FI92964B

FI92964B - Vahvistava suodatin

Info

Publication number: FI92964B
Application number: FI930945A
Authority: FI
Inventors: Aimo Turunen; Heli Jantunen
Original assignee: Lk Products Oy
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1994-10-14
Also published as: AU5633994A; EP0614243A1; JPH06350392A; FI930945A0; CA2116367A1; FI92964C

Description

92964

Vahvistava suodatin - Förstärkande filter

Esillä oleva keksintö koskee ainakin kahdesta toisiinsa yh-5 teydessä olevasta resonaattorista muodostuvaa radiotaajuus-suodatinta, joka suodattaa pois resonaattoreiden resonans-sitaajuuksien ympäristössä olevat taajuudet ja päästää läpi muut taajuudet.

10 Tyypillinen radiopuhelimen yksinkertaistettu lohkokaavio on esitetty kuvassa 1. Lähettimen lähtötaajuus muodostetaan esimerkiksi moninkertaistamalla oskillaattorin taajuudesta. Riittävän taajuusvakavuuden saavuttamiseksi käytetään tavallisesti syntetisaattoria tai esim. kideoskillaattoria, jonka 15 värähtelytaajuus on 6 - 25 MHz. Oskillaattorin antama värähtely moduloidaan ja viedään kertoja- ja vahvistinasteiden kautta pääteasteelle, jossa tapahtuu varsinainen tehon vahvistus lopullisella lähtötaajuudella. Pääteasteelta lähete viedään kaistanpäästösuodattimen ja sovituselinten kautta 20 antennille. Pääteasteen tehovahvistin 1 on tavallisesti useampiasteinen.

Radiopuhelimen vastaanotin on viritetty selektiivinen vastaanotin, jonka avulla valitaan ja vahvistetaan antennista 25 tuleva signaali sekä ilmaistaan signaalissa oleva informaa-: tio. Riittävän valintakyvyn ja vahvistuksen aikaansaamiseksi rakennetaan VHF- jha UHF-aluen vastaanottimet yleensä ns. kaksoissuper-periaatteella, jossa taajuus muutetaan sekoittamalla kahdesti ennen ilmaisua. Vastaanottimen suurtaajuus-30 vahvistimen 2 vahvistus on yleensä pieni ja kaistaleveys suuri.

Samanaikaisen lähetyksen ja vastaanoton suorittamiseksi yhdellä antennilla 4 tarvitaan dupleksisuodatin 3 estämään 35 lähetystaajuuksien pääsy vastaanottimeen ja vastaanottotaa-juuksien pääsy lähettimeen.

2 92964

Tavallisesti vahvistimet, esim. kuvassa 1 esitetyt vahvistimet 1 ja 2, kytketään suodattimen, esim. kuvassa 1 esitetyn suodattimen 3, eteen tai jälkeen, jolloin suodattimet ja vahvistimet ovat erillisiä komponentteja. Täten radiopuheli-5 men kokoonpanon ja piirikortin komponenttien sijoittelun suunnittelu on rajoitettua ja tilan säästäminen on vaikeata tästä johtuen.

Tämän keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja haitto-10 ja kytkemällä vahvistin kokonaisuudessaan tai osittain suodattimen kytkentäketjuun. Keksinnölle on tunnusomaista se, että suodattimen kytkentätielle on ainakin kahden resonaattorin väliin sijoitettu vahvistin, jolloin RF-teho kulkee vahvistimen läpi suodattimen päästötaajuuksilla.

15 Lähetyshaarassa voidaan tällöin useampiasteisen tehovahvis-timen yksi tai useampi osa siirtää suodattimen, esim. dup-leksisuodattimen, lähetysosan kytkentäketjuun siten, että RF-teho kulkee vahvistimen läpi. Vastaavasti voidaan vas-20 taanotinhaarassa siirtää suurtaajuusvahvistin suodattimen, esim. dupleksisuodattimen, vastaanotinosan kytkentäketjuun siten, että RF-teho kulkee vahvistimen läpi.

Keksinnön mukainen vahvistimen sijoittaminen suodattimen 25 kytkentäketjuun helpottaa lähetinpääteasteen integrointia, kun osa lähettimen useampiasteisesta tehovahvistimesta tai tehovahvistin kokonaisuudessaan siirretään suodattimeen. Tällöin saadaan myös radiopuhelimen komponentteja käsittävän piirikortin piirikuvion suunnittelu joustavammaksi ja voi-30 daan siten säästää tilaa, mikä on eduksi, kun pyritään valmistamaan pienikokoisia radiopuhelimia.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin kuviin, joista 35 kuva 1 esittää radiopuhelimen yksinkertaistettua lohkokaaviota, kuva 2 esittää resonaattoreista muodostuvan alipäästösuodat-timen kytkentäkaaviota, 3 92964 kuva 3 esittää keksinnön mukaista vahvistavaa suodatinta, jossa vahvistin on sijoitettu suodattimen kytkentäketjuun, ja kuva 4 esittää toista keksinnön mukaista suoritusmuotoa.

5

Kuva 1 selostettiin jo aikaisemmin, joten keksintöä selitetään seuraavassa viittaamalla lähinnä kuviin 2-4.

Suurtaajuustekniikassa on tunnettua käyttää erityyppisiä 10 resonaattoreita käyttötarkoituksen ja haluttujen ominaisuuksien mukaan. Siten dielektrisillä, helix-, liuskajohto- ja ilmaeristeisillä sauvaresonaattoreilla on oma tarkoituksenmukainen käyttöalueensa. Niinpä esimerkiksi dielektrinen resonaattori ja niistä rakennettu suodatin on suurtaajuus-15 tekniikassa tunnettu ja käyttökelpoinen useissa sovelluksissa pienen kokonsa, stabiiliutensa ja tehonkestonsa vuoksi. Resonaattorit muodostavat siirtojohtoresonaattorin, joka vastaa induktanssin ja kapasitanssin rinnankytkentää, ja kytkemällä useita resonaattoreita peräkkäin ja järjestämällä 20 niiden välinen kytkentä sopivaksi saadaan aikaan suodatin, jolla on halutut ominaisuudet. Esimerkiksi dielektrinen suodatin voidaan konstruoida erillisistä keraamisista lohkoista tai voidaan käyttää yhtä lohkoa, jossa on useita resonaattoreita, jolloin kytkentä niiden välillä tapahtuu sähkömag-25 neettisesti keraamimateriaalin sisällä. Dielektrinen esto-• suodatin tehdään tavallisesti erillisistä lohkoista, jolloin voidaan täysin estää dielektrisen materiaalin kautta tapahtuva resonaattoreiden välinen kytkentä. Tässä kuvatun dielektrisen suodattimen sijaan voidaan edellä kuvattu duplek-30 sisuodattimen alkupäässä käytettävä suodatin yhtä hvyin toteuttaa helix-, liuskajohto- tai koaksiaaliresonaattoreista muodostettuna suodattimena. Nämä ovat kaikki alan ammattimiehelle ennestään hyvin tunnettuja suodatinrakenteita eikä niitä siten selosteta tässä tarkemmin.

Kuvassa 2 on esitetty kahdesta resonaattorista muodostetun estosuodattimen kytkentäkaavio. Kumpaankin resonaattoriin RESl ja RES2 voidaan kytkeä siirtojohto TL1, TL2 tai ka- 35 4 92964 pasitanssi (siirtojohdon TL1, TL2 sijaan, ei esitetty) gal-vaanisesti sopivaan pisteeseen A, B. Tällä kytkentäkohdalla A, B voidaan määrätä resonaattorin impedanssitaso, ja valitsemalla tämä kohta A, B sopivasti voidaan resonaattori so-5 vittaa muuhun piiriin. Tätä sovitustapaa, jossa kytkentäkoh-ta resonaattoriin muodostaa väliulosoton resonaattorista, nimitetään tapitukseksi ja kytkentäkohtaa A, B tapituskoh-daksi. Käytettäessä helix-resonaattoreita ne sovitetaan vastaavasti tapittamalla, jolloin esim. liitäntäjohdin juote-10 taan tiettyyn kohtaan helix-resonaattorin kelaa, tavallisesti kelan ensimmäiselle kierrokselle. Resonaattoreista RES1, RES2 muodostetaan suodatin kytkemällä resonaattorit toisiinsa. Yhteenkytkentä voidaan suorittaa joko kapasitiivisesti tai induktiivisesti sen mukaan, minkälainen suodatin halu-15 taan. Kytkemällä resonaattorit toisiinsa induktiivisesti L, kuten kuvassa 2 on esitetty, saadaan muodostettua estosuo-datin, joka tässä tapauksessa on alipäästösuodatin. Korvaamalla siirtojohdot TL1, TL2 kapasitansseilla saadaan yli-päästösuodatin tai kytkemällä resonaattorit RES1, RES2 toi-20 siinsa kapasitiivisesti niiden yläpäästä saadaan kaistan-päästösuodatin. Suodattimen tulo IN ja lähtö OUT saadaan resonaattoreiden yhteenkytkennän kummastakin päästä. Suodatin voi luonnollisesti käsittää useampia resonaattoreita kuin kaksi kytkettynä toisiinsa vastaavalla tavalla.

25 : Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaisen periaatteen sovel taminen estosuodattimessa, joka toimii alipäästösuodattime-na. Suodatin on muuten identtinen kuvassa 2 esitetyn suodattimen kanssa, mutta kytkentätielle on kytketty vahvistin, 30 jolloin resonaattoreiden yhteenkytkentä tapahtuu vahvistimella AMP induktanssin L sijaan. Tällöin säästyy komponentteja, kun vahvistin korvaa induktanssin sen sijaan, että vahvistin sijaitsisi erikseen tehovahvistimessa ja induktanssi suodattimessa. Suodatin toimii resonaattoreiden RES1, 35 RES2 resonanssitaajuudella estosuodattimena ja päästää pienemmät taajuudet läpi. Tällöin tätä suodatinratkaisua voidaan käyttää esim. dupleksisuodattimen lähetyshaarassa ra-diopuhelinjärjestelmässä, jossa vastaanottotaajuuskaista on lähetystaajuuskaistan yläpuolella. Tällöin resonaattorit 5 92964 RES1, RES2 näkyvät suurina impedansseina pisteissä E ja F vastaanottotaajuuksilla, ja lähetystaajuuksilla signaali eli RF-teho kulkee tulosta IN vahvistimen läpi lähtöön OUT. Kuvassa 3 esitetty vahvistin AMP voi siten olla useampiastei-5 sen tehovahvistimen yksi aste, jolloin muut asteet voidaan erikseen kytkeä kuvassa 3 esitetyn vahvistavan suodattimen tuloon.

Kuvassa 4 on esitetty keksinnön toinen suoritusmuoto, jossa 10 kaksi vahvistinta AMP1, AMP2 on kytketty suodattimen kytken-täketjuun suodattimessa, joka käsittää useampia resonaatto-reita REWS1, RES2, RES3. Tällaisessa suodattimessa voi olla myös vain yksi vahvistin, jolloin toisen vahvistimen AMP1 tai AMP2 sijaan voidaan sijoittaa induktanssi L (ei esitet-15 ty). Vastaavasti, jos suodatin käsittää tarpeeksi monta resonaattoria, voidaan lähettimen tehovahvistimen kaikki asteet sijoittaa suodattimen kytkentäketjuun.

Keksinnön avulla saadaan lisää joustavuutta radiopuhelimen 20 tilan käyttöön ja säästetään komponentteja, jolloin säästetään sekä valmistuskustannuksia että tilaa. Keksintö ei rajoitu tässä esitettyihin esimerkkeihin, vaan on sovellettavissa oheisten patenttivaatimusten rajoissa.

Claims

92964

1. Ainakin kahdesta toisiinsa yhteydessä olevasta resonaattorista (RES1, RES2) muodostuva radiotaajuussuodatin, joka suodattaa pois resonaattoreiden (RESl, RES2) resonans- 5 sitaajuuksien ympäristössä olevat taajuudet ja päästää läpi muut taajuudet, tunnettu siitä, että suodattimen kytkentä-tielle on ainakin kahden resonaattorin (RESl, RES2) väliin sijoitettu vahvistin (AMP), jolloin RF-teho kulkee vahvistimen (AMP) läpi suodattimen päästötaajuuksilla. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että kustakin resonaattorista (RESl, RES2) on kytketty ulosotto kuhunkin resonaattoriin (RESl, RES2) galvaanisesti kytketyn siirtojohdon (TL) kautta ja vahvistin 15 (AMP) on kytketty resonaattoreihin (RESl, RES2) kytkettyjen siirtojohtojen (TL) välille siirtojohtojen (TL) toisesta, kuhunkin resonaattoriin (RESl, RES2) kytketyn pään (A, B) vastakkaisesta päästä (E, F).

3. Patenttivaatimuksen l mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että kustakin resonaattorista (RESl, RES2) on kytketty ulosotto kuhunkin resonaattoriin (RESl, RES2) galvaanisesti kytketyn kapasitanssin kautta ja vahvistin (AMP) on kytketty resonaattoreihin (RESl, RES2) kytkettyjen 25 kapasitanssien välille kapasitanssien toisesta, kuhunkin resonaattoriin (RESl, RES2) kytketyn elektrodin (A, B) vastakkaisesta elektrodista (E, F).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen radiotaajuus- 30 suodatin, tunnettu siitä, että resonaattorit (RESl, RES2) ovat neljännesaallon pituisia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen radiotaajuus-suodatin, tunnettu siitä, että se on osa dupleksisuodatinta 35 (3).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että se on dupleksisuodattimen (3) lähetys-haaran suodatin. Il > 92964

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että vahvistin (AMP) on osa useampiasteista lähetyshaaran tehovahvistinta (1).

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen radiotaajuussuodatin, tunnettu siitä, että se on dupleksisuodattimen (3) vastaan-ottohaaran suodatin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiotaajuussuodatin, 10 tunnettu siitä, että vahvistin (AMP) on ainakin osa vastaan-ottohaaran vahvistinta (2).