NO165659B - Mikroboelge-filter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et mikrobølgefilter som angitt i den innledende delen av patentkrav 1.

Filter legemet realiseres fortrinnsvis ved kokille-støping under trykk av en aluminiumlegering som flyter lett i kokillen. Utvidelseskoeffisienten i hulrommene kompenseres ved å bruke i resonatoren og resonansskruene materialer som er forskjellige fra det som er i f i 1 ter legemet. De elektriske tapene minimaliseres med forskjellige verdier mellom diameterene i hulrommene (De) og de tilhørende resonåtorene. Vekta optimaliseres ved gnister forårsaket av hulrom i legemet.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører mikrobølge-filtere med flere hulrom, som oppviser minimale dimensjoner, elektriske tap, vekt og produksjonskostnader, og videre enkelhet i konstruksjonen og pålitelighet og styrke.

Som kjent krever overføringsbruene mikrobølge-

filtre som i Tx-overfør ing er i stand til å eliminere alle uriktige frekvenser og avvik dannet ved genereringen av signalet, og som er nyttige for å muliggjøre passasjen av bare det sistnevnte, og i Fx-mottak, å la bare dette ønskete signalet gå inn og eliminere alle de uønskete.

De to filtrene Tx og Rx er identiske og har viktig betydning da de må ha lav svekking innenfor et passbånd og en svekking som minker gradvis når frekvensene fjerner seg fra begge endene av dette båndet.

Inntil i det siste er mikrobølgefiltre blitt fabrikert med mange hulrom 1), i et flenset bølgerør, 2) i avkappete ender som-er sveiset og maskinert, 3) i en hel klump.

De konvensjonelle filtrene realisert på denne måten kan gi mange ulemper, hvorav en kan nevne: store dimensjoner og kostnader, komplikasjoner i framstillingen, lav reproduserbarhet, vanskelig automatisk maskinering i numeriske styringsmaskiner, osv.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å fremskaffe mikrobølgefiltre med flere hulrom som ikke opp viser de nevnte ulempene. Et annet formål med oppfinnelsen er å fremskaffe mikrobølgefiltre med en konstruksjon som i tillegg til å ha reduserte dimensjoner kan framstilles ved hjelp av en svært enkel, effektiv prosess med høy reproduserbarhet.

Oppfinnelsens formål oppnås ved et mikrobølgefilter med med trekk som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk framgår av de tilhørende, uselvstendige krav.

Forbindelsen mellom de følgende hulrommene oppstår ved et spor på aksen på den relevante delen av den brutte linja. Bunnen av hvert hulrom oppviser fortrinnsvis et gjenget hull som står i forbindelse med den ytre flata i bunnen av filter legemet.

Ifølge et fordel aktig trekk ved oppfinnelsen, oppviser minst ei av de to langsgående flatene to hull (fortrinnsvis ujevn på utsida) som står i forbindelse med det første og det siste hulrommet. Flere gjengete falske hull maskineres på den motsatte flata og parallelt med bunnen. 1 følge et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen, realiseres f i 1 ter legemet med hulrom, resonatorer og skruer, ved bruk av en stav som, etter kutting freses, bores, gjenges, slipes og stabiliseres ved varmebehandling.

Et foretrukket trekk ved oppfinnelsen viser filterlegemet med hulrom, resonatorer og hull, fabrikert ved koki 1 lestøp ing under trykk av en a lumi.niumleger ing, fortrinnsvis fulgt av en svak flattering av parallellepiped-sidene og tromling.

Under kokillestøpingen dannes de resonante hulrommene med svak tilspissing (f.eks. ca. 2%), og gjøres lettere ved å lage tomme utsparinger i de hele delene og å dimensjonere veggtykkflisene mellom 2 og 4 mm.

?jt videre formål ved oppfinnelsen er å finne forholdene mellom diametrene Uc i de forskjellige hulrommene og Dr i resonåtorene som er variable fortrinnsvis minkende i passasjen fra de sentrale hullene, som er hierarkisk viktigere enn de periferiske med hensyn til elektriske tap.

Det er fordelaktig å bruke lettflytende legeringer til kokillestøping, og den aktuelle utvidelseskoeffisienten kompenseres ved å bruke resonansstaver og skruer, laget av materialer som er forskjellige fra de førnevnte legeringene og har forskjellige utvidelseskoeffisienter for å få frekvensvariasjoner innenfor svært strenge grenser i forhold til temperaturen.

De forskjellige egenskapene og fordelene ved oppfinnelsen vil komme bedre fram i den ikke begrensende beskriv eisen av de forskjellige utformingene vist i de vedlagte tegningene, der

fig. 1 og 2 viser skjematiske delr.iss i perspektiv,

fig. 3 og 4 viser planriss av et ubearbeidet filter støpt i kokille under press (figur 3) og det samme ferdige filteret (fig. 4),

fig. 5 viser et bunnriss av det ferdige'filteret vist i f i gu r 4,

fig. 4A til 4D er sideriss, delvis i snitt, av filtrene vist i figur 4 og 5, og

fig. 4E viser et frontriss av ei tversgående flate på filteret vist i figur 4.

Fig. 1 viser skjeamtisk et filter avgrenset av ei toppflate A og ei nedre flate B, og to .langsgående flater F og E, og to tversgående flater C og D.

Ifølge et første trekk ved oppfinnelsen består filteret av "n" hulrom; Cl, C2 Ci...Cn der. sentrene Ol, 02 Oi....On er innrettet langs ei brutt linje LS som består av n-1 segmenter LSI, LS2 'LSi,...LSn-1.

Hvert segment LSi er avgrenset av ei lengde li (eller avstand mellom to påfølgende sentre Oi-1 og Oi) og av vinkelen dannet av det følgende segmentet LSi+1.

Hvert hulrom Ci står i forbindelse med et følgende Ci-il ved et spor som ikke kan vises klart i figur 1, men det er vist ved P-Pl, N-Nl, M-Ml i figur 3.

Hvert spor er anbrakt med sin.sentrale rettvinklete akse på hvert segment på den brutte linja og omfatter hele dybden i hulrommet (H i figur 4 og 4D).

De tversgående flatene C og D i figur 1 viser et første og andre hull 21-22, som strenger inn i det første (Cl) og siste hulrommet (Cn). Ett av disse hullene har en avsats mot utsida.

Framsida E viser to hull El og E2 som står i forbindelse med det første og andre hulrommet Cl og Cn.

Fig. 2 viser med AS hullene for de stavformede resonåtorene og med VA hullene for forbindelsesskruene.

Toppflata A viser N gjengete hull Al ...An på hver side av hullet for å tillate lukking med et solid lokk (ikke vist) .

Ifølge en foretrukken egenskap har filteret hulrommene fordelt langs ei brutt linje der alle snittene har en symmetrisk lengde lik den i det sentrale hulrommet, f.eks. LSl=I,Sn, LS2=LSn-l, LS3=LSn-2, osv.

Filteret ifølge fig. 1 og 2 kan lett framstilles ved å starte med ei hel stang formet som et parallellepiped der a=b, c=d, e=f, og d,b,c,d,f viser sidene på flatene A,B,C,D,E,F. 1 dette tilfellet har vi at A=B, C=D, E=F.

Når filteret ble laget av ei hel stang, f.eks. av "ANT1CORRODAL", ble den samme stanga kuttet i stykker AxCxE, deretter ble stykkene gjort kvadratiske og den følgende maskineringen ble gjort ved hjelp av maling (tømming av hulrommene), tapping og trimming. Den maskinerte stanga ble utsatt for stabilisering i ovn.

Ifølge et annet formål ved oppfinnelsen ble det funnet at legemet AxCxE med fordel kunne lages ved kokillestøping under trykk. Denne løsningen ble funnet ideell for å optimalisere følgende:

-d imens joner

-elektriske tap

- vekt

-f rams t i 11 i ng

-mekanisk styrke

-industrielle kostnader.

Som nevnt ble optimalisering av dimensjonene oppnådd ved fordeling av hulrommene som danner filteret langs ei brutt linje med indre vinkler >90°. Det ble faktisk ikke brukt en fordeling langs ei brutt linje med 90° vinkler, fordi denne løsningen ville ha optimalisert den totale f i 11er lengden, men ville har krevd større bredde.

Det endelige resultatet tillater en forkorting på rundt 15% i forhold til hulrommene langs ei rett linje, idet bredden holdes lik 1,5 ganger dimensjonen av det samme hulrommet.

Elektriske tap: Det ble benyttet det forholdet at de viktigere tapene forårsakes av de sentrale hulrommene og ikke av de perifere, som gir et forhold Dc/dr (Dc^hulrom-diameter, dr=resonatordiameter) som er lik 3,33, som er det optimale i forhold til tapene. Det sentrale hulrommet er hierarkisk viktigere i forhold til tapene for å få til et forhold Dc/Dr=2,67 for det første og siste hulrommet.

Diameteren dr på stengene holdes fortrinnsvis konstant, mens en varierer diameteren Dc av hulrommet for å få til de førnevnte forholdene.

Hvis det ble valgt en løsning med Dc/dr -=konstant^3 , 33 , ville en ikke få merkbare fordeler med hensyn til tapene, men det ville være nødvendig å øke filterlengden med ca. 10-15%.

Hvis en til gjengjeld holdt forholdet Dc/dr konstant for å holde hulrommene innenfor forutsatt lengde, ville det ha gitt forhold Dc/dr som er ufordelakatige med hensyn til tapt vekt: Materialet i denne konstruksjonen er en aluminiumlegering (silumin), med et visst innhold av Si og andre elementer som har tillatt en innskrenking av vekta av filteret (335 gram) for bare legemet og 740 gram for hele filteret med tilkoplinger, resonante staver, justeringsskruer for forbindelser og deksel (i motsatt tilfelle var det 935 gram for det samme filteret maskinert fra en hel stav og 1,9 kg for det konvensjonelle filteret).

Framstilling: valget av aluminiumlegeringen har tillatt å lage et filter ved kokillestøping under trykk, hvilket forenkler framstillingen svært mye, selv om filteret er en komplisert konstruksjon.

Videre ble det foretatt en del vektreduksjoner av hele filteret, idet tykkelsen av filterveggene ble utformet fra 2 til 4 mm, og det ble tatt hensyn til at den ytre filter-utformingen er regelmessig for å lette plasseringen i arbeidsmaskinen, og at en samtidig får en stiv konstruksjon.

Løsningen ifølge oppfinnelsen har tillatt å realisere de gjengete hullene, inkludert de som brukes for å lukke filteret med dekselet. Det er praktisk talt umulig å realisere disse ved bruk av en tradisjonell konstruksjon, medmindre det brukes kostbare maskiner.

Det er viktig å huske at nærværet av falske hull er et stort problem for konstruksjonen av stykker som må utsettes for galvaniske behandlinger (i det foreliggende tilfellet forsølving), siden disse hullene holder på syrene i tilberdningsbadene, som i det følgende korroderer den endelige behandlingen.

Med hensyn til det utvalgte materialet (aluminiumlegering, spesielt "silumin"), ble det funnet å være et av de mest fordelaktige både kostnadsmessig, vektmessig, og videre er det blant de bedre materialene som brukes i kokillestøping under trykk, siden det er svært lettflytelig. Bruken av disse materialene var svært omstidt på grunn av den store utvidelseskoeffisienten.

Denne vanskeligheten ble overvunnet ved realisering av stavene og resonans- og forbindelsesskruene ved å bruke materialer med forskjellig utvidelseskoeffisient spesielt jern- og kopper leger inger, for å kontrollere frekvens-variasjonen i forhold til temperaturen, f.eks. <10 p.p.m./°C.

Fig. 2 er et riss fra bunnen av filteret der flata B viser vektreduksjonene ALI...ALn, hullene for stavene AS og hullene VA for justeringsskruene, og 21 og 22 er hullene som brukes til tilkoplingene.

?Jn har tidligere framlagt de mest kritiske trekkene ved den foreliggende oppfinnelsen, som har inspirert til den foretrukne utformingen, vist i fig. 3, der det ble indikert ved C o det sentrale hulrommet og ved Cl Cl', C2-C2',

C3-C3' parene med symmetriske hulrom med hensyn til aksen

X-X. Diametrene av det symmetriske paret Cl-Cl' er innbyrdes like, men forskjellige fra diametrene av det symmetriske paret C2-C2', som også er innbyrdes like, men forskjellige fra diametrene av det symmetriske paret C3-C3', som er innbyrdes like, men forskjellige fra diameteren av det sentrale hulrommet Co, som fortrinnsvis er forskjellig fra de førnevnte symmetriske parene.

Diameteren av Co er større enn den på det følgende paret C3-C3', som i sin tur er større enn den på paret C2-C2', som i sin tur er større enn den på Cl-Cl'.

Diametrene minker fortrinnsvis lineært fra senteret mot perifer ien.

Lengdene av segmentene LSi mellom sentrene i de påfølg ende hulrommene minker også lineært. Det samme gjelder for sporene mellom hulrommene.

En foretrukket egenskap ved oppfinnelsen, som vist i fig. 3 (topp-riss av det kokillestøpte filteret med ikke gjengete hull), i fig. 4 (topp-riss av det samme filteret, men avsluttet og med gjengete hull) og i fig. 5 (riss fra bunnen av det ferdige filteret vist i fig. 4). Diametrene av hullene for parene av resonans-staver AS7-AS6, ASb-AS4, AS3-AS2 er alle like, og videre er diametrene av forbindelsesskruene VA6-VA5, VA4-VA3, VA2-VA1 like. En annen fordel ved det kokillestøpte filteret består i at det nå er mulig å redusere vekta til minimale verdier, på grunn av de vekt reduserende utsparingene på toppflata ALI, AL2, AL3, AL4, ...AL6 (fig. 3 og 4) og utsparingene på den nedre flata (fig. 5).

Snittet A-S i fig. 4, som er fig. 4A, viser at de nedre vektreduksjonene strekker seg over nesten hele høyden H av hulrommet, mens toppene strekker seg over et svært kort snitt h. Den samme figuren 4A viser tykkelsen av den ytre veggen PA.E, på hulromveggen PA.C og bunnveggen PA.F, som alle er inne i et trangt tom, f.eks. fra 2 til 4 mm, slik at filteret viser stor styrke og minimal vekt. Fig. 4B (snitt F-F) og 4C (snitt G-G i fig. 4) viser den fordelaktige utformingen av de gjennomgående hullene (og ikke de falske) i forhold til dekselet FPCo. Fig. 4D (snitt C-C i fig. 4) er spesielt interessant siden den viser i snitt konstruksjonen av det sentrale asymmetriske hulrommet Co, med den nedre (AL'4) og øvre (AL4) vektreduksjonen og med det gjengete hullet FPCo.

Mens alle høydene H av hulrommene forblir stort sett konstante, varierer diameteren f.eks. fra rundt 30 mm for Co til rundt 25 mm for paret Cl-Cl'. Diametrene av de symmetriske påfølgende parene avtar lineært mellom de to ekstremalverdiene.

Som nevnt består forskjellen mellom topprissene i fig.

3 og 4 i at filteret i fig. 3 er det uferdige, kokillestøpte under trykk, som er filtret forsynt med hull fra AS7 til ASI for resonåtorene og for hullene fra VA6 til VAI for forbindelsesskruene, som ikke er gjenget, mens filteret i fig. 4 viser de gjengete hullene og videre de gjengete og gjennomgående hullene for dekselet fra A14 til Al. Fig. 4E viser et frontriss i sida C av det ferdige filteret i fig. 4 med hullet 31 for tilkoplingen. Fig. 5 viser et riss fra bunnen av filteret i fig. 4 og viser strukturene med de vekt reduserende utsparingene ALI', AL2', AL3', AL4' ... AL7' på den nedre flata B. Disse har forskjellig form og dybde i forhold til utsparingene fra ALI til AL7 på toppflata A på grunn av nødvendigheten av å kombinere maksiamal styrke med minimal vekt.

Et annet fordelaktig trekk ved oppfinnelsen består i at hullene for tilkoplingene 21 og 22 på de tversgående flatene C og D ikke er koaksiale, men ligger på to forskjellige langsgående akser. Dette tillater en "rask" forgreining idet ved å holde konstant posisjon på ett av hullene, f.eks. inn-takshullet 21, kan det andre hullet med tilhørende tilkopling anta forskjellige posisjoner, idet filteret dreies rundt lengdeaksen som går gjennom senteret til den første tilkoplingen i fastgjort posisjon.

Denne fordelen er verdt å merke seg, spesielt når det skal installeres mange filtre (hovedsaklig i parallell oppstilling). Hvert av dem vil ha et hull i fast posisjon, men de kan ha det andre hullet i en mer passende stilling mellom de andre, og dette kan oppnås ved å dreie det samme filteret rundt lengdeaksen gjennom senteret i det samme hullet i låst posisjon.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet med illustrerte siktemål med henvisning til de foretrukne utformingene i tegningene, er det klart at den kan utsettes for alle varianter, modifikasjoner og erstatninger som er til rådighet for fagfolk, og som ligger innenfor oppfinnelsens rammer.

Claims (14)

1. Mikrobølgefilter bestående hovedsaklig av et metallisk legeme med form som et parallellepiped med en hovedsakelig lengdedimensjon og et par motsatte flater som strekker seg på tvers av lengdedimensjonen til legemet, i hvilket legeme de resonante hulrommene er tilpasset, forsynt i sentrene med stavformete resonatorer med avstemmingsskruer og forbindelsesskruer, og koplingsvinduer mellom hulrommene, og der sentrene i hulrommene er arrangert i ei tenkt brutt linje dannet av et flertall av segmenter, karakterisert ved at vinkelen mellom nærliggende linjesegmenter er større enn 90°.

2. Filter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at forbindelsen for hvert hulrom med det følgende oppstår ved et spor anordnet i den tversgående sentrale aksen på den tilhørende delen av den brutte linja, som har en dybde stort sett lik den i hulrommet Og som utgjør setet for et gjenget hull for justeringsskruen for forbindelsen.

3. Filter i samsvar med krav 2, karakterisert ved at minst ei av de to avlange overflatene oppviser to hull som står i forbindelse med det første og det siste hulrommet.

4. Filter i samsvar med de foregående krav, karakterisert ved at flata som er motsatt og parallell med bunnen oppviser gjengete falske hull for et deksel.

5. Filter i samsvar med de foregående krav, karakterisert ved at forholdene mellom dia metrene Dc av de forskjellige hulrommene og dr av de tilhørende resonåtorene er variable, fortrinnsvis avtagende i passasjen fra de sentrale hullene, som er hierarkisk viktigere enn de perifere med hensyn til elektriske tap.

6. Filter i samsvar med krav 5, karakterisert ved at forholdet Dc/dr avtar fra ca. 3,5 til 2,5.

7. Filter i samsvar med krav 5-6, karakterisert ved at diameteren av hulrommet er variabel og diameteren av resonåtorene er konstant.

8. Filter i samsvar med de foregående krav, karakterisert ved at diametrene i hulrommene og segmentene i den brutte linja er like for par av hulrom anbrakt symmetrisk i forhold til det sentrale hulrommet.

9. Filter i samsvar med de foregående krav, karakterisert ved at, når hullene for de inngående og utgående koplingene er anbrakt på to forskjellige langsgående akser, når et av de to hullene er fastlåst, kan det andre hullet anta forskjellige posisjoner ved at filteret dreies rundt aksen for det faste hullet.

10. Framgangsmåte for framstilling av filter i samsvar med de foregående krav, karakterisert ved at filterlegemet med tilhørende hulrom, resonatorer og hull, framstilles ved kokillestøping under trykk av en aluminiumlegering, fortrinnsvis fulgt av en svak flattering av parallellepipedflåtene, boring av hullene på de vertikale langsgående og tversgående flatene og av tromling, samt at de resonante hulrommene under kokillestøpingen utføres med en svak tilspissing, og hele filterlegemet gjøres lettere ved å utforme tomme utsparinger i det.

11. Framgangsmåte for framstilling av filter i samsvar med krav 10, karakterisert ved at hulrommene tilspisses rundt 2% og vektreduksjon av hele veggene oppnås ved å holde veggtykkelsen mellom 2 og 4 mm.

12. Framgangsmåte for framstilling av filter i samsvar med krav 10-11, karakterisert ved at de opprinnelig falske hullene omgjøres til gjennomgående hull på grunn av vekt reduserende utsparinger.

13. Framgangsmåte for framstilling av filter i samsvar med krav 10-12, karakterisert ved at det er brukt legeringer støpt i kokille under trykk, som er lettflytelige i kokillene, og den tilhørende utvidelseskoeffisienten er kompensert ved å bruke resonante staver og skruer, laget av materialer forskjellige fra de nevnte legeringene, og med forskjellige koeffisienter for å oppnå et område for frekvensvariasjon i forhold til temperatur, som ligger innenfor svært strenge grenser.

14. Framgangsmåte for framstilling av filter i samsvar med krav 10-13, karakterisert ved at hulrommene 4r laget av en aluminium-silisiumlegering (mer enn kopper og spor av jern), og stavene og skruene er av jern-bly eller kopper-sink legeringer.