DE1221742B - Microwave blocking filter for a rectangular ridge waveguide - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

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HOIpHOIp

H03hH03h

Deutsche Kl.: 21g-34German class: 21g-34

1221742
T21309IXd/21g
21. Dezember 1961
28. Juli 19661221742
T21309IXd / 21g
December 21, 1961
July 28, 1966

Die Erfindung befaßt sich mit einem Mikrowellensperrfilter für einen rechteckförmigen Steghohlleiter, der einen in Ausbreitungsrichtung der Wellen verlaufenden massiven Metallsteg gleichförmigen Querschnitts aufweist, dessen Breite geringer ist als die Breite der Hohlleiterwahdj auf der er zentral aufgebracht ist. In der Mikrowellentechnik ist es üblich, Frequenzfilter dadurch zu verwirklichen, daß man entsprechende Resonanzgebilde an eine Energieleitung ankoppelt, wie dies beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift 2199 045 (F i g. 6) ^dargestellt ist. Außerdem ist es bekannt, eine Leitung zu unterbrechen, um geeignete Resonanzgebildet an der Unterbrechungsstelle einzufügen. Im Mikrowellenbereich bestehen diese Resonanzgebilde aus Hohlraumresonatoren, die eine Abmessung von A/4 bzw. A/2 besitzen, wenn man mit λ die entsprechende Wellenlänge bezeichnet.The invention relates to a microwave blocking filter for a rectangular ridge waveguide which has a solid metal ridge of uniform cross-section running in the direction of propagation of the waves, the width of which is less than the width of the waveguide on which it is applied centrally. In microwave technology, it is customary to implement frequency filters by coupling corresponding resonance structures to a power line, as shown, for example, in American patent specification 2199 045 (FIG. 6). It is also known to interrupt a line in order to insert suitable resonance formed at the point of interruption. In the microwave range, these resonance structures consist of cavity resonators which have a dimension of A / 4 or A / 2, if λ is used to denote the corresponding wavelength.

Bei Mangetfeldröhren ist ferner bekannt, die Anodensegmente und die angeschlossenen Schwingkreise durch einen mit entsprechenden Ausbohrungen versehenen Zylinder zu bilden, wobei zur Durchstimmung der Frequenz in der Ausbohrung zwischen den Segmenten leitende Körper eingeführt werden (deutsche Patentschrift 846 742).
' Außerdem ist es beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 2659 817 bekannt, einen Hohlleiter auf einer Wand mit einer periodischen Oberflächenstruktur zu versehen, um durch geeignete Wahl der Tiefe der senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellen verlaufenden Aussparungen, die sich über die ganze Breite des Hohlleiters eistrecken, eine Anpassung zu ermöglichen. Dies ist unter anderem erforderlich bei der Zusammenschaltung von Hohlleiterspeiseleitung und Trichterstrahler.In Mangetfeldröhren it is also known to form the anode segments and the connected oscillating circuits by a cylinder provided with corresponding bores, with conductive bodies being inserted between the segments to tune the frequency in the bore (German patent specification 846 742).
It is also known, for example from US Pat. No. 2,659,817, to provide a waveguide on a wall with a periodic surface structure in order, by suitable choice of the depth of the recesses that run perpendicular to the direction of propagation of the waves and that extend over the entire width of the waveguide ice stretch to allow for customization. This is necessary, among other things, when interconnecting the waveguide feed line and the funnel radiator.

Bei relativ niedrigen Mikrowellenfrequenzen verwendet man als Energieleitungen vorzugsweise belastete Hohlleiter in Form von sogenannten Steghohlleitern. Diese sind so ausgebildet, daß sie einen massiven metallischen Mittelsteg besitzen, welcher innerhalb des Hohlleiters auf einer der Breitseiten angeordnet ist und eine Konzentration des elektrischen Feldes zwischen seiner Stegoberfläche und der gegenüberliegenden Hohlleiterwand bewirkt (vgl. Megla, »Dezimeterwellentechnik«, 5. Auflage, S. 431). Würde man bei einem solchen belasteten Hohlleiter ein Sperrfilter gemäß der bisher üblichen Praxis verwirklichen, so müßte man den Hohlleiter unterbrechen und einen entsprechend dimensionierten Resonanzhohlraum mit Hilfe von Flanschen Zwischenschalten oder den Hohlleiter durch einen zusätzlichen Resonanzraum, welcher sich vorzugsweise Mikrowellensperrfilter für eines
rechteckförmigen SteghohlleiterAt relatively low microwave frequencies, the energy lines used are preferably loaded waveguides in the form of so-called ridge waveguides. These are designed in such a way that they have a solid metallic central web, which is arranged within the waveguide on one of the broad sides and causes the electrical field to be concentrated between its web surface and the opposite waveguide wall (cf. Megla, "Dezimeterwellenechnik", 5th edition, P. 431). If a blocking filter were to be implemented with such a loaded waveguide according to the usual practice, then the waveguide would have to be interrupted and a correspondingly dimensioned resonance cavity with the help of flanges interposed or the waveguide through an additional resonance space, which is preferably a microwave blocking filter for one
rectangular ridge waveguide

Anmelder:Applicant:

TelefunkenTelefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Herbert Scherer, BacknangDipl.-Ing. Herbert Scherer, Backnang

ringförmig um den ursprünglichen Hohlleiter herumlegt, erweitern. Eine solche Ausbildung eines Mikrowellensperrfilters für belastete Hohlleiter ist zweifellos sehr aufwendig und insbesondere für kommer-in a ring around the original waveguide, expand. Such a design of a microwave cut filter for loaded waveguides is undoubtedly very expensive and especially for commercial

ao zielle Anlagen, bei denen ein möglichst geringes Bauvolumen verlangt wird, ungeeignet.Ao cial systems that require the smallest possible construction volume are unsuitable.

Ziel vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Mikrowellensperrfilter aufzuzeigen für einen Steghohlleiter, bei dem kein zusätzliches Bauvolumen fürThe aim of the present invention is therefore to provide a microwave blocking filter for a ridge waveguide, with no additional construction volume for

as das Filter benötigt wird.as the filter is needed.

Erfindungsgemäß ist ein Mikrowellensperrfilter für einen rechteckförmigen Steghohlleiter, der einen in Ausbreitungsrichtung der Wellen verlaufenden massiven Metallsteg gleichförmigen Querschnitts aufweist, dessen Breite geringer ist als die Breite der Hohlleiterwand, auf der er zentral aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungssteg durch einen Einschnitt unterbrochen ist, der einen oberen engen Spalt und einen unteren weiten Teil besitzt.According to the invention, a microwave blocking filter for a rectangular ridge waveguide, which has one in The direction of propagation of the waves has a massive metal web of uniform cross-section, whose width is less than the width of the waveguide wall on which it is applied centrally, characterized in that the load web is interrupted by an incision, the one has an upper narrow gap and a lower wide part.

An Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels soll dies im folgenden noch genauer erläutert werden. InThis will be explained in more detail below using the exemplary embodiment shown in the figures explained. In

F i g. 1 ist schematisch das Ersatzschaltbild eines solchen Sperrfilters dargestellt, welches einen Parallelschwingkreis bildet;F i g. 1 the equivalent circuit diagram of such a blocking filter is shown schematically, which has a parallel resonant circuit forms;

F i g. 2 zeigt ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Sperrfilter für einen belasteten Hohlleiter. Dieser Hohlleiter, in der F i g. 2 mit 1 bezeichnet, besitzt rechteckförmigen Querschnitt und hat einen massiven Metallsteg 2, der zentral auf der unteren Breitseite des Hohlleiters angeordnet ist und sich innerhalb des Hohlleiters in Längsrichtung erstreckt. Das Sperrfilter wird nun dadurch gebildet, daß der Belastungssteg 2 durch einen Einschnitt unterbrochen ist, welcher einen oberen engen Spalt 4 besitzt und einen unteren weiten Teil 3 beliebigerF i g. 2 shows a blocking filter designed according to the present invention for a loaded waveguide. This waveguide, in the F i g. 2 denoted by 1, has a rectangular cross-section and has a solid metal web 2, which is arranged centrally on the lower broad side of the waveguide and extends within the waveguide in the longitudinal direction. The notch filter is now formed by that the loading bar 2 is interrupted by an incision which forms an upper narrow gap 4 owns and a lower wide part 3 of any

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Form hat. Der enge Spalt 4 wirkt hierbei als Kapazität und der untere weite Teil 3 als Induktivität. Der Einschnitt stellt also einen Parallelschwingkreis dar, dessen äußere Abmessungen durch die Spaltkapazität stark reduziert sind.Has shape. The narrow gap 4 acts here as a capacitance and the lower wide part 3 as an inductance. Of the Incision therefore represents a parallel resonant circuit, the outer dimensions of which are due to the gap capacity are greatly reduced.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann man die Spaltbreite regelbar ausführen, wie das in der F i g. 3 dargestellt ist. Diese Figur stellt einen zentral durch den Belastungssteg 2 verlaufenden Schnitt dar. Der untere Teil des Einschnittes ist wieder mit 3 bezeichnet und der enge Spalt mit 4. Zur Einstellung der Spaltbreite ist bei dieser Ausführungsform eine Schraube vorgesehen, welche von außen einstellbar ist und durch die Änderung der Spaltkapazität die Abstimmung des Sperrkreises in einfacher Weise ermöglicht. Hierbei ist es zweckmäßig, den oberen engen Spalt .4 .mit einer kreisförmigen Aussparung zu versehen zur Aufnahme der Abstimmschraube 5, wie dies bereits in der F i g. 2 angedeutet wurde.As a continuation of the concept of the invention, the gap width can be regulated, as shown in the F i g. 3 is shown. This figure represents a centrally running through the loading bar 2 The lower part of the incision is again designated by 3 and the narrow gap by 4. To adjust the gap width, a screw is provided in this embodiment, which of externally adjustable and by changing the gap capacity, the coordination of the blocking circuit in in a simple way. It is useful to the upper narrow gap .4. to be provided with a circular recess to accommodate the Tuning screw 5, as already shown in FIG. 2 was indicated.

Durch den Spalt 4 wird der Hohlraumresonator 3 im wesentlichen elektrisch angekoppelt. Da über die Seiten des Steges 2 außerdem noch Ströme I_H des Hohlleiters und I_R des Resonators fließen, erfolgt noch eine zusätzliche magnetische Kopplung. In der F i g. 5 ist der Verlauf der erwähnten Ströme längs der Wand des unteren weiten Teiles des Resonators 3 eingezeichnet. Die übrigen Bezeichnungen der Figur entsprechen denen der vorhergehenden F i g. 2 und 3. Bei der in der F i g. 5 dargestellten Ausführungsform ist der untere weite Teil des Resonators 3 symmetrisch zum Spalt 4 angeordnet. Dies bedeutet, daß auch die Hohlleiterströme/_w symmetrisch verlaufen und einmal in gleicher Richtung, das andere Mal in entgegengesetzter Richtung zu dem Resonatorstrom I_R gerichtet sind. Somit ist die durch die beiden Ströme I_n erfolgte Kopplung gleich groß, aber von entgegengesetzter Richtung.The cavity resonator 3 is essentially electrically coupled through the gap 4. Since currents I _{H of} the waveguide and I _{R of} the resonator also flow over the sides of the web 2, there is an additional magnetic coupling. In FIG. 5 shows the course of the mentioned currents along the wall of the lower large part of the resonator 3. The other designations of the figure correspond to those of the preceding FIG. 2 and 3. In the case of the FIG. 5, the lower wide part of the resonator 3 is arranged symmetrically to the gap 4. This means that the waveguide currents / _{w also} run symmetrically and are directed once in the same direction and the other time in the opposite direction to the resonator current I _R. Thus, the _n coupling was carried out by the two currents I is equal, but of opposite direction.

In der F i g. 4 ist das zu der Anordnung der F i g. 5 gehörende Ersatzschaltbild dargestellt, wobei das Sperrfilter durch die Kapazität' C_R des Resonanzhohlraumes 3 und durch dessen Induktivität L^ gebildet wird. Die Verköpplung durch die obenerwähnten Ströme wird bei diesem Ersatzschaltbild durch die beiden Koppelinduktivitäten L^₁ und L^₂ dargestellt. Sie sind bei einer symmetrischen Anordnung des Resonanzraumes 3 gleich groß.In FIG. 4 is that of the arrangement of FIG. 5 associated equivalent circuit diagram, the notch filter being formed by the capacitance ' C _{R of} the resonance cavity 3 and its inductance L ^ . The coupling through the currents mentioned above is shown in this equivalent circuit diagram by the two coupling inductances L ^ ₁ and L ^ ₂ . With a symmetrical arrangement of the resonance chamber 3, they are of the same size.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrfilters zeigt die Fig. 6. Der Hohlleiter 1 besitzt hierbei wieder einen Metallsteg 2, welcher durch einen Einschnitt unterbrochen ist. Hierbei ist jedoch der untere weite Teil 3 unsymmetrisch zu dem Spalt 4 angeordnet. Abweichend zu der Ausführungsform, wie sie in der F i g. 5 dargestellt wurde, sind hierbei die Ströme I₁₁ verschieden groß, so daß man eine zusätzliche induktive Kopplung erhält. Die. Gesamtkopplung des Resonators läßt sich durch entsprechende Wahl dieser zusätzlichen magnetischen Kopplung beliebig ändern, so daß es möglich ist, z. B. einen unerwünschten Frequenzgang der kapazitiven Kopplung dadurch auszugleichen.Another embodiment of the blocking filter according to the invention is shown in FIG. 6. The waveguide 1 again has a metal web 2 which is interrupted by an incision. Here, however, the lower wide part 3 is arranged asymmetrically to the gap 4. In contrast to the embodiment as shown in FIG. 5, the currents I _{11 are of} different magnitude, so that an additional inductive coupling is obtained. The. Overall coupling of the resonator can be changed as desired by appropriate choice of this additional magnetic coupling, so that it is possible, for. B. to compensate for an undesired frequency response of the capacitive coupling.

Durch mehrfache Hintereinanderschaltung von gemäß der Erfindung aufgebauten Sperrfiltern lassen sich durch entsprechende Ankopplung Sperrfilterketten mit vorbestimmten Eigenschaften realisieren, z. B. sogenannte Polynom-Filterketten. Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Sperrfilters für belastete Hohlleiter läßt sich in sehr einfacher Weise herstellen, ohne daß es hierzu aufwendiger Flanschverbindungen oder zusätzlicher Hohlleiterabschnitte bedarf, da das Sperrfilter innerhalb des ohnehin vorhandenen und bisher nicht ausnutzbaren Raumes des Belastungssteges angeordnet ist.By multiple series connection of blocking filters constructed according to the invention blocking filter chains with predetermined properties can be implemented through appropriate coupling, z. B. so-called polynomial filter chains. The inventive design of a blocking filter for loaded Waveguides can be produced in a very simple manner without the need for expensive flange connections or additional waveguide sections are required, since the blocking filter is within the already existing one and so far not usable space of the loading bar is arranged.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mikrowellensperrfilter für einen rechteckförmigen Steghohlleiter, der einen in Ausbreitungsrichtung der Wellen verlaufenden massiven Metallsteg gleichförmigen Querschnitts aufweist, dessen Breite geringer ist als die Breite der Hohlleiterwand, auf der er zentral aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallsteg (2) durch einen Einschnitt unterbrochen ist, der einen oberen engen Spalt (4) und einen unteren weiten Teil (3) besitzt.1. Microwave cut filter for a rectangular shape Ridge waveguide, the massive one running in the direction of propagation of the waves Metal web has a uniform cross-section, the width of which is less than the width of the waveguide wall, on which it is applied centrally, characterized in that the metal web (2) is interrupted by an incision, an upper narrow gap (4) and a has lower wide part (3). 2. Mikrowellensperrfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite regelbar ist.2. microwave blocking filter according to claim 1, characterized in that the gap width is adjustable. 3. Mikrowellensperrfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere weite Teil des Einschnittes (3) unsymmetrisch zum Spalt (4) angeordnet ist.3. microwave blocking filter according to claim 1 or 2, characterized in that the lower large part of the incision (3) is arranged asymmetrically to the gap (4). In Betracht gezogene Druckschriften:
. Deutsche Patentschrift Nr. 846 742;Considered publications:
. German Patent No. 846 742; USA.-Patentschriften Nr. 2 527 699, 2 567 748,
2659 817.U.S. Patents Nos. 2,527,699, 2,567,748,
2659 817. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings 609 607ß14 6.66 © Bundesdruckerei Berlin609 607ß14 6.66 © Bundesdruckerei Berlin