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Filter für sehr kurze elektromagnetische Wellen
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Die Erfindung betrifft ein Filter für sehr kurze elektromagnetische
Wellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
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Zur Erzeugung von Dämpfungspolen, auch von Polen im Komplexen, wird
seit einiger Zeit das Verfahren der überbrückenden Kopplung von Resonanzkreisen
angewendet.
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Bei dieser Methode werden Resonanzkreise, die im Signalweg nicht direkt
aufeinanderfolgen, miteinander gekoppelt, diejenigen, die direkt aufeinanderfolgen,
also überbrückt.
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Die maximale Zahl solcher UberbrückenderKopplungen zwischen n Resonatoren
ist (n-? ). Darin sind auch die Sberbrückungen, die sich mit anderen kreuzen, enthalten.
Die Berechnung solcher Schaltungen ist sehr aufwendig, deswegen wird meist auf sich
kreuzende Sberkopplungen verzichtet. Damit reduziert sich die maximal mögliche Zahl
von überbrückenden Kopplungen auf n-2.
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In bekannten Mikrowellen-Bandpässenist es nicht möglich, die höchstmögliche
Zahl von UberbrUckungen anzubringen. Zudem ist dabei eine etwa symmetrische Lage
der Dämfpungspole zum Durchlaßbereich zwingend vorgegeben. Es mußte also mit zu
hohen Filtergraden gearbeitet werden, weil unsymmetrisch angeordnete Dämpfungspole
nicht erzeugt werden konnten und dadurch UberflUssiger Aufwand nötig wurde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Realisierungsmöglichkeiten
von Mikrowellenfiltern mit zusätzlichen ÜberbrUckungenanzugeben, bei denen die Zahl
der realisierbaren UberbrUckungen gegebenenfalls bis zum theoretischen Maximalwert
erhöht werden kann.
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Anhand von AusfUhrungsbeispielenwird nachstehend die Erfindung noch
näher erläutert.
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Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 eine bekannte Realisierung in etwa
nach Art der Zeitschrift IEEE Trans. MTT-30 (1982), Seite 1300; Fig. 2a, 2b erfindungsgemäße
Realisierungsmöglichkeiten mit einer geradzahligen Anzahl von Resonatoren; Fig.
3a, 3b, 3c weitere erfindungsgemäße Realisierungsmöglichkeiten mit einer ungeradzahligen
Anzahl von Resonatoren.
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Im AusfUhrungsbeispiel von Fig. 1 ist ein aus sechs Resonatoren 1
bis 6 bestehendes Mikrowellenfilter zu erkennen. Die einzelnen Resonatoren haben
rechteckigen Querschnitt und sind in den beiden übereinanderliegenden Zeilen I und
II und in den sich ergebenden nebeneinanderliegenden Spalten A, B und C angeordnet.
Die Energieflußrichtung vom Resonator 1 zum Resonator 6 ist durch den am Resonator
1 angebrachten Eingangspfeil und den am Resonator 6 angebrachten Ausgangspfeil ebenfalls
zu erkennen. Die Kopplungen zwischen den einzelnen Resonatoren sind ebenfalls lediglich
schematisch angedeutet und es sind bekanntlich die die Bandbreite des Filters bestimmende
Kopplungen solche Kopplungen, die in der Snergieflußrichtung aufeinanderfolgende
Kreise miteinander verkoppeln. Im AusfUhrungsbeispiel also unmittelbar in der
gewählten
Zeilweise 12, 23, ... 56 von Resonator 1 bis Resonator 6. Zusätzlich überbrückende
Kopplungen sind zwischen den Resonatoren 2 und 5 sowie zwischen den Resonatoren
1 und 6 vorgesehen. Diese Kopplungen sind mit 25, 16 bezeichnet und sind ebenfalls
durch ausgezogene Striche kenntlich gemacht. Mit solchen Zusatzkopplungen lassen
sich sogenannte Polstellen in der tibertragungscharakteristik des Filters erzeugen.
Die Frequenzlage und gegebenenfalls auch die Tatsache, daß Pole bei komplexen Frequenzen
auftreten, läßt sich durch die Wahl dieser zusätzlichen überbrückenden Kopplungen
einstellen. Im ebenfalls mitgezeichneten elektrischen Blockschaltbild liegen also
die Resonatoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 so, daß zwischen ihnen jeweils die Kopplung 12,
23, 34, 45, 56 wirksam ist. Zwischen den Resonatoren 2 und 5 wirkt die Kopplung
25, zwischen den Resonatoren 1 und 6 wirkt die Kopplung 16. Der Eingang des Filters
und der Ausgang des Filters sind durch die Energieflußpfeile ebenfalls kenntlich
gemacht.
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Die maximal mögliche Zahl von vier tfberbrückungen wird bei Fig. 1
dabei also nicht erreicht, wenn nicht diese diagonal durch die Ecken fUhren sollen.
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Wenn man nun die Resonatoren so anordnet, daß sie um jeweils eine
halbe Resonatorbreite zueinander versetzt sind und ihre Zuordnung zu den fortlaufenden
Nummern ändert, dann wird die volle Zahl von vier Uberbrückungen möglich, wie Fig.
2a und Fig. 2b in zwei Möglichkeiten zeigen und zwar einen Versatz in Spaltenrichtung
A, B, C bzw. in Zeilenrichtung I, II, III.
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Eine Besonderheit der versetzten Resonatorordnung entsprechend Fig.
2a, 2b gegenUber der bekannten nach Fig. 1 besteht darin, daß durch Uberbrückungenerzeugte
Dämpfungspole möglich werden, die unsymmetrisch zum
Durchlaßbereich
des Filters angeordnet sind, z.B. ein Pol unten, drei Pole oben, wogegen mit der
Anordnung nach Fig. 1 immer die nur in gerader Zahl auftretenden Dämpfungspole ja
zur Hälfte unter- und oberhalb und außerdem näherungsweise frequenzsymmetrisch zur
Durchlaßmitte liegen. In IEEE Trans MTT-14 (1966), S. 40 ist die einfachste Möglichkeit
einer versetzten Resonatoranordnung gezeigt, nämlich drei Resonatoren mit einer
Uberbruckung. Weitere Arbeiten, wie z.B. IEEE Tans. MTT-30 (1982), S. 1300, benutzen
die Resonatoranordnung ohne Versatz entsprechend Fig. 1.
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Fig. 3a, 3b, 3c zeigen noch einige weitere Möglichkeiten, wobei die
maximal mögliche Zahl der UberbrUckungen nicht ausgenutzt wird. Diese ist ohnehin
bei Anordnungen von mehr als sechs Resonatoren aus topologischen Gründen nicht mehr
erreichbar. Die Zeilen I und II haben unterschiedliche Resonatorzahl, die Spalten
A, B, C sind nicht vollständig. Die vorstehenden AusfUhrungen gelten fUr die Resonatoren
1 bis 7 und die Kopplungen entsprechend.
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Über den Schwingmodus der rechteckigen Resonatoren sowie die Art der
Koppelglieder, die beide hier nur schematisch dargestellt sind, brauchen keine Angaben
gemacht zu werden, da diese unterschiedlicher Art sein und sich zudem wechselseitig
bedingen können. So sind z.B. auch TEM-Innenleiter in einem Rechteckaußenleiter
denkbar, oder können die Kopplungen als Löcher, Stife und auch Schleifen realisiert
werden.
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1 Patentanspruch 3 Figuren