FI87406C - Bandpassfilter - Google Patents

Description

1 874ϋ6

Kaistanpäästösuodatin

Keksinnön kohteena on kaistanpäästösuodatin, joka käsittää dielektrisestä materiaalista muodostuvan rungon, 5 jossa on ylä-, ala-, pääty- ja sivupinnat ja joka on ainakin pääosin pinnoitettu sähköä johtavalla materiaalilla, kaksi tai useampia rungon yläpinnalta alapintaa kohti ulottuvia johtavalla materiaalilla pinnoitettuja reikiä, joista jokainen muodostaa siirtojohtoresonaattorin, sekä erilli-10 selle levylle muodostetut sähköä johtavat kytkentäelektro-dit siirtojohtoresonaattoreihin kytkeytymistä varten.

Yleisesti käytössä oleville keraamisille suodatin-ratkaisuille on tyypillistä, että suodattimeen kytkeytyminen on toteutettu kytkeytymällä kapasitiivisesti siirtojoh-15 toresonaattoreiden avoimeen päähän rungon yläpinnalle sijoitetuilla kytkentäliuskoilla. Sähköteknisesti kapasitii-vinen kytkentä tarkoittaa kytkeytymistä sähkökenttään. Tämän tyyppinen keraaminen suodatin on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 4431977 ja 4716391 . Viimeksi maini-20 tussa julkaisussa on esitetty myös kytkeytyminen resonaattoriin rungon sivupinnalle muodostetuilla kytkentäkuvioilla joko kapasitiivisesti tai induktiivisesti. Induktiivinen kytkeytyminen tarkoittaa kytkeytymistä resonaattorin magneettikenttään lähellä sen maadoitettua alapäätä. Suodat-' 25 timen eri resonaattoriin väliset kytkennät on tunnetuissa ratkaisuissa muodostettu kapasitiivisesti keramiikkarungon yläpinnalta. Tämän lisäksi resonaattorien välillä on keramiikkarungon mitoituksesta ja resonaattorien välisestä etäisyydestä riippuva induktiivinen kytkentä, johon voidaan 30 kuitenkin vaikuttaa vain keramiikkarungon mitoitusta muuttamalla tai keramiikkarunkoa työstämällä. Esimerkiksi US-patentti julkaisussa 4431977 resonaattorien välistä kytkentää on säädetty myös resonaattorien välille runkoon tehdyillä reillä tai rungon pintaan tehdyillä urilla.

35 Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada dielektrisestä materiaalista valmistettu kaistanpäästösuo- 2 «7406 datin, jonka sähköisiä ominaisuuksia voidaan helposti säätää laajalla alueella ilman että tarvitsee muuttaa suodattimen dielektrisen rungon tai sen valmistamiseen käytettävän työkalun mitoitusta tai mekaanisesti työstä valmista 5 runkoa.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä kaistanpäästösuodattimellä, jolle on tunnusomaista, että rungon toinen, mainittujen reikien pituusakselien suuntainen sivupinta on oleellisesti pinnoittamaton ja asetettu 10 levyä vasten, joka on eristelevy ja että eristelevyssä on rungon kohdalla liuskajohdinkuviot siirtojohtoresonaatto-reihin sivusta kapasitiivisesti ja/tai induktiivisesti tapahtuvaa kytkeytymistä varten.

Tekemällä siirtojohtoresonaattoreihin kytkeytyminen 15 keraamisen rungon sivusta, voidaan kaistanpäästösuodattimen sisääntulo ja ulostulo sekä resonaattorien väliset kytkennät tehdä halutulla tavalla joko puhtaasti kapasitiivisellä tai induktiivisellä kytkennällä tai sopivilla induktiivisen ja kapasitiivisen kytkennän yhdistelmillä. Muodostamalla 20 tarvittavat kytkentäelektrodit tai kytkentäkuviot samalle piirilevylle, jolle muut kytkennässä tarvittavat komponentit on sijoitettu, voidaan muokata suodattimen taajuusvastetta ja muodostaa vaimennuksen maksimikohdat suodattimen päästökaistan ylä- ja alapuolelle pelkästään piirilevylle 25 tehtävien kytkentäkuvioiden avulla ja niitä muuttamalla.

Käytännössä tämä merkitsee sitä, että voidaan käyttää muutamia vakiotyyppisiä keraamisia runkoja, joista voidaan kulloistakin sovellutusta varten muodostaa halutut ominaisuudet omaava kaistanpäästösuodatin lisäämällä piirilevyl-30 le piirilevyä suunniteltaessa tarvittavat kytkentäkuviot.

Kytkentäkuviot muodostuvat sitten samanaikaisesti muiden piirilevylle tehtävien kytkentäkuvioiden kanssa ilman eri työvaiheita. Tämän avulla voidaan myös vähentää keramiikka-rungon valmistuksesta työvaiheet, joissa keramiikkarungon 35 pintaan muodostetaan kytkentäkuviot esimerkiksi syövyttä mällä. Koska keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan halu- 3 87406 tussa määrin käyttää myös induktiivista kytkentää, on eräässä keksinnön mukaisessa kaistanpäästösuodattimessa siirtojohtoresonaattorien määrä voitu pudottaa kuudesta neljään ja sitten pienentää kaistanpäästösuodattimen kokoa 5 yhdellä kolmanneksella.

Koska rungon yksi sivupinta on ilman tarvittavaa yhtenäistä metallipäällystettä, mikä puolestaan vaikuttaa haitallisesti kaistanpäästösuodattimen sähköisiin ominaisuuksiin, on keksinnön mukaisessa kaistanpäästösuodatti-10 messa piirilevyn vastakkaisella pinnalla rungon kohdalla ainakin rungon sivupinnan suuruisella alueella sähköä johtava pinnoite, joka on sähköisesti kytketty rungon sähköä johtavaan pinnoitteeseen.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suori-15 tusesimerkin avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuvio 1 esittää perspektiivikuvan erään keksinnön mukaisen kaistanpäästösuodattimen keraamisesta rungosta, kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvan kuvion 1 keraamisesta rungosta otettuna pitkin linjaa A - A, kun runko 20 on sijoitettu piirilevylle, ja kuviossa 3 on esitetty eräässä keksinnön mukaisessa kaistanpäästösuodattimessa käytetty kytkentäkuviointi.

Kuviossa 1 on esitetty erään kaistanpäästösuodattimen runko 1, joka on muodostettu dielektrisesta materiaa-25 lista, joka on selektiivisesti pinnoitettu johtavalla materiaalilla 11. Runko 1 on muodoltaan olellisesti suorakul- · mainen ja käsittää yläpinnan, alapinnan, kaksi sivupintaa ja kaksi päätypintaa. Runko 1 käsittää lisäksi neljä rungon pituusuuntaisessa rivissä olevaa reikää 3, 4, 5 ja 6, jotka 30 ulottuvat rungon alapinnalta sen yläpinnalle. Rungon 1 ala-ja yläpinta sekä toinen sivupinta on kauttaaltaan pinnoitettu sähköä johtavalla materiaalikerroksella 11 lukuunottamatta rungon yläpinnalla kutakin reikää 3, 4, 5 ja 6 ympäröivää rengasmaista aluetta 7. Rungon toista sivupintaa 35 ei ole pinnoitettu johtavalla materiaalilla. Lisäksi jokainen reikä, 3, 4 ja 6 on myös pinnoitettu johtavalla mate- 4 87406 riaalilla siten, että reikien alapäässä niiden pinnoitus yhtyy rungon alapinnalla olevaan pinnoitteeseen kun taas reiän yläpäässä se on eristetty rungon yläpinnalla olevasta pinnoitteesta rengasmaisella alueella 7. Kukin pinnoitettu 5 reikä 3-6 kytkeytyy avoimessa päässä kapasitiivisesti ympäröivään pinnoitteeseen muodostaen siirtojohtoresonaat-torin, jonka pituus on valittu haluttua suodattimen vaste käyrää silmällä pitäen.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa reiät 3-10 6 sijaitsevat epäkeskeisesti rungon 1 pituusakselin näh den siten, että reiät ovat lähempänä rungon pinnoittamaton-ta sivupintaa kuin pinnoitettua sivupintaa.

Kuviossa 2 on esitetty linja A - A pitkin otettu poikkileikkauskuva kuvion 1 keraamisesta rungosta, joka 15 on sijoitettu eristelevylle 23, joka on edullisesti piirilevy. Eristelevyllä 23 on rungon 1 sivupinnan suuruisella alueella metallikalvokuvioiden muodostavat kytkentäkuviot 13 ja 14 suodattimeen kytkeytymistä varten sekä siirtojoh-toresonaattorien välisiä kytkentöjä varten. Runko 1 on 20 sijoitettu piirilevylle kyljelleen pinnoittamaton sivupinta piirilevyllä olevia kytkentäkuvioita 13 ja 14 vasten. Keraamisen rungon sähköjohtuva pinnoite on edullisesti kytketty juottamalla, mitä kuvaa viitenumero 24, piirilevyn ' 23 pinnalla oleellisesti rungon 1 ääriviivoja kiertävään 25 metallipinnoitteeseen 21. Piirilevyn vastakkaisella pinnalla on rungon 1 kohdalla vähintään rungon 1 sivupinnan suuruinen johtavalla materiaalilla pinnoitettu alue 22, joka muodostaa rungon 1 muutoin pinnoittamattomalle sivulle pinnoitetta 11 vastaavan sähköäjohtavan pinnan, joka var-30 mistaa resonaattoreiden 3-6 toiminnan. Piirilevyn 23 vastakkaisella pinnalla oleva johtava pinnoite 22 on kytketty pinnoitetun läpivientireiän 25 avulla rungon 1 puoleisella piirilevyn pinnalla olevaan pinnoitteeseen 21 ja sitä kautta rungon 1 pinnoitteeseen 11.

35 Kuviossa 3 on esitetty erästä keksinnön mukaista . kaistanpäästösuodatinta varten piirilevyn 23 pinnalle teh- • «

« * P

· · 5 87406 tyjä kytkentäkuvioita. Induktiivinen kytkentä resonaattoriin tehdään liuskakuviolla, joka on toisesta päästään maadoitettu piirilevyllä olevaan pinnoitteeseen 21 ja/tai rungon 1 pinnalla olevaan pinnoitteeseen 11. Tällaista induk-5 tiivistä kytkentäkuviota havainnollistavat kuviossa 3 kyt-kentäkuviot 31 ja 35, jotka on toisesta päästään kytketty piirilevyn 23 pinnalla oleviin maadoitusliuskakuviohin 21. Puhtaasti kapasitiivinen kytkentä resonaattoriin tai kahden resonaattoriin välille saadaan erillisellä kytkentäkuvio-10 täplällä, jollainen on esimerkiksi kuviossa 3 kytkenkentä-kuvio 34, joka sijaitsee kuvion 1 resonaattorien 4 ja 5 välissä. Induktiivisten kytkentäkuvioiden 31 ja 35 jatkeet 32 ja 36, jotka ulottuvat vastaavasti kuvion 1 resonaat-toreiden 3 ja 4 sekä 5 ja 6 välillä, aikaansaavat näi-den 15 resonaattorien välille induktiivisen ja kapasitiivisen sekakytkennän. Kahden resonaattorien välillä tällainen se-kakytkentä voidaan toteuttaa myös käyttämällä samanaikaisesti sekä induktiivista että kapasitiivista kytkentäkuviota.

20 Sisääntulo IN kaistanpäästösuodattimeen on toteutet tu piirilevyllä olevalla liuskajohtimella 38, joka on kytketty induktiiviseen kytkentäkuvioon 31 lähellä sen vapaata päätä resonaattorin 3 kohdalla. Suodattimen ulostulo OUT on vastaavasti aikaansaatu piirilevyn 23 pinnalla olevalla 25 liuskajohtimella 39, joka on kytketty induktiiviseen kytkentäkuvioon 35 lähellä sen vapaata päätä resonaattorin 6 kohdalla.

Induktiivinen kytkeytyminen on suurinta lähellä resonaattorin alapäätä, jossa resonaattorin magneettikenttä 30 on voimakkain, kun taas kapasitiivinen kytkeytyminen on voimakkainta lähellä resonaattorin yläpäätä, jossa sähkökenttä on voimakkain. Täten sekä induktiivista että kapasi-tiivistä kytkentää voidaan säätää sekä muuttamalla kytken-täkuvion kokoa että muuttamalla kytkentäkuvion paikkaa 35 korkeussuunnassa. Esimerkiksi induktiivisen kytkentäkuvion leventäminen ja nostaminen pienentää kuvion induktanssia, 6 87406 jolloin kytkentä resonaattoriin kasvaa. Vastaavasti kapa-sitiivisen kytkentäkuvion koon kasvattaminen tai sen paikan nostaminen kasvattaa kytkentää resonaattoriin. Kapasitiivi-sellä kytkennällä voidaan vaikuttaa päästökaistan alapäähän 5 ja induktiivisella vastaavasti päästökaistan yläpäähän. Koska induktiivisia kytkentöjä hyväksikäyttämällä saadaan suoraan alipäästötyyppinen suodatin, voidaan eräs keksinnön mukainen kaistanpäästösuodatin toteuttaa neljällä siirto j oh toresonaattor il la, kun aikaisemmin tarvittiin aina 10 vähintään kuusi siirtojohtoresonaattoria.

Kuvio 3 on tarkoitettu vain havainnollistamaan kyt-kentäkuvioiden käyttöä rungon 1 sivupinnalla, ja niiden muoto, määrä ja muut ominaisuudet luonnollisesti määräytyvät kulloisenkin suodattimen sähköisten ominaisuuksien ja 15 valitun toteutustavan mukaan.

Vaihtoehtona kuvion 2 suoritusmuodolle piirilevy 23 voi olla monikerros-piirilevy, jossa on useampia kuin kaksi johdinkerrosta, jolloin kytkentäkuviot resonaattoreihin kytkeytymistä varten voidaan tehdä yhteen piirilevyn 20 keskimmäisistä johdinkerroksista. Jos tässä tapauksessa piirilevyn vastakkaisella pinnalla oleva metallipinnoite tai jokin monikerros-piirilevyn keskimmäisistä johdinkerroksista, joka on kauempana keraamisesta rungosta kuin mainittu kytkentäkuvio muodostava johdinkerros, muodostaa 25 kuvion 2 johtavaa pinnoitetta 22 vastaavaan sähköä johtavaan kerrokseen.

Runko 1 voidaan juottamalla tapahtuvan kiinnityksen sijasta kiinnittää piirilevyyn myös esimerkiksi liimaamalla tai erillisellä piirilevyyn kiinnitetyllä asennuskannalla, 30 johon runko 1 on jälkikäteen asennettavissa.

. . Oheiset kuviot ja niihin liittyvä selitys on muu toinkin tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan esillä olevan keksinnönmukai-nen kaistanpäästösuodatin voi vaihdella oheisten patentti-35 vaatimusten puitteissa.

Claims (6)

7 8 7 h (j 6

1. Kaistanpäästösuodatin, joka käsittää dielekt-ri-sestä materiaalista muodostuvan rungon (1), jossa on ylä- 5. ala-, pääty- ja sivupinnat ja joka on ainakin pää-osin pinnoitettu sähköä johtavalla materiaalilla (11), kaksi tai useampia rungon (1) yläpinnalta alapintaa kohti ulottuvia johtavalla materiaalilla pinnoitettuja reikiä (3 - 6), joista jokainen muodostaa siirtojoh-10 toresonaattorin, sekä erilliselle levylle (23) muodostetut sähköä johtavat kytkentäelektrodit (13, 14, 31 - 39) siirtojohto-resonaattoreihin (3 - 6) kytkeytymistä varten, tunnettu siitä, että 15 rungon (1) toinen mainittujen reikien pituusakse lien suuntainen sivupinta on oleellisesti pinnoittamaton ja asetettu levyä (23) vasten, joka on eristelevy, ja että eristelevyssä (23) on rungon (1) kohdalla liuskajohdinku-viot (13, 14, 31-39) siirtojohtoresonaattoreihin (3 -6) 20 sivusta kapasitiivisesti ja/tai induktiivisosti tapahtuvaa kytkeytymistä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaistanpäästösuo datin, tunnettu siitä, että kytkentäkuviot (13, -14, 31 - 39) ovat eristelevyn (23) sillä pinnalla, jota :25 vasten runko (1) on asetettu.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaistanpäästösuo datin, tunnettu siitä, että eristelevy on moniker-rospiirilevy ja kytkentäkuviot ovat piirilevyn sisällä olevassa johdonkerroksessa.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen kaistan päästösuodatin, tunnettu siitä, että eristelevyn (23) vastakkaisella pinnalla on rungon (1) kohdalla ainakin rungon sivupinnan suuruisella alueella sähköä johtava pinnoite (23), joka on sähköisesti kytketty rungon (1) 35 sähköä johtavaan pinnoitteeseen (11).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen β 87406 kaistanpäästösuodatin, tunnettu siitä, että runko (1) on kiinnitetty eristelevyyn (23) liimaamalla tai juottamalla.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen kais-5 tanpäästösuodatin, tunnettu siitä, että runko (1) on sijoitettu eristelevyyn (23) kiinnitettyyn asennuskantaan. 9 87406