SE513212C2 - Koaxial kvartsvågs kavitetsresonator - Google Patents

Description

15 20 25 513 212 ponenter som är så linjära som möjligt, för att minska alla slag av intennodula- tion.

Den allmänna tendensen är f.n. att arbeta med frekvensband, som är så breda som möjligt. Exempelvis, och för frekvensbandet kring 1,8 - 1,9 GHz är det numera ofta önskvärt att erhålla användbara bandbredder om 40 MHz och t.o.m. uppemot 80 MHz. Redan 40 MHz är emellertid en svår gräns att nå för resonato- rer vid realistiska nivåer på signalbelastning, eftersom en bred bandbredd kräver hög kopplingsgrad, och en ökad koppling vid en given nivå medför ökade för- luster. En viss uppofii-ing av Q-värde kan därför inte undvikas för att öka band- bredden. Det är sålunda ett syfie med uppfinningen att förbättra de allmänna I villkoren vid denna balansering mellan faktorer.

Detta syfte och andra syfien och fördelar erhålles i enlighet med föreliggande uppfinning genom en särskild typ av fältkoppling i en koaxial kvartsvågs kavi- tetsresonator av det ovan angivna slaget. Sålunda anordnas en antenn med T- form i resonatorkaviteten på sätt som anges iden kärmetecknande delen av patentkrav 1.

Ehuru den cylindriska väggen normalt är en rätcylindrig vägg, torde förstås att vid föreliggande beskrivning begreppet ”cylindrisk” inte bara omfattar den räta cylinder som har en cirkel som genererande kurva utan omfattar varje form av genererande kurva, såsom kvadratisk, eller t.o.m. varje regelbunden form, såsom en regelbunden polygon. Samma gäller för den cylindriska resonatorstaven. Av praktiska skäl vid tillverkningen göres emellertid denna yttervägg i koaxialsys- temet ofta med cirkulärt tvärsnitt.

Med denna geometri för antennen, som väsentligen är en kvartsvåg lång, kom- mer den fixerade första änden av armpartiet, som med låg reaktans är förenad IS 20 513 212 . med resonatorns botten och med bottenänden på resonatorstaven, att få maximal ström, och dess fria ände är?(att vara) i en strömnod.

Kort figgbeskrivning Uppfinningen skall nu beskrivas genom ett utfóringsexempel med hänvisning till figurerna.

Fi g. I visar ett tvärsnitt genom en koaxiell lcvartsvågs kavitetsresonator av känd fYP- Fig. 2 visar ett tvärsnitt genom ett utiöringsexempel av en resonator enligt upp- finningen.

Fig. 3 visar ett horisontellt tvärsnitt genom ett kamlinj efilter.

I respektive figurer har använts identiska hjänvisningsbeteckningar för liknande detalj er.

Detaljerad beskrivning av töredragga utfórlngsfonner av uppfinningen Den resonator av känt slag, som visas schematiskt i fig. 1, är bildad av en yttre kavitet och en inre resonatorstav. Sålunda omfattar kaviteten ett cylindriskt väggparti 1 med en symmetriaxel 2, en bottenvägg 3 och en övre vägg 4. Inuti kaviteten sitter den koncentriska staven 5, med en första ände 6 fäst vid botten- väggen och en andra ände på ett avstånd från den övre väggen. En matare 8 kan omfatta t.ex. en vågledare eller koaxiallednlng, ansluten till oylinderväggen 1 på något avstånd från botten, och en kopplingsïledning till resonatorstaven. Staven 5 har formen av en rät cylinder, dvs. dess tvärsnitt är cirkulärt. Cylinderväggen kan också ha cirkulärt tvärsnitt men kan ha andra former, såsom en kvadrat eller I 20 25 513 212 annan regelbunden polygon, ehuru cirkulärt tvärsnitt torde föredragas av prak- tiska tillverkningsskäl.

Kaviteten kan skäras uti aluminium och staven 5 göras av mässing, båda med ytor täckta av silver. Den faktiska storleken i fig. 1 motsvarar approximativt storleken för en resonator konstruerad för bandet 1,8 GHz.

En fältkoppling i enlighet med uppfmningen i en koaxiell kavitet visas i fig. 2.

Kaviteten, bildad av väggar 1, 3, 4, är liknande den i fig. 1. Emellertid har kopp- lingsanordningen 8 i fig. 1 utbytts mot en fáltkoppling, som omfattar ett T med ett stängelparti 9 och två armar, som bildar ett armparti med ändar 10 och 11.

Mittemellan dessa ändar 10 och 11 är fäst den ena änden till stängelpartiet 9, och den motsatta änden av stängeln är kopplad till en matare, såsom en vågledare eller koaxialledning 12, vid en öppning i cylinderväggen 1, som är upptagen vid ungefärligen halva höj den av resonatorstaven 5. Armpartiet har sin första ände förenad med resonatoms bottenände, antingen direkt till själva staven eller till botten 3, och resten av armen är sträckt utefter resonatorstaven på ett litet avstånd av storleksordningen 1 mm därifrån i föreliggande exempel, där figuren är ritad approximativt i skala 1:1 för en resonator för bandet 1,8 GHz.

Sålunda använder antennen mittmatning. Kopplingskoefilcienten inställes genom att ställa in avståndet mellan antennelementet/armpartiet och resonator- staven, och genom en liten justering av längden hos det antennelement som omfattar dess fria ände 11.

En resonator konstruerad för 1,8 GHz-bandet kan ha följ ande dimensioner: Cylindervägg med cirkulärt tvärsnitt, diameter 42 mm, Resonatorstav 42 mm lång, diameter 14 mm, Kavitetshöjd omkring 50 mm. 20 25 513 212 5 Den resonanta stående-våg-svängningen i anordningen kommer att efterhärma den för antennen vad beträffar läget för svïängningsnodema för de elektriska resp. magnetiska fälten, med korrekta ömsesidiga fasvinklar och med strömmar och spänningar i fas. Den hårda men lågfijrlustiga faltkopplingen kommer att ge ett bredbandssvar, tillförsäkrande högt obelastat Q-värde vid hög kopplingsgrad.

Fältkonfigurationen domineras av resonatorstaven och störes föga av antennen, trots den höga kopplingsgraden, vilket är en huvudkälla till de låga förlusterna vid obelastat Q.

I fig. 3 visas ett särskilt utförande, där ett flertal resonatorer är monterade i en gemensam kavitet, och bildar ett combline-filter. Resonatorstavar 5 vid ändarna är försedda med antenner 11 med matare 9. Däremellan är monterade andra resonatorstavar 30, som deltar i comblirle-finilctionen. Det är tydligtvis möjligt att anordna filtret så att bara en resonatorstav är försedd med antenn och matare.

Som fackmannen kommer att förstå, kommer ytorna inuti resonatorn att vara täckta åtminstone skin-efiekt-djupt med en metall med hög ledningsförmåga och låg oxidationstendens, såsom silver. En särskilt punkt som skall beaktas är kon- taktpunkten mellan stängeln och antennens mittpunkt, där matarströmmen skulle bli maximal. Följaktligen föredrages att tillverka hela T-strukturen i ett stycke, t.ex. av mässing, eller åtminstone göra skarven med speciell omsorg. Beroende på praktiska överväganden kan antennens bottenände 10 lödas vid resonatorsta- ven, som är gjord av mässing, särskilt om kaviteten är gjord av försilvrad alumi- nium och staven fäst från undersidan med en skruv. I detta fall och för att erhålla god elektrisk kontakt är resonatorstaven vid sin ände 6 konkav (ej visat) för att garantera högt kontakttryck utefier en ring. 513 212 Ehuru uppfinningen beskrivits med hänvisning till ett specifikt utfóringsexempel står det klart fór fackmannen att en mängd modifikationer är möjliga samt att uppfmningens omfång bara är att förstå utifrån de följande patentkraven.

Claims (5)

10 15 20 25 513 2121 7 Patentkrav

1. Koaxiell kavitetsresonator av kvartsvågstyp med en kavitet omfattande ett cylindriskt väggparti (1), en bottenvägg (3í) och en övre vägg (4), vilka är före- nade med den cylindriska väggen under räta vinklar, en cylindrisk resonatorstav (5) anordnad i kaviteten och som har en första ände (6) fástad utskjutande från den nänmda bottenväggen och en andra ände (7) på ett avstånd fiån den nämnda övre väggen, och medel (8) för matning av mikrovågsenergi till resonatom, kännetecknad av att de nämnda medlen för matning omfattar en antenn formad som ett T med ett stängelparti (9) med en fiörsta ände och en andra ände, och ett armparti, där armpartiet har en första armände (10) och en andra armände (1 1), och den första änden av stängeln (9) är elektriskt och mekaniskt förenad med armpartiet väsentligen i mitten mellan dess första och andra armändar (10,11), där armpartiet har väsentligen samma längd som resonatorstaven (5) och är anordnat nära, på ett avstånd från och väsentligen parallellt med denna, armpartiets nämnda första armände ( 10) ärmekaniskt fäst och elektriskt ansluten till den nänmda bottenväggen (5) till/nära den nämnda första änden (6) av reso- natorstaven (5), och den nänmda andra armänden (1 1) av armpartiet är fii, och den andra stängeländen är dragen utåt mot cylinderväggspartiet (1) väsentligen vinkelrätt därtill och förenad med en matare (12)

2. Kavitetsresonator enligt krav 1, känneteçknad av att den T-forrnade antennen är gjord i ett stycke.

3. Kavitetsresonator enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den första armänden ( 10) är böjd och fastad vid resonatorstavens (5) bottenände (6), som i sin tur är fástad vid kavitetens botten (3). .EH 513 212

4. Kavitetsresonator enligt krav 1, kännetecknad av att den omfattar ett flertal resonatorstavar (5) i en gemensam kavitet, och en av nämnda resonatorstavar är försedd med en av närrmda antenn.

5. Kavitetsresonator enligt krav 4, kännetecknad av att två av nämnda resonatorstavar (5) är försedda med varsin av nämnda antenn. ”1