DE10010967A1

DE10010967A1 - Hohlraumresonator mit abstimmbarer Resonanzfrequenz

Info

Publication number: DE10010967A1
Application number: DE10010967A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Beis; Uwe Rosenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-09-13
Also published as: DE50114148D1; US20030102943A1; US7012488B2; AU2001242674A1; CN1416605A; EP1266423A1; WO2001067543A1; EP1266423B1

Abstract

Es soll ein Hohlraumresonator mit einem großen Durchstimmbereich einer Resonanzfrquenz und gleichzeitig hoher Güte angegeben werden. Ein solcher Hohlraumresonator, der einen runden Querschnitt aufweist und in dem der H11n-Wellentyp als Resonanzwellentyp existent ist, ist bezüglich seiner Querschnittsebene (5) zweigeteilt, und beide Hohlraumteile (1, 2) sind gegeneinander in Richtung ihrer gemeinsamen Längsachse (7) verschiebbar.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlraumresonator mit abstimmbarer Resonanzfrequenz, der einen runden Querschnitt aufweist und in dem der H11n-Wellentyp (n ist eine ganzzahlige positive Zahl) als Resonanzwellentyp existent ist, wobei der Abstand der beiden Stirnseiten des zylinderförmigen Hohlraums veränderbar ist.

Mikrowellenfilter mit geringen Verlusten werden üblicherweise aus mehreren miteinander gekoppelten Hohlraumresonatoren realisiert. Um das Filter auf einen gewünschten Frequenzbereich abstimmen zu können, sind Mittel erforderlich, mit denen die einzelnen Hohlraumresonatoren in ihrer Resonanzfrequenz durchstimmbar sind. Wie z. B. aus "The Dual-Mode Filter - A Realization", R. V. Snyder, The Microwave Journal, Dezember 1974, Seite 31-33 hervorgeht, wird die Resonanzfrequenz eines Hohlraumresonators dadurch abgestimmt, dass seine Länge verändert wird. Das geschieht gemäß der genannten Druckschrift dadurch, dass eine komplette Stirnseite des zylinderförmigen Hohlraumresonators verschiebbar gelagert ist. Eine derartige Konstruktion von frequenz-abstimmbaren Hohlraumresonatoren geht auch aus "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures", Matthaei, Young, Jones, McGraw-Hill Verlag, 1964, Seite 921-923 hervor. Hier ist die verschiebbare Stirnseite des Hohlraumresonators über schleifende Kontakte mit der Hohlraumwand elektrisch verbunden. Ein Hohlraumresonator mit derartigen Abstimmvorrichtungen besitzt eine relativ hohe Einfügungsdämpfung; das bedeutet, dass mit einem solchen Hohlraumresonator keine hohe Güte erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hohlraumresonator der eingangs genannten Art anzugeben, der einen großen Frequenzdurchstimmbereich hat und dabei eine möglichst hohe Güte aufweist, um damit Filter mit sehr geringer Einfügungsdämpfung realisieren zu können, welche über einen großen Frequenzbereich abstimmbar sind.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Hohlraumresonator, welcher einen runden Querschnitt aufweist und in dem der H11n-Wellentyp als Resonanzwellentyp existent ist, bezüglich einer Querschnittsebene zweigeteilt ist und dass beide Hohlraumteile gegeneinander in Richtung ihrer gemeinsamen Längsachse verschiebbar sind. Die beiden in axialer Richtung gegeneinander verschiebbaren Hohlraumteile beeinträchtigen die Güte des Hohlraumresonators nur unwesentlich. So lässt sich ein in seiner Frequenz abstimmbarer Hohlraumresonator verwirklichen, der eine sehr hohe Güte aufweist und damit die Realisierung eines Filters mit einer sehr geringen Einfügungsdämpfung ermöglicht.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Wird demnach als Trennebene zwischen den beiden Hohlraumteilen eine Querschnittsebene gewählt, welche in etwa im Bereich eines Maximums der elektrischen Feldstärke des H11n-Wellentyps liegt, kommt es kaum zu einer Beeinträchtigung der Güte des Hohlraumresonators.

Eine vorteilhafte mechanische und elektrische Verbindung zwischen den beiden Hohlraumteilen entsteht dadurch, dass ein Hohlraumteil mit einem Außengewinde und der andere Hohlraumteil mit einem Innengewinde versehen ist, sodass beide Hohlraumteile mit einem veränderbaren Abstand ihrer Stirnseiten ineinander verschraubbar sind. Dabei ist es zweckmäßig, dass der mit dem Innengewinde versehene Hohlraumteil im Bereich der Trennebene einen Absatz mit vergrößertem Innendurchmesser aufweist, an dessen Innenseite sich das Innengewinde befindet. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass die Innenquerschnitte beider Hohlraumteile gleich groß sind.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch einen zylinderförmigen Hohlraumresonator dargestellt. Dabei ist der Hohlraumresonator bezüglich seiner Querschnittabmessungen so dimensioniert, dass in ihm der H112-Wellentyp als Resonanzwellentyp existent ist. Um eine Abstimmung der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators durchführen zu können, ist er in zwei Hohlraumteile 1 und 2 aufgetrennt. Im Hohlraumteil 1 befindet sich die erste Stirnseite 3 des zylinderförmigen Hohlraumresonators und der Hohlraumteil 2 hat die gegenüberliegende Stirnseite 4 des Hohlraumresonators. Eine Frequenzabstimmung des Hohlraumresonators wird dadurch möglich, dass der Abstand zwischen den beiden Stirnseiten 3 und 4 in Richtung der Hohlraumresonator-Längsachse z veränderbar ist.

Neben dem Längsschnitt durch den Hohlraumresonator ist die Verteilung der elektrischen Feldstärke des H112-Wellentyps im Hohlraumresonator bezüglich seiner Längsachse z dargestellt. Die Trennebene 5 zwischen den beiden Hohlraumteilen 1 und 2 ist in eine solche Querschnittsebene des Hohlraumresonators gelegt worden, in der sich ein Maximum der elektrischen Feldstärke E befindet. Bei dieser Zweiteilung des Hohlraumresonators bildet der untere Hohlraumteil 1 etwa 3/4 und der obere Hohlraumteil 2 etwa 1/4 des gesamten Hohlraumes.

Eine gegenseitige axiale Verschiebung der beiden Hohlraumteile 1 und 2 zum Zwecke der Frequenzabstimmung wird dadurch erreicht, dass eine der beiden Hohlraumteile, hier der Hohlraumteil 1 an der Innenseite seines offenen Endes mit einem Innengewinde 6 und der andere Hohlraumteil 2 an seinem offenen Ende an der Außenseite mit einem Außengewinde 7 versehen ist. So ist es möglich, beide Hohlraumteile 1 und 2 ineinander zu verschrauben und über die Einschraubtiefe den die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators beeinflussenden Abstand zwischen den beiden Stirnseiten 3 und 4 einzustellen. Vorzugsweise besitzt der Hohlraumteil 1 an seinem offenen Ende einen Absatz 8 mit einem gegenüber dem normalen Hohlraumquerschnitt vergrößerten Innendurchmesser, und an der Innenseite dieses Absatzes 8 befindet sich das Innengewinde 6. Dann kann nämlich der Hohlleiterteil 2 in diesen Absatz 8 hineingeschraubt werden, womit der Hohlraumteil 2 die gleichen Abmessungen seines Innenquerschnitts wie der Hohlraumteil 1 behalten kann.

Der in der Trennebene 5 zwischen beiden Hohlraumteilen 1 und 2 erforderliche Spalt wird so gelegt und dimensioniert, dass er symmetrisch zum Maximum der elektrischen Feldstärke E liegt, wenn die Einschraubtiefe des Hohlraumteils 2 einer Abstimmung des Hohlraumresonators auf seine mittlere Frequenzlage entspricht. Bei einer Abstimmung auf die obere bzw. untere Frequenzlage gibt es gewisse Symmetrieabweichungen des Trennspalts gegenüber dem Maximum der elektrischen Feldstärke E, die aber sehr gering sind und keinen merkbaren Einfluss auf die Güte des Hohlraumresonators haben. Bei einer hohen Abstimmfrequenz wäre der Trennspalt nahezu geschlossen, während er bei einer Abstimmung auf die tiefste Frequenzlage am größten ist. Bei der gewählten Lage des Trennspaltes zwischen den Hohlraumteilen 1 und 2 kann der Resonanzwellentyp H11n über einen Frequenzbereich von ca. 10% abgestimmt werden. Der Trennspalt kann dabei bis zu etwa dem 0,1-fachen der entsprechenden Hohlleiterwellenlänge des Resonanzwellentyps groß werden, ohne dass eine Auswirkung auf die Güte erkennbar ist, da bei dieser Trennspaltgröße nahezu keine Wandströme über die Trennstelle fließen und damit keine Energie in den Spalt eingekoppelt wird.

Der Hohlraumteil 2 weist am unteren, in den Hohlraumteil 1 hineinragenden Ende einen Freistich 9 auf, der dazu dient, Toleranzen zwischen beiden Teilen auszugleichen. Eine elektrische Bedeutung hat dieser Freistich 9 nicht.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist im unteren Hohlraumteil 1 im Bereich des unteren Feldstärkemaximums eine Koppelöffnung 10 mit einer induktiven Koppelblende 11 eingelassen, über die die Ankoppelung eines weiteren Hohlraumresonators erfolgen kann. Auch andere Ankopplungsvorrichtungen sind möglich, z. B. in den Hohlraumresonator hineinragende Sonden, welche die elektrischen Feldkomponenten ankoppeln. Auch an den Stirnseiten angeordnete induktive Koppelblenden und am Umfang des Hohlraumresonators vorhandene induktive Koppelblenden, welche die transversalen magnetischen Feldkomponenten (Hr und/oder Hϕ) ankoppeln und dafür an Positionen mit nahezu maximaler Feldstärke der entsprechenden Feldkomponente angeordnet sind, sind möglich.

Da der hier verwendete Resonanzwellentyp H11n unter 90° entartet ist, können zwei Resonanzkreise durch die entarteten Wellentypen eines geometrischen Hohlraums realisiert und mit der oben beschriebenen Vorrichtung simultan abgestimmt werden. Dadurch wird die Gesamtgröße eines Filters als auch der Aufwand für eine aktive Gesamtabstimmvorrichtung wesentlich reduziert. Die Kopplung der dualen Wellentypen im Hohlraum kann in bekannter Weise mit Diskontinuitäten - üblicherweise Schrauben, die unter 45° bezogen auf die Orientierung der elektrischen Feldkomponenten der dualen Wellentypen auf dem Umfang des zylindischen Hohlraums - durchgeführt werden. Zudem kann auch in bekannter Weise durch zusätzliche Abstimmschrauben auf dem Umfang des Hohlraums eine Grundkorrektur der Frequenzlagen der zwei Wellentypen zueinander durchgeführt werden, die bei einer Filterrealisierung aufgrund unterschiedlicher Koppelbelastungen in der Regel notwendig ist.

Claims

1. Hohlraumresonator mit abstimmbarer Resonanzfrequenz, der einen runden Querschnitt aufweist und in dem der H11n- Wellentyp als Resonanzwellentyp existent ist, wobei der Abstand der beiden Stirnseiten des zylinderförmigen Hohlraums veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum bezüglich einer Querschnittsebene (5) zweigeteilt ist und dass beide Hohlraumteile (1, 2) gegeneinander in Richtung ihrer gemeinsamen Längsachse (z) verschiebbar sind.

2. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennebene (5) zwischen den beiden Hohlraumteilen (1, 2) eine Querschnittsebene gewählt ist, welche in etwa im Bereich eines Maximums der elektrischen Feldstärke (E) des H11n-Wellentyps liegt.

3. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraumteil (2) mit einem Außengewinde (7) und der andere Hohlraumteil (1) mit einem Innengewinde (6) versehen ist, sodass beide Hohlraumteile (1, 2) mit einem veränderbaren Abstand ihrer Stirnseiten (3, 4) ineinander verschraubbar sind.

4. Hohlraumresonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Innengewinde (6) versehene Hohlraumteil (1) im Bereich der Trennebene (5) einen Absatz (8) mit vergrößertem Innendurchmesser aufweist, an dessen Innenseite sich das Innengewinde (6) befindet.