FI106584B

FI106584B - Korkeataajuussuodatin

Info

Publication number: FI106584B
Application number: FI970525A
Authority: FI
Inventors: Jari Pelkonen
Original assignee: Filtronic Lk Oy
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2001-02-28
Also published as: EP0859422A1; AU745100B2; CA2229148A1; DE69823898T2; EP0859422B1; US6078231A; JPH10233604A; FI970525A0; AU5294898A; DE69823898D1; FI970525A

Description

106584

Korkeataajuussuodatin - Högfrekvensfilter

Keksintö koskee yleisesti radiotaajuussuodattimien rakenteita. Erityisesti keksintö 5 koskee koaksiaaliresonaattorisuodattimia, joiden toimintataajuus on yli 2 GHz.

Tekniikan tason mukainen koaksiaaliresonaattorisuodatin käsittää useita koaksiaali-resonaattoreita, joiden väliset sähkömagneettiset kytkennät on tehty aukko-ja linkki-kytkennän avulla. Kuvassa 1 on esitetty eräitä tekniikan tason mukaisia toteuttamis-10 tapoja kytkentöjen aikaansaamiseksi. Siinä suodattuneen 1 kuuluu pohjalevy, joka on johtavaa metallia, esim. kuparia, koaksiaaliresonaattorit 3 sekä resonaattorit sisäänsä sulkeva sähköäjohtava kotelosta 6, johon on muodostettu sähköä johtavat väliseinät 7 resonaattoreiden välille. Kunkin koaksiaaliresonaattorin 3 toinen pää (ns. oikosuljettu pää) on kiinni pohjalevyssä 2, jota kautta se maadoittuu, ja toinen 15 pää on avoin, jolloin muodostuu neljännesaaltoresonaattori. Resonaattorikoteloston väliseinissä voi olla kytkentäaukkoja 8 resonaattorien välisiä kytkeytymisiä varten. Aukot sijoitetaan yleensä lähelle resonaattorin oikosuljettua päätä, koska magneettikenttä on siellä voimakkain ja induktiivinen kytkeytyminen on tehokkainta. Myös aukon koko vaikuttaa kytkeytymisen suuruuteen.

20

Koaksiaaliresonaattori sinänsä on eräs alan ammattimiehen tuntema resonaattori-tyyppi, jossa on oleellisesti suora sisäjohdin ja sitä koaksiaalisesti ympäröivä ulko-johdin. Kuvan 1 mukaisessa suodattimessa kunkin sisäjohtimen yläpäässä on paksunnos, jonka tehtävä on muodostaa ns. impedanssiaskel eli impedanssin muutos-; 25 kohta resonaattorin pituusakselin suunnassa. Sisäjohtimet voidaan valmistaa myös ilman kyseistä paksunnosta. Kuvassa 1 kotelosto 6 muodostaa kunkin resonaattorin ulkojohtimen, jolloin on vakiintuneen käytännön mukaista nimittää pelkkiä resonaattoreiden sisäjohtimia 3 lyhyesti resonaattoreiksi.

30 Resonaattoriin tapahtuva kytkeytyminen on kuvan 1 tapauksessa muodostettu ns. linkkikytkennän avulla. Kunkin resonaattorin viereen on asetettu johtava elin 4 ja 5, joka voi olla kuvan 1 mukainen liuska tai muodoltaan lankamainen. Johtava elin on lisäksi kiinnitetty tietystä kohdastaan johtavasti pohjalevyyn, jolloin se maadottuu. Säätämällä liuskan etäisyyttä resonaattoriin nähden sivu- ja korkeussuunnassa voi-35 daan vaikuttaa kytkennän suuruuteen. Näin pystytään vaikuttamaan resonaattorin induktiiviseen kytkeytymiseen. Kuvassa 1 on esitetty kaksi eri mahdollisuutta toteuttaa linkkikytkentä. Liuska 5 on ylösalaisen U:n muotoinen johtava liuska, joka sijoitetaan resonaattorin läheisyyteen. Liuskaa muotoilemalla ja sen etäisyyttä reso- 2 106584 naattorista muuttamalla saadaan aikaan haluttu kytkentä. Ongelmana tässä tapauksessa on ollut valmistusvaiheessa liuskan kiinnityksen toistuvuus haluttuun kohtaan, jolloin asennus vaatii yleensä paljon työaikaa ennen kuin halutut ominaisuudet on saavutettu. Liuskan 4, joka ympäröi resonaattoria, on havaittu olevan helpommin 5 asennettavissa ja toistettavissa verrattuna liuskaan 5. Kuitenkin myös tämä linkki-kytkentä vaatii suhteellisen paljon tarkastamista ja hienosäätöä, joten sekään ei ole erityisen sovelias massatuotantoon.

Toinen mahdollisuus muodostaa resonaattorien kytkentä on ns. tapitus (engl.

10 tapping), jossa johtava liuska tai lanka on liitetty kosketusliitoksella tietyyn kohtaan resonaattoria. Tapituksella määrätään sisäänmenoimpedanssi, jonka kytkettävä johto "näkee" resonaattorin suunnassa ja oikea tapituskohta voidaan määrätä joko kokeellisesti tai laskennallisesti. Koska tapitus on kiinteä, sen onnistumisen edellytys on, että se voidaan tehdä tarvittavalla tarkkuudella toistettavaksi, koska tapituksen ήπιοί 5 dostamisen jälkeen kytkennän voimakkuutta ei voida enää säätää.

Heliksisuodatinteknologiassa linkkikytkentöjen ja tapituksen käyttö on tunnettua tekniikkaa. Esim. FI-patentista no 95516 on tunnettu johtavan liuskaelementin käyttö linkkikytkennän aikaansaamiseksi. Lisäksi kyseisessä patentissa esitetään linkki-20 elementin säätömahdollisuus, jolla voidaan vaikuttaa kytkennän suuruuteen. Heliksi-resonaattorin tapitus on tunnettu esim. FI-patentista no 80542. Heliksiresonaattorit on yleensä tarkoitettu alemmille taajuuksille (esim. 450 tai 900 MHz) kuin koaksiaa-liresonaattorit, jolloin asemoinnin tarkkuus ei ole niin kriittinen kuin koaksiaalireso-naattorisovelluksissa. Resonaattorirakenteiden koko pienenee ja sen myötä vaaditta-25 va mekaaninen valmistustarkkuus kasvaa, kun siirrytään suuremmille taajuuksille.

Linkkikytkennän ongelmana on ollut siis liuskan asemointi. Sarjavalmistuksessa liuskoja ei ole onnistuttu asentamaan toistettavasti siten, että linkkikytkennästä tulisi vastaava kaikissa suodattimissa, vaan jokainen suodatin joudutaan tarkastamaan ja 30 linkin taivuttamisen avulla säätämään haluttuihin arvoihin, yleisimmin käsin. Tämä lisää valmistuskustannuksia ja hidastaa suodattimen valmistusta. Koska jo linkkikytkennän yhteydessä on ollut em. ongelmia, käytännössä on ollut lähes mahdoton toteuttaa tapitusta tuotannollisesti perinteisillä tavoilla koaksiaaliresonaattorisuodat-timissa, koska tapituskohdan oikea määrittäminen on muodostunut vaikeaksi johtuen 35 asemoinnin ja juotoksen vaatimasta tarkkuudesta.

: Sinänsä eri kytkentöjen (linkkikytkennät, tapitukset, kapasitiiviset kytkennät) käyttö suodatinteknologiassa on tunnettua, mutta niiden käytännön sovellukset ovat olleet 3 106584 osaltaan vaikeasti toteutettavissa ja hallittavissa juuri koaksiaaliresonaattorisuodat-timissa.

Tämän keksinnön tavoitteena on esittää suodatinrakenne, joka poistaa edellä maini-5 tut tekniikan tasolle ominaiset haitat ja se tekee suodatinrakenteen yksinkertaisemmaksi ja edullisemmaksi valmistaa.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan valmistamalla resonaattoreihin liittyvät kytkentä-elementit pohjalevyssä tai vastaavassa levyssä olevan eristeainekerroksen pinnalle.

10

Keksinnön mukaiselle korkeataajuussuodattimelle on tunnusomaista, että se käsittää dielektrisen levymäisen elimen ja sen pinnalla ainakin yhden sähköä johtavan elimen, jolloin kukin koaksiaaliresonaattorin sisäjohdin ulottuu dielektrisen levymäisen elimen läpi, ja dielektrisessä levymäisessä elimessä oleva sähköäjohtava elin on 15 j ärj estetty muodostamaan sähkömagneettinen kytkentä ainakin yhteen koaksiaali resonaattorin sisäjohtimeen.

Keksintö perustuu oivallukseen, jonka mukaisesti koaksiaaliresonaattoreita käsittävässä suodatinrakenteessa voidaan käyttää metallisen pohjalevyn asemesta tai lisäksi 20 myös dielektristä levyä, jonka pinnalle voidaan muodostaa johdinkuvioita sinänsä tunnetulla tavalla. Esimerkiksi fotolitografisin menetelmin piirilevylle tai muulle eristemateriaalille muodostetut liuskamaiset johdinelementit toistuvat valmistusprosessissa hyvin tarkasti. Dielektrisen levyn toiselle puolelle voidaan muodostaa yhtenäinen maataso, jolloin erillistä metallista pohjalevyä ei tarvita. Toisaalta dielektri-25 nenlevy, jonka pinnalla olevat johdinelementit välittävät kytkennän resonaattorei-hin, voidaan myös sijoittaa halutun etäisyyden päähän erillisestä pohjalevystä, jos kytkennän on sijaittava jollain tietyllä korkeudella resonaattorien pituusakselien suunnassa. Keksinnön mukaisesti koaksiaaliresonaattorisuodattimen resonaattorien väliset kytkeytymiset voidaan toteuttaa linkki-, tapitus- tai kapasitiivisilla kytken-3 0 nöillä riippuen halutuista ominaisuuksista.

Erillisten johdinliuskojen tai -lankojen käsittelyyn verrattuna eristelevyn ja sen pin-o nalle muodostettujen johdinelementtien käsittely valmistuksessa on erittäin nopeaa ja tarkkaa sekä helposti koneellistettavissa. Suodattimen rakenneosien kokonais-3 5 määrä laskee, mikä osaltaan parantaa sen toimintavarmuutta ja alentaa valmistuskus tannuksia. Tähän asti käytettyjen linkkikytkentöjen lisäksi koaksiaaliresonaattori-suodattimissa voidaan ottaa käyttöön myös kapasitiiviset ja tapituskytkennät, mikä monipuolistaa suunnittelumahdollisuuksia.

4 106584

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista koaksiaaliresonaattorisuodatinta, 5 kuva 2 esittää keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaista koaksiaalireso- naattorisuodatinta, kuvat 3a-3c esittävät erilaisia vaihtoehtoisia kytkeytymistapoja keksinnön mukaisessa suodatinrakenteessa, kuva 4 esittää erästä esimerkinomaista dielektrisen levyn kuviointia ja 10 kuvat 5a - 5c esittävät keksinnön erilaisia suoritusmuotoja.

Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuvaan 1, joten seuraavassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä kuviin 2 - 5c. Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.

15

Kuva 2 on aksonometrmen projektio, joka esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista koaksiaaliresonaattorisuodatinta Γ. Suodatinta ympäröivä sähköäjohtava kotelosto 6 on esitetty kuvassa havainnollisuuden vuoksi osittain auki-leikattuna. Väliseinät 7 jakavat koteloston 6 osastoiksi samalla tavalla kuin tekniikan 20 tason mukaisissa suodattimissa. Osastoja on tässä esimerkinomaisessa suoritusmuodossa viisi ja valmiin suodattimen jokaisessa osastossa on yksi sinänsä tekniikan tason mukainen koaksiaaliresonaattorin sisäjohdin 3, josta käytetään lyhyyden vuoksi vakiintunutta nimitystä resonaattori. Kuvassa 2 suodattimen keskimmäiseen osastoon kuuluvaa resonaattoria ei ole esitetty, jotta kuvasta kävisi ilmi eräs esimerkin-25 omainen järjestely resonaattorien kiinnittämiseksi paikalleen. Väliseinien 7 alaosas- I * sa on aukkoja, joiden merkitykseen palataan jäljempänä. Koteloston 6 reunassa voi olla aukkoja, jotka eristävät koteloston porttiliuskoista 15 ja 16, joiden merkitykseen palataan myös jäljempänä.

30 Kuvassa 2 suodattimen pohjalevy 11 on piirilevy, jonka perusmateriaali on jotakin sinänsä tunnettua dielektristä materiaalia (esimerkiksi kauppanimillä FR-4, CEM1, CEM3 tai Teflon tunnettua materiaalia) ja jonka kummallekin pinnalle ja kaikille reunoille voidaan muodostaa halutun muotoisia ja kokoisia sähköä johtavia alueita jollakin sinänsä tunnetulla menetelmällä. Kuvassa 2 näkyvää pohjalevyn 11 pintaa, 35 joka on resonaattoreiden 3 suuntaa vastaan kohtisuorassa, nimitetään yläpinnaksi ja sen kanssa yhdensuuntaista pintaa, joka ei näy kuvassa 2, nimitetään alapinnaksi. Nimitykset viittaavat kuvassa 2 esitettyyn suodattimen asentoon eivätkä ne rajoita suodattimen valmistusta tai käyttöä missään erityisessä suunnassa. Yläpinnalle on 5 106584 muodostettu mustalla esitettyjä johdmkuvioita 21, joiden kautta tapahtuu kytkeytyminen resonaattoreihin 3 ja jotka välittävät resonaattoreiden välistä sähkömagneettista kytkentää. Pohjalevyn 11 alapinnalla on oleellisesti yhtenäinen sähköäjohtava pinnoite (ei esitetty kuvassa), joka muodostaa maatason ja joka on yhteydessä poh-5 jalevyn reunoja kiertävään metallointiin 10. Viimeksi mainitussa on katkoksia 22, jotka erottavat yhtenäisen metalloinnin porttiliuskoista 15 ja 16. Porttiliuskat ovat piirilevyn reunassa olevia kapeita johtavia alueita, joista on yhteys tiettyihin piirilevyn 11 yläpinnalla oleviin johdinkuvioihin ja niiden välityksellä tiettyihin resonaattoreihin. Porttiliuskojen välityksellä suodatin Γ kytkeytyy valmiissa radiolaitteessa 10 sen muihin osiin, kuten antenniin, lähetyshaaran teho vahvistimeen ja vastaanotto-haaran pienikohinaiseen etuvahvistimeen. Piirilevyn alapinnan sähköä johtavassa pinnoitteessa on aukko (ei esitetty kuvassa) kunkin porttiliuskan kohdalla, jotta port-tiliuskan ja maatason välille ei muodostuisi oikosulkua. Alapinnalle voidaan myös muodostaa kokonaan yhtenäisen maatason asemesta johdinkuviointeja, joihin voi-15 daan myös liittää erilliskomponentteja. Maatason yhtenäisyyden huonontaminen kuitenkin huonontaa yleensä suodattimen sähkömagneettisia ominaisuuksia, koska sähkömagneettista energiaa pääsee vuotamaan suodattimen ulkopuolelle.

Resonaattoreiden 3 kiinnittämistä varten piirilevyssä 11 on kunkin resonaattorin 20 kohdalla reikä 12, jonka sisäpintaa kiertävä metallointi tai muu sähköä johtava pinnoite on yhteydessä piirilevyn alapinnan sähköä johtavaan pinnoitteeseen eli maatasoon. Reiän sisäpinnan ei tarvitse olla metalloitu, jos sähköinen kytkeytyminen resonaattoriin saadaan muilla keinoin tarpeeksi luotettavaksi. Parhaan mahdollisen sähköisen kontaktin varmistamiseksi ja tarkan sähkömagneettisen mitoituksen 25 toteuttamiseksi kutakin reikää 12 kiertää myös piirilevyn yläpinnalla johtava pinnoi- j ♦ terengas. Keksintö ei rajoita resonaattoreiden kiinnittämiseksi piirilevyyn käytettävää menetelmää, vaan mitä tahansa sinänsä tunnettua menetelmää pienikokoisen johdinkappaleen kiinnittämiseksi piirilevyyn voidaan käyttää. Resonaattorit voidaan esimerkiksi juottaa paikalleen tai kiinnittää sähköä johtavalla liimalla. Keksintö 30 edellyttää vain, että resonaattorit kiinnittyvät tukevasti ja saavat pohjalevyn puoleisesta päästään riittävän sähköisen kontaktin maatasoon. Sisäpinnaltaan pinnoitettujen reikien tekeminen piirilevyyn on sinänsä tunnettua tavallisten kaksipuolisten piirilevyjen ja monikerrospiirilevyjen valmistuksesta, jossa tällaisia reikiä nimitetään läpivienneiksi (engl. vias).

35 Kuvissa 3a, 3b ja 3c esitetään esimerkkejä erilaisista johdinkuvioinneista, jotka muodostetaan keksinnön mukaisesti piirilevyn 11 pinnalle ja joiden kautta kytkeytyminen resonaattoreihin tapahtuu. Kuvassa 3a kuviointi 17 esittää linkkikytkentää, 6 106584 jossa kuviointi 17 ympäröi resonaattoria (tässä: resonaattorin kiinnitysreikää 12) ilman suoraa kontaktia siihen tai sitä piirilevyn pinnalla ympäröivään rengasmaiseen johdinalueeseen. Lisäksi linkkikytkennän on oltava tietystä kohdasta yhteydessä maatasoon, mikä toteutetaan esimerkiksi siten, ettäjohdinkuvio 17 yhdistetään ku-5 van 3 a mukaisella tavalla piirilevyn reunalla kulkevaan johdinalueeseen 10. Oikea kohta, josta johdinkuvio 17 yhdistetään maatasoon, voidaan etsiä laskennallisesti tai kokeilemalla. Linkkikytkennän voimakkuus valitaan määrittämällä johdinkuvion 17 ja reikää 12 ympäröivän johtavan renkaan 13 välinen etäisyys sopivasti. Mitä pienempi on johdinkuvion 17 ja reikää 12 ympäröivän johtavan renkaan 13 välinen 10 etäisyys, sitä voimakkaampi on linkkikytkentä ja päinvastoin.

Kuvan 3b kuviointi 19 esittää tapitusta, jossa johdinkuviointi 19 on yhdistetty suoraan piirilevyn reikää 12 ympäröivään johtavaan alueeseen 13. Tapituskytkennän suuruus määräytyy tässä tapauksessa kuvioinnin 19 pituudesta sekä piirilevyn 11 paksuudesta. 15 Resonaattorin pituusakselin suunnassa mitattu tapituspisteen etäisyys resonaattorin oikosuljetusta päästä on sama kuin piirilevyn paksuus. Koska reiän 12 sisäpinnan sähköäjohtava pinnoite on vain muutaman mikrometrin paksuinen, se ei lisää resonaattorin paksuutta merkittävästi siinä osassa, joka kulkee piirilevyn läpi, eikä näin ollen aiheuta resonaattorin pituusakselin suunnassa havaittavaa impedanssiporrasta 20 piirilevyn yläpinnan tasalla. Keksinnön mukaisesti voidaan lisäksi toteuttaa kapasi-tiivinen kytkeytyminen, kuten on esitetty kuvassa 3c kuvioinnilla 20. Siinä johtava alue 20 ympäröi resonaattoria (tässä: resonaattorin kiinnitysreikää 12) ilman suoraa kontaktia maatasoon tai resonaattoriin. Kapasitiivisen kytkennän suuruus määräytyy rengasmaisen johtavan alueen 20 ja reikää 12 ympäröivän johtavan renkaan välisestä 25 etäisyydestä samaan tapaan kuin edellä on esitetty koskien linkkikytkentää.

Kuva 4 esittää piirilevyn yläpintaa, johon on muodostettu useita kytkentöjä, mukaanlukien kuvien 3a-3c mukaiset linkki-, tapitus-ja kapasitiiviset kytkennät. Kuvassa on lisäksi esitetty piirilevyn reunaa kiertävä johtava pinnoite 10 sekä siinä 30 olevissa katkoksissa sijaitsevat porttiliuskat 14, 15 ja 16. Tapituskytkentä 19 jatkuu kuvassa vasemmalle siten, että se on yhteydessä sekä linkkikytkentään 17 että port-tiliuskaan 14. Myös keskimmäistä resonaattorireikää osittain ympäröivä linkkikytkentä ja sen vieressä oikealla olevaa reikää ympäröivä kapasitiivinen kytkentärengas 20 ovat suorassa galvaanisessa yhteydessä keskenään. Keskimmäisen resonaattori-35 reiän linkkikytkennästä on lisäksi yhteys porttiliuskaan 15. Oikeanpuoleisinta resonaattorireikää 12 osittain ympäröivä linkkikytkentä on yhteydessä porttiliuskaan 16.

* _ Kuvan 4 mukaisella piirilevyllä on mahdollista toteuttaa kaksisuuntaisen radiolait teen dupleksisuodatin, joka liittyy porttiliuskan 14 välityksellä lähetyshaaran teho- 7 106584 vahvistimen lähtöporttiin (ei esitetty kuvassa), porttiliuskan 15 välityksellä radiolaitteen antenniin (ei esitetty kuvassa) ja porttiliuskan 16 välityksellä vastaanottohaaran pienikohinaisen etuvahvistimen tuloporttiin (ei esitetty kuvassa).

5 Piirilevyn 11 laidoilta toisiaan kohti ulottuvat suorat johdinliuskat 23 on tarkoitettu sähköisen kontaktin muodostamiseksi piirilevyn 11 ja suodattimen koteloston väliseinien alareunan välille. Aukkoja on havainnollistettu lähinnä kuvassa 2. Tietyn väliseinän piirilevyn puoleisessa päässä voi olla pieni aukko, jonka tehtävä on lähinnä eristää väliseinä resonaattorilta toiselle jatkuvasta kytkentäkuviosta. Tällöin 10 myös piirilevyn pinnalle väliseinän alareunaa varten muodostettu suora johdinliuska "katkeaa" niin, että sen päät ulottuvat suhteellisen lähelle resonaattorilta toiselle jatkuvaa kytkentäkuviota, kuten kuvassa 4 keskimmäisen ja sen vierässä oikealla olevan resonaattorin välillä. Väliseinässä voi olla aukko myös pelkän sähkömagneettisen kytkennän välittämiseksi vierekkäisten resonaattorien välillä, jolloin piirilevyn 15 pinnalla vastaava johdinliuska "katkeaa", vaikka resonaattorilta toiselle ei sen kohdalla kulje johdinliuskaa. Tästä esimerkkinä ovat kuvassa 4 keskimmäisen ja- sen vieressä vasemmalla olevan resonaattorin välinen johdinliuska 23 sekä kahden oikeanpuoleisimman resonaattorien välissä oleva johdinliuska 23. Väliseinässä olevalla aukolla voi olla myös molemmat edellä mainitut tehtävät, jolloin aukko on usein 20 suurempi kuin mitä sen tarvitsisi olla pelkästään väliseinän erottamiseksi piirilevyn pinnalla resonaattorilta toiselle kulkevasta johdinliuskasta. Tästä esimerkkinä on järjestely kuvan 4 kahden vasemmanpuoleisimman resonaattorin välillä. Jos tietyssä väliseinässä ei ole lainkaan aukkoa, sitä vastaava johdinliuska voi luonnollisesti ulottua piirilevyn pinnalla yhtenäisenä piirilevyn laidalta toiselle. Edelleen tietyissä 25 tapauksissa voi olla edullista järjestää resonaattoreiden välillä kulkevan kytkentä-kuvion ja väliseinän alareunaa varten muodostetun johdinkuvion kesken sähköinen kontakti.

On selvää, että kuvien 3a-3cja4 mukaiset piirilevyn 11 pinnalle muodostettujen 30 kytkentäkuvioiden muodot ja mitoitukset ovat esimerkinomaisia eivätkä ne rajoita - . keksintöä. Sekä teoreettisen analyysin perusteella että käytännössä kokeilemisen tuloksena on mahdollista esittää hyvin erimuotoisia ja eri tavoin mitoitettuja johdin-kuvioita, jotka toteuttavat halutut kytkennät resonaattorien välillä ja resonaattorien ja porttiliuskojen välillä. Porttiliuskojen lukumäärä ja tarkoitus voi vaihdella. Piiri-35 levyn ylä- ja/tai alapinnalle voidaan myös muodostaa juotostäpliä (engl. pads), joi hin voidaan liittää erilliskomponentteja, kuten resistiivisiä, kapasitiivisia ja induk-• tiivisia komponentteja ja PIN-diodien kaltaisia kytkentäpuolijohteita. Eräissä tapa uksissa on edullista vahvistaa signaalia resonaattorien välillä, jolloin piirilevyyn 106584 g voidaan kiinnittää pienikokoinen radiotaajuusvahvistin, jonka tarvitsemat jännitesig-naalit voidaan tuoda rakenteeseen erillisten porttiliuskojen kautta. Erilliskomponen-tit voivat liittyä eri tavoin piirilevyn pinnalla oleviin johdinkuvioihin ja maatasoon, jolloin on mahdollista toteuttaa esimerkiksi kytkettäviä suodattimia, joiden taajuus-5 vaste muuttuu niihin tuodun sähköisen ohjaussignaalin funktiona. Johdinkuviot voivat myös muodostaa geometrisiä rakenteita, joilla on passiivinen muokkaava vaikutus resonaattorien välillä tai resonaattorien ja porttiliuskojen välillä kulkevaan kor-keataajuiseen signaaliin. Esimerkkinä tällaisista passiivisesti vaikuttavista geometrisistä kuvioinneista ovat erilaiset sinänsä tunnetut harmonisia taajuuksia vaimentavat 10 liuskajohdinrakenteet.

Kuvissa 5a, 5b ja 5c on esitetty sivulta nähtynä (ja havainnollisuuden vuoksi ilman kotelostoa) erilaisia suoritusmuotoja keksinnön mukaisen radiotaajuussuodattimen toteuttamiseksi. Yhteistä näille suoritusmuodoille on keksinnöllinen ajatus, jonka 15 mukaan kytkeytyminen koaksiaaliresonaattorisuodattimen resonaattoreihin tapahtuu dielektrisen, levymäisen rakenne-elementin pinnalle muodostettujen johdinkuvioi-den välityksellä. Kuvissa dielektrinen levymäinen rakenne-elementti on piirilevyjä sen pinnalle muodostetut johdinkuviot on esitetty selvyyden vuoksi paksuudeltaan liioitellun suurina, jotta ne erottuisivat. Kuvien 5a, 5b ja 5c esittämässä suodattimes-20 sa on vain kaksi resonaattoria, mikä havainnollistaa keksinnön riippumattomuutta suodattimen resonaattorien lukumäärästä.

Kuvassa 5a suodattimen 50 rakenne vastaa suurelta osin kuvan 2 suodattimen rakennetta. Piirilevy 51 toimii samalla suodattimen pohjalevynä. Sen yläpinnalla ole-25 vat johdinkuviot 52 toteuttavat tarvittavat kytkennät resonaattoreihin 53 ja niistä on myös yhteys porttiliuskoihin 54. Piirilevyn 51 alapinnalla on maatasona toimiva oleellisesti yhtenäinen sähköäjohtava pinnoite 55, joka on kuvassa oikealla esitetyn selvennyksen mukaisesti erotettu porttiliuskoista 54. Maataso ja piirilevyn 51 reunaa kiertävä sähköäjohtava pinnoite on kuvattu harmaalla erotukseksi mustalla kuva-30 tuista johdinkuvioista 52 ja porttiliuskoista 54. Selvennyksessä porttiliuskan ympä-. ristö on kuvattu pääkuvaan nähden suodattimen pohjan suunnasta. Kuvan 5a mukai sen rakenteen muunnelmana voidaan esittää rakenne, jossa piirilevy 51 on moniker-rospiirilevy, jonka yläpinnalla ovat kuvan 5a mukaiset johdinkuvioinnit, jossain vä- * likerroksessa on oleellisesti yhtenäinen maatasoja alapinnalla voi olla lisää johdin-35 kuviointeja tai erilliskomponentteja.

*# Kuvassa 5b suodattimen 50' rakenne on muuten sama kuin kuvassa 5a, mutta piirile vyn 51 alapinnalla olevan pinnoitteen asemesta (tai lisäksi) maatason muodostaa 9 106584 erillinen sähköä johtavasta materiaalista valmistettu levy 56. Keksintö ei rajoita tekniikkaa, jolla kyseinen levy kiinnitetään muuhun suodattimeen. Levyssä 56 voi olla reiät resonaattorien kiinnittämistä varten samalla tavalla kuin piirilevyssä 51 tai se voi olla yhtenäinen, jolloin resonaattorit kiinnittyvät levyn 56 yläpinnalle. Levy 5 56 on eristetty porttiliuskoista samalla tavalla kuin kuvan 5a selvennyksessä on esi tetty piirilevyn alapinnan pinnoituksen osalta tai jollain muulla tavalla. Sekä kuvan 5a että kuvan 5b esittämässä suoritusmuodossa piirilevyn 51 yläpinnalla olevien johdinkuvioiden etäisyys maatasosta riippuu siitä, kuinka paksu piirilevy on. Mainittu etäisyys vaikuttaa jonkin verran suodattimen sähköisiin ominaisuuksiin, joten 10 sopiva piirilevyn paksuus voidaan valita kokeilemalla. Kuvan 5b rakenteeseen voidaan luonnollisesti lisätä pohjalevyn 56 alle toinen piirilevy, jota voidaan käyttää erilliskomponenttien tai muiden suodattimen toimintaa muokkaavin kytkentöjen toteuttamiseen.

15 Kuva 5c esittää hieman erilaista rakenneratkaisua suodattimen 50" toteuttamiseksi. Siinä suodattimen alaosassa oleva pohjalevy 56 ei liity suoraan piirilevyyn 51", vaan niiden välillä on ilmarako. Tässä suoritusmuodossa piirilevyn 51" pinnalle muodostetut johdinkuviot saadaan erityisen kauas maatasosta, mikä voi olla eduksi eräissä keksinnön sovelluksissa. Lisäksi piirilevy 51" voi käsittää johdinkuviointeja (ja esi-20 merkiksi erilliskomponentteja) sekä ylä- että alapinnallaan. Piirilevyn 51" sopiva etäisyys pohjalevystä 56 voidaan etsiä kokeilemalla. Se voi sijaita millä korkeudella tahansa resonaattoreiden pituusakselin suunnassa. Jos piirilevy sijaitsee etäämmällä pohjalevystä kuin pisimmän resonaattorin pituus, siinä ei tarvitse olla edes reikiä resonaattoreita varten. Jos pohjalevy 56 on metallia kuten kuvassa 5c, se muodostaa 25 luonnostaan maatason. Voidaan myös esittää muuten kuvan 5c kaltainen suoritusmuoto, mutta pohjalevy on piirilevyä, jolloin sen yläpinnalla voi olla johdinkuvioita ja erilliskomponentteja ja alapinnalla voi olla yhtenäinen maataso.

Erilaiset muunnelmat keksinnön edellä esitettyihin esimerkinomaisiin suoritusmuo-30 töihin ovat mahdollisia poikkeamatta silti jäljempänä esitettävien patenttivaatimus- - . ten määrittelemästä suojapiiristä. Resonaattorien määrää, muotoa tai sijoittumista ei ole rajoitettu. Suodatin voidaan muodostaa käyttämällä vain jotain esitetyistä kytkennöistä tai näiden yhdistelmiä. Rakenteen mitoitus ja yksityiskohdat valitaan suodattuneita kulloinkin haluttavan taajuusvasteen mukaisesti. Selostuksessa havain-35 nollisuuden vuoksi käytetty termi "piirilevy" käsittää kaikki dielektriset, oleellisesti levymäiset kappaleet, joiden pinnalle on mahdollista muodostaa sähköä johtavia \ kuviointeja.

Claims

106584

1. Korkeataajuussuodatin (Γ, 50, 50', 50"), joka käsittää ainakin kaksi koaksiaali-resonaattorin sisäjohdinta (3, 53) sekä dielektrisen levymäisen elimen (11, 51, 51"), 5 jonka pinnalla on ainakin yksi sähköäjohtava elin (17, 19, 20, 21, 52), tunnettu siitä, että kukin koaksiaaliresonaattorin sisäjohdin ulottuu dielektrisen levymäisen elimen läpi, ja dielektrisessä levymäisessä elimessä (11, 51, 51") oleva sähköäjohtava elin (17, 19, 20, 21, 52) on järjestetty muodostamaan sähkömagneettinen kytkentä ainakin yhteen koaksiaaliresonaattorin sisäjohtimeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainitussa dielektrisessä levymäisessä elimessä on reikä (12) kutakin koaksiaaliresonaattorin sisäjohdinta varten.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että kunkin dielektrisessä levymäisessä elimessä olevan reiän (12) reunat käsittävät sähköä johtavan pinnoitteen.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että se ' 20 on muodoltaan oleellisesti suorakulmaisen särmiön muotoinen ja käsittää yhtenä si vunaan pohjalevyn, johon koaksiaaliresonaattorit kiinnittyvät yhdestä päästään, ja mainittu dielektrinen levymäinen elin on sama kuin mainittu pohjalevy.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että ; - 25 mainittu ainakin yksi sähköä johtava elin (17, 19, 20, 21, 52) sijaitsee pohjalevyn ensimmäisellä pinnalla ja pohjalevyn toinen pinta, joka on samalla suodattimen ulkopinta, käsittää oleellisesti yhtenäisen sähköä johtavan kerroksen (55).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että se 30 on muodoltaan oleellisesti suorakulmaisen särmiön muotoinen ja käsittää yhtenä sivunaan sähköä johtavan pohjalevyn (56), johon koaksiaaliresonaattorit (53) kiinnit-tyvät yhdestä päästään, ja mainittu dielektrinen levymäinen elin (51,51") on yhdensuuntainen sähköä johtavan pohjalevyn kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainitut dielektrinen levymäinen elin (51) ja sähköäjohtava pohjalevy (56) sijaitsevat välittömästi päällekkäin muodostaen yhtenäisen levymäisen rakenteen. 106584

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainitut dielektrinen levymäinen elin (51") ja sähköäjohtava pohjalevy (56) ovat ' erillään toisistaan ja dielektrisessä levymäisessä elimessä on reikä kutakin koaksiaa- liresonaattorin sisäjohdinta (53) varten ja kukin koaksiaaliresonaattorin sisäjohdin 5 ulottuu dielektrisen levymäisen elimen läpi.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sähköäjohtava elin on linkkikytkentäelin (17), joka on suorassa galvaanisessa yhteydessä koaksiaaliresonaattorien ulkojohtimen (10) kanssa ja 10 joka ei ole suorassa galvaanisessa yhteydessä sen koaksiaaliresonaattorin sisäjohti-men kanssa, johon se muodostaa sähkömagneettisen kytkennän.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sähköäjohtava elin on tapituskytkentäelin (19), joka on suo- 15 rassa galvaanisessa yhteydessä sen koaksiaaliresonaattorin sisäjohtimen kanssa, jo hon se muodostaa sähkömagneettisen kytkennän, ja joka ei ole suorassa galvaanisessa yhteydessä koaksiaaliresonaattorien ulkojohtimen kanssa.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että !' 20 mainittu ainakin yksi sähköä johtava elin on kapasitiivinen kytkentäelin (20), joka ei ole suorassa galvaanisessa yhteydessä sen koaksiaaliresonaattorin sisäjohtimen kanssa, johon se muodostaa sähkömagneettisen kytkennän, ja joka ei ole suorassa galvaanisessa yhteydessä koaksiaaliresonaattorien ulkojohtimen kanssa. :t 25 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sähköäjohtava elin ulottuu ainakin kahden koaksiaaliresonaattorin sisäjohtimen läheisyyteen sähkömagneettisen kytkennän välittämiseksi kyseisten koaksiaaliresonaattorien välillä.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että se * .. käsittää mainitun dielektrisen levymäisen elimen reunassa ainakin yhden porttilius- kan (14, 15, 16) kytkennän järjestämiseksi mainitun ainakin yhden sähköä johtavan elimen ja jonkin suodattimen ulkopuolisen sähköisen rakenneosan välille.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi mainitun dielektrisen elimen pinnalla ainakin yhden erilliskompo-nentin suodattimen taajuusvasteeseen vaikuttamista varten. 106584

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sähköäjohtava elin käsittää tietyn geometrisen muotoilun suodattimen taajuusvasteeseen vaikuttamista varten.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korkeataajuussuodatin, tunnettu siitä, että se on dupleksisuodatin lähetys-ja vastaanottosignaalin suodattamiseksi radiolaitteessa, jossa lähetys ja vastaanotto tapahtuvat saman antennin kautta. 10