SE527798C2 - Ett DC-extraherande arrangemang - Google Patents

Description

527 798 intermodulation (PIM) och det är svårt att kontrollera toleranserna hos strukturen vilket begränsar prestandan och gör lösningarna som beskrivs i anslutning med figurer 1 och 2 dyra att tillverka. Dessutom tenderar RF att läcka över i DC- spänningen och den làgfrekventa kommunikationssignalen på grund av LP-filtrets struktur.

En struktur liknande den föreliggande uppfinningen beskrivs i US 5,023,579 av Salvatore m.fl. beskrivs ett integrerat bandpass/làgpassfilter där den första och sista resonatorn är kopplade till associerade anslutningar. Lågpassfiltret är positionerat inom den första och sista resonatorn och RF- signalen som matas in i resonatorerna utsätts för lågpassfiltrering och bildar sålunda ett bandpassfilter för RF-signalen. Sålunda utsätts RF-signalen för lågpassfiltrering vilket inte är syftet med föreliggande uppfinning.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med uppfinningen är att tillhandahålla ett DC- extraherande arrangemang, som vid extraheringen av en DC- spänning eller lågfrekvent signal som är överlagrad på en RF- signal som matas in i ett filter, undertrycker RF i den extraherade DC-spänningen eller làgfrekventa signalen.

En lösning till syftet àstadkoms genom att tillhandahålla ett arrangemang såsom definieras i den kännetecknande delen av patentkrav l.

En fördel med föreliggande uppfinning är att en förenklad struktur àstadkoms och sålunda kan filtret som innehåller DC extraheringsanordningen sammanfogas på ett mer förenklat sätt jämfört med kända arrangemang. 73180 korrigerade krav svenska.doc: 2006-01-24 10 15 20 25 527 798 En annan fördel är att föreliggande uppfinning tillhandahåller en möjlighet att tillverka ett filter som har ett DC- extraheringsarrangemang utan några lödningar.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i anslutning med de bifogade ritningarna, vilka tillhandahålls på ett icke- begränsande sätt, för att förbättra förståelsen av uppfinningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Figur l visar ett första känt arrangemang för att extrahera DC-spänning eller lágfrekventa signaler som överlagras på en RF-signal.

Figur 2 visar ett andra känt arrangemang för att extrahera DC- spänning eller làgfrekventa signaler som överlagras på en RF- signal.

Figur 3 visar en först utföringsform av ett DC-extraherande arrangemang enligt föreliggande uppfinning.

Figurer 4a och 4b visar en andra och tredje utföringsform av en DC-extraherande arrangemang enligt föreliggande uppfinning.

Figur 5 visar en fjärde utföringsform av ett DC-extraherande arrangemang implementerat i ett filter.

Figurer 6a och 6b visar tvärsnittsvyer av filtret i figur 5.

Figur 7 visar ett blockdiagram av en första utföringsform av ett filter inkluderande ett DC-extraherande arrangemang.

Figur 8 visar ett blockdiagram av en andra utföringsform av ett filter inkluderande ett DC-extraherande arrangemang. 73180 korrigerade krav svenska.doc; 2006-01-24 10 15 20 25 30 527 798 Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Figurer l och 2 visar kända lösningar för ett DC-extraherande arrangemang i ett RF-filter, där signalen som skall extraheras (DC-spänning eller en lågfrekvent signal som vanligtvis används för kommunikationssyften) överlagras pà en RF-signal.

Figur 1 visar en första typ av kända arrangemang för att extrahera en DC-spänning eller làgfrekvent signal i ett RF- filter 10 som har ett hölje 3a, 3b och ett lock 5. En gemensam signal, som innefattar en RF-signal med överlagrad DC-spänning och/eller làgfrekvent signal, matas in i en ingàngsanslutning 1. En inkopplingspinne 2 är ansluten till ingångsanslutningen 1 och inkopplingspinnen 2 är isolerad från filterhöljet 3a, 3b. En första resonator 4 är kapacitivt kopplad till ingångs- anslutningen 1 via nämnda inkopplingspinne 2 och en första kapacitans Cfin En första ände hos en induktor LW är direkt kopplad till inkopplingspinnen 2, vanligtvis genom lödning, och en andra ände hos induktorn Imc är ansluten till en andra kapacitans CBC, vilken är anordnad utanför RF-filtret 10.

Induktorn Lm;är anordnad inuti en del av filterhöljet 3a och sträcker sig genom filterlocket 5, vilket är fäst till höljet av skruvar eller liknande fästorgan. Induktorn Lm och den andra kapacitansen Cm;bildar tillsammans ett lágpassfilter (LP-filter), och DC-spänningen och/eller den làgfrekventa kommunikationssignalen (DC/Com-signal) är tillgänglig på utsidan av filtret. Den andra kapacitansen Cm kan vara implementerad pà ett kretskort PCB (inte visat) anslutet till filterlocket 5.

Det finns nackdelar med det beskrivna DC-extraherande arrangemanget, speciellt när det gäller läckage av RF-signalen in i DC/Com-signalen. Dessutom är det svårt att åstadkomma anslutningen av den första änden hos induktorn LW pá grund av 73180 korrigerade krav svenska.doc; 2006-0144 10 15 20 25 30 527 798 det lilla tillgängliga utrymmet för att löda det till inkopplingspinnen 2.

Den andra typen av DC-extraherande arrangemang som visas i figur 2 innefattar även ett filter 20, som har ett hölje 3 och ett lock 5, en ingángsanslutning l ansluten till en inkopplingspinne 2. Locket 5 är fäst till höljet 3 på ett liknande sätt som beskrivs i anslutning med figur 1, och en första resonator 14 anordnad inuti filtret 20.

Kopplingspinnen 2, vilken är isolerad från höljet 3, är direkt kopplad to en isolerad del ll hos den första resonatorn 14, vilket innebär att den gemensamma signalen, innefattande RF- signalen med den överlagrade DC-spänningen och/eller làgfrekventa signalen, matas in i ingàngsanslutningen 1 via inkopplingspinnen 2 till den isolerade delen ll hos den första resonatorn 14. Den första resonatorn innefattar ytterligare en basdel 12, vilken är elektriskt jordad till locket 5 och isolerade från den isolerade delen ll av ett isolerande lager 13. En kapacitans CM-skapas sålunda.

En ände hos en ledning 15, som fungerar som en induktor Imc, är ansluten till den isolerade delen ll hos den första resonatorn 14, och ledningen 15 är anordnad genom ett hål 16 i locket 5.

Den andra änden av ledningen är ansluten till en andra kapacitans Cm, vilken är anordnad utanför RF-filtret 20. Den andra kapacitansen Cm kan naturligtvis vara implementerad på ett kretskort PCB (inte visat) om så önskas. Induktorn L och den andra kapacitansen Gm bildar, såsom beskrivits i anslutning med figur l, ett lågpassfilter.

Den andra typen av DC-extraherande arrangemang enligt känd teknik har också nackdelar, speciellt när det gäller läckage i DC/Com-signalen, men även i den komplexa strukturen hos det DC-extraherande arrangemanget där lödning av ledningen till 73180 korrigerade krav svenskamíoc: 2006-01-24 10 15 20 25 30 527 798 den första resonatorn 14 är nödvändig för att erhålla en bra kontakt.

Den grundläggande idén hos uppfinningen, såsom beskrivs nedan, är att anordna LP-filtret inuti den första resonatorn och koppla RF-signalen till utsidan av den första resonatorn.

Detta kommer i sin tur att undertrycka RF-signalen i DC/Com- signalen, men även att tillhandahàlla en förenklad tillverkningsmetod för filtret.

Figur 3 visar en första utföringsform av ett DC-extraherande arrangemang enligt föreliggande uppfinning anordnat i ett filter 30, vilket har ett hölje 3 och ett lock 5. En ingàngsanslutning 1 och en inkopplingspinne 2, isolerad från höljet 3, tillhandahålls för att mata den gemensamma signalen, innefattande RF-signal med överlagrad DC/Com-signal, in i filtret 30.

En resonator 21, vilken kan vara en första resonator i en filterstruktur eller en kopplingspinne för flera filter- strukturer, tillhandahålls med en kavitet 22. Resonatorn 21 är elektriskt jordad till filtrets lock 5 och inkopplingspinnen 2 sträcker sig genom en öppning 23 i resonatorn 21 in i kaviteten 22. Ett làgpassfilter (LP-filter) som innefattar en induktor 24 och en kapacitans 25 tillhandahålls inuti kaviteten 22 och DC/Com-signalen matas ut från kaviteten 22 genom en öppning 27 i filtrets lock 5.

LP-filtret realiseras genom att ansluta en första ände hos induktorn 24 med den ände av inkopplingspinnen 2 som sträcker sig in i kaviteten 22. Den andra änden av induktorn 24 ansluts i serie med kapacitansen 25, vilken är jordad till kavitetsväggen, och DC/Com-signalen extraheras genom att ansluta en ledning 26 till den andra änden av induktorn 24 och leda den genom öppningen 27 i filtrets lock 5. 73180 korrigerade krav svenska.doc; 2006-01-24 10 15 20 25 30 527 798 Den beskrivna utföringsformen illustrerar den grundläggande idén hos uppfinningen och figur 4a visar en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

I figur 4a har liknande beståndsdelar samma hänvisningssiffror såsom använts tidigare. Den fundamentala skillnaden mellan den tidigare beskrivna utföringsformen i figur 3 är det att LP- filtret är realiserat som ett tubformigt LP-filter 32. inkopplingspinnen 2 är ledande ansluten till den nedre delen 33 av det tubformiga LP-filtret 32 och ett isolerande lager 36, t.ex. PTFE eller Teflon, tillhandahålls mellan det tubformiga LP-filtret och kavitetsväggen. En öppning 37 i det isolerande lagret 36 tillhandahålls för att möjliggöra anslutningen av inkopplingspinnen 2 till den nedre delen 33 av det tubformiga LP-filtret 32.

Det tubformiga LP-filtret 32 innefattar dessutom, i den här utföringsformen, två diskar 34, där diskarna och den nedre delen 33 är sammankopplade av smala pinnar 35. Varje disk kommer att bilda en kapacitans med kavitetsväggen och varje smal pinne kommer att bilda en induktans, och sålunda bildas ett LP-filter. DC/Com-signalen återfinns vid centrumet 38 av den övre änden av det tubformiga LP-filtret.

I denna utföringsform tillhandahålls filtret med ett modifierat lock 31 som har resonatorn 21 integrerad med locket 31 och dessutom tillhandahålls en DC-anslutning 39 tillhandahålls på utsidan av locket 31 till vilken LP-filtret utgång 38 ansluts.

Figur 4b visar en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning. Utföringsformen i figur 4b fungerar väsentligen på samma sätt som utföringsformen i figur 4a, och såsom i figur 4a har liknande beståndsdelar samma hänvisningssiffror som tidigare använts. LP-filtret är realiserat som ett tubformigt 73180 korrigerade krav svenskandoc; 2006-01-24 10 15 20 25 30 527 798 LP-filter 32, såsom i figur 4a. I denna utföringsform är inkopplingspinnen emellertid ledande ansluten till den nedre delen 33 av det tubformiga LP-filtret 32 hos resonatorn 21 underifrån i figuren istället för från vänster sida såsom i figur 4a. Dessutom har det isolerande lagret 36 utelämnats och isolationen tillhandahålls istället genom ett luftgap mellan kavitetsväggen och diskarna 34 och den nedre delen 33.

Dessutom har det nedre stycket av kavitetsväggen utelämnats.

DC/Com-signalen hämtas, som i figur 4a, vid den övre änden av det tubformiga LP-filtret, företrädesvis från centrumet av den översta disken 34. Såsom visats i föregående utföringsformer är RF-signalen kopplad till utsidan av resonatorn 21 och kan vidarebefordras till ett bandpassfilter 41.

Figur 5 visar en sprängskiss av en fjärde utföringsform 50 av ett filter som har ett DC-extraherande arrangemang enligt föreliggande uppfinning. Filtret innefattar fem olika delar: filterhölje 51, en inkopplingspinne 52, ett filterlock 53, resonatorer 53 och LP-filter 55.

En kopplingspinne 56, som har en kavitet 57, är integrerad med filterlocket 53, såsom beskrivits i anslutning med figur 4a, men i denna utföringsform sträcker sig kopplingspinnen istället genom locket 53 för att bilda en kant 58 pà utsidan av filtret. Ett isolerande lager (inte visat) är monterat inuti kaviteten 57 för att förhindra kortslutning av LP- filtret 55 när det är monterat inuti kaviteten. Filterhöljet 51 tillhandahålls med en öppning 59 för att föra in inkopplingspinnen 52 vid anslutning till LP-filtret 57 efter det att resonatorerna 54 och locket 53 har monterats till höljet 51.

Filterlocket kan även vara försett med avstämningsorgan, såsom avstämningsskruvar, för att avstämma frekvensen hos 73180 korrigerade krav svenskaxloc; 2006-01-24 10 15 20 25 30 527 798 kopplingspinnen. Avstämningsorganet är tillgängligt utifrån filtret när det är monterat.

Figurerna 6a och 6b visar tvärsnittsvyer av filtret i figur 5.

Figur 6a är en tvärsnittsvy uppifrån av filtret där avstämningsorganet 60 visas tydligt. Inkopplingspinnen 52 är ansluten till LP-filtret på ett sådant sätt att det säkerställer en bra elektrisk kontakt, t.ex. med gängor. Figur 6b visar en partiell tvärsnittsvy av locket 53 som innefattar det monterade LP-filtret 55 och inkopplingspinnen 52. Det isolerande lagret 61 kan ses i kaviteten 57 mellan LP-filtret 55 och den integrerade kopplingspinnen 56. Det isolerande lagret kan vara valfritt material som har en dielektrisk egenskap.

Det DC-extraherande arrangemanget har endast beskrivits som ett sätt att extrahera lågfrekventa signaler, t.ex. DC- signaler eller signaler som har en frekvens upp till ett fåtal MHz (2-4 MHz), men samma arrangemang kan naturligtvis användas för att addera DC- och/eller lågfrekventa kommunikationssignaler till en RF-signal.

Figur 7 visar ett blockdiagram som illustrerar ett duplexfilter 70 för mobila kommunikationssystem. Ingången 71 hos duplexfiltret 70 kan anslutas till en basstation (BTS) och utgången 72 kan anslutas till en antenn 73.

Duplexfiltret 70 innefattar: ett sändningsfilterstruktur TX, tvà mottagningsfilterstrukturer Rx med en làgbrusförstärkare LNA däremellan, ett extraherande arrangemang 74 för DC/Com- signal och ett adderande arrangemang 75 för DC/Com-signal.

LNA:n kräver en DC-spänning för att fungera och det tillhanda- hàlls av kretsar 76. Den lågfrekventa kommunikationssignalen är normalt inte använd inom duplexfiltret 70 utan skickas 73180 korrígerade krav svenska.doc; 2006-01-24 10 15 20 25 527 798 10 vidare från ingången 71 till utgången 72 med hjälp av de DC- extraherande och adderande arrangemangen.

Figur 8 illustrerar ett blockdiagram där ingen lågfrekvent kommunikationssignal är närvarande och DC-spänningen endast används för att driva LNA:n.

Filtret som visas i figur 5 är företrädesvis tillverkat fràn gjuten Zink vilket gör det möjligt att reducera storleken hos filterhöljet eftersom tunnare väggar kan tillverkas genom att använda Zink istället för att använda traditionella material såsom Aluminium. Dessutom gör användningen av Zink det möjligt att integrera gängade ingångs- och utgångsanslutningar till höljet. Användningen av gjuten Zink har den påtagliga fördelen att gjutningen sker vid ett lägre tryck och temperatur, jämfört med Aluminium, vilket i sin tur kommer att öka livslängden för formverktygen som används under tillverkningsprocessen.

Eftersom det är möjligt att inkludera komplexa strukturer i det gjutna filterhöljet är resultatet en mycket billigare produkt jämfört med traditionella filter tillverkade av Aluminium.

Dessutom är det mer fördelaktigt att gjuta filterlocket, som inkluderar det DC-extraherande arrangemanget såsom beskrivits i anslutning med figurerna 5, 6a och 6b, i Zink.

Temperaturkoefficienten hos både höljet och locket kommer därmed att vara ungefär lika vilket kommer att öka prestandan hos filtret under drift. Locket är emellertid företrädesvis belagt med ett material med hög ledningsförmåga, såsom Silver, för att öka prestandan hos filtret. 73180 korrigsrade krav svenskmdoc: 2006-Ol~24

Claims (9)

10 15 20 25 527 798 ll Patentkrav

1. Ett extraherande arrangemang för att extrahera en DC- spänning eller làgfrekvent signal överlagrad på en radiofrekvent signal (RF-signal), där nämnda RF-signal matas in i en första resonator hos en RF-filterstruktur, varvid nämnda extraherande arrangemang innefattar ett lågpassfilter (LP-filter) som tillhandahåller DC-spänningen eller den lágfrekventa signalen utanför RF-filterstrukturen, kânnetecknat av att den första resonatorn tillhandahålls med en kavitet, där nämnda LP-filter är anordnat inuti kaviteten hos den första resonatorn, och där RF-signalen kopplas till utsidan av den första resonatorn.

2. Det extraherande arrangemanget enligt patentkrav l, varvid nämnda första resonator är integrerad med filterlocket eller filterhöljet.

3. Det extraherande arrangemanget enligt patentkrav 2, varvid den första resonatorn är integrerad med locket och är tillverkad av Zink (Zn).

4. Det extraherande arrangemanget enligt patentkrav 3, varvid filterhöljet är tillverkat av Zink (Zn).

5. Det extraherande arrangemanget enligt något av patentkraven 1 till 4, varvid LP-filtret är ett tubformigt LP- filter.

6. Det extraherande arrangemanget enligt patentkrav 5, varvid det tubformiga LP~filtret är tillverkat av ett material i ett stycke.

7. Det extraherande arrangemanget enligt något av patentkraven 1 till 6, varvid ett avstämningsorgan för att 73180 korrigerade krav svenska.doc; 2006-01-24 527 798 12 avstämma frekvensen hos den första resonatorn är integrerat i den första resonatorn.

8. Det extraherande arrangemanget enligt patentkrav 7, varvid avstämningsorganet är en avstämningsskruv.

9. Det extraherande arrangemanget enligt något av patentkraven 1 till 8, varvid den första resonatorn är en kopplingspinne som tillhandahåller RF-signaler till en första filterstruktur (Rx), och tar emot RF-signaler från en andra filter struktur (TX). 73180 korrigerade krav svenskadoc; 2006~0l~24