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Abstimmbarer Filterkreis für sehr kurze elektromagnetische Wellen
Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Filterkreis für sehr kurze elektromagnetische
Wellen, bestehend aus einem zumindest an einem Ende offenen Koaxialleitungsresonator
mit längenveränderbarem Innenleiter, bei dem sich der Außenleiter im Verschiebungsbereich
des freien Innenleiterendes nach dem offenen Leitungsende hin in seinem Innendurchmesser
konusartig verjüngt.
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Derartige Filterkreise werden beispielsweise für mehrkreisige Ultrakurzwellen-
und Dezimeterwellenfilter benötigt, die über einen größeren Frequenzbereich durchstimmbar
sein sollen. Zur Durchsthnmung ist es erforderlich, daß die Abstimmelemente, in
diesem Fall die Innenleiter, mittels einer Gleichlaufvorrichtung derart gleichsinnig
bewegt werden, daß hinreichender Gleichlauf der einzelnen Filterkreise in den Abstimmkurven
gegeben ist. Damit dies gewährleistet ist, ist es in der Praxis erforderlich, die
einzelnen Resonatoren mit sehr hoher Genauigkeit gleichartig und die Gleichlaufvorrichtung
mit sehr hoher Präzision auszubilden. Es treten dabei Forderungen bezüglich der
Genauigkeit in der Längsverschiebung der einzelnen Resonatoren auf, die derart sind,
daß die Abweichung der Längenänderung des Innenleiters in dem einen Resonator von
der Längenänderung des Innenleiters eines anderen Resonators z. B. nicht größer
als 3 bis 4#t sein darf. Das ist ein bei der Fertigung unerwünscht hohes
Maß an Fabrikationsgenauigkeit. Ein ähnliches Problem tritt dann auf, wenn in einem
Überlagerungsempfänger für sehr kurze elektromagnetische Wellen ein Resonator dem
Oszillator und wenigstens ein weiterer Resonator der Eingangsschaltung angehört.
In diesem Fall tritt die zusätzliche Schwierigkeit auf, daß der eine der Resonatoren
über den gesamten Durchstimmbereich um einen konstanten Frequenzwert gegenüber dem
anderen Resonator verstimmt sein muß, wodurch die Anforderung an die Antriebsvorrichtung
noch mehr kompliziert wird.
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Es sind bereits abstimmbare Filterkreise in der Art von Koaxialleitungsresonatoren
bekanntgeworden, bei denen die Abstimmung durch einen längenveränderbaren Innenleiter
erfolgt. Der Außenleiter dieser Resonatoren ist dabei rohrförmig ausgebildet und
hat über seine gesamte Länge konstanten Durchmesser. Im Außenleiter sind einschraubbare
Bolzen vorgesehen, die eine zusätzliche Feineinstellung der Eigenfrequenz des Resonators
ermöglichen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die einzelnen einschraubbaren
Bolzen über einen verhältnismäßig großen Verschiebungsbereich des Innenleiters wirksam
sind, wodurch es verhältnismäßig schwierig ist, die Abstimmkurven der einzelnen
Resonanzkreise bei mehrkreisigen Filtern einander anzupassen.
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Es sind ferner Koaxialleitungsresonatoren mit längenveränderbarem
Innenleiter bekannt, bei denen der Außenleiter entweder ganz oder im Bereich des
leerlaufenden Endes trichterförmig ausgebildet ist. Bei den über die gesamte Länge
des Außenleiters trichterförmig ausgebildeten Resonatoren sind keinerlei zusätzliche
Möglichkeiten zur Feineinstellung der Abstimmkurve vorgesehen. Bei den sich im Bereich
des leerlaufenden Innenleiterendes verjüngenden Resonatoren ist am Außenleiter eine
trompetenförmige Elektrode aufgesetzt. Der Feinabgleich wird dabei durch Veränderung
der Kontur der Elektrode durchgeführt. Es findet sich jedoch kein Hinweis dafür,
in welcher Weise dieser Feinabgleich vorzunehmen ist. Darüber hinaus hat diese bekannte
Anordnung den Nachteil, daß eine einmal vorgenommene Veränderung der Kontur der
Elektrode praktisch nur schwer rückgängig gemacht werden kann.
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Durch die USA.-Patentschrift 2 248 227 sind ferner Resonatoren
mit konusförmiger Verjüngung des Außenleiters bekanntgeworden. Die Resonatoren sind
jedoch in einer mit dem Erfindungsgegenstand nicht vergleichbaren Weise ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten
in verhältnismäßig einfacher Weise zu begegnen. Insbesondere soll ein abstimmbarer
Filterkreis angegeben werden, bei dem die der Beeinflussung der Abstimmkurve dienenden
Elemente nur über einen verhältnismäßig kleinen Verschlebeweg des Innenleiters,
bezogen auf den ge-
samten Durchstimmbereich, wirksam sind.
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Ausgehend von einem abstimmbaren Filterkreis für sehr kurze elektromagnetische
Wellen, bestehend aus einem zumindest an einem Ende offenen Koaxialleitungsresonator
mit
längenveränderbarern Innenleiter, bei dem sich der Außenleiter im Verschiebungsbereich
des freien Innenleiterendes nach dem offenen Leitungsende hin in seinem Innendurchmesser
konusartig verjüngt, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
im Bereich des sich verringernden Innendurchmessers des Außenleiters an sich bekannte
einstellbare Kapazitätsstempel vorgesehen sind, die den vorgeschriebenen Verlauf
der Abstimmkurve des Filterkreises herbeiführen.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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In F i g. 1 ist ein Koaxialleitungsresonator an sich bekannter
Bauart dargestellt, der aus einem Außenleiter 1 und einem in Leitungsrichtung
verschiebbaren Innenleiter 2 besteht. Der Innenleiter 2 ist an dem einen Leitungsende,
beispielsweise mittels Kontaktfedem 3, gegen den Außenleiter kurzgeschlossen,
während er am anderen Ende frei ist. Am offenen Resonatorende ist der Außenleiter
1 zur Venneidung -unerwünschter Abstrahlung von Hochfrequenzenergie mittels
einer Abschlußplatte 4 geschlossen. Im Verschiebungsbereich des Innenleiterendes
5 sind' Kapazitätsstempel 6 bis 10 im AußenIeiter
1 vorgesehen, die in das Leitungsinnere eintauchen und mit deren Hilfe
die Abstimmkurve des Resonators 1, 2 beeinflußt werden kann. Die Stempel
6 bis 10
können aus Metall oder aus Dielektrikum bestehen, wobei im
Fall der Verwendung von Dielektrikum die Dielektrizitätskonstante des verwendeten
Materials zweckmäßig wesentlich größer als die Dielektrizitätskonstante des den
Resonato-r 1, 2 ausfüllenden Mediums, z. B. Luft, zu wählen ist.
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Die Kapazitätsstempel müssen nicht, so wie in F i g. 1 gezeigt,
längs einer ManteRinie gestaffelt angeordnet werden, sondern können auch beispielsweise
längs einer Schraubenlinie über den gesämten Resonator verteilt angeordnet sein.
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Es hat sich gezeigt, daß es in manchen Fällen zweckmäßig ist, die
Hauptcharakteristik der gewünschten Abstimmkurve bei einem Resonator nach Fig.
1 nicht durch die einzelnen Kapazitätsstempel festzulegen, sondern beispielsweise
dadurch, daß statt der Stempel ein ProflIstück vorgesehen wird, das etwa der Anordnung
der Stempel und möglichst genau dem gewünschten Verlauf der zusätzlichen Kapazität
entspricht. In F i g. 2 ist hierfür ein Beispiel dargestellt, bei dem die
Stempel 6 bis 10
durch einen proflIähnlichen Teil 12 ersetzt sind,
der beispielsweise an Stelle der Stempel 6 bis 10 bei einem Resonator
nach F i g. 1 im Leitungsinneren anzuordnen ist. Aus Symmetriegründen empfiehlt
es sich hierbei, zumindest an der diametral gegenüberliegenden Stelle des Außenleiters
1 ein weiteres derartiges Profilstück 12 vorzusehen, was auch bei der alleinigen
Verwendung von Kapazitätsstempeln zweckmäßig sein kann.
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Die Hauptcharakteristik kann auch dadurch festgelegt werden, daß beispielsweise
das Profil nach F i g. 2 über die gesamte innere Wandung des Außenleiters
1 erstreckt wird, so daß sich eine Art konusförinige Ausbildung der Innenfläche
des Außenleiters 1 ergibt.
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Ein Ausführungsbeispiel für die letzerwähnte Ausbildung ist in Form
eines zweikreisigen Bandfilters in der F i g. 3 wiedergegeben. Da die beiden
Resonatoren 13, 14 des Bandfilters als gleichartig ausgebildet angenommen
sind, ist nur der einer der Resonatoren im Schnitt dargestellt. Dieser Resonator
14 besteht aus einem Außenleiter 15 konstanten Durchmessers und einem weiteren
Außenleiterteil 16, dessen innere Wandung 17 etwa einer Kegelfläche
entspricht, also konusförmig ausgebildet ist. Der Innenleiter des Resonators 14
besteht aus einem über eine Endplatte 18 mit dem Außenleiterteil
15 verbundenen rohrförinigen Abschnitt 19 und einem in Richtung der
Resonatorachse verschiebbaren Teil 20. Zur eindeutigen Führung des Teiles 20 in
Achsrichtung des Resonators ist dieser über ein Keramikzwischenstück 21 mit einer
weiteren metallischen Fortführung 22 versehen, die einen Ansatz 23 für die
Befestigung der nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung besitzt.
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Der Innendurchmesser des Innenleiters 19 ist derart gering
gewählt, daß darin für die Betriebswellenlänge des Resonators 14 die Hohlrohrwellenausbreitungsbedingungen
mit Sicherheit nicht erfüllt sind. Der Abstand zwischen den benachbarten Stirnflächen
der Teile 20 und 22 ist derart groß gewählt, daß die aperiodische Dämpfung für etwa
entweichende Betriebswellen hinreichend groß ist. Diese Ausbildung stellt sicher,
daß einerseits ein Entweichen von Hochfrequenzenergie praktisch ausgeschlossen ist,
andererseits sowohl der Innenleiterteil 20 als auch der Innenleiterteil 22 aus Metall
bestehen können. Bei unmittelbarer Verbindung der Teile 20 und 22 wäre nämlich sonst
eine Koaxialleitung gegeben, über die in gewissem Maße Hochfrequenzenergie ungehindert
entweichen könnte.
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Der Teil 20 ist im Teil 19 mittels einer Art Muffe 24 geführt,
die zweckmäßig aus einem dielektrischen Material, insbesondere Teflon, besteht.
Der Innenleiterteil 22 ist mit einem nicht näher dargestellten Außengewinde versehen,
das in ein Gegengewinde in der ringförmigen Einschnürung 25 geführt ist,
die in einer an der Endplatte 18 befestigten Buchse 26 vorgesehen
ist. Durch Drehung des einen festen Teil bildenden Innenleiters 20, 21, 22 wird
daher der axiale Vorschub erreicht. Im Innem des Außenleiters 16 sind aus
der Wandungsfläche 17
hervorstehende Kapazitätsstempel 27 längs vier
symmetrisch verteilter Mantellinien angeordnet, und zwar derart, daß sämtliche Kapazitätsstempel
27, in Verschiebungsrichtung des Innenleiters 20, 22 betrachtet, auf einer
Schraubenlinie liegen. Würden nämlich sämtliche Schrauben auf einer Mantellinie
angeordnet sein oder auf symmetrisch verteilten Mantellinien, jedoch jeweils in
gleichen Querschnittsebenen, so würde nur eine wesentlich grobere Einstellung der
Feinstruktur der gewünschten Abstimm,-kurve gewährleistet sein. Die einzelnen Kapazitätsstempel,
die beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3
aus Metallschrauben bestehen, sind
durch den Außenleitermantel 16 hindurchgeführt und daher von außerhalb des
Resonators 14 zugänglich. Der gewünschte Verlauf der Abstimmkurve kann daher in
betriebsmäßigem Zustand eingestellt werden. Bei gefundener Einstellung ist es dann
möglich, die einzelnen Schrauben 27 in an sich bekannter Weise festzulegen,
beispielsweise mittels eines Laeküberzuges oder mittels Kontermuttern u. dgl.
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Die Zuführung der Hochfrequenzenergie zu dem Resonator 14 erfolgt
ebenso wie die Abnahme der Hochfrequenzenergie aus dem Resonator 13 mittels
je einer Koppelschleife 28, deren eines Ende unmittelbar
mit
dem Außenleiter des Resonators verbunden ist, während ihr anderes Ende beispielsweise
zum Innenleiter einer koaxialen Zuführungsleitung führt.