DE1275702B

DE1275702B - Filter arrangement

Info

Publication number: DE1275702B
Application number: DE1956S0050184
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Kuenemund
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-08-31
Filing date: 1956-08-31
Publication date: 1968-08-22

Description

Filteranordnung Die Erfindung betrifft eine Filteranördnung nach Art einer Bandsperre für sehr kurze elektromagnetische Wellen, beispielsweise Zentimeterwellen. Unter einem bandsperrenartigen Filter wird dabei eine Filteranordnung verstanden, bei der außerhalb des einen Durchlaßbereiches und des einen Sperrbereiches keine Vorschriften über die Filtercharakteristik bestehen. Ein derartiges Filter kann daher nicht mit den üblichen Niederfrequenz-Bandsperren verglichen werden und könnte ebensogut auch als im Reaktanzverlauf versteilertes Bandpaßfilter bezeichnet werden.Filter arrangement The invention relates to a filter arrangement according to Art a bandstop filter for very short electromagnetic waves, for example centimeter waves. A filter arrangement in the form of a band stop is understood here, in the case of the outside of the one pass band and the one stop band none There are regulations on the filter characteristics. Such a filter can therefore cannot and cannot be compared with the usual low-frequency bandstop filters can just as well be referred to as a bandpass filter with a steeper reactance curve.

Filter dieser Art werden beispielsweise bei einem Breitband-Richtfunk-System benötigt, wenn eine in einer Zwischenfrequenzlage von z. B. 70 MHz angelieferte, mit einem Hub von t 15 MHz frequenzmodulierte Nachricht mit einem Hilfsträger beispielsweise in das 4000-MHz-Gebiet umgesetzt werden soll. Bei dieser Frequenzumsetzung entstehen nämlich zwei je 30 MHz breite Seitenbänder, von denen nur eines zu übertragen ist, das beispielsweise mittels eines Hohlleiterbandfilters ausgesiebt wird, das ausreichende Dämpfung im Bereich des unerwünschten Seitenbandes besitzt. Da ein normales Hohlleiterbandfilter in wirtschaftlicher Bauweise keine ausreichende Dämpfung für den unvermeidlichen Trägerrest sicherstellt, muß ein zweites Hohlleiterfilter beigeordnet werden, das einen schmalen Sperrbereich bei der Trägerfrequenz und einen 30 MHz breiten Durchlaßbereich für die Frequenzen des zu übertragenden Seitenbandes besitzt. Dieses Filter ist z. B. eine Filteranordnung nach Art einer Bandsperre im Sinne der Erfindung. Man könnte versuchen, dieses bandsperrenartige Filter mittels im Reaktanzverlauf versteilerter Bandpaßfilter zu realisieren, denen Dämpfungspole erzeugende Stichleitungen zugeordnet sind. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in F i g. 1 gezeigt, die einen Hohlleiter rechteckigen Querschnitts wiedergibt. Durch stiftartige Blenden werden in an sich bekannter Weise zwei im Querzweig liegende Parallelresonanzkreise gebildet. Mit einer an der Breitseite des Hohlleiters aufgesetzten Stichleitung wird die Anordnung zu der ersatzschaltbildmäßig in F i g. 1 mit dargestellten Filterschaltung ergänzt. Derartige Filteranordnungen sind in mancher Beziehung indes ungünstig, und zwar hinsichtlich des Raumbedarfs, des Aufbaues und der Umstimmbarkeit von einer gewünschten Durchlaßcharakteristik auf eine andere.Filters of this type are used, for example, in a broadband directional radio system required if one in an intermediate frequency position of z. B. 70 MHz delivered, with a stroke of t 15 MHz frequency-modulated message with a subcarrier, for example to be implemented in the 4000 MHz area. With this frequency conversion arise namely two sidebands each 30 MHz wide, only one of which is to be transmitted, which is screened out by means of a waveguide band filter, for example, is sufficient Has attenuation in the area of the undesired sideband. As a normal waveguide band filter in economical construction not sufficient damping for the inevitable Ensures the rest of the carrier, a second waveguide filter must be assigned, which a narrow stop band at the carrier frequency and a 30 MHz wide pass band for the frequencies of the sideband to be transmitted. This filter is z. B. a filter arrangement in the manner of a bandstop filter within the meaning of the invention. Man could try this band-stop-like filter by means of steeper reactance curves To realize bandpass filters to which attenuation poles generating stub lines are assigned are. Such an arrangement is shown, for example, in FIG. 1 shown the one Waveguide reproduces rectangular cross-section. Through pen-like bezels formed in a manner known per se two parallel resonance circuits lying in the transverse branch. The arrangement is made with a stub line placed on the broad side of the waveguide to the equivalent circuit diagram in FIG. 1 supplemented with the filter circuit shown. Such filter arrangements are, however, unfavorable in some respects, namely with regard to the space required, the structure and the ability to be retuned from a desired one Transmission characteristic to another.

Es ist durch die USA.-Patentschrift 2446982 bereits eine Koaxialleitungsanordnung bekanntgeworden, bei der eine möglichst dämpfungsfreie Ubertragungsleitung erzielt werden soll. Zur Abstützung des Innenleiters der Koaxialleitung sind Resonanzleitungen vorgesehen, durch die eine möglichst dämpfungsfreie Übertragung der in der Koaxialleitung fließenden Energie erreicht werden soll, so daß dort an sich eine gegensätzliche Aufgabenstellung wie beim Erfindungsgegenstand vorliegt.It is already a coaxial line arrangement through US Pat. No. 2446982 has become known, in which a transmission line that is as free of attenuation as possible is achieved shall be. Resonance lines are used to support the inner conductor of the coaxial line provided, through which the transmission in the coaxial line is as free of attenuation as possible flowing energy is to be achieved, so that there is an opposite Task as is the case with the subject matter of the invention.

Ferner sind bandsperrenartige Filteranordnungen bekanntgeworden, die insbesondere für den Einsatz in Weichenschaltungen gedacht sind. Bei diesen Filteranordnungen wird zur Erzeugung eines Dämpfungspols ein Resonator verwendet, dessen elektrisches Ersatzschaltbild einem im Längszweig einer Abzweigschaltung liegenden Parallelresonanzkreis entspricht, dem eine Induktivität vor- bzw. nach-, geschaltet ist. Die von den polerzeugenden Elementen herrührende Störung wird bei der unterhalb der Polfrequenz liegenden Anpassungsfrequenz durch ein zusätzliches kapazitiv wirkendes Reaktanzelement kompensiert, das im elektrischen Ersatzschaltbild als dem Längszweig vor- bzw. nachgeschaltete Querkapazität wirkt. Wesentlich dabei ist, daß die Kompensation unmittelbar am Ort der Sthrung erfolgt, wodurch bei der Anpassungsfrequenz eine Tiefpaßkömpensation auftritt. Abgesehen davon, daß sich dadurch für manche Anwendungsfälle eine zu geringe Güte der Kompensation, d. h. eine zu hohe Durchlaßdämpfung bei der Anpassungsfrequenz, ergibt, läßt sich die Anpassungsstelle nur durch eine Änderung des gesamten konstruktiven Aufbaues nach oberhalb der Resonanzfrequenz des Resonators liegenden Frequenzen verschieben, da nämlich hierzu induktiv wirkende Reaktanzelemente vorgesehen werden müßten.Furthermore, band lock-like filter assemblies have become known that are especially intended for use in turnout circuits. With these filter arrangements a resonator is used to generate a damping pole, its electrical Equivalent circuit diagram of a parallel resonant circuit located in the series branch of a branch circuit corresponds to which an inductance is connected upstream or downstream. Those of the pole-generating Disturbance originating from elements becomes at the adjustment frequency lying below the pole frequency compensated by an additional capacitive reactance element, which is in the electrical Equivalent circuit acts as the shunt capacitance upstream or downstream of the series branch. It is essential that the compensation takes place directly at the location of the stop, whereby a low-pass compensation occurs at the adaptation frequency. Apart from that the fact that this results in an insufficient quality of the compensation for some applications, d. H. too high transmission attenuation at the adaptation frequency results, can the adjustment point only by changing the entire structural design shift to frequencies above the resonance frequency of the resonator, because for this purpose inductively acting reactance elements would have to be provided.

Durch die britische Patentschrift 737 711 ist weiterhin eine Weichenanordnung bekanntgeworden, die beispielsweise der Zusammenschaltung eines Bildsenders und eines Tonsenders auf einen gemeinsamen Verbraucher dient. Die einzelnen Leitungen sind in Koaxialbauweise ausgeführt, und es sind in ._ den Leitungszügen Bandsperren vorgesehen, die in der Art von kugelförmigen Resonatoren ausgebildet sind. Um die Wirkung der als Saugkreise ausgebildeten Bandsperrenresonatoren außerhalb des Sperrbereiches zu kompensieren, kann im Abstand von einer halben 'Wellenlänge ein weiteres Blindelement vorgesehen werden. .Die bekannte Anordnung würde jedoch einen verhältnismäßig großen Raumbedarf und einen verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand selbst dann erfordern, wenn man sie in Hohlleiterbauweise realisieren wollte. Darüber hinaus ist es erforderlich, daß der Blindleitwert des zur Kompensation benutzten Blindelementes gegenüber dem Blindleitwert des im Durchlaßbereich als Störelement wirkenden Saugkreises entgegengesetztes Vorzeichen haben muß, wenn eine einwandfrei wirkende Kompensation erreicht werden soll. Dies wirkt jedoch insbesondere dann als störend, wenn zur Kompensation Blindelemente kapazitiven Charakters verwendet werden sollen und wenn gleichzeitig das Auftreten einer Leitungsresonanz gewährleistet sein soll.By the British patent 737 711 there is still a switch arrangement became known, for example, the interconnection of a picture transmitter and of a sound transmitter on a common Serves consumer. The single ones Lines are designed in coaxial construction, and there are in ._ the cable runs Band-stop filters are provided, which are designed in the manner of spherical resonators are. To the effect of the band-stop resonators designed as suction circuits outside To compensate for the blocking range, at a distance of half a wavelength another dummy element can be provided. The familiar arrangement would, however a relatively large space requirement and a relatively large constructive Require effort even if you wanted to implement them using a waveguide design. In addition, it is necessary that the susceptance of the used for compensation Dummy element compared to the susceptibility value of the in the pass band as an interference element acting suction circuit must have the opposite sign, if one is flawless effective compensation is to be achieved. However, this is particularly effective as disturbing if reactive elements of a capacitive character are used for compensation and if the occurrence of line resonance is guaranteed at the same time should be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bandsperrenartiges Filter unter anderem gerade in der einleitend bereits erwähnten Hinsicht zu verbessern und gegebenenfalls das sonst übliche Bandfilter sogar überflüssig zu machen. Insbesondere soll ein Weg zum Aufbau eines bandsperrenartigen Filters in Hohlleiterbauweise angegeben werden, bei dessen Anpassungsfrequenz eine Leitungsresonanz wirksam ist und dessen Anpassungsstelle relativ zur Polstelle beliebig einstellbar ist.The invention is based on the object of a band-stop filter among other things, to improve in the respect already mentioned in the introduction and possibly even making the otherwise usual band filter superfluous. In particular is intended to provide a way of building a band-damper-like filter in a waveguide design at whose adaptation frequency a line resonance is effective and whose Adjustment point relative to the pole is arbitrarily adjustable.

Ausgehend von einer Filteranordnung nach Art einer Bandsperre für sehr kurze elektromagnetische Wellen, die bei wenigstens einer außerhalb des Sperrbereiches gelegenen, frei wählbaren Frequenz eine Anpassungsstelle besitzt, bestehend aus einem Abschnitt einer als Hohlleiter rechteckigen Querschnitts ausgebildeten Hochfrequenzleitung, an den zur Erzeugung eines im Sperrbereich liegenden Dämpfungspols ein Saugkreis angeschaltet ist, dessen bei der frei wählbaren Anpassungsfrequenz vorhandene Impedanz mit wenigstens einer im Abstand von etwa einer halben Leitungswellenlänge hiervon in den Leitungszug eingeschalteten weiteren Impedanz kompensiert ist, die mit dem Saugkreis einen auf die Anpassungsfrequenz abgestimmten Leitungsresonator bildet, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise zur Bildung des Saugkreises in einer Querschnittsebene des Hohlleiters ein von einer Schmalseite des Hohlleiters aus in das Hohlleiterinnere sich erstreckender Metallstift vorgesehen ist, der mittels einer Endkapazität und eines in der gleichen Querschnittsebene ; liegenden, von der Breitseite des Hohlleiters her eintauchen, in der Eintauchtiefe veränderbaren Metallstempels auf die Frequenz des Dämpfungspols abgestimmt ist, und daß in wenigstens einer, hiervon um n - 21/2 + arc tg (A. = Hohlleiterwellenlänge und y = Querleitwert des Stempels bzw. Saugkreises bei der Anpassungsfrequenz n = 0, 1, 2, 3 ... ) entfernten Querschnittsebene des Hohlleiters ein weiterer, von der Breitseite des Hohlleiters her eintauchender c Metallstempel vorgesehen ist, der für die Anpassungsfrequenz im Impedanzwert zur Bildung eines Hohlraumresonators an den Saugkreis angeglichen ist. Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert, in denen die F i g. 1 eine an sich mögliche Ausbildung eines bandsperrenartigen Filters mitsamt ihrem Ersatzschaltbild zeigt, die F i g. 2 eine an sich bekannte Anordnung zur Erzeugung eines Dämpfungspols mitsamt Ersatzschaltbild und Reaktanz-Frequenz-Charakteristik wiedergibt, die F i g. 3 die an sich bekannte Bildung eines Leitungsresonators wiedergibt, während in der F i g. 4 eine nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Zweikreisbandsperre im Ersatzschaltbild gezeigt ist, das in F i g. 5 für den Durchlaßbereich reduziert wiedergegeben ist, während die F i g. 6 eine ausgeführte Form einer Zweikreissperre mit den Ersatzschaltbildern nach F i g. 4 und 5 wiedergibt, und zwar in Draufsicht und Vorderansicht, und die F i g. 7 an eine gemäß F i g. 6 ausgebildeten Zweikreissperre gemessene Durchlaßdämpfung ah und Welligkeit ni wiedergibt, während die F i g. 8 die Einschaltung eines bandsperrenartigen Filters nach der Erfindung in einem Teil einer Sendeanlage zeigt.Based on a filter arrangement in the manner of a bandstop filter for very short electromagnetic waves, which has an adaptation point for at least one freely selectable frequency outside the blocked area, consisting of a section of a high-frequency line designed as a waveguide with a rectangular cross-section, to the high-frequency line for generating one located in the blocked area Attenuation pole, a suction circuit is connected, whose impedance present at the freely selectable adaptation frequency is compensated with at least one further impedance switched into the cable run at a distance of about half a line wavelength therefrom, which with the suction circuit forms a line resonator tuned to the adaptation frequency, this task is performed according to the invention achieved in that, in a known manner, to form the suction circle in a cross-sectional plane of the waveguide, a meta extending from a narrow side of the waveguide into the interior of the waveguide llstift is provided, which by means of an end capacitance and one in the same cross-sectional plane; lying, immerse from the broad side of the waveguide, the immersion depth of the variable metal stamp is matched to the frequency of the damping pole, and that in at least one of them by n - 21/2 + arc tg (A. = waveguide wavelength and y = transverse conductance of the punch or suction circuit at the adaptation frequency n = 0, 1, 2, 3 ... ) distant cross-sectional plane of the waveguide, another c metal punch is provided, which dips from the broad side of the waveguide and is used for the adaptation frequency in the impedance value to form a cavity resonator is adjusted to the suction circuit. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and drawings in which FIGS. 1 shows a possible design of a band damper-like filter together with its equivalent circuit diagram, FIG. 2 shows an arrangement known per se for generating a damping pole, including an equivalent circuit diagram and reactance-frequency characteristic, which FIG. 3 reproduces the known formation of a line resonator, while in FIG. 4 shows a dual-circuit band lock designed according to the teaching of the invention in the equivalent circuit diagram which is shown in FIG. 5 is shown reduced for the pass band, while the F i g. 6 shows an implemented form of a two-circuit lock with the equivalent circuit diagrams according to FIG. 4 and 5 reproduces, namely in plan view and front view, and FIGS. 7 to a according to FIG. 6 formed dual circuit lock shows measured transmission loss ah and ripple ni, while the FIG. 8 shows the switching on of a band-stop filter according to the invention in part of a transmission system.

Bevor näher auf den Erfindungsgegenstand eingegangen wird, soll einleitend zunächst eine für die Zwecke der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf eine Umstimmung besonders vorteilhafte Ausführungsform eines an sich bekannten Saugkreises erläutert werden. Dieser Saugkreis, der nachstehend stets als Polanordnung bezeichnet wird, da er den Dämpfungspol im Sperrbereich des Filters bewirkt, besteht beispielsweise so wie in F i g. 2 gezeigt aus einer Hohlleitung rechteckigen Querschnitts 1, in der in einer Querschnittsebene die Resonanzelemente des Saugkreises angeordnet sind. Diese Resonanzelemente bestehen aus einem metallischen oder dielektrischen Stift 2, der an seinem einen Ende an der Schmalseite der Hohlleitung befestigt ist und beispielsweise an seinem freien Ende mit einer als Endkapazität wirkenden Metallscheibe oder Dielektrikumscheibe versehen ist. Zur Abstimmung der Endkapazität dient ein dem freien Ende des Stiftes 2 benachbarter, in der gegenüberliegenden Hohlleitungswandung angeordneter Stempel 4 aus Metall oder gegebenenfalls auch aus Dielektrikum höherer Dielektrizitätskonstante als das Medium im Innern des Hohlleiters. Der Stift 2 bildet mit den benachbarten Wandungsflächen der breiten Seiten des Hohlleiters 1 eine Art Koaxialleitungsresonator und ist beispielsweise in einer Symmetrieebene des Hohlleiters angeordnet. Zur Anregung dieses Saugkreises ist es zweckmäßig, einen weiteren Stempel s aus Metall oder Dielektrikum von einer Breitseite des Hohlleiters 1 her in den Hohlleiter in der Querschnittsebene des Stiftes 2 eintauchen zu lassen. Die dadurch bewirkte Unsymmetrie ist die Ursache für die Ankopplung dieses in einer Querschnittsebene liegenden Resonators an die in einer H-, insbesondere 11,0-Schwingungsart betriebene Hohlleitung 1. Unter einer H-Schwingungsart wird dabei eine Wellenform verstanden, bei der der magnetische Feldvektor eine Komponente in Ausbreitungsrichtung besitzt und der elektrische Feldvektor nur senkrecht zur Ausbreitungsrichtung liegt. Bei der rechteckigen Hohl- Leitung soll der elektrische Feldvektor parallel zu den schmalen Seiten im Innern des Hohlleiters 1 gerichtet sein. Bei reflexionsfreiem Abschluß der Hohlleitung 1 an dem der Speisungsstelle abgewandten Ende ergibt sich für eine derartige Anordnung im allgemeinen das Ersatzschaltbild eines Querreihenkreises mit einer Parallelkapazität, dessen Blinleitwert jy gemäß dem in F i g. 2 mit dargestellten Reaktanzdiagramm verläuft. Entsprechend den drei Elementen des Ersatzschaltbildes sind drei Größen zur Festlegung einer solchen Polanordnung nötig, beispielsweise die Serienresonanzfrequenz f"", diQ Parallelresonanzfrequenz fo und der auf bezogene Leitwert der Kapazität C, nämlich c = c). CZ, wobei Z den Wellenwiderstand im Hohlleiter 1 bei der benutzten Schwingungsart bedeutet.Before the subject matter of the invention is discussed in more detail, an embodiment of a suction circuit known per se, which is particularly advantageous for the purposes of the invention, in particular with regard to a retuning, should first be explained. This suction circuit, which is always referred to below as the pole arrangement, since it effects the damping pole in the blocking region of the filter, consists, for example, as in FIG. 2 shown from a hollow conduit of rectangular cross-section 1, in which the resonance elements of the suction circuit are arranged in a cross-sectional plane. These resonance elements consist of a metallic or dielectric pin 2, which is fastened at one end to the narrow side of the hollow line and is provided, for example, at its free end with a metal disk or dielectric disk acting as an end capacitance. A punch 4 made of metal or possibly also of dielectric with a higher dielectric constant than the medium inside the waveguide and located in the opposite wall of the waveguide serves to adjust the end capacitance. The pin 2 forms with the adjacent wall surfaces of the broad sides of the waveguide 1 a type of coaxial line resonator and is arranged, for example, in a plane of symmetry of the waveguide. To stimulate this suction circuit, it is expedient to have a further stamp made of metal or dielectric immerse into the waveguide in the cross-sectional plane of the pin 2 from a broad side of the waveguide 1. The resulting asymmetry is the cause of the coupling of this resonator lying in a cross-sectional plane to the hollow line 1 operated in an H, in particular 11.0 mode of oscillation Has component in the direction of propagation and the electric field vector is only perpendicular to the direction of propagation. In the case of the rectangular hollow conductor, the electric field vector should be directed parallel to the narrow sides in the interior of the hollow conductor 1. In the case of a reflection-free termination of the hollow line 1 at the end facing away from the feed point, the equivalent circuit diagram of a transverse series circuit with a parallel capacitance results for such an arrangement, the conductance of which jy according to the method shown in FIG. 2 runs with the reactance diagram shown. Corresponding to the three elements of the equivalent circuit diagram, three variables are required to define such a pole arrangement, for example the series resonance frequency f "", diQ parallel resonance frequency fo and the on related conductance of the capacitance C, namely c = c). CZ, where Z is the wave resistance in the waveguide 1 for the type of oscillation used.

Die Größen des Ersatzschaltbildes der Polanordnung hängen in etwas unübersichtlicher Weise von den mechanischen Abmessungen der Polanordnung ab, so daß man zweckmäßig die Größen des Ersatzschaltbildes durch Aufnahme von Kurvenscharen experimentell bestimmt. In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, das Ersatzschaltbild aus der Reihenschaltung einer Kapazität mit einem Parallelresonanzkreis zu benutzen.The sizes of the equivalent circuit diagram of the pole arrangement depend on something confusing way of the mechanical dimensions of the pole arrangement, so that one expediently the sizes of the equivalent circuit diagram by recording families of curves determined experimentally. In some cases it can also be useful to use the equivalent circuit diagram from the series connection of a capacitance with a parallel resonance circuit.

Für die Abstimmung der Polanordnung ist es wichtig zu wissen, daß der Querstempel s in der breiten Seite des Hohlleiters die Serienresonanzfrequenz f, also den Dämpfungspol, stärker beeinflußt als der lange Stift 2, der an der schmalen Seite des Hohlleiters 1 befestigt ist, bzw.' dessen nicht unbedingt anzuordnender Stempel 4. Für die Parallelresonanz fo gilt das Umgekehrte. Der Abstand h des Stempels 5 von der einen schmalen Wandung des Hohlleiters 1 beeinflußt die Steilheit des Verlaufes des Blindwiderstandes in Abhängigkeit von der Frequenz bzw. des Blindleitwertes. Eine Vergrößerung von h bedingt bei konstant gehaltenem f. und fö eine Vergrößerung des Leitwertes in der Umgebung von f., und damit eine höhere Betriebsdämpfung in der Umgebung des Dämpfungspols.For the coordination of the pole arrangement it is important to know that the transverse punch s in the broad side of the waveguide has a stronger influence on the series resonance frequency f, i.e. the damping pole, than the long pin 2, which is attached to the narrow side of the waveguide 1, or ' its not necessarily to be arranged stamp 4. For the parallel resonance fo the reverse applies. The distance h of the stamp 5 from the one narrow wall of the waveguide 1 influences the steepness of the course of the reactance as a function of the frequency or the reactance value. If f. And fö are kept constant, an increase in h causes an increase in the conductance in the vicinity of f., And thus a higher operational damping in the vicinity of the damping pole.

Eine im Verhalten vorteilhafte und neuartige Polanordnung läßt sich dadurch herstellen, daß man die kapazitive Schraube 5 durch einen induktiven Stift ersetzt, der den langen Stift 2 mit einer Breitseite des Hohlleiters 1 verbindet. Aus der Parallelkapazität C des Ersatzschaltbildes wird dann eine Parallelinduktivität.A pole arrangement that is advantageous and novel in behavior can be produced by replacing the capacitive screw 5 with an inductive pin which connects the long pin 2 to a broad side of the waveguide 1. The parallel capacitance C in the equivalent circuit then becomes a parallel inductance.

Beim Erfindungsgegenstand liegt nun die Forderung vor, beispielsweise bei der Frequenz f"" einen Trägerrest zu unterdrücken und bei der Frequenz f", die frei wählbar und z. B. niedriger als die Polfrequenz f. ist, eine Anpassungsstelle, also einen einwandfreien Durchlaß zu gewährleisten. Beim Erfindungsgegenstand wird hierzu von der an sich bekannten Resonatorbildung mit Leitungen und Querleitwerten Gebrauch gemacht, wie sie an Hand der F i g. 3 nachstehend zum besseren Verständnis der Erfindung kurz zusammengefaßt dargestellt ist.The subject of the invention now has the requirement, for example at the frequency f "" to suppress a carrier residue and at the frequency f ", the freely selectable and z. B. is lower than the pole frequency f., An adaptation point, thus to ensure a perfect passage. When the subject of the invention is on this from the well-known resonator formation with lines and transverse conductance values Made use, as shown on the basis of F i g. 3 below for better understanding the invention is shown briefly summarized.

Bekanntlich kann ein in einer Leitung liegender Blindleitwert jy durch einen gleich großen, in geeignetem elektrischem Abstand 2b liegenden Blindleitwerk kompensiert werden. Das Ersatzschaltbild einer derartigen Anordnung ist ein im Querzweig der Leitung liegender Parallelresonanzkreis. Die elektrische Länge b ist positiv für kapazitive und negativ für induktive Leitwerte. Durch Vergrößerung der elektrischen Länge auf das Phasenmaß 2 b + a wird dieser Abstand jedoch in jedem Falle positiv, und außerdem ist die belastete Güte Q des durch die Kompensation mittels ErgäAzung entstandenen -Resonators wesentlich größer als bei der einfachen Kompensation. Unter der belasteten Güte wird dabei die durch die Gleichung definierte Güte des Ersatzparallelkreises verstanden, worin cum die Resonanzfrequenz und C die Kreiskapazität bedeutet, während Z die Größe des Wellenwiderstandes des benutzten Leitungsstückes ist. Wenn die elektrische Länge b den Wert Null hat, dann müssen die beiden Querleitwerte jy entgegengesetztes Vorzeichen haben, damit eine Leitungsresonanz von entsteht. Haben beide Querleitwerte negatives Vorzeichen, dann wird auch die elektrische Länge b negativ, haben hingegen die beiden Querleitwerte jy positives Vorzeichen, dann erhält auch die elektrische Länge b positives Vorzeichen.As is known, a susceptance jy lying in a line can be compensated for by a susceptor of the same size and at a suitable electrical distance 2b. The equivalent circuit diagram of such an arrangement is a parallel resonance circuit located in the shunt branch of the line. The electrical length b is positive for capacitive and negative for inductive conductance values. By increasing the electrical length to the phase dimension 2 b + a, however, this distance becomes positive in any case, and in addition the loaded quality Q is the one resulting from the compensation by means of supplementation -Resonators are much larger than with simple compensation. The loaded quality is given by the equation Understood defined quality of the equivalent parallel circuit, where cum is the resonance frequency and C is the circular capacitance, while Z is the magnitude of the characteristic impedance of the line section used. If the electrical length b has the value zero, then the two transverse conductance values jy must have opposite signs so that a line resonance of arises. If both transverse conductance values have a negative sign, then the electrical length b also becomes negative, but if the two transverse conductance values jy have a positive sign, then the electrical length b also has a positive sign.

Die Lösung für die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, den kapazitiven Blindleitwert jy = jym. der Polanordnung bei der gewünschten Durchlaßmittenfrequenz f. durch einen in erster Näherung frequenzunabhängigen Leitwert jy," in geeignetem Abstand zu einem -Resonator zu ergänzen, se daß in der Umgebung von fm die Wirkung eines Parallelschwingkreises besteht. Im Diagramm in F i g. 2 ist als Beispiel ein bestimmter Wert der Frequenz fm angenommen, die beispielsweise unterhalb der Polfrequenz f. liegt und deren zugehöriger Leitwert mit jy. bezeichnet ist. Mitf3,ist im Diagramm der F i g. 2 die untere Grenzfrequenz des Sperrbereiches bezeichnet. Der bei der Frequenz f", auftretende Blindleitwert der Polanordnung dient also sozusagen als der eine Blindleitwert eines -Resonators. An diesen Resonator können sich in Weiterbildung der Erfindung weitere Resonatoren in an sich bekannter Bauweise anschließen, wodurch ein Durchlaßbereich von. gewünschter Bandbreite und mit gewünschter Durchlaßcharakteristik erreicht wird.The solution to the problem on which the invention is based is to find the capacitive susceptance jy = jym. the pole arrangement at the desired mid-pass frequency f. by a first approximation frequency-independent conductance jy, "at a suitable distance from a -Resonator to add that in the vicinity of fm there is the effect of a parallel resonant circuit. In the diagram in FIG. 2, a certain value of the frequency fm is assumed as an example, which is, for example, below the pole frequency f. And its associated conductance with jy. is designated. Mitf3 is in the diagram of FIG. 2 denotes the lower limit frequency of the stop band. The susceptance of the pole arrangement occurring at the frequency f ″ thus serves, so to speak, as the one susceptibility of a resonator Can resonator In a further development of the invention, further resonators in a known construction are connected, whereby a pass band of. desired bandwidth and with the desired transmission characteristic is achieved.

In F i g. 4 ist das Ersatzschaltbild einer Zweikreisbandsperre nach der Erfindung dargestellt, an Hand dessen in Verbindung mit F i g. 5 der Berechnungsweg - für die einzelnen chrakteristischen Größen gezeigt werden soll. Es wird hierzu zunächst der Durchlaßbereich (ä) betrachtet, anschließend der Sperrbereich (b) und schließlich noch die Einstellung der Polanordnung (c). a) Der Durchlaßbereich Die Auslegung der Filteranordnung für den Durchlaßbereich richtet sich danach, welches Durchlaßverhalten, also beispielsweise ob Tschebyscheff-Verhalten oder maximal flache Durchlaßkurve gefordert wird. Für das Ausführungsbeispiel einer zweikreisigen Bandsperre mit Pol oberhalb des -Durchlaßbereiches sei angenommen, daß maximal flache Durchlaßcharakteristik gewünscht wird. Nach der an sich bekannten hierfür gültigen Formel zur Berechnung der belasteten Kreisgüten Q,. von Potenzfiltern ergibt sich: worin r den laufenden Index der Einzelkreise bedeutet. Da zwei Kreise zugrunde gelegt sind, also n = 2, ist Q1 = Q2 = wobei 9 die relative Bandbreite der gesamten Filteranordnung im Durchlaßbereich bedeutet. Diese errechnet sich aus dem an den Grenzen des Durchlaßbereiches von der Breite d fd zugelassenen Reflexiönsfaktor pd. Es gilt Hieraus ergibt sich für n = 2: Die belastete Güte der 2 -Resonatoren muß bei der Frequenz f", den hier errechneten Wert Q1 annehmen. Nach einer hier nicht näher zu beweisenden Formel gilt: und bei Zugrundelegung eines Hohlleiters rechteckigen Querschnitts mit den Innenabmaßen 58 - 29 mm Aus Gleichung 4 kann bei gegebenem Q die elektrische Länge b, die ein Phasenmaß ist, ermittelt werden. Der Querleitwert y", der Polanordnung bei der Mittenfrequenz J;" des Durchlaßbereiches und die Leitungslänge I ergeben sich dann aus den Beziehungen b) Der Sperrbereich Die Dämpfung im Sperrbereich errechnet sich aus der Schaltung nach F i g. 4. Der einfacheren Rechnung wegen sei vorausgesetzt, daß die Polfrequenzen f x der beiden Einzelglieder jy gleich sind, wie es bei der hier vorliegenden speziellen Aufgabe des Ausfühcungsbeispieles zweckmäßig ist, da nur bei einer Frequenz ein Dämpfungspol gewünscht wird. Aus Vereinfachungsgründen wird bei der Rechnung die Frequenzabhängigkeit der Leitungslängen = - und und I vernachlässigt, wobei .1 ebenso wie in den vorstehenden Gleichungen die Wellenlänge der entsprechenden Frequenzen im Hohlleiter bedeutet.In Fig. 4 shows the equivalent circuit diagram of a dual-circuit band lock according to the invention, on the basis of which in connection with FIG. 5 the calculation method - is to be shown for the individual characteristic variables. For this purpose, the pass band (ä) is considered first, then the blocking area (b) and finally the setting of the pole arrangement (c). a) The pass band The design of the filter arrangement for the pass band depends on which pass behavior, for example, whether Chebyshev behavior or a maximally flat pass curve is required. For the embodiment of a two-circuit bandstop filter with a pole above the pass band, it is assumed that a maximally flat pass characteristic is desired. According to the formula for calculating the loaded circular qualities Q, which is known per se for this. of power filters results in: where r is the current index of the individual circles. Since it is based on two circles, i.e. n = 2, Q1 = Q2 = where 9 denotes the relative bandwidth of the entire filter arrangement in the pass band. This is calculated from the reflection factor pd permitted at the limits of the pass band of width d fd. It applies This results for n = 2: The loaded quality of the 2 resonators must assume the value Q1 calculated here at the frequency f ". According to a formula that cannot be proven here, the following applies: and assuming a waveguide with a rectangular cross-section with internal dimensions 58-29 mm For a given Q, the electrical length b, which is a phase measure, can be determined from equation 4. The transverse conductance y ", the pole arrangement at the center frequency J;" of the pass band and the line length I then result from the relationships b) The blocking range The attenuation in the blocking range is calculated from the circuit according to FIG. 4. For the sake of simpler calculation, it is assumed that the pole frequencies fx of the two individual elements jy are the same, as is appropriate in the case of the present special task of the exemplary embodiment, since a damping pole is only desired for one frequency. For the sake of simplicity, the frequency dependency of the line lengths = - and and I is neglected in the calculation, with .1 also being neglected as in the above equations means the wavelength of the corresponding frequencies in the waveguide.

Zur Ermittlung der Betriebsdämpfung wird zunächst die Kettenmatrix K,.1 des zwischen den beiden Leitwerten jy-liegenden Vierpols V berechnet. Mit der Abkürzung tg b = t und der aus Gleichung 6 hervorgehenden Beziehung erhält man die Kettenmatrix Bildet man nun die Matrix des beiderseits mit jy endenden Gesamtvierpols und bildet die charakteristische Funktion p, so findet man für die Betriebsdämpfung a, bei einem Leitwert y = y" im Sperrbereich die Formel Aus der Kettenmatrix 10 und der Gleichung 11 ergibt sich dann der Leitwert einer Polanordnung bei den Grenzfrequenzen f,. S des Sperrbereiches zu c) Die Polanordnung Der auf Z normierte Leitwert der Polanordnung in F i g. 2 ist durch die Gleichung mit c = m. - C - Z = normierte Kapazität gegeben. Aus dem Vorhergehenden sind bekannt die Serienresonanz j#, der Wert y", bei f", und der Wert y., bei f,. Gesucht sind noch die Parallelresonanz A und die normierte Kapazität c. Man findet hierfür die Formel und Mit den so gewonnenen drei Parametern fo, f. und c ist die einzelne Polanordnung entsprechend zu dimensionieren, was, wie einleitend ausgeführt, zweckmäßig experimentell erfolgt. Zu diesen drei Größen des Ersatzbildes gehören eine bestimmte Eintauchtiefe der Stifte 2 und 5 und ein bestimmtes Maß h (F i g. 2). Jedes dieser mechanischen Maße beeinflußt jede der drei elektrischen Ersatzgrößen.To determine the operational damping, first the chain matrix K, .1 of the quadrupole V lying between the two conductance values jy is calculated. With the abbreviation tg b = t and the relationship resulting from equation 6 one obtains the chain matrix If one now forms the matrix of the total quadrupole ending on both sides with jy and forms the characteristic function p, one finds the formula for the operational damping a, with a conductance y = y "in the blocking range The conductance of a pole arrangement at the limit frequencies f 1 then results from the chain matrix 10 and the equation 11. S of the restricted area c) The pole arrangement The conductance of the pole arrangement standardized to Z in FIG. 2 is by the equation with c = m. - C - Z = normalized capacitance given. The series resonance j #, the value y ", at f", and the value y., At f, are known from the foregoing. We are still looking for the parallel resonance A and the normalized capacitance c. You can find the formula for this and With the three parameters fo, f. And c obtained in this way, the individual pole arrangement is to be dimensioned accordingly, which, as stated in the introduction, is expediently carried out experimentally. These three sizes of the substitute image include a certain immersion depth of the pins 2 and 5 and a certain dimension h (FIG. 2). Each of these mechanical dimensions influences each of the three equivalent electrical quantities.

Die praktische Ausführung der vorstehend an Hand eines Rechnungsvorganges erläuterten Zweikreisbandsperre zeigt die F i g. 6. Die Schrauben P und S bzw. P' und S' bilden die Polanordnungen, die Querleitwerte jy," sind durch Kapazitäten C2 und C2 realisiert. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Polanordnung möglichst zu vermeiden, sind die Stifte S und S' an gegenüberliegenden Seiten des Hohlleiters angebracht. ZurAbstimmung der -Resonatoren dienen die kapazitiven Stempel Cl, Ci, die beispielsweise als Schrauben ausgebildet sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Filter über einen weiten Bereich in der Durchlaßfrequenz umstimmbar ist. Durch diese kapazitive Stempel wird nämlich die elektrische Länge der beiden -Resonatoren entsprechend der geforderten Umstimmung vergrößert, sie kann@also nach der höchsten Frequenz bemessen werden. Die günstigste Kopplung zwischen den beiden -Resonatoren kann durch Änderung der beiden Kompensationsleitwerte jy," (entsprechend C2, C2) in gewissen Grenzen eingestellt werden. Die Schrauben P und S erlauben innerhalb gewisser Grenzen eine Verbreiterung der Sperrbreite und die Wahl des Abstandes zwischen f. und f",.The practical implementation of the two-circuit band lock explained above on the basis of a calculation process is shown in FIG. 6. The screws P and S or P 'and S' form the pole arrangements, the transverse conductance values jy, "are implemented by capacitances C2 and C2. In order to avoid mutual influencing of the pole arrangement, the pins S and S 'are on opposite sides Sides of the waveguide attached -Resonatoren the capacitive stamps Cl, Ci, which are designed, for example, as screws. In this way it is ensured that the pass frequency of the filter can be retuned over a wide range. This capacitive stamp actually increases the electrical length of the two -Resonators enlarged according to the required retuning, so it can be sized according to the highest frequency. The cheapest coupling between the two Resonators can be set within certain limits by changing the two compensation conductance values jy, "(corresponding to C2, C2). The screws P and S allow, within certain limits, a widening of the blocking width and the choice of the distance between f. And f" ,.

Bei großem Umstimmbereich taucht der .Abstimmstempel Cl bei der tiefsten Frequenz unter Umständen unerwünscht weit in den Hohlleiter ein und beeinflußt damit die Polanordnung. Dieser gegebenenfalls unerwünschte Einfluß läßt sich durch Verkleinerung des Maßes h korrigieren.In the case of a large Umstimmbereich the .Abstimmstempel Cl appears at the deepest Under certain circumstances, the frequency enters the waveguide undesirably, thereby influencing it the pole arrangement. This possibly undesirable influence can be reduced by reducing the size correct the dimension h.

In F i g. 7 ist noch in groben Umrissen gezeigt, wie die Dämpfung und die Welligkeit an den Grenzen des Umstimmbereiches f," = 3816 bzw. 4181 MHz bei einem nach der vorstehenden Methode berechneten Filter verlaufen. Die erreichte Welligkeit war in diesem Fall besser als 0,98, wobei unter@der Welligkeit m das Verhältnis von Spannungsminimum zu Spannungsmaximum der stehenden Welle in der Eingangsleitung des Filters verstanden wird. Die hier vorausgesetzte, beispielsweise 4-Neper-Sperrbreite ist bei tiefen Frequenzen etwa ± 4 MHz, bei hohen Frequenzen etwa t 1,8 MHz. Die Gesamtlänge der durchstimmbaren Zweikreissperre betrug unter Verwendung eines Hohlleiters der vorerwähnten Abmaße einschließlich der Flansche 180 mm.In Fig. 7 is still shown in rough outline, as is the damping and the ripple at the limits of the retuning range f, "= 3816 or 4181 MHz run with a filter calculated according to the above method. The achieved Waviness in this case was better than 0.98, with @ the waviness m das Ratio of minimum voltage to maximum voltage of the standing wave in the input line of the filter is understood. The prerequisite here, for example 4-neper blocking width is about ± 4 MHz at low frequencies and about t 1.8 MHz at high frequencies. the Total length of the tunable two-circuit barrier using a waveguide the aforementioned dimensions including the flanges 180 mm.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel und auch bei dem beispielsweisen Ersatzschaltbild der F i g. 4 bzw. 5 sind die beiden -Resonatoren über eine Entkopplungsleitung der elektrischen Länge verbunden, da dies den weiteren Vorteil gibt, geringe Ungleichheiten der Polanordnungen ausgleichen zu können, indem man die durch die Schrauben C2 und C2 realisierten Kompensationsleitwerte jy", etwas unterschiedlich einstellt. Es ist indes auch direkte Kopplung möglich, in welchem Fall die beiden Querleitwerte jy", zu einem vereinigt werden.In the exemplary embodiment explained and also in the exemplary equivalent circuit diagram in FIG. 4 and 5 are the two -Resonators via a decoupling line of electrical length connected, since this gives the further advantage of being able to compensate for slight inequalities in the pole arrangements by setting the compensation conductance values jy "implemented by the screws C2 and C2 somewhat differently. However, direct coupling is also possible, in which case the two transverse conductance values jy "to be united into one.

Zwischen den beiden -Resonatoren lassen sich in Weiterbildung der Erfindung auch weitere von Entkopplungsleitungen der elektrischen Länge Resonatoren, gegebenenfalls unter Zwischenfügung einschalten, wodurch erreicht werden kann, daß das an sich übliche, getrennte Bandfilter (vgl. Einleitung) in das bandsperrenartige Filter mit einbezogen werden kann. Auch ist es unter Umständen vorteilhaft, die Polanordnungen nicht an den Anfang des Filters zu setzen, sondern unter Umständen das Filter mit -Resonatoren beginnen zu lassen. In F i g. 8 ist noch die Einschaltung eines Filters nach der Erfindung in dem-ausgangsseitigen Schaltungsteil einer Sendeanlage gezeigt. Der Eingang eines Verstärkers, zweckmäßig eines Wanderfeldröhrenverstärkers, wird über ein Hohlleiterbandfilter F1 in an sich bekannter Bauweise gespeist, beispielsweise von der einleitend erwähnten Mischstufe aus. An den Ausgang des Verstärkers W ist ein Filter F2 nach der Erfindung in die Zuleitung zu dem Verbraucher, in diesem Falle einer Richtantenne A, eingefügt.Between the two resonators, the Invention also further decoupling lines of electrical length Resonators, possibly with interposition switch on, whereby it can be achieved that the per se customary, separate band filter (see Introduction) can be included in the band stop-like filter. It may also be advantageous not to place the pole arrangements at the beginning of the filter, but rather to place the filter at the same time -Resonators start to let go. In Fig. FIG. 8 also shows the switching on of a filter according to the invention in the output-side circuit part of a transmission system. The input of an amplifier, expediently a traveling wave tube amplifier, is fed via a waveguide band filter F1 in a construction known per se, for example from the mixer stage mentioned in the introduction. At the output of the amplifier W, a filter F2 according to the invention is inserted into the feed line to the consumer, in this case a directional antenna A.

Abschließend sei bemerkt, daß die beschriebene und berechnete Bandsperre nach dem gleichen Prinzip durch entsprechende Ausbildung der Polanordnung auch so dimensioniert werden kann, daß ein Durchlaßbereich oberhalb des Dämpfungspols und oberhalb der Parallelresonanzfrequenz fo entsteht. Beispielsweise ist dies bei der Anordnung nach F i g. 6 durch entsprechende Umstimmung, d. h. entsprechende Einstellung aller Stempel bzw. Stifte, erreichbar.Finally it should be noted that the bandstop filter described and calculated according to the same principle by appropriately designing the pole arrangement can be dimensioned that a pass band above the damping pole and arises above the parallel resonance frequency fo. For example, this is the case with the Arrangement according to FIG. 6 through appropriate retuning, d. H. appropriate setting of all stamps or pens, reachable.

Claims

Claims: 1. Filter arrangement in the manner of a bandstop filter for very short electromagnetic waves, which has an adaptation point for at least one freely selectable frequency outside the blocking range, consisting of a section of a high-frequency line designed as a waveguide of rectangular cross-section, to which to generate a in the blocking range lying damping pole a suction circuit is connected, whose impedance present at the freely selectable adaptation frequency is compensated with at least one further impedance switched into the cable run at a distance of about half a line wavelength therefrom, which with the suction circuit forms a line resonator tuned to the adaptation frequency, characterized in that that a metal pin (S) extending from a narrow side of the waveguide into the interior of the waveguide is provided in a manner known per se to form the suction circle in a cross-sectional plane of the waveguide, the is tuned to the frequency of the damping pole by means of an end capacitance and a metal stamp (P) which is located in the same cross-sectional plane and dips from the broad side of the waveguide, its immersion depth is variable, and that in at least one of these by n - 2/2 + arc tg (2 = waveguide wavelength and i, = transverse conductance of the punch or suction circuit at the adaptation frequency n = 0, 1, 2, 3 ... ) a further cross-sectional plane of the waveguide is provided, immersing from the broad side of the waveguide, which is provided for the adaptation frequency (f ", ) is matched to the suction circuit in the impedance value to form a cavity resonator. 2. Filter arrangement according to claim 1, characterized in that the end capacitance of the metal pin (S) extending from a narrow waveguide side into the interior of the waveguide and the immersion depth of the broad side of the waveguide 3. Filter arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the cross-sectional plane of the suction circuit (P, S) and the further metal stamp (C2) for the adaptation frequency (fn) is less than n - R / 2 + arc tg 'is selected and that in the waveguide section located between these cross-sectional planes, means (C1) for tuning the cavity resonator formed in this way to the adaptation frequency (fm) are provided. 4. Filter arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the line resonator, optionally with the interposition of decoupling lines which are expediently adjustable in electrical length, with further resonators. to a band filter predetermined ripple behavior in the pass band (for example maximally flat pass curve or Chebyshev behavior) is supplemented. 5. band-stop filter using at least two filter arrangements according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filter arrangements are connected to one another in mirror image to one of the line resonators. 6. band-stop filter according to claim 5, characterized in that successive filter arrangements via a preferably adjustable in the electrical length decoupling line are connected to each other. 7. band-stop filter according to claim 5 or 6, characterized in that it begins with a suction circuit (jy) and ends with a suction circuit (fy). References considered: British Patent Nos. 729,405, 737,711; USA: Patent Nos. 2,466,982, 2,484 7.98, 2,530,679; "RCA Review", Vol. XI, No.

2, pp. 212-227 (June 1950).