Disposición de filtro de alta frecuencia sintonizable así como procedimiento para su producción.

Disposición de filtro de alta frecuencia con al menos un filtro (F1,

F2, F3), que comprende una pluralidad deespacios huecos (21,..,24) acoplados entre sí de una manera de alta frecuencia, en los que está dispuesto demanera estacionaria en cada caso un elemento de resonador dieléctrico (44), y en los que en cada caso estáprevisto un cuerpo dieléctrico (45), que para la sintonización de la frecuencia del filtro (F1, F2, F3) puede modificarseen su posición con respecto al elemento de resonador dieléctrico (44), caracterizada porque el elemento deresonador dieléctrico (44) presenta la forma de un disco plano, circular, que tiene un orificio de paso circular central(58), porque este elemento de resonador anular presenta un rebaje circular excéntrico (59), que está formado comoun orificio de paso cilíndrico circular, porque el eje (60) de este rebaje se encuentra en perpendicular sobre el planode disco del elemento de resonador dieléctrico, porque el cuerpo dieléctrico (45) está dispuesto de manera giratoriaen este rebaje excéntrico (59) del elemento de resonador dieléctrico (44) alrededor de un eje de giro (60), que seencuentra en perpendicular sobre el plano de disco del elemento de resonador dieléctrico (44), y porque el cuerpodieléctrico (45) está delimitado en una primera dirección que se encuentra en perpendicular al eje de giro (60) pordos superficies planas, paralelas (61, 62) y en una segunda dirección que se encuentra en perpendicular al eje degiro (60) y a la primera dirección por dos superficies laterales cilíndricas (63, 64) concéntricas con respecto al eje degiro (60).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CH2003/000748.

Solicitante: THALES SUISSE SA.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BINZSTRASSE 18 8045 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: HEINZE,Daniel, KLEY,THOMAS, RHOMBERG,BRUNO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01P1/208 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01P GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS DEL TIPO DE GUIA DE ONDAS (que funcionan con frecuencias ópticas G02B). › H01P 1/00 Dispositivos auxiliares (dispositivos de acoplamiento del tipo guía de ondas H01P 5/00). › Cavidades en cascada; Resonadores en cascada situados dentro de una estructura en forma de guía de ondas hueca (H01P 1/205 tiene prioridad).
  • H01P7/10 H01P […] › H01P 7/00 Resonadores del tipo guía de ondas. › Resonadores dieléctricos.

PDF original: ES-2428792_T3.pdf

 

Disposición de filtro de alta frecuencia sintonizable así como procedimiento para su producción.

Fragmento de la descripción:

Disposición de filtro de alta frecuencia sintonizable así como procedimiento para su producción

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la tecnología de alta frecuencia. Se refiere a una disposición de filtro de alta frecuencia sintonizable según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para su producción.

Una disposición de filtro de alta frecuencia de este tipo se conoce por ejemplo por los documentos US-A-6.147.577,

o US-A-5 612 655 (STRONKS JOHN ET AL) 18 de marzo de 1997 () .

Un resonador dieléctrico sintonizable individual, en el que el cuerpo dieléctrico móvil puede moverse linealmente en un rebaje del elemento de resonador dieléctrico en dirección vertical u horizontal, se conoce por ejemplo por el documento EP-A1-0 601 369 o por "PATENT ABSTRACTS OF JAPAN" volumen 012, Nº 158 (E-608) , 13 de mayo de 1988 () & JP 62 271503 A (MURATA MFG CO LTD) , 25 de noviembre de 1987 () .

Estado de la técnica

Para la construcción rápida y flexible de redes de comunicación inalámbricas, en particular en terrenos intransitables sin la infraestructura correspondiente, han dado buen resultado conexiones por enlace radioeléctrico móviles (LOS = Line of Sight) , que trabajan en el intervalo de frecuencias de varios GHz (por ejemplo de 4, 4 a 5 GHz; o de 14, 62 a 15, 23 GHz) . Para el procesamiento de señales en el contexto de los aparatos emisores y receptores de conexiones por enlace radioeléctrico de este tipo son necesarios filtros correspondientes, en particular filtros pasa banda, que no están diseñados sólo para frecuencias individuales, sino que pueden ajustarse automáticamente y se caracterizan por calidades altas constantes a lo largo del intervalo de ajuste.

Junto a las propiedades eléctricas y técnicas de alta frecuencia indispensables, los filtros de este tipo deben poder producirse también de forma económica, estar diseñados con una estructura robusta, de forma segura en su uso y ahorrando espacio y peso. En particular el espacio (volumen) y el peso son factores esenciales para la movilidad de todo el sistema de comunicación.

Para los filtros de este tipo se han propuesto en el pasado cada vez más soluciones en cuanto a una disminución de los espacios huecos, que presentan como elemento de base sintonizable un elemento de resonador dispuesto en un espacio hueco, que puede modificarse para la sintonización del filtro en su configuración de resonancia. Una disolución de este tipo se describe por ejemplo en el US-A-6.147.577 mencionado al principio. En esta solución conocida en cada uno de los espacios huecos del filtro está dispuesto de manera estacionaria un primer disco dieléctrico redondo ("ceramic puck") como resonador. Un secundo disco dieléctrico redondo del mismo tipo se encuentra en paralelo por encima del primero y puede en particular elevarse con respecto al primer disco por medio de un accionamiento motorizado controlado electrónicamente y bajarse de nuevo. El movimiento lineal necesario para ello se genera mediante un motor paso a paso digital, cuyo movimiento de giro se convierte en un movimiento lineal mediante una mecánica de vástagos roscados.

Esta disposición de filtro conocida tiene distintas desventajas: por un lado es comparativamente difícil conseguir, con un movimiento lineal del disco desplazable, la precisión y la reproducibilidad comparativamente altas de la posición de disco que es necesaria para una buena capacidad de sintonización del filtro. Por otro lado, el mecanismo de ajuste necesario para el desplazamiento lineal requiere mucho espacio. Tal como puede verse fácilmente en la figura 4 del documento US-A-6.147.577, la mecánica de ajuste motorizada dispuesta por encima de los espacios huecos ocupa aproximadamente 2/3 del volumen de construcción total del filtro. A esto se añade que, debido a la capacidad de desplazamiento del disco superior en la dirección vertical, el espacio hueco debe estar diseñado comparativamente alto desde el principio.

Así mismo, en el documento EP-A1-0 601 369 mencionado al principio, se propone un resonador dieléctrico sintonizable individual, en el que en el disco dieléctrico, que está dispuesto en un espacio hueco de manera estacionaria, está previsto un rebaje descentrado (excéntrico) , en el que puede insertarse en menor o mayor medida un cuerpo dieléctrico conformado de manera adaptada al rebaje. La sintonización del resonador tiene lugar a través de un ajuste de la profundidad de inserción. Para ello puede desplazarse linealmente el cuerpo dieléctrico a través de un soporte en forma de vástago en dirección vertical (figura 1 del documento EP-A1-0 601 369) o dirección horizontal (figura 2 del documento EP-A1-0 601 369) . Sobre el comportamiento de sintonización que puede conseguirse con esta solución no se dan más detalles. Igualmente, no se indica ningún mecanismo de ajuste construido mecánicamente, de modo que esta propuesta se incluye más bien en el estado de la técnica en papel y su factibilidad es más que dudosa. En particular, en el caso de esta propuesta de solución ha de contarse con las mismas desventajas por el desplazamiento lineal que se han comentado adicionalmente ya anteriormente.

Exposición de la invención Por lo tanto, es objetivo de la invención crear una disposición de filtro de alta frecuencia sintonizable que pueda

producirse de forma económica, que con buenas propiedades técnicas de alta frecuencia se caracterice por una construcción especialmente compacta y robusta, y que presente un comportamiento de sintonización ventajoso, así como indicar un procedimiento económico y sencillo para su producción.

El objetivo se resuelve mediante la totalidad de las características de las reivindicaciones 1 y 27. El núcleo de la invención consiste en prever como unidad constructiva de filtro sintonizable un espacio hueco con un elemento de resonador dieléctrico dispuesto de manera estacionaria, que presente un rebaje excéntrico, en el que está dispuesto de manera giratoria un cuerpo dieléctrico. Mediante la disposición giratoria del cuerpo en el rebaje puede realizarse de forma extraordinariamente compacta el elemento de resonador dieléctrico. El movimiento de giro puede realizarse con alta precisión, de modo que durante la sintonización puede conseguirse una precisión y una reproducibilidad altas.

Una configuración preferida de la disposición de filtro de la invención se caracteriza porque el elemento de resonador dieléctrico presenta la forma de un disco plano, circular, porque el cuerpo dieléctrico puede girar alrededor de un eje de giro, que se encuentra en perpendicular sobre el plano de disco del elemento de resonador dieléctrico, porque el elemento de resonador dieléctrico presenta un grosor predeterminado, y porque el cuerpo dieléctrico en la dirección del eje de giro presenta una altura, que es esencialmente igual al grosor del elemento de resonador dieléctrico.

Ha resultado especialmente favorable en la característica de sintonización un perfeccionamiento de esta configuración, en la que el rebaje en el elemento de resonador dieléctrico es un orificio de paso cilíndrico circular concéntrico con respecto al eje de giro, el cuerpo dieléctrico está adaptado en sus dimensiones exteriores al rebaje en el elemento de resonador dieléctrico de tal manera que ambos están separados entre sí sólo por espacios de aire estrechos, y el cuerpo dieléctrico está delimitado en una primera dirección que se encuentra en perpendicular al eje de giro por dos superficies planas, paralelas y en una segunda dirección que se encuentra en perpendicular al eje de giro y a la primera dirección por dos superficies laterales cilíndricas concéntricas con respecto al eje de giro.

Preferentemente se suprimen campos perturbadores indeseados en el elemento de resonador dieléctrico y en el espacio hueco metálico porque el elemento de resonador dieléctrico presenta un orificio de paso central.

Además es conveniente cuando el elemento de resonador dieléctrico y el cuerpo dieléctrico se componen respectivamente del mismo material.

Una construcción especialmente sencilla y compacta de la disposición de filtro resulta en conjunto cuando de acuerdo con otro perfeccionamiento el al menos un filtro está ubicado en una carcasa de filtro, preferentemente rectangular, la carcasa de filtro está construida a partir de una chapa de fondo y chapas de pared que se encuentran en perpendicular sobre la chapa de fondo para las paredes laterales y en el lado superior está cubierta por una placa de soporte de motor que se encuentra en paralelo a la chapa de fondo, los espacios huecos del filtro están formados por chapas de separación retraídas en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición de filtro de alta frecuencia con al menos un filtro (F1, F2, F3) , que comprende una pluralidad de espacios huecos (21, .., 24) acoplados entre sí de una manera de alta frecuencia, en los que está dispuesto de manera estacionaria en cada caso un elemento de resonador dieléctrico (44) , y en los que en cada caso está previsto un cuerpo dieléctrico (45) , que para la sintonización de la frecuencia del filtro (F1, F2, F3) puede modificarse en su posición con respecto al elemento de resonador dieléctrico (44) , caracterizada porque el elemento de resonador dieléctrico (44) presenta la forma de un disco plano, circular, que tiene un orificio de paso circular central (58) , porque este elemento de resonador anular presenta un rebaje circular excéntrico (59) , que está formado como un orificio de paso cilíndrico circular, porque el eje (60) de este rebaje se encuentra en perpendicular sobre el plano de disco del elemento de resonador dieléctrico, porque el cuerpo dieléctrico (45) está dispuesto de manera giratoria en este rebaje excéntrico (59) del elemento de resonador dieléctrico (44) alrededor de un eje de giro (60) , que se encuentra en perpendicular sobre el plano de disco del elemento de resonador dieléctrico (44) , y porque el cuerpo dieléctrico (45) está delimitado en una primera dirección que se encuentra en perpendicular al eje de giro (60) por dos superficies planas, paralelas (61, 62) y en una segunda dirección que se encuentra en perpendicular al eje de giro (60) y a la primera dirección por dos superficies laterales cilíndricas (63, 64) concéntricas con respecto al eje de giro (60) .

2. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de resonador dieléctrico (44) presenta un grosor predeterminado, y porque el cuerpo dieléctrico (45) en la dirección del eje de giro presenta una altura, que es esencialmente igual al grosor del elemento de resonador dieléctrico (44) .

3. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el cuerpo dieléctrico (45) está adaptado en sus dimensiones exteriores al rebaje (59) en el elemento de resonador dieléctrico

(44) de tal manera que ambos están separados entre sí sólo por espacios de aire estrechos.

4. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento de resonador dieléctrico (44) y el cuerpo dieléctrico (45) se componen respectivamente del mismo material.

5. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el al menos un filtro (F1, F2, F3) está ubicado en una carcasa de filtro (10) , preferentemente rectangular, porque la carcasa de filtro (10) está construida a partir de una chapa de fondo (11) y chapas de pared (12, 14, 20, 32) que se encuentran en perpendicular sobre la chapa de fondo (11) para las paredes laterales y está cubierta en el lado superior por una placa de soporte de motor (13) que se encuentra en paralelo a la chapa de fondo (11) , y porque los espacios huecos (21, .., 24) del filtro (F1, F2, F3) están formados por chapas de separación (15, .., 19; 33) que se encuentran retraídas en la carcasa de filtro (10) , en perpendicular sobre la chapa de fondo (11) .

6. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque en la chapa de fondo (11) , en las chapas de pared (12, 14, 20, 32) y en las chapas de separación (15, .., 19; 33) están previstas ranuras de montaje (34, 36, .., 39) , por medio de las que las chapas están introducidas unas en otras y unidas entre sí, en particular soldadas con soldadura no autógena.

7. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizada porque en chapas de separación individuales (15, .., 19; 33) en ubicaciones predeterminadas están previstas aberturas de acoplamiento, en particular ranuras de acoplamiento (35) .

8. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque en la placa de soporte de motor (13) por encima de cada uno de los espacios huecos (21, .., 24) está prevista una abertura (25) preferentemente circular, a través de la cual el elemento de resonador dieléctrico respectivo (44) y el cuerpo dieléctrico respectivo (45) se mantienen en el espacio hueco.

9. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque el elemento de resonador dieléctrico (44) y el cuerpo dieléctrico (45) son parte de una unidad de sintonización (40) asociada al espacio hueco, que está fijada sobre la placa de soporte de motor (13) .

10. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque la unidad de sintonización (40) comprende en cada caso un soporte (46) fijo, que se extiende a través de la abertura (25) en la placa de soporte de motor (13) para el elemento de resonador dieléctrico (44) , un soporte (47) montado de manera giratoria, que se extiende a través de la abertura (25) en la placa de soporte de motor (13) para el cuerpo dieléctrico (45) , un motor (41) y una unidad de transmisión (42) , que transmite el movimiento de giro del motor (41) al soporte montado de manera giratoria (47) .

11. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el motor (41) es un motor paso a paso.

12. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizada porque la unidad de transmisión (42) está ubicada en una carcasa (43) , porque la carcasa (43) está fijada sobre la

placa de soporte de motor (13) , porque el motor (41) está sujeto por bridas a la carcasa (43) , y porque el soporte (46) del elemento de resonador dieléctrico (44) está fijado a la carcasa (43) .

13. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque la unidad de transmisión (42) comprende un elemento de rotación (49) en forma de eje montado en un cojinete de precisión pretensado (48) , que está unido de manera fija con el soporte (47) para el cuerpo dieléctrico (45) , y porque el elemento de rotación (49) se acciona por un árbol de accionamiento (55) dentro de la unidad de transmisión (42) a través de una rueda dentada (51) que se encuentra de manera fija sobre el elemento de rotación (49) , que está unida con el motor (41) y que está acoplada a través de un tornillo sin fin con la rueda dentada.

14. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque el elemento de rotación (49) está pretensado en la dirección de rotación para eliminar la holgura, preferentemente mediante un resorte helicoidal (50) .

15. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizada porque la rueda dentada (51) está diseñada en forma de segmento circular.

16. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque cada uno de los filtros (F1, F2, F3) comprende cuatro espacios huecos (21, .., 24) con elementos de resonador dieléctricos (44) dispuestos en los mismos y cuerpos dieléctricos giratorios (45) .

17. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada porque los cuatro espacios huecos (21, .., 24) están dispuestos de manera adyacente unos a otros en un cuadrado.

18. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada porque varios filtros (F1, F2, F3) con en cada caso cuatro espacios huecos (21, .., 24) están ubicados uno junto a otro en una carcasa de filtro común (10) .

19. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque los espacios huecos (21, .., 24) están acoplados mediante ranuras de acoplamiento (35) , que están dispuestas en cada caso en un plano central vertical de los espacios huecos a acoplar, y porque los rebajes excéntricos (59) están dispuestos en los elementos de resonador dieléctricos (44) de manera girada alrededor del eje del elemento de resonador dieléctrico (44) fuera del plano central vertical un ángulo predeterminado, preferentemente de aproximadamente 57º.

20. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque para controlar la rotación de los cuerpos dieléctricos (45) en los rebajes excéntricos (59) de los cuerpos de resonador dieléctricos (44) está previsto un control (65) , que comprende un bloque de control (66) , una memoria (67) y una unidad de entrada (68) .

21. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizada porque para la determinación de la posición inicial de los cuerpos dieléctricos (45) en la disposición de filtro de alta frecuencia están previstos sensores de posición, en particular en forma de barreras de luz (52, 53) , que están conectados con el bloque de control.

22. Disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 20 o 21, caracterizada porque en la memoria (67) están almacenadas tablas de valores, que asocian a algunas frecuencias seleccionadas de la disposición de filtro de alta frecuencia una posición angular correspondiente de los cuerpos dieléctricos (45) .

23. Procedimiento para producir una disposición de filtro de alta frecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque para la formación de los espacios huecos (21, .., 24) una pluralidad de piezas de chapa planas (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) , se conectan para dar una carcasa de filtro (10) .

24. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque las piezas de chapa (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) están plateadas y se sueldan entre sí por medio de una soldadura de plata.

25. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque las piezas de chapa (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) presentan medios auxiliares de montaje, en particular en forma de ranuras de cruzamiento (34, 36, .., 38) ajustadas entre sí, ranuras de montaje (39) y orejas de montaje (L1, L2) , porque las piezas de chapa (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) se juntan en primer lugar de manera suelta por medio de los medios auxiliares de montaje o de las ranuras de cruzamiento (34, 36, .., 38) , ranuras de montaje (39) y orejas de montaje (L1, L2) con la formación de la carcasa de filtro (10) y la carcasa de filtro unida se estabiliza mecánicamente por medio de calafateo de las orejas de montaje (L1, L2) en las ranuras de montaje (39) , porque en los puntos de unión entre las piezas de chapa unidas (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) se aplica soldadura de plata, preferentemente en forma de pasta, y porque las piezas de chapa unidas (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) , se calientan preferentemente en un horno, hasta que funde la soldadura de plata y fluye hasta los puntos de unión.

26. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque todas las piezas de

chapa (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) de una carcasa de filtro (10) se cortan a partir de una plancha de chapa (69) común no plateada por medio de un procedimiento de corte, preferentemente por medio de corte con láser, de tal manera que las piezas de chapa recortadas (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) están aún unidas sólo mediante algunos nervios estrechos con la zona restante de la plancha de chapa (69) , porque la plancha de chapa (69) con las piezas de chapa recortadas (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) se somete después a un plateado, porque las piezas de chapa (11, 12, 14, .., 20, 32, 33) después del plateado se separan de la plancha de chapa (69) y a continuación se usan para construir la carcasa de filtro (10) .


 

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