FI96998C - Helix-resonaattoreita käsittävä radiotaajuussuodatin - Google Patents

Description

96998

Helix-resonaattoreita käsittävä radiotaajuussuodatin - Radiofrekvensfilter omfat-tande helix-resonatorer 5 Keksintö koskee radiotaajuussuodatinta, joka käsittää ainakin kaksi toisistaan etäisyydelle sijoitettua helix-resonaattoria, joista kukin muodostuu lieriökelaksi kierretystä metallilangasta.

Helix-resonaattoreita käsittävä suodatin on hyvien sähköisten ominaisuuksiensa ja 10 keveytensä vuoksi laajalti käytössä radiolaitteissa. Resonaattori on siirtojohtoreso-naattori ja se muodostuu lieriökelaksi kierretystä noin neljännesaallon pituisesta johtimesta, joka on sijoitettu maadoitetun metallikotelon sisään. Resonaattorin omi-naisimpedanssin ja siten resonanssitaajuuden määräävät ontelon fysikaaliset mitat, helix-kelan halkaisijan suhde kotelon sisämittaan ja kelan kierrosten etäisyys toisis-15 taan eli ns. nousu sekä kelan tukemiseen mahdollisesti käytetty tukirakenne. Tämän vuoksi resonaattorin valmistaminen resonoimaan tarkalleen halutulla taajuudella vaatii tarkkaa ja täsmällistä rakennetta.

Kytkemällä resonaattoreita peräkkäin ja järjestämällä niiden välinen kytkentä sopi-20 vaksi voidaan rakentaa ominaisuuksiltaan haluttu suodatin. Suodattimien koon pienentyessä etenkin kannettavissa radiolaitteissa kasvavat valmistukselle ja kokoonpanolle asetetut tarkkuusvaatimukset voimakkaasti, koska pienetkin mittavaihtelut itse ontelossa, lieriökelassa ja tukirakenteessa vaikuttavat suuresti resonanssitaajuu-teen. Kytkettäessä suodatin osaksi radiolaitteen sähköistä piiriä sen tulo- ja lähtö-25 portit täytyy sovittaa piiriin, ts. porteista suodattuneen päin näkyvät impedanssit saatetaan samoiksi kuin porteista piiriin päin näkyvät impedanssit, jottei porteissa tapahtuisi äkillisen impedanssimuutoksen aiheuttamia heijastuksia ja siten siirto-häviöitä. Samoin suodattimen resonaattorit täytyy sovittaa toisiinsa, mikäli signaali tuodaan suodattuneen kytkeytymällä fyysisesti sen helix-kelaan.

30

Resonaattorista täytyy näin ollen löytää sopiva impedanssitaso eli fyysinen kytken-täpaikka, jossa kytkentäkohdasta resonaattoriin päin näkyvä impedanssitaso vastaa siihen kytkettävän laitteen tai viereisen resonaattorin impedanssitasoa. Kytkentä-paikan impedanssitaso on suoraan verrannollinen kytkentäpaikan etäisyyteen reso-35 naattorin oikosuljetusta päästä, jolloin muuttamalla kytkentäpaikkaa helix-kelassa voidaan valita suurempi tai pienempi impedanssitaso. Tätä sovituksen tekemistä ‘9:699 8 2 kutsutaan tapittamiseksi, koska kytkentäkohta muodostaa väliulosoton helix-reso-naattorista. Tapituskohta voidaan määrätä kokeellisesti tai laskea käyttäen apuna laskettua tai mitattua resonaattorin ominaisimpedanssia, joka puolestaan määräytyy resonaattorin ominaisuuksien perusteella. Usein tapituspaikka helix-resonaattorissa 5 on sen ensimmäisellä kierroksella.

Tapitus on perinteisesti suoritettu juottamalla erillisen kelan tai johtimen toinen pää helix-resonaattorin muodostavaan johtuneen tapituskohdassa. Suodattimien koon pienentyessä on tämän kaltainen tapitustapa toistotarkkuudeltaan riittämätön sarja-10 tuotannossa. Riittämätön tapitustarkkuus johtaa suodattimien virityksessä tapitusten säätämistarpeeseen, mikä hidastaa viritystä ja lisää kustannuksia.

Parempi tapitustapa on esitetty suomalaisessa patentissa 80542. Periaate on esitetty oheisessa kuvassa 1. Helix-resonaattori 106 on sijoitettu eristelevyn 101 sormimai-15 seen ulkonemaan 103 siten, että ulkonema on resonaattorikelan sisällä ja tukee kelaa. Kelan 106 eristelevyn 101 puoleisessa päässä on ensimmäisen kierroksen alku taivutettu suoraksi osuudeksi 102, joka on koko pituudeltaan tiukasti eristelevyn pintaa vasten. Suoraa osuutta nimitetään alalla resonaattorin jalaksi. Osuuden 102 pää 107 liittyy koteloon 105 oikosulkeutuen tätä kautta. Eristelevyllä on ulkoneman 20 103 juuressa mikroliuskajohdin 108, joka liittyy muuhun resonaattoripiiriin tai on osa laajempaa eristelevyllä olevaa mikroliuskakuviota. Mikroliuska on kelan akselin suuntainen. Tapituspaikka on tällöin se kohta, jossa mikroliuska 108 risteää kelan suoran osuuden 102 kanssa. Liuska ja suora osuus juotetaan toisiinsa tässä kohdassa. Siirtämällä mikroliuskan 108 paikkaa sivusuunnassa määräytyy tapituskohta 25 ja siten haluttu impedanssitaso.

Tämän tavan haittana on se, että tapituskohdan impedanssitason muuttamiseksi täytyy olla lukuisa joukko eristelevyjä, jotka eroavat toisistaan mikroliuskan sivusuun-taisen aseman suhteen. Se on kustannuksia kohottava tekijä. Toinen haitta on se, 30 että tapituskohtaa on mahdoton hienosäätää, koska jalan on oltava eristelevyä vasten. Eristelevyä vasten oleva jalka ei ole käytännössä kovin hyvä ratkaisu, sillä hä-viöllistä levyä vasten oleva jalka lisää resonaattorin häviöitä.

Tekniikan tasosta on hyvin tunnettu suodatin, jossa tapitus on suoritettu edellä ku-35 vatun sormimaisen ulokkeen reunaan liittyvään liuskajohtoon. Tällaista suodatinta kuvataan kuvissa 2, 3 ja 4, joissa on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumerolta 3 96998 kuin kuvassa 1. Kuvassa 2 on esitetty nelipiirisen suodattimen kotelon sisällä oleva osa, joka käsittää neljä diskreettiä helix-resonaattoria - resonaattoreihin 106 ja 107 viitattu erikseen - jotka kukin on sijoitettu piirilevyn 101 sormimaisten ulokkeiden 103 ympärille. Alalla puhutaan tällöin kamparakenteesta. Eristelevyn 101 alaosassa 5 10 IA on liuskajohdoista 108 ja 108' muodostettu sähköinen piiri, johon yksi tai useampi resonaattori, kuten resonaattori 106, on kytketty tapituskohdassa 121 juottamalla. Tapituskohta on tässä kelan ensimmäisen kierroksen kohdalla, mutta yhtä hyvin se voi olla ylempänä. Tätä mahdollisuutta esittää kuvan 102 resonaattori 107, jossa tapituskohta 122 on kelan toisen kierroksen kohdalla. Tällöin liuskajohdin 10 ulottuu sormimaisessa ulokkeessa vähän matkaa ylöspäin ja päättyy ulokkeen reunaan, jossa juottaminen tapahtuu sillä kohtaa olevaan resonaattorin kierrokseen. Tapituskohta voi olla siten minkä tahansa resonaattorikierroksen kohdalla ja kohtia voi olla useitakin. Resonaattorin suora jalka 102 on eroten kuvan 1 jalasta taivutettu resonaattorin akselin suuntaiseksi kulkien etäisyydellä eristelevystä ja sen toinen 15 pää kiinnittyy kokoonpanovaiheessa kotelon pohjalevyyn 31, kuva 3, ja maadoittuu sitä kautta, jos levy on metallia. Kotelon pohjalevy voi muodostua myös radiolaitteen piirilevystä, jonka ainakin toinen pinta on suodattimen kohdalla kauttaaltaan metalloitu, jolloin jalan kärki on yhdistetty metalloituun pintaan.

20 Kuvassa 4 on esitetty tekniikan tason mukainen valmis suodatin, jossa suodattimen kotelo 41 on osin aukileikattu niin, että resonaattori on selvästi näkyvissä. Tässä suodattimessa on piirien välissä väliseinät, joista näkyvissä on seinät 42 ja 43, joissa voi olla mahdollisesti kytkentäaukko (ei esitetty kuvassa), jonka kautta piiri voi kytkeytyä sähkömagneettisen kentän välityksellä viereiseen piiriin. Väliseinällä ei 25 ole merkitystä keksinnön kannalta, kuten ei silläkään, miten resonaattoreita tukeva eristelevy on kiinnitetty kotelon seinämiin. Kotelo 41 on useimmiten pursottamalla valmistettu alumiinikotelo, ja pohjalevy 44 voi olla metallilevy tai piirilevy, jonka toinen pinta on metalloitu. Näkyvissä olevien helix-resonaattoreiden 6 ja 7 tapitus-kohdat 21 ja 22 on kuvattu mustalla pisteellä, ja resonaattori liittyy tästä tapitus-30 kohdasta eristelevyn alaosaan 101A ja sormiin 103 tehtyyn liuskajohtopiiriin (ei esitetty kuvassa). Jalkojen 102 ja 102' käijet 112 ja 113 on juotettu pohjalevyyn 44, mikäli se tai sen pinta on metallia tai ne on sähköä johtavasti yhdistetty pohjalevyn vastakkaisella puolella olevaan metallifolioon, mikäli pohjalevy on piirilevyä.

35 Radiotaajuussuodattimissa, joissa on vähintään kaksi resonaattoria, voidaan suodattimen resonaattoreiden välinen tarvittava kytkentä toteuttaa käyttämällä perinteisiä 4 96998 kiinteitä kondensaattoreita, jotka soveltuvat suhteellisen pienillä taajuuksilla käytettäviin suodattimiin. Taajuuden kasvaessa kytkentäkapasitanssin arvot muuttuvat niin pieniksi, ettei niitä voi toteuttaa enää käyttämällä perinteisiä kondensaattoreita vaan on käytettävä hyväksi esim. kytkentälevylle toteutettua levykapasitanssia, 5 jossa eristeaineen molemmilla puolilla olevat metalloidut kuviot muodostavat tarvittavan kapasitanssin. Helix-suodattimissa, joita selostettiin edellä ja joita on kuvattu esim. US-patenteissa 4 977 383 ja 5 047 739 resonaattoreiden väliset kytkennät on toteutettu tavallisesti siten, että resonaattorit erottavassa metallisessa väliseinässä on tietyn kokoinen aukko, jonka välityksellä resonaattorit kytkeytyvät sähkö-10 magneettisen kytkennän avulla toisiinsa. Tämä on esitetty myös patentissa US-5 157 363. Aukon sijaitessa resonaattoreiden avoimen pään tasalla kytkentää voidaan pitää pääasiallisesti kapasitiivisena, jolloin aukkoja voidaan yksinkertaisuuden vuoksi pitää kondensaattoreina. Mitä suurempi aukko väliseinässä on, sitä suurempi on kahden piirin välillä oleva kytkentä ja sitä suurempi on piirien välinen kapasitii-15 vinen kytkentä. Kytkennän suuruutta voidaan muuttaa muuttamalla suodattimen piirien välisessä metalliseinässä olevan aukon kokoa. Tällöin joudutaan käyttämään jo samassa suodattimessa usein eri kokoisia kytkentäaukkoja, jolloin suodattimen aukkojen valmistamisessa tarvittavat työkalut yhdessä tuotekehitysvaiheessa tarvittavien väliaikaisten työkalujen kanssa voivat aiheuttaa melkoisesti kustannuksia.

20

Resonaattoreiden mekaanisen aseman muutokset kytkentäaukon paikkaan nähden aiheuttavat piirien välisissä kytkennöissä muutoksia, jotka näkyvät suodattimen sähköisten ominaisuuksien vaihteluina. Lisäksi osien valmistuksen epätarkkuudet aiheuttavat hajontaa suodattimen piirien välisissä kytkennöissä.

25

Kuvassa 5 on esitetty tyypillisen kahdella resonaattorilla, esim. helix-resonaatto-reilla toteutetun kaistanpäästösuodattimen kytkentäkaavio. Tavallisesti kaistanpääs-tösuodattimessa resonaattoreiden väliset kytkennät on toteutettu siten, että suodattimen resonaattorit erottavaan metalliseinään on muodostettu kytkentäaukko, jonka 30 välityksellä toteutetaan resonanssipiirien välinen kytkentä. Kapasitanssi C kuvaa suodattimen piirien välistä kapasitiivista kytkentää. HX1 ja HX2 esittävät siirtojoh-toresonaattoreita, edullisesti helix-resonaattoreita ja LI ja L2 esittävät kytkentäin-duktansseja, joilla kytkeydytään resonaattoreihin/resonaattoreista suodattimen sisääntulo- ja ulostuloportteihin, jotka ovat usein 50 ohmia impedansseiltaan. Usein 35 joudutaan suodattimen tuotekehitysvaiheessa muuttamaan resonaattoreiden pituuksia, korkeutta ontelossa, tapituspaikkaa yms., jolloin kytkentäaukkojen kokoa jou- 5 96998 dutaan muuttamaan kulloisenkin muutoksen takia. Tämä aiheuttaa ylimääräisiä tuotekehitysvaiheen kustannuksia ja hidastaa tuotteen kehitysaikaa.

Keksinnön mukaisella rakenteella voidaan edellä kuvattuja ongelmia helpottaa tai 5 jopa kokonaan poistaa ne ja saavuttaa huomattavia kustannussäästöjä. Tämä saavutetaan järjestämällä kahden vierekkäisen helix-resonaattorin välille johdin, joka kytkeytyy kumpaankin resonaattoriin sähkömagneettisesti. Tällöin resonaattorit kytkeytyvät samalla toisiinsa tämän johtimen välityksellä. Edullisesti johdin järjestetään kulkemaan kummankin resonaattorikelan sisäpuolelle kelan reunan lähei-10 syydessä, jotta tarvittava sähkömagneettinen kytkentä syntyy. Lisäksi johdin on edullisesti mikroliuskajohto, joka on jäljestetty esim. sormimaisessa kamparaken-teisessa helix-suodattimessa eristelevyn pinnalle kulkemaan kahden vierekkäisen resonaattorikelan sisäpuolelle. Edullisesti mikroliuskajohto kytkeytyy resonaattoriin resonaattorin avoimeen päähän tai sen läheisyyteen kytketyn kytkentätäplän 15 kautta, jolloin mikroliuskajohto on jäljestetty tämän täplän läheisyyteen kytkeytyen täplään pääasiallisesti kapasitiivisesti.

Käyttämällä keksinnön mukaista kytkentäjäijestelyä helix-suodattimissa, varsinkin suodatinten tuotekehitysvaiheessa, tarvittavien muutosten tekeminen helpottuu ja 20 tuotteen tuotekehitysaikaa voidaan merkittävästi lyhentää. Erityisesti hyvin leveä-kaistaisissa suodattimissa esim. PCN-suodattimissa, joissa suodattimen kaistanleveys on 75 MHz, ei piirien välistä kytkentää voida edes kunnolla toteuttaa käyttämällä hyväksi perinteistä aukkokytkentää.

25 Vierekkäisten resonaattoreiden kytkemiseksi toisiinsa voidaan kytkennän toteuttamiseksi käyttää yksistään keksinnön mukaista jäijestelyä ja koteloida suodatin kotelolla, jossa väliseinissä ei ole aukkoja lainkaan. Vaihtoehtoisesti voidaan resonaattoreiden väliseen kytkentään käyttää sekä keksinnön mukaista rakennetta että kyt-kentäaukkoja väliseinissä. Käyttämällä keksinnön mukaista kytkentärakennetta voi 30 helix-suodattimen kotelon väliseinän kytkentäaukon koko olla sama jokaisessa väliseinässä. Lisäksi kytkentäaukon koko voidaan valita siten, että sen avulla toteutetaan tarvittavasta kytkennästä on edullisesti pääosa, ja loppuosa kytkennästä toteutetaan käyttämällä keksinnön mukaista jäijestelyä, jossa resonaattorikelan läheisyyteen jäljestetyllä johtimella, edullisesti mikroliuskajohdolla muodostetaan tarvittava 35 sähkömagneettinen (kapasitiivinen) lisäkytkentä. Käyttämällä aukko- ja johdinkyt-kentää yhdessä voidaan aukko pitää vakiokokoisena ja silti toteuttaa erilaisia suo- « 6 96998 dattimia, esim. sellaisia, joiden kaistanleveydet ja taajuudet poikkeavat toisistaan, muuttamalla ainoastaan keksinnön mukaisen kytkentäjohtimen ominaisuuksia kutakin tilannetta vastaavaksi. Tällöin ei suodattimen valmistuksessa tarvitse valmistaa kuin yksi työkalu entisen usean työkalun sijasta kytkentäaukkojen muodostamisek-5 si. Ominaisuuksiltaan erilaisten suodatinversioiden tekeminen helpottuu ja nopeutuu, tarvitseehan suodattimen kytkentämuutosten toteuttaminen ainoastaan uuden johtimen valmistamisen, esim. uuden piirilevykuvion muodossa käytettäessä liuska-johtoja, jolloin tuotteen suunnittelua voidaan myös oleellisesti nopeuttaa.

10 Keksinnölle on tunnusomaista se, että se käsittää kahden vierekkäisen resonaattorin välille sijoitetun johtimen, joka on järjestetty etäisyydelle kummastakin resonaatto-rikelasta siten, että johtimen yksi osuus kytkeytyy sähkömagneettisesti toiseen resonaattoriin ja toinen osuus kytkeytyy sähkömagneettisesti toiseen resonaattoriin.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten kuvien avulla, joissa: kuva 1 esittää tunnettua resonaattorin tapitusta, kuva 2 kuvaa tunnetun nelipiirisen suodattimen resonaattoreita, kuva 3 on sivukuva yhdestä kuvan 2 resonaattorista, 20 kuva 4 kuvaa osittain aukileikattuna tunnettua suodatinta, kuva 5 esittää tunnetun kaksi resonaattoria käsittävän kaistanpäästösuodatti-men kytkentäkaavion, kuva 6a esittää erään keksinnön mukaisen suodatinrakenteen kahden helix-resonaattorin kytkemiseksi toisiinsa, 25 kuva 6b esittää erään keksinnön mukaisen suodatinrakenteen kahden helix-resonaattorin kytkemiseksi toisiinsa, kuva 6c esittää erään keksinnön mukaisen suodatinrakenteen kahden helix-resonaattorin kytkemiseksi toisiinsa, kuva 7 esittää kytkentäkaavion kuvan 6 rakenteesta, 30 kuva 8a esittää erään toisen keksinnön mukaisen suodatinrakenteen, . · kuva 8b esittää erään suoritusmuodon mukaisen rakenteen toiselta puolelta kat sottuna kuin kuvassa 8a, kuva 9 esittää kytkentäkaavion kuvan 8 rakenteesta, kuva 10a esittää helix-resonaattoreita käsittävän suodattimen kotelon poikkileik-35 kauksen edestäpäin katsottuna, ja kuva 10b esittää leikkauksen kuvasta 10a.

ti 7 96998

Kuvia 1-5 selostettiin jo edellä tekniikan tason yhteydessä.

Eräs keksinnön mukainen rakenne on esitetty kuvassa 6, joka esittää kahdesta he-5 lix-resonaattorista HX1, HX2 muodostetun suodattimen. Helix-resonaattorit muodostuvat lieriökelaksi kierretyistä metallilangoista eli kiertävät eristelevyn ulokkeen, vaikka helix-resonaattoreiden kierrokset onkin esitetty kuvassa katkaistuina, jotta keksinnön mukainen rakenne voidaan helpommin nähdä. Helix-resonaattorit HX1 ja HX2 on kiinnitetty avoimesta päästään kytkentäalustalle 14 oleviin kytken-10 täpisteisiin eli kytkentätäpliin 1, 2 sekä tapituskohdista tapituspisteisiin 12 ja 13. Kytkentäpisteiden 1, 2 lähelle on jäljestetty kytkentälevyn pinnalle kytkentäliuska MLIN2 kunkin resonaattorin HX1, HX2 välille siten, että kunkin resonaattorin sisälle kulkee osuus 3, 4 kytkentäliuskasta MLIN2. Kytkentäliuskan osat 3, 4 haarautuvat edelleen kahteen osaan 5, 6 ja 7, 8 kiertäen kytkentäpisteitä, jolloin liuskan 15 haarat muodostavat kapasitiivisen kytkennän kytkentäpisteiden 1,2 ja kytkentäliuskan MLIN2 välille. Kytkentäliuskan MLIN2 osuudet 3 ja 4 voisivat yhtä hyvin kulkea yhtenäisinä (haarautumatta) kytkentäpisteiden lähellä kytkeytyen niihin säh-kömagneettisesti. Keksinnön mukainen kytkentäjohdin (kytkentäliuska) ei siten rajoitu tässä esitettyyn muotoon eikä kokoon. Kytkentäliuskat voivat olla myös haa-20 rautuneet kuten kuvan 6b mukaisessa suoritusmuodossa on esitetty. Kuvassa 6c tarvittava kytkeytyminen resonaattoriin saadaan toteutettua sähkömagneettisen kentän avulla, eikä kytkentäliuskan MLIN2 tarvitse ylettyä kytkentäpisteen 1 välittömään läheisyyteen.

25 Resonaattorin avoimessa päässä (yläpäässä) kytkentäliuskan kytkeytyminen resonaattoriin on pääosin kapasitiivista, mutta myös induktiivista kytkeytymistä voi esiintyä. Osa muodostuvasta sähkömagneettisesta kytkennästä muodostuu suoraan helix-resonaattorin HX1, HX2 ja kytkentäliuskan MLIN2 osuuksien 3, 4 välisestä kytkennästä, vaikka kytkeytyminen kytkentäpisteisiin 1, 2 on kuvan 6 esittämässä 30 muodossa voimakkaampaa. Helix-resonaattorin HX1, HX2 sisällä on voimakas • sähkökenttä ja etenkin resonaattorin avoimen pään (kuvassa yläpää) läheisyydessä se on hyvin voimakas, jolloin helix-resonaattorin sisällä kulkevan liuskajohtimen avulla voidaan saada riittävä kytkeytyminen resonaattoriin. Muodostuvan kapasitiivisen kytkennän voimakkuuteen vaikuttaa se, kuinka lähellä kytkentäpisteitä 1 ja 2 35 ovat kytkentäliuskan kytkentäliuskan haarat 3, 5, 7 ja 4, 6, 8, mikroliuskan etäisyys dl, d2 helix-resonaattorin HX1, HX2 kierroksista tai kytkentäliuskan MLIN2 omi- 8 96998 naisuudet, liuskakuvion muoto, liuskan leveys ja se, kuinka lähellä kytkentäliuska MLIN2 kulkee helix-resonaattorin kierroksia.

Haluttaessa pienentää tarvittavaa resonaattoreiden välistä kytkentää voidaan kaik-5 kein edullisimmin lyhentää mikroliuskajohtimen MLIN2 avoimen pään haarojen 5 ja 6 ja/tai 7 ja 8 pituuksia tai kokonaan poistaa nämä. Tällöin viimeksi mainitussa tapauksessa voidaan mikroliuskajohtimen MLIN2 pituudella vaivattomimmin vaikuttaa kapasitiivisen kytkennän voimakkuuteen. Mitä lyhyempi on se osuus MLIN2:sta, joka kulkee helix-resonaattorin sisälle, sen heikompi kapasitiivinen 10 kytkentä saadaan aikaan ja päinvastoin. Kytkettävä suurtaajuinen signaali tuodaan suodattuneen mikroliuskajohtimella MLIN1, joka on järjestetty suodattimen tulolii-tännän INPUT ja ensimmäisen helix-resonaattorin HX1 kytkentäkohdan 12 välille ja vastaavasti suodattimen ulostulossa mikroliuskajohdin MLIN3 viimeisen resonaattorin HX2 (kytkentäkohdan 13) ja suodattimen lähtöliitännän OUTPUT välillä. 15 Nämä mikroliuskajohdot MLIN1, MLIN3 toimivat siirtojohtoina/induktansseina.

Kuvassa 7 on esitetty kuvan 6 mukaisen rakenteen kytkentäkaavio. Kapasitanssit C1 ja C2 muodostuvat edellä kuvatun mukaisesti kytkentäpisteen 1 ja kytkentälius-kan osuuden 3, 5, 7 välille ja vastaavasti kytkentäliuskan osuuden 4 (6, 8) ja kyt-20 kentäpisteen 2 välille. Viitteet 10 ja 11 esittävät kuvassa 6 helix-resonaattoreiden HX1, HX2 jalkoja, jotka liitetään suodattimen koteloon, mistä johtuen ne on kuvassa 7 kuvattu maadoituksina. Kuvassa 6 on esitetty eräs keksinnön sovellusmuoto ja muissa keksinnön mukaisissa ratkaisuissa edellä kuvatut mikroliuskajohtimet voivat olla ominaisuuksiltaan erilaisia liuskan muodon, leveyden ja pituuden suh-25 teen. Joissakin suodattimissa tarvittavat resonaattoreiden väliset kytkennät ovat niin pieniä, että jo lyhytkin kytkeytyvä mikroliuska helix-resonaattorin sisäpuolella tai sen läheisyydessä on riittävä, jotta tarvittava kapasitiivinen kytkentä saadaan aikaan. Näistä on esitetty esimerkki kuvassa 8a, jossa kytkentäliuskan MLIN5 osuudet 16, 17 ja kytkentäliuskojen MLIN4 ja MLIN6 osuudet 15 ja 18 päättyvät ennen 30 helix-resonaattoreiden HX3, HX4 yläpäitä.

Kuvassa 8a on esitetty eräs neljä resonaattoria käsittävä kaistanpäästösuodatin. Kuvassa viitteet HX1 - HX4 esittävät helix-resonaattoreita, MLIN5-MLIN6 esittävät keksinnön mukaisia kytkentäliuskoja, MLIN1 ja MLIN3 esittävät tulon INPUT ja 35 lähdön OUTPUT kytkentäliuskoja. Helix-resonaattorit muodostuvat lieriökelaksi kierretyistä metallilangoista eli kiertävät eristelevyn ulokkeen, vaikka helix-reso-

II

9 96998 naattoreiden kierrokset onkin esitetty kuvassa katkaistuina, jotta keksinnön mukainen rakenne voidaan helpommin nähdä. Kuvassa 8a esitetyn suodattimen kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 9, jossa kapasitanssit Cl ja C6 ovat kuvassa 6 kuvatunlaisia kytkentäkondensaattoreita. Kapasitiiviset kytkennät päätyresonaattoreiden 5 HX1, HX2 välisiin resonaattoreihin HX3, HX4 on myös toteutettu liuskajohdoilla, muttei kytkentäpisteisiin, vaan suoraan resonaattorikelaan. Kapasitanssi C2 muodostuu resonaattorin HX3 ja mikroliuskajohtimen MLIN4 (haaran 15) väliin muodostuvasta kapasitiivisesta kytkennästä. Kapasitanssi C3 taas muodostuu mikroliuskajohtimen MLIN5:n (haaran 16) ja resonaattorin HX3 välisestä kytkennästä.

10 Vastaavasti kapasitanssi C4 muodostuu resonaattorin HX4 ja mikroliuskajohtimen MLIN5 (haaran 17) välisestä kapasitiivisesta kytkennästä ja vastaavasti kapasitanssi C5 muodostuu mikroliuskajohtimen MLIN6 (haaran 18) ja resonaattorin HX4 välisestä kytkennästä. Kytkentäkapasitanssit C2, C3, C4, C5 muodostuvat siis resonaattorin lähelle sijoitettujen liuskajohtimien, jotka tässä tapauksessa ovat re-15 sonaattorien sisällä, kytkeytymisestä resonaattoreihin. Yhtä hyvin nämä liuskajoh-dot voisivat sijaita resonaattoreiden ulkopuolella, kuitenkin resonaattoreiden läheisyydessä. Haluttaessa muuttaa resonaattoreiden HX3 ja HX4 välistä kapasitiivista kytkentää pienemmäksi, voidaan lyhentää mikroliuskajohtimia MLIN4 ja/tai MLIN5. Voidaan myös ohentaa käytettävän liuskajohtimen leveyttä tai muuttaa 20 liuskan etäisyyttä d3 sivusuunnassa resonaattorista.

Resonaattoreiden välille tarvittava kytkentä voidaan myös toteuttaa jäljestämällä mikroliuskajohtimet vastakkaiselle puolelle kytkentäalustaa 14 kuin millä kytkentäpisteet 1, 2, 19 ja 20 ovat. Tällöin voidaan levyn 14 toiselle puolelle jääneeseen 25 tilaan toteuttaa tarpeelliset lisäkytkennät esim. vasteeseen tarvittavien nollakohtien synnyttämistä varten. Kytkentäliuskat MLIN4, MLIN5, MLIN6 voidaan järjestää alustan toiselle puolelle kuin muut kytkentäliuskat. Tämä on esitetty kuvassa 8b. Tällöin ei kytkentäliuskoja MLIN4, MLIN5, MLIN6 ole eristelevyn etupuolella.

30 Eräässä keksinnön suoritusmuodossa tätä ongelmaa helpotetaan myös oleellisesti.

;· Tässä suoritusmuodossa käytetään resonaattoreiden välillä sekä edellä kuvattua aukkokytkentää että myös aikaisemmin kuvattua liuskakytkentää. Kuvissa 10a ja 10b, joissa on esitetty eräs kaistanpäästösuodattimen kotelo, suodattimen resonaattoreiden välillä olevissa metallisissa väliseinissä SI, S2, S3 ja S4 on kaikissa edul-35 lisesti samansuuruiset kytkentäaukot 5, joiden kautta resonaattoreiden välille saadaan syntymään sähkömagneettinen kytkentä, joka on pääasiallisesti kapasitiivinen 10 96998 kytkentä. Kytkentäaukon koko valitaan siten, että sen avulla toteutetaan tarvittavasta kytkennästä edullisesti pääosa, ja loppuosa kytkennästä toteutetaan käyttämällä keksinnön mukaista kytkentäjäijestelyä, jossa resonaattorikelan läheisyyteen jäljestetyllä johtimella, edullisesti mikroliuskajohtimella, muodostetaan tarvittava 5 kapasitiivinen lisäkytkentä. Käyttämällä aukko- ja johdinkytkentää (mikroliuska-kytkentää) yhdessä voidaan yhden "peruskytkentäaukon" avulla toteuttaa erilaisia suodattimia, esim. sellaisia, joiden kaistanleveydet ja taajuudet poikkeavat toisistaan, muuttamalla ainoastaan keksinnön mukaisen kytkentäjohtimen (mikroliuska-johtimen) ominaisuuksia kutakin tilannetta vastaavaksi. Tällöin ei suodattimen 10 valmistuksessa tarvitse valmistaa kuin yksi työkalu entisen usean työkalun sijasta kytkentäaukkojen muodostamiseksi. Ominaisuuksiltaan erilaisten suodatinversi-oiden tekeminen helpottuu ja nopeutuu, tarvitseehan-suodattimen kytkentämuutos-ten toteuttaminen ainoastaan uuden piirilevykuvion valmistamisen, jolloin tuotteen suunnittelua voidaan myös oleellisesti nopeuttaa.

15 tt

Claims (10)

96998 π

1. Radiotaajuussuodatin, joka käsittää ainakin kaksi toisistaan etäisyydelle sijoitettua helix-resonaattoria (HX1 - HX4), joista kukin muodostuu lieriökelaksi kierretystä metallilangasta, tunnettu siitä, että se käsittää kahden vierekkäisen reso- 5 naattorin välille sijoitetun johtimen (MLIN2; MLIN4 - MLIN6), joka on jäljestetty etäisyydelle (dl, d2, d3) kummastakin resonaattorikelasta siten, että johtimen yksi osuus (3, 16, 18) kytkeytyy sähkömagneettisesti toiseen resonaattoriin (HX1, HX3, HX4) ja toinen osuus (4, 15, 17) kytkeytyy sähkömagneettisesti toiseen resonaattoriin (HX2, HX3, HX4). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että johdin on järjestetty kelan sisäpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että 15 johdin on järjestetty kelan ulkopuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että johdin on mikroliuskajohto.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että se käsittää eristelevyn (14, 101), joka tukee lieriökelaa (106) sen sisäpuolelta ja jossa on lieriökelaa varten ulkonema, jolloin lieriökela (106) on kierretty eristelevyn (14, 101) ulkoneman ympärille, ja jonka eristelevyn (14, 101) pinnalle on sijoitettu lius-kajohdoista (8, MLIN1, MLIN3) muodostettu sähköinen piiri suodattuneen ja reso-25 naattoreihin kytkeytymiseksi, ja että eristelevylle (14) on kahden vierekkäisen resonaattorin välille järjestetty mikroliuskajohto (MLIN2, MLIN4-MLIN6), joka on järjestetty etäisyydelle (dl, d2, d3) kummastakin resonaattorikelasta siten, että mik-roliuskajohdon yksi osuus (3, 16, 18) on yhdellä ulkonemalla ensimmäisen reso-naattorikelan (HX1, HX3, HX4) sisäpuolella ja toinen osuus (4, 15, 17) on toisella 30 ulkonemalla toisen resonaattorikelan (HX2, HX3, HX4) sisäpuolella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että eristelevylle (14) on järjestetty kytkentätäplä (1, 2, 19, 20), joka on kytketty yhteyteen resonaattorikelaan kelan (HX1 - HX4) avoimeen päähän tai sen läheisyyteen, 35 ja toinen mikroliuskajohdon (MLIN2, MLIN4-MLIN6) mainituista osuuksista (3 - 96998 8, 15 - 18) on järjestetty mainitun kytkentätäplän (1, 2, 19, 20) läheisyyteen kytkeytyen sähkömagneettisesti resonaattoriin mainitun kytkentätäplän kautta.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen radiotaajuussuodatin, tunnet- 5 tu siitä, että johtimen kytkeytyminen resonaattoriin on pääasiallisesti kapasitiivista.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että se käsittää enemmän kuin kaksi resonaattoria ja mikroliuskajohtoja on järjestetty eristelevyn (14) molemmille puolille. 10

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 8 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainittu resonaattorikelaan yhteydessä oleva kytkentätäplä (1,2, 19, 20) on eriste-levyn (14) yhdellä puolella ja eristelevyn (14) toisella puolella on mainittu kaksi vierekkäistä resonaattoria toisiinsa kytkevä mikroliuskajohto (MLIN4, MLIN5,

15 MLIN6), joka on jäljestetty kytkentätäplän (1,2, 19, 20) kohdalle kytkeytyen kyt- kentätäplään sähkömagneettisesti eristelevyn läpi.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että se käsittää metallisen tai metalloidun kotelon, jossa helix-resonaattorin 20 (HX1 - HX4) on erotettu toisistaan metallisella tai metalloidulla väliseinällä, jossa on aukko (5), jonka kautta vierekkäiset resonaattorit kytkeytyvät toisiinsa sähkömagneettisesti. II 13 96998