DE2441190C2 - Resonator - Google Patents

Description

magnetische Feld ausbildet. Der Topf wirkt als kurzgeschlossene Leitung mit einem bestimmten Wellen-

Leitung notwendig auftretenden Außenleiterstrom in eine definierte Bahn. Im Resonanzfall (Länge des Topfes = ü/4) fällt die Blindbelastung durch diesen Strom weg; der Außenleiter scheint isoliert. Die Symmetrierung kommt hier durch die Aufteilung der soeisenden Spannung zustande. Diese kann auch beliebig unsymmetrisch sein. Wird von der unsymmetrischen Seite her gespeist, so wird die Symmetrie der anderen Seite durch einen erdsymmetrischen Belastungswiderstand bewirkt. Sie ist jedoch nur bei Resonanzfrequenz gegeben, da sich bei Frequenzänderungen die Reaktanz des Topfes einseitig bemerkbar macht und Unsymmetrie erzeugt.

Beim Symmetriertopf wird der Sperrtopf ergänzt. Bei Verstimmung aus der Resonanz werden beide Hälften gleich blind belastet. Hierdurch entsteht zwar Fehlanpassung, aber die Symmetrie bleibt erhalten.

Es wäre nun denkbar, durch Serienschaltung einer Reihe von Sperrtöpfen eine größere Bandbreite zu erzielen. Wegen der Länge des einzelnen Topfes (etwa //4 für die Mittelfrequenz) ergibt sich dann aber eine sehr große Baulänge, die aus Platzgründen,

natoren mit dem Außenleiter (14) des durch sie im wesentlichen quer hindurchgeführten Koaxkabels (2) in leitender Verbindung stehen, daß

die Scheiben (10, 12) im Abstand D_mich< '- _t

voneinander angeordnet sind und ihre Dicke größer ist als die Eindringtiefe der Betriebsfrequenz.

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben (10, 12) *° kreisringförmig sind.

3. Resonator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben (10,12) an einer Stelle des Koaxkabels (2) angebracht sind, an dem für die Mittenfrequenz des als Sperrfilter wirkenden Resonators ein Strombauch vorhanden ist.

4. Resonator nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Serienschaltung mehrerer Resonatoren (4) und Versetzung der Mittenfrequenzen der einzelnen Resonatoren die Sperrbereiche einander überlappen und dadurch die Bandbreite des Sperrfilters vergrößert ist.

5. Serienschaltung mehrerer Resonatoren nach

Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 aber auch in elektrischer Hinsicht ungünstig ist, da Resonatoren (4) dicht aufgeschlossen aneinander- hierdurch die Leitung erheblich verlängert würde,
liegen. Es ist bekannt, Mantelwellen breitbandig abzu-

6. Serienschaltung mehrerer Resonatoren nach dämpfen. Hierbei wird ein Ferritkern (Ringkern, Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innen- Schalenkern usw.) mit dem Koaxkabel (»Balun«) liegende Scheiben (20, 22) für jeweils zwei Reso- 4" umwickelt. Dadurch wird zwar die geometrische natoren (4) verwendet werden. Baulänge verringert, nicht aber die Länge der Leitung. Außerdem können durch Verbiegen des Koaxkabels Stoßwellen in diesem erzeugt werden. Eine Vereinfachung ist durch bloßes Überschieben von

Ferritperlen möglich, die Wirksamkeit dieser Maßnahme ist gering.

Ferner ist bekannt, durch Einführung von zahlreichen kleinen Qvwrppen oder Schlitzen um den Außenleiter herum dessen Induktivität (für die 50 Mantelwelle) künstlich zu vergrößern, um dadurch, analog zum Verfahren mittels Ferritkernen, eine Dämpfung der Mantelwelle zu erreichen. Der Nachteil dieser Methode ist neben dem mechanischen

Die Erfindung betrifft einen auf einem als Koax- Aufwand eine extreme Baulänge; andererseits ist das kabel ausgebildeten Hochfrequenzkabel angeordne- 55 Verfahren ebenso breitbandig wie ein »Balun«,
ten, als Sperrfilter wirkenden Resonator zur Dämp- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

fung von Mantelwellen. Mantelwelle auf einem als Koaxkabel ausgebildeten

Bekannte elektromagnetische Resonatoren (GB-PS HF-Kabel nach dem Prinzip des Sperrtopfes abzu-13 21493) bestehen aus metallischen Platten und schwächen, wobei die Bandbreite der Abschwächung einem zwischen den Platten befindlichen D'ielektri- 60 gegenüber der eines üblichen Sperrtopfes weitgehend kum, wobei der Energiefluß längs der Platte vor sich beliebig vergrößerbar ist und die Leitung, auf der die geht und die Kopplung kapazitiv erfolgt. Vorrichtung angebracht werden soll, nur unwesent-

Es ist weiter bekannt, symmetrische und unsym- Hch verlängert wird, so daß die Leitungsverlängerung metrische Sperrtöpfe zur Verhinderung von Strömen klein gegenüber den auftretenden Wellenlängen ist.
auf dem Außenleiter einer koaxialen Leitung zu ver- 65 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gewenden. Solche Ströme werden auch als Mantel- löst, daß mindestens zwei Metallscheiben nach Art wellen bezeichnet. Die Symmetrierglieder sind! in dem der an sich bekannten elektromagnetischen Reso-Buch von Meinke-oundlach, »Taschenbuch natoren mit dem Außenleiter des durch sie im

wesentlichen quer hindurchgeführten Koaxkabels in leitender Verbindung stehen, daß die Scheiben im

Abstand D_mecb<. ~ voneinander angeordnet sind

und ihre Dicke größer ist als die Eindringtiefe der Betriebsfrequenz.

Während die Baulänge eines üblichen A/4-Sperrtopfes etwa 25 % der auftretenden Wellenlänge ausmacht, beträgt die Baulänge eines erfindungsgemäßen Scheiben resonator«·, nur etwa 5°/o der auftretenden Wellenlänge. Gegenüber den anderen beschriebenen Abdämpfeinrichtungen für Mantelwellen ergeben sich beim erfindungsgemäßen Scheibenresonatoi: als Vorteil die kürzere Leitungslänge und die Tatsache, daß das Koaxkabel nicht gekrümmt wrden muß. Darüber hinaus hat das beschriebene Sperrfilter den Vorteil einer wesentlich verringerten geometrischen und elektrischen Baulänge. Häufig besteht zudem der Wunsch, daß wohl eine größere Bandbreite als die eines einzelnen Sperrtopfes gefordert wird, das Über- a° streichen von größeren Bereichen (Oktaven oder mehr) jedoch nicht notwendig ist. In solchen Fällen macht sich die nahezu beliebige Einstellbarkei! der Bandbreite bei dem beschriebenen Sperrfilter sehr vorteilhaft bemerkbar.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Metallscheiben kreisringförmig ausgebildet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Eirfindung sind die Metallscheiben an einer Stelle des kreisfönnig gestaltet sein. Der Radius R der Metallscheren 10,12 kann gemäß der Formel

I/o ψ;

errechnet werden, wobei /₀ die Mittenfrequenz des Sperrfilters, C₀ die Lichtgeschwindigkeit und ε_Γ die relative Dielektrizitätskonstante des Mediums 18 zwischen den Scheiben 10,12 ist. Der Abstand D_mech soll so groß gewählt werden, daß die entsprechende elektrische Länge

einige Prozent der Freiraumweilenlänge beträgt. Bei kleineren Werten nimmt die Sperrwirkung ab, größere Werte ergeben größere Baulängen.

In vorteilhafter Weise wird der Resonator 4 an einer Stelle des Koaxkabels 2 angebracht, an dem für die Mittenfrequenz des als Sperrfilter wirkenden Resonators 4 ein Strombauch der Mantelwelle auftritt.

Die Bandbreite eines trfindungsgemäßen Sperrfilters 4 beträgt nur wenige Prozent. Durch Serienschaltung einer größeren Anzahl von Resonatoren 4, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, kann die Bandbreite jedoch beliebig vergrößert werden. Die Mittenfrequenz der Resonatoren 4 werden dabei so gegen-

Koaxkabels angebracht, an denen für die Mitten- 30 einander versetzt, daß eine ausreichende Überlapfrequenz das als Sperrfilter wirkenden Resonators pung der Sperrbereiche eintritt. Fig. 2 zeigt als ein Strombauch der Mantelwelle vorhanden ist.

Erfindlungsgemäß ist es ferner vorteilhaft, wenn durch Serienschaltung mehrerer Resonatoren und Versetzung der Mittenfrequenzen einzelne Resonatoren die Sperrbereiche einander überlappen und dadurch die Bandbreite des Spenbereichs vergrößert ist. Die einzelnen Resonatoren können dicht aufgeschlossen aneinanderliegen, und innenliegende

Metallscheiben können für jeweils zwei Resonatoren 40 toren 4 gleichzeitig verwendet werden,
verwendet werden. F i g. 3 zeigt eine Versuchseinrichtung für die in

F i g. 2 dargestellte dreikreisige Version des Sperrfilters. Hierbei wurden die Resonatoren 4 in die Zuleitung 24 einer Antenne 26 eingebaut, die durch zu 45 kleines elektrisches Gegengewicht Mantelwellen auf dem Speisekabel hervorrief. Beim Berühren der Leitung mit der Hand änderte sich daher die Reflexionsdämpfung, die mit einem Richtkoppler und einem HF-Spannungsmesser gemessen wurde, um bis dungsgemäße Resonatoranordnung 4 angebracht, die 5° zu 10 dB.
z. B. einer von einer in Richtung des Pfeiles 6 be- Nach Einbau der Sperrfilter 4 war keine meßbare

Beispiel eine dreikreisige Kombination, mit der über eine bandbreite von etwa 13°/o eine ausreichende Dämpfung der Mantelwelle erzielt werden kann.

Durch Wahl der Resonatordicken Dl, D 2 und D 3 gelingt es, jeden Resonator 4 an die Stelle zu legen, an der bei seiner Mittenfrequenz ein Strombauch der Mantelwelle auftritt, wobei die innenliegenden Scheiben 20, 22 jeweils für zwei Resona-

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Figureu nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Resonator, der als Sperrfilter wirkt,

F i g. 2 einen dreikreisigen Resonator und

F i g. 3 eine Versuchseinrichtung zur Messung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Resonatoren.

In F i g. 1 ist auf einem Koaxkabel 2 eine erfin-

findlichen Last zurücklaufenden Mantelwelle 8 eine hohe Impedanz anbietet und diese nach dem Prinzip eines Zweipolfilters abdämpft

Hierzu werden über das Koaxkabel 2 zwei Metallscheiben 10, 12 geschoben und im Abstand D_mech voneinander mit dem Außenleiter 14 des Kabels Z bei 16 leitend verbunden. Die Dicke der Metallscheiben 10,12 soll größer als die Eindringtiefe bei der Betriebsfrequenz sein. Die Form der Scheiben 10,12 ist grundsätzlich beliebig, zwecks Vermeidung von Mehrfachresonanzen können sie gleich groß und Änderung mehr festzustellen. Der Außenleiter 14 des Kabels 2 war somit HF-mäßig »kalt«, die Mantelwelle also abgedämpft. Die Versuche wurden im L-Band mit einem Generator 32 bei etwa 1,5 GHz durchgeführt. Als Dielektrikum 18 für die Resonatoren 4 wurde Delrin verwendet. Die beschriebene Wirkung wurde über eine Bandbreite von 13°/o erzielt, die Baulänge betrug etwa 20 mm.

Die erfindungsgemäßen Resonatoren 4 sind besonders für die Entkopplung zweier räumlich eng benachbarter Antennen geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auf einem als Koaxkabel ausgebildeten Hochfrequenzkabel angeordneter, als SperrfiUei wirkender Resonator zur Dämpfung von Mantelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Metallscheiben (10,12) nach Art

der Hochfrequenztechnik«,

3. Auflage von 1968, auf S 395 und 396 gezeigt und beschrieben.

Der unsymmetrische Sperrtopf arbeitet wie eine halbe Symmetrierungsschleife^ Eine symmetrische Spannung speist eine * *