DE1046128B - Capacitively coupled cavity resonator - Google Patents
Capacitively coupled cavity resonatorInfo
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- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/06—Cavity resonators
Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen kapazitiv mit Schmalprofil-Rechteckhohlleitern gekoppelten Hohlraumresonator. The invention relates to a capacitive narrow-profile rectangular waveguide coupled cavity resonator.
Es ist bekannt, daß im Bereich der Mikrowellen Resonanzkreise oder deren Kombinationen zu Frequenzfiltern aus Hohlraumresonatoren aufgebaut werden können. Durch Wahl der Abmessungen, der Abstimmung und der Koppelelemente solcher Resonatoren untereinander und mit den Anschlußleitungen können ähnliche Eigenschaften erzielt werden wie bei Filtern aus konzentrierten Elementen.It is known that in the field of microwaves resonance circuits or their combinations to frequency filters can be constructed from cavity resonators. By choosing the dimensions, the Coordination and the coupling elements of such resonators with each other and with the connecting lines properties similar to those of concentrated element filters can be achieved.
Es sind vier wesentlich verschiedene Arten der Kopplung denkbar, nämlich kapazitive (C) oder induktive Kopplung (L) mit dem Resonatorstrom (H) oder mit der Resonatorspannung (E). Relativ einfach realisierbar sind die Kombinationen CE und LH, die allgemein angewendet werden. Sie haben jedoch den Nachteil, beim Durchstimmen mit zunehmender Frequenz bandbreiter zu werden und ergeben unsymmetrische Durchlaß- und Laufzeitkurven. Darüber hinaus haben bekanntlich alle Leitungsresonatoren Durchlaßbereiche bei ungefähr ganzzahligem Vielfachen des Grunddurchlaßbereiches. Die Kombinationen CE und LH werden mit wachsenden Oktaven bandbreiter, so daß sie sehr schlechte Oberwellensperrung aufweisen. Ein weiterer Nachteil dieser Kombinationen ist es, daß ihr Ersatzkreis im Innern des Resonators liegt, was sich ungünstig für Abzweigschaltungen oder bei Verwendung eines derartigen Filters als Wellenwiderstandstransformator auswirkt. Diese Nachteile haben die restlichen beiden Kombinationen CH und LE nicht. Die Ausführung LE läßt sich jedoch bei Resonatoren geringer relativer Bandbreite praktisch schwer realisieren, weil große Serieninduktivitäten bei Mikrowellen nicht eindeutig darzustellen sind. Ähnliche Schwierigkeiten bereitet auch die Ausführung CH, da sich Blendenkopplungen bekannter Bauweise mit hinreichend großer Suszeptanz nicht beherrschen lassen.Four essentially different types of coupling are conceivable, namely capacitive (C) or inductive coupling (L) with the resonator current (H) or with the resonator voltage (E). The combinations CE and LH, which are generally used, are relatively easy to implement. However, they have the disadvantage of becoming broader bandwidth when tuning with increasing frequency and result in asymmetrical transmission and delay curves. In addition, it is known that all line resonators have passbands with approximately integral multiples of the fundamental passband. The combinations CE and LH become wider in bandwidth as the octaves increase, so they have very poor harmonic rejection. Another disadvantage of these combinations is that their equivalent circuit is located inside the resonator, which is unfavorable for branch circuits or when using such a filter as a characteristic impedance transformer. The remaining two combinations CH and LE do not have these disadvantages. However, the LE version is practically difficult to implement with resonators with a low relative bandwidth, because large series inductances cannot be clearly represented in the case of microwaves. The CH version also presents similar difficulties, since diaphragm couplings of known construction with a sufficiently large susceptance cannot be controlled.
So ist bereits eine als Bandfilter wirkende Hohlleiteranordnung bekannt, die mit einem in Längsrichtung verlaufenden Streifen aus dielektrischem Material, der in seiner Eintauchtiefe in den Hohlleiter einstellbar ist, und mit einer Anzahl in Querrichtung sich erstreckenden kapazitiven Kopplungsschlitzen versehen ist. Zur Erzielung von hinreichend großen Koppelsuszeptanzen müssen diese Schlitze sehr eng, nämlich in der Größenordnung von einigen Mikrometern, ausgebildet sein. Dies bedeutet aber für die Fertigung einer solchen Anordnung eine sehr schwer zu realisierende Forderung.Thus, a waveguide arrangement acting as a band filter is already known, which has a longitudinal direction extending strips of dielectric material, which in its immersion depth in the waveguide is adjustable, and with a number of capacitive coupling slots extending in the transverse direction is provided. To achieve sufficiently large coupling tolerances, these slots must be very narrow, namely on the order of a few micrometers. But this means for them Manufacture of such an arrangement is a requirement that is very difficult to implement.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Wahrung der Vorteile einer kapazitiven Stromkopplung diese so zu gestalten, daß keine zu hohen Kapazitiv gekoppelter HohlraumresonatorThe object of the invention is therefore, while maintaining the advantages of a capacitive current coupling to make this so that no too high capacitively coupled cavity resonator
Anmelder:
Standard Elektrik LorenzApplicant:
Standard electrical system Lorenz
Aktienges ells chaft,Corporation,
Stuttgart-Zuffenhausen,Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42Hellmuth-Hirth-Str. 42
Dr. Martin Müller, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Martin Müller, Pforzheim,
has been named as the inventor
Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeiten gestellt werden. Bei einem kapazitiv gekoppelten Hohlraumresonator, dessen Zuführungen als Schmalprofil-Rechteckhohlleiter ausgebildet sind und an den Hohlraumresonator mittels Stromkopplung gekoppelt sind, wird erfindungsgemäß mindestens im Innenraum eines der Schmalprofil-Hohlleiter parallel zu. dessen, breiteren Seitenwänden ein leitender Stab angeordnet, und zwischen den breiten Seitenwänden und dem leitenden Stab ist je ein schlitzförmiger Kopplungsspalt gebildet, der sich im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Hohlleiterbreite erstreckt.Requirements are placed on the manufacturing accuracy. With a capacitively coupled cavity resonator, whose feeds are designed as narrow-profile rectangular waveguides and to the cavity resonator Are coupled by means of current coupling, according to the invention at least one in the interior the narrow profile waveguide parallel to. whose, wider side walls a conductive rod is arranged, and a slot-shaped coupling gap is formed between the wide side walls and the conductive rod, which extends essentially uniformly over the entire width of the waveguide.
Der Hohlraumresonator kann mit rechteckigem Querschnitt und mit gleicher Breite α und gleicher
Höhe b wie der Anschlußhohlleiter ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es, daß seine Höhe b größer
ist als die des angekoppelten Schmalprofil-Rechteekhohlleiters und daß der Resonator im
angeregt ist.The cavity resonator can be designed with a rectangular cross section and with the same width α and the same height b as the connecting waveguide. It is particularly useful that its height b is greater than that of the coupled narrow-profile rectangular waveguide and that the resonator in the
is stimulated.
Eine mögliche Resonatorform, in welcher die Breite a des Anschlußhohlleiters erhalten bleibt, ist der kreiszylindrische Hm-Resonator gleicher Zylinderhöhe, der von einer Mantellinie aus angeregt wird.One possible resonator shape in which the width a of the connecting waveguide is retained is the circular-cylindrical H m resonator of the same cylinder height, which is excited from a surface line.
Schließlich hat sich als besonders günstig eine Abwandlung der beiden obengenannten Resonatorformen in der Weise ergeben, daß der Hohlraum eine zylindrische Form mit einem ovalen Querschnitt hat, daß der Schmalprofilleiter längs einer Mantellinie an der Schmalseite des Zylinders angekoppelt ist und daß der Resonator in einem H111 rnnd- oder H101rechteck-Modus angeregt ist.Finally, a modification of the two above-mentioned resonator shapes has been found to be particularly favorable in such a way that the cavity has a cylindrical shape with an oval cross-section, that the narrow-profile conductor is coupled along a surface line on the narrow side of the cylinder and that the resonator is in an H 111 rnnd or H 101 rectangle mode is excited.
Um eine besonders große Koppelsuszeptanz zu erreichen, bei der keine störenden Hn „-Wellenformen angeregt werden, wird vorzugsweise eine KopplungIn order to achieve a particularly high coupling susceptibility in which no interfering H n “waveforms are excited, a coupling is preferably used
H10 „-ModusH 10 "mode
809 698/341809 698/341
vorgeschlagen, die so bemessen ist, daß der leitende Stab einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß der Hohlleiterinnenraum an der Stelle der Kopplung durch eine entsprechende Bohrung parallel zu den Seitenwänden α derart erweitert ist, daß die mit dem leitenden Stab gebildete Kopplungsspalte einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.proposed, which is dimensioned so that the conductive rod has a circular cross-section and that the waveguide interior is widened at the point of coupling by a corresponding hole parallel to the side walls α such that the coupling gaps formed with the conductive rod have a circular segment-shaped cross-section.
Eine abstimmbare Kopplung läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß der kreisförmige Querschnitt des leitenden Stabes einseitig oder zweiseitig abgeplattet ist, so daß die Koppelspalte eine durch Drehen des Stabes veränderbare Breite besitzen.A tunable coupling can be, for. B. achieve that the circular cross-section of the conductive rod is flattened on one side or on both sides, so that the coupling column by turning the Have variable width rods.
Der Kopplungsstab kann von außen einsteckbar ausgebildet werden. Die Bandbreite und das Übersetzungsverhältnis des Resonators lassen sich also auch in weiten Grenzen dadurch verändern, daß der Kopplungsstab wahlweise austauschbar ist.The coupling rod can be designed so that it can be inserted from the outside. The bandwidth and the gear ratio of the resonator can also be changed within wide limits in that the Coupling rod is optionally interchangeable.
Kapazitiv gekoppelte Hohlraumresonatoren gemäß der Erfindung eignen sich besonders zum Bau von Frequenzfiltern, indem entweder entsprechend vorabgeglichene Resonatoren unter Zwischenschaltung von Hohlleiterstücken zu einem 1/4-gekoppelten Filter verbunden sind oder unmittelbar an der Kopplungskapazität angrenzende Hohlraumresonatoren zu einem direkt angekoppelten mehrkreisigen Filter vereinigt sind.Capacitively coupled cavity resonators according to the invention are particularly suitable for the construction of Frequency filters by using either appropriately pre-adjusted resonators with the interposition of Waveguide pieces are connected to form a 1/4 coupled filter or cavity resonators directly adjacent to the coupling capacitance to form one directly coupled multi-circuit filters are combined.
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert:The invention is explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the drawing:
Die Fig. 1 zeigt dabei im Längsschnitt einen Hohlraumresonator 1 mit einem Abstimmstempel 2 und den angeschlossenen Schmalprofil-Rechteckleitern 3 und 4. Der Hohlraum ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ovaler Hm-Resonator ausgebildet. Diese Form ist besonders günstig für eine Gußherstellung und für die nachfolgende Oberflächenbearbeitung.1 shows, in longitudinal section, a cavity resonator 1 with a tuning die 2 and the connected narrow-profile rectangular conductors 3 and 4. In this exemplary embodiment, the cavity is designed as an oval H m resonator. This shape is particularly favorable for a cast production and for the subsequent surface treatment.
Mit 5 und 6 sind die Kopplungsstäbe bezeichnet, die frei in je einer den Hohlleiter etwas aufweitende Bohrung angeordnet sind. Der Stab 6 ist auf einer Seite etwas abgeplattet, so daß mit seiner Drehung in der Bohrung die Spaltbreite wenigstens auf einer Seite in gewissen Grenzen geändert werden kann.With 5 and 6, the coupling rods are referred to, which are free in a slightly widening the waveguide Bore are arranged. The rod 6 is somewhat flattened on one side, so that with its rotation in the bore the gap width can be changed at least on one side within certain limits.
Mit einem Resonator der in Fig. 1 dargestellten Form lassen sich im 4000-MHz-Bereich Bandbreiten zwischen 10 und 100 MHz und mehr bei geringster Eigendämpfung erzielen, wobei schon eine Änderung der Kopplungsstäbe die Resonanzfrequenz mit nahezu konstanterBandbreite über einenBereichvonöOOMHz und mehr durchgestimmt werden kann. Flanscht man mehrere solche Resonatoren mit entsprechendem Abstand (etwa 1/4 zwischen den Koppelwalzen) hintereinander, so kann man aus einzelnen in einfachster Weise entsprechend abgeglichenen Resonatoren ein Mehrkreisfilter mit in weiten Grenzen beliebig einstellbaren Eigenschaften herstellen.With a resonator of the form shown in FIG. 1, bandwidths can be achieved in the 4000 MHz range Achieve between 10 and 100 MHz and more with the lowest inherent attenuation, with a change of the coupling rods the resonance frequency with an almost constant bandwidth over a range of ÖOOMHz and more can be voted through. If several such resonators are flanged at an appropriate distance (about 1/4 between the coupling rollers) one behind the other, so one can easily convert individual ones Way, appropriately balanced resonators a multi-circuit filter with arbitrarily adjustable within wide limits Establish properties.
In ähnlicher Weise läßt sich ein Mehrkreisfilter aus mehreren direkt miteinander gekoppelten Resonanzkreisen aufbauen, wie es in Fig. 2 als Dreikreisfilter dargestellt ist, wobei 1 die drei gleichartigen Hohlräume, hier als H101-Rechteckresonatoren ausgebildet, 2 die Abstimmschrauben, 3 die Koppelstäbe, die gegebenenfalls verschiedene Durchmesser haben können und 4 die Anschlußhohlleiter zeigen. Auch ein auf diese Weise aufgebautes Filter ist weitgehend durchstimmbar ohne nennenswerte Änderung der Bandbreite und Übertragungseigenschaften. Es besitzt den weiteren Vorteil einer im wesentlichen frequenzunabhängigen Länge, da zwischen den einzelnen Hohlraumresonatoren keine Leitungsstücke liegen, deren Länge abzustimmen wäre.In a similar way, a multi-circuit filter can be constructed from several directly coupled resonance circuits, as shown in Fig. 2 as a three-circuit filter, with 1 the three identical cavities, here designed as H 101 rectangular resonators, 2 the tuning screws, 3 the coupling rods, the may have different diameters and 4 show the connecting waveguide. A filter constructed in this way can also be largely tuned without any significant change in bandwidth and transmission properties. It has the further advantage of a length that is essentially frequency-independent, since there are no line sections between the individual cavity resonators, the length of which would have to be coordinated.
Claims (9)
Schweizerische Patentschrift Nr. 305 548;
britische Patentschrift Nr. 714 827;
USA.-Patentschrift Nr. 2 629 015.Considered publications:
Swiss Patent No. 305 548;
British Patent No. 714,827;
U.S. Patent No. 2,629,015.
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