FI124178B - Säädettävä resonaattori - Google Patents

Description

Säädettävä resonaattori

Keksinnön kohteena on säädettävä resonaattori, joka käsittää kuoren, joka muodostuu seinämistä, kannesta ja pohjasta, kuoren sisällä olevan resonaat-5 toriontelon ja resonaattoriontelossa olevan sisäjohtimen, joka on sähköisessä yhteydessä kuoreen.

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

Suurimmalla osalla suotimista sekä suotimen päästökaistan paikan että leveyden on tarkoitus olla kiinteä. Osalla suotimista suotimen päästökaistan leveyden on tarkoitus olla vakio, mutta päästökaistan paikan on oltava valittavissa tietyn 15 kokonaisalueen sisältä. Tällöin suotimessa tarvitaan perusvirityksen lisäksi säätömahdollisuus päästökaistan siirtämiseksi.

Radiotaajuisista resonaattoreista yleisiä ovat erilaiset ontelo- ja koaksiaalireso-naattorit, koska niillä voidaan rakentaa pienihäviöisiä ja suhteellisen suuria tehoja kestäviä suotimia. Resonaattorin perusrakenteeseen kuuluu sisäjohdin, sivusei-20 nistä koostuva ulkojohdin, pohja ja kansi. Pohja ja kansi ovat galvaanisessa yhteydessä ulkojohtimeen, ja kaikki kolme yhdessä muodostavat suljetun reso-naattorikotelon. Tavallisesti sisäjohtimen alapää liittyy galvaanisesti pohjaan ja yläpää on ilmassa, jolloin resonaattorin muodostava siirtojohto on alapäästään ^ oikosuljettu ja yläpäästään avoin.

CVJ

S 25 Resonaattorin resonanssitaajuuden säätö eli viritys perustuu tavallisesti siihen, i g että sisäjohtimen ja kannen välistä kapasitanssia muutetaan, jolloin myös reso- x naattorin sähköinen pituus ja ominaistaajuus muuttuvat. Kapasitanssin muut- “ tamiseen on yleisesti käytetty resonaattorin kanteen laitettuja metallisia viritysruu- [o veja. Kierrettäessä ruuvia sen etäisyys resonaattorin sisäjohtimesta muuttuu, min- 30 kä seurauksena sisäjohtimen ja kannen välinen kapasitanssi muuttuu. Viritys-ruuvien käytön haittana on, että ruuvitarvikkeet lisäävät suotimen osien määrää ja kierteistetyt 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 2 kasvua. Suuritehoisissa suotimissa on myös läpilyönnin vaara, jos ruuvin kärki on lähellä sisäjohtimen päätä. Viritys on siten aikaavievää ja suhteellisen kallista.

Patenttijulkaisu US 6255922 esittää mikroaaltoalueen resonaattorin, jossa on resonanssitaajuuden säätämiseksi liikuteltava kappale, joka on tehty johtamatto-5 masta materiaalista, jota kappaletta liikutetaan keraamisesta materiaalista tehdyn resonaattorikappaleen sisällä. Rakenteesta tulee varsin monimutkainen, eikä kuvatunlaisella laitteistolla pystytä kovin suuriin resonanssitaajuuden säätöihin.

Patenttijulkaisusta US 7474176 tunnetaan onteloresonaattori, jossa on resonaattorin sisäinen resonaattorikappale, jonka kokoa resonaattoriontelon sisällä muute-10 taan siirtämällä resonaattorikappaleen sisällä olevaa säätökappaletta resonaattorin läpäisevällä ruuvijärjestelyllä. Tämäkin rakenne on monimutkainen ja pystyy vain resonanssitaajuuden hienosäätöön.

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

15 Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan resonaattorilla ja menetelmällä, joille on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön pääideana on resonaattori, jonka resonanssitaajuutta säädetään kaksiosaisella sisäjohtimella, jossa on paikallaan pysyvä osa ja liikuteltava osa. 20 Mainitut osat on järjestetty niin, että liikuttamisen jossain vaiheessa yksi osa menee toisen osan sisälle. Liikuteltavassa osassa on levymäiset resonanssi hattu ja lisäsäätökappale. Liikuteltavalla osalla on yläasento ja ala-asento. Ala-asennossa yksi osa on osaksi toisen osan sisällä ja yläasennossa osat ovat erillään, ja ς liikuteltavaa osaa liikutetaan näiden asentojen välillä.

(M

§ 25 Keksinnön mukainen säädettävä resonaattori käsittää kuoren, joka muodostuu g seinämistä, kannesta ja pohjasta, kuoren sisällä olevan resonaattoriontelon ja i resonaattoriontelossa olevan sisäjohtimen, joka on sähköisessä yhteydessä kuo- reen. Sisäjohtimessa on kaksi osaa, pohjaan kiinnitetty osa ja liikuteltava osa, ja g liikuteltavassa toisessa osassa on johdintanko, jossa on ensimmäinen pää ja ^ 30 toinen pää, joka on resonaattoriontelon sisällä. Johdintanko on ensimmäisestä ^ päästään kiinnitetty tankomaiseen tukielimeen, jolla johdintankoa liikutellaan.

Tukielin voi yltää kuoren ulkopuolelle. Johdintankoon on kiinnitetty levymäinen resonaattori hattu niin, että tangon toisen pään ja resonaattorihatun välillä on jokin matka, ja tukielimeen on kiinnitetty lisäsäätökappale niin, että johdintangon toisen 3 pään ja lisäsäätökappaleen välillä on jokin toinen matka, joka on suurempi kuin tangon toisen pään ja resonaattori hatun välinen matka. Resonaattorihattu ja lisä-säätökappale ovat erillään toisistaan. Jommassa kummassa sisäjohtimen osassa on ontto sisäosa niin, että toinen osa on järjestetty menemään ainakin osaksi 5 mainitun onton sisäosan sisään. Liikuteltavalla osalla on yläasento ja ala-asento, ja ala-asennossa sisäjohtimen toinen osa on ainakin osaksi mainitun onton sisäosan sisällä ja yläasennossa pohjaan kiinnitetty osa ja liikuteltava osa ovat erillään.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä suoritusmuodossa sisäjohtimen 10 pohjaan kiinnitetyllä osalla on ontto sisäosa, ja liikuteltavan osan johdintanko on järjestetty menemään ainakin osaksi mainitun pohjaan kiinnitetyn osan onton sisäosan sisälle.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä toisessa suoritusmuodossa liikuteltavan osan johdintangon sisäosa on ainakin osaksi ontto ja johdintanko on 15 järjestetty menemään ainakin osaksi pohjaan kiinnitetyn osan päälle niin, että pohjaan kiinnitetty osa menee ainakin osaksi johdintangon sisäosan sisälle.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kolmannessa suoritusmuodossa lisäsäätökappaleen halkaisija on oleellisesti resonaattoriontelon halkaisija jossain resonaattoriontelon osassa.

20 Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä neljännessä suoritusmuodossa reso-naattorihatun halkaisija on pienempi kuin lisäsäätökappaleen halkaisija.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä viidennessä suoritusmuodossa resonaattori hatun halkaisija on oleellisesti sama kuin lisäsäätökappaleen halkai-5 s'ia-

(M

§ 25 Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kuudennessa suoritusmuodossa i § sisäjohtimen molemmat osat ovat onttoja ainakin osaksi.

X

£ Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä seitsemännessä suoritusmuodossa sisäjohteen sen osan, jonka sisään toisen osan on tarkoitus mennä, onton osan S sisällä on lisäkapasitanssitanko.

δ ™ 30 Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kahdeksannessa suoritusmuodossa ainakin osa johdintangon pinnoista on päällystetty ainakin osaksi eristeellä. Pinnat voivat olla sisä- tai ulkopintoja.

4

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä yhdeksännessä suoritusmuodossa ainakin osa seuraavista on sylinterimäisiä: resonaattoriontelo, johdintanko, resonaattori hattu, lisäsäätökappale, sisäjohteen ontto sisäosa.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kymmenennessä suoritusmuodossa 5 resonaattori hattu on sähköisessä kontaktissa johdintankoon.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä yhdennessätoista suoritusmuodossa resonaattori hattu on ala-asennossa sähköisessä kontaktissa sisäjohtimen ensimmäiseen osaan.

Keksinnön mukaisen resonaattorin eräässä kahdennessatoista suoritusmuodossa 10 resonaattori hatun pohjan puoleisen sivun laidoissa on helmarakenne, joka on järjestetty menemään ala-asennossa ainakin osaksi sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan ympärille.

Keksinnön etuna on, että se on helppo- ja nopeakäyttöinen ja sillä saavutetaan laaja resonanssitaajuuden säätöalue.

15 Lisäksi keksinnön etuna on, että sen rakenne on yksinkertainen, jolloin tuotantokustannukset pienenevät.

Edelleen keksintö tuottaa hyvän Q-arvon koko säätöalueellaan.

Keksinnön etuna on myös, että sillä asetettu resonanssitaajuus pysyy paikoillaan eikä muutu ajan suhteen. Lisäksi sillä saadaan kaksi tarkan säädön resonanssi-20 taajuusaluetta.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan ^ oheisiin piirustuksiin, joissa

(M

i o kuva 1 esittää esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorista sivupoikkileik- i § kauksena,

X

£ 25 kuva 2 esittää kuvan 1 resonaattorin poikkileikkauksen kohdasta A ja B, h-· tn kuva 3 esittää esimerkin kuvan 1 mukaisen resonaattorin säädöstä, tn ^ kuva 4 esittää erään keksinnön mukaisen resonaattorin resonanssintaajuuden resonaattorin sisäjohtimen osien etäisyyden funktiona, 5 kuva 5 esittää erään keksinnön mukaisen resonaattorin Q-arvon resonanssi-taajuuden funktiona, kuva 6 esittää toisen esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorista sivupoik-kileikkauksena, 5 kuva 7 esittää kuvan 6 resonaattorin poikkileikkauksen kohdasta A ja B, kuva 8 esittää esimerkin kuvan 6 mukaisen resonaattorin säädöstä, kuva 9 esittää erään toisen keksinnön mukaisen resonaattorin resonanssi-taajuuden resonaattorin sisäjohtimen osien etäisyyden funktiona, kuva 10 esittää kolmannen esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorista 10 sivupoikkileikkauksena ja kuva 11 esittää neljännen esimerkin keksinnön mukaisesta resonaattorista sivu-poikkileikkauksena.

Kuvassa 1 on esitetty esimerkki keksinnön mukaisesta säädettävästä resonaattorista 100 resonaattorin resonanssitaajuuden säätämiseksi. Resonaattorissa 15 on kuori, jossa on seinämä 104, kansi 109 ja pohja 108. Kuori on ainakin osaksi johtavaa materiaalia. Kuoren sisällä on resonaattoriontelo 107. Resonaatto-riontelossa on sisäjohdin, joka on sähköisessä yhteydessä kuoreen. Sisäjohdin koostuu kahdesta osasta: pohjaan kiinnitetystä osasta 105 ja liikuteltavasta osasta 101. Määritetään tässä yhteydessä resonaattorin pohjan olevan resonaattorin se 20 kuoren osa, johon mainittu sisäjohtimen pohjaan kiinnitetty osa on kiinnitetty. Kuvan mukaisessa esimerkissä resonaattori on sylinteriresonaattori, jolloin reso-naattorin seinämä muodostaa sylinterimäisen putken ja kansi ja pohja muodos-o tavat sen päädyt.

i

CD

9 Sisäjohtimen liikuteltavassa osassa 101 on johdintanko 106. Johdintangossa on o 25 ensimmäinen pää ja toinen pää 110. Toinen pää on resonaattoriontelossa 107.

| Johdintanko on sylinterin pituusakselin suuntainen. Johdintangon ensimmäinen pää on kiinni sisäjohtimen liikuteltavan osan tukielimessä, joka on kiinni liikutus- j£ järjestelyssä. Johdintankoon on kiinnitetty resonaattori hattu 103. Tukielimeen on kiinitetty lisäsäätökappale 102. Nämä ovat kuvan 1 mukaisessa tapauksessa o 30 sylinterimäisiä kappaleita, joiden poikkileikkaukset ovat resonaattoriontelon poikkileikkauksen muotoisia. Resonaattori hattu ja lisäsäätökappale ovat erillään toisistaan. Johdintangon toisen pään ja resonaattori hatun etäisyys on aja johdintangon 6 toisen pään ja lisäsäätökappaleen etäisyys on b, ja b on suurempi kuin a. Etäisyydet mitataan resonaattorin pohjan puoleisista sivuista. Kuvan 1 mukaisessa tapauksessa resonaattori hatun muodostavan sylinterin poikkileikkaus on pienempi kuin lisäsäätökappaleen muodostavan sylinterin poikkileikkaus. Lisäsäätökappa-5 leen halkaisija on oleellisesti resonanssiontelon halkaisija kuitenkin niin, että liikuteltava toinen osa on liikuteltavissa. Resonanssi hattu ja lisäsäätökappale ovat johtavaa materiaalia. Resonaattorihattu on kiinnitetty johdintankoon niin, että se muodostaa sähköisen kontaktin johdintangon kanssa. Edullisesti resonaatorihattu ja lisäsäätökappale ovat sähköisesti erillään toisistaan. Tämä voidaan toteuttaa 10 valitsemalla tukielimen materiaali sähköisesti johtamattomaksi tai sijoittamalla lisäsäätökappaleen ja tukielimen väliin eristävää materiaalia. Tämä vaihtoehto on mahdollinen, jos tukielintä tai sen osaa käytetään tehostamaan johdintangon vaikutusta resonaattorin säädössä. Tukielin voi koostua myös useammasta osasta siten, että esimerkiksi yksi osa on resonaattorihatun ja lisäsäätökappaleen välissä 15 ja toinen osa on lisäsäätökappaleen ja liikuteltavan osan liikutusjärjestelyn välissä.

Johdintangon 106 pinta sen toisen pään 110 ja resonaattorihatun 103 pohjan 108 puoleisen sivun väliltä on peitetty eristävällä aineella. Johdintanko voi päättyä lisäsäätökappaleen 102 kohdalle tai lähelle sitä niin, että ne eivät kuitenkaan ole sähköisessä kontaktissa toistensa kanssa, ja sisäjohtimen liikuteltava toinen osa 20 101 on kiinnitetty tukielimeen, joka läpäisee resonaattorin kannen 109. Kannen ja tukielimen ei välttämättä tarvitse olla johtavia. Säädettävän resonaattorin ja sen ominaisuuksien kannalta lisäsäätökappale toimii resonaattorin kantena, jolloin resonaattorin pituutena voidaan pitää pohjan ja lisäsäätökappaleen pohjan puoleisen sivun välistä etäisyyttä.

25 Sisäjohtimen pohjaan kiinnitety osa 105 on kiinnitetty pohjaan 108 niin, että se on ^ sähköisessä kontaktissa sen kanssa. Pohjaan kiinnitetyssä osassa on ontto tila, ^ joka on avoin resonanssionteloon. Tila on sen muotoinen, että johdintangon 106 9 toinen pää 110 sopii ensimmäisen osan sisään, kun sisäjohtimen liikuteltavaa o osaa 101 liikutetaan kohti resonaattorin pohjaa. Tila on sen kokoinen, että joh- | 30 dintangon toisen pään ja resonaattorihatun välinen osa sopii ainakin osaksi sinne.

[o Kuvassa 2 ovat kuvan 1 säädettävän resonaattorin 100 poikkileikkaukset kohdista A ja B. Sylinteriresonaattorissa on seinämä 104 ja seinämän sisäpinta 201. ^ Kohdassa A johdintangon 106 ulkopinta 202 on peitetty eristävällä aineella.

Kohdassa B poikkileikkaus on sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan 105 kohdalla. 35 Pohjaan kiinnitetyn osan sisäosa 204 on ontto ja sisäosan sisäpinta 203 on 7 peitetty eristävällä aineella. Ontto sisäosa on sen muotoinen, että johdintanko sopii ensimmäisen osan sisälle.

Keksinnön mukaisen resonaattorin ei tarvitse olla välttämättä sylinteriresonaattori, vaan se voi olla esimerkiksi suorakulmainen tai muun muotoinen. Resonaattorin 5 säännöllinen geometrinen muoto mahdollistaa sen ominaisuuksien laskemisen ja arvioinnin sekä teollisen valmistuksen. Resonaattori hatussa voi lisäksi olla muotoilu, johon sisäjohtimen pohjaan kiinnitety osa on sovitettavissa, kun sisä-johtimen liikkuva osa on ala-asennossaan. Tällöin kuvan 1 mukaisessa resonaattori hatussa olisi helma, joka sopii sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan 10 yläosan päälle.

Kuvassa 3 on esimerkki kuvan 1 mukaisen resonaattorin säädöstä. Esimerkissä resonaattorin mitat ovat seuraavat. Resonaattorin korkeus on 58 mm ja resonanssiontelon 107 halkaisija 40 mm. Sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan korkeus on 19 mm ja halkaisija 13 mm. Pohjaan kiinnitetyn osan onton sisäosan 15 halkaisija on 11 mm. Johdintangon 106 halkaisija on 10 mm. Etäisyys johdin-tangon toisen pään ja resonaattorihatun 103 välillä on 20 mm. Resonaattorihatun korkeus on 8 mm ja halkaisija 34 mm. Resonaattorihatun ja lisäsäätökappaleen 102 välinen etäisyys on 2 mm. Lisäsäätökappaleen korkeus on 6 mm ja halkaisija 39 mm.

20 Esimerkissä on valittu mielivaltainen taso, jonka suhteen resonaattorin liikuteltavaa osaa 101 liikutetaan. Kuvassa 4 on esitetty resonaattorin resonanssi-taajuuden arvoja liikuteltavan osan etäisyyden funktiona mainittuun tasoon. Kuvan 3 kohdat a, b, c, d ja e esittävät kuvan 4 pisteiden m1, m3, m5, m7 ja m11 mukaisia asentoja. Kohdassa a liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on -^ 25 22 mm. Tällöin resonaattorin resonanssitaajuus on 2 500 MHz. Sisäjohteen c3 liikuteltava osa on tällöin yläasennossaan eli se on kaukaisimmassa kohdassaan o pohjaan kiinnitetystä osasta 105. Kohdassa b liikuteltavan osan etäisyys mainit- i § tuun tasoon on -17,5 mm ja resonaattorin resonanssitaajuus on 2 150 MHz.

x Kohdassa c liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on -13 mm ja reso- 30 naattorin resonanssitaajuus on 940 MHz. Tällöin johdintanko 106 on hieman sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan sisällä. Kohdassa d liikuteltavan osan ί etäisyys mainittuun tasoon on -7,5 mm ja resonaattorin resonanssitaajuus on 750 ^ MHz. Kohdassa e liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on 3 mm ja resonaattorin resonanssitaajuus on 870 MHz. Resonanssihatun tullessa lähelle 35 sisäjohtimen pohjaan kiinnitettyä osaa resonanssitaajuus alkaa jälleen nousta. Kohdassa e sisäjohteen liikuteltava osa on ala-asennossaan. Ala-asennossa 8 resonanssihattu ja pohjaan kiinnitetty osa voivat olla kosketuksissa toisiinsa tai jäävät hieman erilleen.

Kuvasta 4 nähdään, kuinka keksinnön mukaiselle resonaattorille saadaan resonanssitaajuusalue, jossa on kaksi aluetta, joilla taajuutta voidaan säätää 5 tarkasti. Ne voidaan jakaa karkeasti matalan taajuuden alueeseen 750-1 000 MHz ja korkean taajuuden alueeseen 1 750-2 500 MHz. Matalan taajuuden alueessa johdintanko menee sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan sisälle, ja tämä sisälle mennyt osa toimii kondensaattorin tavoin. Tällöin johdintangolla ja ensimmäisellä osalla on kapasitiivinen yhteys. Kondensaattorin koon kasvaessa 10 eli johdintangon mennessä syvemmälle ensimmäisen osan sisälle resonanssi-taajuus laskee. Resonanssihatun lähestyessä ensimmäistä osaa myös näiden välille syntyy kapasitiivinen yhteys, ja resonanssitaajuus kääntyy nousuun. Korkean taajuuden alueella sisäjohtimen osat ovat erillään. Tällöin liikkuvan osan mukana liikkuva lisäsäätölevy 102 toimii kantena ja resonaattorin pituuden muutos 15 muuttaa resonanssitaajuutta.

Kuvassa 5 on esitetty edellä kuvatun resonaattorin Q-arvoja resonanssitaajuuden funktiona.

Kuvassa 6 on esitetty toinen esimerkki keksinnön mukaisesta säädettävästä resonaattorista resonaattorin resonanssitaajuuden säätämiseksi. Resonaattori on 20 sylinteriresonaattori. Resonaattorissa 600 on kuori, jossa on seinämä 602, kansi 612 ja pohja 607. Kuori on ainakin osaksi johtavaa materiaalia. Kuoren sisällä on resonaattoriontelo, joka on jakautunut kolmeen osaan, ensimmäiseen resonaatto-rionteloon 608, toiseen resonaattorionteloon 609 ja kolmanteen resonaattorionte-loon 610. Resonaattoriontelossa on sisäjohdin, joka on sähköisessä yhteydessä ^ 25 kuoreen. Sisäjohdin koostuu kahdesta osasta: pohjaan kiinnitetystä osasta 601 ja en lii kuteltavasta osasta 611.

i

CD

O

^ Sisäjohtimen liikuteltavassa osassa 611 on johdintanko 603. Johdintangossa on ° ensimmäinen pää ja toinen pää 613. Toinen pää on resonaattoriontelossa.

a. Johdintanko on sylinterin pituusakselin suuntainen. Johdintangon ensimmäinen £ 30 pää on kiinnitetty tankomaiseen tukielimeen 606, joka on kiinni Iiikutusjärjeste- ί£ lyssä. Johdintankoon on kiinnitetty resonaattori hattu 604, ja lisäsäätökappale 605 o on kiinnitetty tukielimeen. Nämä ovat kuvan 6 mukaisessa tapauksessa sylinteri en mäisiä kappaleita, joiden poikkileikkaukset ovat resonaattoriontelon poikkileikkauksen muotoisia. Resonaattori hattu ja lisäsäätökappale ovat erillään toisistaan. 35 Johdintangon toisen pään ja resonaattorihatun etäisyys on a ja johdintangon 9 toisen pään ja lisäsäätökappaleen etäisyys on b, ja b on suurempi kuin a. Etäisyydet mitataan resonaattorin pohjan puoleisista sivuista. Kuvan 6 mukaisessa tapauksessa resonaattorihatun muodostavan sylinterin poikkileikkaus on yhtä suuri kuin lisäsäätökappaleen muodostavan sylinterin poikkileikkaus. Lisä-5 säätökappaleen ja resonaattorihatun halkaisijat ovat oleellisesti yhtä suuria kuin kolmannen resonanssiontelon 610 halkaisija kuitenkin niin, että liikuteltava osa on liikuteltavissa. Resonanssi hattu ja lisäsäätökappale ovat johtavaa materiaalia. Resonanssi hattu on kiinnitetty johdintankoon niin, että se muodostaa sähköisen kontaktin johdintangon kanssa. Keksinnön erilaisissa konfiguraatioissa jompi 10 kumpi tai molemmat voidaan kiinnittää johdintankoon tai tukielimeen 606 ilman sähköistä kontaktia.

Resonaattoriontelon kolme osaa ovat sylinterimäisiä ja ne muodostavat yhtenäisen tilan. Kolmannen resonaattoriontelon 610 halkaisija on olennaisesti yhtä suuri kuin lisäsäätökappaleen ja resonaattorihatun halkaisija. Toisen resonaattori-15 ontelon 609 halkaisija on suurempi kuin kolmannen resonaattoriontelon. Ensimmäisen resonaattoriontelon 608 halkaisija on suurempi kuin toisen resonaattoriontelon. Sisäjohteen pohjaan kiinnitetty osa 601 on ensimmäisessä resonaat-toriontelossa.

Kuvassa 7 ovat kuvan 6 säädettävän resonaattorin 600 poikkileikkaukset kohdista 20 A ja B. Sylinteriresonaattorissa on seinämä 602 ja seinämän sisäpinta 702.

Kohdassa A johdintangon 603 ulkopinta on peitetty eristävällä aineella. Johdin- tanko on ontto ja sillä on sisäpinta 701. Kohdassa B poikkileikkaus on sisäjoh- timen pohjaan kiinnitetyn osan 601 kohdalla. Pohjaan kiinnitetyn osan sisäosa 704 on ontto ja sisäosan sisäpinta 703 on peitetty eristävällä aineella. Sisäosassa on 25 lisäkapasitanssitanko 705. Lisäkapasitanssitangon pinta 706 on peitetty eristävällä ^ aineella. Lisäkapasitanssitanko on kiinnitetty resonaattorin pohjaan tai pohjaan ^ kiinnitetyn osan sisäosan pohjaan. Ontto sisäosa on sen muotoinen, että johdin- 9 tanko sopii pohjaan kiinnitetyn osan sisälle, ja lisäkapasitanssitanko on sijoitettu o niin, että se sopii johdintangon onttoon osaan. Kun sisäjohtimen liikuteltava osa | 30 liikkuu niin, että johdintanko menee pohjaan kiinnitetyn osan sisälle, pohjaan ____ kiinnitetyn osan ja johdintangon välille sekä johdintangon ja lisäkapasitanssi- $ tangon välille muodostuu kapasitiivinen yhteys. Kondensaattorin koon kasvaessa eli johdintangon mennessä syvemmälle pohjaan kiinnitetyn osan sisälle resonans-o ^ sitaajuus laskee.

35 Kuvassa 8 on esimerkki kuvan 6 mukaisen resonaattorin säädöstä. Esimerkissä resonaattorin mitat ovat seuraavat. Resonaattorin korkeus on 56 mm. Ensimmäi- 10 sen resonanssiontelon 608 korkeus on 34 mm ja halkaisija 40 mm. Toisen resonanssiontelon 609 korkeus on 6 mm ja halkaisija 35 mm. Kolmannen resonanssiontelon 610 korkeus on 16 mm ja halkaisija 30,4 mm. Sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan 601 korkeus on 19 mm ja halkaisija 13 mm. Pohjaan 5 kiinnitetyn osan onton sisäosan halkaisija on 11 mm. Ontossa sisäosassa olevan lisäkapasitanssitangon korkeus on 16 mm ja halkaisija 7 mm. Johdintangon 603 halkaisija on 10 mm. Etäisyys johdintangon toisen pään ja resonaattori hatun 604 välillä on 26,5 mm. Johdintangon onton osan halkaisija on 8 mm. Resonaatto-rihatun korkeus on 4 mm ja halkaisija 30 mm. Resonaattorihatun ja lisäsäätökap-10 paleen 605 välinen etäisyys on 2 mm. Lisäsäätökappaleen korkeus on 6 mm ja halkaisija 30 mm.

Esimerkissä on valittu mielivaltainen taso, jonka suhteen resonaattorin liikuteltavaa osaa liikutetaan. Kuvassa 9 on esitetty resonaattorin resonanssitaajuuden arvoja toisen osan etäisyyden funktiona mainittuun tasoon. Kuvan 8 kohdat a, b, c 15 ja d esittävät kuvan 9 pisteiden m1, m3, m8 ja m11 mukaisia asentoja. Kohdassa a liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on -18 mm. Tällöin resonaattorin resonanssitaajuus on 2 600 MHz. Sisäjohteen liikuteltava osa on tällöin yläasen-nossaan eli se on kaukaisimmassa kohdassaan pohjaan kiinnitetystä osasta 601. Resonanssihattu 604 ja lisäsäätökappale 605 ovat kolmannessa resonanssionte-20 lossa 610 ja ne maadoittuvat kapasitiivisen yhteyden kautta resonaattorin seinämään. Kohdassa b liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on -14,3 mm ja resonaattorin resonanssitaajuus on 2 150 MHz. Tällöin resonanssihatun resonaattorin pohjaa lähempänä oleva reuna on kolmannen 610 ja toisen 609 resonanssi-ontelon rajalla. Resonanssihattu ja lisäsäätökappale maadoittuvat kuten kohdassa 25 a. Kohdassa c liikuteltavan osan etäisyys mainittuun tasoon on -7,5 mm ja resonaattorin resonanssitaajuus on 870 MHz. Tällöin johdintanko 603 on hieman o sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan 601 sisällä ja resonaattori hattu on toisessa cd resonanssiontelossa, jolloin sen kapasitiivinen yhteys resonaattorin seinämiin on o ^ hyvin pieni. Lisäsäätökappale on kolmannessa resonanssiontelossa. Kohdassa d 30 toisen osan etäisyys mainittuun tasoon on -2,5 mm ja resonaattorin resonanssini taajuus on 950 MHz. Resonaattori hattu on ensimmäisessä resonanssiontelossa ja £ lisäsäätölevy on suurimmaksi osaksi toisessa resonanssiontelossa, jolloin vain tn osa siitä muodostaa yhteyden kolmannen resonanssiontelon seinämien kanssa.

5 Kapasitiivinen yhteys johdintangon ja pohjaan kiinnitetyn osan välillä kasvaa

CM

35 johdintangon mennessä sisään pohjaan kiinnitetyn osan sisäosaan. Kohdassa d sisäjohteen liikuteltava osa on lähellä ala-asentoaan. Ala-asennossa resonanssi-hattu ja ensimmäinen osa jäävät erilleen.

11

Kuvasta 9 nähdään, kuinka kuvan 6 mukaisella rakenteella saadaan aikaan kaksi selkeästi toisistaan erottuvaa taajuusaluetta, joilla resonaattorin resonanssitaajuut-ta voidaan säätää hyvin tarkasti. Ne voidaan jakaa karkeasti matalan taajuuden alueeseen 800-950 MHz ja korkean taajuuden alueeseen 1 650-2 600 MHz.

5 Resonaattorin muodolla, koolla ja käytettävillä materiaaleilla voidaan valita sää-töalueita.

Kuvassa 10 on esitetty kolmas esimerkki keksinnön mukaisesta säädettävästä resonaattorista resonaattorin resonanssitaajuuden säätämiseksi. Resonaattori on sylinteri resonaattori. Resonaattorissa 1000 on kuori, jossa on seinämä 1004, 10 kansi ja pohja 1008. Kuori on ainakin osaksi johtavaa materiaalia. Kuoren sisällä on resonaattoriontelo. Resonaattoriontelossa on sisäjohdin, joka on sähköisessä yhteydessä kuoreen. Sisäjohdin koostuu kahdesta osasta: pohjaan kiinnitetystä osasta 1009 ja liikuteltavasta osasta 1001.

Sisäjohtimen liikuteltavassa osassa 1001 on johdintanko, joka on kiinnitety tuki-15 elimeen, jolla johdintankoa liikutellaan. Johdintankoon on kiinnitetty resonaattori-hattu 1012, ja lisäsäätökappale 1002 on kiinnittety tukielimeen. Resonaattori hattu ja lisäsäätökappale ovat erillään toisistaan. Johdintangossa on ontto sisäosa 1010, joka on auki pohjaa 1008 kohden. Esimerkin mukaisessa tapauksessa resonaattorihatussa on helmarakenne, joka ulottuu kohti pohjaa 1008, eli reso-20 naattorihatun pohjan puoleisen pinnan reunaa kiertää valli. Näin resonaattorihatussa on ontto sisäosa 1013, joka on avoin pohjaa päin. Näin resonaattorihattu eli tule tielle vietäessä liikuteltavaa osaa ala-asentoonsa. Tällöin resonaattori hatun helmat tulevat sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan yläosan ympärille. Helman ja pohjaan kiinnitetyn osan etäisyyden valinnoilla voidaan resonaattorin säätöominai-^ 25 suuksia muuttaa. Tämän kaltainen resonaattorihattu voi olla myös muunkin tyyp- c3 pisissä keksinnön mukaisissa resonaattoreissa.

CD

O

^ Pohjaan kiinnitetyn osan 1009 sisäosa 1007 on ontto. Sisäosassa on lisäkapasi- ° tanssitanko 1006. Lisäkapasitanssitanko on kiinnitetty resonaattorin pohjaan tai £ pohjaan kiinnitetyn osan sisäosan pohjaan. Ontto sisäosa on sen muotoinen, että £ 30 johdintanko sopii pohjaan kiinnitetyn osan sisälle, ja lisäkapasitanssitanko on tn sijoitettu niin, että se sopii johdintangon onttoon osaan 1010.

δ

Kuvan 10 mukaisessa esimerkissä sisäjohtimen osien pintoja on päällystetty eristävällä aineella. Tämä aine voi esimerkiksi olla teflonia, jolloin se eristämisen lisäksi helpottaa toisiinsa koskevien pintojen liukumista toistensa ohi. Muutkin 12 eristävät aineet ovat mahdollisia. Lisäsäätökappaleen 1002 sivupinnat 1011 on päällystetty tällä eristävällä aineella. Samoin johdintangon resonanssihatusta pohjaan 1008 päin olevat sivupinnat 1003 on päällystetty eristävällä aineella. Myös lisäkapasitanssitangon 1006 sivupinnat 1005 on päällystetty eristävällä 5 aineella. Päällystettävät pinnat voivat olla muitakin. Olennaista päällystettävän pinnan valitsemisessa on, että se on tai joutuu resonaattorin säädössä toisen pinnan läheisyyteen.

Vaikka kuvissa 1,6 ja 10 on esitetty esimerkinomaisia ratkaisuja, joissa liikuteltava osa on järjestetty menemään osaksi liikkumattoman ensimmäisen osan sisälle, 10 voidaan myös tehdä päinvastainen ratkaisu. Siinä pohjaan kiinnitetty osa järjestetään tangoksi ja liikuteltavassa osassa on ontto tila, johon pohjaan kiinnitetty osa on järjestetty sopimaan, kun liikuteltavaa osaa liikutetaan kohti pohjaa, johon pohjaan kiinnitety osa on kiinnitetty. Kuvassa 11, jossa on esitetty neljäs esimerkki keksinnön mukaisesta säädettävästä resonaattorista, on tälläinen järjes-15 tely. Resonaattorissa 1100 on sisäjohdin, joka koostuu kahdesta osasta: pohjaan kiinnitetystä osasta 1105 ja liikuteltavasta osasta 1101. Sisäjohtimen liikuteltavassa osassa 1001 on johdintanko 1103. Johdintankoon on kiinnitetty resonaatto-rihattu 1102 ja lisäsäätökappale, jotka ovat erillään toisistaan.

Johdintangossa 1103 on ontto sisäosa 1104, joka on auki pohjaa kohden. 20 Sisäjohtimen pohjaan kiinnitetty osa 1105 on tanko, joka on sovitettu sopimaan mainittuun johdintangon onttoon sisäosaan. Näin liikuteltava osa 1101 menee pohjaan kiinnitetyn osan päälle liikkuessaan ala-asentoon. Se, kuinka syvälle pohjaan kiinnitetty osa voi yltää ala-asennossa, valitaan säädetävälle resonaattorille haluttujen ominaisuuksien mukaan.

^ 25 Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei ^ rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa i § lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

i

CO

o

X

cc

CL

LO

LO

LO

δ

CM

Claims (13)

13

1. Säädettävä resonaattori (100; 600; 1000; 1100), joka käsittää kuoren, joka muodostuu seinämistä (104; 602), kannesta (109; 612) ja pohjasta (108; 607; 1008), kuoren sisällä olevan resonaattoriontelon (107; 608, 609, 610) ja 5 resonaattoriontelossa olevan sisäjohtimen, joka on sähköisessä yhteydessä kuoreen, ja sisäjohtimessa on kaksi osaa, pohjaan kiinnitetty osa (105; 601; 1009; 1105) ja liikuteltava osa (101; 611; 1001; 1101), ja liikuteltavassa osassa on johdintanko (106; 603; 1103), jossa on ensimmäinen pää ja toinen pää (110; 613), joka on resonaattoriontelon sisällä, ja joka johdintanko on ensimmäisestä 10 päästään kiinnitetty tukielimeen (606), tunnettu siitä, että johdintankoon on kiinnitetty levymäinen resonaattorihattu (103; 604; 1012; 1102) niin, että tangon toisen pään ja resonaattorihatun välillä on jokin matka a, ja tukieliemeen on kiinnitetty lisäsäätökappale (102; 605; 1002) niin, että johdintangon toisen pään ja lisäsäätökappaleen välillä on jokin toinen matka b, joka on suurempi kuin tangon 15 toisen pään ja resonaattorihatun välinen matka, ja resonaattorihattu ja lisäsäätökappale ovat erillään toisistaan, ja jommassa kummassa sisäjohtimen osassa on ontto sisäosa (204; 704; 1007; 1104) niin, että toinen osa on järjestetty menemään ainakin osaksi mainitun onton sisäosan sisään, ja liikuteltavalla osalla on yläasento ja ala-asento, ja ala-asennossa sisäjohtimen toinen osa on ainakin 20 osaksi mainitun onton sisäosan sisällä ja yläasennossa pohjaan kiinnitetty osa ja liikuteltava osa ovat erillään.

2. Pate ntti vaati m u ksen 1 mukainen resonaattori (100; 600; 1000), tunnettu siitä, että sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyllä osalla (105; 601; 1009) on ontto sisäosa (204; 704; 1007) ja liikuteltavan osan (101; 611) johdintanko (106; 603) 25 on järjestetty menemään ainakin osaksi mainitun pohjaan kiinnitetyn osan onton ^ sisäosan sisälle. o

^ 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattori (1100), tunnettu siitä, että lii- 9 kuteItävän osan (1101) johdintangon (1103) sisäosa (1104) on ainakin osaksi OO ontto ja johdintanko on järjestetty menemään ainakin osaksi pohjaan kiinnitetyn 3. osan (1105) päälle niin, että pohjaan kiinnitetty osa menee ainakin osaksi iv. johdintangon sisäosan sisälle, tn in

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; o 1100), tunnettu siitä, että lisäsäätökappaleen (102; 605; 1002) halkaisija on C\1 oleellisesti resonaattoriontelon (107; 608, 609, 610) halkaisija jossain resonaattori-35 ontelon osassa. 14

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen resonaattori (100; 1000; 1100), tunnettu siitä, että resonaattorihatun (103) halkaisija on pienempi kuin lisäsää-tökappaleen (102) halkaisija.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen resonaattori (600), tunnettu siitä, 5 että resonaattorihatun (604) halkaisija on oleellisesti sama kuin lisäsäätökappa- leen (605) halkaisija.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; 1100), tunnettu siitä, että sisäjohtimen molemmat osat ovat onttoja ainakin osaksi.

8. Pate ntti vaati m u kse n 7 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; 1100), tun nettu siitä, että sisäjohtimen sen osan (105; 601; 1009; 1101), jonka sisään toisen osan on tarkoitus mennä, onton osan (204; 704) sisällä on lisäkapasitanssitanko (705; 1006).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; 15 1100), tunnettu siitä, että ainakin osa sisäjohtimen pinnoista (202; 203; 603; 703, 706; 1005; 1011, 1003) on päällystetty ainakin osaksi eristeellä.

10. Jonkin patenttivaati m u kse n 1-9 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; 1100), tunnettu siitä, että ainakin osa seuraavista: resonaattoriontelo (107; 608, 609, 610), johdintanko (106; 603; 1103), resonaattorihattu (103; 604; 1012; 1102), 20 iisäsäätökappale (102; 605), sisäjohtimen onton osan sisäosa (204; 704; 1007; 1104), on sylinterimäisiä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; 1100), tunnettu siitä, että resonaattorihattu (103; 604; 1012; 1102) on sähköisessä kontaktissa johdintankoon (106; 603).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen resonaattori (100; 600; 1000; ^ 1100), tunnettu siitä, että ala-asennossa resonaattorihattu (103; 604; 1012; 1102) CO 9 on sähköisessä kontaktissa sisäjohtimen pohjaan kiinnitettyyn osaan (105; 601; “ 1009; 1105). X

£ 13. Jonkin pate ntti vaati m u kse n 1-12 mukainen resonaattori (1000), tunnettu £ 30 siitä, että resonaattorihatun (1012) pohjan (1008) puoleisen sivun laidoissa on tn helmarakenne, joka on järjestetty menemään ala-asennossa ainakin osaksi 5 sisäjohtimen pohjaan kiinnitetyn osan (1009) ympärille. (M 15