DE1261914B - Mode filter - Google Patents

Mode filter

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DE1261914B
DE1261914B DEC36481A DEC0036481A DE1261914B DE 1261914 B DE1261914 B DE 1261914B DE C36481 A DEC36481 A DE C36481A DE C0036481 A DEC0036481 A DE C0036481A DE 1261914 B DE1261914 B DE 1261914B
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conductor
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coupling
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Paul Boutelant
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Alcatel Lucent SAS
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Compagnie Generale dElectricite SA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Deutsche Kl.German class

HOIpHOIp

H 03 h H 03 h

21 a4 - 7421 a4 - 74

Nummer: 1 261 914Number: 1 261 914

Aktenzeichen: C 36481IX d/21 a4 File number: C 36481IX d / 21 a4

Anmeldetag: 23. Juli 1965 Filing date: July 23, 1965

Auslegetag: 29. Februar 1968Open date: February 29, 1968

Die Erfindung betrifft ein Modusfilter für eine übertragungsleitung mit einem zylindrischen Hohlleiter, der einen wenigstens von einem Störwellentyp begleiteten Hauptwellentyp überträgt und Öffnungen zum Auskoppeln des störenden Wellentyps aufweist. The invention relates to a mode filter for a transmission line with a cylindrical waveguide, which transmits a main wave type accompanied by at least one type of disturbance wave and openings for decoupling the interfering wave type.

Das Prinzip des Modusfilters besteht in der Kopplung eines Leiters, in dem sich ein erwünschter Modus der Ordnung (m, n) und ein Störmodus höherer Ordnung [m, (n+p)2 ausbreiten, mit einer Hilfsleiterlänge, welche einen die gleiche Phasengeschwindigkeit wie der Störmodus der Ordnung [m, {n+pj] in dem Hauptleiter aufweisenden Modus der Ordnung (ro, q) übertragen kann und dabei durch überlagerung einen neuen Modus der Ordnung [tn, (n + p + q)'] erzeugt, wobei die in dem Modus [m, («+/?)] enthaltene Energie den Modus der Ordnung (m, q) in dem Hilfsleiter erregt und die Energie des Modus (m, q) durch angepaßte, absorbierende Abschlüsse absorbiert wird, während der Hauptmodus, dessen Phasengeschwindigkeit von der des Störmodus verschieden sei, die Kopplungslänge ohne wesentliche Dämpfung durchläuft.The principle of the mode filter consists in the coupling of a conductor in which a desired mode of order (m, n) and a higher order disturbance mode [m, (n + p) 2 propagate, with an auxiliary conductor length which has the same phase velocity as can transmit the interference mode of the order [m, {n + pj] in the mode of the order (ro, q) having the main conductor and thereby generates a new mode of the order [tn, (n + p + q) '] by superposition, where the energy contained in the mode [m, («+ /?)] excites the mode of order (m, q) in the auxiliary conductor and the energy of mode (m, q) is absorbed by matched absorbent terminations, during the main mode whose phase velocity is different from that of the disturbance mode, passes through the coupling length without significant attenuation.

Werden Wellen vom zylindrischen Modus TE0n durch einen Kreishohlleiter geschickt, so treten bekannterweise durch die mechanischen Unzulänglichkeiten des Leiters, insbesondere durch die minimalen Differenzen des Durchmessers an den Verbindungsstellen der aufeinanderfolgenden Abschnitte, Wellentypen höherer Ordnung wie TE0,n+p auf. Es ist gleichermaßen bekannt, daß die Erzeugung von Störmoden ein Hindernis für die genaue übertragung von Signalen in einem Hohlleiter bildet, insbesondere durch die Verzerrung, die daraus bei der beim Empfang durchgeführten Demodulation entstehen kann. Es ist daher unbedingt notwendig, diese Störmoden zu beseitigen, wobei der Hauptmodus so wenig wie möglich gedämpft werden darf.If waves of the cylindrical mode TE 0n are sent through a circular waveguide, it is known that higher-order wave types such as TE 0 , n + p occur due to the mechanical inadequacies of the conductor, in particular due to the minimal differences in diameter at the connection points of the successive sections. It is also known that the generation of interference modes forms an obstacle to the precise transmission of signals in a waveguide, in particular due to the distortion which can arise therefrom during the demodulation carried out during reception. It is therefore absolutely necessary to eliminate these interference modes, whereby the main mode must be attenuated as little as possible.

Es ist ein Modus- bzw. Wellentypfilter für einen Kreishohlleiter bekannt, der zwei schraubenförmige, konzentrische Leiter aufweist, die innerhalb einer Umhüllung aus Verlustmaterial angebracht sind. Dieses bekannte Filter besteht aus einer inneren Schraubenwicklung mit konstantem Wicklungsschritt und einem Innendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Ubertragungsleiters ist, sowie einer äußeren Schraubenwicklung mit variabler Schrittweite, die am oberen Ende verklemmt ist und die Windungen der inneren Wicklung so lange kreuzt, bis der Raum zwischen zwei Windungen größer als eine halbe Wellenlänge der niedrigsten übertragenen Frequenz ist. Die Länge der zwei Schrauben-Modusfilter A mode or wave type filter for a circular waveguide is known which has two helical, having concentric conductors mounted within an envelope of waste material. This known filter consists of an inner helical winding with a constant winding pitch and an inner diameter that is equal to the inner diameter of the transmission conductor, and one outer helical winding with variable pitch, which is jammed at the top and which Turns of the inner winding until the space between two turns is larger than half a wavelength of the lowest frequency transmitted. The length of the two screw mode filters

Anmelder:Applicant:

Compagnie Generale d'Electricite, ParisCompagnie Generale d'Electricite, Paris

Vertreter:Representative:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. GralfsDr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs

und Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. G. Manitz,and Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. G. Manitz,

Patentanwälte,Patent attorneys,

8000 München 22, Robert-Koch-Str. 18000 Munich 22, Robert-Koch-Str. 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Paul Boutelant, Sceaux, Seine (Frankreich)Paul Boutelant, Sceaux, Seine (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 30. Juli 1964 (983 639)France of July 30, 1964 (983 639)

wicklungen muß als Funktion des zu beseitigenden Störmodus gewählt werden.windings must be selected as a function of the fault mode to be eliminated.

Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie auf Grund der äußeren Schraubenwicklung mit variabler Schrittweite und der entsprechend dem zu beseitigenden Störmodus einzustellenden Länge sehr schwierig herzustellen ist.This known device has the disadvantage on that they are due to the outer helical winding with variable increments and the corresponding the length to be set to the interference mode to be eliminated is very difficult to establish.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines an einen Kreishohlleiter anzuschließenden Modusfilters, der äußerst einfach aufgebaut und wirtschaftlich zu fertigen ist und ohne wesentliche Dämpfung des Hauptmodus eine starke Dämpfung des Störmodus gewährleistet.The aim of the invention is to create a mode filter to be connected to a circular waveguide, which is extremely simple and economical to manufacture and without significant attenuation of the Main mode ensures strong attenuation of the disturbance mode.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Modusfilter der eingangs angeführten Gattung dadurch gelöst, daß in die einen Innendurchmesser d0 aufweisende übertragungsleitung ein Kopplungsteil eingefügt ist, das aus zwei einen Koaxialleiter bildenden zylindrischen Leitern mit den Durchmessern d und D besteht, deren DurchmesserverhältnisThis object is achieved according to the invention in a mode filter of the type mentioned at the outset in that a coupling part is inserted into the transmission line, which has an inner diameter d 0 , which consists of two cylindrical conductors with the diameters d and D forming a coaxial conductor, their diameter ratio

ο,η + ρο, η + ρ

ist, wobei rOn+p+q die Nullstellen der Besselfunktion J1(X) der jeweiligen Ordnung η + ρ + q und n + p mit χ als normierter Radialkoordinate sind, daß der von dem Innenleiter umschlossene zylindrische Raum mit dem zwischen den beiden Leitern gelegenenwhere r On + p + q are the zeros of the Bessel function J 1 (X) of the respective order η + ρ + q and n + p with χ as the normalized radial coordinate that the cylindrical space enclosed by the inner conductor with that between the two Ladders

809 510 97809 510 97

ϊ 261 914ϊ 261 914

Ringraum in an sich bekannter Weise durch ringförmige öffnungen in der gemeinsamen Wand gekoppelt ist und daß der ringförmige Raum an beiden Enden durch angepaßte, absorbierende Abschlüsse abgeschlossen ist.Annular space coupled in a manner known per se through annular openings in the common wall and that the annular space at both ends by adapted, absorbent closures is completed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modusfilters ist der Durchmesser d des inneren zylindrischen Leiters gleich oder größer als der Durchmesser d0 des Ubertragungsleiters.According to an advantageous embodiment of the mode filter according to the invention, the diameter d of the inner cylindrical conductor is equal to or greater than the diameter d 0 of the transmission conductor.

ergibt den zylindrischen Modus TE03, der durch die Wurzel rOi3 der. Besselfunktion J1 (x) für χ = -γ gekennzeichnet ist. Bei einem Verhältnis der Durchmesser von -=- = ^- besteht eine Wechselwirkung zwischen den Moden mit gleicher Phasengeschwindigresults in the cylindrical mode TE 03 , which is defined by the root r Oi3 of. Bessel function J 1 (x) for χ = -γ is marked. With a ratio of the diameter of - = - = ^ - there is an interaction between the modes with the same phase velocity

keit, und als Folge davon geht die im Modus TE02 enthaltene Energie in den ringförmigen Raum über, Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, die io in den sie durch geeignete Vorrichtungen absorbiertand, as a consequence, the energy contained in the TE 02 mode passes into the annular space, another advantageous embodiment in which it is absorbed by suitable devices

sich insbesondere durch geringen Raumbedarf aus- wird.is particularly evident from the low space requirement.

zeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Modusfilters höchstens gleich dem Durchmesser d0 des Übertragungsleiters ist und daßis characterized in that the outer diameter of the mode filter is at most equal to the diameter d 0 of the transmission conductor and that

Stärke des Zylinders einen endlichen Wert. Sie soll gegenüber der Skin-Stärke relativ groß und gegenüber der Wellenlänge klein sein.Thickness of the cylinder has a finite value. It should be relatively large and opposite to the skin thickness the wavelength be small.

Die Kurve 4 stellt die Veränderung des Feldes entsprechend dem zylindrischen Hauptmodus TE01 dar. Es ist zu erkennen, daß keine gegenseitige Einwirkung zwischen dem ringförmigen Raum und dem zylindrischen Hauptmodus besteht. Der zylin-Curve 4 represents the change in the field corresponding to the main cylindrical mode TE 01. It can be seen that there is no mutual interaction between the annular space and the main cylindrical mode. The cylindrical

Die Konstruktion der F i g. 1 ist dadurch gerechtfertigt, daß es stets gestattet ist, eine leitende Fläche mit einer Fläche vom Feld Null zusammenfallen der Innenleiter des Modusfilters, der einen Durch- 15 zu lassen; das trifft für den Zylinder vom Durchmesser d, der geringer als d0 ist, besitzt, mit dem messer d der F i g. 1 zu. Selbstverständlich hat die Ubertragungsleiter durch zwei konische Abschnitte
eines Typs verbunden ist, der die Reinheit des Hauptmodus sicherstellt. Konische übergänge, die diese
Forderung erfüllen, sind beispielsweise in der franzö- 20
sischen Patentschrift 1 142 543 beschrieben.The construction of the F i g. 1 is justified by the fact that it is always permitted to allow a conductive surface to coincide with an area of zero field of the inner conductor of the mode filter, which has a through 15 ; this applies to the cylinder with a diameter d, which is less than d 0 , with the knife d of FIG. 1 to. Of course, the transmission conductor has two conical sections
of a type that ensures the purity of the main mode. Conical transitions that this
Fulfill the requirement are, for example, in the French 20
sischen patent specification 1 142 543 described.

Für den Fall, daß die relative Bandbreite des
Filters erhöht werden soll, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der ringförmige Raum zwischen den zwei Leitern mit einer 25 drische Hauptmodus durchläuft also den Modusdielektrischen Auskleidung von veränderlicher Stärke filter, ohne gedämpft zu werden, oder mit dielektrischen Streifen von veränderlicher Das in F i g. 2 dargestellte Modusfilter von derIn the event that the relative bandwidth of the
Filter is to be increased, according to an advantageous embodiment of the invention, the annular space between the two conductors with a 25 drical main mode passes through the mode dielectric lining of variable thickness filter without being attenuated, or with dielectric strips of variable The in Fig . 2 shown mode filter from the

Stärke versehen. Länge L besteht aus einem kreisförmige Kopplungs-Provided strength. Length L consists of a circular coupling

Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung schlitze 5 aufweisenden Leiterabschnitt 17 vom Durchliegt die Länge der Kopplungszone zwischen zwei 30 messer d, und einem äußeren zylindrischen Leiter 18 Grenzen, und zwar einer unteren Grenze, die eine vom Innendurchmesser D, welcher vorzugsweise aus Wirksamkeit der Kopplung für den zu beseitigenden einem schraubenförmig gewickelten, isolierten Lei-Störmodus gewährleistet, und einer oberen Grenze, tungsdraht besteht, wobei der zwischen den Leitern 17 die sicherstellt, daß die Energie des Störmodus nicht und 18 auftretende ringförmige Raum einen Koaxialwieder über einen Modus des Hilfsleiters in den 35 leiter 4 bildet, der an beiden Enden durch zwei, eine Hauptleiter gelangen kann. konische Ringform besitzende, angepaßte Abschlüsse 3According to a further special feature of the invention, the conductor section 17 having slits 5 extends through the length of the coupling zone between two 30-meter d, and an outer cylindrical conductor 18 limits, namely a lower limit, one of the inner diameter D, which is preferably from the effectiveness of the coupling for the to be eliminated a helically wound, insulated lei disturbance mode is ensured, and an upper limit, there is conduction wire, the annular space between the conductors 17 which ensures that the energy of the disturbance mode does not occur and 18 a coaxial again via a mode of the auxiliary conductor in the 35 ladder 4 forms, which can get through two, one main ladder at both ends. Conical ring-shaped, adapted terminations 3

Vorteilhafterweise werden bei einer mit Verstärkern und Modusfiltern versehenen übertragungsleitung mit kreisförmigem Hohlleiter die Modusfilter mit einem konstanten oder nichtkonstanten Abstandsschritt zwischen zwei Verstärkern verteilt, so daß die Kompensationswirkungen dieser Filter auf die Hauptwelle optimal ausgenutzt werden.Advantageously, in the case of a transmission line provided with amplifiers and mode filters with circular waveguide, the mode filters with a constant or non-constant spacing step distributed between two amplifiers so that the compensating effects of these filters on the main wave can be optimally used.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
werden im folgenden an Hand der Zeichnung be- 45 vom Durchmesser d, einen zweiten konischen überschrieben ; in dieser zeigt gang 6 und tritt durch einen Abschnitt 7 des kreisförmigen Ubertragungsleiters vom Durchmesser d0 aus. Eine in den Abschnitt 1 des Ubertragungsleiters eintretende Störwelle TE02 durchquert den konischen 50 übergang 2 und läuft in das Modusfilter, in dem sie in dem Koaxialleiter aufgefangen und durch die Abschlüsse 3 und 14 absorbiert wird. In den Koaxialleiter 4 kann weder Energie eintreten noch austreten, da hinter jedem der angepaßten Abschlüsse 13, Leitern vom Durchmesser D und d und Kurven, 55 14 jeweils eine leitende Wand 15, 16 vorhanden ist. welche die relative Amplitude der Magnetfelder der Gemäß dem Prinzip der Gegenseitigkeit wird verschiedenen Moden in dem besonders wichtigen selbstverständlich jede durch den Abschnitt 7 des Fall darstellen, bei dem der zylindrische Haupt- Hauptleiters eintretende Störwelle TE02 durch den modus TE01 und der zylindrische Störmodus TE02 Abschluß 14 absorbiert, während eine durch den ist. Die Kurve 1 zeigt die Änderung des Feldes als 60 gleichen Abschnitt eintretende Hauptwelle TE01 unFunktion des für den zylindrischen Modus TE02 gestört am Abschnitt 1 ankommt, da angenommen normierten Strahls x. Diese Kurve hat die Form der wurde, daß die konischen übergänge die ReinheitFurther details and advantages of the invention
are in the following with reference to the drawing, 45 of diameter d, overwritten a second conical; in this shows passage 6 and emerges through a section 7 of the circular transmission conductor with a diameter d 0 . An interference wave TE 02 entering section 1 of the transmission conductor passes through the conical transition 2 and runs into the mode filter, in which it is captured in the coaxial conductor and absorbed by the terminations 3 and 14. Energy can neither enter nor exit the coaxial conductor 4, since behind each of the adapted terminations 13, conductors of diameter D and d and curves 55, 14 there is a conductive wall 15, 16 in each case. According to the principle of reciprocity, different modes will, of course, represent the relative amplitude of the magnetic fields in the particularly important one, of course, each through section 7 of the case where the main cylindrical main conductor interfering wave TE 02 entering through the TE 01 mode and the TE cylindrical interfering mode 02 closure 14 absorbed while one is through. Curve 1 shows the change in the field as the main wave TE 01 entering the same section without a function of the one that arrives at section 1 in a disturbed manner for the cylindrical mode TE 02 , since the assumed normalized beam x. This curve has the shape of which the conical transitions the purity

Besselfunktion J1M mit der Wurzel r02 für χ = ±. des erwünschten Modus besitzen.Bessel function J 1 M with the root r 02 for χ = ± . of the desired mode.

1 J 2 Die Fig. 3 a und 3 b stellen einen Querschnitt 1 J 2 FIGS. 3 a and 3 b represent a cross section

Die Kurve 2 stellt die Änderung des Feldes in dem 65 und einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausfüh-The curve 2 represents the change in the field in the 6 5 and a longitudinal section of a preferred embodiment

ringförmigen Raum zwischen den Zylindern vom rungsform des Modusfilters gemäß der Erfindungannular space between the cylinders of the approximate shape of the mode filter according to the invention

Durchmesser d und D gemäß dem Koaxialmodus dar. Ein dielektrisches Rohr 8 ist im Inneren vonDiameters d and D according to the coaxial mode. A dielectric tube 8 is inside of

TE01 dar, und die überlagerung dieser zwei Moden einer leitenden Schicht bedeckt, welche eine Folge TE 01 , and the superposition of these two modes is covered by a conductive layer which is a sequence

und 14 verschlossen ist, welche z. B. aus mit Graphit versetztem Kunstharz bestehen und durch zwei leitende Wände 15, 16 abgeschlossen sind.and 14 is closed, which z. B. consist of graphite mixed resin and two conductive Walls 15, 16 are complete.

Eine durch einen Abschnitt 1 des kreisförmigen Ubertragungsleiters vom Innendurchmesser d0 eintretende Hauptwelle TEOil durchquert einen ersten konischen übergang 2, ohne beeinflußt zu werden, einen ein Teil eines Modusfilters darstellenden LeiterA main wave TE Oil entering through a section 1 of the circular transmission conductor of inner diameter d 0 traverses a first conical transition 2, without being influenced, a conductor constituting part of a mode filter

F i g. 1 ein die überlagerung der Moden darstellendes Diagramm,F i g. 1 shows the superposition of the modes Diagram,

F i g. 2 eine Gesamtansicht des Modusfilters gemäß der Erfindung und dieF i g. FIG. 2 shows an overall view of the mode filter according to the invention and FIG

F i g. 3 a und 3 b einen Querschnitt und einen Längsschnitt einer Ausführungsform des Modusfilters.F i g. 3 a and 3 b show a cross section and a longitudinal section of an embodiment of the mode filter.

F i g. 1 stellt einen Querschnitt des Modusfilters gemäß der Erfindung dar mit zwei zylindrischenF i g. Figure 1 shows a cross section of the mode filter according to the invention with two cylindrical ones

von Ringen 9 bildet, die durch Schlitze 5 der Breite e getrennt sind.of rings 9 which are separated by slots 5 of width e .

Der äußere Leiter des Koaxialleiters kann voll sein; er ist vorzugsweise in der Technik der wendeiförmigen Leiter ausgeführt, da eine solche Konstruk- tion bekannterweise eine Wirkung des selektiven Filters einer kreisförmigen elektrischen Welle aufweist. In der F i g. 3 b besitzt er einen dünnen, isolierten Draht 10, der schraubenförmig gewickelt ist und im Inneren eines Stahlrohres 12 über ein Dielektrikum 11 befestigt ist.The outer conductor of the coaxial conductor can be full; it is preferably made in the technique of helical conductors, since such a construction tion is known to have an effect of selective filtering of a circular electric wave. In FIG. 3 b he has a thin, insulated wire 10, which is helically wound and is fastened inside a steel pipe 12 via a dielectric 11.

Das Dielektrikum 11 kann gegebenenfalls durch ein feinmaschiges, einen sehr regelmäßigen Zylinder bildendes Drahtgewebe 13 in zwei Teile · getrennt sein, um die Beseitigung von bestimmten Störwellen zu verbessern, wie es aus der französischen Patentschrift 1254 535 bekannt ist.The dielectric 11 can optionally be a fine-meshed, very regular cylinder forming wire mesh 13 in two parts · be separated in order to eliminate certain interference waves to improve, as it is known from French patent specification 1254 535.

Die Bandbreite des Modusfilters gemäß der Erfindung ist durch eine tiefe Frequenz F1 und durch eine hohe Frequenz F2 festgelegt. Für den Fall, daß der Hauptmodus TE0x und der Störmodus TE02 ist, wird diese Frequenz berechnet.The bandwidth of the mode filter according to the invention is determined by a low frequency F 1 and a high frequency F 2 . In the event that the main mode is TE 0x and the interference mode is TE 02 , this frequency is calculated.

Die obere Grenze der tiefen Frequenz ist die Grenzfrequenz des Modus TE02 im Hauptleiter, d. h., F1 = -. wobei c gleich der Lichtgeschwindig-The upper limit of the low frequency is the cutoff frequency of the TE 02 mode in the main conductor, ie, F 1 = - . where c is the speed of light

keit ist.speed is.

Die untere Grenze der tiefen Frequenz ist die Grenzfrequenz des Grundmodus TE0x in dem gleichen Hauptleiter, d. h., F1' = -^f- .The lower limit of the low frequency is the cutoff frequency of the basic mode TE 0x in the same main conductor, ie, F 1 '= - ^ f- .

Die Frequenz F2 ist die Grenzfrequenz des koaxialen Modus TE02. Für diesen Modus besteht die Gefahr, daß er in dem Hauptleiter wieder in den zylindrischen Modus TE0x umgesetzt wird und Verzerrungen ergibt, wie es noch dargestellt werden wird. F2 hat den Wert . Diese Beziehung wird noch eingeführtThe frequency F 2 is the cutoff frequency of the coaxial mode TE 02 . For this mode there is a risk that it will be converted back into the cylindrical mode TE 0x in the main conductor and result in distortions, as will be shown below. F 2 has the value. This relationship is still being established

werden.will.

Das Auftreten von anderen Wellen als der koaxialen Welle TE0x in dem Koaxialleiter ist für die Arbeitsweise des Modusfilters bei der Messung schädlich, wo dies die Anregung eines Störmodus TE0x in dem Hauptleiter mit sich bringt.The appearance of waves other than the coaxial wave TE 0x in the coaxial conductor is detrimental to the operation of the mode filter in the measurement, where this entails the excitation of a disturbance mode TE 0x in the main conductor.

Zwei Fälle sind möglich:Two cases are possible:

1. Die Störwelle des koaxialleiters besitzt die gleiche Phasengeschwindigkeit wie die Welle TE0x des Hauptleiters mit einem Wendelkoaxiaileiter und einer Drehkupplung. Die Leistung der wieder in TE0x umgesetzten Welle ist äußerst gering.1. The interfering wave of the coaxial conductor has the same phase velocity as the wave TE 0x of the main conductor with a helical coaxial conductor and a rotary coupling. The power of the wave converted back into TE 0x is extremely low.

2. Die Koaxialleiterwelle TE0 q, z. B. q H= 1, ist mit einer Welle T£Oi„+p des Hauptleiters gekoppelt, welche ihrerseits bei der Ausbreitung in dem Ubertragungsmedium wieder in die Hauptwelle T£Oi„ umgesetzt werden kann. Diese Kopplung ist unmöglich, wenn das Filter vom kreisförmigen, elektrischen Modus TE0n+1 bei der kritischen Frequenz für die Welle TE0 H+2 liegt. In dem besonderen Fall, bei dem der Hauptmodus die Welle TE0x und die zu beseitigende Welle TE02 ist, muß der Leiter vom Durchmesser d bei der kritischen Frequenz für die Welle TE0t3 liegen. Daraus wird der Wert der Frequenz F2, die obere Grenze des Filterbetriebs abgeleitet:2. The coaxial conductor wave TE 0 q , z. B. q H = 1, is coupled to a wave T £ Oi " + p of the main conductor, which in turn can be converted back into the main wave T £ Oi " as it propagates in the transmission medium. This coupling is impossible when the filter of the circular electrical mode TE 0n + 1 is at the critical frequency for the wave TE 0 H + 2 . In the particular case where the main mode is wave TE 0x and the wave to be eliminated is TE 02 , the diameter d conductor must be at the critical frequency for wave TE 0t3 . The value of the frequency F 2 , the upper limit of the filter operation, is derived from this:

ρ = c ρ = c " ro.3" r o.3 22 πάπά

Dfe oben definierte relative Bandbreite ist also im ungünstigsten Fall gleich:The relative bandwidth defined above is therefore the same in the worst case:

= 1,45= 1.45

und im günstigsten Fall gleich:and in the best case:

Strenggenommen kann unter Berücksichtigung der Modusunterscheidung zwischen den Wellen TE01 oder TE02 des Koaxialleiters und der Welle TE03 des Hauptleiters diese obere Grenze bis zur Grenzfrequenz der Welle TE0-4 des Hauptleiters zurückgeschoben werden, welche fest mit der Welle TE02 des Koaxialleiters gekoppelt ist, da folgende Beziehung besteht:Strictly speaking, taking into account the mode differentiation between the waves TE 01 or TE 02 of the coaxial conductor and the wave TE 03 of the main conductor, this upper limit can be pushed back to the cutoff frequency of the wave TE 0-4 of the main conductor, which is permanently coupled to the wave TE 02 of the coaxial conductor is because there is the following relationship:

r0.4 r 0.4

»0,2»0.2

Die mögliche relative Bandbreite -~ geht dannThe possible relative bandwidth - ~ then goes

von 2,66 auf 3,47.from 2.66 to 3.47.

Diese Werte reichen für die Bedürfnisse eines Fernübertragungssystems mittels kreisförmiger Hohlleiter vollends aus.These values are sufficient for the needs of a long-distance transmission system using circular waveguides completely off.

Wenn die Betriebsbandbreite des Modusfilters gemäß der Erfindung sich als ungenügend erweist, kann sie durch Verwendung eines Koaxialleiters mit veränderlicher Phasengeschwindigkeit in der Kopplungszone vergrößert werden. Diese Veränderung der Phase kann dadurch erreicht werden, daß die Stärke eines dielektrischen Mittels 19 veränderlich gemacht wird.If the operating bandwidth of the mode filter according to the invention proves to be insufficient, it can be achieved by using a coaxial conductor with a variable phase velocity in the Coupling zone can be enlarged. This change in phase can be achieved in that the strength of a dielectric means 19 is made variable.

Sie kann ebenso durch Einfügen von leitenden, voneinander längs der Kopplungszone verschiedenen Hindernissen (z. B. von Radialstäben) erreicht werden.It can also be achieved by inserting conductive ones that differ from one another along the coupling zone Obstacles (e.g. radial bars) can be reached.

Eine andere Möglichkeit zur Erweiterung der Bandbreite des Kreises bietet sich durch die Absorption des Koaxialmodus TE0x an, und zwar in dem Maße, wie er in dem Koaxialleiter auftritt. Zur Erzielung eines solchen Ergebnisses könnten folgende Anordnungen verwendet werden:Another possibility for expanding the bandwidth of the circuit is offered by the absorption of the coaxial mode TE 0x , to the extent that it occurs in the coaxial conductor. The following arrangements could be used to achieve such a result:

a) Elemente aus absorbierendem Material werden in dem Koaxialleiter entlang der Kopplungszone angeordnet. a) Elements made of absorbent material are arranged in the coaxial conductor along the coupling zone.

b) Es wird ein zweiter, zum ersten konzentrischer Koaxialleiter angebracht, in den die Energie des Modus TE0x in dem Maße ihres Auftretens überführt wird. Dieser zweite Koaxialleiter kann beispielsweise durch den zwischen der Metallumhüllung 12 (F i g. 3) und dem gewickelten Draht 10 auftretenden ringförmigen Raum gebildet werden.b) A second coaxial conductor, concentric to the first, is attached, into which the energy of the TE 0x mode is transferred as it occurs. This second coaxial conductor can be formed, for example, by the annular space occurring between the metal casing 12 (FIG. 3) and the wound wire 10.

c) Um den Koaxialleiter wird ein absorbierendes Mittel angeordnet, das mit dem Koaxialleiter durch Kopplungsschlitze gekoppelt ist; die Energie des Modus TE0x wird auf diese Weise im Maße ihres Auftretens absorbiert.c) An absorbent means is arranged around the coaxial conductor and is coupled to the coaxial conductor through coupling slots; the energy of the TE 0x mode is thus absorbed as it occurs.

Die Kopplungsöffnungen können selbstverständlich verschiedene Formen besitzen. Es sollen einige Beispiele angeführt werden:The coupling openings can of course have different shapes. Some should Examples are given:

a) Kreisförmige Schlitze von gleicher Breite entlang der gesamten Kopplungslänge.a) Circular slots of equal width along the entire coupling length.

b) Kreisförmige Schlitze von veränderlicher Breite entlang der Kopplungslänge, welche ungleichförmige Kopplungsfunktionen bewirken, z. B. Dreieck-, Exponential- oder Kosinusquadratfunktionen. Mittels dieser Vorrichtungen kann mit gleicher Wirksamkeit die Kopplungslänge beträchtlich verkürzt werden.b) Circular slots of variable width along the coupling length, which are non-uniform Cause coupling functions, e.g. B. Triangle, exponential or cosine square functions. By means of these devices, the coupling length can be shortened considerably with the same effectiveness.

c) Mit konstantem oder veränderlichem Schritt gewickelter Leiterdraht.c) Conductor wire wound with constant or variable pitch.

d) Öffnungen von vorzugsweise kreisförmiger Form, die regelmäßig auf dem Umfang des Leiters verteilt sind.d) openings of preferably circular shape, regular on the circumference of the conductor are distributed.

1515th

Die beschriebenen Beispiele betreffen kreisförmige Leiter und Ubertragungssysteme mit Kreishohlleitern, aber es ist selbstverständlich, daß die Kopplung eines Hilfsleiters mit einem Hauptleiter, welche mit Modusüberlagerung arbeitet und die Energie eines Störmodus des Hauptleiters in den Hilfsleiter überträgt, in dem sie durch angepaßte Abschlüsse absorbiert wird, auch auf nicht kreisförmige Leiter angewendet werden kann, z. B. auf sektorförmige oder rechteckige Leiter.The examples described relate to circular conductors and transmission systems with circular waveguides, but it goes without saying that the coupling of a Auxiliary conductor with a main conductor, which works with mode superimposition and the energy of a disturbance mode from the main conductor to the auxiliary conductor, in which it is absorbed by adapted terminations, can also be applied to non-circular conductors, e.g. B. on sector-shaped or rectangular conductors.

Claims (21)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Modusfilter für eine Übertragungsleitung mit einem zylindrischen Hohlleiter, der einen wenigstens von einem Störwellentyp begleiteten Hauptwellentyp überträgt und Öffnungen zum Auskoppeln des störenden Wellentyps aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in die einen Innendurchmesser d0 aufweisende Übertragungsleitung (1) ein Kopplungsteil eingefügt ist, das aus zwei einen Koaxialleiter bildenden zylindrischen Leitern (17, 18) mit den Durchmessern d und D besteht, deren Durchmesserverhältnis η r 1. Mode filter for a transmission line with a cylindrical waveguide which transmits a main wave type accompanied by at least one interfering wave type and has openings for coupling out the interfering wave type, characterized in that a coupling part is inserted into the transmission line (1) having an inner diameter d 0 consists of two cylindrical conductors (17, 18) with diameters d and D , which form a coaxial conductor and whose diameter ratio η r _ = ro,n+l> + ci "■ r 0,11 +ρ _ = r o, n + l> + ci "■ r 0.11 + ρ ist, wobei r0%n+p+q die Nullstellen der Besselfunktion J1 (x) der jeweiligen Ordnung n + p+q und n+p mit χ als normierter Radialkoordinate sind, daß der von dem Innenleiter (17) umschlossene zylindrische Raum mit dem zwischen den beiden Leitern (17, 18) gelegenen Ringraum in an sich bekannter Weise durch ringförmige Öffnungen in der gemeinsamen Wand gekoppelt ist und daß der ringförmige Raum an beiden Enden durch angepaßte, absorbierende Abschlüsse abgeschlossen ist.where r 0% n + p + q are the zeros of the Bessel function J 1 (x) of the respective order n + p + q and n + p with χ as the normalized radial coordinate that the cylindrical space enclosed by the inner conductor (17) is coupled to the annular space located between the two conductors (17, 18) in a manner known per se through annular openings in the common wall and that the annular space is closed at both ends by adapted, absorbent seals. 2. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser d des inneren zylindrischen Leiters des Modusfilters gleich oder größer als der Durchmesser d0 des Ubertragungsleiters ist.2. mode filter according to claim 1, characterized in that the diameter d of the inner cylindrical conductor of the mode filter is equal to or greater than the diameter d 0 of the transmission conductor. 3. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Modusfilters höchstens gleich dem Durchmesser d0 des Ubertragungsleiters und daß der Innenleiter des Modusfilters, der einen Durchmesser d, der geringer als dQ ist, besitzt, mit dem Ubertragungsleiter durch zwei konische Abschnitte eines Typs verbunden ist, welcher die Reinheit des Hauptmodus sicherstellt.3. mode filter according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the mode filter is at most equal to the diameter d 0 of the transmission conductor and that the inner conductor of the mode filter, which has a diameter d which is less than d Q , with the transmission conductor by two conical Sections of a type is connected, which ensures the purity of the main mode. 4. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter des Modusfilters eine gegenüber der Skin-Stärke große Stärke und gegenüber der Wellenlänge geringe Stärke besitzt.4. mode filter according to claim 1, characterized in that the inner conductor of the mode filter has a great strength compared to the skin thickness and has a low strength relative to the wavelength. 5. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßten Abschlüsse die Form konischer Ringe besitzen, und Verbindungsoberflächen zwischen den zwei Leitern bilden.5. mode filter according to claim 1, characterized in that that the mated terminations are in the form of conical rings and connecting surfaces form between the two ladders. 6. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßten Abschlüsse aus beladenem, plastischem Material bestehen.6. mode filter according to claim 1, characterized in that the adapted terminations consist of loaded, plastic material. 7. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum an jeder Außenseite zu den angepaßten Abschlüssen durch leitende Ringe verschlossen ist.7. mode filter according to claim 1, characterized in that the annular space on each outside is closed to the adapted terminations by conductive rings. 8. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter von einem dünnen, metallischen Niederschlag auf einem ersten dielektrischen Rohr gebildet wird.8. mode filter according to claim 1, characterized in that the inner conductor of one thin metallic deposit is formed on a first dielectric tube. 9. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Niederschlag leitende Ringe bildet, die durch kreisförmige Schlitze voneinander getrennt sind.9. mode filter according to claim 1, characterized in that the metallic precipitate forms conductive rings which are separated from each other by circular slots. 10. Modusfilter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Schlitze auf der ganzen Kopplungslänge eine gleiche Breite besitzen.10. mode filter according to claim 1, characterized in that the circular slots have the same width over the entire coupling length. 11. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der Schlitze entlang der Kopplungslänge verändert, um eine optimale Wirksamkeit der Kopplung zu gewährleisten. 11. mode filter according to claim 1, characterized in that that the width of the slots along the coupling length changes by one to ensure optimal effectiveness of the coupling. 12. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter eine zylindrische, metallische Fläche ist, in der vorzugsweise kreisförmige Öffnungen angebracht sind.12. mode filter according to claim 1, characterized in that that the inner conductor is a cylindrical, metallic surface, in which preferably circular Openings are attached. 13. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter ein wendelförmig gewickelter, feiner Draht ist.13. mode filter according to claim 1, characterized in that the inner conductor has a helical shape coiled, fine wire is. 14. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter von einem wendelförmig gewickelten, isolierten Draht gebildet wird, welcher an der Innenfläche eines zweiten dielektrischen Rohres befestigt ist, das durch eine äußere Metallbuchse gehalten wird.14. mode filter according to claim 1, characterized in that the outer conductor of one helically wound insulated wire is formed, which is attached to the inner surface of a second dielectric tube which is held by an outer metal sleeve. 15. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des zweiten dielektrischen Rohres durch ein leitendes Gewebe aus feinen Maschen, das in einen Zylinder von sehr regelmäßigem Durchmesser gewickelt ist, unterteilt wird.15. mode filter according to claim 1, characterized in that the strength of the second dielectric Tube through a conductive fabric made of fine mesh that is in a cylinder of very regular diameter is wound, is divided. 16. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum zwischen den zwei Leitern ein dielektrisches Mittel enthält, dessen Stärke entlang der Kopplungslänge variabel ist.16. Mode filter according to claim 1, characterized in that that the annular space between the two conductors contains a dielectric medium, whose strength is variable along the coupling length. 17. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum metallische Hindernisse aufweist, deren Form. Abmessungen und Verteilung sich entlang der Kopplungslänge ändert.17. mode filter according to claim 1, characterized in that the annular space is metallic Has obstacles whose shape. Dimensions and distribution are along the coupling length changes. 18. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Kopplung des Koaxialleiters mit dem ringförmigen Raum vorgesehen sind, welcher zwischen dem Außenleiter und der Metallbüchse entsteht, wobei dieser Raum einen zweiten Koaxialleiter bildet, in dem sich die Störwelle ausbreitet.18. mode filter according to claim 1, characterized in that means for coupling the coaxial conductor are provided with the annular space which is between the outer conductor and the metal sleeve is created, this space forming a second coaxial conductor in which the interfering wave propagates. 19. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Koaxialleiter absor-19. Mode filter according to claim 1, characterized in that that the first coaxial conductor absor- bierende Elemente besitzt, die entlang der Kopplungslänge angeordnet sind.has bating elements which are arranged along the coupling length. 20. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Koaxialleiter absorbierende Elemente aufweist, die entlang der Kopplungslänge angeordnet sind.20. mode filter according to claim 1, characterized in that the second coaxial conductor is absorbent Has elements which are arranged along the coupling length. 21. Modusfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kopplungszone zwischen zwei Grenzen liegt, und zwar einer unteren Grenze, welche die Wirksamkeit der21. Mode filter according to claim 1, characterized in that that the length of the coupling zone lies between two limits, namely a lower limit, which the effectiveness of the 1010 Kopplung für den zu beseitigenden Störmodus gewährleistet, und einer oberen Grenze, die sicherstellt, daß die Energie des Störmodus nicht wieder über einen Modus des Hilfsleiters in den Hauptleiter gelangen kann.Coupling guaranteed for the disturbance mode to be eliminated, and an upper limit which ensures that the energy of the disturbance mode does not return to the main conductor via a mode of the auxiliary conductor can get. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 759 156, 2 940 057; »British Communications and Electronics«, Oktober 1962, S. 738 bis 740.References considered: U.S. Patents Nos. 2,759,156, 2,940,057; British Communications and Electronics, October 1962, pp. 738 to 740. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 510/97 2.68 © Bundesdruckerei Berlin809 510/97 2.68 © Bundesdruckerei Berlin
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