaattoriontelo. Ontelossa on kiinteä, lieriömäinen di-elektrinen kappale 820 resonaattorin koon pienentämiseksi. Lieriön pohjat ovat resonaattorin pohjan ja kannen suuntaiset, ja se on nostettu resonaattorin pohjan 815 yläpuolelle dielektrisellä tukikappaleella SU. Tukikappaleen dielektrisyys on 25 olennaisesti pienempi kuin dielektrisen kappaleen 820. Tämä on mitoitettu niin, o että siinä syntyy suodattimen käyttötaajuuksilla TE0i aaltomuoto (Transverse o Electric wave). Resonaattori on siten tyypiltään puolen aallon onteloresonaattori.

i V Virityselin 840 on esimerkiksi kuvissa 3a ja 3b tai kuvassa 7a esitetyn kaltainen,

CO

<m pietsosähköinen elin. Se sijaitsee resonaattoriontelon yläosassa dielektrisen kap- c 30 paleen 820 yläpinnan tason yläpuolella ja on tässäkin tapauksessa kiinnitetty kan- ^ teen niin, että sen johdepäällyste on galvaanisessa kosketuksessa kanteen. Kun oj virityselintä 840 ohjataan niin, että se taipuu dielektristä kappaletta 820 kohti, tä- o män sähköinen koko kasvaa, jolloin sekä dielektrisen kappaleen että koko reso- o ^ naattorin ominaistaajuus pienenee. Vastaavasti, kun virityselintä ohjataan niin, että 35 se taipuu kantta 830 kohti, resonaattorin ominaistaajuus kasvaa. Kuvan 8 esimerkissä virityselin on liuskamainen ja kiinnitetty molemmista päistään. Liuskamainen 9 elin voi luonnollisesti olla kiinnitetty myös vain toisesta päästään kuten kuvassa 6.

Kuvissa 4-8 rakenne on piirretty jatkumaan selostettavasta resonaattorista oikealle. Tämä tarkoittaa, että kyseinen resonaattori voi olla moniresonaattorisen suodattimen osa. Tällöin suodattimen jokaisessa resonaattorissa on keksinnön mu-5 kainen virityselin. Näitä voidaan ohjata erikseen tai yhdessä.

Määreet "ala-", "ylä-", "vaaka-", "pysty-", "sivulta" ja "ylhäältä" viittaavat tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa resonaattorin asentoon, jossa sen ulkojohdin on pystysuuntainen ja pohja alinna. Resonaattorien käyttöasento voi luonnollisesti olla mikä tahansa.

10 Edellä on kuvattu pietsosähköistä virityselintä ja sellaisella varustettuja resonaatto-rirakenteita. Rakenne voi yksityiskohdissaan luonnollisesti poiketa esitetyistä. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa rajoissa.

15 o δ

(M

oo

(M

X

en

CL

(M

Is-

(M

in

CD

o o

(M

Claims (13)

1. Virityselin (340), jossa on ainakin yhden pietsosähköisen kerroksen (341, 342) ja ainakin yhden metallikerroksen (343) käsittävä peruselementti, johon on kytketty ohjausjohtimet (351, 352) sähkökentän johtamiseksi mainittuihin ainakin 5 yhteen pietsosähköiseen kerrokseen virityselimen siten taivuttamiseksi käyttökohteessa, tunnettu siitä, että mainitulla peruselementillä on eristepäällys (346), jolla edelleen on johdepäällys (347) mainitussa käyttökohteessa vaikuttavan sisäisen sähkömagneettisen kentän tunkeutumisen estämiseksi mainittuihin ainakin yhteen pietsosähköiseen kerrokseen (341,342).

2. Patenttivaatimukseni mukainen virityselin, tunnettu siitä, että mainitun joh- depäällysteen (347) paksuus on ainakin kolme kertaa virityselimen käyttötaajuutta vastaavan kentän ahtosyvyys kyseisessä johteessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virityselin, tunnettu siitä, että sen mainitussa peruselementissä on yksi metallikerros ja kaksi pietsosähköistä kerrosta, joka 15 metallikerros (343) on pietsosähköisten kerrosten välissä, virityselimen (340) läm-pötilastabiliuden parantamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virityselin (340), tunnettu siitä, että se on lius-kamainen levy, levyn tason normaalin suunnassa katsottuna pitkulainen suorakulmio.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virityselin (740), tunnettu siitä, että se on 20 tasomainen levy, tason normaalin suunnassa katsottuna olennaisesti ympyrän muotoinen.

6. Resonaattori (400; 500; 600; 700; 800), jossa on vaatimuksen 1 mukainen o 5 virityselin. (M

^ 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen resonaattori, jossa on ulkojohtimen (410; £j 25 610; 710), pohjan (415; 615) ja kannen (430; 630; 730) muodostama resonaattori- x kotelo sekä sisäjohdin (420; 620; 720), jonka alapää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää on vapaassa tilassa resonaattoriontelossa, jolloin sisäjohtimen yläpään ja C\l .... resonaattorikotelon yläosan välillä on tietty kapasitanssi, tunnettu siitä, että viri-S tyselin (440; 640; 740) sijaitsee resonaattoriontelon yläosassa mainitun sisäjohti- ° 30 men yläpinnan tason yläpuolella resonaattorin kanteen kiinnitettynä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen resonaattori (400), tunnettu siitä, että virityselin (440) on liuskamainen ja on kiinnitetty molemmista päistään kanteen (430) tämän alapinnassa olevien johtavien ulokkeiden (461, 462) kautta siten, että viri-tyselimellä on tilaa taipua keskeltä sekä sisäjohdinta (420) että kantta kohti.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen resonaattori (600), tunnettu siitä, että viri-tyselin (640) on liuskamainen ja kiinnitetty vain toisesta päästään kanteen (630) 5 siten, että virityselimen vapaalla päällä on tilaa taipua sekä sisäjohdinta (620) että kantta kohti.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen resonaattori (700), tunnettu siitä, että viri-tyselin (740) on tasomainen, normaalinsa suunnassa katsottuna olennaisesti ympyrän muotoinen ja kiinnitetty reunoistaan kanteen (730) tämän alapinnassa ole- 10 van johtavan kehämäisen ulokkeen kautta siten, että virityselimen keskialueella on tilaa taipua sekä sisäjohdinta (720) että kantta kohti.

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen resonaattori, jossa on sivuseinämistä koostuvan ulkojohtimen (510), pohjan (515) ja kannen (530) muodostama resonaattori-kotelo sekä tämän rajaamassa resonaattoriontelossa sisäjohdin (520), jonka ala- 15 pää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää liittyy galvaanisesti kanteen, tunnettu siitä, että virityselin (540) on liuskamainen ja sijaitsee resonaattoriontelon keskiosassa niin, että sen pituussuunta on olennaisen vaakasuora ja leveyssuunta on pystysuora, ja on kiinnitetty ulkojohtimen (510) ainakin yhteen sivuseinämään siten, että virityselimellä on tilaa taipua keskeltä sekä sisäjohdinta (520) että lähintä 20 sivuseinämää kohti.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen resonaattori (800), jossa on ulkojohtimen (810), pohjan (815) ja kannen (830) muodostama resonaattorikotelo, jonka rajaamassa resonaattoriontelossa on kiinteä, pohjaan (815) tuettu dielektrinen kappale o (820) resonaattorin koon pienentämiseksi, joka dielektrinen kappale on mitoitettu o 25 niin, että resonaattori on puolen aallon onteloresonaattori, tunnettu siitä, että viri- -A tyselin (840) sijaitsee resonaattoriontelon yläosassa dielektrisen kappaleen (820) ^ yläpinnan tason yläpuolella ja on kiinnitetty resonaattorin kanteen siten, että viri- ^ tyselimellä on tilaa taipua sekä dielektristä kappaletta (820) että kantta kohti. tr CL

^ 13. Resonaattorisuodin, jonka kussakin resonaattorissa on vaatimuksen 1 mu- cm 30 kainen virityselin. CO o o CM