FI89115B - Foerfarande foer faestandet av en resonatorstav mot ett hoegfrekvensfilters vaegg och hoegfrekvensfilter - Google Patents

Description

1 89115

Menetelmä resonaattorisauvan kiinnittämiseksi suurtaajuus-suodattimen seinämään ja suurtaajuussuodatin - Förfarande för fästandet av en resonatorstav mot ett högfrekvensfilters vägg och högfrekvensfilter 5

Keksintö koskee menetelmää metalliputkesta muodostetun resonaattorisauvan kiinnittämiseksi resonaattorin kotelon yhtenä seinämänä toimivaan metalliseen levyyn siten, että 10 metalliputki on kohtisuorassa levyä vasten. Koaksiaali-resonaattoreista kokoonpantu suodatin on erityisen käyttökelpoinen taajuusalueella, joka ulottuu VHF-taajuuksista melko alhaisiin mikroaaltotaajuuksiin, ja erityisesti sovelluksissa, joissa pieni koko ja paino eivät ole ehdottomia 15 vaatimuksia. Keksintö koskee myös menetelmän mukaan valmistettua suodatinta.

Johdannon mukaista resonaattoria voidaan kutsua sauva-resonaattoriksi tai koaksiaaliresonaattoriksi. Resonaattori 20 käsittää johtavaa ainetta olevan sauvan, tavallisesti kupariputken, jonka ulkopinta on pinnoitettu hopealla tai ho-peaseoksella. Sauva on sijoitettu metalliseen koteloon siten, että sitä ympäröi joka puolelta välimatkan päässä laatikon johtava pinta. Sauvan toinen pää on kiinnitetty 25 johtavasti kotelon yhteen seinämään ja toisen pään ja kotelon pinnan välillä on lyhyt vapaa ilmaväli. Sauvan pituudeksi valitaan sen taajuden aallonpituuden neljännes, jolla sauvan halutaan resonoivan, toisin sanoen rakenne muodostaa neljännesaallon resonaattorin. Signaali voidaan tuoda ja 30 viedä resonaattorikoteloon induktiivisella tai kapasitiivi-sella kytkennällä ja käytännössä tämä tapahtuu viemällä sopiva kytkentäjohdon pätkä resonaattorin kenttään. Sijoittamalla useampia resonaattorisauvoja samaan koteloon syntyy sauvojen välille sähkömagneettinen kytkentä ja kytkentöjä 35 hyväksikäyttämällä voidaan saada aikaan toivotut ominaisuudet omaava suodatin. Suodattimessa kaikki resonaattorisauvat voivat olla kiinnitetyt samaan kotelon seinämään, jolloin käytetään nimitystä kampatyyppinen suodatin. Riittävän kyt- 2 Ö9115 kennän aikaansaamiseksi sauvat tehdään tavallisesti hieman lyhyemmiksi kuin aallonpituuden neljännes ja sauvan avoimeen päähän sijoitetaan levy tms., jolla pään kapasitanssia saadaan huomattavasti kasvatettua. Sauvat voidaan kiinnittää 5 myös siten, että vuorottain joka toisen sauvan pää on kiinnitetty samaan seinämään ja joka toisen sauvan pää on kiinnitetty tähän seinämään nähden vastakkaiseen seinämään. Tällöin on kyseessä ns. interdigitaalinen suodatin. Tällä rakenteella sauvat voidaan saada kytkennän kannalta riittä-10 vän lähelle toisiaan, jolloin kapasitanssia kasvattavia levyjä sauvojen päissä ei tarvitse käyttää. Tällainen suodatin on kuitenkin kallis ja hankala valmistaa.

Edellä kuvatuissa suodattimissa on hankalin työvaihe re-15 sonaattorisauvan kiinnittäminen kotelon seinämään. Tavallisesti sauvat kiinnitetään erilliseen levyyn, minkä jälkeen rakenne ympäröidään metallikotelolla. Jäljempänä käytetään tästä levystä nimitystä pohjalevy. Sauvan kiinnittämiseksi pohjalevyyn on ainakin kaksi perustapaa käytössä. Kuvassa 20 1 on resonaattorisauva 1 kiinnitetty metalliseen pohjalevyyn 2 siten, että pohjalevyyn on tehty hieman sauvan halkaisijaa pienempi reikä, jonka reunat on viistetty niin, että muodostuu ylöspäin oleva kartio. Vastaava viiste 5 on tehty sauvan 1 alareunaan. Sauvan sisäpintaan on tehty kierteitys 4.

25 Sauvan kiinnitys pohjalevyyn 2 tapahtuu nyt siten, että sauva asetetaan pohjalevyn reikään, jolloin sen ja sauvan viistetyt pinnat 5 tulevat vastakkain. Alapuolelta työnnetään sauvan sisään pultti 6, joka kannastaan 8 kierrettynä pureutuu kierteisiin 4 ja kiristää sauvan 2 tukevasti pohja-30 levyyn. Pultin kannan alla käytetään aluslevyä 7. Kuvassa 2, jossa soveltuvin osin käytetään samoja viitenumerotta kuin kuvassa 1, kuvatussa toisessa tavassa on sauvaan 1 ja pohjalevyn 2 reikään tehty viisteet 5 kuten edellisessä tavassa. Ennen kiinnitystä on sauvan 1 sisään työnnetty 35 kiekkomainen kappale 9, jonka halkaisija on hieman sauvan 1 sisähalkaisijaa pienempi. Kiekkomaisessa kappaleessa 9 on sen keskellä reikä, johon on työnnetty tappi 11. Tapin toinen pää on osan matkaa kierteitetty kiertein 13. Kun

II

3 89115 kiekko 9 ja tappi 11 on sijoitettu sauvan 1 sisään, puristetaan sauvan ulkopintaa kiekon 9 kohdalla, minkä seurauksena syntyy sauvan 1, kiekon 9 ja tapin 11 välinen puristuslii-tos. Tämän jälkeen sauva asetetaan pohjalevyn reikään siten, 5 että sen ja sauvan viisteet tulevat toisiaan vasten. Tappi 11 ulottuu jonkin matkaa pohjalevyn vastakkaiselle puolelle ja aluslevyn 7 asettamisen jälkeen voidaan mutteri 12 kiertää tappiin 11. Näin saadaan mekaanisesti varsin luotettava resonaattorisauvan kiinnitys aluslevyyn.

10 Näillä esitetyillä tunnetuilla kiinnitystavoilla on joitain huonoja puolia. Koska suodatin on suurtaajuudella toimiva komponentti, vaikuttavat kaikki sen sähkömagneettisessa kentässä olevat johtavat kappaleet sen toimintaan. Suodatti-15 missä, joissa suodatinsauvan sisään sen alaosaan sijoitetaan pultti tms., on niiden vaikutus otettava huomioon suodatinta mitoitettaessa. Lisäksi tunnetuissa tavoissa käytetään lukuisia erillisiä kiinnitysosia, mikä merkitsee suodattimen kokoonpanossa ylimääräisiä työvaiheita. Suuri haitta nykyi-20 sillä kiinnitystavoilla on myös se, ettei mitään resonaattorin taajuuden esiviritystä voida tehdä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatut haitat ja saada aikaan sellainen resonaattorisauvan kiinni-25 tys aluslevyyn, joka on erittäin yksinkertainen, vähän työvaiheita vaativa, mekaanisesti luotettava ja joka mahdollistaa tietyissä rajoissa resonaattorin esivirityksen. Asetettu tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisesti siten, että metalliputken päähän ja/tai levyn siihen 30 kohtaan, johon metalliputki kiinnitetään, muodostetaan kartiomainen viistepinta. Metalliputken pää asemoidaan levyn pintaa vasten ja metalliputkeen kohdistetaan sen akselin suuntainen, kohtisuoraan levyyn suuntautuva puristusvoima, jolloin kartiomainen viistepinta muuntaa mainitun puris-35 tusvoiman sivuttaiseksi voimaksi ja aikaansaa puristus-ja/tai tyssäysliitoksen metalliputken ja levyn välille.

4 89115

Keksinnön mukaisesti joko resonaattorisauvan pohjalevyä kohden olevaa päätä tai pohjalevyä muotoillaan siten, että sauvan kiinnitys levyyn voidaan suorittaa yhdessä ainoassa työvaiheessa pakottamalla. Pakotuksessa putken pää työntyy 5 riittävästi pohjalevymateriaaliin, jotta saadaan aikaan mekaanisesti ja sähköisesti luotettava liitos. Pakotussy-vyyteen vaikuttamalla voidaan muuttaa myös resonaattorisauvan sähköistä pituutta jonkin verran ja täten suorittaa sen resonanssitaajuuden esiviritys.

10

Keksintöä selostetaan oheisiin esimerkkikuviin viitaten, joissa kuva 1 esittää tunnettua resonaattorisauvan kiinnitystä pohjalevyyn, 15 kuva 2 esittää toista tunnettua kiinnitystapaa, kuva 3A esittää resonaattorisauvan pään muotoa keksinnön mukaisessa menetelmässä, kuva 3B kuvaa muotoilematonta ja esimuotoiltua pohjalevyä, kuva 4 esittää valmista liitosta, 20 kuva 5 esittää toista valmista liitosta, jossa pohja-levyä on muotoiltu toisella tavalla, ja kuva 6 esittää kolmatta liitosta.

Kuvia 1 ja 2 on selostettu edellä tekniikan tason kuvauksen 25 yhteydessä. Kuvissa 3-6 on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumeroita kuin kuvissa 1-2. Kuva 3A esittää keksinnön menetelmän eräässä toteutuksessa käytettävän resonaattorisauvan pään muotoilua. Sauvan 1 seinämään 3 on sen päähän muodostettu sisäpuolinen viistepinta 14, jolloin viis-30 tepinnan ja seinämän yhtymäkohtaan muodostuu terävä kärki 17. Viisteen jyrkkyyttä ei valita niin suureksi, että kärjen 17 aines voisi myöhemmässä pakotusvaiheessa murtua. Pohjalevyyn 2 on kuvan 3b alemman kuvion mukaisesti tehty sopivalla työkalulla maljamainen upotus 15, jonka halkaisija levyn 35 pinnan suunnassa vastaa sauvan 1 ulkohalkaisijaa. Upotustyö-vaiheessa syntyy levyn vastakkaiselle puolelle vastaavan kokoinen maljamainen kohouma. Upotuksen 15 syvyys voidaan melko vapaasti valita halutuksi ja sillä on vaikutusta li 5 89115 resonaattorin sähköisiin ominaisuuksiin, kuten myöhemmin esitetään. Upotuksen toisena tarkoituksena on toimia reso-naattorisauvan 1 asemoinnin apuna. Puristusvaiheessa sauva 1 asetetaan viistepinta 14 edellä upotukseen 15, jolloin 5 se levyn 2 pinnan suunnassa tulee tarkasti asemoitua. Pohja-levy 2 on asetettu sopivaa alustaa vasten. Asemointi on tärkeää etenkin silloin, kun suodatinta valmistettaessa samalle pohjalevylle sijoitetaan lukuisia resonaattorisauvo-ja. Asemoinnin jälkeen sauvaan kohdistetaan kuvan 4 mukai-10 sesti puristusvoima F, jonka suunta on kohtisuoraan levyä 2 vasten. Puristuksen vaikutuksesta sauvan 1 seinämän kärjet 17 tunkeutuvat pohjalevyn 2 ainekseen, tyssääntyvät ja samalla kääntyvät hieman ulospäin. Näin saadaan nopeasti ja yksinkertaisesti erittäin hyvä mekaaninen ja sähköinen 15 liitos sauvan ja pohjalevyn välille. Pohjalevyyn 2 tehdyn upotuksen 15 syvyyttä ja puristusvoimaa F vaihtelemalla voidaan vaikuttaa sauvan 1 upotussyvyyteen ja siten sen sähköiseen pituuteen ja siten voidaan suorittaa suodattimen esiviritys tässä vaiheessa. Menetelmä on mahdollista toteut-20 taa myös käyttäen kuvan 3B ylemmän kuvion pohjalevyä, johon ei ole tehty mitään upotuksia. Tällöin asemoinnista on huolehdittava jollain sopivalla tavalla. Puristettaessa sauvaa 1 levyyn 2 tunkeutuu kärki 17 levyyn, tyssääntyy ja mahdollisesti taipuu, kuten edellä jo esitettiin.

25

Kuvassa 5 on esitetty toinen suoritusmuoto. Siinä sauvalle 1 ei ole tehty mitään valmistavia toimia. Sen sijaan pohja-levyyn 2 on kohdistettu puristusvoima pyöreälle alueelle, jonka halkaisija vastaa suunnilleen sauvan sisähalkaisijaa 30 ollen aavistuksen verran sitä suurempi. Puristuksen seurauksena on syntynyt halutun korkuinen sylinterimäinen kohouma levyn 2 pintaan. Sauva 1 puristetaan nyt kohoumaan, joka tunkeutuu putken sisään ja tukeutuu tiukasti sen sisäsei-nämään.

Kuva 6 esittää kolmatta liitoksen suoritusmuotoa. Sauvan 1 päähän on ensin tehty sisäpuolinen viistepinta 19, jolloin sen ja sauvan ulkoseinämän välille muodostuu suppeneva 35 6 89115 kärkiosa 21. Pohjalevyyn 2 on tehty juuri sauvan ulkohal-kaisijan kokoinen reikä, johon sauva työnnetään niin, että kärkiosa tulee hieman levyn 2 alapinnan ulkopuolelle. Sauvan alaosaan työnnetään seuraavaksi kartiomainen, esim. metal-5 lista valmistettu tulppa 20, joka pakotetaan sauvan sisään. Pakotuksen aikana kartiotulpan 20 leveämpi osa tulee kosketukseen viistepinnan 19 kanssa ja pakottaa sen kärkiosan 21 taipumaan, jolloin sauvan 1 alareuna leviää sivulle päin. Samalla tulpan 20 kapeampi yläosa puristaa sauvan seinämää 10 3 pohjalevyn aukon reunaa vasten. Näin syntyy yksinkertai sessa työvaiheessa hyvä sähköinen ja mekaaninen liitos sauvan 1 ja pohjalevyn 2 välille.

Keksinnön mukainen menetelmä tarjoaa monia etuja tunnettui-15 hin menetelmiin nähden. Sen etuja ovat varmuus, toistettavuus, nopeus sekä edullisuus tarvittavien työkalujen suhteen. Säätämällä syvyyttä, jolla sauva puristetaan pohjalevyyn, tehdään mahdolliseksi suurtaajuussuodattimen esiviri-tys, koska pienikin muutos puristussyvyydessä vaikuttaa 20 olennaisesti sauvan sähköiseen pituuteen. Keksintöä voidaan soveltaa sekä yksittäisen resonaattorin tapauksessa että myös suurtaajuussuodattimessa, jossa yhteisellä pohjalevvyl-lä on useita resonaattorisauvoja. Keksinnön toteustapoja voidaan vaihdella laajoissa rajoissa patenttivaatimusten 25 suojapiirissä pysyen.

Il

Claims (9)

1. Menetelmä metalliputkesta (1) muodostetun resonaattori-sauvan kiinnittämiseksi resonaattorin kotelon yhtenä seinämänä toimivaan metalliseen levyyn (2) siten, että metalli- 5 putki on kohtisuorassa levyä (2) vasten, tunnettu siitä, että - metalliputken päähän ja/tai levyn siihen kohtaan, johon metalliputki (1) kiinnitetään, muodostetaan kartiomainen viistepinta (14; 19; 22), 10. asemoidaan metalliputken (1) pää levyn (2) pintaa vasten, - kohdistetaan metalliputkeen (1) sen akselin suuntainen, kohtisuoraan levyyn (2) suuntautuva puristusvoima (F), jolloin kartiomainen viistepinta (14; 19; 22) muuntaa mainitun puristusvoiman sivuttaiseksi voimaksi, 15. poistetaan puristusvoima (F), kun se on aikaansaanut puristus- ja/tai tyssäysliitoksen metalliputken (1) ja levyn (2) välille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että kartiomainen viistepinta on metalliputken päähän tehty sisäpuolinen viistepinta (14), joka muodostaa terävän kulman metalliputken (1) ulkopinnan kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levyyn (2) on tehty lautasmai-nen syvennys (15), jonka halkaisija vastaa metalliputken ulkohalkaisijaa, jolloin metalliputki (1) asemoidaan tähän syvennykseen. 30

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viistepinta (22) on muodostettu tekemällä levyyn (2) sylinterimäinen kohouma (18), jonka ympärille metalliputki (1) pakotetaan ja jonka halkaisija 35 on hieman suurempi kuin metalliputken (1) sisähalkaisija, jolloin viistepinta (22) on muodostettu kohouman sivupinnan ja yläpinnan väliseen alueeseen. β 89115

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kartiomainen viistepinta on metalliputken päähän tehty sisäpuolinen viistepinta (19) ja metalliputken (1) pää sijoitetaan levyyn (2) tehtyyn rei- 5 kään, jonka halkaisija vastaa metalliputken ulkohalkaisijaa, ja että puristusvoima (F) aikaansaadaan pakottamalla erillinen kartiotulppa (20) metalliputken (1) sisään niin, että sen viistepinta tulee kosketukseen metalliputken päässä olevan viistepinnan (21) kanssa. 10

6. Suurtaajuussuodatin, jossa metalliputkesta (1) muodostetut resonaattorisauvat on kiinnitetty resonaattorin kotelon yhtenä seinämänä toimivaan metalliseen levyyn (2) niin, että metalliputket ovat kohtisuorassa levyä (2) vasten, 15 tunnettu siitä, että metalliputkien (1) ja levyn (2) välinen liitos on puristus- ja/tai tyssäysliitos.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurtaajuussuodatin, tunnettu siitä, että liitoksessa ovat metalliputkien 20 (1) päihin muodostetut viistepinnat (5) tunkeutuneet levyn (2) ainekseen.

7 89115

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurtaajuussuodatin, tunnettu siitä, että liitoksessa levyssä (2) olevan 25 sylinterimäisen kohouman (18) seinämät puristuvat metalli-putken (1) sisäpintaa vasten.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suurtaajuussuodatin, tunnettu siitä, että liitoksessa metalliputken (1) 30 pää on sijoitettu levyyn (2) tehtyyn reikään ja metalliputken sisään pakotettu kartiotulppa (20) puristaa metalli-putken seinämää vasten mainitun reiän seinämiä. Il 9 89115 Patentktrav