FI123439B - Säädettävä resonaattorisuodin ja menetelmä resonaattorionteloiden välisen kytkennän säätämiseksi - Google Patents

Description

Säädettävä resonaattorisuodin ja menetelmä resonaattorionteloiden välisen kytkennän säätämiseksi

Keksinnön kohteena on säädettävä resonaattorisuodin, jossa on pohjasta, seinistä 5 ja kannesta muodostuva siirtotien maana toimiva kotelo, joka on jaettu johtavilla väliseinillä resonaattorionteloiksi, ja resonaattorisuotimen siirtotiellä peräkkäisiä ontelolta erottavissa väliseinissä on kytkentäaukko. Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmä resonaattorionteloiden välisen kytkennän säätämiseksi.

Onteloresonaattoreita käytetään yleisesti tietoliikenneverkoissa suotimien tekoon 10 varsinkin, kun siirrettävän signaalin teho on suhteellisen suuri. Tämä johtuu siitä, että tällaisten resonaattorisuotimien aiheuttamat häviöt ovat pieniä, mikä merkitsee vain pientä vaimennusta hyötysignaaliin. Lisäksi niiden vasteominaisuudet ovat hyvin hallittavissa ja asetettavissa tiukkojenkin spesifikaatioiden mukaisiksi.

Radiotaajuisista resonaattoreista yleisiä ovat erilaiset ontelo- ja koaksiaalireso-15 naattorit, koska niillä voidaan rakentaa pienihäviöisiä ja suhteellisen suuria tehoja kestäviä suotimia. Resonaattorin perusrakenteeseen kuuluu sisäjohdin, sivuseinistä koostuva ulkojohdin, pohja ja kansi. Pohja ja kansi ovat galvaanisessa yhteydessä ulkojohtimeen, ja kaikki kolme yhdessä muodostavat suljetun resonaattori-kotelon. Tavallisesti sisäjohtimen alapää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää on 20 ilmassa, jolloin resonaattorin muodostava siirtojohto on alapäästään oikosuljettu ja yläpäästään avoin. Suotimessa on yleensä kaksi tai useampia toisiinsa kytkettyä resonaattoria.

Suurimmalla osalla suotimista sekä suotimen päästökaistan paikan että leveyden

CO

^ on tarkoitus olla kiinteä. Osalla suotimista suotimen päästökaistan leveyden on ^ 25 tarkoitus olla vakio, mutta päästökaistan paikan on oltava valittavissa tietyn koko- 9 naisalueen sisältä. Tällöin suotimessa tarvitaan perusvirityksen lisäksi säätömah-

O

dollisuus päästökaistan siirtämiseksi. Jotta kaistanpäästösuotimen taajuusvaste ir olisi vaatimusten mukainen, on sen päästökaistan oltava toisaalta oikealla kohdal- la taajuusakselilla ja toisaalta oikean levyinen. Resonaattorisuotimessa tämä vaatii ^ 30 sen, että toisaalta kunkin resonaattorin ominaistaajuus on oikea ja toisaalta reso- naattorien välisten kytkentöjen voimakkuus on oikea, o C\l Päästökaistan leveyttä säädetään muuttamalla kytkennän voimakkuutta resonaattorien väleissä ja suotimen tulossa ja lähdössä. Kaistanleveyden säätö perustuu siihen, että saman ominaistaajuuden omaavien peräkkäisten resonaattorien välille 2 järjestetään niin sanottu ylikytkentä, jolloin niillä on kaksoisresonanssi. Kun tällöin kytkentää vielä voimistetaan, kaksoisresonanssin resonanssihuiput loittonevat toisistaan, mikä luonnollisesti vaikuttaa kaistaa leventävästi. Tuotantovaiheessa kais-tanpäästösuodin mitoitetaan periaatteessa niin, että keskimmäisten resonaattorien 5 välisen kytkennän voimakkuus on pienin ja keskeltä suotimen päihin mentäessä resonaattorien välisen kytkennän voimakkuus kasvaa. Kun kaikkia kytkentöjä voimistetaan tasaisesti, suotimen kaista levenee vaimennusvaihtelun pysyessä pienenä päästökaistalla.

Kytkennän voimakkuuden säätö, eli lyhyemmin kytkennän säätö, voidaan toteuttaa 10 useilla tavoilla. Eräs tapa on varustaa rakenne metallisilla ruuveilla niin, että nämä ulottuvat suotimen kannen läpi resonaattorien välissä oleviin kytkentäaukkoihin. Kierrettäessä tällaista ruuvia esimerkiksi syvemmälle kytkentäaukkoon kyseisten resonaattorien välinen kytkentä kasvaa, millä on kaistaa leventävä vaikutus. Viri-tysruuvien käytön haittana on, että niiden ja ympäröivän metallin välinen rajapinta 15 voi aiheuttaa haitallista passiivista keskeismodulaatiota suodinta käytettäessä. Lisäksi sähköinen kosketus kierteissä voi huonontua ajan oloon, mistä seuraa virityksen muuttumista ja resonaattorin häviöiden kasvua.

Kahden resonaattorin välistä kytkentää voidaan säätää myös lähelle kytkentäauk-koa järjestetyn taivutettavan virityselimen avulla. Tällaisen ratkaisun haittana on, 20 että moniresonaattorisessa suotimessa virityselimiä voidaan joutua taivuttamaan useassa vaiheessa halutun taajuusvasteen saavuttamiseksi. Suotimen kansi on avattava ja suljettava kutakin säätökertaa varten, minkä vuoksi viritys on aikaavievää ja suhteellisen kallista.

Patenttijulkaisu US 5805033 esittää tunnetun tavan säätää suotimen resonaattori-£2 25 en välistä kytkentää. Suotimessa on pohjan, ulkoseinien ja kannen muodostama ° johtava kotelo, jonka tila jakautuu johtavilla väliseinillä resonaattorionteloiksi. Re- i 5 sonaattorien ja välisen kytkennän toteuttamiseksi niiden väliseinässä on aukko, i o joka ulottuu kannesta pohjaan ja kapenee pohjaa kohti. Kytkennän säätämistä var- x ten kytkentäaukossa on virityselin, joka on kannen suuntainen pyöreä metallilevy.

30 Tämä on kiinnitetty suodinkotelon ulkopuolelle ulottuvan ruuvitangon välityksellä c\j kanteen. Tämän kaltaisessa järjestelyssä tulee esiin edellä kuvattuja ongelmia.

Tämänkaltaisella järjestelyllä säätöalueesta ei välttämättä tule lineaarinen, δ

CVJ

Keksinnön tavoitteena on ratkaisu, jolla voidaan merkittävästi vähentää tunnettuun tekniikkaan liittyviä haittoja ja epäkohtia.

3

Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan resonaattorin kytkentäjärjestelyllä, jolle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön pääideana on säätää kahden peräkkäisen resonanssiontelon välistä 5 kytkentää muodostamalla säätöjärjestely, jossa on kahden resonanssiontelon välillä kytkentätila, jossa on induktiivinen kytkentäelin, jonka kuormitusta, ja samalla resonanssionteloiden välistä kytkentää, säädetään liikuttamalla säätöelintä kytken-täelimeen nähden. Säätöelin pysyy edullisesti kytkentätilassa, jolloin se vaikuttaa mahdollisimman vähän resonaattoreihin.

10 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa säädettävässä resonaattorisuoti-messa on pohjasta, seinistä ja kannesta muodostuva siirtotien maana toimiva kotelo, joka on jaettu johtavilla väliseinillä resonaattorionteloiksi, ja resonaatto-risuotimen siirtotiellä peräkkäisiä ontelolta erottavissa väliseinissä on kytkentäauk-ko. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan kotelossa ainakin yhden 15 väliseinän kohdalla on kytkentätila, joka on avoinna molempiin väliseinän erottamiin resonaattorionteloihin. Resonaattorisuotimessa on ainakin yksi induktiivinen kytkentäelin, joka on järjestetty ulottumaan mainitun kytkentätilan läpi molempiin resonaattorionteloihin, ja mainittu induktiivinen kytkentäelin on sähköisessä kontaktissa koteloon ainakin toisessa resonaattoriontelossa. Mainitussa kytkentätilas-20 sa on liikuteltava johtava säätökappale, jolla on kytkennän minimiasento ja kytkennän maksimiasento. Kytkennän maksimiasennossa säätökappale on induktiivisen kytkentäelimen välittömässä läheisyydessä kuormittaen induktiivista kytkentä-elintä kapasitiivisen kytkennän kautta, ja kytkennän minimiasennossa säätökappale on erillään induktiivisesta kytkentäelimestä. Säätökappale on mainituissa asen-25 noissa ja liikeradallaan niiden ulkopuolella ainakin osaksi resonaattorionteloiden

CO

g ulkopuolella tai resonaattoriontelon alueella, jossa sähkö- ja magneettikenttä ovat ^ oleellisesti minimissään, δ i o Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä suoritusmuodossa kytkentätila on ko- x telon seinässä ja ulottuu oleellisesti pohjasta kanteen.

CL

30 Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä toisessa suoritusmuodossa induktiivi-[n sessa kytkentäelimessä on ensimmäinen pää ja toinen pää ja se on ensimmäises- 5 tä päästään kiinni resonaattoriontelon seinämässä ja sen toinen pää on toisessa

CVJ

resonaattoriontelossa.

4

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kolmannessa suoritusmuodossa induktiivisen kytkentäelimen toinen pää on irti resonaattoriontelon seinämästä.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä neljännessä suoritusmuodossa induktiivinen kytkentäelin on oleellisesti sähköisesti erillään kytkentätilan seinämistä eli 5 tällöin sillä ei ole oleellisia sähköisiä kontakteja kytkentätilan seinämiin.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä viidennessä suoritusmuodossa induktiivisessa kytkentäelimessä on ensimmäisen ja toisen pään välissä sen kytkentäti-lassa olevassa osassa ulokeosa, jonka läheisyyteen säätökappale on järjestetty kytkennän maksimiasennossa.

10 Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kuudennessa suoritusmuodossa ulo-keosan muoto on oleellisesti ainakin jonkin säätökappaleen osan induktiivisen kytkentäelimen lähellä olevan osan muotoinen.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä seitsemännessä suoritusmuodossa säätökappaleella on liikutusjärjestely, jolla säätökappaleen sijaintia voidaan muut-15 taa resonaattorisuotimen ulkopuolelta. Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kahdeksannessa suoritusmuodossa liikutusjärjestely on järjestetty liikuttamaan useampaa säätökappaletta samanaikaisesti.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä yhdeksännessä suoritusmuodossa säätökappale on järjestetty liikutettavaksi oleellisesti suotimen pitkittäissuunnassa 20 eli peräkkäisten resonaattorionteloiden suunnassa.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kymmenennessä suoritusmuodossa säätökappale on oleellisesti induktiivisen kytkentäkappaleen saman kohdan päällä £2 ja säätökappaleen etäisyys induktiiviseen kytkentäkappaleeseen on järjestetty ° säädettäväksi.

i δ q 25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä resonaattorionteloiden välisen kytkennän ^ säätämiseksi resonaattorionteloissa on seinämä, joka koostuu pohjasta, seinästä £ ja kannesta ja vierekkäisiä resonaattorionteloita erottavasta johtavasta väliseinäs- tä. Peräkkäisiä ontelolta erottavassa väliseinässä on kytkentäaukko. Keksinnön [n mukaisen menetelmän erään edullisen suoritusmuodon mukaan väliseinän kolisi 30 dalle kahden resonaattoriontelon seinään muodostetaan kytkentätila, joka on

CVJ

avoinna molempiin mainitun väliseinän erottamiin resonaattorionteloihin. Näiden resonaattorionteloiden välillä on induktiivinen kytkentäelin, joka on järjestetty ulottumaan mainitun kytkentätilan läpi molempiin resonaattorionteloihin. Mainittu in- 5 duktiivinen kytkentäelin on sähköisessä kontaktissa koteloon ainakin toisessa re-sonaattoriontelossa. Mainitussa kytkentätilassa on liikuteltava johtava säätökappa-le, jolla on ainakin yksi kytkennän minimiasento ja kytkennän maksimiasento. Menetelmässä säätökappaletta liikutetaan kytkennän minimiasennon ja kytkennän 5 maksimiasennon välillä, jolloin maksimiasennossa säätökappale on induktiivisen kytkentäelimen läheisyydessä ja kuormittaa sitä kapasitiivisen kytkennän kautta ja samalla kasvattaa resonaattorionteloiden välisen kytkennän voimakkuutta ja mini-miasennossa säätökappale on erillään kytkentäelimestä ja sen vaikutus resonaattorionteloiden väliseen kytkentään on minimissään. Säätökappale asetetaan halu-10 tun kytkennän voimakkuuden saavuttamiseksi jompaankumpaan mainittuun asentoon tai johonkin toiseen kohtaan säätökappaleen reitillä.

Keksinnön etuna on, että se on helposti sovitettavissa erilaisiin resonaattorisuoda-tintyyppeihin ja se on rakenteeltaan yksinkertainen. Lisäksi säätöosat voidaan tehdä metallista. Nämä mahdollistavat tuotantokustannusten pienentämistä.

15 Lisäksi keksinnön etuna on, että säätökappale on kaukana resonaattorien johtimis-ta, jolloin keksinnön mukaisella järjestelyllä vaikutukset resonaattoreiden ominaisuuksiin ovat vähäisiä.

Keksinnön etuna myös on, että sen mukaisella järjestelyllä saavutetaan helposti suuri ja lineaarinen säätöalue. Keksinnön mukainen järjestely on myös helppo au-20 tomatisoida.

Edelleen keksinnön avulla suotimen säätö voidaan tehdä resonanssionteloiden ulkopuolelta.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan

CO

g oheisiin piirustuksiin, joissa

CM

o 25 kuva 1 esittää esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorisuotimesta ylhääl- o täpäin tarkasteltuna,

X

£ kuva 2 esittää kuvan 1 resonaattorisuotimen sivupoikkileikkauksena, kuva 3 esittää toisen esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorisuotimesta m ^ ylhäältäpäin tarkasteltuna, o

CM

30 kuva 4 esittää esimerkin erään keksinnön mukaisen resonaattorisuotimen sää dön eri vaiheista, 6 kuva 5 esittää erään keksinnön mukaisen resonaattorisuotimen kytkennän voimakkuuden muutoksista taajuuden funktiona, kuva 6 esittää kolmannen esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorisuoti-mesta ylhäältäpäin tarkasteltuna.

5 Kuvassa 1 on esitetty yksinkertaistettu esimerkki keksinnön mukaisesta resonaat-torisuotimesta 100 perspektiivipiirroksena. Suotimessa on johtava kotelo, jonka kuori 102 muodostuu pohjasta 113, seinistä 112 ja kannesta. Kuvassa kansi on havainnollisuuden vuoksi poistettu ja seinät ovat osaksi läpinäkyviä. Suotimessa on kaksi resonaattoria, ensimmäinen resonaattori A ja toinen resonaattori B, joita 10 erottaa väliseinä 103. Väliseinässä on kytkentäaukko 104. Ensimmäisessä resonaattorissa ensimmäinen resonaattoriontelo 101 ja ensimmäinen resonaattorin sisäjohdin 106, joka liittyy alapäästään galvaanisesti pohjaan ja on yläpäästään ilmassa. Toisessa resonaattorissa on vastaavasti toinen resonaattoriontelo 105 ja toinen resonaattorin sisäjohdin 111. Resonaattorionteloiden sivut ovat oleellisesti 15 suunnikkaan muotoisia.

Resonaattorisuotimen 100 kotelon kuoressa on kytkentätila 108. Tämä on muodostettu väliseinän 103 kohdalle niin, että kytkentätila aukeaa väliseinän erottamiin ensimmäiseen resonaattorionteloon 101 ja toiseen resonaattorionteloon 105. Kytkentätila on edullisesti sijoitettu niin, että se on mahdollisimman etäällä resonaatto-20 rien sisäjohtimista. Kuvan esittämässä tapauksessa se on sijoitettu kuoren seinään väliseinän sen pään kohdalle jossa etäisyys kytkentäaukkoon 104 on suurempi. Tämä pätee siinä tapauksessa, että kytkentäaukko on sijoittunut epäsymmetrisesti. Sijoittamalla kytkentätila mahdollisimman kauas kytkentäaukosta vältetään kytkentätilaan sijoitettujen elinten ja kytkentäaukossa mahdollisesti olevan £2 25 virityselimen toisiinsa aiheuttamia häiriöitä. Kytkentätila on esimerkin mukaisessa ° tapauksessa muodostettu tekemällä seinään syventymä, joka yltää kuoren pohjas- i 5 ta kanteen. Kytkentätilan pohja on siis suotimen pohja ja kytkentätilan yläpinta i o suotimen kansi. Lisäksi kytkentätilan kokoa on kasvatettu lyhentämällä väliseinää x niin, että se ei enää ole resonaattoriontelon leveyden pituinen. Joissain suoritus- 30 muodoissa väliseinää voidaan jatkaa niin, että se ulottuu seinään muodostetun c\j kytkentätilan syventymään. Tällöin kytkentätila olisi käytävämäinen rakenne, jossa on mutka. Kytkentätila voidaan sijoittaa muuallekin kuoreen kuin seinään. Lisäksi ^ se voi myös ulottua kuoren eri osiin. Esimerkiksi kuvan mukaisessa esimerkissä kytkentätila voi ulottua ylöspäin kanteen. Tällöin kytkentätila voi olla korkeampi 35 kuin resonaattoriontelon korkeus.

7

Resonaattorisuotimessa 100 on induktiivinen kytkentäelin 110 ensimmäisen resonaattorin Aja toisen resonaattorin B välillä. Induktiivinen kytkentäelin on johtava ja sillä muodostetaan induktiivinen kytkentä resonaattoreiden välille. Kytkennän voimakkuus on verrannollinen induktiivisen kytkentäelimen sähköisiin ominaisuuksiin.

5 Kytkentäelimellä on ensimmäinen pää 114 ja toinen pää 115. Kytkentäelin on kiinnitetty ensimmäisestä päästään resonaattorin A resonaattoriontelon 101 pohjaan tukiosalla. Tukiosa on johtavaa materiaalia. Tukiosa pitää kytkentäelimen erillään pohjasta. Esimerkin mukaisessa tapauksessa kytkentäelin on kaareva levy, jonka keskikohdalla on uloke 109. Uloke voi olla muussakin kohtaa kytkentäelintä, mutta 10 edullisesti se on kytkentäelimen kytkentätilassa olevassa osassa. Uloke on voitu tehdä esimerkiksi muotoilemalla kytkentäelintä esimerkiksi taivuttamalla tai venyttämällä. Uloke voidaan myös kiinnittää kytkentäelimeen jollain tunnetulla tavalla. Kytkentäelin on sijoitettu resonaattorisuotimeen niin, että sen keskikohta on kytkentätilassa 108. Toisin sanoen kytkentäelimen ensimmäinen pää on ensimmäi-15 sessä resonaattoriontelossa ja kytkentäelimen toinen pää toisessa resonaattorion-telossa 105. Kytkentäelimen toisessa päässä on induktiokappale. Kytkentäelin on siis kontaktissa kuoreen vain ensimmäisestä päästään. Kytkentäelin voidaan valmistaa myös yhdestä osasta, jolloin kytkentäelimen ensimmäinen pää on tukiosa ja toinen pää on induktiokappale.

20 Kytkentätilassa 108 on säätökappale 107. Säätökappale on johtavasta tai dielekt-risestä materiaalista ja se on liikuteltavissa. Kuvan mukaisessa tapauksessa sää-tökappaleessa on liikutusjärjestely, joka yltää kannen läpi. Säätökappale on eristetty liikutusjärjestelystä tai liikutusjärjestely on eristetty kannesta. Eräs suoritusmuoto on kannen läpäisevä ruuvi, jossa on muovinen suojaholkki. Suojaholkki kul-25 kee kannessa olevassa raossa, joka määrittää säätökappaleen reitin, jota se voi „ kulkea. Säätökappale ei ole kosketuksissa resonaattorisuotimen 100 kotelon kuo- o reen 102. Kuvan mukaisessa tapauksessa säätökappale on sylinterimäinen kap- A pale, joka on liikutettavissa kytkentätilassa suunnassa, joka on oleellisesti poikit- o q tain väliseinään 103 nähden. Sylinterin alapinta on suotimen pohjaa kohden ja ^ 30 yläpinta kantta kohden. Säätökappaleen pohja eli mainittu sylinterin alapinta on £ kytkentäelimen 110 yläpinnan yläpuolella.

^ Säätökappaleella 107 on ainakin yksi kytkennän minimiasento ja kytkennän mak- ^ simiasento, ja säätökappaletta voidaan liikutella ainakin näiden asentojen välillä, o ^ Kytkennän minimiasennossa säätökappale on mahdollisimman kaukana kytkentä- 35 elimestä 110. Tällöin säätökappaleen sähköinen vaikutus kytkentäelimeen on minimissään. Kytkennän maksimiasennossa säätökappale on kytkentäelimen ja 8 edullisesti kytkentäelimen ulokkeen 109 päällä ja säätökappaleen sähköinen vaikutus kytkentäelimeen on maksimissaan. Kun säätökappale on kytkennän mini-miasennossa, induktiivisen kytkentäelimen aiheuttama resonaattoreiden välinen kytkentä on minimissään ja sen vaikutus suotimen kaistanleveyteen on minimis-5 sään. Kytkennän maksimiasennossa resonaattoreiden välinen kytkentä on maksimissaan ja sen vaikutus suotimen kaistanleveyteen on maksimissaan. Suotimen kaistanleveyteen voidaan vaikuttaa myös muilla tavoilla yhtä aikaa keksinnön mukaisen järjestelyn kanssa. Säätökappaleen liikkuessa kytkentäelimen päälle niiden välille muodostuu kapasitiivinen kytkentä. Säätökappale ja kytkentäelin eivät siis 10 ole kosketuksissa toistensa kanssa. Säätökappale muuttaa induktiivisen kytkentäelimen sähköisiä ominaisuuksia ja samalla resonaattoreiden välistä induktiivista kytkentää. Säätökappaleen liikettä kytkentäelimen päälle voidaan verrata tilanteeseen, jossa kytkentäelimeen olisi yhdistetty kondensaattori, jonka pinta-alaa ja samalla kapasitanssia voidaan säätää. Säätökappaleen pohja ja kytkentäelimen 15 uloke tai sen kohta, jonka päälle säätökappale on järjestetty tulevaksi, on voitu muotoilla toisiaan vastaaviksi niin, että kapasitiivisen yhteyden pinta-ala saataisiin suuremmaksi kuin sileällä pinnalla. Eräitä tällaisia voisivat olla aalto- tai sahalaita-muodot. Tässä esimerkissä säätökappale liikkuu oleellisesti säätökappaleen pinnan suuntaisesti, mutta säätökappaletta voidaan myös joissain tapauksissa liikut-20 taa pystysuunnassa niin, että sen pohja on oleellisesti samassa kohdassa kytkentäelimen yläpuolella ja sen etäisyyttä kytkentäelimen pintaan säädetään. Vaikka tässä esimerkissä säätökappale on kytkentäelimen yläpuolella eli siis kytkentäelimen pinnan ja suodattimen kannen välissä, voidaan säätökappale sijoittaa myös kytkentäelimen alapuolelle eli kytkentäelimen ja suodattimen pohjan väliin tai kyt-25 kentäelimen ja kytkentätilan seinän väliin. Säätökappaleen etäisyydet suotimen kuoren pintoihin, kuten esimerkiksi pohjaan ja kanteen, pysyvät oleellisesti vakioi-£2 na suodatinkappaletta liikuteltaessa, jolloin kytkentäelimen kuormituksen muutoksi set ja samalla kytkennän muutokset, pysyvät lineaarisina. Valitsemalla säätökap- i 5 paleen koko ja sähköiset ominaisuudet voidaan suodattimen kaistanleveyden sää- i o 30 tövaraa muuttaa.

X

£ Säätökappale 107 on edullisesti kulkureittinsä joka kohdassa ainakin osittain kyt- ^ kentätilassa 108. Jos säätökappale joudutaan, esimerkiksi kytkennän minimiasen- [n nossa, jotta se saataisiin mahdollisimman kauas induktiivisesta kytkentäelimestä 5 110, siirtämään kokonaan tai osaksi resonaattorionteloon, valitaan resonaattorion-

CVJ

35 telosta sellainen paikka, jossa sähkö- ja magneettikentät ovat minimissään, jolloin säätökappale vaikuttaa resonaattorin toimintaan mahdollisimman vähän.

9

Kuvassa 2 on sivupoikkileikkaus kuvan 1 resonaattorisuotimesta. Suotimen kuori 102 muodostuu pohjasta 113, seinistä 112 ja kannesta 203. Ensimmäistä resonaattoria Aja toista resonaattoria B erottaa väliseinä 103. Resonaattoreiden välissä kuoren seinässä on kytkentätila 108, joka on avoinna ensimmäiseen resonaat-5 torionteloon 101 ja toiseen resonaattorionteloon 105. Väliseinä ja kytkentätila on merkitty kuvaan katkoviivalla. Induktiivinen kytkentäkappale 110 on kiinnitetty ensimmäisestä päästään ensimmäisen resonaattoriontelon pohjaan tukikappaleella 201. Tukikappale on johtavaa materiaalia. Kytkentäkappale ulottuu kytkentätilan kautta toiseen resonaattorionteloon, jossa kytkentäkappaleen toisessa päässä on 10 induktiokappale 202. Induktiokappale ei ole kosketuksissa toisen resonaattoriontelon seinämiin. Induktiokappale on johtavaa materiaalia. Edullisesti tukikappale, kytkentäkappale ja induktiokappale ovat samaa materiaalia. Vaikka kuvan mukaisessa esimerkissä induktiokappale on sijoitettu niin, että se tulee lähelle resonaattoriontelon pohjaa, se voidaan sijoittaa myös muillakin tavoin. Kaikissa tapauksis-15 sa induktiokappaletta ei välttämättä tarvita, riittää että kytkentäkappale yltää toiseen resonaattorionteloon. Joissain tapauksissa kytkentäkappaleessa voi olla useampia tukikappaleita, joista osa voi olla kytkentätilassa. Kytkentätilassa on lisäksi säätökappale 107. Säätökappale on sijoitettu niin, että se on siirrettävissä kytkentäkappaleen läheisyyteen kytkentätilassa.

20 Kuvassa 3 on toinen esimerkki resonaattorisuotimesta 300. Resonaattorisuoti- messa on kotelo 303 ja useita resonaattoreita. Kuvassa on näkyvillä ensimmäinen resonaattori 301 ja toinen resonaattori 302. Ensimmäisessä resonaattorissa on ensimmäinen sisäjohdin 305 ja ensimmäinen resonaattoriontelo 304. Toisessa resonaattorissa on toinen sisäjohdin 307 ja toinen resonaattoriontelo 314. Vierek- 25 käisiä resonaattoreita erottavat väliseinät. Kuvassa ensimmäistä resonaattoria ja „ toista resonaattoria erottaa ensimmäinen väliseinä 309 ja toista ja kolmatta reso- o naattoria (näkyy kuvassa osaksi) erottaa toinen väliseinä 310. Esimerkin mukai- A sessa tapauksessa resonaattorit ja resonaattorin sisäjohtimet ovat sylinterimäisiä.

o q Väliseinissä on resonaattorionteloita yhdistävät kytkentäaukot. Ensimmäisessä 30 väliseinässä on ensimmäinen kytkentäaukko 306 ja toisessa väliseinässä on toi-£ nen kytkentäaukko 308. Suotimen kotelon seinämässä on väliseinän kohdalla kyt- ^ kentätila, joka on avoin kumpaankin vierekkäiseen resonaattorionteloon. Kytkentä- [n tilan kautta resonaattoreita yhdistää induktiivinen kytkentäelin. Ensimmäisen väli- 5 seinän kohdalla on ensimmäinen kytkentätila 312 ja toisen väliseinän kohdalla on

CM

35 toinen kytkentätila 317. Ensimmäisessä kytkentätilassa on ensimmäinen kytkentäelin 313 ja toisessa kytkentätilassa on toinen kytkentäelin 316. Ensimmäisen kyt-kentäelimen muodostamaa ensimmäisen ja toisen resonaattorin välistä kytkentää 10 muutetaan ensimmäisessä kytkentätilassa olevalla ensimmäisellä säätökappaleel-la 311 ja vastaavasti toisella säätökappaleella 315 toisen ja kolmannen resonaattorin välistä kytkentää. Resonaattoreiden ja niistä muodostuvan suotimen toiminnan ja säätämisen kannalta on hyödyllistä, että säätökappale häiritsee mahdolli-5 simman vähän resonaattorin toimintaa. Kuvan mukaisessa esimerkissä kytkentäti-lojen sivuseinämät muodostavat kytkentätilan päätyseinämän eli suotimen kotelon seinämän suuntaisen seinämän kanssa suoraa kulmaa pienemmän kulman. Tällöin resonaattoriontelon seinämä ja kytkentätilan sivuseinämä muodostavat tas-kumaisen rakenteen, johon säätökappale voidaan siirtää kytkennän minimiasen-10 nossa. Tässä taskumaisessa rakenteessa ollessaan säätökappale vaikuttaa mahdollisimman vähän resonaattorin ja kytkentäelimen toimintaan ja ominaisuuksiin.

Kuvassa 4 on esimerkki keksinnön mukaisen resonaattorisuotimen säädön eri vaiheista. Kuva on yksinkertaistettu havainnollisuuden takia. Kuvassa on ensimmäinen resonaattoriontelo 402, toinen resonaattoriontelo 407, ontelolta erottava väli-15 seinä 401, suotimen seinässä väliseinän kohdalla oleva kytkentätila 404, kytkentätilassa oleva liikuteltava säätökappale 403 ja resonaattorionteloita yhdistävä induktiivinen kytkentäelin 406. Kytkentäelin on kontaktissa ensimmäisen resonaattoriontelon pohjaan ja se ulottuu kytkentätilan kautta toiseen resonaattorionteloon. Kyt-kentäelimessä on oleellisesti sen keskikohdalla uloke 405. Kuvassa 4a säätökap-20 pale on kytkennän minimiasennossaan ja se on selkeästi erillään kytkentäelimes-tä. Tarvittaessa kytkentäelintä muotoilemalla ja valitsemalla sen kiinnityskohta re-sonaattoriontelossa kauemmaksi kytkentätilasta kuin kuvassa 4 on esitetty, saadaan kytkentäelin sijoitettua kauemmaksi säätökappaleesta, kun se on kytkennän minimiasennossa. Kuvassa 4b säätökappaletta on siirretty kohti uloketta. Tällöin 25 kytkentäelimen aiheuttama kytkentä resonaattoreiden välillä voimistuu. Kuvassa „ 4c säätökappale on kytkennän maksimiasennossa eli se on kokonaan kytkentä- o elimen päällä. Tällöin säätökappaleen aiheuttama kuormitus kytkentäelimelle on t“ maksimissaan ja kytkentäelimellä aikaansaatu resonaattoreiden välinen kytkennän o q voimakkuus maksimissaan. Säätökappale voidaan järjestää liikkumaan myös kyt- ^ 30 kentäelimen ulokkeen yli vastapäiselle puolelle kuin missä säätökappale oli kuvas- £ sa 4a. Joissain tapauksissa kytkentäelimestä voidaan tehdä epäsymmetrinen.

^ Kytkentäelimeen voidaan järjestää myös useampia erimuotoisia ulokkeita.

LO

il Kuvassa 5 on esimerkki mitatusta kaistanleveyden muutoksesta keksinnön mukai- o ^ sella järjestelyllä. Pystyakselilla on kytkennän voimakkuus desibeleinä ja vaaka- 35 akselilla on taajuus. Vaalea käyrä esittää tilannetta, kun säätökappale on kytkennän minimiasennossaan. Resonanssihuippujen etäisyys on noin 23 MHz. Tumma 11 käyrä taas esittää tilannetta, kun säätökappale on kytkennän maksimiasennos-saan. Resonanssihuippujen etäisyys on tässä tapauksessa noin 34 MHz. Reso-nanssihuippujen etäisyyttä pystytään säätämään siis yli 10 Hz. Keksinnön mukaisella järjestelyllä säätö on myös varsin lineaarinen ja täten helposti hallittavissa.

5 Kuvassa 6 on kolmas esimerkki keksinnön mukaisesta resonaattorisuotimesta 600 ylhäältäpäin tarkasteltuna. Suotimessa on neljä peräkkäistä resonaattoria 601, joita erottavat väliseinät 602. Suotimen seinään kunkin väliseinän kohdalle on tehty kytkentätila 606. Peräkkäisten resonaattoreiden välissä on induktiivinen kytkentäkappale 605, jonka eri päät ovat eri resonaattoreissa. Kytkentätiloissa on säätö-10 kappaleet, jotka on kiinnitetty liikutuselimeen 603. Koska kaikki säätökappaleet ovat kiinni samassa liikutuselimessä, tätä liikuttamalla voidaan säätää kaikkia sää-tökappaleita ja samalla kaikkien induktiivisten kytkentäkappaleiden aiheuttamia kytkentöjä yhtä aikaa. Tämä nopeuttaa säätöä huomattavasti verrattuna tilanteeseen, jossa kutakin kytkentää säädettäisiin erikseen. On huomattava, että kunkin 15 kytkentäkappaleen ja säätökappaleen ominaisuudet, kuten dimensiot tai sähköiset ominaisuudet, voivat olla erilaisia, vaikka ne olisikin järjestetty säädettäväksi yhtä aikaa.

Määreet 'vaaka-', 'pysty-', 'ala-', 'ylä-', 'alaspäin', 'ylöspäin' ja 'ylhäältä' sekä vastaavat suunnat viittaavat tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa suotimen 20 asentoon, jossa suodinkotelon kansi ja pohja ovat vaakatasossa, kansi ylempänä, eikä näillä määreillä ole tekemistä suotimen käyttöasennon kanssa.

Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

CO

δ 25

CvJ

O

O

X

cc

CL

C\j N-

LO

δ

C\J

Claims (12)

12

1. Säädettävä resonaattorisuodin (100; 300; 600), jossa on pohjasta (113), seinistä (112) ja kannesta (203) muodostuva siirtotien maana toimiva kotelo, joka on jaettu johtavilla väliseinillä (103; 309, 310; 401; 602) resonaattorionteloiksi (101, 5 105; 304, 314; 402, 407), ja resonaattorisuotimen siirtotiellä peräkkäisiä ontelolta erottavissa väliseinissä on kytkentäaukko (104; 306, 308), kotelossa ainakin yhden väliseinän kohdalla on kytkentätila (108; 312, 317; 404; 606), joka on avoinna molempiin väliseinän erottamiin peräkkäisiin resonaattorionteloihin, tunnettu siitä, että resonaattorisuotimessa on ainakin yksi induktiivinen kytkentäelin (110; 313, 10 316; 406; 605), joka on järjestetty ulottumaan mainitun kytkentätilan läpi molempiin resonaattorionteloihin ja mainittu induktiivinen kytkentäelin on sähköisessä kontaktissa koteloon ainakin toisessa resonaattoriontelossa, ja mainitussa kytkentätilassa on liikuteltava johtava säätökappale (107; 311, 315; 403; 604), jolla on kytkennän minimiasento ja kytkennän maksimiasento, jossa kytkennän maksimiasennossa 15 säätökappale on induktiivisen kytkentäelimen välittömässä läheisyydessä kuormittaen induktiivista kytkentäelintä kapasitiivisen kytkennän kautta ja kytkennän mi-nimiasennossa säätökappale on erillään induktiivisesta kytkentäelimestä ja säätö-kappale on mainituissa asennoissa ja liikeradallaan niiden ulkopuolella ainakin osaksi resonaattorionteloiden ulkopuolella tai resonaattoriontelon alueella, jossa 20 sähkö- ja magneettikenttä ovat oleellisesti minimissään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että kytkentätila (108; 312, 317; 404; 606) on kotelon seinässä ja ulottuu oleellisesti pohjasta kanteen.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 25 600), tunnettu siitä, että induktiivisessa kytkentäelimessä (110; 313, 316; 406; CO g 605) on ensimmäinen pää (114) ja toinen pää (115) ja se on ensimmäisestä pääs- ^ tään kiinni resonaattoriontelon (101; 304; 402) seinämässä ja sen toinen pää on 9 toisessa resonaattoriontelossa (105; 314; 407)). o

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnet- £ 30 tu siitä, että induktiivisen kytkentäelimen (110; 313, 316; 406; 605) toinen pää (115) on irti resonaattoriontelon seinämästä. N-

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; ^ 600), tunnettu siitä, että induktiivinen kytkentäelin (110; 313, 316; 406; 605) on oleellisesti sähköisesti erillään kytkentätilan (108; 312, 317; 404; 606) seinämistä. 13

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että induktiivisessa kytkentäelimessä (110; 313, 316; 406; 605) on ensimmäisen pään (114) ja toisen pään (115) välissä sen kytkentätilassa (108; 312, 317; 404; 606) olevassa osassa ulokeosa (109; 405), jonka läheisyy- 5 teen säätökappale (107; 311, 315; 403; 604) on järjestetty kytkennän maksi-miasennossa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että ulokeosan (109; 405) muoto on oleellisesti säätökappaleen (107; 311, 315; 403; 604) induktiivisen kytkentäelimen (108; 312, 317; 404; 606) lähellä ole- 10 van osan muotoinen ainakin osaksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että säätökappaleella (107; 311, 315; 403; 604) on liikutusjär-jestely (603), jolla säätökappaleen sijaintia voidaan muuttaa resonaattorisuotimen ulkopuolelta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnet tu siitä, että liikutusjärjestely (603) on järjestetty liikuttamaan useampaa säätökap-paletta (107; 311, 315; 403; 604) samanaikaisesti.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että säätökappale (107; 311, 315; 403; 604) on järjestetty lii- 20 kutettavaksi oleellisesti suotimen pitkittäissuunnassa eli peräkkäisten resonaatto-rionteloiden suunnassa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen resonaattorisuodin (100; 300; 600), tunnettu siitä, että säätökappale (107; 311, 315; 403; 604) on oleellisesti induktiivisen kytkentäelimen (110, 313, 316, 406, 605) saman kohdan päällä ja „ 25 säätökappaleen etäisyys induktiiviseen kytkentäkappaleeseen on järjestetty sää- o dettäväksi. CNJ

12. Menetelmä resonaattorionteloiden välisen kytkennän säätämiseksi, joissa i o resonaattorionteloissa on seinämä, joka koostuu pohjasta, seinästä ja kannesta ja x vierekkäisiä resonaattorionteloita erottavasta johtavasta väliseinästä, ja peräkkäi- 30 siä ontelolta erottavassa väliseinässä on kytkentäaukko, ja väliseinän kohdalle c\i muodostetaan kytkentätila, joka on avoinna molempiin mainitun väliseinän erotta- miin peräkkäisiin resonaattorionteloihin, tunnettu siitä, että mainittujen resonaatto-^ rionteloiden välillä on induktiivinen kytkentäelin, joka on järjestetty ulottumaan kyt- kentätilan läpi molempiin resonaattorionteloihin ja mainittu induktiivinen kytkentä-35 elin on sähköisessä kontaktissa koteloon ainakin toisessa resonaattoriontelossa, ja mainitussa kytkentätilassa on liikuteltava johtava säätökappale, jolla on ainakin 14 yksi kytkennän minimiasento ja kytkennän maksimiasento, ja menetelmä koostuu vaiheista, joissa säätökappaletta liikutetaan kytkennän minimiasennon ja kytkennän maksimiasennon välillä, jolloin maksimiasennossa säätökappale on induktiivisen kytkentäelimen läheisyydessä ja kuormittaa sitä kapasitiivisen kytkennän kaut-5 ta ja samalla kasvattaa resonaattorionteloiden välisen kytkennän voimakkuutta ja minimiasennossa säätökappale on erillään kytkentäelimestä ja sen vaikutus resonaattorionteloiden väliseen kytkentään on minimissään, ja säätökappale asetetaan halutun kytkennän voimakkuuden saavuttamiseksi jompaankumpaan mainittuun asentoon tai johonkin toiseen kohtaan säätökappaleen reitillä. 10 CO δ c\j i δ i o X cc CL δ m δ c\j 15