SE521503C2 - Ett duplexfilter av vågledartyp - Google Patents

Description

.I 10 15 20 25 521 503 strukturer med hjälp av olika tekniker. Ett filter kan t.ex. vara en vågledare i vilket ett flertal resonatorer i form av små sektioner av vågledaren är direkt anslutna till varandra med hjälp av kopplingselement i forrn av induktiva irisar, vilka löds på vågledarens vägg på ett ömsesidigt avstånd av t.ex. en halv våglängd.

Ett vågledarfilter kan också konstrueras som ett så kallat E-planfilter, där ett mönster som definierar karakteristika för det berörda filtret, produceras i en metallplatta som anordnats mellan t.ex. två metallhalvor. Själva vågledaren bildas med hjälp av kanaler i de två halvoma. Metallplattan definierar således några skiljeväggar i vågledaren som, på samma sätt som induktiva irisar, utgör kopplingselement mellan ett flertal resonatorer i fonn av små sektioner av vågledaren. Ett sådant E-planfilter är känt t.ex. från US 4 800 349.

En annan möjlighet att konstruera ett vågledarfilter är att använda dielektriska resonatorer som är monterade i vågledaren.

Myndighetemas tilldelning av frekvensband och specifika frekvenser for radiolänkar betyder normalt att filtren måste vara utformade för att täcka endast en del av det tilldelade frekvensbandet. I några av de ovannämnda filtertypema är tillvågagångssättet att de kan trimmas med skruvar för ett specifikt subband som innefattar den tilldelade frekvensen. Trirrmingen är nödvändig delvis för att minska antalet mekaniska varianter och delvis för att kompensera för mekaniska toleranser.

Ett duplexfilter i vågledarteknik kan också förverkligas som en integrerad enhet bestående av ett mottagarfilter och ett sändarfilter som tillsammans är anslutna via en adapterad T-medlem till en gemensam antennport. Adaptionen 10 15 20 25 521 505 i T-medlemmen säkerställer att filtren genererar den önskade frekvensen när de kopplas ihop.

Ett sådant integrerat duplexfilter är känt t.ex. från EP 274 859. Detta dokument beskriver en duplexer som består av två mekaniska halvor av aluminium i vilka kanaler formas. När de två halvorna sammansatts, bildar kanalerna, som anordnats mitt emot varandra i de två halvoma, vågledare som ansluter en mottagarport respektive en sändarport med en antennport. Filter- effekten uppnås här genom att var och en av_ _d_e två vågledama är försedd med ett flertal förspalter vilka utgör seriella kortslutningar vid frekvenser inom filtrets passband, och vilka utgör finita reaktanser vid andra frekvenser och därigenom orsakar reflexion. Förspalternas antal och dimensioner definierar filtrets karakteristik, såsom centrumfrekvens och bandbredd, och eftersom centrumfrekvenserna hos sändarfiltret respektive mottagarfiltret är olika, har förspalterna också olika dimensioner i de två subfiltren. Även om trimningen kan undvikas med denna duplexer, är det en allvarlig nackdel att eftersom förspaltema som definierar karakteristiken för det enskilda filtret är frästa i aluminiumhalvorna, måste dessa tillverkas individuellt för varje frekvens. De två duplexfiltren, som ska användas i sina respektive ändar av radiolänken, är också olika eftersom man, som nämns ovan, måste ha ett sändarfilter med en hög frekvens och ett mottagarfilter med en låg frekvens, medan omvändningen gäller filtret i den motsatta änden. Med denna duplexfiltertyp måste således ett stort antal olika aluminiumhalvor tillverkas för att man ska kunna bygga ett system som utnyttjar de tillgängliga kanalerna inom ett givet frekvensband. Också de två duplexfiltren i sina respektive ändar av en anslutning måste bestå av olika delar, som nämnts. 10 15 20 25 521 503 Således är ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett duplexfilter som angivits i inledningsstycket, där det nödvändiga antalet duplexfilter för ett system som utnyttjar de tillgängliga kanalerna inom ett givet frekvensband, kan tillverkas med hjälp av avsevärt färre delar än i känd teknik, och där åtminstone de två duplexfiltren i sina respektive ändar av en anslutning kan tillverkas med hjälp av identiska delar.

Detta uppnås i enlighet med uppfinningen genom att nämnda filtermedel tillverkas med hjälp av en platta med konduktiyaytor som är anordnad mellan de två halvoma, nämnda konduktiva yta är försedd med öppningar som definierar och avgränsar resonatorer i de två vågledama; att plattan åtminstone kan anordnas i första och andra positioner; att, i plattans första position resonatorema i den första vågledaren finjusteras till en forsta frekvens, medan resonatorema i den andra vågledaren finjusteras till en andra frekvens; och att i plattans andra position resonatorerna i den första vågledaren fmjusteras till den andra frekvensen, medan resonatorerna i den andra vågledaren finjusteras till den forsta frekvensen.

När en sådan platta används kan de två duplexfiltren i sina respektive ändar av anslutningen tillverkas av endast tre delar, dvs. de två mekaniska halvorna och plattan. Plattan behöver bara anordnas i den första positionen i ett filter och i den andra positionen i det andra filtret. Dessutom kan samma två mekaniska halvor användas till duplexfilter för alla frekvenspar i ett helt frekvensband, eftersom endast plattorna är frekvensspecifika. Således behöver man endast ha de två halvorna samt en mängd plattor i lager för att kunna tillverka alla nödvändiga duplexfilter. Och eftersom plattorna endast utgör en mycket liten del av totalkostnaden för ett duplexfilter kan avsevärda besparingar göras på detta sätt. 10 15 20 25 521 503 Det är fördelaktigt att, som anges i patentkrav 2, de två mekaniska halvoma består av ett elektriskt konduktiva material, eftersom halvorna då kan till- verkas helt av detta material. Som anges i patentkrav 3, kan nämnda elektriskt konduktiva material vara aluminium i en speciellt fördelaktig utföringsform, eftersom detta är billigt, lättarbetat och leder bra. I en altemativ utföringsform, som anges i patentkrav 4, kan det elektriskt konduktiva materialet vara stål, vilket också är billigt, och som dessutom är unikt genom att det har låg koefficient för temperaturexpansion.

Som anges i patentkrav 5, kan nämnda platta fördelaktigt vara en metallplatta, eftersom detta dels säkerställer ett lågt tillverkningspris för plattan och dels innebär att nämnda öppningar i den konduktiva ytan kan åstadkommas med hjälp av en rad olika tekniker, såsom etsning, laserskäming och liknande.

Alternativt kan, som anges i patentkrav 6, nämnda platta vara en icke-ledande platta på vilken ett elektriskt konduktivt lager applicerats. Detta innebär en mer flexibel platta, och ger också möjligheten att öppningama antingen kan sträcka sig genom hela plattan eller endast förekomma i det applicerade elektriskt konduktiva lagret, efter behov.

När, som angivits i patentkrav 7, nämnda platta har en area som motsvarar arean av de två halvorna när de är i kontakt med plattan, åstadkoms en enklare sammansättning av duplexfiltret, eftersom det medel som håller samman de två mekaniska halvorna samtidigt håller plattan på plats i dess korrekta position i förhållande till halvorna. Detta onödiggör speciella styranordningar för att säkerställa plattans rätta position.

Som anges i patentkrav 8, kan vågledarna med fördel förses med portar för anslutning av externa komponenter såsom en mottagare, en sändare och en antenn, så att dessa kan anslutas direkt till duplexfiltret utan ytterligare 10 15 20 25 521 503 mellanliggande delar. När dessutom, som anges i patentkrav 9, en eller flera av nämnda vågledare har en kurva så att den associerade porten är positione- rad endast i en av nämnda halvor, säkerställs att de berörda portarnas flänsar tas bort från den sektion som finns mellan de två halvoma. Det är härigenom avsevärt enklare att göra flänsama plana och täta, vilket är önskvärt for att uppnå tillräcklig isolering mellan sändare och mottagare.

Uppflnningen beskrivs nedan i mera detalj med hänvisning till ritningen, på vilken fig. l visar ett duplexfilter i enlighet med uppfinningen, fig. 2 visar två halvor för duplexfiltret i fig. 1, fig. 3 visar en platta för insättning mellan de två halvorna i fig. 2, fig. 4 visar ett tvärsnitt genom en ände av duplexfiltret i fig. l, och fig. 5 visar ett tvärsnitt genom en altemativ utföringsforrn av ett duplexfilter i enlighet med uppfinningen.

Fig. 1 visar ett exempel på hur ett duplexfilter 1 i enlighet med uppfinningen kan konstrueras. Duplexfiltret l är sammansatt av två delar eller halvor 2, 3, vilka visas i fig. 2, och vilka spänts ihop kring en platta 4, som visas i fig. 3.

Två vågledarflänsar 5, 6 visas på den synliga ändytan med en anslutning för en sändare respektive en mottagare. Skymd i andra änden finns på motsvarande sätt en fläns för antennen.

De två halvoma 2, 3, vilka kan vara en övre del 2 och en nedre del 3, är antingen helt tillverkade i ett material med god elektrisk konduktivitet, tex. aluminium, eller är endast ytbehandlade med ett väl konduktivt material.

Man kan se att undersidan av den övre delen 2 är formad med ett U-forrnat spår som är rektangulärt i genomskäming och består av de två spåren 7, 8 som utgör sina respektive halvor av vågledaren, och det finns helt motsvarande 10 15 20 25 521 505 spår 9, 10 i den övre sidan av den nedre delen 3. Ett spår 11 med samma genomskärning går från mitten mellan spåren 7 och 8 ut till andra änden på den övre delen 2, och ett motsvarande spår 12 finns i den nedre delen 3. Änden på detta spår utgör antennanslutningen. Spåren 7, 8 respektive 9, 10, formas spegelsyrnmetriskt kring en axel genom den gemensamma grenen ll respektive 12. Spårens dimensioner är anpassade så att vågledarna som bildas när delama har sammansatts har korrekta dimensioner för det frekvensband for vilket duplexfiltret ska användas. Till exempel är vågledarspåret i ett duplexfilter för ett av de två i stor omfattning använda frekvensbanden kring 18 och 23 GHz ungefär 5 mm djupt och 4 mm brett i varje halva, vilket motsvarar en standardvågledare med beteckningen R220.

Dessutom är båda halvoma försedda med en mängd hål, t.ex. hålen 14 och 15 som tjänar till att sätta samman de två halvorna med hjälp av skruvar, som visas t.ex. vid skruv 16 i fig. 1.

Plattan 4, som visas i fig. 3, har samma yttre dimensioner som skärytan mellan de två halvorna 1, 2; men eftersom den är fixerad mellan dem syns den inte i fig. 1. Plattan 4 är formad med spåren 17, 18 och 19, som motsvarar spåren i de två halvoma 2, 3. I fig. 3 är antennporten positionerad till vänster och de två portarna för sändaren respektive mottagaren till höger. Liksom halvoma 2, 3 kan plattan 4 antingen vara tillverkad helt av ett material med god elektrisk konduktivitet, t.ex. en metallplatta, eller endast vara ytbehandlad med ett väl konduktivt material.

Som syns i figuren, avbryts spåren 17 och 18 av ett antal tväranslutningar, t.ex. tväranslutningarna 20, 21, 22 och 23. När duplexfiltret är sammansatt framträder dessa tväranslutningar som längsgående skiljeväggar i de berörda vågledarna, och de definierar och avgränsar därmed ett antal resonatorer som 10 15 20 25 521 503 ger den önskade filtereffekten. Bredden på de individuella tväranslutningama och avståndet mellan dem definierar det berörda filtrets passfrekvensområde på ett allmänt välkänt sätt. Det kommer att visas att tväranslutningama i de två spåren 17 och 18 är olika, eftersom de två filtren måste vara precist fin- justerade till två olika frekvenser. Mönstret i plattmaterialet kan framställas med hjälp av etsning, laserskäming eller stansning.

Denna typ av filter kallas E-planfilter, eftersom de nämnda tväranslutningama sätts in centralt i E-planet för fältet TE01 centralti vågledaren. Mellanrummen mellan de längsgående väggama utgör resonatorer i vågledaren, och väggarna definierar kopplingen mellan resonatorema. Genom justering av dimensioner- na för såväl väggar som mellanrum kan den önskade filterkarakteristiken uppnås.

Förutom tväranslutningama är spåren i plattan, liksom spåren i de två halvor- na, formade spegelsymmetriskt kring en axel genom den gemensamma grenen 19. Detta innebär att plattan 4 kan vara positionerad på två sätt mellan de två halvoma 2 och 3. I en position finns spåret 17 i en vågledare som formas av spåren 7 och 10, medan spåret 18 på motsvarande sätt finns i vågledaren som forinas av spåren 8 och 9. Om plattan är vänd till den andra positionen byter spåren 17 och 18 plats. Detta innebär att filtret som definierats av plattan i en gren av duplexern flyttas till den motsatta grenen när plattan vänds.

Genom att bara vända en och samma platta är det härigenom möjligt att tillverka de två filtren olika, som ska användas i sina respektive ändar av en radiolänk, med samma komponenter, eftersom ett specifikt frekvenspar används för överföring i olika riktningar i en given anslutning. Samma halvor kan användas för de andra frekvensparen i ett givet frekvensband. Endast en plattvariant krävs för varje frekvenspar. Normalt utgör .I 10 15 20 25 521 503 tillverkningskostnaderna för metallplattan mindre än 5 % av totalkostnaden för ett duplexfilter av den beskrivna typen, och det är därför en extremt kostnads- effektiv lösning att endast plattoma behöver lagerföras i ett antal varianter.

Fig. 4 visar ett tvärsnitt genom en ände av duplexfiltret 1 från fig. 1. Som kan ses finns vågledarflänsen 5, dvs. den fläns där vågledaren som formas av spåren 8 och 9 slutar i en åndyta på duplexfiltret, precis i en sektion där de två halvoma 2 och 3 är sammansatta kring plattan 4. Detta gör det förhållandevis svårt att uppnå en plan och tät platta, vilket äravgörande för att uppnå till- räcklig isolering mellan sändare och mottagare.

En ytterligare optimerad utföringsform visas därför i fig. 5, som innefattar en 90° H-kurva på anslutningen till porten så att den associerade flänsen är positionerad på strukturens ovansida. Återigen består duplexfiltret av två halvor 32 och 33 och en platta 34. En kurva 40 bildas nu på vågledaren som bildas av spåren 38 och 39, så att vågledaren slutar vid en fläns 35 på ovan- sidan av överdelen 32. Motsvarande kurvor kan naturligtvis bildas i de andra vågledama. Det säkerställs härmed att flänsama avlägsnas från strukturens centrala sektion, och flänsarna är därmed plana och täta både mekaniskt och elektriskt.

Som nämnts, kan de två halvoma 2 och 3 t.ex. bestå av aluminium. Ett alternativ till aluminium är stål. Detta material är, liksom aluminium, relativt billigt, och har dessutom en betydligt lägre koefficient för temperatur- expansion än aluminium, vilket är viktigt eftersom filterkarakteristiken ändras med materialets expansion. Å andra sidan är inte stålets konduktivitet lika bra som aluminiums, men detta kan kompenseras genom applikation på stålarbets- stycket av ett ytlager av t.ex. silver som har bättre konduktivitet. 10 521 503 10 Även om en föredragen utföringsfonn av föreliggande uppfinning har beskrivits och visats, är uppfinningen inte begränsad till den, utan kan också utföras på andra sätt inom det innehåll som definieras i följande patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 521 505 ll Pa tentkrav l. DJ Ett duplexfilter (1) av vågledartyp med åtminstone första och andra vâgledare vilka var och en innefattar filtennedel finjusterat till en given frekvens, vari duplexfiltret (1) består av två mekaniska halvor (2, 3) med konduktiv yta, där sidor som är vända mot varandra formas med kanaler (7, 8, 9, och 10) som, när halvorna har sammansatts, utgör nämnda vågledare, kännetecknat av att nämnda filtermedel produceras med-hj älp av en platta (4) med konduktiv yta som är anordnad mellan de två ha1voma(2, 3), vilken konduktiva yta har öppningar som definierar och avgränsar resonatorer i de två vågledarna, att plattan (4) kan anordnas i åtminstone första och andra positioner, att i plattans första position finjusteras resonatorema i den första vågledaren till en första frekvens, medan resonatorema i den andra vågledaren finjusteras till en andra frekvens, och att i plattans andra position finjusteras resonatorema i den första vågledaren till den andra frekvensen, medan resonatorerna i den andra vågledaren finjusteras till den första frekvensen. Ett duplexfilter i enlighet med krav 1, kännetecknat av att de två mekaniska halvoma (2, 3) består av ett elektriskt konduktivt material. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 2, kännetecknat av att nämnda elektriskt konduktiva material är aluminium. 10 15 20 521 505 12 . Ett duplexfilter i enlighet med krav 2, kännetecknat av att nämnda elektriskt konduktiva material är stål. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 1, kännetecknat av att nämnda platta (4) är en metallplatta. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 1, kännetecknat av att nämnda platta (4) är en icke-konduktiv platta med ett applicerat elektriskt konduktivt lager. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 1, kännetecknat av att nänmda platta (4) har en area som motsvarar arean hos de två halvorna (2, 3) där de är i kontakt med plattan. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 1, kännetecknat av att nämnda vågledare är försedda med portar (5, 6) För anslutning av externa komponenter, såsom en mottagare, en sändare och en antenn. . Ett duplexfilter i enlighet med krav 8, kännetecknat av att en eller flera av nämnda vågledare har en kurva (40) så att den associerade porten (35) är positionerad enbart i en av nämnda halvor.