JP4672871B2 - チューニング機構 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明が属する技術分野）
本発明は空洞フィルタ(cavity filter)チューニングネジに関し、特にフィルタ及び／又はフィルタ中心導体間の結合係数因子(coupling coefficient factor)の周波数関係チューニングのためのチューニングネジに関する。
【０００２】
本発明はまた、例えば空洞フィルタの中心導体又はその蓋及び、空洞フィルタのシャシー内の他の適切な位置に配置可能なネジを含むチューニング機構に関する。
【０００３】
（背景技術）
無線ベースフィルタ(radio base filter)は、各空洞内に分離中央導体を有するか、複数の中央導体を有する複数の空洞を有する所謂空洞フィルタとして構成及び製造が可能である。これらのフィルタは例えばＧＳＭベースの移動電話技術用の基地局において用いられる。
【０００４】
フィルタは一般に、例えばシャシーや蓋といった異なる部品を用いて構成されている。しかし、製造時にチューニングされないフィルタはフィルタ部品の許容誤差の影響のため実装後に調整しなければならない。このフィルタ特性の調整は、フィルタの共振器周波数及びフィルタ内の中心導体間のカップリングに関してフィルタをチューニングすることにより行われる。
【０００５】
空洞フィルタにおいて、中心導体を含む各空洞は、フィルタが受信信号の１／４波長にチューニングされた場合、誘導部Ｌ及び容量部Ｃを含む並列発振器回路によって表すことのできる電気発振器回路として機能する。フィルタの共振器周波数は誘導部及び容量部を通じて決定される。
【０００６】
空洞フィルタの周波数は中心導体の長さによってインダクタンスを変化させ、また空洞内の中央導体から空洞の蓋(cavity lid)並びに空洞の側壁までの距離を変化させてキャパシタンスを変化させることによってチューニングされる。周波数調整は非常に正確に、かつまた設定周波数が維持されることを保証する方法で行わねばならない。
【０００７】
空洞フィルタ内の中心導体間の結合係数因子のチューニングはそれらの相対的な距離を変化させるか、中心導体間の空間においてフィルタのジオメトリを変化させることにより行われる。後者の方法は例えば適切な隙間を持った隔壁及び／又は中心導体間に位置するチューニング装置を備える必要がある。
【０００８】
図１は空洞フィルタの周知なチューニング方法を示す。この図は空洞の底１２及び側壁１３によって規定される空洞フィルタ１０の断面図である。空洞の中には、図の場合では空洞の底１２と一体化形成され、底から延びる中心導体１１が設けられる。空洞全体は蓋又はカバー部材１５によって覆われている。チューニングは空洞壁及び蓋に取り付けられ、調整可能な接地面として機能するチューニングプレート１４を用いて行われる。チューニングプレートはある程度の弾力性を有し、中心導体の上端との相対位置をネジ１７を空洞蓋１５を通じてチューニングプレート１４と中心導体１１との適切な距離が達成されるまで回すことによって変化させることが可能である。代わりに、単にネジ１７を用い、フィルタ蓋における位置をカウンターナット又はロックナットを用いて固定することによってもチューニングを行うこともできる。
【０００９】
ＥＰ ０ ５２５ ３７８Ａ２はセルフロック(self-locking)チューニングネジ２つのネジ山部分４、５及び中間面又はネジ切りされていない部分３を含む第１の部分１と、マイクロ波導波管内への挿入が意図された、ネジ切りされていない、又は平面の第２の部分２とからなる。ネジの第１の部分はネジ切りされていない部分３においてスロットを形成するいくつかのエッジを含む、ネジ回し受け入れ凹部を含む。
【００１０】
（発明の概要）
本発明は、好ましくは空洞フィルタのチューニングのための、部品チューニング機構に関する。
【００１１】
本発明の１つの目的は、空洞フィルタにおいてフィルタの周波数関係をチューニングするために利用可能で、フィルタの中心導体、壁面又は蓋に実装された際にセルフロックするネジを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、フィルタ内の２つの中心導体間の結合係数因子のチューニングを行うために空洞フィルタで使用可能で、空洞の底及びその側壁又は蓋のそれぞれ適切な位置に実装された際にセルフロックするネジを提供することである。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、セルフロッキングネジの形態によるただ１つの部品からなり、ネジの遊びを除去するチューニング装置を提供することにある。
【００１４】
これらの目的は本発明に基づき、少なくともその軸方向に延びる１つの溝を有し、少なくとも１つの厚み部分(thicker part)とともに構成されるネジによって達成される。この厚み部分の結果、ネジ溝はネジが締め込まれるに連れて圧迫され、それによってネジ穴の壁に、ネジが所望の位置にしっかりと固定されるような力を作用させる。
【００１５】
フィルタの周波数関係チューニングのための本発明の機構はネジを中心導体、側壁又は蓋に取り付けることによって達成される。２つの中心導体間の結合係数因子のチューニングは、中心導体間のネジをフィルタの底、蓋又は側壁に配置することによって達成される。チューニングはネジ頭の位置を適切に調整することによって行われる。
【００１６】
より具体的には、本発明の機構は添付の請求範囲に説明された機能によって特徴付けされる。
【００１７】
本発明のチューニング機構によって得られる１つの利点は、機構がただ１つの部品から構成されることである。機構に含まれるチューニングネジはネジ全長に沿う一定のモーメント力によってセルフロックするため、ネジの所望位置への設定においてカウンターナット又はロックナットを必要としない。フィルタをチューニングするためのチューニングプレートもまた不要である。これはより合理的かつ安価な製造を可能にする。
【００１８】
別の利点は、本発明によるチューニング機構が、１つはネジのチューニング用、もう一つは蓋を所定の場所に配置した後に引き続くネジの位置調整用の２つのネジ回し受け入れ凹部を有するおかげでチューニングが容易なことである。
【００１９】
更に別の利点は、チューニングネジを他の形のネジ、例えば別の形状のネジ頭を有するネジで容易に置き換えることが可能なため、高い柔軟性を有することである。
【００２０】
本発明をその好ましい実施形態及び添付図面を参照してより詳細に説明する。（発明の詳細な説明）
図２及び図３は本発明によるチューニングネジの２つの可能性のある実施形態を示す。ネジ２０、３０はネジ山が設けられ、２つの堅い端部部品(solid end parts)２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ及び、ほぼネジ本体の全長に等しい長さの径方向貫通溝２２、３２を有するネジ本体２１、３１を有する。好ましい実施形態の場合には、一方の端部２３ａ、３３ａが、適切形式のネジ回し受け入れ凹部２６、３６を含む鍔(collar)２５、３５とともに形成される。対応して配置されたネジ回し受け入れ凹部がまた、ネジの他の端部２３ｂ、３３ｂにも設けられる。
【００２１】
図２に示す第１の実施形態において、ネジ本体２１は、外延が貫通溝２２に垂直な断面積が、ネジ本体においてネジの回転が開始する端部２３ｂで対応する外延の断面積よりも大きな部分２４を含む。
【００２２】
図３に示す第２の好ましい実施形態において、ネジ本体３１は、外延が貫通溝３２に垂直な断面積が、ネジ本体においてネジの回転が開始する端部３３ｂで対応する外延の断面積よりも大きな２つの部分３４ａ、３４ｂを含む。
【００２３】
ネジはセルフロックする。従って、ネジは少なくとも１つの軸方向に延びる溝及び、溝の各々に垂直な、より大きな外延の断面積を有する少なくとも１つの部分とを設けられている。ネジ穴の直径はまた、ネジの回転が開始する端部部品２３ｂ、３３ｂにおける断面の直径に対応する。穴にネジがねじ込まれるに連れ、ネジの穴に入った部分がネジ穴の直径よりも大きくなると、軸方向の溝２２、３３は直ちに圧迫され、ネジは所定量の摩擦力によってねじ込まれる。ネジ本体の軸方向の溝２２、３２は、力がネジの長軸に垂直に作用できるよう、ネジにバネ効果を与える。このバネ効果によって得られる力は、ネジ穴の径よりも大きな外延を有する、ネジ本体の断面部分２４、３４ａ、３４ｂにおけるネジ穴の壁に作用する。その力はネジが設定されるべき所望の位置でネジの遊びがなくなるようロックさせる。ネジが穴へのねじ込みとともにねじれる場合にもネジの安定性を保証するため、ネジ本体２１、３１は２つの端部部品２３ａ、２３ｂ又は３３ａ、３３ｂとともに形成される。
【００２４】
好ましい実施形態において、ネジは好適なプラスチック材料に埋め込まれた２つの金属端部部品を含む。これらの金属部品は図４及び図５に示され、一方図６にはこの好ましい実施形態による、上述の部品を含むチューニングネジの断面図を示す。図４は第１の金属部品４０を示し、この部品はネジ頭４１を提供する鍔形状を有し、そこにはネジ回し受け入れ凹部４２が設けられている。部品４０はまた、互いに平行な２つの足４３ａ、４３ｂを有する短く硬い(solid)部分を含む。ネジ頭の形状はそのチューニングネジを用いる領域に合わせて変更することができる。図５は別の金属部品５０を示し、この部品は、ネジ回し受け入れ凹部５２及び、相互に平行な２つの足５３ａ、５３ｂを含む、より短く硬い部分５１を有する。部品が製造時にプラスチック材料中に固定され、相互の動きを妨げるよう、一方の足４３ｂ、５３ｂのそれぞれの部分に穴４４、５４が設けられる。代替実施形態において、各部品４０、５０はただ１つの足を有する。
【００２５】
好ましい実施形態によるチューニングネジの場合、金属端部部品６３ａ、６３ｂは、図６に示すように、足の自由端部品(free end-parts)６４ａ、６４ｂが互いに所定距離離れて位置し、これら部品間に自由空間６１を形成するように配置されても良い。ネジ本体の製造において、上述の硬い部品の部分、足及び上記部品間に存在する空間はプラスチック材料６２に埋め込まれる。足の間の溝及び前記部品間の空間は除外され、それによって貫通溝がネジ本体の軸方向に形成される。プラスチックの本体６２には、対応するネジ穴にねじ込み可能なネジ本体を形成するようにネジ山が設けられる。
【００２６】
空洞フィルタ内に実装される際、本発明によるネジは２つの直列接続されたキャパシタンスＣ１及びＣ２によって表すことができる。キャパシタンスＣ１はネジ頭及び空洞フィルタの蓋の間で得られ、一方キャパシタンスＣ２はネジ部分の足と、空洞フィルタのネジが取り付けされる部分との間で得られる。例えば、ネジがネジ穴の中を所定量巻き戻された(back-off)場合、そのアクティブな面の間の距離が減少するため、キャパシタンスＣ１は増加する。直列接続の合計キャパシタンスは、空洞の共振周波数に関して影響を与えるため、主にＣ１から構成される。結果として、キャパシタンスＣ２はキャパシタンスＣ１よりも十分大きくなくてはならない。変位中にもこの関係を維持するため、部品４０の足４３ａ、４３ｂの長さは、全位置においてＣ２がＣ１よりも大きいことを保証するようにＣ２に関するアクティブな面の領域がネジの全チューニング長に沿って十分大きくなるように決められている。
【００２７】
ネジの製造に適したプラスチック材料は高温安定性及び良好な機械安定性を有さねばならない。プラスチック材料の線形膨張係数は、その周囲にある金属の線形膨張係数と一致しなければならない。プラスチック材料はまた、電気エネルギーの重要な部分を吸収しないよう、低い電気的損失を有する必要がある。この点に関して好適なプラスチック材料はポリエチレンイミド（ＰＥＩ）又はポリアリルアミド（ＰＡＡ）である。好適な金属は第１に良好な弾力性を有さねばならない。好適な金属の例はスズ青銅(tin bronze)又はベリリウム銅(beryllium copper)である。これら金属は良好な導電性を有する物質でコーティングされても良い。
【００２８】
本発明のチューニングネジは別の形式で製造されても良い。第１の代替実施形態の場合、ネジ本体は金属部分のみで生成される。図４に示す部品はネジの一端に設けられ、部分的にプラスチック材料内に成形され、好ましくはネジ回し受け入れ凹部及びネジ頭を形成する鍔が設けられる。ネジの他端はプラスチックで形成され、第２のネジ回し受け入れ凹部を含む。使用する素材は上述の好ましい実施形態と同様の基準で決定される。
【００２９】
第２の代替実施形態において、ネジは全てが金属から製造される。しかし、本実施形態の場合、ネジ本体及びネジが装着される本体との間で有効な電気化学的接点(galvanic contact)が必要になる。ネジは例えばスズ青銅又はベリリウム銅から作られ、ネジ及びネジ穴間での遷移において低抵抗が得られ、かつまた良好な伝導性を与えるために銀メッキされる。
【００３０】
図７及び図８は、示す空洞フィルタの周波数関係をチューニングするための２つの代替可能な構成における本発明のチューニングネジの使用状態を示す。
【００３１】
図７は本発明のチューニングネジが装着された中心導体７１を含む空洞フィルタを示す。空洞は空洞の底７２及び側壁７３によって規定される。本実施形態において、中心導体７１は空洞の底７２から直接形成され、底と一体化している。中心導体は、ネジがねじ込みできるよう、部分的にネジ切りされた貫通穴を含む。空洞全体は蓋７４で覆われている。チューニング機構は中心導体７１にねじ込まれるチューニングネジ７５によって実施される。上述したとおり、チューニングネジ７５は少なくとも１つの径方向貫通溝及び、少なくとも１つの、ネジの他の部分よりも大きな、溝に垂直な外延の大断面積部分を含むネジ本体を有する。チューニングネジ７５は好ましくはその一端にネジ頭を形成する鍔７５１と、少なくともネジの他端７５２にネジ回し受け入れ凹部が設けられる。ネジはセルフロックするため、ネジをねじ込む際に中心導体７１の任意の選択位置において安定した状態で取り付けることができる。ネジ頭７５１と蓋７４の距離はチューニング部品において決定的に重要であり、この距離が空洞の共振器周波数を決定する。この距離はネジが中心導体に入り込む量を変化させることによって変化する。ネジ７５が２つのネジ回し受け入れ凹部を有する場合、好ましくはネジ頭７５１の凹部がネジを中心導体７１にねじ込むのに用いられ、ネジ本体の他端７５２における他の凹部は、蓋７４が空洞に配置された際にネジの位置を微調整するために都合良く用いる。
【００３２】
本発明のチューニングネジは、空洞の蓋に配置することも可能である。この代替実施形態を図８に示す。空洞は空洞の底８２及び側壁８３で規定される。空洞内には、本実施形態では空洞の底８２から直接形成された、中心導体８１が配置されている。チューニングネジ８５は、チューニングネジ８５が安定して固定されることを保証するように形成された蓋８４のネジ穴に挿入される。決定的に重要なチューニング因子は空洞内に配置されたネジ頭８５１と中心導体の上面の距離であり、この距離が空洞の共振器周波数を決定する。距離は蓋に貫通したネジの深さを変化させることで変化する。チューニングネジ８５が２つのネジ回し受け入れ凹部を有する場合、好ましくはネジ頭８５１の凹部がネジを蓋８４へねじ込むために用いられるのに対し、ネジ本体の他端８５２のもう一方の凹部は、蓋８４が空洞に配置された際にネジの位置を微調整するために都合良く用いることができる。
【００３３】
図９は本発明によるチューニングネジ９５ａ、９５ｂが空洞フィルタ内の２つの中心導体間の結合係数をチューニングする際に用いられる場合を示す。空洞の図示されている部分は３つの空洞を有し、２つの中心ガイド９１ａ、９１ｂが全く同一の空洞に配置され、他の２つの中心ガイド９１ｃ、９１ｄの各々は個々の空洞に配置されている。２つの中央ガイド間の結合係数因子は第１ステージにおいてそれらの相対的な距離及び位置によって決定され、また例えば空洞隔壁９３ａ、９３ｂにおける適切な凹部又は切り欠きを通じて、変化させることが可能である。そして、結合係数因子は、２つの中心導体間の空間に配置された、図７を参照して上述したチューニングネジ９５ａ、９５ｂからなる本発明によるチューニング機構によってチューニングすることができる。中心ガイド９１ｂ、９１ｃ間の結合係数因子をチューニングするためのチューニングネジ９５ａは中心導体間に存在する壁９３ａの凹部に配置される。本発明のチューニング機構は、結合係数因子が隔壁の機械的な処理によって変化させられない、複数の中心導体を含む空洞内に有利に配置することが可能である。この場合、チューニングネジ９５ｂはフィルタの底にある中心導体９１ａ、９１ｂ間に配置される。
【００３４】
本発明が上述し、図示した実施形態そのものに限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲内において変形物の生成も可能であることは理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 チューニングプレートを含むチューニング機構を含む空洞であって、蓋に設けられたネジを調整することによってチューニングが行われる空洞を示す図である。
【図２】 本発明のチューニングネジの第１の実施形態を示す図である。
【図３】 本発明のチューニングネジの第２の実施形態を示す図である。
【図４】 好ましい実施形態におけるチューニングネジの上部ネジ部分を示す斜視図である。
【図５】 好ましい実施形態におけるチューニングネジの底部ネジ部分を示す斜視図である。
【図６】 好ましい実施形態におけるチューニングネジの断面図である。
【図７】 本発明のチューニング機構の第１の実施形態を含み、例えば図２又は図３によるチューニングネジが空洞フィルタの中心導体内に配置された空洞フィルタの空洞を示す図である。
【図８】 本発明によるチューニング機構の別の実施形態を含み、例えば図２又は図３によるチューニングネジが空洞フィルタの蓋に配置された空洞フィルタの空洞を示す図である。
【図９】 中心導体間の結合係数因子のチューニングに例えば図２又は図３によるチューニングネジが用いられる空洞フィルタの一部を示す図である。

Claims (12)

1. 軸方向に延びる少なくとも１つの溝（２２、３２）を含み、少なくとも部分的にネジ切りされた、プラスチック材料からなるネジ本体（２１、３１）を有するネジ機構であって、
   前記ネジ本体が、溝（２２、３２）に垂直な外延が、前記ネジのねじ切りが始まる前記本体の端部において対応する外延よりも若干大きな断面積を有する少なくとも１つの部分（２４、３４ａ、３４ｂ）を有し、
   前記ネジ本体の個々の端部に部分的に埋め込まれた２つの金属部品（２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、６３ａ、６３ｂ）であって、その少なくとも１つ（２３ｂ）がネジ回しに適合した凹部を有し、
   前記溝（２２、３２）が、前記ネジ本体の全長にほぼ等しい長さを有することを特徴とするネジ機構。
2. 前記部分（２４）が前記ネジ本体の中央部分に配置されていることを特徴とする請求項１記載のネジ機構。
3. 前記ネジ本体が、その中央部の個々の側面において軸方向に配置される第１及び第２の部分（３４ａ、３４ｂ）を有することを特徴とする請求項１記載のネジ機構。
4. 前記溝が前記ネジ本体の径方向に前記ネジ本体を横断することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のネジ機構。
5. 前記２つの金属部品が、前記ネジ本体の前記軸方向に延びる溝の内部に沿って配置された少なくとも１つの足（６４ａ、６４ｂ）を含み、個々の部品の前記足（６４ａ、６４ｂ）が所定の距離（６１）離間するように前記ネジ本体に固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のネジ機構。
6. 前記２つの金属部品（２３ａ、３３ａ、６３ａ）の一方が大きな面を提供する鍔（２３、３５）を含み、他方の金属部品（２３ｂ、３３ｂ）が前記ネジ回しに適合した凹部を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のネジ機構。
7. 前記プラスチック材料がポリエチレンイミド又はポリアリルアミドであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のネジ機構。
8. 前記金属部品がスズ青銅又はベリリウム銅で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のネジ機構。
9. 銀メッキされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のネジ機構。
10. 少なくとも１つの中心導体を個々の空洞内に有する、少なくとも１つの空洞を有し、前記空洞が蓋で覆われている空洞フィルタ内のチューニング機構であって、
    少なくとも１つの前記中心導体（７１）には、軸方向に貫通した、ネジ切りされたネジ穴及び、請求項１乃至請求項９のいずれか１項のネジ機構（７５）とが設けられ、前記ネジ機構が前記中心導体（７１）の前記ネジ穴に調整可能に取り付けされることを特徴とするチューニング機構。
11. 少なくとも１つの空洞及び少なくとも１つの中心導体を各空洞に有し、前記空洞が蓋で覆われる空洞フィルタにおけるチューニング機構であって、
    前記蓋（８４）が少なくとも１つのネジ切りされた貫通穴及び、前記蓋の前記ネジ穴に調整可能に取り付けされた請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のネジ機構（８５）を含むことを特徴とするチューニング機構。
12. 少なくとも１つの空洞及び少なくとも１つの中心導体を各空洞に有し、前記空洞が蓋で覆われる空洞フィルタにおけるチューニング機構であって、
    請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のネジ機構（９５ａ、９５ｂ）が２つの中心導体間に調整可能に配置されることを特徴とするチューニング機構。

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