SE505504C2 - Vågledaranordning och förfarande för dess framställning - Google Patents

Description

505 504 10 15 20 25 30 35 2 Ett förfarande enligt uppfinningen innefattar urtagning av vågledarspâr i stomplattans sidoytor och genomförings- öppningarj.de båda täckplattorna. Härefter tillslutes våg- ledarspåren genom att täckplattorna förbindes med stomplat- tans sidor.

En fördel med uppfinningen är att plattstrukturen dels kan innesluta mikrovågskomponenter och dels kan utgöra en bärare för monterade mikrovågskomponenter. Härigenom kan kompakta, stabila och utrymmesbesparande enheter byggas på ett kostnadseffektivt sätt.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med några utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig. 1 visar ett exempel på en vågledaranordning enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar i större skala ett snitt genom vågledaranord- ningen enligt uppfinningen i ett parti visande en vågledarkomponent i form av en djup E-krök, Fig. 3 visar ett snitt genom vågledaranordningen i ett parti som visar en vågledarkomponent i form av en grund E-krök, Fig. 4 visar med ett snitt genom vågledaranordningen enligt uppfinningen en vågledarkomponent i form av ett så kallat löst krökelement.

Fig. 5 visar med ett snitt genom vågledaranordningen ett exempel på en mikrovågskomponent av typ bandpass- filter. 10 15 20 25 30 35 505 504 3 Fig. 6 visar ett snitt genom vågledaranordningen i form av en mikrovågskomponent av typ cirkulatorinsats, medan Fig. 7 visar ett snitt genom en vågledarkomponent i form av en avslutning och Fig. 8 visar med en perspektivvy en komplett uppbygg- nadsenhet med såväl vågledaranordning som på denna monterade ytterligare komponenter.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: Som exempelvis framgår av fig. 1 och 2 är vågledaranord- ningen enligt uppfinningen uppbyggd såsom en plattstruktur bestående av en stomplatta 1, som på sina motsatta sidor eller huvudytor helt eller delvis täckes av två täckplattor 2, 3, en täckplatta på vardera sidan. Stomplattan är således huvudsakligen skivformig och är inrättad att upptaga ett antal vågledare och andra.mikrovågskomponenter, som genom olika utformning av kaviteter, dvs hålrum i stomplattan och anslutning av täckplattorna 2, 3 bildar de olika mikrovågskomponenterna med skilda funktioner. Stom- plattan 1 väljes härvid med fördel med en sådan tjocklek att den tillåter att vågledare separeras från varandra även vid korsningsställen, se exempelvis ställena 4 och 5 i fig. 1. Vågledarna i stomplattan 1 består dels av vågledarspår 6, 7, 8, 9, 10, 17 som löper utmed stomplattans 1 ena eller andra huvudyta 11, 12, vilka ytor vanligen är inbördes parallella, och dels av vågledarpartier 13, som sträcker sig med en vinkel relativt huvudytorna 11, 12, exempelvis vinkelrätt, för att med öppningar 14 mynna i den ena eller den andra huvudytan 11, 12 och genom en genomföringsöppning 15 i den ena eller den andra täckplattan 2, 3 med en mynning 16 mynna i dess yttre yta 30. I anslutning till denna mynning 16 är vanligen monterad en separat delkompo- nent, exempelvis en mikrovågshybrid med förstärkare, 10 15 20 25 30 35 505 504 4 blandare,mottagarskyddare eller en elektriskt styrbar switch. Vågledarspåren 6-10, 17 i huvudytorna ll, 12 åstad- kommes med fördel medelst fräsning så att spåren erhåller huvudsakligenrektangulärtvärsnittsform.Vågledarpartierna 13, vilkas huvudsakliga sträckning eller längdriktning bildar vinkel, exempelvis rät vinkel, mot huvudytorna ll, 12 formas i stomplattan 1 och täckplattorna 2, 3 medelst fräsning i samma tillverkningsmoment.

Fig. 1 visar bäst med ett exempel en plattstruktur, där huvuddelen av den ena täckplattan 2 är visad bortbruten så, att huvuddelen av stomplattan 1 ses från dess ena huvudyta ll så att de olika vågledarspåren 6-10 på stomplattans ena sida och ett antal mikrovågskomponenter är synliga. Stom- plattan 1 är i fig 1 bortbruten i det övre vänstra hörnet, varigenom den motsatta täckplattan 3 framskymtar. De av vågledarspåren 6-10 med tillhörande täckplatta 2, 3 bildade vågledarna och de vinkelställda vågledarpartierna 13 har till uppgift att bilda transmissionsmedel för mikrovågorna mellan olika mikrovågskomponenter. De med heldragna linjer visade vågledarspåren 6-10 är således anordnade i stom- plattans l ena huvudyta 11, medan partier av vågledarspåret 17 är anordnade i stomplattans motsatta huvudyta 12 och är därför indikerat med punktstreckade linjer. En och samma vågledare kan via vågledarkrökar 18 övergå från stomplat- tans ena huvudyta 11 (se exempelvis vågledarspåret 9) till dess andra huvudyta 12 (se exempelvis vågledarspåret 17) varigenom de ovan nämnda korsningsställena 4, 5 göres plan- skilda. På detta sätt underlättas kretskonstruktionen och möjliggöres ett mycket kompakt byggnadssätt. Vågledarna 6- 10, 17 ges i första hand enkla geometriska former för att med ett minimum av dämpning och distorsion transmittera mikrovågssignalerna. De ges så långt som möjligt rätlinjig sträckning, med raka partier som kompletteras med s.k. H- krökar och E-krökar, beroende på om riktningsändring av vågledarna sker i eller i vinkel mot huvudytornas plan. 10 15 20 25 30 35 505 504 5 Fig. 1 visar ett antal olika H-krökar 6',6"(eller böjar) som är 90° och 30°. Formen och vinklarna kan väljas bland ett stort antal alternativ, allt efter behov.

Som ovan nämnts möjliggör plattstrukturen enligt före- liggande uppfinning att flera mikrovågskomponenter för behandling av mikrovågssignaler integreras i stomplattan 1 och täckplattorna 2, 3. Ett exempel förutom vågledare visas i fig. l i form av filterkomponenter 19, 20, 21, vilkas uppbyggnad med ett exempel närmare visas i fig. 5, som ytterligare skall beskrivas nedan.

Av fig. l framgår att filterkomponenterna 19, 20, 21 är helt integrerade i plattstrukturen genom att filterkompo- nenterna är bildade genom formning av väggarna i vågle- darna. I fig. 1 visas ytterligare ett exempel på mikro- vågskomponenter i form av en cirkulator 22 anordnad i en förgrening av vågledarna 9, 10, 23. Ytterligare finns ett flertal E-krökar 18, 24, som antingen förekommer, när vågledarspåren övergår från ena huvudytan 11 till den andra huvudytan 12 eller till en mynning i någon av täckplattorna 2, 3. Till dessa mynningar är separata vågledarkomponenter, ej visade i fig. 1, avsedda att anslutas, vanligen medelst flänsar. Dessa skruvas i respektive täckplatta 2, 3 eller även i stomplattan 14 i vilken är anordnade ett antal skruvhål 25 runt varje mynning.

Fig. 2 visar ett exempel på en av de vågledarkrökar 26, som här benämnes djup E-krök och i det aktuella fallet leder ett vågledarspår i stomplattans 1 ena huvudyta 12 över till dess motsatta huvudyta ll via vågledarpartiet 13. För att ge en god transmission av mikrovågssignalerna i vågledaren är kröken utformad med en fasad yta 27. Denna framställes nämligen genom att en roterande cylindrisk fräs först föres i pilens 13' riktning ned i stomplattan 1 och parallell- 10 15 20 25 30 35 505 504 6 förflyttas därefter utmed en vald.vinkel sidledes fram till spåret 17.

Exemplet enligt fig. 3 visar en s.k. grund E-krök 24, se även fig. 1, som utnyttjas när ett vågledarspår 28 mynnar i huvudytan ll på samma sida av stomplattan 1 som spåret förlöper. En genomföringsöppning 29 leder vågledaren till täckplattans 2 utåt vända yta 30 mot vilken de separata mikrovågskomponenterna kan anslutas.

Fig. 4 kan i huvudsak betraktas som ett tvärsnitt genom krökkonstruktionen 18, enligt fig. l även om kringliggande vågledare har annan sträckning.Denna konstruktion utnyttjas när exempelvis vågledarspåret 9 som förlöper utmed stom- plattans ena huvudyta ll övergår i vågledarspåret 17 som förlöper utmed den motsatta huvudytan 12. Som framgår av figuren är krökkonstruktionen en dubbelkrök med dels en första krök 31 orienterad i anslutning till stomplattans 1 ena huvudyta ll och dels en andra krök 32 orienterad i anslutning till den andra huvudytan 12. Mellan de båda krökarna sträcker sig ett vågledarparti 33 med en vinkel mot huvudytorna, vilken i det visade exemplet är rät.

Av produktionstekniska skäl är i anslutning till den ena kröken 31 inrättat ett löst krökelement 33 som monteras i en urtagning 34 i stomplattan 1 efter att vågledarpartiet 33 framställts genom t ex fräsning i riktning från stom- plattans 1 ena huvudyta 11 på det sätt som beskrivits ovan med hänvisning till fig. 2. Även vid de yttre ändarna av vågledarspåren 9, 17 är i exemplet enligt fig. 4 anordnade krökar 37, 38. Dessa ansluter till varsin genomföringsöpp- ning 39, 40 i tillhörande täckplatta 2, 3 på vilken, som ovan nämnts, andra separata mikrovågskomponenter kan anslutas för behandling av de mikrovågssignaler som transmitteras i vågledarna i plattstrukturen. 10 15 20 25 30 35 505 504 7 Tvärsnittet enligt fig. 5 kan i huvudsak betraktas som ett tvärsnitt genom någon av filterkomponenterna 19, 20, 21 även om kringliggande vågledare har annan sträckning. Som framgår av fig. 1 och 5 är filterkomponenten helt integre- rad i plattstrukturen och närmare bestämt i stomplattan 1.

Plattstrukturen visas här med enbart en täckplatta 3 i just detta avsnitt. Den motsatta täckplattan 2 behöver nämligen ej täcka stomplattans hela yta, utan kan vara så anordnad, att den täcker endast en begränsad del av dess ena eller andra huvudyta 11, 12. Täckplattorna kan vara så anordnade att det förekommer flera mindre täckplattor, som kan vara monterade på olika ställen på huvudytorna eller i ett försänkt parti av huvudytorna, varvid försänkningen lämpli- gen motsvarar täckplattans tjocklek så att en jämn och i huvudsak avsatsfri ytteryta kan erhållas, som i sin tur kan bilda bärare för separata komponenter. Som framgår av fig. 1 och 5 är tmndpassfiltrets funktioner delvis erhållna genom formning av kaviteter i stomplattan 1. Således är i filtret, som exempelvis utgöres av ett bandpassfilter, anordnade ett flertal bländare 41, 42, som bildas genom framskjutande väggpartier'belägna parvis mitt för varandra, varigenom bildas kaviteter 43. För justering av filtret är anordnade ett flertal trimskruvar 44, 45. Trimskruvarna är av två typer, dels sådana trimskruvar 44 som är anordnade mellan bländarna för impedansanpassning och dels sådana trimskruvar 45 som är anordnade i mellanrummen för frek- vensjustering. Trimskruvarna bildar i olika grad ned- skjutande partier 46, vilka förändrar nämnda filteregen- skaper och därmed vågledarnas elektriska egenskaper. Trim- skruvarna är således försedda med varsin gänga och är för- skjutbara i sin längdriktning i gängade borrningar i stomplattan 1 samt försedda med huvud 47 och låsmutter 47' belägna i ett försänkt parti 48 i stomplattan. Huvudena 47 och låsmuttrarna 47' är åtkomliga från dess ena huvudyta ll medelst en trimskruvmejsel. 505 504 10 15 20 25 30 35 8 Fig. 6 visar ett exempel på integreringen av en cirkulator 22, se även fig. 1. Cirkulatorns uppgift är att i samband med en förgrening möjliggöra isolation av åtminstone en transmissionsväg beroende av vilken väg mikrovågsenergin inkommer. Detta användes för att separera transmis- sionsvägarna för exempelvis utsänd respektive inkommande signal så att mottagaren i hög grad isoleras från den utsända.mikrovågsenergin, som har en avsevärt högre nivå än inkommande energinivå. Av fig. 6 framgår att cirkulatorn 22 exempelvis är av typ ferritcirkulator, monterad i en borrning 49 i stomplattan 1 och innesluter en första magnet 51 samt uppskjuter med ett parti S0 från stomplattan. I cirkulatorn ingår även en andra magnet 52. Cirkulatorn ned- skjuter vidare med ett parti 53, innehållande ferritkärnor, i förgreningsstället för de tre vågledarspåren 9, 10, 23. Även denna del av stomplattan 1 saknar i det visade exemplet den ena täckplattan 3.

Fig. 7 visar ett avslutningselement 54 för dämpning av reflexioner i ett vågledarspår 23, vilket är ett ytterliga- re exempel på en mikrovågskomponent som enkelt kan monteras och integreras i plattstrukturen och närmare bestämt i ett uttag 55 i stomplattan 1. På ena sidan av denna är en av täckplattorna 3 monterad.

Fig. 8 visar med en perspektivvy exempel på en komplett mikrovågsmodul, uppbyggd med plattstrukturen enligt upp- finningen. Härav framgår att plattstrukturen förutom den ovan beskrivna uppbyggnaden. med integrerade mikrovågs- komponenter i själva strukturen även bildar bärare för separata mikrovågskomponenter, som monteras på ovansidan eller undersidan av stomplattan l och/eller täckplattorna 2, 3. De separata mikrovågskomponenterna kan vara av sådan typ att de skall lätt kunna ersättas. De kan utgöras av färdiga standardkomponenter eller kan vara av sådan konstruktion att de ej kan integreras i plattstrukturen, de 10 15 20 25 30 35 505 504 9 kan utgöras av s k mikrovågshybrider och således ej ha en renodlad vågledaruppbyggnad etc. Hela enheten kan göras särskilt lätthanterlig genom att såsom i det visade exemplet förses med bärhandtag 56, 57 vilket gör enheten lätt flyttbar för service etc och som samtidigt utgör ett skydd för mikrovågskomponenter. Enheten kan monteras i ex- empelvis ett stativ med flera enheter och kan monteras vertikalt, horisontellt eller snedvinklat mot vertikalpla- net.

Framställningen av plattstrukturen enligt uppfinningen sker sammanfattningsvis på följande sätt. Utgångsmaterialet för stomplattan 1 är en massiv platta i ett elektriskt ledande material, exempelvis aluminium eller en legering därav.

Plattan har exempelvis rektangulära ytor med sina båda huvudytor ll, 12 plana och parallella, ev med avsatsvisa nivåändringar. Stomplattans tjocklek, dvs avståndet mellan huvudytorna 11, 12 är åtminstone i korsningsställena överstigande det dubbla djupet av vågledarspåren. Efter ett förutbestämt mönster urtages vågledarspåren medelst en, exempelvis datorstyrd fräs, som kan vara av varierande typ med ett cylindriskt, roterande fräshuvud som ger en huvud- sakligen rektangulär profilform med rätvinkliga sidokanter och en plan botten. Vågledarspår urfräses företrädesvis på båda sidor av stomplattan, d v s i dess båda huvudytor 11,12. De mot huvudytorna vinkelställda vågledarpartierna urtages därefter på förutbestämda ställen medelst fräsning.

Samtliga krökar formas med sina särskilt avsedda ytor.

Täckplattorna 2, 3 kan iordningställas separat från stom- plattan genom borrning eller fräsning för att skapa fästhål respektive genomföringsöppningar. Alternativt kan detta göras i ett senare skede efter montering av täckplattorna.

Täckplattorna 2, 3 förbindes med stomplattan efter att en mycket noggrann mängd lod anbragts mellan täckplattorna och 505 504 10 10 stomplattan varefter täckplåtarna genom saltbadslödning hoplödes med stomplattan, så att vågledarspåren i huvud- ytorna erhåller förutbestämda tvärdimensioner.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexemplen, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan helt andra mikrovågskomponenter såväl integreras som uppbäras av strukturen. Exempel på sådana komponenter är variabla dämpare, andra typer av filter, såsom lågpass- och högpassfilter, isolatorer, effektdelare, riktkopplare etc.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 40 505 504 106358 AM/PK 1996-04-29 11 PATENTKRAV:

1. Vågledaranordning för transmission och behandling av mikrovågssignaler, innefattande en plattstruktur, i vilken är anordnade urtagningar, vilka bildar vågledare (6-10), (13, 17, 28), för transmission av mikrovågssignalerna mellan mikrovågskomponenter (19, 20, 21, 22 ), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda plattstruk- tur bildas av en stomplatta (1) och åtminstone två täck- plattor (2, 3) för åtminstone delvis anslutning mot två motsatta ytor (11, 12) av stomplattan, att såväl stom- plattan som täckplattorna bildar begränsningsytor för åtminstone en del av vågledarna (6-10, 17, 28) och att åt- minstone en del av nämnda mikrovågskomponenter är anordnade i stomplattan och/eller täckplattorna.

2. Vågledaranordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone en del av vågledarna (6-10, 17, 28) bildas huvudsakligen av spår i stomplattans ena och/eller andra motsatta yta, vilka spår mynnar i genomföringsöppningar (15, 29) i respektive täckplatta.

3. Vågledaranordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att vågledarna in- nefattar vågledarpartier (13, 33) som ansluter till vågle- darspåren och sträcker sig i vinkel mot stomplattans (1) motsatta ytor.

4. Vågledaranordning enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att i vågledarna ingår vågledarkrökar (24, 26, 31, 32), som bildas genom formning av vågledarspåren i stomplattan (1) respektive deras anslutningar till nämnda vågledarpartier (13).

5. Vågledaranordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone en av nämnda genomföringsöppningar (29) är inrättad i anslutning 10 15 20 25 30 35 505 504 12 till den yta (11) av stomplattan (1) där tillhörande vågledarspår (28) bildats och att för anslutning av nämnda spår till nämnda genomföringsöppning är en av nämnda krökar (24) inrättad vid den yta där spåret bildats.

6. Vågledaranordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone en av nämnda genomföringsöppningar (15) är inrättad i anslutning till den yta (12) av stomplattan (1) som är motsatt den yta (11) där tillhörande vågledarspår (17) bildats och att för anslutning av nämnda spår till nämnda genomföringsöppning är en av nämnda krökar (26) inrättad i området för samma yta, där spåret bildats.

7. Vågledaranordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda anslutning mellan nämnda vågledarpartier (33) och vågledarspåren (9, 17) åstadkommes medelst vågledarkrökar (31, 32) av vilka åtminstone en krök är belägen på avstånd från en av nämnda genomföringsöppningar (39) och bildas av ett separat krökelement (3l') som är beläget i en urtagning (34) i stomplattan (ll).

8. Vågledaranordning enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone ett av vågledarspåren (23) avslutas medelst ett separat avslut- ningselement (54) inrättat att tillsluta spårets ena ände mellan stomplattan (1) och tillhörande täckplatta (3).

9. Vågledaranordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda separata krökelement (3l') bildar ena kröken (31) i en dubbelkrök (18) för övergång mellan vågledarspår (9, 17) i stomplat- tans båda motsatta ytor (ll, 12), där den ena kröken är belägen vid den ena ytan och den andra kröken (32) vid den andra ytan. 10 10 15 20 505 504 13

10. Vågledaranordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone en av mikrovågskomponenterna utgöres av en cirkulator (22), som är anbragt i en urtagning (49), som sträcker sig mellan stomplattans (1) ena yta (12) och till ett förgrenings- ställe för något av' vågledarspåren (9, 10, 23) i den motsatta ytan (11).

11. Vågledaranordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda i stomplat- tan (1) anordnade mikrovågskomponenter (19-22) är formade i stomplattan.

12. Vågledaranordning enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone en av nämnda mikrovågskomponenter utgöres av en filterkomponent (19, 20, 21), som bildas av ett flertal i stomplattan (1) anordnade fasta bländare (41, 42).

13. Vågledaranordning enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att i nämnda filter- komponent (19, 20, 21) ingår ett antal trimskruvar (45), anordnade i borrningar i stomplattan (1) och åtkomliga från stomplattans (1) ena yta (11) samt inrättade för justering av nämnda filterkomponent.

14. Förfarande för framställning av en vågledaranordning för transmission och behandling av mikrovågssignaler, k ä n n e t e c k n a d a v stegen: urtagning av vågledarspår (6-10, 17, 28) i huvudytorna (11, 12) av en stomplatta (1), urtagning av genomföringsöppningar (15, 29)i täckplattor (2, 3) och 10 15 505 504 14 tillslutning av vågledarspåren genom anslutning av täck- plattorna mot sidoytorna av stcmplattan, varigenon\vågleda- re bildas.

15. Förfarande enligt patentkravet 14, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att vågledarna (6-10, 13, 17, 28) urtages genonn mekanisk. bearbetning, såsom fräsning.

16. Förfarande enligt patentkravet 15, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att förbindningen av täckplattorna med stomplattan sker medelst saltbadslöd- ning.