NO300659B1

NO300659B1 - Kamlinjefilter for höyfrekvens

Info

Publication number: NO300659B1
Application number: NO934231A
Authority: NO
Inventors: Risto Piirainen
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1997-06-30
Also published as: JP2922302B2; JPH06507764A; US5418509A; NO934231D0; DE69215091D1; EP0586448A1; FI88830B; NO934231L; AU1785592A; FI912519A0; EP0586448B1; AU659159B2; DE69215091T2; FI912519A; ATE145093T1; FI88830C; WO1992021157A1

Description

Oppfinnelsen angår et kamlinjefilter for høyfrekvens, omfattende et langstrakt hus laget av et elektrisk ledende materiale, hvor lederstaver av et elektrisk ledende materiale er anordnet i en sekvens ved forutbestemte intervaller i en i hovedsak enhetlig luftkavitet inne i huset, hvor en ende av hver lederstav er kortsluttet til huset, og den andre ende er adskilt fra huset, slik at hver lederstav danner, sammen med huset, en luftisolert koaksial resonator.

I kamlinjefilteret er resonatorene typisk plassert i en sekvens en etter hverandre, slik at de induktive kåpasitive koplinger mellom resonatorene danner koplingene mellom resonatorene direkte, uten noen separate koplingselementer. Derfor er slike kamlinje-filterkonstruksjoner vanligvis enklere og mindre i konstruksjon enn konvensjonelle filterkonstruksjoner som er oppnådd med separate resonatorer koplet sammen, f.eks. ved separate spoler. Kamlinjefiltere kan utføres ved koaksial resonatorer, i hvilket tilfelle luft blir brukt som et medium mellom resonatoren og det elektrisk ledende hus som ligger rundt resonatoren.

Finsk patentsøknad nr. 906,215 beskriver et kamlinjefilter i hvilket mediet er luft, dvs. filteret er luftisolert. I dette tilfelle består resonatoren av elektrisk ledende staver som er innesluttet i et enhetlig rom definert ved et enkelt elektrisk ledende hus. Huset er felles for resonatorene, og danner en koaksial resonator med hver resonator.

Det settes i dag meget strenge krav til de elektriske egenskaper for høyfrekvensfiltere, mens stadig mindre størrel-ser og lavere fremstillingskostnader også er nødvendig. I filtere som omfatter koaksial-resonatorer, tar man f.eks. sikte på en optimal Q-faktor og minst mulige tap, ved bruk av en teoretisk optimal verdi på 3,6, beregnet som forholdet mellom diametrene av huset og resonatoren for koaksial-resonatoren, og ved å fremstille huset og resonatoren av materialer som har så lave tap som mulig (materialer med høy elektrisk konduktivitet), så som et kopper-hus og resonatorer belagt med sølv (se "Microwave Filters, Impedance, Matching Networks, and Coupling Structures", G. Matthaei, L. Young, E.M.T. Jones, Artech House Books, Dedham, MA, USA, s. 165-168). Slike materialer er imidlertid forholdsvis kostbare, hvilket øker fremstillingskostnaden for disse filtrene. Man må således akseptere et kompromiss mellom størrelser, egenskaper og fremstillingskostnader for filteret.

Målet for den foreliggende oppfinnelse er å redusere størrelsen og/eller kostnadene for et luftisolert kamlinjefilter utført med koaksial-resonatorer, uten å skade de elektriske egenskaper.

Dette er oppnådd ved hjelp av et kamlinjefilter for høyfrekvens av den typen som er beskrevet i innledningen, hvilket ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at i hver koaksial-resonator, er forholdet mellom diameteren til huset og diameteren til lederstaven i området mellom omkring 2,8 til omkring 3,3.

Oppfinnelsen er basert på oppfinnerens overraskende opp-dagelse at det teoretisk beregnede forhold på 3,6 mellom diametrene til huset og resonatoren i en koaksial-resonator, som generelt har vært ansett som en optimal verdi i kamlinjefiltere, faktisk ikke gir den best mulige Q-faktor for filteret, idet betydelig bedre Q-faktorer oppnås med verdier som er mindre enn dette teoretiske forhold, og som ligger i området fra omkring 2,8 til omkring 3,3. Dette kommer åpenbart av den gjensidige interferens mellom resonatorene i et kamlinjefilter. Ved å bruke forholdet i området ifølge oppfinnelsen, kan i det minste de følgende fordeler oppnås: - De elektriske egenskaper for luftisolerte filtere som tidligere ble oppnådd med forholdet på 3,6, kan forbedres uten å øke størrelsen på filteret og uten å bruke bedre materialer. - De elektriske egenskaper for luftisolerte filtere som tidligere ble oppnådd med forholdet på 3,6, kan oppnås ved bruk av enklere og billigere materialer. - De elektriske egenskaper for luftisolerte filtere som tidligere ble oppnådd med forholdet 3,6, kan oppnås med mindre filtere uten å bruke bedre materialer.

Med andre ord, egenskaper, pris og størrelse for et luftisolert filter kan påvirkes på en meget enkel måte ved bruk av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av en illustrerende utførelse, og under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et diagramatisk riss i snitt av den mekaniske konstruksjon av et båndpassfilter ifølge oppfinnelsen; og

fig. 2 er et riss i snitt av båndpassfilteret på fig. 1 sett ovenfra, tatt langs linjen A-A på fig. 1.

Det henvises nå til fig. 1 og 2. Høyfrens-båndpassfilteret omfatter et rektangelformet, langstrakt hus som er lukket på alle sider, og som omfatter endeplater 2A og 2B, en topplate 2C, en bunnplate 2D og sideplater 2E og 2F. Huset kan være laget av et elektrisk ledende materiale og/eller være belagt med et ledende materiale, så som kopper eller gullkrom. Platene 2A - 2F som danner huset, definerer mellom dem en enhetlig kavitet 9 som strekker seg i det vesentlige over hele husets lengde. Seks sylinderformede lederstaver 3 er plassert i denne kaviteten 9 i en rekkefølge med forutbestemte intervaller, hvor hver lederstav er festet og kortsluttet ved sin nedre ende til bunnplaten 2D i huset, og adskilt ved sin øvre ende fra topplaten 2C av huset, slik at lederstaven 3 danner en koaksial resonator med huset, i hvilken stangen 3 er den indre leder eller resonator, og huset er den ytre leder eller skall, mens luft blir brukt som medium. Resonatorstaven 3 er laget av et elektrisk ledende materiale eller belagt med et elektrisk ledende materiale, så som kopper eller sølv.

På denne måten får man en åpen kamlinjetype luftisolert filterkontruksjon, i hvilken koplingen mellom resonatorene dannes direkte av den induktive og/eller kapasitive kopling mellom resonatorstavene 3, som illustrert ved kondensatoren CM1 og spolen LM1.

I den foretrukne utførelse som vist på fig. 1 og 2, er hver resonatorstav 3 festet ved den nedre ende til husets bunnplate 2D, og omfatter videre en sylinderformet knapp-del 4 med større diameter, festet til sin øvre ende, hvor knappdelen fortrinnsvis er laget av kopper. Konstruksjonen av en *-e><=0-natorstav av denne typen, omfattende en knappdel 4, er beskrevet i finsk patentsøknad 906,251. I en slik konstruksjon kan den kapasitive kopling eller den induktive kopling gjøres til den dominerende koplingstype i koplingen mellom to tilstøtende koaksiale resonatorer ved å justere forholdet mellom avstanden dl mellom resonatorstavene i de respektive koaksial-resonatorer og avstanden d2 mellom knappene 4. Ved å variere typen av kopling, kan filterresponsen varieres.

Resonatorene 3 kan imidlertid også utføres på konvensjo-nell måte uten knappene 4.

En avstemningsskrue 5 av metall er anordnet i den øvre plate 2C på huset l, slik at den strekker seg inn i den indre kavitet 9 av huset ovenfor resonatorstaven 3. Avstanden fra den nedre ende på avstemningsskruen 5 til den øvre ende av resonatorstaven 3 bestemmer verdien av jordkapasitansen Cl mellom huset og resonatorstaven 3, hvor jordkapasitansen er illustrert ved kondensatoren Cl som er tegnet i brutt linje. Jordkapasitansen og dermed resonansfrekvensen for den indivi-duelle resonator kan justeres ved hjelp av avstemningsskruen 5. I topplaten 2C av huset 1, i området mellom to tilstøtende lederstaver, er det videre anordnet en avstemningsskrue 6 av metall, som strekker seg inn i huset. Denne avstemningsskruen muliggjør finjustering av kapasitansen mellom knappene 4 for to tilstøtende lederstaver, og dermed finjustering av koplingen mellom tilstøtende resonatorer. I utførelsen på fig. 1, vil filterinngangen dannes ved en ledende sløyfe 7 innført i huset 1 gjennom et innløp 10 i bunnplaten 2B, hvor enden på ledersløyfen inne i huset er forbundet med bunnplaten 2D. Ledersløyen 7 er plassert i rommet mellom en endeplate 2A av huset og resonatorstangen 3 som er nærmest den. Filter-utgangen er tilsvarende utformet av en ledersløyfe 8 som er innført i rommet mellom den motsatte endeplate 2B og resonatorstaven som er nærmest den, gjennom et innløp 11, hvor en ende av ledersløyen 8 er forbundet med bunnplaten 2D. Leder-sløyfene 7 og 8 danner spoler som er induktivt koplet til nærmeste resonatorstav 3.

Ifølge oppfinnelsen er, i hver koaksial resonator i filteret, forholdet mellom diameteren X for den ytre leder eller huset og diameteren Y for resonatoren, tilnærmet i området 2,8 - 3,3. I det rektangulere huset for et kamlinjefilter eller lignende, representerer diameteren X husets dimensjon i retning av dets bredde ved resonatoren 3, som vist på fig. 2 (fig. er ikke tegnet i skala).

De fordeler man oppnår ved oppfinnelsen er illustrert ved det følgende eksempel. Et filter av den typen som er vist på fig. 1 og 2 ble først utført med et konvensjonelt X/Y-forhold på 3,6 (X = 36 mm og Y = lOmm), i hvilket tilfelle det var nødvendig å bruke et aluminiumshus belagt med kopper og kopperstavresonatorer belagt med sølv, for å oppnå de nødven-dige elektriske egenskaper. Det samme filteret ble så utført med X/Y-forhold ifølge oppfinnelsen, dvs. 3,0 (X = 36 mm,

Y = 12mm), og de samme elektriske egenskaper ble nå oppnådd ved bruk av en et hus belagt med gullkrom og resonatorer belagt med kopper. På denne måten kunne bruken av sølv og belegg av huset med kopper helt unngås. Isteden kunne huset belegges med det mindre kostbare gullkrom, og slik belegging er også lettere å utføre.

Figurene og tilhørende beskrivelse er bare ment for å illustrere den foreliggende oppfinnelse. I detaljene kan filteret ifølge oppfinnelsen varieres innenfor omfanget av kravene.

Claims

1. Kamlinjefilter for høyfrekvens eller lignende, bestående av et langstrakt hus (1) laget av et elektrisk ledende materiale, hvor lederstaver av et elektrisk ledende materiale er anordnet i en sekvens ved forutbestemte intervaller i en i det vesentlige enhetlig luftkavitet inne i huset, hvor en ende av lederstaven er kortsluttet til huset, og dens andre ende er adskilt fra dette slik at hver lederstav danner med huset (1) en luftisolert koaksial resonator, karakterisert ved at, i hver koaksial resonator, er forholdet mellom diametrene (X, Y) av huset (1) og resonatoren (3), i området fra omkring 2,8 til 3,3.

2. Kamlinjefilter for høyfrekvens ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte hus (1) er belagt med gullkrom, og at lederstavene (3) er laget av kopper eller belagt med kopper, og at forholdet mellom diametrene til huset og resonatorene for hver koaksial-resonator er omkring 3,0 ved resonatoren. SAMMENDRAG Oppfinnelsen angår et kamlinjefilter for høyfrekvens eller lignende, omfattende et langstrakt hus (1) av et elektrisk ledende materiale, hvor lederstaver av et elektrisk ledende materiale er anordnet i en sekvens ved forutbestemte intervaller i en i det vesentlige enhetlig luftkavitet inne i huset, hvor en ende av hver lederstav er kortsluttet til huset, og den andre ende er adskilt fra huset slik at hver lederstav danner, med huset (1), en luftisolert koaksial resonator. I hver koaksial resonator, er forholdet mellom diametrene (X, Y) for huset (1) og resonatoren (3) i området fra omkring 2,8 til 3,3.