DE3901750C1

DE3901750C1 - Microwave filter

Info

Publication number: DE3901750C1
Application number: DE19893901750
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. 7151 Allmersbach Im Tal De Rosenberg; Dieter Dipl.-Ing. 7054 Korb De Wolk
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1989-01-21
Filing date: 1989-01-21
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 2009-01-22

Abstract

The intention is to provide a microwave filter which can be switched between a plurality of inputs or outputs, respectively, which saves spaces and weight to the greatest possible extent. The microwave filter has at least two cavity resonators (HR1, HR2, HR3) which are connected to each other via coupling apertures (K11, K12, K22, K31, K32). One of the cavity resonators (HR1, HR2, HR3) is provided with at least two coupling apertures (K31, K32) which are located so that it is possible to couple the wave mode excited in this cavity resonator (HR3) through each of them. This cavity resonator (HR3) is movably mounted such that one of its coupling apertures (K31, K32) can be aligned at will with one of the existing input or output gates (T1, T2) respectively, with, regardless of which input gate or output gate (T1, T2) respectively one of the coupling apertures (K31, K32) faces, another coupling aperture being aligned with the cavity resonator (HR2) adjacent to this movable cavity resonator (HR3). Because of its small volume and low weight, this microwave filter is suitable for use in satellites. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Mikrowellenfilter, dessen Ein- und Ausgangssignal wahlweise auf eins von mehreren Ein- bzw. Ausgangstoren geschaltet werden kann und das aus mindestens zwei miteinander über Koppelblenden gekoppelten Hohlraumresonatoren besteht.The present invention is based on a microwave filter, whose input and output signal optionally to one of several input or output gates can be switched and that from at least two with each other via coupling plates coupled cavity resonators.

Derartige umschaltbare Mikrowellenfilter werden üblicherweise, wie aus G. L. Matthaei, L. Young, E. M. T. Jones "Microwave Filters, Impedance-matching Networks, and Coupling Structures", McGraw-Hill Book Company, 1964, S. 847-864 hervorgeht, als Richtungsfilter (Directional Filters) ausgeführt. Solche Richtungsfilter bestehen aus zwei Hohlleitern, die längsseitig über eine Anordnung aus Hohlraumresonatoren miteinander gekoppelt sind. Je nachdem, ob ein links- oder rechtszirkular polarisiertes Feld in den Hohlraumresonatoren angeregt wird, breitet sich dieses Feld in die eine oder in die andere Richtung in dem Hohlleiter aus, der das Feld aus den Hohlraumresonatoren auskoppelt. Ein Richtungsfilter erfordert einen hohen Aufwand an Hohlraumresonatoren, gerade wenn eine Filtercharakteristik verlangt wird, zu deren Realisierung viele Resonanzkreise erforderlich sind. Denn jeder der miteinander gekoppelten Hohlraumresonatoren kann mit dem in ihm angeregten zirkular polarisierten Feld nur einen Resonanzkreis bilden. Wie bereits gesagt, werden zirkular polarisierte Felder benötigt, um eine Richtungswahl für die Ein- bzw. Auskopplung der Filtersignale treffen zu können. Die Hohlraumresonatoren können nicht mit voneinander unabhängigen linear polarisierten Feldern betrieben werden, von denen jedes Feld einen eigenen Resonanzkreis darstellt. Für die einzelnen Hohlraumresonatoren eines Richtungsfilters ist also nur ein Ein-Kreis-Betrieb (Single-Mode) und kein Zwei- oder Drei-Kreis-Betrieb (Dual- oder Triple-Mode) möglich. Bei der Realisierung eines Mikrowellenfilters käme man mit weniger Hohlraumresonatoren aus, wenn jeder mehrkreisig betrieben werden könnte.Such switchable microwave filters are usually, as from G.L. Matthaei, L. Young, E.M.T. Jones "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures ", McGraw-Hill Book Company, 1964, pp. 847-864 emerges as a directional filter executed. Such directional filters consist of two Waveguides, the longitudinal side of an arrangement Cavity resonators are coupled together. Depending on, whether a left or right circularly polarized field in the When cavity resonators are excited, this field spreads in one or the other direction in the waveguide which couples the field out of the cavity resonators. A directional filter requires a lot of effort Cavity resonators, especially if a filter characteristic is required, many resonance circles for their realization required are. Because each of the coupled Cavity resonators can with the circular excited in it polarized field only form a resonance circuit. How already said, are circularly polarized fields required to choose a direction for the input or Decoupling the filter signals. The Cavity resonators cannot interact with each other independent linear polarized fields are operated, each field represents its own resonance circuit. For the individual cavity resonators of a directional filter is therefore only a single-circuit operation (single mode) and not one Two or three-circuit operation (dual or triple mode) possible. In the implementation of a microwave filter would come one with fewer cavity resonators if everyone could be operated in multiple circuits.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein umschaltbares Mikrowellenfilter der eingangs genannten Art anzugeben, das mit möglichst wenig Hohlraumresonatoren auskommt, um eine kleinvolumige und leichte Anordnung zu erhalten.The invention is therefore based on the object switchable microwave filter of the type mentioned specify that with as few cavity resonators as possible needs a small-volume and light arrangement receive.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved through the features of Claim 1 solved, and appropriate designs of Invention emerge from the subclaims.

Bei dem nach der Erfindung ausgeführten umschaltbaren Mikrowellenfilter können zumindest die feststehenden Hohlraumresonatoren mehrkreisig, d. h. mit mehreren Moden (Dual-Mode, Triple-Mode) betrieben werden. Dadurch können Hohlraumresonatoren eingespart werden.In the switchable according to the invention Microwave filters can at least the fixed Cavity resonators multi-circuit, d. H. with multiple fashions (Dual mode, triple mode) are operated. This allows Cavity resonators can be saved.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert. Using one shown in the drawing The invention will now be explained in more detail by way of example.

Das in der Figur gezeigte Mikrowellenfilter besteht aus drei miteinander gekoppelten Hohlraumresonatoren HR 1, HR 2 und HR 3. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel können es auch zwei oder mehr als drei Hohlraumresonatoren sein. Die Zahl der benötigten Hohlraumresonatoren hängt davon ab, wieviele Resonanzkreise erforderlich sind, um eine gewünschte Filtercharakteristik zu realisieren. Alle vorhandenen Hohlraumresonatoren HR 1, HR 2, HR 3 haben beispielsweise Zylinderform. Dabei sind zwei Hohlraumresonatoren HR 1, HR 2 axial hintereinander angeordnet und über eine Koppelblende K 12 in ihrer gemeinsamen Trennwand miteinander gekoppelt. Außerdem besitzt der zweite Hohlraumresonator HR 2 in seiner dem dritten Hohlraumresonator HR 3 zugewandten Stirnseite noch eine Koppelblende K 22 und ebenso der erste Hohlraumresonator HR 1 in seiner dem Hohlraumresonator HR 2 abgewandten Stirnseite eine Koppelblende K 11.The microwave filter shown in the figure consists of three interconnected cavity resonators HR 1 , HR 2 and HR 3 . In a departure from this exemplary embodiment, there may also be two or more than three cavity resonators. The number of cavity resonators required depends on how many resonant circuits are required to achieve a desired filter characteristic. All existing cavity resonators HR 1 , HR 2 , HR 3 have a cylindrical shape , for example. In this case, two cavity resonators HR 1 , HR 2 are arranged axially one behind the other and coupled to one another in their common partition via a coupling orifice K 12 . In addition, the second cavity resonator HR 2 also has a coupling aperture K 22 in its end face facing the third cavity resonator HR 3, and likewise the first cavity resonator HR 1 has a coupling aperture K 11 in its end face facing away from the cavity resonator HR 2 .

Der dritte äußere Hohlraumresonator HR 3 ist senkrecht zu den beiden anderen Hohlraumresonatoren HR 1 und HR 2 angeordnet und um seine Längsachse A drehbar gelagert. Dieser dritte Hohlraumresonator HR 3 sei in seinen geometrischen Abmessungen so dimensioniert, daß in ihm der TE 011-Modus existenzfähig ist. Denn der TE 011-Modus hat den Vorteil, daß er überall auf dem Umfang des Hohlraumresonators HR 3 gleich stark angekoppelt (d. h. ein- bzw. ausgekoppelt) werden kann. In seiner die Zylindermantelfläche bildenden Wand sind zwei radial um 90 Grad gegeneinander versetzte Koppelblenden K 31 und K 32 eingelassen. Seitlich des dritten drehbaren Hohlraumresonators HR 3 sind zwei feststehende Ein- bzw. Ausgangstore T 1 und T 2 in Form zweier Hohlleiterabschnitte angeordnet. Diese Hohlleitertore T 1 und T 2 sind jeweils an der dem Hohlraumresonator HR 3 zugewandten Seite mit einer Koppelblende KT 11 bzw. KT 21 zur Ankopplung an den Hohlraumresonator HR 3 und an der gegenüberliegenden Seite mit einer Koppelblende KT 12 bzw. KT 22 zur Ankopplung an weiterführende Hohlleiter (in der Zeichnung nicht dargestellt) versehen. Es ist natürlich auch möglich, die weiterführenden Hohlleiter direkt ohne Zwischenschalten der Hohlleiterabschnitte T 1 und T 2 an den dritten Hohlraumresonator HR 3 anzukoppeln. Die Hohlleiterabschnitte T 1 und T 2 können aber vorteilhafterweise als λ/4-Leitungen zur Anpassung der weiterführenden Hohlleiter an den Hohlraumresonator HR 3 ausgenutzt werden. Ein solcher λ/4-Hohlleiterabschnitt HA kann auch zwischen dem dritten drehbaren Hohlraumresonator HR 3 und dem feststehenden zweiten Hohlraumresonator HR 2 eingefügt werden, um zwischen beiden eine optimale Anpassung zu erzielen.The third outer cavity resonator HR 3 is arranged perpendicular to the other two cavity resonators HR 1 and HR 2 and is rotatably supported about its longitudinal axis A. This third cavity resonator HR 3 is dimensioned in such a way that the TE 011 mode is viable in it. This is because the TE 011 mode has the advantage that it can be coupled (that is, coupled in and out) to the same extent anywhere on the circumference of the cavity resonator HR 3 . In its wall forming the cylinder surface, two coupling diaphragms K 31 and K 32 are set radially offset by 90 degrees. To the side of the third rotatable cavity resonator HR 3 are two fixed entry and exit gates T 1 and T 2 in the form of two waveguide sections. These waveguide gates T 1 and T 2 are each on the side facing the cavity resonator HR 3 with a coupling screen KT 11 or KT 21 for coupling to the cavity resonator HR 3 and on the opposite side with a coupling screen KT 12 or KT 22 for coupling further waveguide (not shown in the drawing). It is of course also possible to couple the further waveguides directly to the third cavity resonator HR 3 without interposing the waveguide sections T 1 and T 2 . However, the waveguide sections T 1 and T 2 can advantageously be used as λ / 4 lines for adapting the further waveguides to the cavity resonator HR 3 . Such a λ / 4 waveguide section HA can also be inserted between the third rotatable cavity resonator HR 3 and the fixed second cavity resonator HR 2 in order to achieve an optimal match between the two.

Die Tore 1 und 2 sind relativ zum zweiten Hohlraumresonators HR 2 so angeordnet, daß bei einer Ausrichtung der Koppelblende K 31 des dritten Hohlraumresonators HR 3 auf den zweiten Hohlraumresonator HR 2 bzw. den ihm vorgeschalteten λ/4- Hohlleiterabschnitt HA die andere Koppelblende K 32 des dritten Hohlraumresonators dem Tor T 1 zugewandt ist und daß die Koppelblende K 31 auf das andere Tor T 2 ausgerichtet ist, wenn die Koppelblende K 32 dem zweiten Hohlraumresonator HR 2 zugewandt ist. Somit kann ein z. B. durch die Koppelblende K 11 im ersten Hohlraumresonator HR 1 eingekoppeltes Eingangssignal nach Durchlaufen der drei Hohlraumresonatoren HR 1, HR 2 und HR 3 wahlweise an eines der beiden Tore T 1, T 2 angekoppelt werden. Für das Umschalten ist lediglich ein Verdrehen des dritten Hohlraumresonators HR 3 erforderlich. An die beiden Tore T 1, T 2 könnten beispielsweise zwei Antennen mit verschiedenen Strahlungsrichtungen angeschlossen sein, so daß von einem Satelliten aus ein Signal, welches im Durchlaßfrequenzbereich des Mikrowellenfilters liegt, wahlweise auf verschiedene Erdregionen abgestrahlt werden kann.The gates 1 and 2 are arranged relative to the second cavity resonator HR 2 so that when the coupling aperture K 31 of the third cavity resonator HR 3 is aligned with the second cavity resonator HR 2 or the λ / 4 waveguide section HA connected upstream thereof, the other coupling aperture K 32 of the third cavity resonates towards the gate T 1 and that the coupling diaphragm K 31 is aligned with the other gate T 2 when the coupling diaphragm K 32 faces the second cavity resonator HR 2 . Thus, a z. B. coupled through the coupling plate K 11 in the first cavity HR 1 input signal after passing through the three cavity resonators HR 1 , HR 2 and HR 3 can optionally be coupled to one of the two gates T 1 , T 2 . All that is required for switching is to rotate the third cavity resonator HR 3 . For example, two antennas with different radiation directions could be connected to the two gates T 1 , T 2 , so that a signal which is in the pass frequency range of the microwave filter can optionally be emitted to different regions of the earth from a satellite.

Da das hier zugrundeliegende Mikrowellenfilter auch reziprok betrieben werden kann, können die Tore T 1 und T 2 sowohl als Signaleingänge als auch als Signalausgänge verwendet werden.Since the microwave filter on which this is based can also be operated reciprocally, the gates T 1 and T 2 can be used both as signal inputs and as signal outputs.

Auch lassen sich nicht nur zwei Tore, wie es beispielhaft vorangehend beschrieben worden ist, an den drehbaren Hohlraumresonator HR 3 ankoppeln; es können auch bei entsprechend größerer Zahl von Koppelblenden mehr als zwei Tore sein.It is also not only possible to couple two gates, as has been described above by way of example, to the rotatable cavity resonator HR 3 ; there can be more than two gates even with a correspondingly large number of coupling plates.

Claims

1. Mikrowellenfilter, dessen Ein- und Ausgangssignal wahlweise auf eins von mehreren Ein- bzw. Ausgangstoren geschaltet werden kann und das aus mindestens zwei miteinander über Koppelblenden gekoppelten Hohlraumresonatoren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Hohlraumresonatoren (HR 1, HR 2, HR 3) mit mindestens zwei Koppelblenden (K 31, K 32) versehen ist, die so lokalisiert sind, daß durch jede von ihnen eine Ankopplung des in diesem Hohlraumresonator (HR 3) angeregten Wellenmodus möglich ist, und daß dieser Hohlraumresonator (HR 3) derart beweglich gelagert ist, daß wahlweise eine seiner Koppelblenden (K 31, K 32) auf eins der vorhandenen Ein- bzw. Ausgangstore (T 1, T 2) ausgerichtet werden kann, wobei, egal welchem Ein- bzw. Ausgangstor (T 1, T 2) eine der Koppelblenden (K 31, K 32) zugewandt ist, jeweils eine andere Koppelblende auf den diesem bewegbaren Hohlraumresonator (HR 3) benachbarten Hohlraumresonator (HR 2) ausgerichtet ist.1. Microwave filter, the input and output signal of which can optionally be switched to one of several input or output gates and which consists of at least two cavity resonators coupled to one another via coupling screens, characterized in that one of the cavity resonators ( HR 1 , HR 2 , HR 3 ) is provided with at least two coupling diaphragms ( K 31 , K 32 ), which are localized in such a way that each of them can couple the wave mode excited in this cavity ( HR 3 ), and that this cavity ( HR 3 ) is so movable It is supported that one of its coupling plates ( K 31 , K 32 ) can be aligned with one of the existing entrance or exit gates ( T 1 , T 2 ), whereby, regardless of which entrance or exit gate ( T 1 , T 2 ) one of the coupling apertures (K 31, K faces 32) is respectively aligned with a different coupling aperture to this movable cavity (HR 3) adjacent cavity resonator (HR2).

2. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Hohlraumresonator (HR 3) Zylinderform hat und um seine Längsachse (A) drehbar gelagert ist und daß die Koppelblenden (K 31, K 32) zur Ankopplung des bewegbaren Hohlraumresonators (HR 3) an die Ein- bzw. Ausgangstore (T 1, T 2) und an den (die) anderen Hohlraumresonator(en) (HR 1, HR 2), welche fest positioniert sind, in der Mantelfläche des bewegbaren Hohlraumresonators (HR 3) angeordnet sind. 2. Microwave filter according to claim 1, characterized in that the movable cavity ( HR 3 ) has a cylindrical shape and is rotatably mounted about its longitudinal axis ( A ) and that the coupling screens ( K 31 , K 32 ) for coupling the movable cavity ( HR 3 ) to the entrance and exit gates ( T 1 , T 2 ) and to the other cavity resonator (s) ( HR 1 , HR 2 ), which are firmly positioned, are arranged in the lateral surface of the movable cavity resonator ( HR 3 ) .

3. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Hohlraumresonator (HR 3) dimensioniert ist, daß darin der TE 011-Modus existenzfähig ist.3. Microwave filter according to claim 1 or 2, characterized in that the movable cavity ( HR 3 ) is dimensioned in that the TE 011 mode is viable.

4. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- bzw. Ausgangstore (T 1, T 2) zur Anpassung an Anschlußhohlleiter als λ/4-Hohlleiterabschnitte ausgebildet sind und daß zwischen dem bewegbaren Hohlraumresonator (HR 3) und dem ihm benachbarten fest positionierten Hohlraumresonator (HR 2) ein λ/4-Hohlleiterabschnitt (HA) eingefügt ist.4. Microwave filter according to claim 1 or 2, characterized in that the input and output gates ( T 1 , T 2 ) are designed to adapt to connecting waveguides as λ / 4 waveguide sections and that between the movable cavity ( HR 3 ) and the a λ / 4 waveguide section ( HA ) is inserted adjacent to the permanently positioned cavity resonator ( HR 2 ).