FI119207B - Koaksiaaliresonaattorisuodatin - Google Patents

Description

119207

Koaksiaaliresonaattorisuodatin

Keksintö koskee koaksiaaliresonaattoreista koostuvaa suodatinta, jota voidaan virittää laitteen valmistuksen jälkeen. Keksinnön tyypillinen sovellus on tukiaseman antennisuodatin.

S Jotta resonaattorisuodattimen taajuusvaste olisi vaatimusten mukainen, resonaattorien välisten kytkentöjen voimakkuuksien täytyy olla oikeita ja kunkin resonaattorin resonanssitaajuuden eli ominaistaajuuden on oltava määrätynsuuruinen. Saijatuo-tannossa samalla tavalla valmistettujen resonaattorien ominaistaajuuden hajonta on tavallisesti liian suuri, jotta kaikki ominaistaajuudet olisivat riittävällä tarkkuudella 10 oikeita. Tämän vuoksi kukin resonaattori kussakin suodattimessa on viritettävä yksilöllisesti. Nimitetään tällaista viritystä perusviritykseksi. Jos suodatin tulee osaksi sellaista järjestelmää, jossa käytetään lähetys- ja vastaanottokaistojen jakoa alikais-toihin, suodattimen päästökaistan leveyden on oltava sama kuin alikaistan leveys. Lisäksi suodattimen päästökaista täytyy järjestää halutun alikaistan kohdalle. Pääs-15 tökaistan siirtämiseen riittää resonaattorien ominaistaajuuksien säätö; resonaattorien välisiin kytkentöihin ei tarvitse kajota.

Ennestään tunnetaan viritysruuvien käyttö koaksiaaliresonaattorin ominaistaajuuden säädössä. Kuva 1 esittää tällaista ratkaisua. Siinä on halkileikkaus koaksiaalireso- naattorista, johon kuuluu pohja 111, sisäjohdin 116, ulkojohdin ja kansi 115. Ulko- : 20 johdin ympäröi sisäjohdinta koko tämän pituudella ja siitä näkyy leikkauskuvassa • * · !./ vastakkaiset seinät 113 ja 114. Seinät, pohja ja kansi yhdessä muodostavat johtavan "f kotelon. Pohja 111 oikosulkee sisä- ja ulkojohtimen muodostaman siirtojohdon tä- • · · •••j män alapäästä. Rakenteen toisessa päässä sisäjohdin ei ulotu johtavaan kanteen saakka, joten siirtojohto on yläpäästään avoin. Tästä seuraa, että rakenne toimii nel- • · · • V 25 jännesaaltoresonaattorina, ts. se värähtelee tehokkaasti taajuudella, jota vastaava aallonpituus on neljä kertaa siirtojohdon sähköinen pituus. Sähköinen pituus ja sitä kautta resonaattorin ominaistaajuus riippuu mm. sisäjohtimen yläpään ja kannen 115 välisestä kapasitanssista; mitä suurempi kapasitanssi on, sitä suurempi on reso- l··' naattorin sähköinen pituus, vaikka fyysinen pituus ei muuttuisikaan.

• · ♦ ♦♦ 30 Resonaattorin viritys perustuu sisäjohtimen 116 ja kannen 115 välisen kapasitanssin .···. muuttamiseen johtavan ruuvin avulla. Kannessa on ruuvin 118 mentävät kierteet si- • ♦ säjohtimen kohdalla. Kierrettäessä ruuvia syvemmälle resonaattorin ominaistaajuus * * « edellä selostetun mukaisesti hieman pienenee, ja kääntäen. Jotta ruuvi pysyisi stabii-I***: listi loppuasennossaan, siinä voi olla kannen ulkopintaa vasten kiristettävä lukitus- 35 mutteri.

, 119207 2

Kuvassa 1 pohja 111 ja kansi 115 on piirretty jatkumaan tarkasteltavan resonaattorin ulkopuolelle, mikä tarkoittaa, että yhtenäiseen rakenteeseen voi kuulua useampia resonaattoreita. Sähkömagneettisen energian tuontia resonaattoriin eikä vientiä resonaattorista ole esitetty.

5 Viritysruuvien käytön haittana on, että moniresonaattorisessa suodattimessa ruuveja voidaan joutua kiertämään käsin useassa vaiheessa halutun taajuusvasteen saavuttamiseksi. Viritys on siten aikaavievää ja suhteellisen kallista. Ruuvitarvikkeet lisäävät suodattimen osien määrääjä kierteistetyt ruuvien reiät merkitsevät työvaiheiden määrän kasvua. Nämä seikat suurentavat osaltaan valmistuskustannuksia. Suo-10 datinkannen yläpuolelle kohoavat osat vaativat lisätilaa laitteessa. Lisäksi sähköinen kosketus kierteissä voi huonontua ajan oloon, mistä seuraa virityksen muuttumista ja resonaattorin häviöiden kasvua. Edelleen lähetyspään suuritehoisissa suodattimis-sa on läpilyönnin vaara, jos ruuvin kärki on lähellä sisäjohtimen päätä.

Ennestään tunnetaan myös kuvassa 2 esitetty järjestely koaksiaaliresonaattorin omi-15 naistaajuuden säätämiseksi. Resonaattori 210 on periaatteessa samanlainen neljän-nesaaltoresonaattori kuin kuvassa 1. Siinä on oikosulkujohtimena toimiva pohja 211, lieriömäinen sisäjohdin 216, ulkojohdin ja kansi. Kantta ei ole piirretty näkyviin ja neljästä seinästä koostuvan ulkojohtimen etuseinä 212 on piirretty aukileikat-tuna. Sisäjohtimen päässä on kannen suuntainen tasomainen laajennusosa 217. Laa-20 jennusosalla on kapasitanssia kannen ja ulkojohtimen yläosan suhteen niin, että re-sonaattorin sähköinen pituus kasvaa merkittävästi. Näin saadaan tietyntaajuinen re- • · .***. sonaattori matalammaksi kuin vastaava rakenne ilman sisäjohtimen laajennusosaa.

···

Laajennusosaa 217 käytetään kuvan 2 ratkaisussa myös resonaattorin viritystarkoi- • ·· tukseen. Kuvassa laajennusosan etureunassa on uloke 218, joka on taivutettu alas- 25 päin rakenteen pohjaa kohti. Se on siis suurin piirtein ulkojohtimen etuseinän 212 :***: suuntainen ja suhteellisen lähellä tätä. Tästä syystä uloke 218 lisää sisäjohtimen »·· yläpään ja ympäröivien johdepintojen välistä kapasitanssia. Rakenne mitoitetaan niin, että resonaattorin ominaistaajuus on nimellisesti oikea virityselimenä toimivan • · · ulokkeen 218 ollessa pystysuorassa asennossa. Tällöin viritys voidaan tehdä taivut- ’*;** 30 tamalla virityselintä taajuusvirheen merkkiä vastaavaan suuntaan. Ominaistaajuuden ;;· ollessa esimerkiksi nimellistaajuuden yläpuolella, virityselintä 218 taivutetaan tar- :" *: vittava määrä resonaattorin ulkoseinää 212 kohti.

···

Kuvassa 2 näkyy myös toisen resonaattorin 220 ääriviivat katkoviivoilla piirrettynä. : ’ · *: Resonaattorien 210 ja 220 väliseinässä on kytkentäaukko COH energian tuomiseksi φ * 1 toiseen resonaattoriin.

119207

Kuvan 2 mukaisen ratkaisun haittana on, että moniresonaattorisessa suodattimessa virityselimiä voidaan joutua taivuttamaan käsin useassa vaiheessa halutun taajuus-vasteen saavuttamiseksi. Suodattimen kansi on avattava ja suljettava kutakin säätö-kertaa varten. Viritys on siten tässäkin tapauksessa aikaavievää ja merkittäviä kus-5 tannuksia aiheuttavaa. Tämä korostuu alikaistajaon ollessa käytössä, koska suodattimia täytyy virittää kullekin alikaistalle valmistuksen yhteydessä.

Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiselle resonaattorisuodattimelle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on 10 esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Koaksiaaliresonaattorin sisäiseen kapasitanssiin resonaattorin avoimessa päässä vaikutetaan dielektrisellä väliaineella. Virityselin on avoimessa päässä oleva, liikuteltava dielektrinen rakenneosa. Kun tätä siirretään esimerkiksi resonaattorin sisäjohtimen pään ja kannen välitilasta sivullepäin, tehol-15 linen dielektrisyyskerroin pienenee, kapasitanssi pienenee, resonaattorin sähköinen pituus pienenee ja ominaistaajuus kasvaa. Tällä tavalla voidaan toteuttaa monireso-naattorisen suodattimen perusviritys. Useamman resonaattorin virityselimet voivat myös muodostaa yhtenäisen virityskappaleen suodattimen toimintakaistan asettamiseksi haluttuun paikkaan.

20 Keksinnön etuna on, että alikaistajaon ollessa käytössä suodattimia ei tarvitse val- .···* mistuksen yhteydessä virittää erikseen kullekin alikaistalle, koska alikaistan valinta • · voi tapahtua käyttönoton yhteydessä yhtenäisen virityskappaleen avulla. Esimerkik- *::: si dupleksisuodattimessa voi lähetys- ja vastaanottopuolella olla toisistaan riippu- *···* mattomat yhtenäiset virityskappaleet. Lisäksi keksinnön etuna on, että suodattimen : V 25 perusviritys on mahdollista automatisoida, ts. tehdä ilman hankalaa käsityötä. Täl- ί,#>: löin toimilaite ja suodattimen vasteen mittalaite ohjelmoidaan toimimaan yhdessä niin, että virityselimiä siirretään ohjelmallisesti kunnes optimaalinen vaste on saa- vutettu. Automaattinen viritys on luonnollisesti nopeaa ja kustannuksiltaan vähäistä.

.··. Lisäksi keksinnön etuna on, että viritys ei muutu ajan oloon, koska metalliset liitok- • · 30 set virityselimen ja muun rakenteen väliltä puuttuvat. Edelleen keksinnön etuna on, .. *: * että valmiissa tuotteessa ei tarvita suodatinkannen yläpuolelle kohoavia osia • · · • · • ♦

IM

.···. Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan ohei- • · . I^ siin piirustuksiin, joissa • » • » kuva 1 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta viritettävästä resonaattorista, 4 119207 kuva 2 esittää toista esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta viritettävästä resonaattorista, kuvat 3a,b esittävät esimerkkiä keksinnön mukaisesta viritettävästä resonaattorista, kuva 4 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta viritettävästä resonaattorista, 5 kuvat 5a-d esittävät esimerkkejä keksinnön mukaisesta virityselimestä, kuva 6 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta virityselimestä ja tämän liikuttamisesta, kuvat 7a-c esittävät esimerkkiä keksinnön mukaisesta moniresonaattorisesta suodattimesta, 10 kuva 8 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta suodattimesta, kuva 9 esittää kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta suodattimesta, kuva 10 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen suodattimen päästökaistan siirtymisestä, kuva 11 esittää neljättä esimerkkiä keksinnön mukaisesta suodattimesta, 15 kuva 12 esittää viidettä esimerkkiä keksinnön mukaisesta suodattimesta, ja kuva 13 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen suodattimen perusvirityksestä.

. . Kuvat 1 ja 2 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

ϊ *·· • · i ": Kuvissa 3a ja 3b on esimerkki koaksiaaliresonaattorista, jossa on keksinnön mukai- nen virityselin. Kuvassa 3a resonaattorirakenne 310 näkyy sivultapäin halkileikka-,···, 20 uksena. Siinä on pohja 311, sisäjohdin 316, ulkojohdin 313, 314 ja kansi 315 kuten • m kuvan 1 resonaattorissa. Virityselin 318 on resonaattorin avoimessa päässä sijaitse- *..!* va, suorakulmaisen särmiön muotoinen dielektrinen kappale. Virityselin 318 on täs- • · *···* sä esimerkissä kiinnitetty resonaattorin kannen alapintaan oheiskuvassa näkyvien liukukiskojen GU avulla siten, että sitä voidaan liikuttaa edestakaisin vaakatasossa.

m · ::: 25 Ulkoa käsin tapahtuvaa liikuttamista varten kannessa 315 on pitkulainen aukko HO.

Pystysuunnassa virityselin ulottuu kannesta noin puoleen väliin sisäjohtimen 316 yläpäätä.

* • · « · ϊ.,.ί Kuvassa 3b resonaattori 310 näkyy päältäpäin kansi aukileikattuna. Säätöalueen .*··. toisessa, kuvassa 3b oikeassa reunassa ollessaan virityselin 318 on päältä katsottuna • · ,1"^ 30 esimerkiksi resonaattorin keskellä. Tässä esimerkissä virityselin on kooltaan sellai- : ** nen, että se tällöin peittää kokonaan sisäjohtimen 316 yläpinnan. Säätöalueen toi sessa, kuvassa 3b vasemmanpuoleisessa, reunassa ollessaan virityselin 318 on pääl- 5 119207 tä katsottuna sivussa niin, että sisäjohtimen yläpinta näkyy kokonaan. Virityselimen ollessa säätöalueensa oikeassa reunassa tehollinen dielektrisyyskerroin resonaatto-riontelon yläosassa on suurimmillaan, koska dielektrinen kappale 318 sijaitsee silloin paikassa, jossa sähkökentän voimakkuus on suurimmillaan rakenteen re-5 sonoidessa. Edelleen tehollisen dielektrisyyskertoimen ollessa suurimmillaan sisäjohtimen yläpään ja tämän ympärillä olevien johdepintojen välinen kapasitanssi on suurimmillaan, resonaattorin sähköinen pituus suurimmillaan ja ominaistaajuus pienimmillään. Vastaavasti virityselimen 318 ollessa säätöalueensa vasemmassa reunassa resonaattorin ominaistaajuus on suurimmillaan.

10 Resonaattori 310 voidaan ymmärtää myös yksiresonaattoriseksi suodattimeksi. Niinikään se voidaan ymmärtää osaksi suodatinta, jossa on useampia resonaattorei-ta. Virityselin voi ylhäältä katsottuna olla suorakulmaisen sijasta vaikka pyöreä ja sen liikesuunta resonaattorin keskeltä voi olla vaikka johonkin nurkkaan päin.

Kuvassa 4 on toinen esimerkki koaksiaaliresonaattorista, jossa on keksinnön mu* 15 kainen virityselin. Resonaattori 410 on kuvattu päältäpäin kansi aukileikattuna, ja sen perusrakenne on samanlainen kuin kuvissa 3a, 3b. Virityselin 418 on tässäkin tapauksessa resonaattorin avoimessa päässä sijaitseva liikuteltava dielektrinen kappale. Erona kuvien 3a, 3b ratkaisuun on, että virityselintä 418 liikutetaan nyt yhden-suuntaissiirron sijasta kiertämällä vaakatasossa. Tätä varten virityselin on akseloitu 20 resonaattorin kanteen 415 lähellä toista päätään olevasta pisteestä P. Oheiskuvassa esitetty akseli AX ja tämän yläpäässä kannen yläpintaa vasten painautuva litteä laippa toimivat samalla virityselimen kiinnityseliminä. Akselissa AX on esimerkiksi .:. kuusiokolo, johon ulkoinen työkalu sovitetaan virityselimen kiertämistä varten.

· « · • · ·

Virityselin 418 on kiertämispisteestään P vastakkaiseen päähän katsottuna muodol-i ‘[i 25 taan levenevä vaakatasossa tarkasteltuna. Kiertoakseli on jonkin verran sisäjohtimen 416 ulkopuolella. Säätöalueen toisessa, kuvassa 4 myötäpäiväisessä reunassa ollessaan virityselimen 418 leveä puoli peittää sisäjohtimen 416 yläpinnan päältä katsot-tuna. Säätöalueen toisessa, kuvassa 4 vastapäiväisessä reunassa ollessaan virityselin • · · !.! 418 on kokonaan sivussa sisäjohtimesta 416 päältä katsottuna. Edellä kerrotusta **;** 30 syystä resonaattorin ominaistaajuus on pienimmillään, kun virityselin on kierretty „;·· myötäpäivään niin, että se on sisäjohtimen päällä, ja virityselintä vastapäivään kier- :***: rettäessä ominaistaajuus suurenee.

• · ·

Kuvissa 5a-5d on muita esimerkkejä koaksiaaliresonaattorin keksinnön mukaisesta virityselimestä. Kuvassa 5a dielektrinen virityselin 518 ulottuu kannen 515 alapin-35 nasta sisäjohtimen 516 yläpintaan saakka. Kuvaan 3a verrattuna virityselimen vai- 6 119207 kutus resonaattorin sähköiseen pituuteen on suurempi ja ominaistaajuuden säätöalue on laajempi, jos materiaali on sama. Kuvassa 5b virityselin 528 on sivustapäin liikesuuntansa suhteen kohtisuoraan katsottuna kiilamainen. Resonaattorin ominaistaajuus muuttuu tällöin virityselimen siirtymän funktiona eri tavalla kuin kuvan 3a 5 mukaisessa rakenteessa. Ominaistaajuuden muutos saadaan esimerkiksi lineaari-semmaksi. Kuvassa 5c resonaattorin virityselimessä on kaksi päällekkäistä osaa. Ensimmäisen osan 538 dielektrisyysvakio ei ja toisen osan 539 dielektrisyysvakio £2 ovat eri suuria. Myös kuvassa 5d resonaattorin virityselimessä on kaksi osaa, joiden dielektrisyysvakiot ovat eri suuria. Tässä tapauksessa virityselimen ensimmäi-10 nen osa 548 ja toinen osa 549 ovat sivusta päin liikesuuntansa suhteen kohtisuoraan katsottuna rinnakkain. Muuttamalla sopivasti dielektrisyyttä virityselimen sisällä ominaistaajuuden säätöalueen suuruutta ja virityksen herkkyyttä voidaan muuttaa halutulla tavalla.

Kuvassa 6 on vielä eräs esimerkki keksinnön mukaisesta virityselimestä ja virityk-15 sestä. Virityselin 618 on muodoltaan hattumainen ja se ympäröi sisäjohtimen 616 yläpäätä. Virityselintä voidaan liikutella nyt pystysuunnassa edestakaisin. Liikuttelua varten on tässä esimerkissä resonaattorin sisäinen toimielin ACT, jonka pystysuunnassa liikkuvaan varteen virityselin on kiinnitetty. Toimielin on jäljestetty saamaan ohjauksensa sähköisesti resonaattorin ulkopuolelta. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Kuvissa 7 a-c on esimerkki moniresonaattorisesta suodattimesta, jonka päästökais- 2 • · 3 V*: taa voidaan siirtää keksinnön mukaisesti. Esimerkin suodatin on kuusiresonaattori- 4 nen dupleksisuodatin 700. Kuvassa 7a rakenne näkyy päältäpäin kansi poistettuna.

5 ·;. Resonaattorit ovat kahdessa kolmen resonaattorin rivissä. Ensimmäinen 710, toinen ,···. 720 ja kolmas 730 resonaattori muodostavat dupleksisuodattimen vastaanottopuo- 6

Ien, ja neljäs 740, viides 750 ja kuudes 760 resonaattori muodostavat duplek- 7 sisuodattimen lähetyspuolen. Ensimmäinen ja kuudes resonaattori ovat 2x3-*···' muodostelmassa rinnakkain, ja niillä molemmilla on kytkentä antenniliittimeen 8 ANT. Kolmannella resonaattorilla on kytkentä vastaanottoliittimeen RXC ja neljän- 9 9 9 10 :.v neliä resonaattorilla lähetysliittimeen TXC. Lisäksi rakenteeseen kuuluu suorakul- 11 maista U-kiqainta muistuttava yhtenäinen dielektrinen virityskappale 708. Tässä on ensimmäisestä kolmanteen resonaattoriin ulottuva ensimmäinen osuus, neljännestä *"| kuudenteen resonaattoriin ulottuva toinen osuus sekä kolmannesta neljänteen reso- · *·;·* naattoriin ulottuva poikkiosuus, joka yhdistää ensimmäisen ja toisen osuuden päät.

Kunkin resonaattorin sisällä virityskappaleessa on laajennusosa, joka toimii yksit-• V. 35 täisenä virityselimenä. Esimerkiksi ensimmäisessä resonaattorissa on virityselin 718 ja viidennessä resonaattorissa virityselin 758. Yhtenäistä virityskappaletta voidaan 7 119207 liikutella vaakatasossa suodattimen pituussuunnassa edestakaisin niin, että viri-tyselimet siirtyvät resonaattorien sisäjohtimien (716, 756) yläpuolelle tai yläpuolelta poispäin. Tällöin, edellä selostetetun perusteella, dupleksisuodattimen lähetys- ja vastaanottokaista siirtyvät molemmat samalla. Virityskappaleen liikuttelua varten 5 on suodattimen kannessa on rako, jonka pituus vastaa säätöalueen suuruutta. Vaihtoehtoisesti virityskappaletta liikutellaan suodatinkotelon kolmannen ja neljännen resonaattorin puoleisen päädyn kautta. Viritystä varten riittää tällöin suhteellisen pieni aukko päätyseinässä.

Kuvassa 7b on suodattimen 700 lähetyspuolen sivultapäin nähtynä kansi 705 ja viri-10 tyskappale 708. Tämän laajennusosat eli virityselimet ulottuvat kuvan esimerkissä pystysuunnassa syvemmälle resonaattoreihin kuin virityselimiä yhdistävät välitan-got. Esimerkiksi viidennen resonaattorin virityselin 758 ulottuu lähelle kuvaan piirretyn viidennen sisäjohtimen 756 yläpäätä.

Kuvassa 7c on suodattimen 700 poikkileikkaus X-X niiden väliseinien kohdalta, 15 jotka erottavat ensimmäisen ja toisen resonaattorin sekä viidennen ja kuudennen resonaattorin. Edellisen väliseinän yläosassa, heti suodattimen kannen 705 alapuolella on pieni kolo, jonka kautta menee virityskappaleen 708 ensimmäistä ja toista viri-tyselintä yhdistävä välitariko. Vastaavasti viidettä ja kuudetta resonaattoria erottavan väliseinän yläosassa on kolo, jonka kautta menee virityskappaleen 708 viidettä 20 ja kuudetta virityselintä yhdistävä välitanko. Kuvassa 7c näkyy myös ensimmäisen ja toisen resonaattorin välinen kytkentäaukko H12 sekä viidennen ja kuudennen re-.*·*. sonaattorin välinen kytkentäaukko H56. Nämä aukot on merkitty pisteviivoilla • •t myös kuvaan 7a.

• · ·

Kuvassa 8 on toinen esimerkki suodattimesta, jonka päästökaistaa voidaan siirtää :'V 25 keksinnön mukaisesti. Suodatin 800 on on esitetty päältäpäin kansi poistettuna. Se :***: on dupleksisuodatin kuten kuvan 7 suodatin 700. Ensimmäinen 810, toinen 820, ·*» kolmas 830 ja neljäs 840 resonaattori ovat neliömuodossa ja ne muodostavat dup-leksisuodattimen vastaanottopuolen. Vastaanottosuodattimeen kuuluu suorakul- • « · !.! maista U-kiijainta muistuttava ensimmäinen virityskappale 808, joka on yhtenäinen **;** 30 dielektrinen kappale. Siinä on ensimmäisestä toiseen resonaattoriin ulottuva ensim- tt'l· mäinen osuus, toisesta kolmanteen resonaattoriin ulottuva poikittainen toinen osuus ·"*: sekä kolmannesta neljänteen resonaattoriin ulottuva kolmas osuus. Toiseen osuu- • · · teen liittyy samassa tasossa U-muodon keskelle suuntautuva uloke, johon ulkoinen työkalu sovitetaan suodatinta viritettäessä. Kunkin resonaattorin kohdalla viritys-: ·* 35 kappaleessa 808 on aukko, joka vastaa yksittäistä virityselintä. Esimerkiksi kolman nen resonaattorin tilassa virityskappaleessa on aukko 838 ja neljännen resonaattorin 8 119207 tilassa aukko 848. Aukon 848 läpi näkyy neljännen resonaattorin sisäjohtimen 846 yläpintaa. Sama tilanne on muiden kolmen resonaattorin kohdalla. Virityskappaletta 808 voidaan liikutella vaakatasossa edestakaisin niin, että sen aukot siirtyvät resonaattorien sisäjohtimien yläpuolelle tai yläpuolelta poispäin. Siirtymäsuunnassa kat-5 soituna aukkojen toinen pää on selvästi leveämpi kuin toinen. Säätöalueen toisessa reunassa leveät päät ovat sisäjohtimien yläpuolella ja säätöalueen vastakkaisessa reunassa aukkojen kapeat päät ovat sisäjohtimien yläpuolella. Edellisestä tilasta jälkimmäiseen mentäessä tehollinen dielektrisyys resonaattorien yläosassa kasvaa, jolloin ominaistaajuudet pienenevät ja päästökaista siirtyy alaspäin.

10 Dupleksisuodattimessa 800 viides 850, kuudes 860, seitsemäs 870, kahdeksas 880 ja yhdesäs 890 resonaattori muodostavat lähetyssuodattimen. Viides, kuudes, kahdeksas ja yhdeksäs resonaattori ovat neliömuodossa ja seitsemäs on neliön sivussa signaalin etenemissuunnassa kuudennen ja kahdeksannen välissä. Vastaanot-tosuodattimen päästökaistan paikkaa muutetaan toisella virityskappaleella 809, joka 15 on samankaltainen kuin ensimmäinen virityskappale 808. Eroina on vain, että suuremman resonaattorimäärän vuoksi toinen virityskappale on pitempi ja sen poik-kiosuudessa on aukko 878 seitsemännen resonaattorin ominaistaajuuden säätämiseksi.

Kuvassa 9 on kolmas esimerkki suodattimesta, jonka päästökaistaa voidaan siirtää 20 keksinnön mukaisesti. Suodattimessa 900 on kuusi resonaattoria 910-960 ylhäältä katsottuna samanlaisessa 3x2-matriisimuodossa kuin kuvassa 7a. Yhtenäisessä viri- • t ·*": tyskappaleessa 908 on pituussuuntainen keskitanko, josta lähtee poikittainen sivu- tanko kuhunkin resonaattoriin. Kunkin sivutangon päässä on virityselimenä toimiva .···. laajennus, kuten neljännessä resonaattorissa oleva virityselin 948. Virityskappaletta • · ,ΓΙ 25 908 voidaan liikutella vaakatasossa poikittaissuunnassa edestakaisin niin, että viri- tyselimet siirtyvät resonaattorien sisäjohtimien yläpuolelle tai yläpuolelta poispäin.

• · *···* Kuvassa 9 virityskappale on väliasennossa, jossa resonaattorien sisäjohtimien ylä pinnat näkyvät noin puoliksi virityselinten alta.

• · • i · • i · ,Ι.ί, Kuvassa 10 on esimerkki keksinnön mukaisen suodattimen päästökaistan siirtymi- 30 sestä. Kuvassa näkyy etenemiskerroin S21 taajuuden funktiona, ts. amplitudivaste, .,)·* neljässä tilanteessa. Kaikki neljä amplitudivastekuvaajaa ovat samanmuotoisia. Nii- den osoittama päästökaistan leveys on noin 28 MHz. Ensimmäinen kuvaaja 11 näyt-tää tilanteen, jossa päästökaistan keskitaajuus on noin 1,937 GHz. Toinen 12, kol-mas 13 ja neljäs 14 kuvaaja näyttävät tilanteet, joissa päästökaista on siirtynyt noin • f « : ·* 35 14 MHz:n askelin ylöspäin. Kaistan siirtymät vastaavat virityskappaleen siirtymiä kuvan 8 dupleksisuodattimen lähetysosan kaltaisessa suodattimessa.

9 119207

Kuvien 7-10 esimerkeissä suodatinta voidaan virittää siirtämällä sen päästökaista vastekuvaajan muodon olennaisesti muuttumatta. Keksinnön mukaista rakennetta voidaan käyttää myös suodattimen perusviritykseen, jolloin kunkin resonaattorin ominaistaajuus asetetaan erikseen sopivaksi taajuusvasteen muotoa optimoitaessa.

5 Kuvassa 11 on esimerkki järjestelystä, jolla voidaan toteuttaa sekä perusviritys että päästökaistan siirto. Suodattimessa B00 on rivissä ensimmäinen BIO, toinen B20, kolmas B30 ja neljäs B40 koaksiaaliresonaattori. Ensimmäisen resonaattorin yläosassa on ensimmäinen virityselin B18, toisen resonaattorin yläosassa toinen viri-tyselin B28, kolmannen resonaattorin yläosassa kolmas virityselin B38 ja neljännen 10 resonaattorin yläosassa neljäs virityselin B48. Dielektriset virityselimet on kiinnitetty dielektriseen viritystankoon B08 siten, että niitä voidaan erikseen liikuttaa viri-tystangon suhteen määrättyä janaa pitkin. Viritystenkö ulottuu suodattimen pituussuunnassa suodattimen väliseinien B14, B24 ja B34 yläreunoissa olevien kolojen kautta ensimmäisestä neljänteen resonaattoriin. Väliseinien kolot vastaavat kooltaan 15 viritystangon poikkileikkausta. Viritystenkö tulee siten painetuksi suodattimen kannen B05 alapintaa vasten kuitenkin siten, että viritystankoa voidaan liikuttaa pituussuunnassaan. Kuvan 11 esittämässä tilanteessa kullekin virityselimelle erikseen on haettu säätöalueensa sisältä paikka niin, että suodattimen taajuusvasteen muoto optimoituu ja virityselimet on sitten lukittu paikoilleen. Siirrettäessä tämän jälkeen vi-20 ritystankoa kaikki virityselimet siirtyvät saman verran, ja suodattimen päästökaistan , , paikka taajuusasteikolla muuttuu. Kuvassa 11 ei ole esitetty kytkentöjä, joilla sig- • · · *· ]* naalin sähkömagneettinen energia siirretään suodattimeen B00, tämän resonaattoris- ta toiseen ja suodattimesta ulos.

«·· )···, Kuvassa 12 on toinen esimerkki järjestelystä, jolla voidaan toteuttaa sekä suodatti- • 4 .!" 25 men C00 perusviritys että päästökaistan siirto. Tässäkin esimerkissä rakenne on ne- liresonaattorinen. Ensimmäisen resonaattorin yläosassa on ensimmäinen virityselin 4 4 *···* C18, toisen resonaattorin yläosassa toinen virityselin C28, kolmannen resonaattorin yläosassa kolmas virityselin C38 ja neljännen resonaattorin yläosassa neljäs viri-ϊ.ν tyselin C48. Dielektriset virityselimet ovat nyt dielektrisen viritystangon C08 sy- 30 vennyksissä siten, että kutakin voidaan erikseen liikuttaa omassa syvennyksessään.

444 *, Syvennyksen REC muoto sallii virityselimen liikkeen vaakatasossa suodattimen •”5 pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa. Viritystenkö ulottuu suodattimen väliseinien C14, C24 ja C34 yläreunoissa olevien kolojen kautta ensimmäisestä nel-.***; jänteen resonaattoriin. Väliseinien kolot vastaavat kooltaan viritystangon poikki- 4 4 4 35 leikkausta. Viritystenkö virityselimineen tulee siten painetuksi suodattimen kannen C05 alapintaa vasten kuitenkin siten, että viritystankoa voidaan liikuttaa pituus- 10 1 19207 suunnassaan. Kun perusviritys on tehty virityselimiä liikuttamalla, suodattimen päästökaistalle määrätään paikka taajuusasteikolla viritystankoa siirtämällä.

Kuvissa 11 ja 12 virityselimille on merkitty eräs ensimmäinen dielektrisyysvakio Ei ja viritystangolle eräs toinen dielektrisyysvakio ε2· Vakio ει on edullisesti suurempi 5 kuin vakio 62.

Kuvassa 13 on esimerkki keksinnön mukaisesta järjestelystä, jolla voidaan toteuttaa vain suodattimen perusviritys. Suodattimessa D00 on rivissä ensimmäinen D10, toinen D20, kolmas D30 ja neljäs D40 koaksiaaliresonaattori. Suodatin on esitetty ylhäältäpäin katsottuna ja kansi poistettuna. Kussakin resonaattorissa on virity selin, 10 joka on akseloitu resonaattorin kanteen kuten virityselin 418 kuvassa 4, ja jota siis liikutetaan kiertämällä sitä vaakatasossa. Kullekin virityselimelle on erikseen haettu säätöalueensa sisältä asento niin, että suodattimen taajuusvaste optimoituu. Kuvan 13 esimerkissä ensimmäinen virityselin D18 peittää päältä katsottuna puolittain ensimmäisen sisäjohtimen Dl6, toinen virityselin D28 on kierretty kokonaan sivuun 15 toisesta sisäjohtimesta D26, kolmas virityselin D38 peittää kokonaan kolmannen sisäjohtimen D36 ja neljäs virityselin D48 peittää hiukan neljättä sisäjohdinta D46. Kuvassa näkyy lisäksi suodattimen D00 tuloliitin IN, lähtöliitin OUT ja lyhyillä pisteviivoilla esitettyinä resonaattorien väliset kytkentäaukot.

Määreet "ala-", "ylä-","päällä", "vaaka", "pysty", "sivustapäin", "päältäpäin", "pääl-·**· j 20 lekkäin" ja "rinnakkain" viittaavat tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa reso- naattorien asentoon, jossa sisäjohtimet ovat pystysuuntaisia, eikä niillä ole tekemistä t · · .:. laitteiden käyttöasennon kanssa.

··· • « • · .**! Edellä on kuvattu koaksiaaliresonaattoreihin perustuvia suodatinrakenteita, joissa •fif on liikuteltavia dielektrisiä elimiä suodattimen viritystä varten. Liikuttelu tapahtuu • · *♦··* 25 sähköisesti ohjattavalla toimilaitteella, kuten askelmoottorilla tai pietsosähköisyy- teen tai pietsomagneettisuuteen perustuvalla työntö/veto-laitteella (actuator). Viri-i[:.: tyselinten muoto ja kiinnitystäpä voi luonnollisesti poiketa esitetyistä. Keksintö ei myöskään rajoita resonaattorien eikä niiden virityselinten valmistustapaa. Keksin-\ nöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asetta- 30 missä rajoissa.

• « • · ·· Λ Λ • · ···

Il · • · · • · • *

Claims (17)

1. Koaksiaaliresonaattorisuodatin (310; 700; 800; 900; BOO; C00; D00), jossa on pohjasta, seinistä ja kannesta muodostuva johtava kotelo, ja jonka kunkin resonaattorin sisäjohdin (316; 416; 516; 616; 716, 756; 846) on kytketty alapäästään gal- 5 vaanisesti pohjaan (311) ja on korkeudeltaan pienempi kuin kotelon sisäkorkeus, jossa suodattimessa on liikuteltava virityskappale ainakin yhden sisäjohtimen yläpään ja tätä ympäröivien johdepintojen välisen kapasitanssin muuttamiseksi, tunnettu siitä, että virityskappale (318; 418; 708; 808; 809; 908; B08; C08; D18) on olennaisen kokonaan dielektrinen ja se on mainitun kotelon sisällä kokonaan sisä-10 johtimen ulkopuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityskappale (318; 708; 808; 809; 908) on liikuteltavissa vaakasuuntaisella yhdensuuntaissiirty-mällä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityskappale 15 (418; D18; D28; D38; D48) on liikuteltavissa epäkeskeisellä kiertoliikkeellä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityskappale (618) on liikuteltavissa pystysuuntaisella yhdensuuntaissiirtymällä. , 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että yhtenäinen viri- *· tyskappale (708; 808; 809; 908; B08; C08) ulottuu sen kunkin resonaattorin tilaan :; 20 resonaattorien virittämiseksi samalla kertaa ja täten suodattimen kaistan siirtämisek- ·:* si. *·· ··· • t ·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että sen kussakin * · · resonaattorissa on erikseen liikuteltava virityskappale (418; D18, D28, D38, D48) • · * · · · * suodattimen vastekuvaaj an muokkaamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että yhtenäisessä ,*··, virityskappaleessa (708; 908) on varsiosa ja virityseliminä resonaattorikohtaiset laa- jennusosat (718, 758; 948). ··· ,*··. 8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että yhtenäisessä • · ] virityskappaleessa (808; 809) on resonaattorikohtaiset viritysaukot (838, 848; 878). • · • k ··» ·· k • · « • · • · 119207

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että se on lähetys- ja vastaanottosuodattimen käsittävä dupleksisuodatin (800), ja lähetyssuodattimessa ja vastaanottosuodattimessa on kummassakin erillinen virityskappale (808; 809).

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että sen resonaattorit 5 (710, 720, 730, 740, 750, 760) on erotettu toisistaan väliseinillä, ja mainittu viritys- kappale on tuettu väliseinien yläreunoissa oleviin koloihin.

11. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kussakin resonaattorissa yhtenäiseen virityskappaleeseen (B08; C08) liittyy tämän suhteen erikseen liikuteltava virityselin (B18, B28, B38, B48; Cl8, C28, C38, C48) suodattimen 10 vastekuvaajan muokkaamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kukin viritys-kappale (318) on kiinnitetty kotelon kanteen liukukiskojen (GUI, GU2) avulla.

13. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kukin viritys-kappale (418) on kiinnitetty kotelon kanteen kiertoakselin (AX) avulla.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityskappaleen resonaattorikohtainen osa (318; 518; 548, 549) on olennaisesti suorakulmaisen sär-miön muotoinen.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityskappaleen .···, resonaattorikohtainen osa (528; B18) on sivustapäin liikesuuntansa suhteen koh- • · "! 20 tisuoraan katsottuna kiilamainen. e·· ·· ··

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että viritysherkkyy-den asettamiseksi virityskappaleen resonaattorikohtainen osa (418; 718, 758) on • · . · · ·. päältäpäin katsottuna toista päätään kohti levenevä. ··· 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että virityksen sää- • · v.: 25 töalueen asettamiseksi virityskappaleen resonaattorikohtainen osa (538, 539; 548, 549. on ainakin kaksiosainen siten, että osien dielektrisyysvakiot (ei, 82 ) ovat erisuuria. e·· t ««·· ί.,,ί 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että resonaattori- .···. kohtaisen osan ainakin kaksi osaa (538,539) ovat päällekkäin. • · • tt ·· · • # · • · • · 119207

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että resonaattori-kohtaisen osan ainakin kaksi osaa (548, 549) ovat liikesuuntansa suhteen kohtisuoraan katsottuna rinnakkain.

20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että mainitussa kote-5 lossa on aukko (HO) virityksen toteuttamiseksi suodattimen ulkopuolisen toimielimen avulla.

21. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että mainitussa kotelossa on sisäinen toimielin (ACT) virityksen toteuttamiseksi.