JP4245360B2 - Ｌ−ｃ型のフィルタモジュール、および少なくとも２個のこのようなモジュールからなるヘリコイダルフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受動的な構成部品または電気回路、特に、容量とインダクタンスとの結合から形成されるフィルタに関し、このような構成部品からなるフィルタモジュールと、少なくとも２個のこのようなモジュールを含むヘリコイダルフィルタ（ｆｉｌｔｒｅ ｈｅｌｉｃｏｉｄａｌ）、特に帯域通過フィルタとを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
幾つかの用途では、特に核磁気共鳴（ＲＭＮ）に関連して、強力なパワーに耐えられる高周波に合わせた構成部品を構成することが必要である。もちろん、このような構成部品は、必要に応じて容易に調整でき、製造しやすく、原価が安く、優れた耐久性を考慮していることが有利である。
【０００３】
かくして、容量に関して提案された可変または調整容量の構造は、主に、導電性材料からなる第一のエレメントと、同じく導電性材料からなる第二のエレメントとを含み、第一のエレメントは、少なくとも一部が中空のロッドまたはバーの形状を取り、管部分を構成するために第一のエレメントの本体に軸方向に延びる穴または穿孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）を含み、第二のエレメントは、前記軸穴に可変の深さではめ込み可能なロッドとして構成され、第一のエレメントへの第二のエレメントの係合深さによって相互の容量結合の程度を決定し、従って結果としての容量（ｃａｐａｃｉｔｅ ｒｅｓｕｌｔａｎｔ）の値を決定する。
【０００４】
これらの容量は、特に、高周波フィルタの製造に用いられる。
【０００５】
このような容量構成は、大量のダイナミックな電流に耐えることが可能であるが、一定の用途では電圧耐性が不充分であり、あるいは過電圧の場合、アーク放電が起きる恐れに対して十分な安全性を保証することができない。
【０００６】
さらに、多くのケースでは、双方とも高いパワーを有する複数の容量性構成部品と、一つまたは複数の誘導性構成部品とをまとめて、製造が簡単で可変数の相互組立が容易であり、原価が安く、フィルタリング品質がきわめて良好な小型のフィルタリングモジュールにすることが同様に有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特に、上記の必要性の少なくとも幾つかに対応し、上記の欠点の少なくとも幾つかを解消することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、少なくとも２個の容量と少なくとも１個のインダクタンスとを含むＬ−Ｃ型のフィルタモジュールを目的とし、各容量が、導電性材料からなる細長い第一のエレメントから構成され、前記第一のエレメントが、導電性材料からなる第二のエレメントに設けられた穴または穿孔に所定の深さで部分的にはめ込まれ、この第二のエレメントが、１つまたは複数の他の容量の第二のエレメントに電気的に接続され、あるいは必要に応じて様々な容量に共通の第二のエレメントに電気的に接続され、前記穴または穿孔を画定する少なくとも内部側面、ならびに、穴または穿孔の開口部の縁と、前記縁に隣接する一つまたは複数の第二のエレメントの外面の少なくとも複数部分、好適には全体とが、誘電性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｑｕｅ）材料により被覆され、各インダクタンスの巻線が、誘電性材料からなる支持体により支持され、この支持体が、必要に応じて第二のエレメントに隣接し、または第二の各エレメントの外面を少なくとも部分的に被覆する誘電性コーティングに隣接することを特徴とする。
【０００９】
本発明が追求する別の目的は、特に高調波のフィルタリングを最適化する帯域通過ヘリコイダルフィルタを提供することにある。
【００１０】
このため、本発明は、また、上記のタイプの少なくとも２個のフィルタモジュールの直列接続により構成されるモジュラー構造を備えた、少なくとも２次のヘリコイダルフィルタを目的とし、各モジュールが、少なくとも一つの容量の特性を調整することにより調節可能な特定のフィルタリング特性を有し、様々なモジュールが、それぞれ、ファラデー箱をなすケースの電磁的に遮蔽された対応する区画に収容されることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、添付図面に関して限定的ではなく例として挙げられた、好適な実施形態に関する以下の説明から、いっそう理解されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
特に添付図１から４が示すように、フィルタモジュール１は、少なくとも２個の容量２、２’と少なくとも一つのインダクタンス３とを含む。
【００１３】
本発明によれば、各容量２、２’が、導電性材料からなる細長い第一のエレメント４、４’を備え、前記第一のエレメントが、導電性材料からなる第二のエレメント６に設けられた穴または穿孔５に所定の深さで部分的にはめ込まれ、この第二のエレメントが、１つまたは複数の他の容量の第二のエレメントに電気的に接続され、あるいは必要に応じて様々な容量２、２’に共通であり、前記穴または穿孔５を画定する少なくとも内部側面、ならびに、穴または穿孔５の開口部の縁５’と、前記縁５’に隣接する一つまたは複数の第二のエレメント６の外面の少なくとも複数部分、好適には全体とが、誘電性材料７により被覆され、各インダクタンス３の巻線３’が、誘電性材料からなる支持体８により支持され、この支持体が、必要に応じて第二のエレメント６に接触し、または、第二の各エレメント６の外面を少なくとも部分的に被覆する誘電性コーティング７に接触する（図１から３）。
【００１４】
上記の構成により、特に、パワー耐性を改善し、（第一のエレメントと第二のエレメントとの間の）アーク放電の危険性に対してきわめて適切に容量を保護し、必要に応じて非常にコンパクトな構造にすることができる。
【００１５】
フィルタモジュール１の特性を調整可能にするには、容量２、２’の少なくとも一方の容量２が、可変容量として構成され、その細長い第一のエレメント４が、ヘッドの反対側にねじ切りを備えない端部分４”を備えたねじまたは同等物からなり、有利には、対応する第二のエレメント３の穴または穿孔５にスライド接触しながら摺動可能であり、好適には摺動しない前記容量２、２’のユニットの他方２の前記第一のエレメント４’と、第二のエレメント６とが、それぞれ、前記フィルタモジュール１の２個の分岐端子９、９’の一方を形成し、２個の分岐端子９、９’の一方に結合され、あるいは２個の分岐端子９、９’の一方を支持する。
【００１６】
可変容量２の可能な一つの構成は、特に、本出願人名義の特許出願第０２００７７０号に記載されており、その内容を参照して本明細書に組み込む。
【００１７】
小型構造で、組立が容易であり、衝撃耐性およびアーク耐性が最適な、添付図２、３に示した本発明の好適な実施形態によれば、一つまたは各々の第二のエレメント６が、前記インダクタンス３の巻線３’を支持する誘電性材料からなるブロック支持体（ｃｏｒｐｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍａｓｓｉｆ）８に完全に取り付けられ、このブロック支持体８が、第二のエレメントの外面を被覆する。
【００１８】
一端にフランジ１０’を備える誘電性材料の中空管１０が、一つまたは複数の第二のエレメント６の穴または穿孔５にはめ込み固定されて、前記穴または穿孔５の内面を被覆し、穴または穿孔の開口部の縁５’と、必要に応じて、縁に隣接する外面部分とを被覆する。
【００１９】
添付図が示すように、様々な容量２、２’は、共通する一続きの第二のエレメント６（図１）を含むか、あるいは、この容量または他の容量の第二のエレメントとは異なる固有の第二のエレメント６をそれぞれ含むことができる（図２から４）。
【００２０】
同様に、誘電性材料７は、一つまたは複数の第二のエレメント６の外面の一部だけ、または全体を被覆可能であり、穴５の側壁と、対応する第一のエレメント４の導入開口部にある穴の縁５’と、前記縁に代わる外面とを連続して被覆する一続きで構成されるか、あるいは同様にほぼ連続したコーティング７を構成する複数の並置部分から構成される。
【００２１】
本発明の有効な変形実施形態によれば、添付図２、３が示すように、各第二のエレメント６が、誘電性材料のブロック支持体８に設けられた対応する盲穴８’に調整式に挿入される金属管部分からなり、様々な管部分６の露出される（ａｆｆｌｅｕｒａｎｔｓ）縁５’が、たとえば溶接またはクランプにより、導電性材料からなる接続プレート１１に結合されて、第二のエレメント６を収容する盲穴８’を備えた支持体８の面に接触し、前記プレート１１が、側面突起（ｏｒｅｉｌｌｅ ｌａｔｅｒａｌｅ ｐｒｏｅｍｉｎｅｎｔｅ）として構成される分岐端子（ｂｏｒｎｅ ｄｅ ｂｒａｎｃｈｅｍｅｎｔ）９’を備える。
【００２２】
第一のエレメント４と、対応する第二のエレメント６の一部をなすプレート１１との間で、場合によっては発生するアーク放電から保護するために、誘電性材料のプレート１２が、導電性の接続プレート１１を被覆し、容量２、２’の第二のエレメント６の穴または穿孔５にはめ込まれる中空管１０のフランジ１０’のために、係合する形状で環状収容シートをなす径方向の窪み１２”を備えた穴１２‘を備える。プレート１２は、たとえば支持体８からカットされる一区間から構成可能である。
【００２３】
フランジ１０’をプレート１２と協働させて組み立てることにより、この位置で誘電性コーティング７の連続性を確保し、隙間をなくす邪魔板（ｃｈｉｃａｎｅ）を構成することができる。
【００２４】
同様に添付図が示すように、フィルタモジュール１は、有利には、１個のインダクタンス３（またはＬｉ、ｉ）と、共通の電気ノード１’に接続された２個の容量２（またはＣｉ、ｉ）および２’（またはＣｉ−１、ｉ）とを含み、前記容量２、２’の少なくとも一方の容量２は、対応する第二のエレメント６に並進可能に取り付けられる第一のエレメント４により実際に可変または調整可能であり、場合によっては可変でない他方の容量２’の第一のエレメント４’は、誘電性材料からなる支持体８に固定されるブレード１３形の分岐端子９に結合され、この端子に接続線１４の端が結合される。
【００２５】
ブレード１３は、かくして、細長い第一のエレメント４’を支持する役割をすることができ、第一のエレメントも同様にねじまたは同等物として構成可能である。
【００２６】
好適には、前記ブロック支持体８が、円筒構造を有し、インダクタンス３をなす巻線３’を収容するために、外面の少なくとも一部に延びる螺旋溝１５を有し、前記支持体８が、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥからなることが好ましい（図２、３）。
【００２７】
巻線３’を適切に結合し、しっかりと保持するために、有利には、巻線３’が、前記溝１５の少なくとも一部に調整式にプレスばめ（ｍｏｎｔｅ ｅｎ ｆｏｒｃｅ）される。
【００２８】
このような組立により、変形を避け、前記インダクタンス３が受ける振動および衝撃を減衰し、温度変化に関連するあらゆる変形から守ることによって、インダクタンス３の物理的、電気的、電磁的な特性を経時的に保持することができる。
【００２９】
周囲の環境とモジュール１とのあらゆる干渉を避けるために、前記容量２、２’と、前記少なくとも一つのインダクタンス３とを構成する部分が、ファラデー箱をなす好適には平行六面体の閉鎖された金属ケース１６に収容され、２個のねじ４、１７、ボルト、または同等物を介して、ケースの対向する２個の側壁に固定することによりこのケース内に保持され、前記ねじのうちの第一のねじが、可変容量２の摺動する細長い第一のエレメント４を構成し、第二のねじ１７が、誘電性の支持体８の対向する端を前記ケース１６の対応する壁に結合することにより、前記少なくとも一つのインダクタンスを接地接続し、前記モジュール１の２個の接続線１４が、好適には穴を通る接続線１４にサイズをほぼ合わせた小寸の横穴１８を介して延び、これらの穴が、前記ケース１６の壁に設けられるのが好ましい。
【００３０】
本発明の別の特徴によれば、支持体８に取り付けられるインダクタンス３の巻線３’が、容量２、２’の一つまたは複数の第二のエレメント６に向かって、あるいは、前記一つまたは複数の第二のエレメント６の穴または穿孔５の開口部の縁５’に向かって増加する可変ピッチを有する。
【００３１】
こうした構成により、アーク放電現象と、高圧にさらされるインダクタンス３の側の絶縁破壊とから、巻線３’をいっそう保護することができる。
【００３２】
本発明は、また、モジュラー構造を備えた少なくとも２次のヘリコイダルフィルタを目的とし、このフィルタは、上記のような少なくとも２個のフィルタモジュール１の直列接続により構成され、各モジュールが、少なくとも一つの容量２の特性を調整することにより調節可能な特定のフィルタリング特性を有し、様々なモジュール１が、それぞれ、外部およびフィルタをなす他の１つまたは複数のモジュール１から電磁的に遮蔽されながら、ファラデー箱をなすケース１６の対応する閉鎖区画１６’に収容されることを特徴とする。
【００３３】
このような実施形態により、モジュール１どうしの磁気結合または複数モジュール１と外部との磁気結合がないことから、高調波のフィルタリングを著しく改良できる。
【００３４】
有利には、２個の隣接するモジュール１間の電気接続が、穴１８により前記２個の関与する隣接モジュール１を隔てる壁１６”を介して対応して延びる線１４により行われ、穴の寸法が、前記線１４の断面にほぼ合わせられる。
【００３５】
モジュール１どうしの（特に接続線１４による）接続の寄生インダクタンス１９（Ｃｉ、ｉ＋１）を制限することにより、モジュール１どうしの純粋な容量結合（容量Ｃｉ、ｉ＋１）が結果として得られ、前記フィルタ内の高い高調波を除去できる。
【００３６】
同様に図２、３、４に示した本発明の好適な実施形態によれば、ヘリコイダルフィルタが、有利には、請求項１から７のいずれか一項に記載の４個のフィルタモジュール１の直列接続により構成され、ケース１６に取り付けられて前記フィルタを接続するコネクタ２０、２０’の導線が、前記フィルタをなす前記モジュール装置１の端の２個のモジュール１のインダクタンス３の位置で、フィルタ１の直列接続モジュールに接続される。
【００３７】
フィルタをなすこの装置の第一のモジュール１の容量２’は、その場合、不要になるのでなくしてもよい。
【００３８】
もちろん、本発明は、記載され、添付図面に図示された実施形態に制限されるものではない。本発明の保護範囲を逸脱せずに、特に各種エレメントの構成の観点から、あるいは技術的な同等物の代替によって、様々な変更をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態によるフィルタモジュールの概略的な部分断面図である。
【図２】直列接続される４個のフィルタモジュールからなる、本発明の第二の実施形態によるヘリコイダルフィルタの分解斜視図である。
【図３】図２のフィルタの組立後の状態を示す上面斜視図である（ケースの閉鎖カバーははずしてある）。
【図４】図２、３に示したフィルタの電気配線図である。
【符号の説明】
１ フィルタモジュール
１’ 電気ノード
２、２’ 容量
３ インダクタンス
３’ 巻線
４、４’ 第一のエレメントまたはねじ
４” 端部分
５ 穴または穿孔
５’ 縁
６、６’ 第二のエレメント
７ 誘電性材料
８ ブロック支持体
８’ 盲穴
９、９’ 分岐端子
１０ 中空管
１０’ フランジ
１１ 接続プレート
１２ プレート
１２’ 穴
１２” 窪み
１３ ブレード
１５ 螺旋溝
１６ 金属ケース
１６’ 閉鎖区画
１６” 壁
１７ 第二のねじ
２０、２０’ コネクタ

Claims (15)

1. 少なくとも２個の容量と少なくとも１個のインダクタンスとを含むＬ−Ｃ型のフィルタモジュールであって、各容量（２、２’）が、導電性材料からなる細長い第一のエレメント（４、４’）を備え、前記第一のエレメントが、導電性材料からなる第二のエレメント（６）に設けられた穴または穿孔（５）に所定の深さで部分的にはめ込まれ、前記第二のエレメントが、１つまたは複数の他の容量の第二のエレメントに電気的に接続され、あるいは必要に応じて様々な容量（２、２’）に共通であり、前記穴または穿孔（５）を画定する少なくとも内部側面、ならびに、穴または穿孔（５）の開口部の縁（５’）と、前記縁（５’）に隣接する一つまたは複数の第二のエレメント（６）の外面の少なくとも複数部分、または全体とが、誘電性材料（７）により被覆され、各インダクタンス（３）の巻線（３’）が、誘電性材料の支持体（８）により支持され、前記支持体が、必要に応じて第二のエレメント（６）に接触し、または、各第二のエレメント（６）の外面を少なくとも部分的に被覆する誘電性コーティング（７）に接触し、
   一つまたは各々の第二のエレメント（６）が、前記インダクタンス（３）の巻線（３’）を支持する誘電性材料からなるブロック支持体（８）に完全に取り付けられ、ブロック支持体（８）が、第二のエレメントの外面を被覆し、一端にフランジ（１０’）を備える誘電性材料の中空管（１０）が、一つまたは複数の第二のエレメント（６）の穴または穿孔（５）にはめ込み固定されて、前記穴または穿孔（５）の内面、ならびに穴または穿孔の開口部の縁（５’）を被覆し、また、必要に応じて縁に隣接する外面部分を被覆することを特徴とするフィルタモジュール。
2. 容量（２、２’）の少なくとも一方（２）が、可変容量として構成され、該可変容量の細長い第一のエレメント（４）が、ヘッドの反対側にねじ切りを備えない端部分（４”）を備えたねじまたは同等物からなり、前記容量（２、２’）のユニットの他方（２）の前記第一のエレメント（４’）と、第二のエレメント（６）とが、それぞれ、前記フィルタモジュール（１）の２個の分岐端子（９、９’）の一方を形成し、分岐端子（９、９’）の一方に結合され、あるいは分岐端子（９、９’）の一方を支持することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタモジュール。
3. 各第二のエレメント（６）が、誘電性材料のブロック支持体（８）に設けられた対応する盲穴（８’）に調整式に挿入される金属管部分からなり、異なる管部分（６）の露出された縁（５’）が、たとえば溶接またはクランプにより、導電性材料からなる接続プレート（１１）に結合されて、第二のエレメント（６）を収容する盲穴（８’）を備えた支持体（８）の面に接触し、前記接続プレート（１１）が、側面突起として構成された分岐端子（９’）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のフィルタモジュール。
4. 誘電性材料からなるプレート（１２）が、導電性の接続プレート（１１）を被覆し、容量（２、２’）の第二のエレメント（６）の穴または穿孔（５）にはめ込まれる中空管（１０）のフランジ（１０’）のために、係合する形状で環状収容シートをなす半径方向の窪み（１２”）を備える穴（１２’）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のフィルタモジュール。
5. １個のインダクタンス（３またはＬｉ、ｉ）と、共通の電気ノード（１’）に接続された２個の容量（２またはＣｉ、ｉと、２’またはＣｉ−１、ｉ）とを含み、前記容量（２、２’）の少なくとも一方（２）が、対応する第二のエレメント（６）に並進可能に取り付けられる第一のエレメント（４）により可変または調整可能であり、他方の容量（２’）の第一のエレメント（４’）が、誘電性材料からなる支持体（８）に固定されるブレード（１３）形の分岐端子（９）に結合され、該分岐端子に接続線（１４）の端が結合されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
6. 前記ブロック支持体（８）が、円筒構造を有し、インダクタンス（３）をなす巻線（３’）を収容するために、外面の少なくとも一部に延びる螺旋溝（１５）を有し、前記ブロック支持体（８）が、好適にはポリテトラフルオロエチレンからなり、前記巻線（３’）が、前記溝（１５）の少なくとも一部に調整式にプレスばめされることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
7. 前記容量（２、２’）と、前記少なくとも一つのインダクタンス（３）とを構成する部分が、ファラデー箱をなす閉鎖された金属ケース（１６）に収容され、２個のねじ（４、１７）、ボルト、または同等物を介して、ケースの対向する２個の側壁への固定によりケース内に保持され、前記ねじのうちの第一のねじが、可変容量（２）の摺動する細長い第一のエレメント（４）を構成し、第二のねじ（１７）が、誘電性の支持体（８）の反対側の端を前記ケース（１６）の対応する壁に結合することにより、前記少なくとも一つのインダクタンス（３）を接地接続し、前記モジュール（１）の２個の接続線（１４）が、前記ケース（１６）の壁に設けられた小寸の横穴（１８）を介して延び、前記穴の寸法が、好適には穴を通る接続線（１４）の寸法にほぼ合わせられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
8. 支持体（８）に取り付けられるインダクタンス（３）の巻線（３’）が、容量（２、２’）の一つまたは複数の第二のエレメント（６）に向かって、あるいは、前記一つまたは複数の第二のエレメント（６）の穴または穿孔（５）の開口部の縁（５’）に向かって増加する可変ピッチを有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも２個のフィルタモジュール（１）の直列接続により構成され、各モジュールが、少なくとも一つの容量（２）の特性を調整することにより調節可能な特定のフィルタリング特性を有し、様々なモジュール（１）が、それぞれ、外部および、フィルタをなす他の１つまたは複数のモジュール（１）から電磁的に遮蔽されながら、ファラデー箱をなすケース（１６）の対応する閉鎖区画（１６’）に収容されることを特徴とする、モジュラー構造を備えた少なくとも２次のヘリコイダルフィルタ。
10. ２個の隣接するモジュール間の電気接続が、穴（１８）により前記２個の関与する隣接モジュール（１）を隔てる壁（１６”）を介して対応して延びる線（１４）により行われ、穴の寸法が、前記線（１４）の断面にほぼ合わせられることを特徴とする、請求項９に記載のヘリコイダルフィルタ。
11. 請求項１から８のいずれか一項に記載の４個のフィルタモジュール（１）を直列接続して構成され、ケース（１６）に取り付けられて前記フィルタを接続するコネクタ（２０、２０’）の導線が、前記フィルタをなす前記モジュール装置（１）の端の２個のモジュール（１）のインダクタンス（３）の位置でフィルタ（１）の直列接続モジュールに接続されることを特徴とする、請求項９または１０に記載のヘリコイダルフィルタ。
12. 前記可変容量の細長い第一のエレメント（４）が対応する第二のエレメント（６）の穴または穿孔（５）にスライド接触しながら摺動可能であることを特徴とする、請求項２に記載のフィルタモジュール。
13. 前記容量（２、２’）のユニットの他方（２）の前記第一のエレメント（４’）は摺動しないことを特徴とする、請求項２に記載のフィルタモジュール。
14. 他方の容量（２’）の第一のエレメント（４’）が可変でないことを特徴とする、請求項５に記載のフィルタモジュール。
15. 前記金属ケース（１６）は平行六面体であることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタモジュール。

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