DE4116755C2 - Mikrowellenfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellenfilter aus mehreren aneinandergereihten Hohlraumresonatoren in denen resonierende Wellentypen, die in einem Hauptkoppelweg über Koppelmittel miteinander gekoppelt sind, erzeugbar sind, wobei mindestens eine Umwegkopplung zwischen Wellentypen in nicht benachbarten Hohlraumresonatoren besteht, so daß sich eine gewünschte Filtercharakteristik ergibt.

Ein derartiges Mikrowellenfilter ist bekannt aus "Frequenz", 24(1970)11, S. 340-341. Hier werden Umwegkopplungen zwischen Wellentypen in einander nicht benachbarten Hohlraumresonatoren durch Leitungen realisiert, die an die betreffenden Hohlraumresonatoren angekoppelt sind und außerhalb der Hohlraumresonatoren verlaufen. Mit diesen zusätzlichen Umwegkopplungen eröffnen sich weitere Möglichkeiten bei der Verwirklichung gewünschter Filtercharakteristika, weil dadurch eine größere Zahl von Kopplungsvarianten zwischen den Resonanzkreisen des Filters gegeben ist als wenn nur Resonanzkreise in benachbarten Hohlraumresonatoren miteinander gekoppelt werden. Allerdings sind die gemäß dem Stand der Technik verwendeten externen Leitungen für die Umwegkopplungen sehr aufwendig und besitzen außerdem eine hohe Frequenzabhängigkeit.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellenfilter der eingangs genannten Art anzugeben, das mit einem möglichst geringen mechanischen Aufwand eine hohe Zahl von Kopplungen der vorhandenen Resonanzkreise zuläßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung geht aus dem Unteranspruch hervor.

Die Erfindung führt zu einer höheren Flexibilität beim Entwurf eines Filters. Wegen der größeren Vielzahl von Kopplungsvarianten kann gegenüber herkömmlichen Filtern, bei denen nur Resonanzkreise in benachbarten Hohlraumresonatoren miteinander gekoppelt sind, auf gewisse Resonanzkreise verzichtet werden und zumindest im Nahbereich trotzdem eine vergleichbare Dämpfungscharakteristik realisiert werden. Verzicht auf Resonanzkreise bedeutet Einsparung an ein oder mehreren Hohlräumen, was für das Filter eine Reduzierung an Volumen und Gewicht bringt, ein besonders für die Raumfahrtanwendung erstrebenswertes Ziel.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein zweikreisiges Filter,

Fig. 2 die Kopplungskonfiguration des zweikreisigen Filters,

Fig. 3 ein vierkreisiges Filter,

Fig. 4 die Kopplungskonfiguration des vierkreisigen Filters und

Fig. 5 zwei Wellentypen.

Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Mikrowellenfilters, bestehend aus zwei hintereinander angeordneten Hohlraumresonatoren HR1 und HR2. Die beiden Hohlraumresonatoren HR1 und HR2 sind durch eine Koppelblende mit einer darin eingelassenen Koppelöffnung K2 voneinander getrennt. An der freien Stirnseite des ersten Hohlraumresonators HR1 ist über eine Koppelöffnung K1 ein Eingangshohlleiter H1 und an dem freien Stirnseite des zweiten Hohlraumresonators HR2 über eine Koppelöffnung K3 ein Ausgangshohlleiter H2 angekoppelt. Das Filter soll zweikreisig sein, d. h. im ersten Hohlraumresonator HR1 ist ein TE11n- Wellentyp, der einen ersten Resonanzkreis darstellt, und in dem zweiten Hohlraumresonator HR2 ebenfalls ein TE11n- Wellentyp, der den zweiten Resonanzkreis darstellt, existent. Der Fig. 5 ist der TE11n-Wellentyp zu entnehmen, wobei die durchgezogene Linien die magnetischen Feldlinien und die unterbrochenen Linien die elektrischen Feldlinien darstellen. Die Koppelöffnung K2 in der Blende zwischen den beiden Hohlraumresonatoren HR1 und HR2 ist so plaziert, daß eine Kopplung zwischen den die Resonanzkreise R1 und R2 darstellenden Wellentypen zustande kommt. Außer dieser Kopplung zwischen den die Resonanzkreise R1 und R2 darstellenden Wellentypen in den einander benachbarten Hohlraumresonatoren HR1 und HR2 soll zusätzlich noch eine Kopplung zwischen dem Wellentyp des Eingangshohlleiters H1 und dem Resonanzkreis R2 in dem dem Eingangshohlleiter H1 nicht benachbarten Hohlraumresonator H2 geschaffen werden. Zu diesem Zweck ist die Koppelöffnung K1 für die Ankopplung des Eingangshohlleiters H1 an den ersten Hohlraumresonator HR1 so gelegt, daß der Wellentyp des Eingangshohlleiters im ersten Hohlraumresonator HR1 einen TM01-Wellentyp (s. Fig. 5) anregt. Dieser TM01-Wellentyp stellt keinen Resonanzkreis des Filters dar, sondern er dient lediglich als Signalleitung, welche den Wellentyp des Eingangshohlleiters H1 an den Wellentyp des Resonanzkreises R2 im zweiten Hohlraumresonator HR2 ankoppelt Voraussetzung dafür ist aber, daß die Koppelöffnung R2 in der Blende zwischen den beiden Hohlraumresonatoren HR1 und HR2 so gelegt ist, daß der TM01- Wellentyp mit dem TE11n-Wellentyp des Resonanzkreises R2 im zweiten Hohlraumresonator HR2 koppelt. Damit, wie gesagt, einerseits der Wellentyp des Eingangshohlleiters H1 sowohl an den TE11n-Wellentyp des Resonanzkreises R1 und den TN01- Wellentyp im ersten Hohlraumresonator HR1 ankoppelt und auch diese beiden Wellentypen des ersten Hohlraumresonators HR2 mit dem TE11n-Wellentyp des Resonanzkreises R2 im zweiten Hohlraumresonator HR2 koppeln, sind die Koppelöffnungen R1 und K2 gegenüber der Mittelachse der aneinandergereihten Hohlraumresonatoren HR1 und HR2 versetzt anzuordnen. Der Grad der Kopplung zwischen den einzelnen Wellentypen hängt im wesentlichen von der Geometrie des Hohlraumresonators HR1 und der Dimensionierung der Koppelöffnungen K1 und K2 ab.

Die Fig. 2 macht die Koppelkonfiguration der in Fig. 1 dargestellten Anordnung deutlich. Sie zeigt, daß zwischen dem Wellentyp des Eingangshohlleiters H1 sowohl eine Kopplung mit dem Resonanzkreis R1 des ersten Hohlraumresonators HR1 als auch eine Kopplung (strichlierte Linie) mit dem Resonanzkreis R2 des zweiten Hohlraumresonators HR2 stattfindet.

Anstelle des Eingangshohlleiters H1 und des Ausgangshohlleiters H2 könnten auch weitere Hohlraumresonatoren HR1 mit darin existenten Resonanzkreisen angekoppelt sein. Dann eröffnen sich noch mehr Möglichkeiten für Kopplungen zwischen Resonanzkreisen von einander benachbarten Hohlraumresonatoren als auch für Kopplungen zwischen Resonanzkreisen in nicht benachbarten Hohlraumresonatoren. Als Signalleitung für die Kopplung von Resonanzkreisen, die in nicht benachbarten Hohlraumresonatoren existent sind, können statt einem Wellentyp auch mehrere nicht als Resonanzkreise dienende Wellentypen in den (den) zwischen den einander nicht benachbarten Hohlraumresonatoren liegenden Hohlraumresonator(en) angeregt werden.

Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenfilters unterscheidet sich von dem in Fig. 1 nur dadurch, daß in jedem Hohlraumresonator HR3, HR4 zwei Resonanzkreise, nämlich R3, R4 und R5, R6 existieren. Die Resonanzkreise R3 und R4 bzw. R5 und R6 sind jeweils durch orthogonale TE11n-Wellentypen realisiert. Der TE1O-Wellentyp des Eingangshohlleiters H3 ist über eine Koppelöffnung K4 in der stirnseitigen Blende des ersten Hohlraumresonators HR3 mit dem TE11n-Wellentyp des Resonanzkreises R3 und außerdem mit einem als Signalleitung dienenden TM01-Wellentyp gekoppelt, der keinen Resonanzkreis darstellt. Wie bereits vorangehend ausgeführt, dient dieser TM01-Wellentyp dazu, um zwischen dem Wellentyp des Eingangshohlleiters H3 und dem TE11n-Wellentyp, der im zweiten Hohlraumresonator HR4 den Resonanzkreis R5 darstellt, eine Kopplung herzustellen. Damit sowohl diese Kopplung als auch eine Kopplung des TE11n-Wellentyps des Resonanzkreises R4 im ersten Hohlraumresonator HR3 mit dem TE11n-Wellentyp des Resonanzkreises R5 im zweiten Hohlraumresonator HR4 zustande kommt, muß die Koppelöffnung K5 in der die beiden Hohlraumresonatoren HR3 und HR4 von einander trennenden Blende gegenüber der zentralen Achse der Hohlraumresonatoren HR3 und HR4 versetzt und an einer Stelle angeordnet werden, wo die magnetischen Feldlinien des TM01- Wellentyps und des TE11n-Wellentyps des Resonanzkreises R4 in etwa parallel zueinander verlaufen. Die in Fig. 4 dargestellte Kopplungskonfiguration macht nochmals alle Kopplungen zwischen den verschiedenen Wellentypen deutlich.

Die vom Eingangshohlleiter H3 herangeführte Welle ist sowohl mit dem Resonanzkreis R3 im ersten Hohlraumresonator HR3 als auch mit dem Resonanzkreis R5 des zweiten Hohlraumresonators HR4 gekoppelt, wobei die letztere Kopplung mit Hilfe eines Wellentyps zustande kommt, der kein Resonanzkreis des Filters ist. Weiterhin ist der Resonanzkreis R4 im ersten Hohlraumresonator HR3 mit dem Resonanzkreis R5 im zweiten Hohlraumresonator HR4 gekoppelt. Die Kopplungen der zusammen in einem Hohlraumresonator HR3 bzw. HR4 befindlichen Resonanzkreise R3, R4 und R5, R6 erfolgen auf übliche hier nicht näher beschriebene Art und Weise mittels Koppelstiften, die durch die Wände der Hohlraumresonatoren HR3 und HR4 in deren Inneres hineinragen. Der Ausgangshohlleiter H4 ist über die Koppelöffnung K6 in der Abschlußblende des zweiten Hohlraumresonators HR4 an das Filter angekoppelt.

Die bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Wellentypen TE11n und TM01 erfordern wenig aufwendige Koppelmittel, nämlich einfache Schlitze in den Blenden der Hohlraumresonatoren. Es sind auch andere Wellentypen als Resonanzkreise und Signalleitungen denkbar. Die Wahl und Lage der Koppelmittel hängt von den jeweiligen Feldverläufen der gewählten Wellentypen ab.

Claims (3)

1. Mikrowellenfilter aus mehreren aneinandergereihten Hohlraumresonatoren, in denen resonierende Wellentypen, die in einem Hauptkoppelweg über Koppelmittel miteinander gekoppelt sind, erzeugbar sind, wobei mindestens eine Umwegkopplung zwischen Wellentypen in nicht benachbarten Hohlraumresonatoren besteht, so daß sich eine gewünschte Filtercharakteristik ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hohlraumresonator (HR1, HR3) zusätzlich zu seinem mindestens einen im Hauptkoppelweg liegenden resonierenden Wellentyp (R1, R3, R4) über ein Koppelmittel (K1, K4) des Hochraumresonators (HR1, HR3) ein weiterer nicht resonierender Wellentyp anregbar ist, der nicht mit jenem mindestens einen im Hauptkoppelweg liegenden resonierenden Wellentyp (R1, R3, R4) gekoppelt ist, sondern mit einem Wellentyp eines benachbarten Hohlraumresonators (HR2, HR4) und als nicht resonierender Wellentyp zur Signalleitung auf dem Umwegkoppelweg dient.

2. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegkopplung zwischen einem Wellentyp in einem an einen der Hohlraumresonatoren (HR1, HR2, HR3, HR4) angeschlossenen Eingangs- oder Ausgangshohlleiter und einem resonierenden Wellentyp in einem nicht mit dem Eingangs- oder Ausgangshohlleiter verbundenen Hohlraumresonator besteht.

3. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegkopplung zwischen zwei resonierenden Wellentypen in nicht benachbarten Hohlraumresonatoren besteht.