FI72239B - Anordning foer undertryckande av radiofrekventa stoerningar - Google Patents

Description

Wjg&pA r . KUULUTUSjULKAISU 79970 ™] (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT , Z D s C (45) P-?''T, Li ’ " L ty (51) Kv.lk.'/Int.CI.4 H 0*4 B 15/02 (21) Patenttihikemus — Paten tansökning 80 1 *423 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 02.05-80 (Fh ’ * (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 02.05-80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 12.11 .80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipä,™ ja kuui.juikaisun pvm. - -j 1 12 86

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad ^ (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 11-05-79 USA(US) 38101 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, New York, USA(US) (72) Gerald Edward Thornberry, Indianapolis, Indiana, USA(US) (7*0 Oy Koi ster Ab (5*0 Laite radiotaajuisten häiriöiden vaimentamiseksi -

Anordning för undertryckande av radiofrekventa störningar Tämä keksintö koskee suurtaajuushäiriöiden (RFI) vaimennuslai-tetta ja sen kohteena on erityisesti laite virtapiirin kytkentäpisteen lähettämän suurtaajuisen häiriösäteilyn vaimentamiseksi, joka virtapiiri sisältyy koteloon, joka on kytketty suurtaajuiseen vertailu jännitepisteeseen siten, että virtapiirin kytkentäkohdan ja suurtaajuisen vertailujännitepisteen välille on kytketty kondensaattori.

Monet elektroniset instrumentit, kuten esimerkiksi tietokoneet ja radio- ja televisiovastaanottimet, sisältävät piirejä, jotka tuottavat tai käsittelevät elektronisia signaaleja. Niin tehdessään piirit voivat myös säteillä suurtaajuussignaaleja piirielementeistään ja niiden välisistä kytkennöistä muihin piireihin ja jopa muihin instru-mentteihin. Häiritsevät suurtaajuussignaalit voivat keskeismoduloi-tua muiden signaalien kanssa laitteessa, aikaansaaden siten kohina-signaaleja tai häiriökuvioita televisiovastaanottimen kuvapinnalle. Jotta estettäisiin sellaiset ei-toivotut suurtaajuushäiriöt, täytyy ryhtyä toimenpiteisiin RFI-signaalien säteilyn estämiseksi tai hillitsemiseksi instrumentissa.

2 72239

Yleinen toimenpide, jota käytetään RFI-häiriöiden vaimentamiseksi, on sulkea RFI-säteilyn seiniensä sisäpuolelle ja se tyypillisesti maadoitetaan jotta estettäisiin RFI-signaalien säteily kotelon itsensä kautta. Kuitenkin kotelossa on yleensä liitäntäaukot seinissä, jotta sallittaisiin teho- ja signaalijohdinten sisääntulo. Nämä liitäntäaukot voivat sallia RFI-säteilyn karkaamisen kotelon sisältä, mikä voi johtaa läheisten piirien RFI-häirintää. Johtimet, jotka lähtevät kotelosta, toimivat itse merkittävästi RFI-antenneina suurtaa-juussäteilylle. Jopa kaikkien signaali- ja tehojohdinten ollessa suojattuna, käyttämällä koaksiaalikaapelia, yleensä on joitakin piirin kohtia, joissa johtimet tulevat esiin kotelosta, tullakseen säteily-antenneiksi RFI-signaaleille. Lisäksi ylenmääräinen koaksikaapelin käyttö on vähemmän suotavaa, koska se on sekä kallista että hankalaa. Täten täytyy ryhtyä muihin toimenpiteisiin, jotta vaimennettaisiin RFI-säteily johtimista, jotka tulevat esiin RFI-suojatusta kotelosta.

Esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista se, että kondensaattorissa, jossa on oleellisesti tasomaiset, dielektrisesti erotetut ensimmäinen ja toinen levy, joihin on kytketty ensimmäinen ja vastaavasti toinen liitäntäjohdin, on ensimmäinen ja toinen liitäntäjohdin kytketty vastaavasti kytkentäpisteeseen ja suurtaajuiseen vertailu jännitepisteeseen, ja että kondensaattori on sijoitettu kotelon ulkopuolelle sen metallisen pinnan välittömään läheisyyteen siten, että ensimmäinen levy on metallisen pinnan ja toisen levyn välissä oleellisesti yhdensuuntaisesti mainitun pinnan kanssa, jolloin kondensat-tori muodostaa pinnan kanssa ilmaeristeisen toisen kondensaattorin (Crpi) siten, että kytkentäpiste, ensimmäinen liitäntäjohdin ja kondensaattori muodostavat ensimmäisen resonanssipiirin ja kytkentäpiste, ensimmäinen liitäntäjohdin ja toinen kondensaattori muodostavat toisen resonanssipiirin, joilla ensimmäisellä ja toisella resonanssi-piirillä on eri resonanssitaajuudet, joissa niiden admittanssit ovat suurimmillaan.

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 kuvaa esittää osittain lohkokaaviomuodossa ja osittain virtapiirikaaviomuodossa piirin, joka ilmentää esillä olevan keksinnön periaate itä; 3 72239

Kuvio 2 esittää lohkokaaviomuodossa kuvion 1 mukaisen piirin signaalin ja RFI-energian kulkutiet;

Kuvio 3 esittää osittaisen poikkileikkauskuvannon ja osittaisen sivukuvannon esillä olevan keksinnön toteutusmuodosta;

Kuvio 4 esittää piirikaaviomuodossa kuvion 3 mukaisen toteutusmuodon virtapiirin elementit;

Kuvio 5 esittää kuvioiden 3 ja 4 mukaisen virtapiirin tyypilliset vastekäyrät; ja

Kuvio 6 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen toteutusmuodon perspektiivikuvannon.

Viitaten kuvioon 1, siinä esitetään RFI-generaattori 10, joka on suljettu maadoitettuun, metalliseen koteloon 20. RFI-generaattori voi olla esimerkiksi mikropiirilaite, diodi tai transistori, joka säteilee RFI-energiaa. Erityinen RFI-generaattori, johon esillä olevan keksinnön periaatteita on sovellettu, on kellotettu varaussiirtorekis-teri- (CCD) kampasuodattimen sisältävä mikropiiri, jota käytetään erottamaan valotiheys- ja värikkyyssignaalit televisiovastaanottimessa, kuten kuvataan yhdysvaltalaisessa patentissa 4 096 516 joka on annettu kesäkyyn 20. 1978 D.H. Pritchardille. Sisääntuleva videosignaali kellotetaan läpi kampasuodattimen kolmesta CCD-viivelinja-asteesta, joiden ulostulot kombinoidaan, jotta kehitettäisiin erilaiset valotiheys- ja värikkyyssignaalit. Kolme CCD-viivelinja-astetta kellotetaan 10.7 MHz taajuudella. Tämä kellotaajuus ja sen ylemmän kertaluokan harmooniset esiintyvät CCD-kampasuodattimen teho- ja ulostulonavoissa ja sen suojakotelossa, ja jollei niitä vaimenneta, ne säteilevät televisiovastaanottimen muihin piireihin. Vaikka nämä säteilleet signaalit eivät aiheuta mitään säteilyvaaraa vastaanottimen käyttäjälle, ne ovat riittävän voimakkaita aiheuttaakseen kes-keismodulaatio-ongelmia muissa piireissä vastaanottimessa. 10.7 MHz:n kellosignaalin harmoniset ulottuvat läpi välitaajuus-, VHF-, FM- ja UHF-kaistojen suurtaajuusspektrissä ja ne voivat keskeismoduloida vastaanotettavien televisiosignaalien kanssa aiheuttaen useita sekoi-tuskuvioita useilla katsottavilla kanavilla. Säteilleet RFI-signaalit täytyy sen vuoksi vaimentaa, jotta esitettäisiin tämä keskeismodulaa-tiohäiriö.

RFI-signaalien säteily alennetaan hyväksyttävälle tasolle esillä olevan keksinnön laitteen mukaisesti. Tyypillisen signaalijohtimen 4 72239 RFI-generaattorista 10 esitetään tulevan metallisesta kotelosta 20 impedanssin kautta. Impedanssi kytketään toiseen impedanssiin Ζ^ sarjaan signaalitien kanssa ja kondensaattori Z kytketään ohitukseksi maahan, solmukohdassa 30. Impedanssin Z^ toinen pää kytketään maahan toisen kondensaattorin C2 kautta, ja käyttöpiiriin 40. Käytettäessä yhdessä CCD-kampasuodatinlaitteen, joka kuvattiin yllä, kanssa, piirielementit Z , Z , ZT ja C_ toimivat yhdessä muodostaakseen alipäästösuodattimen valotiheys- tai värikkyyssingaaliteihin. Esimerkiksi valotiheysinformaatio sisältyy kaistaleveyteen, joka ulottuu nollasta neljään MHz:iin. Tämän alipäästösuodattimen ominaiskäyrä kääntyy taajuuksilla, jotka ovat neljän HMz:n yläpuolella, siten että vain valotiheysinformaatio sisältyy signaalijohtimeen, joka kytketään käyttöpiiriin 40.

Impedanssit Z^ ja Z^. edustavat korkeita impedansseja RFI-ener-gialle, joka sisältyy signaalitiehen RFI-generaattorista 10. Nämä komponentit voivat sisältää sellaisia elementtejä kuten ferriittihel-miä, vastuksia tai induktansseja. Kuvattavassa toteutusmuodossa, joka esitetään kuvioissa, Z on vastus ja Z on kela. Vastus Z minimoi RFI-energian johtumisen kotelon 20 sisäpuolelta solmupisteeseen 30, ja kela Z^-minimoi RFI-energian johtumisen käyttöpiiriin.

Kondensaattori Z^ edustaa pientä impedanssia RFI-energialle solmupisteessä 30. Ilman tätä kondensaattoria RFI-energia säteilisi vapaasti vastuksen Z ja kelan johtimien kautta instrumentin muihin alueisiin. Esimerkiksi 10. 7MHz kellotaajuuden korkeammilla harmooni-silla taajuuksilla nämä pienet johdot toimivat antenneina RFI-er.er-gialle. Kondensaattori Ztoimii kuitenkin tehokkaasti ohituskonden-saattorina RFI-energian suurimmalle osalle solmupisteessä 30, johtaen sen harmittomasti maahan. Lisäksi kondensaattori on asennettu siten, että sen "kuuma" RFI-levy (toisin sanoen levy, joka on kytketty solmupisteeseen 30) on lähekkäin ja vastapäätä metallisen kotelon 20 kanssa. RFI-energia joka säteilee kondensaattorin tästä levystä, rajoittuu kapealle alueelle kondensaattorin Zc ja kotelon 20 väliin. Energia, joka säteilee kondensaattorista koteloon, johdetaan sitten maahan metallisen kotelon kautta.

Tämä signaalin ja RFI-energian virtaus esitetään täydellisemmin kuviossa 2. Ulostulosignaali ja RFI-energia kytketään RFI-generaattorista 10 impedanssiin Z^, kuten esittää nuoli 12. Ulostulosignaali ja 5 72239 hiukan RFI-energiasta kytketään impedanssiin ja Zkotelon 20 ulkopuolella impedanssista Ze. Koska edustaa korkeaa impedanssia RFI-energialle, ulostulosignaali kytketään käyttöpiiriin 40 jokseenkin vapaana RFI:stä, RFI-energia kulkee pieneen RFI-impedanssiin signaalitien, jonka osoittaa nuoli 32, kautta. RFI-energia kytketään silloin suoraan takaisin maadoitettuun koteloon 20 impedanssista Z , kuten esittää nuoli 34. Esillä olevan keksinnön periaatteiden mukainen piirielementtien sovitelma esitetään kuviossa 3. Metallinen kotelo 20 kiinnitetään painetulle virtapiirilevylle 120 asettamalla ulokkeet 22 ja 24 reikiin, jotka ovat levyssä. Kotelo 20 sisältää mikropiirin 100, joka on RFI-energian lähde. RFI-säteily painetun virta-piirilevyn läpi menee metalliseen suojukseen 26, joka yhdistetään me-tallikärkiin virtapiirilevyn alapuolelle. Mikropiiristä 100 tulevat signaalit kytketään kotelon 20 ulkopuolelle vastuksen 110 kautta, joka on kytketty mikropiiriin 100 kuparisella painetulla piirikytkennällä painetun virtapiirilevyn pinnalla (ei esitetä). Vastuksen 110 yksi napa sijoitetaan kotelon ulkopuolelle ja juotetaan painettuun piirikytkentään 122 levyn pinnalle. Keraaminen levykondensaattori 130 sijoitetaan kotelon 20 ulkopuolelle ja sen napa 136 juotetaan painettuun piirikytkentään 122, ja napa 138 kytketään painetussa virtapii-rilevyssä 120 olevan aukon kautta kotelon metalliulokkeeseen 24 juo-tosliitoksessa 140.

Keraaminen levykondensaattori 130 sisältää keraamisen eristeen 133, joka on sijoitettu kahden metallilevyn 132 ja 134 väliin. RFI-energia, joka esiintyy vastuksen navassa 112, painetussa piirikytken-nässä 122 ja kondensaattorin navassa 136, kytketään levyyn 132, tehden tämän levyn "kuumaksi" RFI-energian suhteen. Kondensaattorin levy 134 on "kylmä" RFI-energian suhteen, koska se kytketään koteloon 20 navan 138 kautta. Täten "kuuma" levy säteilee RFI-energiaa, kun taas levy 134 ei säteile. RFI-energia levyllä 134 palautetaan koteloon 20, joka on RFI-referenssipotentiaalissa (esimerkiksi maa).

Ilman keraamista levykondensaattoria, vastuksen napa 112 ja painettu piirikytkentä 122 toimisivat antenneina RFI-energialle säteillen tätä energiaa läheisiin piireihin. Kondensaattori 130 kuitenkin estää tämän säteilyn johtamalla osan RFI-energiasta keraamisen eristeaineen 133 kautta "kylmään" levyyn 134 ja sieltä maahan navan 138 kautta. Jäännös RFI-energiasta navoissa 122,136 ja kytkennässä 122 _____ - ! e 72239 säteilee levyn 132 pinnasta metallikoteloa 20 kohti, kuten esittää nuoli 150. Tämä RFI-energia rajoitetaan täten keraamisen levykonden-saattorin 130 ja kotelon 20 väliseen alueeseen ja palautetaan maahan kotelon 20 kautta.

Voidaan nähdä, että kuvion 3 mukainen piirisovitelma sisältää itse asiassa kaksi suodatinpiiriä RFI-energialle. Vastuksen napa 112, painettu piirikytkentä 122 ja kondensaattorin napa 136 sisältävät yhdessä johtimen, jossa on induktiivista reaktanssia. Tämä induktiivinen reaktanssi kytketään maahan keraamisen levykondensaattorin rungon joka sisältää levyn 132, eristeen 133, levyn 134 ja navan 138, kautta. Induktiivinen reaktanssi kytketään myös maahan levyn 132 ja kotelon 20 kautta, niiden välisen ilmaeristeen kautta. Sen seurauksena voidaan nähdä, että levy 132 ja kotelo 20 toimivat levyinä toiselle kondensaattorille, jolla on eriste joka koostuu levyjen välisestä ilmasta. Suodatinpiirit, jotka nämä elementit täten muodostavat, esitetään kuviossa 4. Induktiivinen reaktanssi esitetään L130:nä ja ilma-eristeinen kondensaattori esitetään C^-j-rnä. Kahdella suodatinpiiril-lä, jotka jakavat saman kelan L130, tulevat olemaan resonanssitaajuu-det, jotka määräytyvät induktiivisesti reaktiivisten elementtien pituudesta ja kondenssaattoreiden arvoista. Tyypilliset vastekäyrät kahdelle suodatinpiirille esitetään kuviossa 5. Esimerkiksi jos keraamisella levykondensaattorilla 130 on 150 pF arvo ja navan 112, kytkennän 122 ja navan 136 kombinoitu pituus on 1,9 cm, tällä suodattimena tulee olemaan resonanssitaajuus 50 ja 60 MHz välillä, kuten vastekäy-rä 230 esittää. (Tätä resonanssitaajuutta voidaan lisätä tai vähentää vähentämällä tai lisäämällä, kumpaakin vastaavasti, induktiivisesti reaktiivisten elementtien pituutta). Lisäksi jos keraamisella levy-kondensaattorilla 130 on likimain 13 mm:n halkaisija ja se on sijoitettu lähekkäin kotelon 20 kanssa, kondensaattorilla C_,_T tulee ole-maan 10:stä 20reen pF suuruusluokkaa oleva arvo ja suodatinpiirillä, joka sisältää tämän kondensaattorin, tulee olemaan likimain 200 MHz resonanssitaajuus, kuten vastekäyrä 250 esittää. Koska nuo kaksi reso-nassikäyrää ovat likimain 150 MHz erillään toisistaan, piirien impedanssi KFI-taajuuksien alueella tulee aina olemaan pieni, koska alempi impedanssinen piiri tulee olemaan vallitseva millä tahansa tietyllä taajuudella. Esimerkiksi CCD-kampasuodatinlaitteen, joka kuvattiin aikaisemmin, yhteydessä on toivottavaa estää RFI-säteily VHF-televi-siotaajuuksien (55:stä 216:een MHz) alueella ja UHF-televisiotaajuuk- 7 72239 sien (470:stä 890:een MHz) alueella, jotta estettäisiin häiritsevät sekoituskuviot vastaanotetussa televisiokuvassa. Nähdään, että vaste- käyrä 230 (L130 ja kondensaattori 130) tuottaa pienen RFI-impedanssin 55:stä likimain 90 MHz:iin ja että 90 MHz:n yläpuolella vastekäyrä 250 on vallitseva L130 ja CL·-.,.) . Sen vuoksi kuvioiden 3 ja 4 mukainen

Kr i piirisovitelman nähdään tuottavan pienen RFI-impedanssin VHF- ja UHF-televisiotaajuuksien koko alueella.

Esillä olevan keksinnön mukaisen sovitelman perspektiivikuvanto esitetään kuviossa 6. Vastuksen 110 napa ulottuu läpi metallikotelos-sa 20 olevan aukon painetussa virtapiirilevyssä 120 olevaan reikään. Metallinen painettu piirikytkentä 122 levyn 120 pinnalla yhdistää vastuksen 110 kondensaattoriin 130 ja kelaan 160. Niiden kolmen piiri-elementin liitos sisältää säteilevän solmupisteen 30, joka esitetään kuviossa 1. Kondensaattorin 130 napa 136 on kytketty painettuun pii-rikytkentään 122 ja kondensaattorin "kuumaan" puoleen, joka on vastapäätä koteloa 20. "Kylmän" puolen napa 138 kytketään virtapiirilevyssä 120 olevan reiän kautta koteloon 20 levyn alasivulla (ei esitetä tässä kuvauksessa). Kela 160 kytketään painetun piirikytkennän ja toisen metallisen painetun piirikytkennän 163 välille, mikä on signaali-tie toisiin käyttöpiireihin (ei esitetä). RFI-energia solmupisteestä 30 ohitetaan maadoitettuun koteloon 20 kondensaattorin 130 kautta ja se säteilee takaisin koteloon kondensaattorin "kuumasta" sivusta.

Esimerkeissä, jotka esitetään kuviossa, koteloa 20 käytetään ilmaeristeisen kondensaattorin C™., maadoitettuna levynä, koska se on

Kr 1 sopivasti sijoitettuna lähelle RFI-säteilevää värähtelysolmua 30 näissä esimerkeissä. Tulee kuitenkin ymmärtää, että mikä tahansa sopiva RFI-refenssipotentiaalipiste, kuten esimeriksi läheisen painetun piirin kuparinen maadoituslevy tai runkokisko voidaan käyttää tämän kondensaattorin matalan potentiaalin levynä, jos se on sijoitettu samansuuntaisesti ja vastapäätä kondensaattorin 130 "kuuman" levyn kanssa. Myös impedanssit Z^, Z^ ja kondensaattori C2, jotka muodostavat ali-päästösuodattimen, joka esitetään kuviossa 1, voidaan jättää pois, jos alipäästösuodatinta ei haluta säteilevälle johtimelle. Tämä voisi olla esimerkiksi se tapaus, kun kondensaattoria Z^ käytetään vaimentamaan RFI-säteilyä tehojohtimesta, joka menee koteloon 20.

Claims (1)

1. 8 72239 Patenttivaatimus Laite virtapiirin kytkentäpisteen (122) lähettämän suurjaatui-sen häiriösäteilyn vaimentamiseksi, joka virtapiiri sisältyy koteloon (20), joka on kytketty suurtaajuiseen vertailujännitepisteeseen siten, että virtapiirin kytkentäkohdan ja suurtaajuisen vertailujän-nitepisteen välille on kytketty kondensaattori (130), tunnettu siitä, että kondensaattorissa (130), jossa on oleellisesti tasomaiset, dielektrisesti erotetut ensimmäinen ja toinen levy (132, 134), joihin on kytketty ensimmäinen ja vastaavasti toinen liitäntäjohdin (136, 138), on ensimmäinen ja toinen liitäntäjohdin kytketty vastaavasti kytkentäpisteeseen (122) ja suurtaajuiseen vertailujännitepisteeseen, ja että kondensaattori on sijoitettu kotelon (20) ulkopuolelle sen metallisen pinnan välittömän läheisyyteen siten, että ensimmäinen levy (132) on metallisen pinnan ja toisen levyn (134) välissä oleellisesti yhdensuuntaisesti mainitun pinnan kanssa, jolloin kondensaattori muodostaa pinnan kanssa ilmaeristeisen toisen kondensaattorin (Cj^j) siten, että kytkentäpiste (122), ensimmäinen liitäntäjoh-din (136) ja kondensaattori (130) muodostavat ensimmäisen resonanssi-piirin ja kytkentäpiste (122), ensimmäinen liitäntäjohdin (136) ja toinen kondensaattori muodostavat toisen resonanssipiirin, joilla ensimmäisellä ja toisella resonanssipiirillä on eri resonanssitaajuudet, joissa niiden admittanssit ovat suurimmillaan.