FI87854B - Foerfarande foer att tillverka ett hoegfrekvensfilter samt hoegfrekvensfilter tillverkat enligt foerfarandet - Google Patents

Description

1 87854

Menetelmä suurtaajuussuodattimen valmistamiseksi sekä menetelmän mukaan valmistettu suurtaajuusuodatin - Förfarande för att tillverka ett högfrekvensfilter samt högfrekvensfliter tillverkat enligt förfarandet 5

Keksintö koskee tapaa ilmaeristeisen resonaattoreihin perustuvan suodattimen valmistamiseksi. Keksinnön kohteena on myös suodatin, joka on valmistettu menetelmän mukaisesti.

10

Radiopuhelinlaitteiden valmistaja käyttää tyypillisesti erillisiä RF-suodattimia, jotka ostetaan niiden valmistajalta spesifikaatioihin valmiiksi viritettyinä erilliskompo-nentteina. Neljännesaallon resonaattoreihin perustuvat 15 suodattimet, kuten ilmaeristeiset sauvaresonaattorit, helix-resonaattorit ja keraamiset resonaattorit, ovat siis valmiita valmistajan toimesta koteloituja kokonaisuuksia, joissa metallikotelossa on juotoskorvakkeet piirilevylle kiinnittämistä varten sekä liittimet sähköistä liittämistä varten.

20 Radiopuhelinlaitteen valmistaja on varautunut suodattimien asennukseen jo laitteen suunnittelun alusta lähtien siten, että radiopuhelimen runkoon, joka on tavallisesti valamalla tai mahdollisesti metallilevystä meistämällä ja taivuttamalla valmistettu osastoja sisältävä rakenne, on varattu tavai-25 lisesti oma osastonsa suurtaajuussuodattimille kuten duplek-serille. Runko voidaan valmistaa myös muovista tms. aineesta, joka ainakin osittain pinnoitetaan johtavalla aineella. Suodattimien lisäksi on omat osastonsa lähetin- ja vastaan-otinpuolen suurtaajuusosille, logiikalle sekä syntetoijille. 30 Osastoihin sijoitetut piirilevyt komponentteineen suojataan ylä- ja mahdollisesti alapuolelta metallisilla RF-suojakan-silla, kun sivusuunnassa suojauksesta huolehtii runkoon kuuluva osaston sivuseinä. Tällä tunnetulla rungon osastora-kenteella pystytään estämään eri toiminnallisten lohkojen 35 toisilleen aiheuttamat häiriöt eli ns. elektromagneettinen interferenssi. Radiopuhelimen kokoonpanossa runkoon sijoitetaan piirilevyt, joihin on kiinnitetty komponentit ja levyt liitetään sähköisesti toisiinsa. Piirilevylle on siis kiin- 2 87854 riitetty myös valmiita koteloituja suodattimia, joissa samoin kuin piirilevyssä on oltava tätä varten liittimet sekä mekaanista että sähköistä liittämistä varten.

5 On myös tunnettua valmistaa liuskajohtoresonaattorein toteutettuja suodattimia suoraan piirilevyn pintaan, jolloin piirilevyn valmistuksen yhteydessä siihen syövytetään haluttu resonaattorikuvio. Menetelmän etuna on hyvä tarkkuus ja toistettavuus.

10 Tämän tyyppisellä yleisesti käytetyllä tekniikalla on eräitä haittoja. Osastorakenne johtaa helposti siihen, ettei radiopuhelimessa olevaa tilaa käytetä parhaalla mahdollisella tavalla hyväksi, vaan esimerkiksi koteloidut antenni-15 suodattimet ovat omassa osastossaan runsaastikin tilaa ympärillään. Suurtaajuussuodattimien kannalta katsottuna on tarpeetonta sijoittaa ne omiin osastoihinsa, jotka on vielä peitetty mahdollisesti RF-suojakaneilla, koska valmistaja toimittaa suodattimet aina valmiiksi koteloituna.

20 Erilliset koteloidut dupleksisuodattimet tarvitsevat kiinni-tyealustakseen piirilevyn, josta signaali siirretään kalliin liittimen ja kaapelin kautta toisessa osastossa olevaan vastaanottimen etupäähän, ja vastaavasti erillisen liittimen ja kaapelin signaalin siirtämiseksi lähettimen pääteasteelta .25 dupleksisuodattimelle. Lisäksi mainittu kiinnitysalusta on kiinnitettävä jollain tavalla rungon osastoon. Piirilevylle tehty liuskajohtoresonaattorein toteutettu suodatin vaatii hyvän Q-arvon, joka on vaikea saavuttaa tavallisella piiri-levysubsrtaatilla.

. 30 Tämä keksintö esittää tavan, jolla neljännesaallon resonaat-toreihin perustuvat suodattimet voidaan sijoittaa radiopuhelimeen helposti ilman edellä sanottuja tunnetun tekniikan haittoja. Tavoitteena on aikaasaada resonaattorirakenne, 35 jossa voidaan käyttää hyväksi radiopuhelimessa luonnostaan olevia johtavia väliseiniä sekä kansia ja jossa ei tarvita mitään kalliita liitinelementtejä mekaaniseen ja sähköiseen liittämiseen.

3 87854

Asetettu tavoite saavutetaan siten, että suodatin valmistetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä. Suodat-timelle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patettivaati-5 muksessa 8.

Keksinnön mukaisesti ei käytetä lainkaan erilliskomponentti-na valmistettavaa suodatinta, vaan suodatin muodostetaan osana radiolaitteessa muutoinkin tarvittavan piirilevyn 10 valmistusprosessia. Piirilevystä leikataan tai jyrsitään valitussa kohdassa ainesta siten, että aikaansaadaan sormimaisia kielekkeitä. Kielekkeet päällystetään kauttaaltaan johtavalla materiaalilla, esim kuparilla. Jos lähtöpiirilevy on molemmin puolin kuparoitu levy, riittää pelkkä jyrsintä-15 reunojen pinnoittaminen. Sormien tyvet voivat olla levyfolion kautta yhteydessä toisiinsa. Näin muodostuvat ilmaeris-teisen sauvaresonaattorin johdinsauvat suoraan piirilevylle, johon voidaan asentaa vapaasti myös muita puhelimen tarpeellisia komponentteja. Resonaattori voidaan helposti ja yksin-20 kertaisesti kytkeä muun piirin toiminnalliseksi osaksi, koska sen sisäänmeno- ja ulostulojohtimet voidaan tehdä suoraan piirilevylle, jolloin erillisiä liittimiä ja kaapeleita ei tarvita. Kun piirilevy asennetaan laitteen koteloon, huolehditaan siitä, että resonaattorin sormet sijoit-: ·.. 25 tuvat runkoon ja metallisiin kansiosiin nähden niin, että -·-· niitä ympäröivät olennaisesti joka puolelta ja sopivan .... välimatkan päässä rungon metalliset seinämät ja runkoon .···. kiinnitettävät metal 1 ikannet. Resonaattori sauvat voidaan jyrsiä siten, että syntyy kampatyyppinen suodatin tai inter-. 30 digitaalinen suodatin. Erityisen hyvin keksinnön mukainen piirilevyresonaattori sopii dupleksisuodattimeksi.

kuva 1 esittää piirilevyä, johon suodatin on tehty levyn reunaan, kuva 2 esittää kuvan 1 piirilevyä asennettuna radio-

Keksintöä kuvataan havainnollisemmin viitaten oheisiin • '*’ periaatekuviin, joissa / . 35 4 3 7 8 S 4 puhelimen runkoon, päältä katsottuna, kuva 3 on leikkaus kuvasta 2 suunnasta A - A katsottuna, kuva 4 esittää piirilevyä, johon suodatin on tehty levyn keskelle ja sen asennusta radiolaitteen runkoon.

5

Kuvassa 1 viittaa numero 1 piirilevyyn, joka voi olla minkä tahansa tyyppinen alalla käytetty levy, yksikerros- tai monikerroslevy. Piirilevy on jyrsitty muotoonsa, jonka määräävät sille sijoitettavat komponentit ja käytettävissä 10 oleva tila radiopuhelimen rungossa. Jyrsinnän jälkeen levylle siirretään normaaliin tapaan syövyttämällä johdinkuvio-maski, minkä jälkeen tehdään tarvittavat poraukset ja kiinnitetään asianomaiset sähköiset ja mekaaniset komponentit. Edellä sanottu on sinänsä tavanomaista eikä toimenpiteitä 15 ole tarpeen selostaa yksityiskohtaisesti. Samanaikaisesti kun piirilevy jyrsitään muotoonsa, jyrsitään sen reunasta ainesta pois siten, että syntyy joukko kielekkeitä tai sormia 2i - 2S, jotka kuuluvat ensimmäiseen suodattimeen, esim. duplekserin lähetyspuolen suodattimeen, ja sormia 20 3i - 34, jotka kuuluvat toiseen suodattimeen, esim. duplekserin vastaanotinpuoleiseen suodattimeen. Suodattimet yhteensä ovat alueella F. Sormet pinnoitetaan ympäriinsä johtavalla aineella ja niiden tyviä yhdistämään sijoitetaan johdinliuskat li ja 12. Kuten tavallisesti on asianlaita '·· 25 RF-osia sisältävän piirilevyn yhteydessä, on alkuperäinen -··’ piirilevy 1 molemmin puolin kuparoitu. Tällöin jo johdinku- viomaskissa otetaan huomioon, että kuparifolio peittää maskin syövytyksen jälkeen sormet molemmin puolin. Syövytyk-sen jälkeen pinnoitetaan sormien reunat jollakin tunnetulla - 30 tavalla esim. kuparoimalla, tinaamalla tai johtavalla maalilla. Johdinkuviomaskia suunniteltaessa vedetään sormia ·’ yhdistävien liuskojen li ja 12 päistä johdinraidat 4,5,6 ;· ja 7 siihen kohtaan piirilevyä, johon signaali viedään ·" suodattimelta ja josta se tuodaan sille. Mitään erillisiä .35 kaapeleita tai liittimiä ei niin ollen tarvita.

Kun resonaattorin tai resonaattoreiden rungon sisältävä piirilevy on valmis, siihen sijoitetaan tarvittavat IC- 5 37854 piirit ja erilliskomponentit sekä liittimet. Tämän jälkeen valmis kalustettu piirilevy kiinnitetään radiopuhelimen runkoon. Kiinnitystäpä voi olla mikä tahansa yleisesti käytetty. Kuvan 2 mukaan se voidaan sijoittaa rungon nurkka-5 osaan, jota rajoittavat rungon ulkoseinät 8 ja 9 sekä osastojen seinät 10 ja 11. Piirilevy 1 on mitoitettu siten, että se sopivasti mahtuu tähän osastoon. Suodatinrungon eli sormet 2X- 2» ja 3x - 3* sisältävä piirilevy 1 sijoitetaan kuvan 3 mukaisesti runkoon siten, että se sijaitsee 10 rungon keskellä. Tämän jälkeen kiinnitetään runkoon RF- suojakannet 12 ja 13, jolloin piirilevysuodattimen F etäisyys suojakannesta 12 ja rungon toista pintaa peittävästä suojakannesta 13 on yhtä suuri, mikä on edullisin tilanne resonaattoreiden toiminnnan kannalta. Tarvittaessa voidaan 15 suojakanteen 12 tai 13 tai kotelon seinämään 8 järjestää säätöosia, esim. kannesta tai kotelosta taivutettavia kielekkeitä tai niihin kiinnitettyjä säätöruuveja resonaattorien resonanssitaajuuden virittämiseen. Nämä ovat ammattimiehelle ilmeisiä asioita, eivätkä ne ole olennaisia tämän 20 keksinnön kannalta.

Kuva 4 esittää vielä erään suoritusmuodon. Tämä eroaa kuvan '· 2 suoritusmuodosta siinä, että suodattimen runko, sormet 14x - 144, on jyrsitty keskelle piirilevyä 15 siten, että i 25 niiden eteen jää aukko 16. Sormien taakse on jyrsitty kohtisuoraan sormien suuntaan nähden rako 17. Sormet pinnoitetaan kauttaaltaan johtavalla aineella, kuten edellä kuvan 1 yhteydessä selostettiin, ja resonaattorin rungon muodostavat sormet liitetään piirilevylle asennettaviin sähköisiin - 30 piireihin suoraan piirilevyn johdinliuskoilla (ei esitetty).

Tämän kaltainen piirilevy resonaattoreineen sijoitetaan radiopuhelimen koteloon, jossa on sopivasti järjestetyt _ ; väliseinät siten, että yksi väliseinä 19 kulkee raon 17 kautta ja toinen väliseinä 18 kulkee aukon 16 kautta sen - 35 sormia vastapäätä olevan reunan vierestä. Rungon seinämät 20, 21, 22 esittävät radiopuhelimen ulkoseinämiä, jotka kolmelta suunnalta rajoittavat piirilevyä 15. Rungon valmistuksen yhteydessä siihen on tehty myös osaseinät 18 ja 19, 6 37854 joiden korkeus osalla pituudesta on hieman alle puolet rungon korkeudesta H ja osalla matkaa niiden korkeus on H (= piirilevyn 15 alle jäävän osan korkeus + osaseinien 18 ja 19 korkeus). Kokoonpanossa sijoitetaan piirilevy 15 5 runkoon seinien 20, 21, 22 rajoittamaan tilaan siten, että rungon osaseinä 18 tunkeutuu piirilevyn raon 17 lävitse ja osaseinä 19 tulee aukon 16 lävitse aivan sen sormia 14x -14* vastapäätä olevan reunan vieressä. Osaseinä 18 juotetaan piirilevyn raon vierestä. Kun piirilevy suojataan ainakin 10 osittain molemmin puolin suojakannella (ei esitetty), jonka leveys on osaseinien 18 ja 19 välinen etäisyys ja pituus ainakin osaseinien pituus ja joka peittää aukon 16 sekä sormet, sijaitsevat sormet yhtä kaukana näistä kansista, jolloin sormet voivat toimia resonaattoreina ja muodostaa 15 suodattimen.

Keksinnön mukainen suodatin on erittäin edullinen toteuttaa, koska siinä ei tarvita erillisiä piirilevyjä, liitäntöjä ja kotelointia, ts. erillistä suodattimen valmistusproses-20 siä, vaan suodatin voidaan valmistaa olennaisilta osiltaan jo puhelimessa muutoinkin käytettävien piirilevyjen valmistuksen yhteydessä. Vaikka piirilevymateriaalina voidaan käyttää halpaa materiaalia, saavutetaan silti pienet suodattimen häviöt. Pientä suodatinkokoa ei välttämättä saavuteta, • 25 mutta toisaalta suodatin on erittäin kevyt.

- · Edellä esitetyt tavat pyrkivät vain kuvaamaan keksinnön ajatusta suodattimen toteuttamiseksi piirilevyä ja radiopuhelimen runkoa hyväksikäyttäen. Keksintö ei siten suinkaan 30 rajoitu näihin esimerkkeihin, vaan patenttivaatimusten mukaisia toteutusvaihtoehtoja on suuri määrä. Laite voi olla muukin radiotaajuuslaite kuin radiopuhelin. Resonaattorien sormet voidaan jyrsiä mihin kohtaan tahansa piirilevyä, eikä yksittäisen sormen muotoa tai niiden muodostamien suo-: 35 dattimien lukumäärää ole mitenkään rajoitettu. Sormien muodolla vaikutetaan suodattimen sähköisiin ominaisuuksiin, esim. harmonisiin ominaisuuksiin. Voidaan jopa ajatella, että sormet ovat helix-resonaattoreiden runkona, jolloin 7 87854 suodatin olisi ns. "makaava helix" -tyyppinen. Kuvan 4 suoritusmuodossa kuuluvat osaseinämät radiopuhelimen runkoon, mutta voidaan myös käyttää irrallisia metallilevyjä, jotka kiinnitetään piirilevylle ja jotka toimivat resonaat-5 toreiden maatasona sivusuunnassa. Resonaattoreiden sormien päihin voidaan myös kiinnittää esim. juottamalla laippamai-set osat niiden kapasitiivisen kytkennän lisäämiseksi tunnetulla tavalla. Riippuen suodattimien sijainnista puhelimen rungon sivuseiniin nähden voidaan tunnetun tekniikan mukai-10 siä resonanssitaajuuden säätöelimiä sijoittaa rungon sivuseinään, osaseiniin tai niihin kansiin, joiden väliin resonaattorit jäävät.

Claims (10)

1. Menetelmä radiolaitteessa käytettävän ilmaeristeisen suurtaajuussuodattimen valmistamiseksi, jossa suodatin muodostuu useista resonoivista sauvoista, ainakin osittain 5 niitä ympäröivästä sähköä johtavasta kotelosta sekä sauvojen ja kotelon välisestä ilmatilasta, tunnettu siitä, että - radiolaitteen piirilevyä (1) valmistettaessa työstetään sitä siten, että muodostuu useita vierekkäin olevia sormi- 10 maisesti ulkonevia kieliä (2x-2s, 3x-3«), - pinnoitetaan kielet kauttaaltaan sähköä johtavalla aineella, - piirilevy, johon on kiinnitetty siihen tarkoitetut sähköiset ja mekaaniset komponentit, sijoitetaan radiolaitteen 15 johtavasta aineesta valmistettuun kehikkomaiseen mahdollisesti väliseinillä (10, 11) varustettuun runkoon siten, että kielet ovat kohtisuoraan rungon yhtä seinämää (8) vastaan ja niiden kärjet ovat määrätyn etäisyyden päässä siitä, - kiinnitetään runkoon johtavasta aineesta valmistetut 20 kansiosat (12, 13) siten, että kielet ovat yhdensuuntaiset niiden kanssa ja sijaitsevat etäisyyden päässä niistä ja niiden välissä, jolloin kielet, sitä ympäröivät kansiosat (12, 13) ja seinämän osat (8, 9, 11) muodostavat suodatinra-kenteen. · 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sormimaiset kielet työstetään piirilevyn reunaan .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sormimaiset kielet (14x-144) työstetään piirilevyn (15) keskelle siten, että ne sijaitsevat piirilevylle tehdyssä suorakaiteen muotoisessa aukossa (16). : 35

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että piirilevylle (15) jyrsitään rako (17), joka kulkee sormimaisten kielten tyviosien takana kohtisuorassa 9 87854 niihin nähden ja jonka pituus on ainakin yhtä suuri kuin kielten ja niiden välisten alueiden yhteenlaskettu leveys.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että rungon yhdessä väliseinässä (19) on ensimmäinen suorakaiteen muotoinen alue, joka kulkee raon (17) lävitse muodostaen suodattimen kotelon yhden seinän.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että rungon toisessa väliseinässä (18) on toinen suorakaiteen muotoinen alue, joka kulkee piirilevylle tehdyn aukon (16) lävitse aukon reunan vierestä, joka on vastapäätä sormimaisia kieliä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että piirilevyä valmistettaessa aikaansaadaan siihen myös johdinradat (4, 5, 6, 7) suodattimen kytkemiseksi sähköisesti piirilevylle sijoitettaviin komponentteihin.

8. Ilmaeristeinen radiolaitteeseen tarkoitettu suurtaa- juussuodatin, joka muodostuu useista resonoivista sauvoista, ainakin osittain niitä ympäröivästä sähköä johtavasta kote-losta sekä sauvojen ja kotelon välisestä ilmatilasta, tunnettu siitä, että : " 25 - suodattimen sauvat ovat siihen piirilevyyn muodostettuja sormimaisia kieliä (2i-25, 3i-3.*; 14^-14^), johon piiri-'·" levyyn on asennettu myös joukko radiolaitteen sähköisiä komponentteja, - sormimaisia kieliä ainakin osittain ympäröivä kotelo .30 muodostuu radiolaitteen rungon osista ja ainakin yhdestä runkoon kiinnitettävästä johtavasta aineesta valmistetusta kannesta.

·„/ 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen suurtaajuussuodatin, .·. : 35 tunnettu siitä, että suodatin on kytketty sähköisesti piirilevylle sijoitettuihin muihin komponentteihin suoraan piirilevylle tehdyillä johdinradoilla (4, 5, 6, 7). ίο 8 7 8 54

8 87854

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen suurtaajuussuodatin, tunnettu siitä, että ainakin yksi sormimaisia kieliä ympäröivän kotelon seinistä on irrallinen tai piirilevyyn juottamalla kiinnitetty johtava levy, joka sijaitsee kohtisuo-5 raan piirilevyä vastaan ja kulkee siihen tehdyn raon tai aukon kautta.