FI80542C - Resonatorkonstruktion. - Google Patents

Description

1 80542

Resonaattorirakenne

Resonaattorirakenne, joka käsittää eristemateriaalista valmistetun piirilevyn, piirilevylle asennetun helix-5 resonaattorin, joka muodostuu useita kierroksia käsittäväksi sylinterinmuotoiseksi kelaksi kierretystä johtimesta ja jossa jokin kierros käsittää piirilevyn pinnan suuntaiseksi taivutetun suoran osuuden, ja helix-resonaattoria ympäröivän kotelon, jossa ainakin sisä- ja ulkopinta ovat 10 sähköä johtavaa materiaalia.

Helix-resonaattori eli helix on neljännesaallon pituinen (sähköinen pituus noin aallonpituus/4) siirtojoh-toresonaattori. Resonaattorin muodostaa johdin, joka on kierretty pyöreästä tai muotolangasta sylinterimäisen ke-15 lan muotoon. Helix-resonaattori sijoitetaan hyvin johtavaa materiaalia olevaan koteloon, joka toimii maatasona, ja helixin toinen pää jätetään avoimeksi. Helix-resonaattorin ominaisimpedanssi määräytyy kelan halkaisijan suhteesta ympäröivän kotelon sisämittaan, kelan kierrosten etäisyy-20 destä toisistaan eli ns. noususta sekä resonaattorin tukena olevasta joko muovista tai piirilevymateriaalista.

Helix-resonaattori on kooltaan huomattavasti pienempi kuin vastaavat ominaisuudet omaavat ns. koaksiaali-resonaattorit, mikä on tärkeä ominaisuus suurtaajuisissa 25 radiolaitteissa. Kytkemällä näitä resonaattoreita useita peräkkäin saadaan valmistettua pienikokoinen ja ominaisuuksiltaan hyvä suurtaajuussuodatin, joita käytetään erityisesti kannettavissa ja autoradiopuhelinlaitteissa. Tällaisten radiolaitteiden koon nopean pienenemisen myötä on 30 myös suodatinten koko merkittävästi pienentynyt. Tämä suo-datinten koon pienentyminen puolestaan vaatii yhä suurempaa tarkkuutta suurtaajuusrakenneosien valmistuksessa ja kokoonpanossa.

Suodatinrakenteissa helix-resonaattori täytyy kyt-35 keä tietyn ominaisimpedanssin omaavaan generaattoriin tai 2 80542 muuhun vastaavavaan signaalinkehittävään laitteeseen ja muihin suodatinpiiriin helix-resonaattoreihin. Tällöin esimerkiksi generaattorin ja resonaattorin välinen kytkentä täytyy suorittaa siten, että niiden impedanssit on so-5 vitettu kohdalleen, jotta signaalin siirtoon ei tule epäsovi tuksest a johtuvia häviöitä. Helix-resonaattorista täytyy hakea sopiva impedanssitaso, eli fyysinen kytkentä-paikka, jossa resonaattorin impedanssitaso vastaa siihen kytkettävän laitteen impedanssitasoa. Tämä perustuu siilo hen, että helix-resonaattorin impedanssitaso on suoraan verrannollinen sen sähköiseen pituuteen, jolloin siirtämällä kytkentäpaikkaa helix-resonaattorilla voidaan vastaavasti valita pienempi tai suurempi helix-resonaattorin impedanssitaso. Tätä sovituksen tekemistä voidaan kutsua 15 myös tapittamiseksi, koska kytkentäkohta muodostaa väli-ulosoton helix-resonaattorista. Mainittu kytkentä- eli tapituspaikka helix-resonaattorissa voidaan määrätä kokeellisesti tai laskea käyttäen apuna laskettua tai mitattua helix-resonaattorin ominaisimpedanssia. Usein tapi-20 tuspaikka helix-resonaattorissa on sen ensimmäisellä kierroksella. Tapitus on perinteisesti suoritettu juottamalla tai hitsaamalla erillisen kelan toinen pää helix-resonaattorin muodostavaan johtimeen tapituskohdassa. Suodatinten koon pienentymisen myötä on kuitenkin tapituksen havaittu 25 olevan toistotarkkuudeltaan riittämätön sarjatuotannossa. Riittämätön tapitustarkkuus johtaa suodattimien virityksessä tapitusten säätämistarpeeseen, mikä hidastaa viri-tysaikaa ja lisää kustannuksia.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan 30 helix-resonaattorirakenne, jolla tapitus voidaan suorittaa sarjatuotannossa olevissa suodattimissa yksinkertaisesti ja tarkasti.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä helix-resonaattorirakenteella, jolle on tunnusomaista, että 35 piirilevyn pinnalla on mikroliuskajohdin, joka on sähköi- ϋ 3 80542 sesti kytketty ennalta määrättyyn kohtaan mainitulla suoralla osuudella.

Kun osa resonaattorista on keksinnön mukaisesti taivutettu piirilevyn pinnan suuntaisesti, piirilevyllä 5 oleva mikroliuska yhdistetään sopivalla liitosmenetelmällä haluttuun tapituskohtaan helix-resonaattorissa muodostaen hyvin sähköä johtavan liitoksen. Siirtämällä mikroliuskan paikkaa eri kohtaan helix-resonaattorin valitun kierroksen mainitulla suoralla osuudella saadaan tapituspaikka hel-10 posti muutettua halutuksi. Joka kerta mikroliuskan paikkaa siirrettäessä syövytetään uusi piirilevy, jossa mikroliuska on uudessa paikassa. Kun mikroliuskan oikea paikka piirilevyllä on löydetty, käytetään jatkossa sarjatuotannossa ainoastaan tällaisia piirilevyjä, jolloin tapi-15 tuspaikka on aina automaattisesti oikea. Mikroliuskan muodostaminen piirilevylle ja siten myös sillä tehty tapitus on toistettavuudeltaan hyvin tarkka, joten se soveltuu esinomaisesti suursarjatuotantoon. Myös mahdolliset myöhemmät tapituspaikkojen muutokset on helppo ja nopea to-20 teuttaa muutamalla koepiirilevyllä rakentamatta lainkaan uusia ja kalliita apuvälineitä.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa helix-resonaat-tori asetetaan makaamaan piirilevyn päälle mainittu suora osuus piirilevyn pintaa vasten. Tällöin oikea tapituskohta 25 voidaan hakea myös muuttamalla helix-resonaattorin sijoituspaikkaa piirilevyllä olevan liuskajohtimen suhteen.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa helix-resonaat-tori on sijoitettu aina samalla tavoin piirilevyn ulokkeen ympärille, jolloin tapituspaikka määräytyy pelkästään pii-30 rilevylle syövytetyn mikroliuskan sijainnin mukaan.

Keksinnön mukainen rakenne mahdollistaa myös tapi-tusliitoksen juottamisen samalla kertaa muiden piirilevyllä olevien komponenttien kanssa.

Keksintöä selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin suo- 4 80542 ritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa: kuvio IA esittää osittain leikatun tasokuvan eräästä keksinnön mukaisesta resonaattorirakenteesta, 5 kuvio IB esittää sivuleikkauskuvan kuvion IA reso naattorirakenteesta otettuna viivaa C-C pitkin, kuvio 1C esittää leikkauskuvan kuvion IA resonaattorirakenteesta otettuna viivaa B-B pitkin, kuviot 2A ja 2B esittävät sivu- ja vastaavasti pää-10 tykuvat eräästä toisesta keksinnön mukaisesta helix-reso-naattorista, ja kuviot 3A ja 3B esittävät pääty- ja vastaavasti sivukuvat kolmannesta keksinnön mukaisesta helix-resonaat-torista, joka on tarkoitettu sijoitettavaksi piirilevyn 15 pinnalle.

Aluksi viitataan kuvioihin IA-1C. Eristemateriaalista valmistetun piirilevyn 9, josta tässä on esitetty vain osa, reunaan on muodostettu siitä ulkoneva uloke tai haara 8, jonka ympärille on sijoitettu helix-resonaattori 20 1 siten, että uloke 8 on kokonaisuudessaan helix-resonaat- torin 1 sisällä tukien sitä. Resonaattorin 1 muodostaa useita kierroksia käsittäväksi sylinterinmuotoiseksi kelaksi kierretty johdin. Piirilevyn 9 uloke 8 on leveydeltään edullisesti kelan 1 sisähalkaisijan suuruinen ja ke-25 lan 1 pituinen, jolloin kela 1 sijoittuu tukevasti paikoilleen.

Helix-resonaattorin eli kelan 1 piirilevyn 9 puoleisessa päässä on valitun kierroksen 2 (tässä tapauksessa ensimmäisen kierroksen) alku taivutettu oleellisesti kelan 30 1 halkaisijan ja piirilevyn 9 pinnan suuntaiseksi suoraksi osuudeksi 3, joka edullisesti koko pituudeltaan on piirilevyn 9 pintaa vasten. Tämä ensimmäisen kierroksen 2 suora osuus 3 ulottuu taivutuskohdasta 4 kelan 1 ensimmäisen pään yli ja ohi ja käsittää kelan 1 poikkileikkausääri-35 viivojen ulkopuolelle ulottuvan jatkeen 12. Helix-reso-

It.

5 80542 naattorin eli kelan 1 ympärille siitä erilleen on sijoitettu johtavaa materiaalia, edullisesti metallia, oleva kotelo 7, joka kiinnittyy toisesta päästään piirilevyyn 9. Tällöin kotelon 7 toisessa päässä on kolo, jonka avulla 5 kotelo kiinnittyy piirilevyyn. Tämä kolo voi olla mitoitettu siten, että työnnettäessä kotelo 7 piirilevyn 9 päälle mainittu jatke 12 puristuu kotelon 7 ja piirilevyn väliin. Tämä tukevoittaa helix-resonaattorin 1 kiinnitystä ja parantaa sen jäähdytystä tehosteessaan lämmön siirty-10 mistä kelasta 1 koteloon 7.

Piirilevyllä 9 ulokkeen 8 juuressa ja kelan 1 suoran osuuden 3 alapuolella on mikroliuskajohdin 10, joka liittyy muuhun resonaattoripiiriin ja/tai on osa laajempaa piirilevyllä olevaa liuskajohdinkuviota. Esimerkkitapauk-15 sessa mikroliuskajohdin 10 kulkee poikittain mainittuun suoraan osuuteen 3 nähden, mutta se voi kulkea myös muuhun suuntaan suoraan osuuteen nähden. Sovitusta resonaattoriin 1 voidaan muuttaa myös mikroliuskan 10 leveydellä.

Haluttu impedanssi valitaan mikroliuskan 10 tapi-20 tus- eli kytkentäpaikan avulla kelan 1 suoralla osuudella 3. Jos mikroliuskaa 10 kuviossa IA siirretään suoran osuuden 3 suunnassa vasemmalle tai oikealle, tämän siirtämisen avulla vastaavasti valitaan haluttu impedanssitaso helix-resonaattorilla. Oikea impedanssi- eli sovitustaso voidaan 25 hakea kokeilemalla erilaisia piirilevyjä 9, joissa mikro-liuska 10 sijaitsee eri kohdissa. Kun mikroliuskan 10 oikea paikka piirilevyllä 9 on löydetty, voidaan sarjatuotannossa käyttää tällaista piirilevyä, jolle helix-reso-naattori 1 ja kotelo 7 kiinnitetään. Helix-resonaattorin 30 1 ja suoran osuuden 3 välinen liitos voidaan tehdä kul loinkin sopivalla liitosmenetelmällä, kuten juottamalla. Juotoksen teko voidaan suorittaa samanaikaisesti muiden piirilevyllä olevien komponenttien juottamisen kanssa.

Vaikka piirilevyn uloke 8 kuvioissa 1A-1C selvästi 35 ulkonee piirilevyn 9 reunasta ja on sen kanssa yhtä kap- 6 80542 paletta, uloke 8 voi muodostua myös erillisestä osasta, joka on liitetty piirilevyn reunaan ja/tai se voi olla muotoiltu siten, että se jää piirilevyn 9 ääriviivojen sisäpuolelle. Tämä voitaisiin toteuttaa esimerkiksi siten, 5 että piirilevyn reunaan muodostetaan kaksi yhdensuuntaista koloa, jolloin niiden väliin jäisi uloketta 8 vastaava haara.

Samassa piirilevyssä voi olla useita ulokkeita 8, joihin kuhunkin on sijoitettu heiix-resonaattori 1. Täl-10 löin helix-resonaattorit voidaan yhdistää yhtenäiseksi suodattimeksi piirilevyllä olevan liuskajohdinkuvion avulla.

Kuvioissa 1A-1C esitetty helix-resonaattorin 1 malli mahdollistaa hyvin matalien tapituspaikkojen käytön, 15 mikä aikaisemmin ei ole ollut käytännöllisesti toteutettavissa.

Kuvioissa 2A-2B on esitetty toinen helix-resonaattorin 1 malli, jossa on kaksi taivutusta, mikä mahdollistaa myös korkeampien tapituspaikkojen käytön. Kuvioissa 20 2A-2B kelan 1 valittu kierros 2 (tässä tapauksessa ensim mäinen kierros) käsittää jälleen sisäänpäin oleellisesti kelan halkaisijan suuntaiseksi taivutetun suoran osuuden 3, joka ulottuu taivutuskohdasta 4 kelan 1 pään poikki. Kelan 1 toisella puolella johdin on taivutettu oleellises-25 ti kohtisuorasti alaspäin ulottuvaksi jatkeeksi 5, joka ulottuu kelan poikkileikkausääriviivojen ulkopuolelle.

Kuvioissa 3A ja 3B on esitetty vielä yksi helix-resonaattorin 1 malli, joka on tarkoitettu sijoitettavaksi piirilevyn 9 pinnalle. Kuvioissa 3A ja 3B helix-resonaat-30 torin 1 valittu kierros 2 (tässä tapauksessa ensimmäinen kierros) on taivutettu tangentiaalisesti helix-resonaattorin poikkileikkausääriviivojen ulkopuolelle ulkonevaksi suoraksi osuudeksi 3. Helix-resonaattori 1 on asennettu piirilevyn 9 päälle siten, että suora osuus 3 tulee piiri-35 levyn pintaa vasten ja piirilevyllä olevan liuskajohtimen li 7 8Q542 10 päälle. Nyt olkea tapituskohta voidaan hakea siirtämällä joko helix-resonaattoria 1 tai piirilevyllä olevaa liuskajohdinta 10.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu 5 vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Resonaattorirakenne, joka käsittää eristemateriaalista valmistetun piirilevyn (9), 5 piirilevylle (9) asennetun helix-resonaattorin (1), joka muodostuu useita kierroksia käsittäväksi sylinterinmuotoiseksi kelaksi kierretystä johtimesta ja jossa jokin kierros (2) käsittää piirilevyn (9) pinnan suuntaiseksi taivutetun suoran osuuden (3), ja 10 helix-resonaattoria (1) ympäröivän kotelon (7), jossa ainakin sisä- ja ulkopinta ovat sähköä johtavaa materiaalia, tunnettu siitä, että piirilevyn (9) pinnalla on mikroliuskajohdin (10), joka on sähköisesti kytketty ennalta määrättyyn kohtaan mainitulla suoralla 15 osuudella (3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorira-kenne, tunnettu siitä, että mainittu mikroliuska-johdin koskettaa helix-resonaattorin suoraa osuutta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen resonaat-20 torirakenne, tunnettu siitä, että helix-resonaat- tori (1) on sijoitettu piirilevyn päälle mainittu suora osuus piirilevyn pintaa vasten.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen resonaat-torirakenne, tunnettu siitä, että mainittu suora 25 osuus ulottuu tangentiaalisesti helix-resonaattorin (1) poikkileikkausääriviivojen ulkopuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen resonaattorira-kenne, tunnettu siitä, että piirilevyn (9) reunaan on muodostettu uloke (8), jonka ympärille helix-resonaat- 30 tori (1) on sijoitettu, ja että helix-resonaattorin (1) jokin kierros (2) käsittää sisäänpäin oleellisesti resonaattorin halkaisijan ja piirilevyn (9) pinnan suuntaiseksi taivutetun suoran osuuden (3). Il 9 80542

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen resonaattorira-kenne, tunnettu siitä, että suora osuus (3) ulottuu taivutuskohdasta (4) helix-resonaattorin (1) ensimmäisen pään yli ja käsittää helix-resonaattorin poikkileik- 5 kausääriviivojen ulkopuolelle jatkuvan jatkeen (12).

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen resonaattorira-kenne, tunnettu siitä, että suora osuus (3) ulottuu taivutuskohdasta (4) helix-resonaattorin (1) ensimmäisen pään yli ja käsittää piirilevyn pintaa kohti taivuteli) tun jatkeen (5), joka ulottuu helix-resonaattorin poikki- leikkausääriviivojen ulkopuolelle.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen resonaattori, tunnettu siitä, että mainittu jatke (12) on kiinnitetty helix-resonaattoria ympäröivään koteloon (7). 15

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen reso- naattorirakenne, tunnettu siitä, että piirilevyssä (9) olevan ulokkeen (8) leveys on oleellisesti yhtäsuuri kuin helix-resonaattorin (1) sisähalkaisija.

10 80542