SE453029B - Bandpassfilter for en koaxialkabel - Google Patents

Description

455 029 2 Andra syftemål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av nedanstående beskrivning.

För att illustrera uppfinningen visas på ritningarna en utföringsform som för närvarande föredrages, varvid dock in- ses att föreliggande uppfinning ej är begränsad till enbart de visade arrangemangen. I ' På ritningarna visar: fig 1 en längsgående snittad vy av en koaxialkabel för- sedd med ett bandpassfilter i enlighet med föreliggande upp- finning. fig 2 en snittad vy tagen utmed linjen 2-2 i fig 1, men i förstorad skala, . fig 3 till 6 diagram visande högfrekvensavvisningen vid olika bandbredder, och fig 7 en planvy av en del av en modifierad ledare.

I figurerna avser samma.hänvisningsbetecknar liknande element. Fig 1 visar en koaxialkabel 10 med ett band- passfilter i enlighet med föreliggande uppfinning 1 fyra steg. Anordningen 10 innefattar ett flertal mittledare, Mittledaren 12 är omgiven av en dielektrisk hylsa 14 och har ena änden metallurgiskt fästad vid en huvudyta av shuntf ändkopplingskondensatorn 15. Den andra ytan av kondensatorn 15 är på liknande sätt fästad vid ena änden av en resonansledare 17. Den andra änden av ledaren 17 är på liknande sätt fästad vid ett filterkopplingselement 16. Den motsatta ytan av elementet 16 är metallurgiskt fästad vid en ände av en resonansledare 18.

Den andra änden av ledaren 18 är metallurgiskt fästad vid en yta av ett filterkopplingselement 20. Den motsatta ytan av elementet 20 är metallurgiskt fästad vid en ände av en resonansledare 22. Den andra änden av ledaren 22 är metal- lurgiskt fästad vid en yta av ett filterkopplingselement 24.

Den motsatta ytan av elementet 24 är på liknande sätt fästad vid en ände av en resonansmittledare 25. Den andra.änden av ledaren 25 är på liknande sätt fästad vid en huvudyta av shuntändkopplingskondensatorn 27. Den andra huvudytan av kon- 453 029 3 densatorn 27 är på liknande sätt fästad vid en ände av mitt- ledaren 25. Diametern av ledarna 12 och 26 är större än dia- metern av ledarna 17, 18, 22 och 25. Ledaren 26 är omgiven av en aielektrisk hylsa za.

Mittledarna l2 och 26 är koaxiella med resonansledarna 17, 18, 22 och 25 och är företrädesvis framställda av en sil- veröverdragen kopparlegering med högre draghållfasthet än koppar, ekempelvis en produkt som försäljes under varumärket TENSILFLEX. Resonansledarna 17, 18, 22 och 25 är företrädes- vis framställda av ett liknande material, exempelvis en sil- veröverdragen kopparlegering som saluföres under varumärket COPPERWELD. Hylsorna 14 och 28 är framställda av identiskt dielektriskt material, exempelvis ett material som kommer- siellt saluföres under varumärket TEFLON.

Ett sömlöst rör 30 av dielektriskt material omger var och en av hylsorna 14 och 28, kondensatorerna 15 och 27 samt filterkopplingselementen 16, 20 och 24. Röret 30 är företrä- desvis fråmställt av samma dielektriska material som hylsorna 14, 28. En mantel 32 omger röret 30. Manteln 32 är företrä- desvis en monolitisk mantel av elektriskt ledande material, exempelvis koppar med en tjocklek av omkring 0,010 tum (0,254 mm). Om större hållfasthet erfordras kan manteln 32 vara framställd av rostfritt stål med ett skikt av koppar på sin inre omkrets. Manteln 32 är företrädesvis pålagd på ett sätt som beskrivs i den amerikanska patentskriften 4 161 704, så att manteln utövar en radiellt inåtriktad kompressions- kraft på hela omkretsen av det sömlösa röret 30 i och för eliminering av eventuella luftgap däremellan. Ett luftgap förekommer mellan röret 30 och ledarna 17, 18, 22 och 25.

Kondensatorerna 15 och 27 är identiska kopparskivor vil- ka kopplar filterelementen till mittledarna 12 och 26. Fil- terkopplingselementen 16 och 24 är identiska, varvid det ena är spegelbilden av det andra. Följaktligen kommer endast ele- menten l6 och 20 att beskrivas i detalj. Enligt fig 2 inne- fattar filterkopplingselementet 16 ett laminat med ett inre dielektriskt skikt 34 på ena ytan belagt med ett tunt ledande skikt 36 och på den andra, motsatta ytan belagt med ett tunt ledande skikt 38. Skikten 34, 36 och 38 bildar en aeriekon- 453 029 4 densator. Skikten 36 och 38 utgöres företrädesvis av koppar med en tjocklek av 0,001 till 0,002 tum (0,025 till 0,05 mm).

En massa 40 är metallurgiskt fästad vid skiktet 38 och leda- ren l7. Massan 40 är företrädesvis försedd med ett centralt hål in i vilket ena änden av ledaren 17 sträcker sig. En massa 42 är metallurgiskt fästad vid skiktet 36 och ledaren 18. Massan 42 är företrädesvis försedd med ett centralt hål in i vilket ena änden av ledaren 18 sträcker sig.

Filterkopplingselementet 20 är identiskt med filterkopp- lingselementet 16 så när som på tjockleken. Elementet 20 in- nefattar ett inre dielektriskt skikt 44 på ena sidan belagt med ett ledande skikt 46 och på sin andra, motstående sida belagt med ett ledande skikt 48. Skiktet 46 är metallurgiskt fästat vid en massa 50. Skiktet 48 är metallurgiskt fästat vid en massa 52. Massan 50 är företrädesvis försedd med ett centralt hål, som är metallurgiskt fästat vid den andra änden av ledaren 18. Massan 52 är företrädesvis försedd med ett centralt hål, som är metallurgiskt fästat vid ena änden' av ledaren 22. Var och en av massorna 40, 42, 50 och 52 består företrädesvis av koppar.

Var och en av massorna 40, 42, 50, 52 har ett centralt hål för mottagning av en av mittledarna i och för förenklad framställning. Dvs, det är lättare att hopsätta och koncent- riskt förena massorna med sina mittledare på detta sätt. Kon- centriciteten göres likformig genom tillskärning av ett kop- parrör i korta längder för bildande av massorna. Kopparröret ur vilket massorna tillskäres har en innerdiameter som är något större än diametern av mittledarna. Massorna kan även ha ett bottenhål eller kan, om så önskas, vara massiva utan något centrumhål.

Följande tabell beskriver två specifika exempel på före- liggande uppfinning, varvid ytterdiametern av manteln 32 är 0,141 1 0,002 tum (3,58 mm 1 0,05 mm). I exemplen är längderna och tjocklekarna indikerade i tum. 453 ø29 5 Exemel l Exemgel 2 Frekvensband 5,8 - 6,4 GHz 5,73 ~ 6,08 GHz Längd av gap 58, 59 0,l245 0,l066 Tjocklek av massan 40 0,0344 0,0425 Tjocklek av skiktet 34 0,031 0,020 Tjocklek av massan 42 0,0249 0,ll55 Längd av gapet 60 0,l96Z 0,079 Tjocklek av massan 50 0,0334 0,lO85 Tjocklek av skiktet 44 0,031 0,015 Tjocklek av massan 52 0,0334 0,l085 Längd av gapet 62 0,l962 0,079 Diameter av ledarna 12,26 0,036 0,036 Diameter av resonatorerna 17, 18, 22, 25 0,014 0,014 Diameter av massorna , 40, 42, 50, 52 0,092 0,092 Diameter av manteln 32 0,141 0,141 Längd A~A 1,16 1,29 Fig 3 är ett diagram av signalavvisningen i decibel som funktion av signalfrekvensen i GHz för exempel 2 i ovanstâen~ de tabell. Det bör observeras att nästan fullständig trans~ mission erhålles i det primära passbandet och att inget se- kundärt passband förekommer. Fig 4 är ett liknande diagram som visar ett primärt passband vid en halv våglängd och ett sekundärt svar vid en hel vågländ. Diagrammet i fig 4 illust- rerar det svar som erhålles från den anordning som beskrivs i ovan nämnda amerikanska patentskrift. I det fall att det se- kundära svaret är oacceptabelt löses detta problem med före- liggande uppfinning.

Fig 5 är ett liknande diagram som visar ett primärt passband utan sekundärt svar.Det filter som illustreras av fig 5 är ett diagram för en tredje utföringsform med ett pri- märt passband på 4,1 till 4,5 GHz och för övrigt konstruerat i enlighet med vad som beskrivs i exemplen 1 och 2 ovan. 453 029 6 Fig 6 är ett liknande diagram som visar det primära passbandet utan något sekundärt svar och som illustrerar exempel 1 ovan. Det bör observeras att i var och en av fig 5 och 6 är avvisningen i huvudsak fullständig. ' Såsom framgår av ovanstående tabell är den raka kabel- längden som är nödvändig för upptagning av_filterkopplings- elementen mindre än 1,5 tum (38 mnü. Denna_längd kan ytterli- gare reduceras genom användande av spiralformiga ledare i stället för ledarna 18 och 22. En typisk spiralformig ledare innefattar silverbelagd härdad koppartråd 66 (exempelvis ASTM B-298) med en diameter på 0,0045 tum (0,1 mm) lindad runt en kärna av fiberglas 68 eller ekvivalent material med en diame- ter på 0,0265 tum (0,66 mm). (Se fig 7.) Det föredragna minsta avståndet mellan två intilliggande varv av tråden är 0,0l74 till 0,0l88 tum (0,43 till 0,46 mnü. Den spiralformade tråden 66 erbjuder en väsentlig induktans över en kort längd, varigenom frekvensen kan reduceras till omkring 300 MHz.

Filter konstruerade i enlighet med föreliggande uppfin- ning är sålunda kompakta eller miniatyriserade för användning vid låga frekvenser på grund av den koncentrerade element- kretsen. Var och en av massorna 40, 42, 50, 52 etc utgör en kretskomponent vars dominanta ekvivalenskrets är en shuntkon- densator för hög frekvensavvisning utan sekundärsvar. Var och ett av elementen 16, 20, 24 är en seriekondensator med en shuntkondensator mekaniskt fästade vid dess motsatta sidor.

Uppfinningen kan utföras i andra specifika former utan avvikelse från uppfinningens grundtanke. Följaktligen begrän- sas uppfinningen ej av ovanstående beskrivning utan endast av de bifogade patentkraven.

Claims (7)

1. 453 029 7 PATENTKRAV l. Bandpassfilter för en koaxialkabel, innefattande åtmins- tone två mittledare (12, 26) i linje med varandra och anslutna till ett filter, en hylsa (30) av dielektriskt material som omger och är i kontakt med den yttre omkretsen av filtret samt en monolitisk mantel (32) av elektriskt ledande material som omger röret och utövar radiellt inåtriktade kompressionskrafter på hela omkretsen av röret i och för eliminering av eventuella luftgap däremellan, k ä n n e t e c k n a t av att filtret utgöres av åtminstone ett bandpassfilterkopplingselement (16, 20, 24) mellan mittledarna (12, 26) i och för genomsläppning av ett frekvensband under 8 GHz med i huvudsak fullständig avvis- ning av frekvenser ovanför passbandet, varvid elementet utgöres av ett laminat av dielektriskt material (34, 44) med ett ledan- de skikt (36, 38, 46, 48) på motstående ytor, varvid varje skikt är fästat vid en elektriskt ledande massa (40, 42, 50, 52) vars dominerande ekvivalenskrets är en shuntkondensator, varvid varje mittledare har en ände metallurgiskt förenad med en äV HIBS SOrIla..

2. Bandpassfilter enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att massorna är metallurgiskt fästade vid ett ledande skikt (36, 38, 46, 48) anordnat på motstående ytor av nämnda dielektriska material (34, 44L

3. Bandpassfilter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att varje massa (40, 42, 50, 52) är en rät cirkulär cylinder varsyttrediameterärndndreän3,27mm.

4. Bandpassfilter enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a t av ett flertal kopplingselement (16, 20, 24) inbördes förbundna med en mittledare (18, 22, 25L

5. Bandpassfilter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att varje massa (40, 42, 50, 52) har ett centrumhål in i vilket dess tillhörande mittledare sträcker sig. 453 029 8

6. Bandpassfilter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone en av ledarna är spiralformig.

7. Bandpassfilter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av åtminstone tre bandpassfilterkopplingselement (16, 20, 24) med i huvudsak fullständig högfrekvensavvisning, varvid elementen är i serie med det andra elementet (20), som utgör mitt- elementet, varvid det andra elementet har massor (50, 52) med samma tjocklek, varvid det första (16) och tredje (24) elementet har massor (40, 42) med olika tjocklek, varvid den tunnare massan (42) i det första och tredje elementet (16, 24) är belägen närmare det andra elementet (20) än den tjockare massan (40) av det första och tredje elementet, varvid varje element är kopplat till ett intilliggande element genom en resonansledare (18, 22, 25), varvid mittledarna (12, 26) omgives av en dielektrisk hylsa (14, 28) och har ena änden metallurgiskt fästad vid en yta av shuntkondensatorer (15, 27), varvid den motstående ytan av shuntkondensatorerna är ansluten till en resonansledare (17, 25) till det första eller tredje elementet, varvid varje resonansledare är åtskild från den inre Omkretsen av det sömlösa röret (30) genom ett luftgap.