FI93404C - Menetelmä kytkentäaukon tekemiseksi radiotaajuussuodattimen helix-resonaattoreiden väliseen väliseinään sekä suodatin - Google Patents

Description

93404

Menetelmä kytkentäaukon tekemiseksi radiotaajuussuodattimen helix-resonaattoreiden väliseen väliseinään sekä suodatin -Förfarande för ästadkommande av en kopplingsöppning i ett radiofrekvensfilters mellanvägg mellan helix-resonatorer 5 samt filter Tämä keksintö koskee menetelmää, jolla ainakin kaksi helix-resonaattoria käsittävän suodattimen resonaattoreiden väli-10 seen väliseinään tehdään kytkentäaukko, jonka kautta resonaattorit kytkeytyvät sähkömagneettisen kentän kautta halutulla tavalla toisiinsa. Keksintö koskee myös menetelmän mukaan tehtyä suodatinta.

15 Helix-resonaattori eli helix on siirtojohtoresonaattori, jonka fyysinen pituus on noin aallonpituuden neljännesosa. Helix-resonaattorin käyttö virityselementtinä on hyvin tunnettua ja sitä käytetään laajasti suurtaajuusalueen, etenkin 100-1000 MHz, suodattimissa. Tällainen resonaattori käsittää 20 induktiiviset elementit, jotka ovat lieriökelaksi kierretty johdin ja sitä etäisyyden päässä ympäröivä metallinen kote lo. Kelan matalaimpedanssinen (maadoitettu) pää on tavallisesti yhdistetty suoraan metalliseen koteloon. Kelan vastakkainen, korkeaimpedanssinen pää on erillään kotelosta kyt-25 keytyen siihen kapasitiivisesti. Resonaattoriin voidaan kytkeytyä tunnetulla tavalla juottamalla signaalijohdin suoraan helix-kelaan, tavallisesti sen ensimmäiseen kierrokseen.

Tämä kytkentäkohta määrää resonaattorin impedanssitason, joten tämän kohdan valinnalla voidaan resonaattori sovittaa 30 muuhun piiriin. Tätä sovitustapaa, jossa kytkentäkohta muodostaa väliulosoton resonaattorin kelasta, nimitetään tapi-tukseksi ja tätä kohtaa nimitetään tapituskohdaksi. Tapitus-kohta voidaan määrittää kokeellisesti tai laskennallisesti.

35 Helix-resonaattorin ominaisimpedanssi määräytyy kelan halkaisijan suhteesta sitä ympäröivän kotelon sisämittaan, kelan kierrosten etäisyydestä toisistaan eli ns. noususta sekä resonaattorin tukena mahdollisesti käytetystä eristemateri- 2 93404 aalista. Helix-resonaattorin resonanssitaajuus on funktio kelan fysikaalisista dimensioista, kapasitiivisesta rakenteesta ja korkeaimpedanssisen pään ja kotelon välisestä etäisyydestä. Tämän takia määrätyn taajuusalueen resonaatto-5 rin aikaansaamiseksi sen valmistuksessa vaaditaan tarkka ja täsmällinen rakenne.

Suodatin voidaan valmistaa sijoittamalla useita helix-re-sonaattoreita samaan koteloon. Jotta voitaisiin hallita vie-10 rekkäisten resonaattoreiden välistä sähkömagneettista kytkentää, voidaan käytää lokeroitua koteloa, ts. kukin resonaattori sijoitetaan omaan lokeroonsa niin, että vierekkäisten resonaattoreiden välissä on kotelon väliseinä. Tekemällä väliseinään määrätyn kokoinen aukko, ns. kytkentäauk-15 ko, määrättyyn paikkaan saadaan haluttu resonaattoreiden välinen kytkentäkerroin k, joka ilmaisee, kuinka paljon sähkömagneettista energiaa siirtyy väliseinän aukon kautta resonaattorista toiseen.

20 Kuva 1 esittää pelkistetysti helix-resonaattorein toteutetun suodattimen koteloa 1, joka käsittää kannen 2, sivupinnat 3 ja päätypinnat. Kotelon pohja on avoin ja sitä kautta asennetaan lieriökelat kotelon sisään. Tässä esimerkissä kotelossa on kolme väliseinää 4, 5, 6, jotka jakavat sisätilan 25 kolmeen lokeroon cl, c2 ja c3. Ainakin yhdessä väliseinässä, kuvassa seinässä 4, on kytkentäaukko 6.

Tällä hetkellä tuotannossa olevissa suodattimissa kytkentä-aukot sijaitsevat keskellä väliseinää ja ne valmistetaan 30 kuvan 2 mukaisesti pistimen ja tyynyn käsittävillä aukkotyö-kaluilla. Kuvan mukaisesti, joka esittää suodatinta sivusta katsottuna, aukkotyökalu työnnetään monilokeroisen suodatin-kotelon 21 avoimen pohjan kautta kotelon sisään niin, että väliseinä 22 jää pistimen 23 ja tyynyn 24 väliin. Tämän jäl-35 keen painetaan pistintä tyynyä vasten, jolloin väliseinään leikkautuu aukko, joka voi olla esim. kuvan 1 aukon 7 mukainen.

3 93404 Tämän tunnetun aukon tekotavan etuna on, että samaa työkalua käytettäessä saadaan aina samankokoinen aukko samaan paikkaan, mikä merkitsee hyvää toistettavuutta. Lisäksi loveus-linjassa on aukon tekeminen melko lyhyt vaiheaika. Loveus-5 linja tarkoittaa peräkkäisen työvaiheiden sarjaa, jossa suo-datinkoteloa käsitellään mekaanisesti.

Haittana tällä tunnetulla aukon tekotavalla on ensinnäkin se, että aukon kokoa muutettaessa on tehtävä uusi pistin ja 10 tyyny. Työkalun valmistus tapahtuu lankakipinöimällä karkaistusta aihiosta ja uuden pistimen ja tyynyn teko on näin ollen hidas ja kallis tapahtuma. Toiseksi suodattimen koon pienentyessä, esim. mentäessä alle 4 mm korkuisiin suodatti-miin, tulee kyseenalaiseksi, voidaanko tällä aukkotyökalu-15 menetelmällä valmistaa lainkaan aukkoja, koska ongelmaksi muodostuu työkalun kestävyys: työkalun toimivuuden kannalta on pistimistä ja tyynyistä tehtävä niin ohuita ja siroja, etteivät ne kestä leikkauksen aiheuttamia rasituksia massatuotannossa, vaan ne murtuvat. Murtumakohdat on esitetty ku-20 vassa 2 aaltoviivoilla a ja b.

Keksinnön tavoitteena on siten aikaansaada menetelmä, jolla edellä esitetyt haitat, jotka ilmenevät tehtäessä kytkentä-aukko tunnetulla menetelmällä, voidaan kokonaan välttää.

25 Menetelmän tulisi soveltua erittäin pienikokoisten suodattimien valmistukseen ja sen tulisi olla toteutettavissa käyttäen tavanomaisia työkaluja. Lisäksi erikokoisten aukkojen teon pitäisi tapahtua helposti.

30 Asetetut tavoitteet saavutetaan käyttämällä patenttivaatimuksessa 1 määriteltyä menetelmää. Menetelmän mukaan valmistettu suodatin on määritelty patenttivaatimuksessa 5.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti tehdään esim.

35 pursottamalla valmistetun suodatinkotelon väliseinään kyt- kentäaukko asemoimalla jyrsintappi kotelon kannen pintaa tai sivupintaa vasten täsmälleen sille kohdalle, jolla on väliseinä. Jyrsintappia painetaan nyt halutun matkan kotelon 4 93404 sisään väliseinän tason suunnassa, jolloin ensin kotelon pintaan leikkaantuu aukko ja tämän jälkeen syntyy väliseinään aukko, jonka leveys on jyrsintapin leveys ja syvyys se matka, kuinka pitkälle tappia on painettu. Syntynyt aukko 5 avautuu siten väliseinän reunaan siten, että sen reuna on kotelon ulkopinnan tasolla.

Aukko voidaan tehdä myös uppokipinöintiä käyttäen, joskin tämä tapa on hidas eikä sovellu hyvin käytännön ratkaisuksi.

10 Sähköisessä mielessä on edullisinta tehdä aukko avautumaan suodatinkotelon kannen pintaan, sillä kannen sivuun avautuva aukko ollessaan epäsymmetrinen helix-resonaattorin pituusakselin suhteen sähköisesti on vaikeampi hallita.

15

Keksintöä selostetaan oheisten kaaviollisten kuvien avulla, joissa kuva 1 kuvaa pelkistetysti suodatinkoteloa, jossa on kytkentäaukko väliseinässä 20 kuva 2 esittää kytkentäaukon tekemistä tunnetun tekniikan mukaisesti kuvat 3A ja 3B esittävät vaiheina kytkentäaukon tekemistä sivuseinämän tason suunnassa katsottuna kuva 4 esittää kuvan 3B tilannetta katsottuna 25 sivuseinämän pinnan normaalin suunnasta kuva 5 kuvaa keksinnön mukaista suodatinkoteloa kuva 6 esittää variaatiota erilaisista aukoista.

Kuvassa 3A, joka esittää leikkausta kotelosta sivulta kat-30 sottuna, on esitetty työvaihe juuri ennen aukon tekoa suodatinkotelon väliseinään 32. Kotelo lepää sopivaa alustaa vasten (ei esitetty) ja kotelon kannen 31 päällä on jyrsin-terä 33. Terän leveys W on sama kuin haluttu aukon leveys ja terän pitkittäisakseli kulkee väliseinän tason kautta. Si-35 vusuunnassa terän 33 akseli kulkee kannen pituussuuntaisen keskiakselin kautta ja siten yhtä etäällä kotelon sivuseinistä 34 ja 35, kuten kuvasta 4 näkyy. Jyrsinterää painetaan tämän jälkeen kantta 31 vasten, jolloin terä tekee siihen 5 93404 ensin pyöreän aukon. Terä jatkaa etenemistään ja leikkaa ainesta väliseinästä 32. Etenevää leikkausta jatketaan niin kauan, että että terä on painunut kannen 31 tasosta syvyydelle H väliseinässä 32. Tämä on haluttu kytkentäaukon sy-5 vyys ja jyrsintä lopetetaan tähän tilanteeseen. Terän asemaa jyrsinterän ääriasennossa esittää kuva 3B.

Huomattakoon, että kuviin 3A ja 3B liittyvä selostus pätee myös tapaukseen, että aukko jyrsitään kotelon sivusta käsin. 10 Tällöin kansi 31 on kuviteltava kotelon sivuksi.

Kuvasta 4, joka esittää kuvan 3B tilannetta katsottuna kohtisuoraan väliseinää 32 vasten, näkyy selvästi, että terä on aikaansaanut väliseinään aukon, jonka leveys on W ja korkeus 15 on H. Vaihtaen terän paksuutta ja/tai sen painantasyvyyttä saadaan väliseinään 32 halutun kokoinen kytkentäaukko. Kanteen 31 jää tietenkin terän tekemä aukko, mutta sen vaikutus suodattimen sähköisiin ominaisuuksiin on mitätön.

20 Kuvassa 5 on esitetty perspektiivikuvana valmis suodatinko-telo katsottuna vinosti päältä. Suodatinkotelon kannessa on nähtävissä pyöreä aukko 51, 52 sillä kohdalla, josta väliseinään on tehty kytkentäaukko edellä esitetyllä tavalla.

25 Kuvassa 6 on esitetty nelipiiriselle helix-resonaattorein toteutetulle suodattimelle tarkoitettu suodatinkotelo 61, jonka väliseiniin 62, 63 ja 64 on tehty kytkentäaukot 65, 66 ja 67. Kuten huomataan, aukko 67 avautuu kotelon kanteen 68, kun taas aukot 66 ja 67 on tehty jyrsimällä kotelon sivupin-30 nan 69 tai 70 kautta.

Kun suodatinkotelo on valmistettu edellä esitetyllä tavalla, sijoitetaan helix-kelat kukin omaan osastoonsa ja kotelon pohja peitetään levyllä. Erilaiset suodattimen kokoamistavat 35 ovat ammattimiehellle tuttuja, eivätkä patenttivaatimukset aseta mitään rajoituksia niille.

6 93404

Keksinnön menetelmä sopii käytettäväksi erittäin pienissä suodatinkoteloissa (korkeus alle 4 mm). Kytkentäaukon koon muuttaminen on helppoa niin leveys- kuin myös korkeussuunnassa vaihtamalla esimerkiksi jyrsintappia tai muuttamalla 5 jyrsinnän syvyyttä eikä työkalun rikkoutumisvaaraa ole. Tavanomainen, suodatinvalmistajilla jo nykyisin oleva jyrsin-konekanta sopii hyvin käytettäväksi, joten työkalulliset ylläpitokustannukset ovat pienet. Soveltuvuus massatuotantoon on lisäksi erinomainen. Koska tietylle kotelolle ei tarvitse 10 valmistaa erikseen yhtään aukkotyökalua 1. pistintä ja tyynyä, voidaan säästää tuotteen tuotekehityskustannuksissa ja tunnetun aukkotyökalun ylläpitokustannukset jäävät kokonaan pois.

15 Patenttivaatimusten suojapiirissä pysyen voidaan menetelmä toteuttaa lukuisilla eri tavoilla. Aukon jyrsintä voidaan suorittaa joko kannen kautta tai jommankumman sivupinnan kautta tai käyttäen usean väliseinän tapauksessa näiden yhdistelmiä. Jyrsinterän ei välttämättä tarvitse olla aukon 20 levyinen, vaan voidaan käyttää kapeaa terää, jota ensin ajetaan haluttuun syvyyteen ja liikutetaan sitten väliseinän pinnan suunnassa halutun levyisen aukon aikaansaamiseksi.

Patenttivaatimus 5 ei aseta mitään rajoituksia sille, miten 25 aukko on tehty. Niinpä voidaan käyttää esim. jyrsintää, porausta, uppo- tai lankakipinöintiä kytkentäaukon tekemiseen.

-I f · M» J-IH 1) 4 « · - 4:

Claims (9)

93404

1. Menetelmä kytkentäaukon tekemiseksi suodatinkotelossa olevaan väliseinään, joka laatikkomainen kotelo käsittää ulkoseininä yläseinän ja siihen rajoittuvat sivu- ja pää- 5 tyseinät ja jossa on ainakin yksi ylä- ja sivuseiniin liittyvä, päätyseinien suuntainen väliseinä, joka jakaa kotelon osastoihin, joihin kuhunkin voidaan sijoittaa helix-resonaattori, tunnettu siitä, että - asemoidaan kotelon ulkopuolella jyrsintappi kotelon ulko-10 seinän sille kohdalle, jossa väliseinä yhtyy kotelon ulkoseinään, siten, että jyrsitapin pituusakseli yhtyy väliseinän tasoon, - painetaan jyrsintappia kotelon sisään halutulle syvyydelle (H), jolloin jyrsintappi jyrsii väliseinään kotelon pintaan 15 avautuvan aukon, jonka leveys on jyrsintapin leveys ja korkeus on jyrsintapin painantasyvyys (H).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että jyrsintappi asemoidaan kotelon yläseinän 20 sille kohdalle, jossa väliseinä yhtyy kotelon yläseinään.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että jyrsintappi asemoidaan kotelon sivuseinän sille kohdalle, jossa väliseinä yhtyy mainittuun sivusei- 25 nään.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun jyrsintappi on painettu kotelon sisään halutulle syvyydelle (H) väliseinässä, sitä 30 liikutetaan sivuittain väliseinän tason suunnassa halutun matkan (W), jolloin jyrsintappi jyrsii väliseinään kotelon pintaan avautuvan aukon, jonka korkeus on jyrsintapin painantasyvyys (H) ja leveys jyrsintapin sivusuunnassa kulkema matka (W). 35

5. Radiotaajuussuodatin, johon ainakin kuuluu - pursottamalla valmistettu kotelo, jonka ulkoseinät käsittävät yläseinän (68), siihen rajoittuvat sivuseinät (69, 70) 93404 ja päätyseinät (71, 72) ja jossa on ainakin yksi ylä- ja sivuseiniin liittyvä, päätyseinien suuntainen väliseinä (62, 63, 64), joka jakaa kotelon osastoihin (dl, d2, d3, d4), - metallilangasta lieridkelaksi kierretty helix-resonaattori 5 sijoitettuna kuhunkin osastoon, tunnettu siitä, että ainakin yhdessä väliseinässä on kytkentäaukko (65, 66, 67), joka avautuu koko leveydeltään (W) kotelon ulkoseinään, ja että ulkoseinässä on mainitun väliseinän kohdalla aukko (51, 52), jonka leveys väliseinän 10 suunnassa on siinä olevan kytkentäaukon leveys, jolloin kotelon ulkopuolelta on väliseinän suunnassa vapaa pääsy mainitun ulkoseinässä olevan aukon kautta kytkentäaukkoon koko sen korkeudelta (H).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että ulkoseinässä oleva aukko on muodoltaan ympyrä, jolloin kytkentäaukon leveys (W) on sama kuin ympyrän halkaisija.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että ulkoseinissä oleva aukko on pitkänomainen rako, jolloin kytkentäaukon leveys (W) on sama kuin raon pituus ja raon leveys on suurempi kuin väliseinän paksuus. 25

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että ulkoseinässä oleva aukko on kotelon yläseinässä, jolloin kytkentäaukko avautuu kotelon yläseinään. 30

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että ulkoseinässä oleva aukko on kotelon sivuseinässä, jolloin kytkentäaukko avautuu kotelon sivuseinään. 35 93404