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Mikrowellenfilter für Koaxialleitungen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Mikrowellenfilter für Koaxialleitungen, das zwischen dem Innenleiter und
dem Mantelleiter der Koaxialleitung in Form eines Ringes einsetzbar ist.
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Die sich in einer Koaxialleitung zwischen dem Innenleiter und dem
Mantelleiter befindlichen und sich längs der Leiter fortbewegenden elektromagnetischen
Wellen können, wie an sich auch bei Hohlleitungen bekannt, durch in diesem Zwischenraum
eingesetzte Bauelemente beeinflußt werden. So ist es bekannt, dielektrisch oder
ferromagnetisch wirksame Elemente, z. B. Schichten, in den Zwischenraum zwischen
die Leiter einzulegen und Koaxialleitungen durch Einsatz eines Ringkörpers aus Karbonyleisen
zwischen den Innenleiter und den Mantelleiter abzuschließen. Bei Rechtem-khohlleitern
ist es bereits bekannt, quer durch die Hohlleitung gerichtete, leitende Stifte anzuordnen,
um den Leitwert der Leitung zu beeinflussen und diese Leiterstifte gegebenenfalls
nicht bis zum gegenüberliegenden Hohlleitermantel zu führen, sondern ihre Enden
in einem jeweils kapazitiv wirksamen Abstand von der Hohlleiterwandung zu halten.
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Darüber hinaus ist bereits ein Mikrowellenfilter für eine Hohlrohrleitung
bekanntgeworden, bei der zur Herstellung von Filtereigenschaften in die Hohlrohrleitung
einsetzbare Teilkörper verwendet werden. Die beispielsweise streifenförmig ausgebildeten
Teilkörper sind ausgehend von der Längsmittelachse der Hohlrohrleitung radial nach
außen zur zylindrischen Hohlrohrleiterwand gerichtet, wodurch die Hohlrohrleitung
in mehrere gleiche Leiterabschnitte unterteilt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach gestaltetes
elektrisches Bauelement zu schaffen, das als Bandsperre für durch eine Koaxialleitung
ge= leitete Mikrowellen dient.
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Die Erfindung besteht darin, daß ein ringförmiges Element, das aus
einem äußeren, elektrisch leitfähigen Ringband, einem inneren, elektrisch leitfähigen
Ringband sowie mindestens einem die beiden Ringbänder verbindenden, als Induktivität
wirksamen, stiftförmigen Leiter besteht, derart in die Koaxialleitung eingesetzt
ist, daß entweder zwischen dem äußeren Ringband und dem Mantelleiter oder zwischen
dem inneren Ringband und dem Innenleiter ein Zwischenraum verbleibt, der kapazitiv
wirksam ist. Die Erfindung schließt auch ein derartiges Mikrowellenfilter ein, das
sowohl zwischen dem äußeren Ringband und dem Mantelleiter als auch zwischen dem
inneren Ringband und dem Innenleiter einen derartigen Zwischenraum beläßt.
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Der Zwischenraum kann aus Luft bestehen; es ist jedoch vorteilhaft,
in diesen Zwischenraum einen dielektrisch wirksamen, elektrisch nichleitenden Kör=
per, z. B. aus Polystyrol, einzusetzen, der nicht nur die Aufgabe hat, die kapazitive
Wirkung zwischen dem entsprechenden Ringband und dem entsprechenden Leiter zu erhöhen,
sondern der darüber hinaus für die koaxiale Halterung des erfindungsgemäßer Mikrowellenfilterelementes
dient.
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Der elektrische Leiter, der das äußere Ringband mit dem inneren Ringband
verbindet, ist vorteilhafterweise als stabförmiger Leiter ausgebildet, der sich
radial von dem einen zum anderen Ringband erstreckt. Dieser elektrische Leiter wirkt
hochfrequenzmäßig als Induktivität, so daß das erfindungsgemäße Element wie ein
Serienresonanzkreis zwischen dem Mantelleiter und dem Innenleiter der Koaxialleitung
wirkt. Zur Vergrößerung der induktiven Wirkung sind in weiterer Ausbildung der Erfindung
die beiden Ringbänder mit mehreren elektrischen Leitern verbunden.
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Die Breite des erfindungsgemäßen Ringkörpers wird nach der Wellenlänge
des zu sperrenden Frequenzbandes bemessen. Die Breite des Ringes soll dabei klein
gegenüber der Wellenlänge der -Bandmittenfrequenz sein.
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Um die Bandbreite des Filterelementes zu vergrößern, wird in weiterer
Ausbildung der Erfindung entweder das äußere Ringband oder das innere Ringband in
axialer Richtung geschlitzt, so daß das entsprechende Ringband in mehrere Ringbandabschnitte
unterteilt ist, die jeweils durch einen oder mehrere elektrische Leiter mit dem
gegenüberliegenden Ringband elektrisch verbunden sind. Dabei sind die einzelnen
Abschnitte des geschlitzten Ringbandes unterschiedlich groß, so daß sich entsprechend
unterschiedliche Kapazitäten zwischen dem entsprechenden Ringband und dem gegenüberliegenden
Leiter ergeben. Zur Lösung der gleichen Aufgabe können auch die
elektrischen
Leiter, die die Ringbänder bzw. Ringbandteile und Bänder verbinden, unterschiedlich
dick ausgebildet sein, so daß sie induktiv unterschiedlich wirksam sind.
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An Hand der F i g. 1 bis 7 ist die Erfindung näher erläutert.
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In der F i g. 1 ist schaltbildmäßig die Funktion des erfindungsgemäßen
Mikrowellenfilters dargestellt. Es wirkt als Serienresonanzkreis zwischen den beiden
Leitern der Koaxialleitung. Der Zwischenraum zwischen einem oder beiden der Ringbänder
mit den gegenüberliegenden Leitern wirkt als Kapazität C und der. oder die elektrischen
Leiter, die die beiden Ringbänder verbinden, wirken als elektrische Induktivität
L.
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In der F i g. 2 ist als Beispiel im Teilschnitt eine Koaxialleitung
mit einem eingesetzten erfindungsgemäßen Mikrowellenfilter dargestellt. Das Mikrowellenfilter
besteht aus einem äußeren Ringband 1 aus versilbertem Messing. Das innere Ringband
2 besteht ebenfalls aus versilbertem Messing. Beide Ringbänder sind mit einem elektrisch
leitfähigen Leiter 4 verbunden und zwischen die Ringbänder ist ein Isolierstoffring
3 aus Polystyrol eingesetzt, der das äußere Ringband 1 vom inneren Ringband 2 in
einem definierten koaxialen Abstand hält. Das äußere Ringband 1 ist mit dem Mantelleiter
5 der Koaxialleitung großflächig kontaktiert. Es kann entlang dieser Leitung verschoben
werden. Das erfindungsgemäße Element weist eine Breite A auf, die klein gegenüber
der Wellenlänge bei der Bandmittenfrequenz des zu sperrenden Wellenbereiches ist.
Zwischen dem Innenleiter 6 der Koaxialleitung und dem inneren Ringband 2 befindet
sich ein kapazitiv wirksamer Zwischenraum 7 aus Luft. In diesen Zwischenraum 7 kann
auch ein beliebig isolierender Werkstoff, z. B. Kunststoff oder Titanatkeramik,
eingesetzt sein.
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In der F i g. 3 ist schaltbildmäßig ein breitbandig wirksames Mikrowellenfilter
dargestellt, das, wie in F i g. 4 dargestellt, erfindungsgemäß dadurch aufgebaut
ist, daß das äußere Ringband 1 in fünf Ringbandabschnitte 1a bis 1e unterteilt ist.
Die einzelnen Abschnitte sind durch axial verlaufende Schlitze 8 unterteilt und
jeweils durch elektrische Leiter 4 mit dem inneren Ringband 2 kontaktiert. Das innere
Ringband 2 liegt am Innenleiter 6 elektrisch leitend an, während der äußere Durchmesser
des erfindungsgemäßen Mikrowellenfilters kleiner ist als der Innendurchmesser der
entsprechenden Koaxialleitung, so daß zwischen dem Mikrowellenfilter und dem Mantelleiter
der nicht dargestellten Koaxialleitung ein kapazitiv wirksamer Zwischenraum verbleibt.
In der F i g. 5 ist als Beispiel die frequenzabhängige Funktion der Dämpfung dargestellt,
die mit einem derartigen erfindungsgemäßen Element bei einer Koaxialleitung erreichbar
ist. Da die in der F i g. 4 dargestellten einzelnen Ringbandabschnitte 1 a bis 1
e eine unterschiedlich große Fläche aufweisen, ergibt sich auch eine unterschiedliche
Kapazität und dadurch unterschiedliche Resonanzfrequenzen der einzelnen Serienresonanzkreise
R1 bis R5 gemäß F i g. 3.
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In der F i g. 6 ist ein erfindungsgemäßes Mikrowellenfilter in Seitenansicht
dargestellt. Die Breite des Ringes ist mit A angegeben; sie beträgt für ein Filter
für 5,2 GHz 1,2 cm. Der Durchmesser des elektrischen Leiters beträgt d =1 mm. In
der F i g. 7 ist ein Schnitt I-I der in F i g. 6 dargestellten Anordnung gezeigt.
Der Innendurchmesser des Innenringbandes beträgt d= = 5,3 mm, der Außendurchmesser
des inneren Ringbandes beträgt da = 5,7 mm. Der äußere Durchmesser des äußeren Ringbandes
beträgt DA = 9,5 mm und der Innendurchmesser des äußeren Ringbandes beträgt
D, = 8,9 mm.