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Mikrowellenbanddur chla-ssfilter
EMI1.1
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eine gleichzeitige Abänderung der Induktivität und Kapazität, im Gegensatz zu aus konzentrierten Ele- menten bestehenden Schwingungskreisen, wo in Kenntnis der gesondert gemessenen Induktivitäts- und
Kapazitätswerte das Verhalten des Schwingungskreises in Abhängigkeit von der Frequenz im voraus fest- gestellt werden kann. Für den Mikrowellenbereich kann kein paralleler Nebenschlussschwingungskreis her- gestellt werden, der aus beliebig hoher Induktivität und Kapazität besteht, d. h. dessen Admittanz sich in Abhängigkeit von der Frequenz beliebig schnell ändert. Die Erreichung hoher Induktivität und Kapazi- tät bedingt eine besondere Anordnung der einzelnen Elemente, was lediglich durch Versuche verwirklicht werden kann.
Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Nachteile durch Schaffung eines Mikrowellenbanddurch- lassfilters, das den gestellten Forderungen bei möglichst geringer Anzahl von Elementen möglichst vor- teilhaft entspricht.
Das Mikrowellenbanddurchlassfilter gemäss der Erfindung kann durch parallele Nebenschlussschwin- gungskreise gebildet werden, die in einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind. Das kapazitive Element je eines parallelen Nebenschlussschwingungskreises besteht in einem kapazitiven
Zapfen, der von einer breiteren Wand des Hohlleiters senkrecht hervorragt, wobei das induktive Element durch eine volle Metallplatte oder durch eine Reihe von Metallstäben gebildet ist, welche die beiden breiteren Seiten des Hohlleiters senkrecht verbinden. Die Metallplatte bzw. die Stabreihe sind in der zur
Längsachse des Hohlleiters senkrechten Querschnittsebene desselben mit dem kapazitiven Zapfen ausge- richtet, d. h. in derselben linie angeordnet.
Die Metallplatte weist eine rechteckige Form auf und ist grösser als die Hälfte des Innenraumquerschnittes, wobei sie aber diesen Querschnitt nicht voll ausfüllt, so dass zwischen mindestens einer ihrer Kanten und der schmäleren Seitenwand des Hohlleiters ein Spalt verbleibt. In diesem Spalt ist der kapazitive Zapfen ausserhalb der zur breiteren Seitenwand des Hohlleiters senkrechten Symmetrieachse angeordnet.
Die Stabreihe besteht aus nebeneinander angeordneten Metallstäben, wobei das kleinste Rechteck, das diese Stabreihe in einer zur Längsachse des Hohlleiters senkrechten Ebene umfasst und bis zur schmä- leren Seitenwand des Hohlleiters reicht, grösser ist als die Hälfte des Hohlleiterquerschnittes, diesen jedoch nicht vollständig ausfüllt, so dass mindestens zwischen einer Seite desselben und der schmäleren Seitenwand des Hohlleiters ein Spalt verbleibt, wobei der das kapazitive Element darstellende Zapfen ausserhalb der zur breiteren Seitenwand des Hohlleiters senkrechten Symmetrieachse des Spaltes in diesem Spalt angeordnet ist.
Wie aus Versuchsmessungen hervorgeht, ändert sich die Admittanz eines parallelen Nebenschlussschwingungskreises aus derartigen induktiven und kapazitiven Elementen mit der Frequenz umso schneller und kann das den Forderungen entsprechende Filter aus einer umso geringeren Anzahl von parallelen Nebenschlussschwingungskreisen zusammengesetzt werden, je näher der kapazitive Zapfen an die schmä- lere Wand des Hohlleiters oder an das induktive Element angerückt ist. Dies ist der Grund dafür, dass der erwähnte Zapfen ausserhalb der Symmetrieachse des Spaltes zwischen dem Rand des induktiven Elementes und der schmäleren Seitenwand des Hohlleiters angeordnet werden muss.
Gemäss Versuchserfahrungen ist es vorteilhafter, den kapazitiven Zapfen nicht an das induktive Element, sondern an die schmälere Wand des Hohlleiters heranzurücken, da in diesem Fall eine steilere Frequenzkurve des Schwingungskreises erhalten wird. Bezüglich der parallelen Nebenschlussschwingungskreise besteht auch die Forderung, dass ihre Admittanz bei von der Resonanzfrequenz entlegenen Frequenzen hoch sei. wozu ein induktives Element von hoher Admittanz verwendet werden muss. Deshalb muss das induktive Element, d. h. die Platte bzw. die Stabreihe, sich auf eine Fläche erstrecken, die grösser ist als die Hälfte des Innenquerschnittes des Hohlleiters.
Die Erfindung wird im nachstehenden auf Grund der Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist dabei die perspektivische Darstellung eines beispielsweisen erfindungsgemässen Schwingungskreises mit einem plattenförmigen Induktionselement. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit aus einer Stabreihe bestehendem Induktionselement. Die Fig. 3 bzw. 4 stellen beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Banddurchlassfilters dar, die aus Schwingungskreisen gemäss den Fig. 1 bzw. 2 zusammengestellt sind.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist ein Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt durch schmälere Seitenwände l, 2 und breitere Seitenwände 3. 4 begrenzt. In diesem Hohlleiter ist eine Platte 5 (Fig. 1) bzw. eine Stabreihe 6 (Fig. 2) senkrecht zu den Seitenwänden 3 und 4 angeordnet. Die Platte 5 bzw. die Stabreihe 6 stellt das induktive Element des Schwingungskreises dar und bildet eine metallische Verbindung zwischen den beiden Seitenwänden 3 und 4.
Die Platte 5 ist von rechteckiger Form und steht entlang dreier ihrer Kanten mit der Wand des Hohlleiters in Berührung, wobei mehr als die Hälfte des Innenquerschnittes des Hohlleiters durch die Platte
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ausgefüllt, d. h. die Breite der Platte grösser als die Hälfte der Breite des Hohlleiters ist. Diese Abmessung muss übrigens derart gewählt werden, dass neben der Platte 5 ein Zapfen 7 angebracht werden kann. der gemäss Fig. 1 aus der Seitenwand 3 des Hohlleiters in einer zu dieser Seitenwand senkrechten Rich- tung in den Innenraum des Hohlleiters hervorragt.
Im aus den Stäben 6 bestehenden induktiven Element gemäss Fig. 2 sind die Stäbe in gleichen Ab- ständen angeordnet und das kleinste Rechteck, das die Stabreihe in der Ebene der Stäbe in sich schliesst und sich bis zu einer schmäleren Seitenwand des Hohlleiters erstreckt, ist grösser als die Hälfte des inne- ren Hohlleiterquerschnittes. Dieses Viereck k ist in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet. Der kapazitive
Zapfen 7 ist neben der Stabreihe angeordnet, wie dies bei der Verwendung der induktiven Platte der Fall war. Es ist zweckmässig, beim Zusammenbau des Schwingungskreises das induktive Element im voraus in den Hohlleiter einzulöten. Der Zapfen ist dagegen derart einzubauen, dass seine wirksame Länge beliebig geändert und durch Messungen in die zweckmässigste Lage gebracht werden kann.
Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind zwecks Zusammenstellung eines erfindungsgemässen Mikrowellenbanddurchlassfilters mindestens zwei parallele Nebenschlussschwingungskreise im Hohlleiter an- zuordnen, wobei die Anzahl der Schwingungskreise durch die im Sperrbereich erwünschte Dämpfung bestimmt wird. Je höher diese Dämpfung ist, eine umso grössere Anzahl von parallelen Nebenschlussschwingungskreisen ist erforderlich, wobei der Abstand d derselben z. B. 3 X/4 betragen kann, wenn X die WelWellenlänge bezeichnet, die im Hohlleiter der mittleren Frequenz des Durchlassbandes entspricht. Dieses Filter ist eine Abänderung für Mikrowellen des durch die in der Übertragungstechnik bekannte Tschebischew
Approximation ermittelbaren Filters.
Es entspricht bei Anwendung von einer geringen Anzahl von Elementen in einem kurzen Hohlleiterstück strengen Übertragungsvorschriften, wobei auch der Vorteil besteht, dass das Filter Herstellungsungenauigkeiten gegenüber unempfindlich ist, da es mittels des kapazitiven Zapfens vor Festlegung bequem den günstigsten Werten entsprechend eingestellt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikrowellenbanddurchlassfilter, das aus in einem rechteckigen Hohlleiter in gleichen Abständen angeordneten parallelen Nebenschlussschwingungskreisen besteht und dessen einzelne parallele Nebenschlussschwingungskreise durch in einer zur Längsachse des Hohlleiters senkrechten gemeinsamen Ebene angeordnete kapazitive und induktive Nebenschlusselemente gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Element (5 ;
6) die breiteren Seitenwände (3 und 4) des Hohlleiters metallisch verbindet und das kleinste Rechteck (k), das in der Ebene des Schwingungskreises dieses induktive Element in sich schliesst und sich bis zu einer der schmäleren Seitenwände (2) des Hohlleiters erstreckt, grösser ist als die Hälfte des inneren Hohlleiterquerschnittes, diesen jedoch nicht vollständig ausfüllt, so dass zwischen einer Seite des Rechtecks und der Wand (1) des Hohlleiters ein Spalt verbleibt, wobei von einer breiteren Seitenwand (3) des Hohlleiters ausgehend ausserhalb der zu den breiteren Seitenwänden (3,4) senkrechten Symmetrieachse des Spaltes parallel zu dieser Symmetrieachse ein kapazitiver Zapfen (7) in diesen Spalt hervorragt.