IT202100012983A1 - Elemento di fissaggio per il risonatore di un filtro a radiofrequenza - Google Patents

Description

DESCRIZIONE in Italiano della domanda di Brevetto per invenzione industriale IT 102021000012983:

?ELEMENTO DI FISSAGGIO PER IL RISONATORE DI UN FILTRO A RADIOFREQUENZA?

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

[0001] La presente invenzione riguarda in generale la comunicazione a radiofrequenza (?RF?) e, pi? nello specifico, a filtri per la comunicazione a RF.

Contesto

[0002] Le antenne, per esempio le antenne delle stazioni base usate in sistemi di comunicazione cellulare, spesso includono uno o pi? filtri RF. Questi filtri vengono spesso implementati come filtri a cavit? risonanti. Un esempio di un convenzionale filtro a cavit? risonante 50 ? mostrato nelle figure 1A e 1B. Il filtro 50 ? un duplicatore doppio che include due duplicatori a tre porte in un singolo alloggiamento (tutte e sei le porte non sono visibili nelle figure). Il filtro 50 include un alloggiamento 60 che presenta una base 62 ed una pluralit? di pareti laterali 64. Una battuta interna 66 viene formata intorno al perimetro dell'alloggiamento 60. Una pluralit? di pareti interne 68 si estende verso l'alto dalla base 62 per suddividere la parte interna dell'alloggiamento 60 in una pluralit? di cavit? risonanti 70. Finestrelle di accoppiamento 72 vengono formate all'interno delle pareti 68, e queste finestrelle 72, nonch? le aperture tra le pareti 68, consentono la comunicazione tra le cavit? risonanti 70. Una pluralit? di colonne o ?piedistalli? 74 filettate internamente si estende verso l'alto dalla base 62. Rispettivi elementi di risonanza (o risonatori) 76 vengono montati sui piedistalli 74 per formare gruppi risonatori. Gli elementi di risonanza 76 possono comprendere, per esempio, risonatori dielettrici o risonatori coassiali metallici, e possono essere montati mediante viti 80 sui rispettivi piedistalli 74. Una piastra di copertura (non mostrata) funge da copertura di sommit? per il filtro 50. Un cospicuo numero di viti aggiuntive 80 viene usato per mantenere saldamente la piastra di copertura in posizione in modo tale che la piastra di copertura entri continuamente a contatto con la battuta interna 66 e le superfici di sommit? delle pareti 68 per fornire prestazioni ottimali rispetto alla distorsione di intermodulazione passiva (?PIM?).

[0003] Ciascun duplicatore del filtro 50 pu? includere una prima porta 82 selettiva per la frequenza, una seconda porta 84 selettiva per la frequenza ed una porta comune 86. Viene anche fornita una pluralit? di viti di regolazione 90. Le viti di regolazione 90 possono essere regolate per regolare gli aspetti della risposta in frequenza di ciascun duplicatore come, per esempio, la frequenza centrale degli incavi nella risposta di ciascun duplicatore. Almeno alcune delle viti di regolazione 90 possono essere posizionate sopra le rispettive dei risonatori 76 in modo tale che le viti di regolazione 90 possano essere inserite a profondit? diverse nell'alloggiamento (e anche nelle estremit? superiori aperte dei risonatori 76) al fine di regolare le frequenze di risonanza dei rispettivi gruppi risonatori.

[0004] Un gruppo risonatore 10 tipicamente configurato viene mostrato nella figura 2, con il risonatore metallico 76 (sovente acciaio) montato su un piedistallo 74. Il risonatore 76 ? spesso a forma di ciotola, con una base 14 avente un foro centrale 16, una parete laterale cilindrica 18 ed un orlo anulare 20. Il piedistallo 74 (tipicamente formato in metallo) ? sostanzialmente una torre su cui viene montato il risonatore 76. Come esaminato sopra, in circostanze abituali, il risonatore 76 viene montato sulla superficie superiore del piedistallo 74 tramite una vite 80, la quale viene inserita attraverso il foro 16 nel risonatore 76 e all'interno di un foro filettato 22 nella superficie superiore del piedistallo 74. Una vite di regolazione 90 o un altro elemento di regolazione viene mostrata sospesa al di sopra della coclea 80 ed ? posizionata rispetto al risonatore 76 per fornire una risposta in frequenza desiderata (in alcune forme di realizzazione, l'estremit? inferiore della vite di regolazione 90 interseca un piano P definito dall'orlo 20).

[0005] I risonatori 76, i piedistalli 74 e le viti di regolazione 90 sono spesso di dimensioni alquanto esigue. Pertanto, variazioni dimensionali esigue possono avere un notevole impatto sulle prestazioni. Pertanto, pu? essere auspicabile fornire tecniche e configurazioni alternative per questi componenti.

Sommario

[0006] Alcune forme di realizzazione dell?invenzione riguardano un gruppo per un filtro per un'antenna, per esempio un'antenna di stazione base di un sistema di comunicazione cellulare. Il gruppo comprende: un piedistallo allungato con una superficie superiore; un risonatore; un elemento di regolazione che ? posizionato al di sopra del risonatore; ed una vite che monta il risonatore sulla superficie superiore del piedistallo, la vite comprendendo un gambo con una filettatura ed una testa, la testa comprendendo una pluralit? di recessi configurati per ricevere un utensile, i recessi estendendosi attraverso la testa.

Breve descrizione delle figure

[0007] Le FIGURE 1A e 1B sono viste in prospettiva di un convenzionale filtro RF.

[0008] La FIGURA 2 ? una sezione trasversale schematica di un piedistallo e di un risonatore fissati con una vite convenzionale.

[0009] La FIGURA 3 ? una vista in prospettiva di una vite usata per fissare un risonatore ad un piedistallo secondo le forme di realizzazione dell?invenzione.

[00010] La FIGURA 4A ? una vista in prospettiva di un utensile per fissare la vite della figura 3.

[00011] La FIGURA 4B ? una vista in prospettiva parziale ingrandita della testa e dei denti dell'utensile della figura 4A.

[00012] La FIGURA 5 ? una vista in sezione schematica della vite della figura 3 impiegata per montare un risonatore su un piedistallo.

[00013] La FIGURA 6A ? un grafico che rappresenta graficamente la frequenza di risonanza in funzione dell'altezza dell'alloggiamento (piedistallo) e del risonatore.

[00014] La FIGURA 6B ? un grafico che rappresenta graficamente la frequenza di risonanza in funzione della posizione della vite di regolazione quando una vite convenzionale viene impiegata per montare il risonatore sul piedistallo. La figura 6C ? un grafico analogo, ma che impiega una vite a testa ridotta della figura 3.

[00015] Le FIGURE 7A e 7B sono grafici che mostrano il campo elettrico prodotto da un gruppo comprendente una vite di regolazione ed un piedistallo e risonatore fissati con una vite convenzionale (figura 7A) rispetto alla vite della figura 3 (figura 7B).

[00016] Le FIGURE 8A e 8B sono grafici che mostrano la distribuzione del campo elettrico di un gruppo con una vite di regolazione ed un piedistallo e risonatore fissati con una vite convenzionale (figura 8A) rispetto alla vite della figura 3 (figura 8B)

Descrizione dettagliata

[00017] La presente invenzione viene descritta facendo riferimento ai disegni allegati. Si apprezzer? il fatto che la presente specifica descrive soltanto alcune forme di realizzazione esemplificative della presente invenzione e che le tecniche descritte nella presente hanno un'applicabilit? oltre le forme di realizzazione esemplificative descritte di seguito.

[00018] Le forme di realizzazione della presente invenzione sono state descritte di seguito facendo riferimento ai disegni allegati, in cui sono mostrate le forme di realizzazione dell'invenzione. Tuttavia, questa invenzione pu? essere realizzata in molte forme differenti e non dovr? essere interpretata come limitata alle forme di realizzazione esposte nella presente. Piuttosto, queste forme di realizzazione vengono fornite in modo che questa divulgazione sia accurata e completa, e trasmetta pienamente l'ambito dell'invenzione agli esperti nella tecnica. Numeri uguali si riferiscono a elementi uguali ovunque.

[00019] Si comprender? che, sebbene i termini primo, secondo, eccetera, possano essere usati nella presente per descrivere vari elementi, questi elementi non dovranno essere limitati da questi termini. Questi termini vengono usati soltanto per distinguere un elemento dall'altro. Per esempio, un primo elemento pu? essere definito come un secondo elemento e, analogamente, un secondo elemento pu? essere definito come un primo elemento, senza discostarsi dall'ambito della presente invenzione. Come usato nella presente, il termine "e/o" comprende una qualsiasi delle e tutte le combinazioni di uno o pi? degli elementi elencati associati.

[00020] Si comprender? che, quando viene indicato che un elemento si trova "su" un altro elemento, esso pu? essere direttamente sull'altro elemento oppure possono anche essere presenti elementi contingenti. Al contrario, quando viene indicato che un elemento si trova "direttamente su" un altro elemento, non sono presenti elementi contingenti. Si comprender? anche che, quando viene indicato che un elemento ? "collegato" o "accoppiato" a un altro elemento, esso pu? essere collegato o accoppiato direttamente all'altro elemento oppure possono essere presenti elementi contingenti. Al contrario, quando viene indicato che un elemento ? "direttamente collegato" o "direttamente accoppiato" a un altro elemento, non sono presenti elementi contingenti. Altri termini usati per descrivere la relazione tra gli elementi dovranno essere interpretati in modo analogo (vale a dire, ?tra? rispetto a ?direttamente tra?, ?adiacente? rispetto a ?direttamente adiacente?, eccetera).

[00021] La terminologia usata nella presente ha lo scopo di descrivere solo le forme di realizzazione particolari e non intende limitare l'invenzione. Come usate nella presente, le forme singolari "un/uno", "una" e "il/lo/la" sono destinate a includere anche le forme plurali, salvo il contesto non indichi chiaramente in altro modo. Si comprender? inoltre che i termini "comprende", "comprendente", "include" e/o "includente", quando usati nella presente, specificano la presenza di caratteristiche, operazioni, elementi e/o componenti dichiarati, ma non precludono la presenza o l'aggiunta di una o pi? altre caratteristiche, operazioni, elementi, componenti e/o loro gruppi.

[00022] Gli aspetti e gli elementi di tutte le forme di realizzazione descritte di seguito possono essere combinati in qualsiasi modo e/o in qualsiasi combinazione con gli aspetti o gli elementi di altre forme di realizzazione per fornire una pluralit? di forme di realizzazione aggiuntive.

[00023] Poich? le comunicazioni cellulari sono supportate in bande di frequenza pi? elevate, la dimensione dei vari componenti inclusi nell'apparecchiatura di comunicazione cellulare ? ridotta, poich? la dimensione di molti componenti ? una funzione della lunghezza d'onda dei segnali RF trasmessi e ricevuti dal sistema di comunicazione cellulare. Ci? pu? valere per i risonatori che sono inclusi nei filtri a cavit? risonanti. Gli inventori hanno riconosciuto che un problema che pu? insorgere nei filtri a cavit? risonanti progettati per funzionare in bande di frequenza pi? elevate, per esempio le bande di frequenza di 3 GHz e 5 GHz, consiste nel fatto che gli elementi di regolazione 90 progettati per accoppiarsi capacitivamente con i risonatori 76 possono tendere ad accoppiarsi pesantemente con gli elementi di fissaggio metallici che vengono usati per montare i risonatori 76 sui rispettivi piedistalli 74. L'accoppiamento aumentato tra ciascun elemento di regolazione 90 e il suo elemento di fissaggio associato determina un accoppiamento ridotto tra l'elemento di regolazione ed il suo risonatore associato 76, il che pu? ridurre l'intervallo mediante il quale le viti di regolazione 90 possono essere usate per regolare la frequenza di risonanza di ciascun risonatore 76. Sebbene l'uso di elementi di fissaggio dielettrici anzich? metallici per montare i risonatori 76 sui rispettivi piedistalli 74 possa evitare questo problema di accoppiamento involontario, gli elementi di fissaggio dielettrici possono non fornire un collegamento sicuro tra i risonatori 76 ed i piedistalli 74, il che pu? determinare un aumento della distorsione PIM e/o aumentare il rischio che un collegamento tra un risonatore 76 ed il suo piedistallo 74 associato fallisca.

[00024] Facendo ora riferimento alle figure 3 e 5, in esse viene mostrata una vite a testa ridotta, indicata genericamente con 120. La vite 120 presenta un gambo122 con una filettatura elicoidale 124 (mostrata schematicamente nella figura 5) ed una testa 126. Come ? possibile osservare nella figura 3, la testa 126 ? relativamente corta, e presenta quattro recessi 128 distanziati in modo equidistante intorno al suo perimetro.

[00025] Le FIGURE 4A e 4B mostrano un utensile 150 che pu? essere usato per inserire e serrare la vite 120. L'utensile 150 include un'impugnatura allungata 152 ed una testa 154 che presenta quattro denti 156 estendentisi assialmente. I denti 156 sono distanziati per adattarsi nei recessi 128 della vite 120. Questa configurazione consente all'utensile 150 di impegnare la vite 120 con i denti 156, in modo tale che la rotazione dell'utensile 150 intorno al suo asse longitudinale faccia ruotare la vite 120 in posizione per fissare un risonatore 76 ad un piedistallo 74 (si veda la figura 5).

[00026] Nella forma di realizzazione illustrata, la testa 126 ha uno spessore compreso tra circa 0,4 e circa 0,8 mm, 0,6 mm essendo tipica (si veda la figura 5). Ci? ? paragonabile ad una vite 80 convenzionale di calibro simile, che tipicamente ha una testa 81 con uno spessore compreso da circa 1,5 a circa 2 mm (si veda la figura 2). Una testa di questo spessore ? tipicamente necessaria su una vite 80 convenzionale perch? includer? una singola fessura (per ricevere un cacciavite a testa piatta) o una serie cruciforme di scanalature continue (per ricevere un cacciavite a testa Phillips). Pertanto, la vite 120 occupa uno spazio notevolmente inferiore all'interno del risonatore 76 (che tipicamente ha un'altezza compresa tra circa 3 e circa 5 mm) ed ? posizionata pi? lontano dall'estremit? inferiore della vite di regolazione 90. In alcune forme di realizzazione, lo spessore della testa 126 ? compreso tra circa il 10 e circa il 25 percento dell'altezza del risonatore 76. Pertanto, le viti 120 secondo le forme di realizzazione della presente invenzione possono essere posizionate ad una distanza maggiore dai loro elementi di regolazione associati e, pertanto, si accoppieranno capacitivamente meno con gli elementi di regolazione.

[00027] Gli inventori hanno scoperto che l'impiego di una vite a testa ridotta 120 per montare un risonatore 76 su un piedistallo 74 pu? fornire un certo numero di vantaggi. Senza voler essere vincolati da un'unica teoria di funzionamento, come esaminato sopra, si ritiene che le viti 80, 120 partecipino, e di conseguenza possano influenzare, la relazione di accoppiamento capacitivo tra il risonatore 76 e la vite di regolazione 90. La maggiore distanza tra la vite a testa ridotta 120 e la corrispondente vite di regolazione 90 (rispetto alla distanza tra una vite convenzionale 80 e una vite di regolazione 90) pu? ridurre l'impatto che la vite 120 ha su questa relazione di accoppiamento capacitivo e, pertanto, pu? fornire vantaggi in termini di prestazioni, come esaminato di seguito.

[00028] In primo luogo, come mostrato nelle figure 6A-6C, l'uso di una vite a testa ridotta 120 pu? consentire all'utilizzatore di impiegare piedistalli 74 e risonatori 76 che vengono prodotti in processi di fabbricazione che hanno tolleranze pi? ampie. La figura 6A mostra il modo in cui la frequenza di risonanza viene influenzata variando le altezze del piedistallo 74 (nella figura 6A indicata come ?alloggiamento?) e del risonatore 76. Quando una vite 80 convenzionale viene impiegata per fissare il risonatore 76 al piedistallo 74 (figura 6B), l'intervallo delle frequenze di risonanza viene notevolmente ridotto per una determinata distanza di inserimento della vite di regolazione, il che indica che sono necessarie tolleranze particolarmente strette al fine di consentire alla vite di regolazione di variare la frequenza di risonanza in un intervallo opportunamente ampio. Al contrario, la figura 6C mostra un intervallo di frequenza decisamente pi? ampio nelle stesse condizioni. Come risultato, il piedistallo 74 ed il risonatore 76 possono essere prodotti in condizioni di produzione pi? indulgenti (vale a dire, tolleranze pi? larghe), il che porta ad una produzione meno costosa e meno scarti (da componenti non conformi).

[00029] In secondo luogo, la vite a testa ridotta 120 pu? fornire un ambiente migliore per le prestazioni elettriche. Le figure 7A e 7B illustrano simulazioni di campo elettrico della prima modalit? condotte su risonatori 76 che sono fissati con una vite a testa ridotta 120 ed una vite convenzionale 80 di dimensioni simili. Nelle simulazioni, una vite di regolazione 90 ? collocata nella medesima posizione rispetto al risonatore 76, il che significa che la vite di regolazione 90 ? pi? vicina alla superficie superiore della vite convenzionale 80 che alla superficie superiore della vite a testa ridotta 120. Le figure 7A e 7B mostrano che viene prodotto un campo elettrico massimo maggiore nello spazio sopra la vite convenzionale 80 rispetto allo spazio sopra la vite a testa ridotta 120.

[00030] Poich? la disposizione che impiega la vite a testa ridotta 120 ha un campo elettrico massimo di prima modalit? inferiore, un risonatore 76 che impiega la vite a testa ridotta 120 pu? ricevere un livello di potenza pi? elevato senza subire guasti elettrici rispetto alla vite convenzionale 80. Le figure 8A e 8B mostrano che, mentre il campo elettrico massimo della disposizione a vite convenzionale si trova direttamente sopra la vite 80, il campo elettrico massimo della disposizione che utilizza la vite a testa ridotta 120 ? ubicato sull'orlo 20 del risonatore 76, e ha un'ampiezza inferiore. Usando l'Equazione 1 di seguito,

in cui PBreakdown ? la potenza di picco massima al momento del guasto;

Emax(<Breakdown>) ? il campo elettrico massimo al momento del guasto;

nmax<(norm) >? un fattore di sovratensione impostato a 8;

Emax, CST ? il campo elettrico di prima modalit? (simulato nella figura 7); e

?0 ? la frequenza;

? possibile calcolare che la potenza massima PBreakdown che pu? essere applicata alla disposizione senza causare un guasto elettrico ? di approssimativamente il 40 percento superiore quando viene usata la vite a testa ridotta 120. Pertanto, l'uso della vite a testa ridotta 120 pu? fornire propriet? elettriche significativamente migliorate alla disposizione del risonatore 76 e della vite di regolazione 90.

[00031] Gli esperti in questa tecnica apprezzeranno che la vite a testa ridotta 120 e/o l'utensile 150 pu? assumere altre forme. Per esempio, la testa 126 pu? avere pi? o meno recessi 128, l'utensile 150 avendo un numero corrispondente di denti 156. In altre forme di realizzazione, i recessi possono non estendersi completamente attraverso la testa 126 (vale a dire, tra la superficie di sommit? e quella di fondo della testa 126), ma al contrario possono estendersi soltanto parzialmente dalla superficie superiore nello spessore della testa 126. In altre forme di realizzazione, i recessi 128 possono essere ubicati radialmente verso l'interno dal perimetro della testa 126, anzich? estendersi verso l'interno dal perimetro. Possono essere impiegate anche altre variazioni.

[00032] Le forme di realizzazione esemplificative secondo la presente divulgazione sono state descritte in modo dettagliato sopra facendo riferimento ai disegni allegati. Tuttavia, gli esperti nella tecnica dovranno apprezzare che ? possibile apportare una pluralit? di variazioni e modifiche alle forme di realizzazione esemplificative della presente divulgazione senza discostarsi dallo spirito e dall'ambito della presente divulgazione. Tutte le variazioni e modifiche sono comprese all'interno dell'ambito di protezione della presente divulgazione come definito dalle rivendicazioni. La presente divulgazione ? definita dalle rivendicazioni allegate ed anche gli equivalenti di queste rivendicazioni sono contenuti nella presente.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI:

1. Gruppo per un filtro a radiofrequenza, comprendente: un piedistallo allungato con una superficie superiore; un risonatore;

un elemento di regolazione che ? posizionato al di sopra del risonatore; e

una vite che monta il risonatore sulla superficie superiore del piedistallo, la vite comprendendo un gambo con una filettatura ed una testa, la testa comprendendo una pluralit? di recessi configurati per ricevere un utensile, i recessi estendendosi attraverso la testa.

2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, in cui i recessi sono ubicati su un perimetro della testa.

3. Gruppo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la testa ha uno spessore compreso tra circa 0,4 e circa 0,8 mm.

4. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il risonatore comprende acciaio.

5. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il risonatore comprende una base, una parete laterale cilindrica che si estende dalla base, ed un orlo che si estende radialmente verso l'esterno dalla parete laterale, ed in cui la vite si estende attraverso un foro nella base del risonatore.

6. Gruppo secondo la rivendicazione 5, in cui l'elemento di regolazione ? posizionato per intersecare un piano definito dall'orlo, l'orlo essendo preferibilmente di forma anulare.

7. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il risonatore ha un'altezza compresa tra circa 3 e circa 5 mm.

8. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i recessi sono discontinui.

9. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui uno spessore della testa ? compreso tra circa il 10 e circa il 25 percento di un'altezza del risonatore.

10. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la testa include almeno tre recessi distanziati.