FI90157B - Stoedanordning foer helix-resonator - Google Patents

Description

Helix-resonaattorin tuenta - Stödanordning för helix-re sonator 1 90157 5 Esillä oleva keksintö koskee helix-resonaattorin tuentaa, jonka avulla parannetaan resonaattorin tärinän kestoa.

Helix-resonaattoria käytetään yleisesti taajuusalueen 100 - 1 000 MHz:n suodattimissa. Resonaattori käsittää lie-10 riökelaksi kierretyn johtimen ja sitä ympäröivän metallisen kotelon. Kelan toinen pää voi olla yhdistetty suoraan koteloon ja käytännössä tämä on usein toteutettu siten, että lieriökelaksi kierretty johdin on tässä päässä jonkin matkaa suora ja suunnilleen kohtisuorassa resonaattorikotelon 15 päätypintaa vastaan, jolloin lieriökelan ensimmäinen kierros on siis tämän suoran jalan määräämällä etäisyydellä kotelon päätypinnasta. Kelan vastakkainen, avoin pää on erillään kotelosta kytkeytyen siihen kapasitiivisesti. Sähköisesti resonaattori muodostaa LC-resonanssipiirin.

20 Resonaattori voidaan yhdistää sähköisesti muuhun suodatin-piiriin siten, että sen toista päätä ei yhdistetä sähköisesti koteloon, vaan siihen liittyy kotelosta eristetty liitäntäjohdin tai että tiettyyn kohtaan helix-resonaattorin kelaa juotetaan liitäntäjohdin, joka viedään kotelosta 25 eristettynä sen ulkopuolelle. Mekaanisesti resonaattorikela voi olla pystytyyppiä eli resonaattorin kelaa ympäröi sa-manakselisesti sen kanssa metallinen kotelo, joka maadoitetaan. Resonaattorikela kiinnitetään tavallisesti tukilevylle ennen sen sulkemista kotelon sisään. Kelan asento tukilevyyn 30 nähden voi olla pysty tai makaava.

Kytkemällä useita resonaattoreita kaskadiin voidaan konstruoida ominaisuuksiltaan haluttu suodatin, esim. dupleksisuo-datin. Suodattimen tulee olla siten rakennettu, että esto-35 ja päästökaistat eivät muutu esim. matkapuhelimiin kohdistuvan tärinän vaikutuksesta. Tämän vuoksi dupleksisuodatti-men helix-resonaattorit täytyy tukea mekaanisesti siten, että ne eivät pääse liikkumaan.

2 9 Π1 5 7

Eräs tunnettu tapa on kiertää kelan kierrokset sylinterimaisen ontelomaisen eristemateriaalirungon ympärille, joka puolestaan tuetaan eri tavoin kotelorakenteeseen. Tämän 5 ratkaisun haittana on se, että kelan sähkö- ja magneettikentässä oleva runkomateriaali heikentää resonaattorin Q-arvoa.

Toinen tunnettu tapa suorittaa tuenta on sellainen, että sen jälkeen, kun kela on kierretty, sen kierrosten ympäri 10 ruiskupuristetaan muovinen U-muotoinen sidosrengas, jonka sakaroiden kautta kelan kierrokset kulkevat ja joita sakaroita yhdistävä osa on kiinnitetty asennuslevyyn. Myös tämä tuentatapa huonontaa resonaattorin Q-arvoa, koska tukemiseen käytetty U-muotoinen rengas on suoraan resonaattorin sähkö-15 ja magneettikentässä. Q-arvo on merkittävästi huonompi verrattuna resonaattoriin, jossa ei ole käytetty sähkö- ja magneettikentässä olevia tukielimiä. Toinen haitta on se, että muovin ruiskupuristaminen on suhteellisen hankala työvaihe, jossa muovin määrän vaihtelu sidoksessa on vai-20 keasti hallittavissa ja voi johtaa hylkäyksiin.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa n:o 884503 on esitetty helix-resonaattori, jossa resonaattorikelan yhteen kierrokseen on tehty ulkoneva osa, edullisesti mutka, joka nojaa 25 piirilevyssä olevaa pientä metallifolioliuskaa vasten.

Piirilevyn vastakkaisella puolella on toinen metallifolio-liuska, joka on maadoitettu. Liuskat ja niiden välinen piirilevymateriaali muodostavat kondensaattorin, joka toimii resonaattorin yksinkertaisena lämpötilakompensointina. Tämä 30 esitetty rakenne kyllä tukee resonaattoria, mutta sen haittana ovat "ns. ylimääräisen" piirilevymateriaalin häviöt, jotka johtuvat siitä, että tuentapisteessä sähkökenttä on häviöllisessä piirilevymateriaalissa.

35 Tämä keksintö esittää helix-resonaattorin tuentatavan, jolla ei ole edellä kuvatun tunnetun tekniikan tason mukaisia haittoja ja joka tukee resonaattorikelan mekaanisesti luotettavasti asennuslevylle. Tämä toteutetaan keksinnön mukai- sesti siten, että resonaattorikela on kiinnitetty ulkonevas ta osasta pienen eristepalan yhteen pintaan ja eristepalan vastakkainen pinta on kiinnitetty asennuslevyyn.

„ on 1c7 5 Keksinnön perusoivallus on käyttää tuentapisteessä minimaalisen pientä eristepalaa, jolloin saadaan tuentapisteessä resonaattorin ja asennuslevyn välisestä sähkökentästä mahdollisemman suuri osa kulkemaan ilmassa. Tämä on edullista, koska ilma on tunnetusti hyvä eriste. Koska nyt mainittu 10 sähkökenttä on pääosin ilmassa, saadaan aikaan se, ettei resonaattorin tuenta alenna juurikaan resonaattorin Q-arvoa. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa tuetaan kelaa käyttäen erillistä kelaan kiinnitettyä tukijalkaa, joka tukee kelaa pistemäisesti sen ulkopinnalta ja joka toisesta pääs-15 tään on kiinnitetty eristepalaan, joka puolestaan on kiinnitetty asennuslevyyn. Tukijalka voi olla esimerkiksi samaa johdinta kuin on käytetty itse resonaattorin kelassa. Keksinnön toisessa suoritusmuodossa resonaattorin yhteen kierrokseen on tehty ulkoneva mutka, joka tukeutuu eristepalaan.

20

Keksintöä selostetaan havainnollisesti oheisiin kuviin viitaten, joissa kuva 1 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista resonaat-25 torikelan tuentajärjestelyä, kuva 2 esittää keksinnön mukaista tuentajärjestelyä katsottuna kelan akselin suunnassa, kuva 3 on sivukuvanto kuvasta 2, ja kuva 4 esittää sähkökenttää tukipisteessä olevan eristepalan 30 kohdalla.

Kuvan 1 mukaisessa tekniikan tason mukaisessa kytkennässä on tuentaan käytetty U-muotoista muovimateriaalielintä, joka on ruiskupuristettu kelaan 1 siten, että sen kierrokset 35 kulkevat tukielimen haarojen 2 ja 3 kautta ja tukielin on kiinnitetty haaroja 2 ja 3 yhdistävästä osasta asennuslevyyn 5. Tällä tavalla saadaan kyllä mekaanisesti luja rakenne, o r 1 c, 7 4 ^ / mutta vaikutus resonaattorin sähköisiin ominaisuuksiin on haitallinen.

Kuvat 2 ja 3 esittävät keksinnön mukaista tuentaa ja käyte-5 tyt viitenumerot ovat soveltuvin osin samat kuin edellä.

Resonaattorikelaan 1 on tuettu sopivimmin juottamalla metallinen tukijalka 6. Tukijalka on edullisesti samaa materiaalia kuin kelan 1 johdinmateriaali ja muodostaa itse asiassa osan resonaattorin kelaa. Kuvassa näitä tukijalkoja on yksi 10 kappale ja se sijaitsee suunnilleen resonaattorin keskellä. Kelan äärimittojen mukaan voi tukijalkojen lukumäärä ja paikka luonnollisesti vaihdella mahdollisimman hyvän tuennan aikaansaamiseksi. Tukijalan 6 sekä asennuslevyn 5 välissä on vähähäviöistä eristeainetta olevat palat 8. Palan 8 asen-15 nuslevyä 5 ja tukijalan 6 päätä vastaan olevat pinnat voivat olla metalloituja, jolloin asennuslevyn ollessa metalloitu tai metallia liitokset voidaan tehdä juottamalla, mutta myös muita liitostapoja voidaan käyttää, esimerkiksi puristus- tai pinneliitoksia.

20

Kuvissa 2 ja 3 esitetyssä kelassa on resonaattorin viimeinen kierros sellainen, että johtimen loppuosa 7 ulottuu kela-sylinterin ulkopuolelle ja loppuosan kärki voi olla taivutettu asennuslevyn 5 suuntaisesti, kuten ilmenee kuvasta 25 3. Kela voidaan tukea tästä kärkiosasta sijoittamalla sen ja asennuslevyn 5 väliin samanlainen eristepala kuin jalan 6 ja asennuslevyn välissä oleva pala 8 ja liitostapa voi olla myös sama.

30 Viitenumerolla 10 on kuvattu resonaattorin "jalkaa", josta suurtaajuussignaali tuodaan asennuslevystä ja resonaattorin kotelosta (ei esitetty) eristetysti resonaattorikelaan 1. Jalan 10 kärki voidaan myös juottaa resonaattorin koteloon, jolloin signaali tuodaan liitosjohtimella sopivaan kohtaan 35 kelaa 1. Mitä tahansa tunnettuja tapoja voidaan käyttää eivätkä ne mitenkään rajoita tätä keksintöä. Joka tapauksessa jalka 10 on kiinnitetty suoraan tai eristetysti asennus-levyyn ja kiinnitys on samalla kelan lisätuentana. Asennus- il 5 0 π 1 q y levy 5 voi olla kytkentälevy, jonka ainakin toinen yhtenäinen metallifolio muodostaa resonaattorikotelon yhden pinnan tai se voi olla metallilevy, joka muodostaa koteloidun valmiin resonaattorin yhden seinämän. Kuvien 2 ja 3 rakenne 5 ympäröidään lopuksi metallikotelolla joko kokonaan tai siten, että asennuslevy 5 muodostaa kotelon yhden seinämän. Eri ratkaisut ovat ammattimiehelle selviä.

Kuvassa 4 on esitetty havainnollisesti, miten käyttäen 10 keksinnön mukaisesti minimaalisen pientä eristepalaa 13 tukijalan 6 ja metallisen asennuslevyn 5 välissä saadaan suuri osa sähkökentästä 13 kulkemaan ilmatilassa ja vain osa kulkee eristepalan 12 kautta. Sähkökenttää 13 on kuvattu yhtenäisellä viivoituksella. Tässä kuvassa, kuten myös 15 kuvissa 3 ja 4, on eristepalan tukijalkaa ja asennuslevyä vasten tulevilla pinnoilla ohut pinnoite 11 ja 14, joka paitsi helpottaa juottamalla tehtävää kiinnitystä myös ohjaa sähkökenttää jalan tyvessä ilmatilaan päin. Koska suuri osa sähkökentästä kulkee hyvänä eristeenä olevan ilman 20 kautta eikä häviöllisen materiaalin 12 kautta, saadaan tuenta, joka vaikuttaa vain vähän resonaattorin Q-arvoon.

Tuennassa käytettävän eristepalan 8 ja 9 koko pinnan 5 tason suunnassa mahdollisimman pieni. Edullisimmin se on muodol-25 taan pyöreä ja pinnan 5 suunnassa halkaisijaltaan suunnilleen sama kuin tukijalan 6 langan halkaisija. Käytännössä eristepalan pinta-ala on mainitussa suunnassa hieman suurempi kuin langan poikkipinta riittävän mekaanisen kestävyyden aikaansaamiseksi. Pinnan muoto on siis edullisimmin ympyrä, 30 mutta voi olla myös neliömäinen, suorakaide tai jokin muu muoto. Palan korkeuden on myös mekaanisen kestävyyden kannalta oltava riittävän suuri. Toisaalta voidaan sanoa, että mitä parempaa eristemateriaalia pala on, sitä pienemmäksi sen korkeus voidaan tehdä.

Keksinnön mukainen tuentajärjestely saa aikaan mekaanisesti lujan resonaattorirakenteen. Minimoimalla eristemateriaali, johon resonaattoria tuetaan, pieneksi eristepalaksi mini- 35 6 Ο Π 1 r y moidaan myös sen haitalliset vaikutukset. Kuvissa 3 ja 4 esitetty tukijalka 6 on suora, mutta se voi olla luonnollisesti kaareva tai muu haluttu muoto. Tuenta voidaan toteuttaa myös käyttämällä resonaattorikelan johtimen jatketta 5 apuna kuten kuvissa 3 ja 4 on jatketta 7 käytetty. Vaihtoehtoisesti ulkoneva osa voidaan muodostaa siten, että johonkin resonaattorin kelan kierrokseen tehdään kelasylinterin pinnasta ulkoneva mutka, jonka kärki ulottuu lähelle asen-nuslevyn pintaa ja kärjen ja asennuslevyn väliin on sijoi-10 tettu keksinnön mukainen eristepala, joka on kiinnitetty mutkan kärjen ja asennuslevyn väliin.

Eristepala voi olla mitä tahansa pienihäviöistä ja mekaanisesti riittävän kestävää ainetta. Sen kiinnittämiseen asen-15 nuslevyyn ja tukijalkaan voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua ja luotettavaa tapaa, kuten puristusta, ruiskuvala-mista, liimausta jne. Eristepala voidaan tehdä myös pieni-häviöisestä piirilevystä. Jotta tällöin saavutettaisiin keksinnön perusoivalluksen mukainen oleellinen parannus 20 resonaattorin Q-arvoon, on piirilevy leikattava saman kokoiseksi kuin sen pinnassa oleva metallifolioliuska, johon resonaattorin tukijalka kiinnitetään.

ti

Claims (8)

7 Ο Π 1 ρ, η

1. Helix-resonaattorin tuentajärjestely, jossa resonaattorin kela (1) on etäisyyden päässä asennuslevystä (5) ja kelan pituusakseli on pääasiassa yhdensuuntainen levyn (5) 5 pinnan kanssa ja ainakin yhdessä kelan kierroksessa on ulkoneva osa (6; 7), tunnettu siitä, että resonaattorikela (1) on kiinnitetty ulkonevasta osasta (6; 7) pienen eris-tepalan (8) yhteen pintaan ja eristepalan (8) vastakkainen pinta on kiinnitetty asennuslevyyn (5). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuentajärjestely, tunnettu siitä, että eristepalan (8, 9) pinta-ala asennuslevyn (5) tason suunnassa on sama tai vain hieman suurempi kuin resonaattorin ulkonevan osan (6; 7) eristepalaan tukeutuvan 15 alueen pinta-ala.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuentajärjestely, tunnettu siitä, että eristepalan (8, 9) asennuslevystä (5) poispäin oleva pinta on johtavaa ainetta (11). 20

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tuentajärjestely, tunnettu siitä, että eristepalan (8, 9) asennuslevyyn (5) päin oleva pinta on johtavaa ainetta (11).

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuentajärjestely, tun nettu siitä, että eristepala on kiinnitetty resonaattoriin ja asennuslevyyn ruiskuvalamalla.

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tuentajärjestely, 30 tunnettu siitä, että eristepala (8; 9; 13) on piirilevystä leikattu pala.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tuentajärjestely, tunnettu siitä, että ulkoneva osa on metallinen tuki- 35 jalka (6), jonka toinen pää on kiinnitetty resonaattorikelan (1) johtimeen ja toinen pää on kiinnitetty eristepalaan (8). 8 ··'· n i 5.7

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen tuen-tajärjestely, tunnettu siitä, että asennuslevy (5) muodostaa resonaattorin kotelon yhden seinämän.

5 Patentkrav