DE1184028B - Waveguide band filter - Google Patents

Waveguide band filter

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DE1184028B
DE1184028B DES54896A DES0054896A DE1184028B DE 1184028 B DE1184028 B DE 1184028B DE S54896 A DES54896 A DE S54896A DE S0054896 A DES0054896 A DE S0054896A DE 1184028 B DE1184028 B DE 1184028B
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DE
Germany
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resonators
coupling
band filter
waveguide
tuning
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Pending
Application number
DES54896A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Karl-Heinric Krambeer
Dipl-Ing Friedrich Kuenemund
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207Hollow waveguide filters
    • H01P1/208Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

Hohlleiterbandfilter Die Erfindung bezieht sich auf ein hinsichtlich der Durchlaßfrequenz in einem größerenFrequenzbereich durchstimmbares Hohlleiterbandfilter für sehr kurze elektromagnetische Wellen, dessen Resonatoren aus beiderseitig kurzgeschlossenen Hohlleiterabschnitten bestehen und bei dem die kapazitiv wirksamen Koppelanordnungen der einzelnen Resonatoren derart angeordnet sind, daß sich innerhalb des Durchstimmfrequenzbereiches eine wenigstens nahezu konstante Bandbreite ergibt.Waveguide band filter The invention relates to a with regard to the pass frequency in a larger frequency range tunable waveguide band filter for very short electromagnetic waves, whose resonators are made up of short-circuited on both sides Waveguide sections exist and in which the capacitively effective coupling arrangements of the individual resonators are arranged in such a way that they are within the tuning frequency range results in at least an almost constant bandwidth.

Filteranordnungen der vorbezeichneten Art werden beispielsweise in Antennenweichen oder in Verstärkern für Dezimeter- und Zentimeterwellen benötigt. Die Durchstimmung derartiger Filter erfolgt meist mittels Kurzschlußschiebem oder Abstimmstiften. Dabei zeigt sich, daß bei Durchstimmung über einen größeren Frequenzbereich von beispielsweise 10 % der Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs, der häufig in der Größenordnung von einigen Tausendstel der Mittenfrequenz des Durahlaßbereiches liegt, die Bandbreite des Filters innerhalb des Durchlaßbereiches nicht konstant ist, sondern größeren, störenden Schwankungen unterliegt.Filter arrangements of the aforementioned type are for example in Antenna switches or in amplifiers for decimeter and centimeter waves are required. Such filters are usually tuned by means of a short-circuit slide or Voting pins. It shows that when tuning over a larger frequency range for example 10% of the center frequency of the passband, which is often found in the Is of the order of a few thousandths of the center frequency of the dura range, the bandwidth of the filter is not constant within the passband, but rather is subject to larger, disruptive fluctuations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem es möglich ist, diesen Schwierigkeiten zu begegnen.The invention is based on the object of providing a way which it is possible to face these difficulties.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß die Koppelanordnungen derart im Wirkungsbereich der ebenfalls kapazitiv wirkend ausgebildeten und aus einem einzigen, für die Abstimmung wesentlichen Abschnitt bestehenden Durchstimmelemente angeordnet sind, daß deren von der Abstimmung abhängige Rückwirkung auf die Koppelelemente dem Filter innerhalb des Durchstimmfrequenzbereiches eine wenigstens nahezu konstante Bandbreite gibt.According to the invention, this object is achieved in such a way that the Coupling arrangements in such a way in the effective area of the likewise capacitive acting and a single tuning element that is essential for tuning are arranged that their reaction, which is dependent on the vote, on the coupling elements the filter within the tuning frequency range an at least almost constant Bandwidth there.

Es ist an sich durch die USA.-Patentschrift 2 694186 ein Wellenfilter mit induktiver Kopplung bekannt, bei dem ebenfalls eine im wesentlichen konstante Bandbreite innerhalb des Durchstimmbereiches erreicht werden soll. Gegensätzlich zum Erfindungsgegenstand handelt es sich hierbei jedoch um ein Wellenfilter mit induktiver Kopplung, bei dem die Abstimmung mittels eines die geometrische Länge des Resonanzraumes verändernden Kurzschlußschiebers erfolgt. Während also beim Erfindungsgegenstand die kapazitive Einwirkung des Durchstimmelementes auf die Koppelanordnung ausgenutzt wird, ist für die bekannte Anordnung die Änderung der Feldverteilung in Abhängigkeit von der Durchstimmung des Filters für die Wirkungsweise maßgebend. Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.It is in itself a wave filter by U.S. Patent 2,694,186 known with inductive coupling, in which also an essentially constant Bandwidth is to be achieved within the tuning range. Opposite the subject matter of the invention, however, is a wave filter with inductive coupling, in which the vote by means of the geometric length of the resonance chamber changing short-circuit slide takes place. So while with the subject matter of the invention exploited the capacitive effect of the tuning element on the coupling arrangement is, for the known arrangement, the change in the field distribution is dependent of the tuning of the filter is decisive for the mode of operation. Below is the invention explained in more detail using an exemplary embodiment.

Die F i g. 1 zeigt ein aus zwei Resonatoren bestehendes zweikreisiges Bandfilter, das beispielsweise über eine Koaxialleitung 1 gespeist wird und dessen Ausgang beispielsweise in eine Hohlleitung 2 rechteckförmigen Querschnitts übergeht. Beide Filterkreise 3, 4 bestehen aus kurzen Hohlleiterabschnitten rechteckförmigen Querschnitts, die mit ihren Breitseiten aufeinanderliegend an den Enden durch metallische Begrenzungswände abgeschlossen sind. Die Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren und den der Zuführung bzw. Abnahme der elektromagnetischen Wellen dienenden Leitungen 1, 2 ist als Stiftkopplung ausgebildet. Ein erster Kopplungsstift 5, der durch eine entsprechende, in an sich bekannter Weise bemessene Öffnung in der zugehörigen Abschlußwand des Resonators 3 vorgesehen ist, dient zur Anregung von elektromagnetischen Wellen in dem Resonator 3. Der Wellentyp ist dabei derart, daß ein Maximum der elektrischen Feldstärke, die in Richtung der Stiftachse verläuft, im Zentrum des Resonators auftritt, mit dem die Achse des Stiftes 5 wenigstens angenähert zusammenfällt. In der gemeinsamen Begrenzungswand zwischen den Resonatoren 3 und 4 ist ein durch eine dort vorgesehene Öffnung durchgreifender weiterer Koppelstift 6 vorgesehen, der beispielsweise mittels einer Keramikscheibe in der Begrenzungswand gehalten wird und der vorzugsweise in Flucht mit dem Koppelstift 5 liegt. Ein zum Koppelstift 5 gleichartig ausgebildeter und angeordneter Koppelstift? dient zur Verbindung des Resonators 4 mit der Ausgangsleitung 2, indem dieser Sift in eine an sich bekannte Hohlleiterkoppelsonde im Innern der Hohlleitung 2 übergeht. Die Durchstimmung der beiden Resonatoren 3, 4 erfolgt in der Weise, daß Ringscheiben 9, 9' aus Metall oder Dielektrikum mittels je eines Stiftes, z. B. Keramikstiftes 10 bzw. 10', von der schmalen Hohlleiter- Seite her in das Hohlleiterinnere eintauchend angeordnet sind. Die Eintauchtiefe ist mittels eines an die Keramikstifte 10,10' jeweils angesetzten Gewindes 11,11' einstellbar. Die Größe, d. h. Durchmesser und Stärke der zur Durchstimmung dienenden Scheiben 9, 9', ist in Abhängigkeit von der Länge, dem Durchmesser und der örtlichen Lage der Koppelstifte 5, 6, 7 in den Resonatoren 3, 4 sowie von der Länge der die Resonatoren 3, 4 bildenden Hohlleiterabschnitte derart gewählt, daß sich eine wenigstens nahezu konstante Bandbreite innerhalb des Durchstimmbereichs der Filteranordnung ergibt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung läßt sich wie folgt darlegen.The F i g. 1 shows a two-circuit band filter consisting of two resonators, which is fed for example via a coaxial line 1 and the output of which merges into a hollow line 2 with a rectangular cross section, for example. Both filter circuits 3, 4 consist of short waveguide sections of rectangular cross-section, which are closed with their broad sides lying on top of one another at the ends by metallic boundary walls. The coupling between the individual resonators and the lines 1, 2 used to supply or remove the electromagnetic waves is designed as a pin coupling. A first coupling pin 5, which is provided through a corresponding, in a known manner dimensioned opening in the associated end wall of the resonator 3, is used to excite electromagnetic waves in the resonator 3. The wave type is such that a maximum of the electric field strength , which runs in the direction of the pin axis, occurs in the center of the resonator with which the axis of the pin 5 coincides at least approximately. In the common boundary wall between the resonators 3 and 4, a further coupling pin 6 penetrating through an opening provided there is provided, which is held in the boundary wall, for example, by means of a ceramic disk and which is preferably in alignment with the coupling pin 5. A coupling pin designed and arranged in the same way as the coupling pin 5? serves to connect the resonator 4 to the output line 2, in that this pin merges into a waveguide coupling probe known per se in the interior of the hollow line 2. The tuning of the two resonators 3, 4 takes place in such a way that ring disks 9, 9 'made of metal or dielectric by means of a pin, for. B. ceramic pin 10 or 10 ', from the narrow waveguide side are arranged immersed in the interior of the waveguide. The immersion depth can be adjusted by means of a thread 11, 11 ' attached to each of the ceramic pins 10, 10'. The size, ie diameter and thickness of the discs 9, 9 'used for tuning depends on the length, the diameter and the local position of the coupling pins 5, 6, 7 in the resonators 3, 4 and on the length of the resonators 3, 4 forming waveguide sections is selected such that there is at least an almost constant bandwidth within the tuning range of the filter arrangement. The mode of operation of this arrangement can be explained as follows.

Ohne die Durchstimmelemente würde mit zunehmender Frequenz die Kopplung pedes Kopplungselementes etwa linear zunehmen. Durch die seitlich an die Kopplungsstifte beim Durchstimmvorgang sich heranschiebenden Metall- oder Dielektrikummasse wird erreicht, daß eine zusätzliche Kapazität auftritt, welche nach niedrigen Frequenzen hin eine Verstärkung der Kopplung jedes Koppelelementes 5, 6, 7 zur Folge hat. Durch entsprechende Wahl der Einzelabmessungen läßt sich erreichen, daß dann innerhalb des Durchstimmbereiches ein etwa parabolischer Verlauf der Bandbreite in Abhängigkeit von der Frequenz auftritt, so wie es in der F i g. 2 für die Filteranordnung nach F i g. 1 gezeigt ist. Wie aus diesem Schaubild ersichtlich, ist eine wenigstens nahezu konstante Bandbreite innerhalb des Durchstimmbereiches erreicht.Without the tuning elements, the coupling would with increasing frequency pedes coupling element increase approximately linearly. By the side of the coupling pins during the tuning process, a metal or dielectric mass is pushed up achieves that an additional capacitance occurs, which after low frequencies towards a reinforcement of the coupling of each coupling element 5, 6, 7 has the consequence. By Appropriate choice of the individual dimensions can then be achieved within of the tuning range an approximately parabolic course of the bandwidth depending on of the frequency occurs as shown in FIG. 2 for the filter arrangement according to F i g. 1 is shown. As you can see from this diagram, there is at least one Almost constant bandwidth achieved within the tuning range.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Hinsichtlich der Durchlaßfrequenz in einem größeren Frequenzbereich durchstimmbares Hohlleiterbandfilter für sehr kurze elektromagnetische Wellen, dessen Resonatoren aus beiderseitig kurzgeschlossenen Hohlleiterabschnitten bestehen und bei dem die kapazitiv wirksamen Koppelanordnungen der einzelnen Resonatoren derart angeordnet sind, daß sich innerhalb des Durchstimmfrequenzbereiches eine wenigstens nahezu konstante Bandbreite ergibt, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n et, daß die Koppelanordnungen derart im Wirkungsbereich der ebenfalls kapazitiv wirkend ausgebildeten und aus einem einzigen, für die Abstimmung wesentlichen Abschnitt bestehenden Durchstimmelemente angeordnet sind, daß deren von der Abstimmung abhängige Rückwirkung auf die Koppelelemente dem Filter innerhalb des Durchstimmfrequenzbereiches eine w> nigstens nahezu konstante Bandbreite gibt. Claims: 1. With regard to the pass frequency in a larger one Frequency range tunable waveguide band filter for very short electromagnetic Waves whose resonators consist of waveguide sections short-circuited on both sides exist and in which the capacitively effective coupling arrangements of the individual resonators are arranged such that within the tuning frequency range a results in at least an almost constant bandwidth, that is to say h n et that the coupling arrangements in such a way in the effective range of likewise capacitive effectively trained and from a single, essential for the coordination section existing tuning elements are arranged that their dependent on the vote Effects on the coupling elements of the filter within the tuning frequency range there is at least an almost constant bandwidth. 2. Hohlleiterbandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Resonatoren bildenden I4ohlteiterabschnitte mit ihren _Lsseiten aneinanderliegend angeordnet sind und 'in den jeweils gemeinsamen Abschnitten der Längsseiten Koppelstifte aus Metall oder Dielektrikum, vorzugsweise wenigstens angenähert im Maximum des elektrischen Feldes, vorgesehen sind. 3. Hohlleiterbandfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchstimrnelemente der Resonatoren als metallische oder dielektrische Scheiben ausgebildet sind, die mit ihrem Durchmesser parallel zu den elektrischen Feldlinien liegend mittels eines Stiftes aus dielektrischem Material senkrecht zu der Scheibenebene in den Resonatoren bewegbar angeordnet sind. 4. Hohlleiterbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; da$ der Querschnitt der als Hohlraumresonatoren dienenden Hohlleiter rechteckig, oval oder kreiäfönnig gewählt ist. 5. Hohlleiterbandfdter nach einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da$ die Resonatorlänge, die Durchstimmelemente und die Koppelstifte untereinander gleich gewählt sind und daß die Bandbreite des einzelnen Resonators durch als Kapazitäten wirkende, zwischen den Koppelstiften und den Hohlleterwänden vorgesehene Blenden oder Schrauben aus Metall oder Dielektrikum einstellbar ist. 6. Hohlleiterbandfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatorlängen, die Durchstimmelemente und die Koppelstifte der Resonatoren untereinander höchstens teilweise oder paarweise gleich gewählt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 694186, 2513 761; »Der Fernmelde-Ingenieur«, Bd. 11, Heft 6, S. 1 bis 31 (15. 6. 1957); »The Bell System Technical Journal«, Vol. XXV; Nr. 2. Waveguide band filter according to claim 1, characterized in that the hollow conductor sections forming the resonators are arranged with their sides adjacent to one another and coupling pins made of metal or dielectric, preferably at least approximately at the maximum of the electric field, are provided in the respective common sections of the longitudinal sides. 3. Waveguide band filter according to claim 1 or 2, characterized in that the tuning elements of the resonators are designed as metallic or dielectric disks, which are arranged with their diameter parallel to the electric field lines by means of a pin made of dielectric material perpendicular to the disk plane in the resonators movable are. 4. waveguide band filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that; that the cross-section of the waveguides used as cavity resonators is chosen to be rectangular, oval or circular. 5. Waveguide bandfdter according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the resonator length, the tuning elements and the coupling pins are selected to be the same and that the bandwidth of the individual resonator is provided by apertures between the coupling pins and the hollow walls acting as capacities or screws made of metal or dielectric is adjustable. 6. Waveguide band filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resonator lengths, the tuning elements and the coupling pins of the resonators are selected to be equal to one another at most partially or in pairs. References considered: U.S. Patents Nos. 2,694,186, 2,513,761; "Der Fernmelde-Ingenieur", Vol. 11, Issue 6, pp. 1 to 31 (June 15, 1957); "The Bell System Technical Journal," Vol. XXV; No. 3, S. 408 bis 434 (Juli 1946); uVery High-Frequency Techniques«, Vol. II, McGraw-Hill Bock Company, Inc., New York und London 1947, S. 771 und 790.3, pp. 408-434 (July 1946); "Very High-Frequency Techniques", Vol. II, McGraw-Hill Bock Company, Inc., New York and London 1947, pp. 771 and 790.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2085379A1 (en) * 1970-04-15 1971-12-24 Thomson Csf

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