FI87407B - Bandpassfilter. - Google Patents

Description

! 874G7

Kaistanpäästösuodatin

Keksinnön kohteena on kaistanpäästösuodatin, joka käsittää dielektrisestä materiaalista muodostuvan rungon, 5 jossa on ylä-, ala- ja sivupinnat, joista ainakin ala- ja sivupinnat on peitetty sähköä johtavalla kerroksella, yhden tai useamman alapinnalta yläpinnalle ulottuvan johtavalla materiaalilla pinnoitetun reiän, joka muodostaa siirtojoh-toresonaattorin, sekä rungon pinnalle muodostetut sähköä 10 johtavat kytkentäkuviot siirtojohtoresonaattoreihin kytkeytymistä varten.

Yleisesti käytössä oleville keraamisille suodatin-ratkaisuille on tyypillistä, että suodattimeen kytkeytyminen on toteutettu kytkeytymällä kapasitiivisesti siir-15 tojohtoresonaattoreiden avoimeen päähän rungon yläpinnalle sijoitetuilla kytkentäliuskoilla. Sähköteknisestä kapasi-tiivinen kytkentä tarkoittaa kytkeytymistä sähkökenttään. Tämän tyyppinen keraaminen suodatin on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 4 431 977 ja 4 716 391. Viimeksi 20 mainitussa julkaisussa on esitetty myös kytkeytyminen resonaattoriin rungon sivupinnalle muodostetuilla kytkentä-kuvioilla joko kapasitiivisesti tai induktiivisesti. Induktiivinen kytkeytyminen tarkoittaa kytkeytymistä resonaattorin magneettikenttään lähellä sen maadoitettua ala-25 päätä. Suodattimen eri resonaattorien väliset kytkennät on tunnetuissa ratkaisuissa muodostettu kapasitiivisesti keramiikkarungon yläpinnalta. Tämän lisäksi resonaattorien välillä on keramiikkarungon mitoituksesta ja resonaattorien välisestä etäisyydestä riippuva induktiivinen kytkentä, 30 johon voidaan kuitenkin vaikuttaa vain keramiikkarungon mitoitusta muuttamalla tai keramiikkarunkoa työstämällä. Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 431 977 resonaattorien välistä kytkentää on säädetty myös resonaattorien välille runkoon tehdyillä rei'illä tai rungon pintaan tehdyillä 35 urilla.

2 b7nu7

Keraamisesta materiaalista tehdyn kaistanpäästö-suodattimen keskitaajuutta voidaan säätää muuttamalla ke-ramiikkarungon korkeutta siirtojohtoresonaattorit muodostavien reikien pituusakselin suunnassa. Kun keraamista 5 ainetta oleva runko tehdään puristamalla, on korkeuden muuttaminen melko helppo toteuttaa yhdellä ja samalla työkalulla. Kaistanpäästösuodattimen kaistanleveyttä on mahdollista säätää muuttamalla keramiikkarungon leveyttä. Kaistanleveyden hienosäätö vaatiikin keramiikkarungon jon-10 kin asteista työstämistä optimaalisen kaistanleveyden saamiseksi koska samalla työkalulla on vaikea valmistaa eri levyisiä keramiikkarunkoja.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada dielektrisestä materiaalista valmistettu kaistanpäästö-15 suodatin, jonka sähköisiä ominaisuuksia voidaan helposti säätää laajalla alueella ilman että tarvitsee muuttaa suodattimen dielektrisen rungon ja sen valmistamiseen käytettävän työkalun mitoitusta tai mekaanisesti työstää valmista runkoa.

20 Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä kaistanpäästösuodattimella, jolle on tunnusomaista, että ainakin osa kytkentäkuvioista on rungon yhdellä mainittujen reikien pituusakselien suuntaisella sivupinnalla sivu-: '· pinnan ja mainitun sähköä johtavan kerroksen välissä si- 25 ten, että sähköä johtavan kerroksen ja kytkentäkuvioiden välissä on ilmaväli ja/tai eristeainekerros.

Tekemällä siirtojohtoresonaattoreihin kytkeytymistä varten tarvittavat kytkentäkuviot kokonaan tai ainakin pääosin rungon toiselle sivupinnalle, voidaan kaistanpääs-30 tösuodattimen sisääntulo ja ulostulo sekä resonaattorien väliset kytkennät tehdä halutulla tavalla joko puhtaasti kapasitiivisella tai induktiivisella kytkennällä tai sopivalla induktiivisen ja kapasitiivisen kytkennän yhdistelmillä. Tällä tavoin voidaan muokata suodattimen taajuus-35 vastetta ja muodostaa vaimennuksen maksimikohdat suodattimen päästökaistan ylä- ja alapuolelle pelkästään sivu- 3 87407 seinään tehtävien kytkentäkuvioiden avulla ja niitä muuttamalla. Käytännössä tämä merkitsee sitä, että kaistan-päästösuodattimen ominaisuuksia muutettaessa täytyy muuttaa vain maskia, jonka avulla kytkentäkuviot muodostetaan ke-5 ramiikkarungon sivuseinään. Koska keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan halutussa määrin käyttää myös induktiivista kytkentää, on eräässä keksinnön mukaisessa kais-tanpäästösuodattimessa siirtojohtoresonaattorien määrää voitu pudottaa kuudesta neljään ja siten pienentää kais-10 tanpäästösuodattimen kokoa yhdellä kolmanneksella.

Rungon sivupintaan tehty runsas kuviointi rikkoo merkittävässä määrin sivupinnalla tarvittavaa yhtenäistä metallipäällystettä, mikä puolestaan vaikuttaa haitallisesti kaistanpäästösuodattimen sähköisiin ominaisuuksiin. 15 Tämä on keksinnön mukaisessa kaistanpäästösuodattimessa ratkaistu sijoittamalla kytkentäkuvioiden päälle oleellisesti yhtenäinen sähköä johtava kerros siten, että sähköä johtavan kerroksen ja kytkentäkuvioiden välissä on ilmaväli ja/tai eristeainekerros.

20 Tämän sähköä johtavan kerroksen toisena ominaisuu tena on, että muuttamalla mainitun ilmavälin tai eriste-ainekerroksen paksuutta voidaan helposti suorittaa kaistanpäästösuodattimen kaistanleveyden hienosäätö. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sähköä johtavan kerroksen 25 muodostaa liikuteltava metallikansi, jota liikuttamalla voidaan säätää ilmavälin suuruutta ja sitä kautta kaistan leveyttä.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo-ritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, 30 jossa kuvio 1 esittää perspektiivikuvan eräästä keksinnön mukaisesta kaistanpäästösuodattimesta, kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvan kuvion 1 kaistanpäästösuodattimesta otettuna pitkin linjaa A-A, 35 kuviossa 3 on esitetty eräässä keksinnön mukaisessa 4 87407 kaistanpäästösuodattimessa käytetty kytkentäkuviointi, ja kuvio 4 esittää poikkileikkauskuvan toisesta keksinnön mukaisesta kaistanpäästösuodattimesta, ja kuvio 5 esittää poikkileikkauskuvan kolmannesta 5 keksinnön mukaisesta kaistanpäästösuodattimesta.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty keraaminen kaistan-päästösuodatin, joka toteuttaa esillä olevan keksinnön. Suodatin sisältää rungon 1, joka on muodostettu dielektri-sestä materiaalista, joka on selektiivisesti pinnoitettu 10 johtavalla materiaalilla. Suodatin voi olla muodostettu mistä tahansa sopivasta dielektrisestä materiaalista.

Runko 1 on muodoltaan oleellisesti suorakulmainen ja käsittää yläpinnan, alapinnan ja kaksi sivupintaa. Runko 1 käsittää lisäksi neljä rungon pituussuuntaisessa rivissä 15 olevaa reikää 3, 4, 5 ja 6, jotka ulottuvat rungon alapinnalta sen yläpinnalle. Rungon 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 20 7. Lisäksi jokainen reikä 3, 4, 5 ja 6 on myös pinnoitettu johtavalla materiaalilla siten, että reikien alapäässä niiden pinnoitus yhtyy rungon alapinnalla olevaan pinnoitteeseen kun taas reiän yläpäässä pinnoitetta ei kytketä rungon yläpinnalla olevaan pinnoiteeseen. Kukin pinnoitettu 25 reikä 3-6 kytkeytyy avoimessa päässä kapasitiivisesti ympäröivään pinnoitteeseen muodostaen siirtojohtoresonaat-torin, jonka pituus on valittu haluttua suodatinvastekäyrää silmällä pitäen.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa reiät 3-6 30 sijaitsevat epäkeskeisesti rungon 1 pituusakseliin nähden siten, että reiät ovat lähempänä rungon pinnoittamatonta sivuseinää kuin pinnoitettua sivuseinää. Rungon pinnoit-tamattomalla sivuseinällä on metallikalvokuvioiden muodostamat kytkentäkuviot 13 ja 14 suodattimeen kytkeytymistä 35 varten sekä siirtojohtoresonaattorien välisiä kytkentöjä 5 874G7 varten.

Kuviossa 3 on esitetty erään keksinnön mukaisen kaistanpäästösuodattimen sivupinnalle tehtyjä kytkentä-kuvioita. Induktiivinen kytkentä resonaattoriin tehdään 5 liuskakuviolla, joka on toisesta päästään maadoitettu rungon alapinnalla olevaan metallipinnoitteeseen. Tällaista induktiivista kytkentäkuviota havainollistavat kuviossa 3 kytkentäkuviot 31 ja 35, jotka on alapäästään kytketty vastaaviin sivupinnan poikkikulkeviin maadoitusliuska-10 kuvioihin 33 ja 37. Puhtaasti kapasitiivinen kytkentä resonaattoriin tai kahden resonaattorin välille saadaan erillisellä kytkentäkuviotäplällä, jollainen on esimerkiksi kuviossa 3 resonaattorien 4 ja 5 välissä oleva kytkentä-kuvio 34. Induktiivisten kytkentäkuvioiden 31 ja 35 jatkeet 15 32 ja 36, jotka ulottuvat vastaavasti resonaattorien 3 ja 4 sekä 5 ja 6 välillä, aikaansaavat näiden resonaattorien välille induktiivisen ja kapasitiivisen sekakytkennän. Kahden resonaattorin välillä tällainen sekakytkentä voidaan toteuttaa myös käyttämällä samanaikaisesti sekä induktii-20 vista että kapasitiivista kytkentkuviota.

Induktiivinen kytkeytyminen on suurinta lähellä resonaattorin alapäätä, jossa resonaattorin magneettikenttä on voimakkain, kun taas kapasitiivinen kytkeytyminen on voimakkainta lähellä resonaattorin yläpäätä, jossa sähkö-25 kenttä on voimakkain. Täten sekä induktiivista että kapasitiivista kytkentää voidaan säätää sekä muuttamalla kyt-kentäkuvion kokoa että muuttamalla kytkentäkuvion paikkaa korkeussuunnassa. Esimerkiksi induktiivisen kytkentäkuvion leventäminen ja nostaminen pienentää kuvion induktanssia, 30 jolloin kytkentä resonaattoriin kasvaa. Vastaavasti kapasitiivisen kytkentäkuvion koon kasvattaminen tai sen paikan nostaminen kasvattaa kytkentää resonaattoriin. Kapasitii-visilla kytkennöillä voidaan vaikuttaa päästökaistan alapäähän ja induktiivisella vastaavasti päästökaistan ylä-35 päähän. Koska induktiivisia kytkentöjä hyväksi käyttämällä 6 8 7 4 ΰ 7 saadaan suoraan alipäästötyyppinen suodatin, voidaan eräs keksinnön mukainen kaistanpäästösuodatin toteuttaa neljällä siirtojohtoresonaattorilla, kun aikaisemmin tarvittiin aina vähintään kuusi siirtojohtoresonaattoria.

5 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 valitun toteutustavan mukaan.

10 Viitaten jälleen kuvioihin 1 ja 2, rungon 1 kytken- täkuvioilla varustettu sivupinta on peitetty irrotettavalla, laatikkomaisella metallikannella 2, jonka kylkisivut 2a ja 2b on osittain työnnetty rungon 1 ylä- ja alapinnan sekä niillä olevan sähköä johtavan pinnoitteen 11 päälle. 15 Tällöin kansi 2 muodostaa kytkentäkuviot käsittävän sivupinnan ympärille pinnoitetta 11 vastaavan sähköä johtavan pinnan, joka varmistaa resonaattorien 3-6 toiminnan. Kannen 2 sivukylkien sisäpinnoilla on olakkeet 2c, jotka tulevat rungon sivupintaa vasten määräten etäisyyden, jolla kannen 20 2 sisäpinta on rungon 1 sivupinnasta. Keksinnön ensisijai sessa suoritusmuodossa kannen 2 ja rungon 1 sivupinnan väliin jää ilmarako 12. Kantta 2 liikuttamalla ja tämän ilmaraon 12 suuruutta muuttamalla voidaan säätää kaistan-päästösuodattimen kaistanleveyttä. Ilmarako 12 voi vaih-25 toehtoisesti olla osittain tai kokonaan täytetty sopivalla dielektrisellä materiaalilla. Kannessa 2 on lisäksi yksi tai useampi aukko 9, joiden kautta kytkentäjohtimet voidaan viedä kannen sisään kytkettäväksi rungon 1 sivupinnalla oleviin kytkentäkuvioihin.

30 Kuviossa 4 on esitetty toisen keksinnön mukaisen kaistanpäästösuodattimen poikkileikkauskuva, joka rungon 1 osalta vastaa täysin kuvioiden 1 ja 2 mukaista kaistan-päästösuodatinta, ja jossa samat viitenumerot kuvaavat samoja nimikkeitä. Erona aikaisemmin esitettyyn suoritus-35 muotoon on, että rungon 1 kytkentäkuvioilla 13 ja 14 varus- li 7 87407 tettu sivupinta on pinnoitettu ensin sopivaa dielektristä materiaalia olevalla kerroksella 15, jonka päälle on sitten pinnoitettu sähköä johtava metallikalvo 17, joka voi olla samanlainen kuin pinnoite 11 ja muodostettu samanaikaisesti 5 pinnoitteen 11 kanssa. Sähköä johtavaan kerrokseen 17 on lisäksi jätetty yksi tai useampi aukko 18 kytkentäjohtimia 10 varten. Sähköä johtavalla kerroksella 17 on tässä tapauksessa täysin sama vaikutus kuin kuvioissa 1 ja 2 esitetyllä kannella 2. Suodattimen kaistanleveyttä voidaan 10 kuitenkin säätää vain muuttamalla dielektrisen materiaali-kerroksen 15 paksuutta suodatinta valmistettaessa.

Kuviossa 5 on esitetty vielä erään keksinnön mukaisen kaistanpäästösuodattimen poikkileikkauskuva, joka myös rungon 1 osalta vastaa täysin kuvion 4 mukaista kaistan-15 päästösuodatinta. Runko 1 on asennettu kyljelleen piirilevylle 50 kytkentäkaaviot 13 ja 14 käsittävä kylki piirilevyä vasten kohtaan, jossa piirilevyn rungon muodostava eristelevy 53 on paljastettu ainakin rungon 1 kylkien suuruiselta alueelta. Runko 1 on edullisesti kiinnitetty pii-20 rilevyyn 50 juottamalla 54 sen sivupinnat kiinni piirilevyllä 50 mainittua aluetta ympäröivään metallikalvoon 51 tai vaihtoehtoisesti esim. liimalla. Piirilevyn 50 vastakkaisella pinnalla on rungon kohdalla vähintään rungon 1 kyljen kokoinen metallikalvo 52, joka on sähköisesti kyt-25 ketty metallikalvoon 51 esimerkiksi pinnoitetulla läpiviennillä 55 ja sitä kautta rungon 1 metallipinnoitteeseen 11. Metallikalvolla 52 on siten sama merkitys kuin kannella 2 ja johtavalla kerroksella 17 edellisissä suoritusmuodoissa ja eristeainekerroksen muodostaa piirilevyn eristeaineesta 30 valmistettu runko 53.

Oheiset kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan esillä olevan keksinnön mukainen kais-tanpäästösuodatin voi vaihdella oheisten patenttivaatimus-35 ten puitteissa.

Claims (9)

1. 8 87407
2. 1. Kaistanpäästösuodatin, joka käsittää dielektrisestä materiaalista muodostuvan rungon 5 (1), jossa on ylä-, ala- ja sivupinnat, joista ainakin ala- ja sivupinnat on peitetty sähköä johtavalla kerroksella (11, 2, 17), yhden tai useamman yläpinnalta alapintaa kohti ulottuvan johtavalla materiaalilla pinnoitetun reiän (3-10 6), joka muodostaa siirtojohtoresonaattorin, sekä rungon (1) pinnalle muodostetut sähköä johtavat kytkentäkuviot (13, 14) siirtojohtoresonaattoreihin (3-6) kytkeytymistä varten, tunnettu siitä, että ainakin osa kytkentäkuvioista 15 (13, 14, 31-36) on rungon (1) yhdellä mainittujen reikien pituusakselien suuntaisella sivupinnalla sivupinnan ja mainitun sähköä johtavan kerroksen (2, 17) välissä siten, että sähköä johtavan kerroksen (2, 17) ja kytkentäkuviot-den välissä on ilmaväli (12) ja/tai eristeainekerros (15). 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tun nettu siitä, että kytkentäkuviot käsittävän sivupinnan peittävän, sähköä johtavan kerroksen muodostaa metal-likansi, jolla on laatikkomainen muoto.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, t u n -25 n e t t u siitä, että kytkentäkuviot käsittävän sivupinnan peittävän, sähköä johtavan kerroksen muodostaa eriste-ainekerroksen (15) päälle muodostettu metallikalvo (17).
4. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodattimen kaistanlevys on säädet- 30 tävissä säätämällä kannen (2) etäisyyttä rungon (1) sivupinnasta ja sitä kautta mainittua ilmaväliä (12).
5. 5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodattimen kaistanleveys on säädettävissä valitsemalla sopivan dielektrisyys- 35 vakion omaava eristeaine (15). 9 87407
6. 6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodattimen kaistanleveys on säädettävissä muuttamalla eristeainekerroksen (15) vahvuutta.
7. 7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 5 mukainen suo datin, tunnettu siitä, että runko (1) on asennettu eristelevylle (53) kytkentäkuviot käsittävä sivupinta eristelevyä vasten, jolloin mainitun sivupinnan peittävän eristeainekerroksen muodostaa eristelevy (53) ja mainitun 10 sähköä johtavan kerroksen muodostaa eristelevyn (53) vastakkaisella puolella oleva metallipinnoite (52), joka on sähköisesti kytketty suodattimen rungon (1) sähköä johtavaan pinnoitteeseen (11).
8. 8. Patenttivaatimuksen 2 tai 4 mukainen suodatin, 15 tunnettu siitä, että sähköä johtava kansi (2) käsittää syvennyksen rungon vastaanottamiseksi ja pitämiseksi, sekä välineet (2c), kannen (3) sisäpinnan pitämiseksi ennalta määrätyllä etäisyydellä rungon (1) sivupinnasta.
9. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 20 suodatin, tunnettu siitä, että suodattimessa on neljä siirtojohtoresonaattoria (3-6). ίο 8 7 4 0 7