FI80811B - Hoegfrekvensfilter. - Google Patents

Description

1 80811

Suurtaajuussuodatin

Keksinnön kohteena on suurtaajuussuodatin, joka muodostuu helix-resonaattoreista, joista kukin käsittää me-5 tallilangasta oleellisesti lieriökelan muotoon kierretyn johdinrakenteen, joka on kiinnitetty virtapiirilevylle, ja jotka resonaattorit on ympäröity metallisella tai metallilla päällystetyllä kotelolla.

Sähköteknisten suodattimien perusrakenneosina ovat 10 erilaiset kelat ja kondensaattorit laajasti käytettyjä. Taajuuden kasvaessa satojen megahertsien suuruusluokkaan häviöt alkavat kasvaa, samoin erityisesti kondensaattorien rakenteesta johtuvat sivuilmiöt. Kondensaattorin sarjain-duktanssi ei enää ole merkityksetön tekijä, eikä myöskään 15 kelan kierrosten välinen hajakapasitanssi ympäristöön nähden. Kondensaattorien ja kelojen rakenteilla voidaan ongelmia vähentää tiettyyn rajaan asti, mutta taajuuden kasvaessa kasvavat sekä kondensaattorien että kelojen häviöt lopulta niin suuriksi, että erilaiset siirtojohto- ja on-20 teloresonaattorit ovat häviöiltään ainoa vaihtoehto.

Koaksiaaliresonaattorlt ovat pienihäviöisinä eniten käytettyjä varsinkin suurilla tehoilla. Häviöt pienenevät resonaattorin koon kasvaessa ja samalla tehonkesto paranee. Korkeammilla taajuuksilla aina noin 10-15 GHz asti 25 käytetään yleisesti liuska- ja mikroliuskatekniikkaa.

Taajuusalueella 100-1000 MHz tulevat sekä koaksiaa-li- että liuskajohtoresonaattorit monissa tapauksissa suurikokoisiksi ja kalliiksi. Tällä taajuusalueella käytetään yleisesti ns. helix-resonaattoreita, joilla saavutetaan 30 hyvä tilavuus/häviösuhde, esim. Q-arvoalueella 500-1000 on helix-resonaattori kooltaan noin 1/3 ominaisuuksiltaan vastaavasta koaksiaaliresonaattorista. Helix-resonaattorit poikkeavat koaksiaaliresonaattoreista rakenteeltaan siten, että niiden keskijohdin on kierretty kelaksi. Helix-reso-35 naattori muodostuu siten esim. kuparilangasta tehdystä 2 80811 lieriökelasta, joka on sovitettu metallisen tai metallilla päällystetyn vaipan sisään. Kelan halkaisijan suhde ulkovaipan sisämittaan ja kelan nousu määräävät pääasiassa helix-resonaattorin ominaisimpedanssin, joka on mitoituk-5 sesta riippuen muutamia satoja ohmeja. Helix-resonaatto-reilla toteutettuja suodattimia, joissa useita resonaat-toreita on kytketty peräkkäin, käytetään erityisesti radiotekniikassa riittävän selektiivisyyden aikaansaamiseksi. Tällaisesta piirirakenteesta tulee kuitenkin vaikea 10 ja kallis valmistaa sarjatuotannossa, erityisesti resonaattorin koon pienentyessä taajuuden kasvaessa. Suodattimen taajuus- ja vaihevasteet määräytyvät resonaattorien välisten kytkentäkertoimien perusteella. Jo muutaman prosentin hajonta kytkentäkertoimissa aiheuttaa ongelmia suo-15 dattimen toiminnassa. Esimerkiksi rakennelman kotelossa olevat, resonaattorien väliset aukot on siten tehtävä erityisen tarkasti, käytännössä 1/100 mm:n tarkkuudella. Rinnakkain sijoitetuissa helix-resonaattoreissa, erityisesti kaistanestosuodattimissa, aiheuttaa myös niiden välisei-20 nässä oleva pienikin reikä tai puutteellinen juotos välipohjaan haitallisen kytkennän resonaattorien välille.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin saada aikaan parannus edellä kuvatuissa ongelmissa. Alussa kuvatun kaltaisella suodattimena tämä saavutetaan siten, 25 että ainakin kaksi helix-resonaattorikelaa on sovitettu peräkkäin oleellisesti samalle akselille.

Keksinnön mukaisena perusajatuksena on siten sijoittaa helix-resonaattorit keskenään siten, että resonaatto-reiden koteloon indusoituvien virtojen vaikutus resonaat-30 torien väliseen kytkentään saadaan minimaaliseksi.

Sijoittamalla resonaattorit keksinnön mukaisella tavalla eivät resonaattorien välisten aukkojen mitat ole enää kriittisiä, ja resonaattorien väliset kytkennät voidaan toteuttaa piirilevyn mikroliuskoilla halutulla tark-35 kuudella. Kotelovirtojen välityksellä tapahtuvan kytkennän 3 80811 pienentyessä ei resonaattorien välisiä seiniä tarvitse enää juottaa tai muuten kytkeä vaipan pohjaan asti. Tämä sallii myös kaistanestosuodattimissa yhtenäisen piirilevyn, jolle kaikki osat voidaan kiinnittää.

5 Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisen piirustuksen mukaisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää esittää neljän yhteiselle piirilevylle sijoitetun helix-resonaattorin muodostamaa suodatinta ylhäältäpäin nähtynä, ja 10 kuvio 2 esittää kuvion 1 suodatinta koteloon sijoi tettuna ja sivultapäin nähtynä.

Kuvion 1 mukaisesti on yhteiselle virtapiirilevylle 1 sijoitettu neljä helix-resonaattoria. Kukin resonaattori käsittää metallilangasta, esim. kuparilangasta oleellises-15 ti lieriökelan muotoon kierretyn johdinrakenteen 2, joka on kiinnitetty virtapiirilevylle ja kytketty piirilevylle mikroliuskoista 3 muodostettuun virtapiiriin tunnetulla tavalla, esim. juottamalla. Resonaattorit on sijoitettu koteloon, jonka pohjaa on kuvioissa merkitty viitenumerol-20 la 4b. Kaikki resonaattorikelat on sovitettu siten, että niiden akselit A ovat oleellisesti piirilevytason suuntaisia (vrt. myös kuvio 2) ja muodostavat samalla yhden yhtenäisen suoran.

Kuten kuviosta 2 ilmenee, on resonaattorit sijoitet-25 tu koteloon 4, joka koostuu tässä tapauksessa kansiosasta 4a sekä aiemmin mainitusta pohjasta 4b. Resonaattoreiden välissä on osittaisväliseinät 4c, jotka ulottuvat kotelon yläosasta lähelle piirilevyä 1. Koska resonaattorikelat on sijoitettu kuvion mukaisesti samalle akselille, pysty-30 vät osittaisväliseinät estämään suoran sähkö- ja magneettikenttien välittämän kytkennän resonaattorien välillä, Joten niiden välinen kytkentä voidaan tehdä mikroliuskojen 3 avulla piirilevyllä 1. Tällä tavalla saadaan oikein mitoitettu kytkentä tehtyä huomattavasti aikaisempaa helpom-35 maila.

4 80811

Kukin resonaattorikela vastaa rakenteeltaan esimerkiksi rinnakkaisessa FI-patenttihakemuksessa 884503 esitettyä rakennetta, jossa kelan välikierrokseen on muodostettu ulkoneva osa 5, joka nojaa ensimmäistä metallifolio-5 liuskaa 6 vasten. Piirilevyn vastakkaisella puolelle ensimmäisen metallifolioliuskan kohdalla on toinen metalli-folioliuska 7, joka on maadoitettu. Näin muodostuu kompen-sointikondensaattori lämpötilakompensointia varten. Tätä rakennetta ei kuitenkaan kuvata tässä yhteydessä enempää, 10 koska se ei kuulu varsinaisen keksinnöllisen ajatuksen piiriin. Helix-resonaattorien lämpötilakompensointi voidaan nimittäin tehdä myös millä tahansa muulla tunnetulla tavalla.

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu viitaten oheisen 15 piirustuksen mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esimerkiksi resonaattorien välinen kytkentä voidaan tehdä monella tavalla pel-20 kän mikroliuskakytkennän asemesta. Kytkentä voi nimittäin tapahtua myös sähkö- tai magneettikenttien välityksellä, joko kokonaan tai yhdistettynä mikroliuskoilla tapahtuvaan kytkentään. Helix-resonaattorit voidaan asettaa myös siten, että osa niistä on rinnakkain keskenään, oleellista on 25 kuitenkin se, että ainakin kaksi resonaattorikelaa on sovitettu siten, että kotelovirtojen aikaansaama kytkentävaiku-tus on minimoitu. Myös kotelon rakenne voi luonnollisestikin vaihdella, esim. sen mukaisesti, kuinka suuri osa suodattimen resonaattoreista on sijoitettu keksinnön mu-30 kaisella tavalla, tai sen mukaisesti, kuinka resonaattorien väliset kytkennät tehdään, toisin sanoen, tarvitaanko esim. resonaattorien välisissä seinissä aukkoja.

Claims (6)

5 80811

1. Suurtaajuussuodatin, Joka muodostuu helix-reso-naattorelsta, joista kukin käsittää metallilangasta oleel- 5 lisesti lieriökelan muotoon kierretyn johdinrakenteen (2), joka on kiinnitetty virtapiirilevylle (1), ja jotka resonaattorit on ympäröity metallisella tai metallilla päällystetyllä kotelolla (4), tunnettu siitä, että ainakin kaksi helix-resonaattorikelaa (2) on sovitettu 10 peräkkäin oleellisesti samalle akselille (A).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kaikki resonaattorit on sovitettu samalle piirilevylle (1) ja samalle akselille (A).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatin, 15 tunnettu siitä, että resonaattorien väliset kytkennät on tehty piirilevyllä (1) mikroliuskoilla (3), ja että kotelossa (4) on resonaattorien väliset osittaisvä-liseinät (4c), jotka estävät sähkö- ja magneettikenttien välittämän kytkennän.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että resonaattorien väliset kytkennät on tehty ainakin osittain sähkö- tai magneettikenttien välityksellä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, t u n-25 n e t t u siitä, että oleellisesti samalla akselilla olevia resonaattorikeloja on sovitettu keskenään rinnakkain.

6 80811