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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen abstimmbaren Filter, einen
Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung eines
semi-koaxialen Hohlraumresonators.
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Stand der
Technik
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Ein
Filter, der gemäß einem
externen Steuersignal eine Mittenfrequenz desselben auf einen Sollwert
verändern
lässt,
wird als abstimmbarer Filter bezeichnet. Ein typisches Beispiel
für den
abstimmbaren Filter kann ein in der Patentschrift 1 offenbarter Bandpassfilter
mit veränderlicher
Abstimmfrequenz sein. Der Filter weist mehrere Kurzschluss-Schienen auf.
Enden der Kurzschluss-Schienen sind jeweils an einer seitlichen
Fläche
bei einer vorbestimmten Höhe einer
Innenleiter-Schienen eines semi-koaxialen Hohlraumresonators befestigt,
wobei sie gleichmäßig beabstandet
sind, radial in die horizontale Richtung verlaufen und dann im Wesentlichen
senkrecht nach unten gebogen sind. Andere Enden der Kurzschluss-Schienen erreichen
eine untere Fläche
eines Außenleiters
in einem zu einer festen Position des Innenleiters konzentrischen
Kreis und sind jeweils mit PIN-Dioden verbunden, die an der unteren
Fläche des
Außenleiters
angebracht sind. Die PIN-Dioden ermöglichen
ein elektrisches Verbinden/Trennen der Kurzschluss-Schienen von
der unteren Fläche
des Außenleiters
durch Anlegen einer externen Steuerspannung, steuern Frequenzen
jeweiliger Resonatoren entsprechend der Veränderung von Induktivitätskomponenten
aufgrund des Kurzschlusses der Kurzschluss-Schienen bezüglich des
Außenleiters
und ermöglichen
somit ein Verändern
einer Abstimmfrequenz des Filters.
- Patentschrift 1: ungeprüfte japanische
Patentanmeldung Veröffentlichungsnr.
9-284097
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Offenlegung
der Erfindung
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Durch die
Erfindung zu lösende
Probleme
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Da
bei der oben beschriebenen Konfiguration mehrere Erdungsleitungen,
die mit der PIN-Diode durchgehend ausgelegt sind, in dem semi-koaxialen Hohlraumresonator
an einem Abschnitt vorgesehen sind, bei dem extrem hoher Strom angelegt
wird, kann Q des Resonators sinken und an einem Bandpassfilter oder
einem Sperrfilter, in dem die Resonatoren durchgehend angeordnet
sind, kann eine Einfügungsdämpfung ansteigen.
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Da
bei dieser Konfiguration ferner Frequenzen entsprechend dem Ein/Aus
der PIN-Dioden verändert werden,
wird eine Mittenfrequenz des Bandpassfilters oder die des Sperrfilters
nur diskret verändert,
kann aber nicht stufenweise verändert
werden.
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Wenn
ferner ein Filter Elektrizität
mit mehreren Watt bis zu Watt im zweistelligen Bereich durchlassen
muss, könnte
eine zulässige
oder höhere Spannung
an den PIN-Dioden angelegt werden. Dementsprechend können die
PIN-Dioden durchbrennen und der Filter kann nicht länger verwendet werden.
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Wenn
analog der Filter Elektrizität
mit mehreren Watt bis zu Watt im zweistelligen Bereich durchlassen
muss, können
die PIN-Dioden und die zu den PIN-Dioden gehörigen Erdungsleitungen das
Auftreten einer großen
Intermodulation verursachen.
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Zum
Lösen der
oben beschriebenen Probleme werden Erfindungen gemäß der vorliegenden
Anmeldung wie folgt konfiguriert.
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Die
Erfindung nach Anspruch 1 ist ein abstimmbarer mehrstufiger Bandpassfilter
mit semi-koaxialem Hohlraum, bei dem benachbarte Stufen elektromagnetisch
gekoppelt sind, wobei er umfasst: einen Außenleiter, der innen mehrere
separate durch Abtrennungen getrennte Hohlräume aufweist; einen stabartigen
Innenleiter, der an einer unteren Fläche jedes Hohlraums befestigt
ist, aber nicht an einer Fläche
befestigt ist, die der unteren Fläche jedes Hohlraums zugewandt
ist; eine aus einem Leiter hergestellte Frequenz verändernde
Schraube, die durch die Fläche,
die der unteren Fläche
jedes Hohlraums zugewandt ist, oder durch eine Seitenfläche jedes Hohlraums
geschraubt ist; einen an dem Außenleiter angebrachten
Eingangs-/Ausgangskonnektor;
und einen Kopplungsschlitz, der an jeder zwischen den benachbarten
Hohlräumen
vorgesehenen Abtrennung vorgesehen ist, wobei benachbarte Stufen
elektromagnetisch gekoppelt sind, wobei in jedem Hohlraum ein von
einem Halter gehaltenes Dielektrikum, das durch den Außenleiter
beweglich eingeführt
wird, in jeden Hohlraum eingeführt
wird, und mehrere der Halter jeweils abstehende Bereiche aufweisen,
die aus dem Außenleiter
hervorragen, und die mehreren abstehenden Bereiche durch ein Kopplungselement gekoppelt
sind.
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Die
Erfindung nach Anspruch 2 ist ein abstimmbarer semi-koaxialer Hohlraum-Sperrfilter, welcher
umfasst: einen Außenleiter,
der innen mehrere separate durch Abtrennungen getrennte Hohlräume aufweist;
einen stabartigen Innenleiter, der an einer unteren Fläche jedes
Hohlraums befestigt ist, aber nicht an einer Fläche befestigt ist, die der
unteren Fläche
jedes Hohlraums zugewandt ist; eine aus einem Leiter hergestellte
Frequenz verändernde Schraube,
die durch die Fläche,
die der unteren Fläche
jedes Hohlraums zugewandt ist, oder durch eine Seitenfläche jedes
Hohlraums geschraubt ist; eine Übertragungsleitung
mit einer an dem Außenleiter angebrachten
Eingangs-/Ausgangseinrichtung; und einen Konnektor, der die Übertragungsleitung
mit einem an jedem Hohlraum auftretenden mitschwingenden elektromagnetischen
Feld verbindet, wobei in jedem Hohlraum ein von einem Halter gehaltenes
Dielektrikum, das durch den Außenleiter
beweglich eingeführt
wird, in jeden Hohlraum eingeführt
wird, und mehrere der Halter jeweils abstehende Bereiche aufweisen,
die aus dem Außenleiter
hervorragen, und die mehreren abstehenden Bereiche durch ein Kopplungselement
gekoppelt sind.
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Bezüglich des
abstimmbaren Bandpassfilters nach Anspruch 1 ist bei der Erfindung
nach Anspruch 3 ein beweglicher Bereich des Dielektrikums, der in
einem vorbestimmten Hohlraum angeordnet ist, ein anderer Bereich
als ein Bereich konischen Raums, der durch eine untere Fläche, die
ein Öffnungsbereich
des in dem vorbestimmten Hohlraum vorgesehenen Schlitzes ist, und
eine Kegelspitze, die ein willkürlicher
Punkt auf der mittleren Achse des in dem vorbestimmten Hohlraum
angeordneten Innenleiters ist, gebildet wird.
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Bezüglich des
abstimmbaren Bandpassfilters nach Anspruch 1 oder 3, umfasst die
Erfindung nach Anspruch 4 weiterhin einen Mechanismus zum individuellen
Festlegen eines Einführbetrags
jedes Dielektrikums, das in jeden Hohlraum eingeführt wird.
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Bezüglich des
abstimmbaren Sperrfilters nach Anspruch 2 umfasst die Erfindung
nach Anspruch 5 weiterhin einen Mechanismus zum individuellen Festlegen
eines Einführbetrags
jedes Dielektrikums, das in jeden Hohlraum eingeführt wird.
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Die
Erfindung nach Anspruch 6 ist ein Duplexer, welcher umfasst: mindestens
zwei Filter; und einen mit den Filtern in geteilter Weise verbundenen Antennenkonnektor,
wobei mindestens einer der Filter der abstimmbare Bandpassfilter
nach einem der Ansprüche
1, 3 und 4 ist.
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Die
Erfindung nach Anspruch 7 ist eine Kommunikationsvorrichtung, welche
umfasst: den Duplexer nach Anspruch 6, einen an mindestens einen
der Eingangs-/Ausgangskonnektoren
des Duplexers angeschlossenen Übertragungsschaltkreis;
einen mit einem verbleibenden der Eingangs-/Ausgangskonnektoren
verbundenen Empfangsschaltkreis; und eine mit dem Antennenkonnektor
des Duplexer verbundene Antenne.
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Vorteile
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Da
bei der Erfindung nach Anspruch 1 oder 2 die Position, der Winkel
oder beides des in den Resonanzhohlraum jedes semi-koaxialen Hohlraumresonators
eingeführten
Dielektrikums bezüglich
des Innenleiters verändert
wird, wird an einem in dem Resonanzhohlraum auftretenden elektrischen
Feld eine Störung
angelegt, so dass die Resonanzfrequenz jedes Hohlraumresonators
verändert
werden kann. Da weiterhin die Halter der Dielektriken durch das
Kopplungselement gekoppelt sind, werden die Frequenzen der Resonatoren
unmittelbar zum gleichen Zeitpunkt und um den gleichen Veränderungsbetrag
verändert.
Da der Verschiebungsbetrag des Kopplungselements innerhalb eines
beweglichen Bereichs willkürlich
festgelegt wird, wird ein abstimmbarer Filter an die Hand gegeben,
der das willkürliche
Festlegen der Mittenfrequenz des Bandpassfilters oder der Mittenfrequenz
in einem Sperrband des Sperrfilters innerhalb des beweglichen Bereichs
zulässt
und eine gute Ansprechempfindlichkeit aufweist.
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Ferner
kann durch bewegliches Koppeln der Halter mit dem Kopplungselement
der Störbetrag
jedes der Resonatoren durch eine Nockenstruktur oder dergleichen
verändert
werden. Selbst wenn der Filter durch durchgehendes Anordnen der
Resonatoren mit den verschiedenen Profilen der Resonanzhohlräume konfiguriert
wird, kann dadurch der Verschiebungsbetrag jeder der Dielektriken
unter den Resonatoren individuell verändert werden. Da daher die Veränderungsbeträge der Frequenzen
für die
Resonatoren jeweils willkürlich
festgelegt werden, kann ein abstimmbarer Filter an die Hand gegeben
werden, der ein Verschlechtern der Filtereigenschaften unterbinden
kann und die Mittenfrequenz wählen kann.
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Da
die Störung
aufgrund des Dielektrikums an dem elektrischen Feld in dem Resonanzhohlraum angelegt
wird, kann die Abnahme von Q des Resonators durch Verwenden des
Dielektrikums mit einer guten dielektrischen Verlusttangente minimiert
werden. Da ferner ein aktives Element wie eine PIN-Diode nicht in
dem Resonanzhohlraum verwendet wird, an dem extrem hoher Strom angelegt
wird, können
die Leistungswiderstandseigenschaften des Filters verbessert werden,
wodurch die Zuverlässigkeit
verbessert wird, und da jedes überschüssiges Bauteil
wie eine PIN-Diode oder zugehörige
Erdungsleitung nicht an dem Filter angebracht würden, wird ein abstimmbarer
Filter an die Hand gegeben, der kein Auftreten von Intermodulation
aufgrund des überschüssigen Bauteils
verursacht.
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Da
bei der Erfindung nach Anspruch 3 die Störung aufgrund der Verschiebung
der dielektrischen Schiene nicht an dem Bereich angelegt wird, bei
dem die benachbarten Resonatoren elektromagnetisch gekoppelt sind,
wird die Veränderung
bezüglich
der zwischen den Stufen vorgesehenen Kopplungskoeffizienten unterbunden,
während
nur die Frequenzen verändert
werden. Demgemäß wird ein abstimmbarer
Bandpassfilter an die Hand gegeben, bei dem eine Rückflussdämpfungswellenform
weniger gestört
ist.
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Bei
der Erfindung nach Anspruch 4 oder 5 wird der Mechanismus zum geeigneten
Ermitteln der Einführbeträge der Dielektriken – bezüglich der
Hohlräume – an die
Hand gegeben, die ein Verändern
der Frequenzen zulassen. Selbst wenn der Filter Resonatoren mit
verschiedenen Hohlraumprofilen oder Resonatoren mit verschiedenen
Empfindlichkeiten der Störung
der Resonanzfrequenzen bezüglich
der Positionsverschiebung der Dielektriken aufweist, können demgemäß die Einführbeträge der Dielektriken
so voreingestellt werden, dass die Störbeträge der Resonanzfrequenzen gleich
werden. Ferner kann der Mechanismus bei der Feineinstellung der Frequenzen
während
der Verstellung des Filters angewendet werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine erläuternde
Darstellung zum Zeigen einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
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2 ist
eine erläuternde
Darstellung zum Zeigen einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
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3 ist
eine erläuternde
Darstellung zum Zeigen einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung.
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4 ist
eine erläuternde
Darstellung zum Zeigen einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung.
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5 ist
eine erläuternde
Darstellung zum Zeigen einer fünften
erfindungsgemäßen Ausführung.
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6 ist eine erläuternde Darstellung zum Zeigen
eines Zustands der Veränderung
der Eigenschaften von erfindungsgemäßen Bandpassfiltern.
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Beste Art
der Durchführung
der Erfindung
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Unter
Bezug auf 1 wird eine erste erfindungsgemäße Ausführung beschrieben. 1(a) ist eine Draufsicht, die einen fünfstufigen
Bandpassfilter zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird,
und zeigt den Innenraum des Filters, wobei ein Teil eines Außenleiters 1b entfernt
wurde. 1(b) ist eine Seitenansicht
von 1(a) und zeigt den Innenraum des
Filters, wobei ein Teil eines Außenleiters 1a entfernt
wurde. 1(c) ist eine Vergleichsansicht,
die einen Zustand zeigt, bei dem eine Frequenz des Filters bezüglich 1(b) verändert ist. Die erste Ausführung wird
unter Bezug auf diese Zeichnungen beschrieben.
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Der
Außenleiter 1a weist
einen hohlen Aufbau auf, wobei eine Oberfläche geöffnet ist, und der hohle Aufbau
wird durch Abtrennungen 1c in die Hohlräume geteilt. Der Außenleiter 1b besteht
aus einem Plattenelement und ist mit Schrauben an einer Öffnung des
Außenleiters 1a befestigt.
Innenleiter 2 sind an einer unteren Fläche des Außenleiters 1a befestigt.
Jeder Innenleiter 2 kann mit dem Außenleiter 1a einstückig ausgebildet
sein oder kann mit einer Schraube an der unteren Fläche des
Außenleiters 1a befestigt
sein. Während
der Innenleiter 2 als Zylinder gezeigt wird, kann der Innenleiter 2 ein
elliptische Zylinder oder ein polygonales Prisma sein. Der Innenleiter 2 ist
nicht an einer Oberfläche
des Außenleiters 1b befestigt,
die dem Außenleiter 1a zugewandt
ist. Eine aus einem Leiter hergestellte Frequenz verstellende Schraube 4 ist
durch den Außenleiter 1b an
einem Teil direkt über
dem Innenleiter 2 geschraubt, wodurch ein semi-koaxialer
Hohlraumresonator gebildet wird. Die Frequenz verstellende Schraube 4 kann
an einem anderen Teil als dem Teil direkt über dem Innenleiter 2 angeordnet
sein und kann durch eine Seitenfläche des Außenleiters 1a geschraubt sein.
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Jeder
Resonator weist einen Schlitz 6 auf, wobei ein Teil der
Abtrennung 1c geöffnet
ist, um ein an den benachbarten Resonator koppelndes elektromagnetisches
Feld zu verwirklichen. Die Öffnung
des Schlitzes 6 erstreckt sich zu einer oberen Endfläche der
Abtrennung 1c. Ferner ist eine aus einem Leiter hergestellte
Kopplung verstellende Schraube 5 durch den Außenleiter 1b geschraubt
und ragt zu dem Schlitz 6, um den Grad der Elektromagnetfeldkopplung
auf einen Sollwert zu verstellen.
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Die
Resonatoren an der ersten und letzten Stufe weisen Kopplungssonden 7 zum
Koppeln der Resonatoren mit den Eingangs-/Ausgangskonnektoren 3 auf.
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Auf
der Grundlage der oben beschriebenen Konfiguration fungiert die
erste Ausführung
als fünfstufiger
Bandpassfilter. Zu beachten ist, dass die Anzahl an Stufen bezüglich der
erwünschten
Eigenschaften konstruktionsmäßig festgelegt
werden kann.
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In
dem Außenleiter 1b ist
für jeden
Hohlraum ein Längsloch 32 vorgesehen,
und ein Halter 8 ist in das Längsloch 32 in der
Zeichnung in horizontaler Richtung beweglich eingeführt. Ein
Ende des Halters 8 ragt aus dem Außenleiter 1b und ist
an einem Plattenkopplungselement 9 befestigt. Eine dielektrische Schiene 11 ist
an dem anderen Ende des Halters 8 angebracht. Ein Material
des Kopplungselements 9 und des Halters 8 kann
aus Harz, Metall, Keramik und dergleichen entsprechend gewählt werden.
Die dielektrische Schiene 11 kann mittels Bonden, Presspassen,
Verkleben, mechanisches Befestigen oder durch die Kombination derselben
an dem Halter 8 befestigt werden. Das Profil, die Länge, die
Dielektrizitätskonstante
und dergleichen der dielektrischen Schiene 11 können geeignet
festgelegt werden. Das Profil der dielektrischen Schiene 11 kann
ein Zylinder, ein elliptischer Zylinder, ein polygonales Prisma,
ein Kegel, eine Platte oder dergleichen sein. Je höher die Dielektrizitätskonstante
ist, desto größer wird
ein Störbetrag
bezüglich
eines elektrischen Felds und desto breiter wird ein veränderlicher
Bereich der Frequenz. Um das Auftreten von Intermodulation zu verhindern,
wenn hohe elektrische Energie angelegt wird, bestehen das Kopplungselement 9 und
der Halter 8 bevorzugt aus Harz oder Keramik ohne Leitfähigkeit.
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Das
Kopplungselement 9 ist an einer Oberfläche des Außenleiters 1b durch
an dem Außenleiter 1b befestigte
Führungen 10 in
Längsrichtung
des Kopplungselements 9 gleitend befestigt und kann mittels
eines Ansteuerteils 12 zu einer Sollposition gleiten. Der
Ansteuerteil 12 kann das Kopplungselement 9 als
Reaktion auf ein externes elektrisches Signal durch ein elektrisch
ansteuerndes Verfahren, ein Ansteuerverfahren gemäß einem
Luftdruck oder durch ein manuell ansteuerndes Verfahren zum Gleiten
ansteuern.
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1(c) zeigt einen Zustand, bei dem das Kopplungselement 9 in
der Zeichnung rechts gleitet. Die jeweils zu den Resonatoren eingeführten dielektrischen
Schienen 11 bewegen sich im Verhältnis zu den Innenleitern 2 gleichzeitig
nach rechts. Bezüglich einer
Verteilung der elektrischen Felddichte im Resonator weist ein Bereich
nahe dem Innenleiter 2 eine hoch Dichte auf und ein Teil
weg vom Innenleiter 2 weist eine niedrige Dichte auf. Da
sich in 1(c) die dielektrischen Schienen 11 von
den in 1(b) gezeigten Bereichen zu
den Bereichen mit der niedrigen elektrischen Dichte bewegen, nimmt
die durch die dielektrischen Schienen 11 verursachte Störung des
elektrischen Felds ab und die Frequenzen der Resonatoren steigen
gleichzeitig im Wesentlichen um den gleichen Betrag.
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Die
dielektrische Schiene 11 kann an einer gewünschten
Position innerhalb eines beweglichen Bereichs angeordnet werden,
so dass die Mittenfrequenz des Filters kontinuierlich, nicht diskret
verändert
wird.
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Zur
Vereinfachung der folgenden Beschreibung werden Bauteile, die dem
Halter 8, dem Kopplungselement 9, der Führung 10,
der dielektrischen Schiene 11 und dem Ansteuerteil 12 entsprechen,
bei Zeigen in anderen Zeichnungen als Abstimmsystem bezeichnet.
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Unter
Bezug auf 2 wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführung beschrieben.
Die Grundkonfiguration des Filters ist mit Ausnahme des Abstimmsystems ähnlich wie
bei der ersten Ausführung.
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2(a) ist eine Draufsicht, die einen fünfstufigen
Bandpassfilter zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet
wird. Ein Kopplungselement 14 weist mehrere Führungsöffnungen 17 parallel
zur Längsrichtung
desselben sowie mehrere flache Nocken 16 (diagonale Nuten)
auf, die jeweils bei einem vorbestimmten Winkel zur Längsrichtung
vorgesehen sind. In dem Kopplungselement 14 sind Führungsstifte 15 mit
Flanschen jeweils in die Führungsöffnungen 17 eingeführt und
an der Oberfläche
des Außenleiters 1b befestigt,
so dass das Kopplungselement 14 an der Oberfläche des
Außenleiters 1b in Längsrichtung
des Filters gleitend angebracht ist.
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2(c) zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils A,
wobei ein Teil des Kopplungselements 14 entfernt wurde. 2(d) zeigt einen BB-Querschnitt basierend
auf der vergrößerten Ansicht.
Ein Halter 13 weist einen Flansch 13a auf und
ist in ein Längsloch mit
einer in dem Außenleiter 1b ausgebildeten
Aussparung eingeführt,
um gegenüber
dem Außenleiter 1b beweglich
zu sein und als Nockenstößel zu dienen.
Ein abstehender Teil des Halters 13, der aus dem Außenleiter 1b hervorragt,
wenn der Halter 13 wie vorstehend beschrieben angebracht
ist, ist in den flachen Nocken 16 eingeführt. Die
dielektrische Schiene 11 ist an dem Halter 13 in ähnlicher
Weise zur ersten Ausführung
befestigt.
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2(b) zeigt eine Darstellung, bei der das Kopplungselement 14 in
der Zeichnung links gleitet. Zu beachten ist, dass das Kopplungselement 14 durch
den Ansteuerteil 12 zu einer gewünschten Position gleiten kann.
Der Halter 13 wird mittels des in dem Kopplungselement 14 ausgebildeten
flachen Nockens 16 bewegt. Da der Nockenstößel den
Halter 13 an einem Bewegen in horizontaler Richtung in
der Zeichnung hindert, wird die horizontale Bewegung des Kopplungselements 14 aufgrund
des flachen Nockens 16 in eine Bewegung des Halters 13 in
vertikaler Richtung in der Zeichnung umgewandelt, so dass ein Abstand
zwischen der dielektrischen Schiene 11 und dem Innenleiter 2 verändert wird.
In dem in 2(b) gezeigten Beispiel
kommt die dielektrische Schiene 11 verglichen mit dem in 2(a) gezeigten Beispiel näher an den
Innenleiter.
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Wenn
in 2(b) das Kopplungselement 14 zu
der Position am weitesten rechts innerhalb eines durch die Führungsöffnung 17 beschränkten Bereichs
gleitet, bewegt sich der Halter 13, wenngleich dies nicht
gezeigt ist, in der Zeichnung nach unten und dadurch kommt die dielektrische
Schiene 11 weg von dem Innenleiter 2. Da die Nähe des Innenleiters die
höhere
elektrische Felddichte in dem semi-koaxialen Hohlraumresonator hat,
nimmt wie bereits in der ersten Ausführung beschrieben die Frequenz
des Resonators ab, wenn die dielektrische Schiene 11 dem
Innenleiter 2 nahe kommt, während die Frequenz des Resonators
zunimmt, wenn die dielektrische Schiene 11 von dem Innenleiter 2 wegkommt. Da
dieser Betrieb für
die Resonatoren gleichzeitig ausgeführt wird, kann Abstimmen vorgenommen werden,
während
die Wellenform der Mittenfrequenz des Filters gehalten wird.
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Da
bei dieser Konfiguration der Winkel jedes der flachen Nocken 16 im
Verhältnis
zur Mittelachse des Kopplungselements 14 unter den Resonatoren verändert werden
kann, kann der Verschiebungsbetrag jedes der Halter 13 in
der vertikalen Richtung in der Zeichnung unter den Resonatoren verändert werden,
wenn das Kopplungselement 14 in der Zeichnung horizontal
gleitet. Wenn es erforderlich ist, dass der Störbetrag der Frequenz für jeden
der Resonatoren verändert
wird, können
die Winkel der flachen Nocken 16 entsprechend festgelegt
werden.
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Die
dielektrische Schiene 11 kann aus einem Material mit der
relativen Dielektrizitätskonstante 92, das
mit einer Selterd-Bariumtitanatverbindung gebildet ist, hergestellt
werden. 6 zeigt Beispiele von Wellenformen,
wenn sich das Kopplungselement 14 an der in 2(a) gezeigten Position befindet, wenn sich
das Kopplungselement 14 in der Zeichnung aufgrund des Festhaltens
durch die Führungsstifte 15 und
die Führungsöffnungen 17 in
der Position am weitesten links befindet [wie in 2(b) gezeigt]
und wenn sich das Kopplungselement 14 aufgrund des Festhaltens
durch die Führungsstifte 15 und
die Führungsöffnungen 17 in
der Position am weitesten rechts in der Zeichnung befindet. Die
Mittenfrequenz des Filters kann aus einem Bereich um 150 MHz gewählt werden.
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In
der zweiten Ausführung
sind die Materialien des Kopplungselements 14 und des Halters 13 sowie
das Profil der dielektrischen Schiene 11 ähnlich wie
in der ersten Ausführung
beschrieben.
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Unter
Bezug auf 3 wird eine dritte erfindungsgemäße Ausführung beschrieben. Ähnlich zur zweiten
Ausführung ähnelt die
Grundkonfiguration des Filters mit Ausnahme des Abstimmsystems der der
ersten Ausführung.
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3(a) ist eine Draufsicht, die einen fünfstufigen
Bandpassfilter zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet
wird. 3(b) ist eine Seitenansicht
von 3(a) und zeigt den Innenraum des
Filters, wobei ein Teil einer Wand des Außenleiters 1a entfernt
wurde. 3(c) ist eine vergrößerte Ansicht
entlang einer in 3(b) gezeigten Linie
cc.
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Ein
Kopplungselement 19 ist ein Zylinder, der von Führungen 20 gehalten
wird, die an dem Außenleiter 1b in
drehbarer Weise zur Mitte eines Querschnitts des Kopplungselements 19 befestigt
sind. Das Längsloch 32 ist
in dem Außenleiter 1b für jeden Hohlraum
vorgesehen, und ein Halter 18 ist in das Längsloch 33 in
der Zeichnung in vertikaler Richtung beweglich eingeführt. Ein
Ende des Halters 18 ragt aus dem Außenleiter 1b und ist
an dem Kopplungselement 19 befestigt. Die dielektrische
Schiene 11 ist an dem anderen Ende des Halters 18 befestigt.
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Wenn
das Kopplungselement 19 durch einen Ansteuerteil 21 gedreht
wird, dreht sich die dielektrische Schiene 11 um die Mittelachse
des Querschnitts des Kopplungselements 20, wie in 3(c) gezeigt wird, und ein Abstand zu
dem Innenleiter 2 wird verändert. Da, wie bereits in der
ersten Ausführung
beschrieben, die Nähe
des Innenleiters die höhere
elektrische Felddichte in dem semi-koaxialen Hohlraumresonator aufweist,
nimmt die Frequenz des Resonators ab, wenn die dielektrische Schiene 11 dem
Innenleiter 2 nahe kommt, während die Frequenz des Resonators
steigt, wenn die dielektrische Schiene 11 von dem Innenleiter 2 weg
kommt. Da dieser Betrieb für
die Resonatoren gleichzeitig ausgeführt wird, kann ein Abstimmen
ausgeführt
werden, während
die Wellenform der Mittenfrequenz des Filters gehalten wird.
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Wenn
in diesen Ausführungen
der Innenraum jedes durch die Außenleiter 1a und 1b gebildeten
Resonators ein Würfel
mit der Größe 45 mm
ist, und der Innenleiter 2 ein Zylinder mit dem Durchmesser
12 mm ist, wird der unbelastete Q des Resonators etwa 4800. Wenn
die zylindrische dielektrische Schiene 11, die ein Zylinder
ist und mit der Seltenerd-Bariumtitanatverbindung gebildet ist und
die relative Dielektrizitätskonstante 92,
die dielektrische Verlusttangente von 0,0005 bei 2 GHz, den Durchmesser
von 5 mm und die Länge
von 20 mm aufweist, eingeführt
wird, liegt die Abnahme des unbelasteten Q bei etwa 3% und die Zunahme
des Einfügungsverlusts
des Filters liegt ebenfalls bei etwa 3%. Wenn der fünfstufige
Filter mit der Mittenfrequenz von 2 GHz und dem Bandbreitenverhältnis von
1,5% gebildet wird, liegt der Einfügungsverlust des Filters ohne
Verwenden des Abstimmsystems bei etwa 0,6 dB, während der Einfügungsverlust
desselben unter Verwendung des Abstimmsystems bei etwa 0,62 dB liegt.
Daher ist die Zunahme des Einfügungsverlusts äußerst gering.
Ferner verursacht das Abstimmsystem keine Verschlechterung des Leistungswiderstands
oder Auftreten von Intermodulation und kann einen Filter mit abstimmbaren
Bandpass mit ausgesprochen zuverlässigen Eigenschaften bilden.
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Unter
Bezug auf 4 wird eine vierte Ausführung der
vorliegenden Erfindung beschrieben. 4(a) ist
eine Draufsicht, die einen fünfstufigen Sperrfilter
zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird, und zeigt
den Innenraum des Filters, wobei ein Teil eines Außenleiters 22b entfernt
wurde. 4(b) ist eine Seitenansicht
von 1(a) und zeigt den Innenraum des
Filters, wobei ein Teil eines Außenleiters 22a entfernt
wurde. 4(c) ist eine vergrößerte Ansicht
entlang einer in 4(b) gezeigten Linie
dd.
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Innenleiter 23 sind
an einer unteren Fläche des
Außenleiters 22a befestigt.
Jeder Innenleiter 23 kann mit dem Außenleiter 22a einstückig ausgebildet sein
oder kann mit einer Schraube an der unteren Fläche des Außenleiters 22a befestigt
sein. Während der
Innenleiter 23 als Zylinder gezeigt wird, kann der Innenleiter 23 ein
polygonales Prisma sein. Der Innenleiter 23 ist nicht an
einer Oberfläche
eines Außenleiters 22b befestigt,
die dem Außenleiter 22a zugewandt
ist. Eine aus einem Leiter hergestellte Frequenz verstellende Schraube 25 ist
durch den Außenleiter 22b an
einem Teil direkt über
jedem Innenleiter 23 geschraubt, wodurch jeder semi-koaxiale Hohlraumresonator
gebildet wird. Die Frequenz verstellende Schraube 25 kann
an einem anderen Teil als dem Teil direkt über dem Innenleiter 23 angeordnet
sein und kann durch eine Seitenfläche des Außenleiters 22a geschraubt
sein. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, sind die Außenleiter 22b und 22c am Außenleiter 22a mit
Schrauben befestigt.
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Jeder
Resonator weist einen vollständig
abgeschlossenen Raum auf. Eine Kopplungssonde 26a bzw. 26b ist
an jedem Innenleiter 23 vorgesehen, um jeden Innenleiter 23 mit
einem mittleren Leiter 24 der Übertragungsleitung zu verbinden,
der an einer Seitenfläche
des Außenleiters 22a vorgesehen
ist. Die Kopplungssonden 26a und 26b sind mit
verschiedenen Positionen der Innenleiter 23 gekoppelt oder
ihre Profile sind unterschiedlich, um Sollkopplungsbeträge zu erhalten.
Dies kann auch auf den Resonator angewendet werden, dessen Inneres
nicht gezeigt wird.
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Der
mittlere Leiter 24 ist in einem an den Außenleitern 22a und 22c vorgesehenen
zylindrischen Hohlraum vorgesehen und bildet die Übertragungsleitung
mit der Impedanz 50 Ω.
Enden des mittleren Leiters 24 sind mit Eingangs-/Ausgangskonnektoren 34 jeweils
verbunden.
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Auf
der Grundlage der oben beschriebenen Konfiguration fungiert die
vierte Ausführung
als fünfstufiger
Sperrfilter. Zu beachten ist, dass die Anzahl an Stufen entsprechend
der erwünschten
Eigenschaften konstruktionsmäßig festgelegt
werden kann.
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Die
Konfiguration, Funktion und Wirkung des Abstimmsystems mit einem
Halter 27, einem Kopplungselement 28, einer Führung 29,
einem Dielektrikum 30 und einem Ansteuerteil 31 sind ähnlich wie
in der ersten Ausführung
beschrieben. Die Konfiguration des Abstimmsystems kann alternativ
das in der zweiten Ausführung
oder dritten Ausführung
beschriebene System verwenden.
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Unter
Bezug auf 5 wird eine fünfte Ausführung der
vorliegenden Erfindung beschrieben. 5(a) ist
eine Draufsicht, die einen fünfstufigen Sperrfilter
zeigt, und zeigt den Innenraum des Filters, wobei ein Teil einer
oberen Platte entfernt wurde. 5(b) ist
eine Seitenansicht von 5(a) und zeigt
den Innenraum des Filters, wobei die gesamte Seitenfläche entfernt
wurde. Die vorliegende Ausführung
ist eine Abwandlung der ersten Ausführung, und die Grundkonfiguration
des Filters und des Abstimmsystems sind ähnlich zur ersten Ausführung.
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Die
Halter 8 sind durch das Kopplungselement 9 geschraubt,
und die Einführbeträge der Halter 8 sind
für die
Resonatoren jeweils willkürlich
festgelegt. 5(b) zeigt die Resonatoren,
bei denen die Einführbeträge der Halter 8 verändert sind.
Da in dieser Ausführung
die Positionen in der Höhenrichtung der
dielektrischen Schienen 11 bezüglich der Innenleiter 2 relativ
verändert
sind, werden die Veränderungsbeträge der Frequenzen
unter den Resonatoren anders, wenn die Positionen der dielektrischen Schienen 11 wie
in 1(c) verändert sind.
-
Zum
Verschieben der Mittenfrequenz ohne Verformen der Wellenform des
Filters müssen
die Frequenzen der Resonatoren gleichmäßig verschoben werden. Der
Verschiebebetrag der Frequenz entsprechend der Positionsverschiebung
jeder der dielektrischen Schienen 11 kann aber unter den
Resonatoren aufgrund des Größenunterschieds
der Schlitze 6, der Differenz des Einführbetrags der Frequenz verstellenden
Schrauben 4, der Differenz des Einführbetrags der Kopplung verstellenden
Schrauben 5 verändert
werden. Um die Differenz der Verschiebebeträge der Frequenzen auszugleichen,
wird der Einführbetrag
jeder der dielektrischen Schienen 11 unter den Resonatoren
absichtlich verändert.
Die Einführbeträge der dielektrischen
Schienen 11 können
experimentell erhalten werden.
-
Die
spezifische Verstellung erfolgt folgendermaßen.
-
Zunächst wird
der gleiche Einführbetrag
der dielektrischen Schiene 11 bei allen Resonatoren verwendet.
Dann wird das Kopplungselement 9 so zum Gleiten gebracht,
dass jede dielektrische Schiene 11 an der am weitesten
vom dem Innenleiter 2 entfernten Position angeordnet ist.
In diesem Zustand beeinflusst der Einführbetrag jeder dielektrischen
Schiene 11 die Frequenz jedes Resonators nicht erheblich. Unter
Beibehalten dieses Zustands wird der Filter unter Verwenden der
Frequenz verstellenden Schraube 4 und der Kopplung verstellenden
Schraube 5 so verstellt, dass er vorbestimmte Eigenschaften
aufweist (Eigenschaften zum Verwirklichen eines Zustands, bei dem
die Mittenfrequenz eines Passbands des abstimmbaren Filters am höchsten ist).
-
Dann
wird das Kopplungselement 9 so zum Gleiten gebracht, dass
jede dielektrische Schiene 11 an der dem Innenleiter 2 am
nächsten
gelegenen Position angeordnet ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt der gleiche
Verschiebebetrag der Resonanzfrequenz an allen Resonatoren angelegt
wird, behält
das Passband des Filters seine Eigenschaften (Profil des Passbands)
und es wird nur die Mittenfrequenz auf einen Niederfrequenzzustand
verändert.
-
Wenn
die Verschiebebeträge
der Frequenzen unter den Resonatoren unterschiedlich sind und die
Passbandeigenschaften schlechter sind, werden die Einführbeträge der dielektrischen
Schienen 11 verstellt, um die Eigenschaften zu korrigieren.
-
Auf
diese Weise werden die Eigenschaften mit der höchsten Mittenfrequenz und die
Eigenschaften mit der niedrigsten Mittenfrequenz des Passbands des
Filters an die Solleigenschaften angepasst. Der nach diesem Verfahren
verstellte Filter kann die Eigenschaften derselben halten, selbst wenn
die Mittenfrequenz auf einen willkürlichen Wert zwischen dem höchsten Punkt
und dem niedrigsten Punkt gesetzt wird, und kann einen zuverlässigen Filter
mit abstimmbarem Bandpass verwirklichen.
-
Im
Allgemeinen wird die Frequenz durch Verwenden der Frequenz verstellenden
Schraube 4 in der Filter verstellenden Phase verstellt,
der Einführbetrag
der dielektrischen Schienen 11 kann aber alternativ verstellt
werden, um in der letzten Filterverstellphase eine geringfügige Abweichung
unter den Frequenzen anzugleichen.
-
Die
fünfte
Ausführung
wurde basierend auf einem Beispiel des Bandpassfilters beschrieben, doch
kann der in der vierten Ausführung
beschriebene Sperrfilter alternativ auf die fünfte Ausführung übertragen werden.
-
Des
weiteren kann jede der Ausführungen mehrere
Abstimmsysteme haben.
-
Zusammenfassung
-
An
Haltern (8) befestigte Dielektriken, die jeweils an Stufen
von semi-koaxialen Hohlraumresonatoren vorgesehen sind, sind durch
einen Außenleiter
beweglich eingeführt,
wobei die aus dem Außenleiter
hervorragenden Halter mit einem Kopplungselement (9) gekoppelt
sind und das Kopplungselement zum Gleiten oder Drehen gebracht wird,
so dass Abstände
zwischen den Dielektriken (11) und Innenleitern (2)
verändert
werden und dementsprechend Frequenz der Resonatoren gleichzeitig
verändert
werden. Demgemäß wird ein
abstimmbarer Filter an die Hand gegeben, der einen Anstieg des Einfügungsverlusts
unterbindet, beständig
gegenüber
hoher Energie ist, keine Intermodulation verursacht und ein stufenloses
Verändern
einer Mittenfrequenz des Filters bei hoher Geschwindigkeit zulässt.
-
- 1a
und 1b
- Außenleiter
- 1c
- Abtrennung
- 2
- Innenleiter
- 3
- Eingangs-/Ausgangskonnektor
- 4
- Frequenz
verstellende Schraube
- 5
- Kopplung
verstellende Schraube
- 6
- Schlitz
- 7
- Kopplungssonde
- 8
- Halter
- 9
- Kopplungselement
- 10
- Führung
- 11
- Dielektrikum
- 12
- Ansteuerteil
- 13
- Halter
- 13a
- Flansch
- 14
- Kopplungselement
- 15
- Führungsstift
- 16
- flacher
Nocken
- 17
- Führungsöffnung
- 18
- Halter
- 19
- Kopplungselement
- 20
- Führung
- 21
- Ansteuerteil
- 22a
bis 22c
- Außenleiter
- 23
- Innenleiter
- 24
- mittlerer
Leiter
- 25
- Frequenz
verstellende Schraube
- 26a
und 26b
- Kopplungssonde
- 27
- Halter
- 28
- Kopplungselement
- 29
- Führung
- 30
- Dielektrikum
- 31
- Ansteuerteil
- 32
- Längsloch
- 33
- Längsloch
- 34
- Eingangs-/Ausgangskonnektor