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"Schmalbandige Filteranordnung".
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Die Erfindung bezieht sich auf eine schmalbandige Filteranordnung
in einer Übertragungsleitung für Mikrowellen, bestehend aus mindestens zwei von
einer Hauptleitung in einer Querschnittsebene der Zeitung in einem Verzweigungspunkt
angeschlossenen und zur Hauptleitung parällel geschalteten Stichleitungen, die entweder
als Leerlauf- oder Kurzachlußstich-Leitungen ausgebildet sind.
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Die Anordnung von Stichleitungen im Mikrowellengebiet hat die Aufgabe,
bestimmte Frequenzen zu sperren bzw.@durchzulassen, also Bandpässe, Tiefpässe oder
Hochpässe zu bilden. Es ist bekannt, diese Stichleitungen einstellbar auszubilden,
wie z.B. in der französischen Patentschrift 877 341 gezeigt. Diese bekannte Anordnung
bezieht sich ,auf Stichleitungen in Koaxialleitungsausführung.
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Aber auch für Lecherleitungen, also bei denen die beiden Leiter nebeneinander
angeordnet sind, sind Stichleitungen bekannt, die an einem Verzweigungspunkt der
Hauptleitung angreifen. So geigt die USA-Patentschrift 1 939 053 eine Stich-Leitungsanordnung,
deren eine Stichleitung im Kurzschluß betrieben wird und deren andere Stichleitung
im Leerlauf betrieben wird. Diese beiden Stichleitungen greifen in *einen. Verzweigungepunkt
der Hauptleitung an. Ihre länge ist ein
Vielfaches der Wellenlänge
oder ein Teil, z.B. J1/6 oder :a /12.
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Es sind weiterhin Stichleitungen aus der USA-Patentschrift 1 933 669
bekannt, die an einem Verzweigungspunkt der Hauptleitung angreifen. Auch diese Stichleitungen
sind z.B. t1/4 lang. Es sind Anordnungen gezeigt, in denen beide Stichleitungen
im Leerlauf betrieben werden oder eine im Kurzschluß und die andere im Leerlauf.
Hierbei sind die Stichleitungen immer paarweise an einem Verzweigungspunkt der Hauptleitung
angeschlossen, sie sind aber derart bemessen, daß die Längen bis zum Verzweigungspunkt
der Hauptleitungen mit in die Stichleitungen eingeht, wie insbesondßre in der Fig.
4 dieser USA-Patentschrift gezeigt.
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Bei diesen bekannten Anordnungen besteht meist die Aufgabe, eine bestimmte
Frequenz hindurchzulassen und die darüber liegenden und darunter liegenden Frequenzen
zu sperren. Schwieriger werden die Verhältnisse dann, wenn die Aufgabe besteht,
eine Frequenz hindurchzulassen und eine bestimmte ändere Frequenz gleichzeitig zu
sperren und wobei dann diese beiden Frequenzen nicht in einem einfachen Zahlenverhältnis
zueinander stehen müssen. Eine derartige Aufgabe wird durch den bekannten Stand
der Technik nicht gelöst. Die Erfindung zeigt eine Lösung dieser Aufgabe für eine
achmalbandige Filteranord= nung in einer Übertragungsleitung für Mikrowellen der
eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die-Stichleitungen@derart
in ihrer elektrisch wirksamen Länge stufenlos einstellbar sind, daB sich eine vorherbestimmte
Durchlaßfrequenz und eine vorherbestimmte Sperrfrequenz ergibt, deren Zahlenverhältnis
zueinander kein einfaches sein mu8. Ähnlich wie bei dem bekannten Stand der Technik
greifen die
Stichleitungen bevorzugt paarweise an einem Verzweigungspunkt
der
Hauptleitung an. Hierbei ergibt sich die Anzahl der zu verwendenden Stichleitungen
sowie die Art der Stichleitung, also Kurzsehluß öder Leerlaufstichleitung und auch
die
Länge der Stichleitung aus folgenden theoretischen Überlegungen: Eine
Stichleitung mit einem Kurzschluß am Ausgang weist bei einem Wellenleitwert YK.,
einer elektrisch wirksamen Länge 1, zwischen dem Kurzschluß am Ausgang und einer
Abzweigung von einer Hauptleitung, sowie bei einer Betriebswellenlänge A am Verzweigungspunkt
der Hauptleitung einen Fu®punktleitwert
auf .
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Eine Stichleitung mit einem Leerlauf am Ausgang weist bei ein«-Wellenleitwert
YLoeiner elektrisch wirksamen Länge 1L zwi-
schen dem Leerlauf
am Ausgang und einer Abzweigung von einer
Hauptleitung, sowie bei einer
Betriebewellenlänge:l am Verzweigungepunkt der Hauptleitung einen Pußpunktleitwert
auf.
Wird an eine mit einer angepaßten Last angescnlossene Hauptleitung mit
einem Wellenleitwert Y0 in einem Verzweigungspunkt, z.H. in einer Querschnittsebene
dieser Hauptleitung, eine z.H. ganzz4hlige Anzahl von m Kurzschlußleitungen
und eine nicht notwendigerweise gleich große Anzahl von n Leerlaufleitungen angesqhlossen,
dann ergibt sich der Eingangswert Ye der Hauptleitung unter Berücksichtigung
der angepaßten Last im.
Verzweigungspunkt nach der Formel
In dieser Formel bedeuten: ye der auf einen Wellenleitwert Y0 der
Hauptleitung normierte Eingangsleitwert Ye derselben Hauptleitung am ' Verzweigungspunkt,
@u eine fortlaufende Numerierung aller einem gleichen Verzweigungspunkt angeschlossenen
Kurzschlußleitungen, i eine fortlaufende Numerierung allerinen gleichen
Ver-
zweigungspunkt angeschlossenen Leerlaufleitungen.
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Allgemein hat der normierte Eingangsleitwert die Form Ye = 1 + j b.
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Für einen derartigen Eingangsleitwert 'Y, ergibt sich auf
ei-
ner Zuführungaletung mit dem Wellenleitwert Y0 und einem Generator mit
dem Ipnenleitwert derselben Größe Y0 (= angepaßter Generator) ein Reflezionsfaktorbetrag
Der oben angegebene Eingangsleitwert Y, stellt den Gesamtverbraucher für den angepaßten
Generator dar: Die von Y, aufge-
nommene Leistung P.@- , bezogen auf die bei
Anpassung dieses Verbrauchers aufnehmbare (größte) Leistung PG ist
Diese Gleiehg gilt für eine beliebige Anzahl von Stichleitun. 'gen.
Wird
durch entsprechende Wahl der einzelnen YK u und/oder Y LV p = 1, so besteht vollkommener
Durchgang der Stichleitungsanordnung. Die gesamte vom Generator gelieferte Leistung
wird in der angepaßten Last Y0 umgesetzt. Ebenfalls durch entsprechende Wahl der
einzelnen YK u und YZV kann beispielsweise jedoch auch p = 0 erreicht Weiden. Dieser
Fall entspricht einer Totalreflexion durch die Stichleitungen.
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Im Rahmen der angegebenen Beziehung p ( YK u, Y1 u) können also verschiedene
Filterwirkungen erzielt Urerden.
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Als erläuternde Beispiele und wegen der bevorzugten praktischen Anwendungsmöglichkeit
seien folgende paarweise Kombinationen von Stichleitungen in einet Verzweigungspunkt
einer Hauptleitung betrachtet: Für zwei Leerlaufstichleitungen mit dem gleichen
Wellenleitwert Y L01 - Y L02 - YLO ist der normierte Eingangsleitwert ye am Verzweigungspunkt
der Hauptleitung bei angepaßtem HauptleitungsabschluB°
| Hierin bedeuten |
| 11,#2 die elektrisch wirksamen Längen der mit-"1" und |
| _bezeichneten Leerlaufstichleitungen@, |
| die Blatriebawellenläxtge. |
| Der normierte Ipiatungsdu=rchgang p zum- an°gepaSten- Verbraucher |
| t;rä,gt: |
Eine Sperrung (p = 0) zwischen einem Generator mit dem Innenleitwert Y, und dem
Nutzverbraucher, der angepaßten Last mit dem Leitwert Y0, wird mit dieser Anordnung
erreicht, wenn
mit m = 0; 1; 2 ... ist, wenn also mindestens eine der beiden Leerlaufstichleituneen
"1" oder "2" :J1/4 oder 3:71/4 oder 5 W4 oder allgemein
lang ist. Über die Ordnungszahl m und den Wellenleitwert YLO der Stichleitungen
kann noch frei verfügt werden, um beispielsweise zusätzliche Bandbreiteforderungen
zu erfüllen.
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Ein Durchgang (p = 1) wird erreicht, wenn
mit n = 0; 1; 2 ... ist, wenn also die Summe beider Stichleitungelängen 0 oder .X/2
oder :X oder 3 2/2 oder n :?1/2 ist. Die Ordnungszahl n und der Wellenleitwert YLO
der Stichleitungen sind auch nach Festlegung der Durchlaßfrequenz noch
frei, um zusätzliche Anforderungen zu erfüllen.
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Daraus ergibt sich, daß für zwei Kurzechlußetichleitungen
mit
dem gleichen Wellenleitwert dann gelten mu8
und für je eine Leerlauf- und Kurzachlußetichleitung mit dem, gleichen Wellenleitwert
Die Erfindung kann für eine schmalbandige Filteranordnung oben
genannter Art in Koaxialleitungsausführung derart ausgeführt sein, daß für eine
Leerlauf-Kurzschluß-Kombination zweier Stichleitungen der für beide Stichleitungen
gemeinsame Stichleitungsinnenleiter im Hauptleitungsinnenleiter verschiebbar angeordnet
ist.
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Weiterhin kann für eine Leerlauf-KurzschluB-Kombination zweier Stichleitungen
der Innenleiter der Leerlaufstichleitung in einem rohrförmigen Innenleiter der Kurzschlußstichleitung
geführt sein. Auch kann nach der Erfindung der rohrförmige Innenleiter der Kurgschlußstichleitung
mit dem Hauptleitungsinnenleiter mechanißch starr verbunden sein.
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In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung kann der Stichleitungsinnenleiter
aus zwei ineinander einschiebbaren Rohren bestehen, deren äußeres im Hauptleitungsinnenleiter
verschiebbar angeordnet ist.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 das Ersatzschaltbild
für die Anordnung mehrerer in einem Verzweigungspunkt der Hauptleitung angreifender
Stichleitungen, die im Kurzschluß oder Leerlauf betrieben werden, Fig. 2 die Anordnung
zweier Stichleitungen für eine Leerlauf-Kurzschluß-Kombination mit einem gemeinsamen
Stichleitungsinnenleiter, der im Hauptleitung sinnenleiter verschiebbar angeordnet
ist.
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Fig. 3 die Anordnung zweier Stichleitungen einer Leerlauf-
Kurzschluß-Kombination
mit einem gemeinsamen verschiebbaren Stichleitungsinnenleiter, der im Hauptleitungsinnenleiter
verschiebbar angeordnet ist und innerhalb der Kurzschlußstichleitung von einem rohrförmigen
Innenleiter umgeben ist, der mit dem Hauptleitungsinnenleiter mechanisch starr verbunden
ist, Fig. 4 eine Anordnung zweier Stichleitungen für eine Leerlauf-Leerlauf-Kombination,
bei der der gemeinsame Stichleitungsinnenleiter im Hauptleitungsleiter verschiebbar
angeordnet ist und aus zwei ineinander einschiebbaren Rohren besteht. Fig. 5 die
Dämpfungskennlinie für eine Kurzschluß-Kurzschluß-Kombination der Stichleitungen,
deren eine Frequenz f1 = 2450 MHz gesperrt und deren andere Frequenz f2
=-2980 MHz hindurchgelassen wird, wobei diese beiden Frequenzen nicht in
einem einfachen Zahlenverhältnis zueinander stehen.
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Die Fig. 1 zeigx eine Hauptleitung mit dem Wellenleitwert Y0, die
am rechten Ende durch eine angepaßte Last mit dem Leitwert Y0 abgeschlossen ist.
In einem einzigen Verzweigungspunkt dieser Hauptleitung sind zwei Leerlaufstichleitungen
mit den Wellenleitwerten Y1,01 = Y1 und Y1,02 = Y2 und den elektrisch wirksamen
Längen 1L1 = 11, 11,2 = 12 sowie -drei Kurz$chlußstichleitungen mit den Wellenleitwerten
YKO1 = Y3, Yxß2 = Y4, Y K03 = Y5 und den elektrisch wirksamen Längen 1K1 =,13, 1K2
= 14, 1K3 = 15 angeschlossen.
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Fig. 2 zeigt die Anordnung zweier Stichleitungen einer Leerlauf-Kurzschluß-Kombnation.
Der Wellenleitwert der Hauptleitung, bestehend aua dem äußeren Leiter 1 und dem
Innenleiter 2, ist mit Yo bezeichnet. Die Hauptleitung ist koaxial ausgef#.ihrt
und liegt senkrecht zur Zeichenebene. Auf der einen Seite dieser Hauptleitung ist
die leerlauf-Stichleitung engeschlossen.
Sie besteht aus einem
äußeren Rohr 3 und einem verschiebbaren Stichleitungsinnenleiter 4, der in dem Hauptleitungsinnen1eiter
? durch die Führungen 5 und 6 gehalten wird, die gleichzeitig an ihren Enden Federlamellen
7 aufweisen, die eine gute Kontaktgabe gewährleisten.
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Gegenüler der Leerlaufstichleitung ist die Kurzschlußstichleitung
angeordnet. Sie besteht aus einem äußeren Rohr B. In dieses Rohr ragt der gemeinsame
Stichleitungsinnenleiter 4 hinein. Um diesen Stichleitungsinnenleiter
4 sind die Kurzschlußschieber 9 ringförmig angeordnet, die in bekannter Weise
ausgebildet sein können und an ihren offenen Enden Kontaktteile aufweisen, um einen
sicheren Kontakt gegen das Rohr 8,und gegen der verschiebbaren Stichleitungs-Innenleiter
4 zu gewährleisten. Diese Anordnung ermöglicht also die-gleichzeitige und voneinander
unabhängige Einstellung der Länge 12 für die Leerlaufatichleitung durch Verschiebung
des Stichleitungsinnenleiters 4
und der Länge 13 für die Kurzschlußstichleitung
durch die Verschiebung des Kurzschlußschiebers 9 auf den gemeinsamen Stichleitungsinnenleiter
4.
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Fig. 3 zeigt eine Ancrdnung ähnlich der Fig. 2. Die Hauptleitung ist
wieder koaxial ausgeführt und besteht aus dem äußeren Rohr 1 und dem Hauptleitungsinnenleiter
2, Die Stichleitung aus dem äußeren Rohr 3 und dem verschiebbaren Stichleitungeinnenleiter
4, die.Kurzschlußleitung aus dem äußeren Rohr 8 und dem
verschiebbarer. Stichleitungsinnenleiter
4. In der Kurzschlußatichleitung wird jedoch in diesem Ausführungsbeispiel der verschiebbare
Stichleitungsinnenleiter 4 nicht wirksam, weil er von einem rohrförmigen Innenleiter
10 umgeben ist, auf dem der Kurzschlusschieber 9 verschiebbar angeordnet ist. In
diesem Ausführungsbeispiel ist der rohrförmige Innenleiter 10 mit dem Hauptleitungsinnenieiter
2 mechanisch starr verbunden.
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Fig4 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für zwei Stichleitungen
einer
Leerlauf-Leerlauf-Kombination. Die Hauptleitung besteht wieder aus einem Koaxialleiter
mit einem äußeren Rohr 1 und einem Hauptleitungsinnenleiter 2, die eine Leerlaufstichleitung
besteht aus einem äußeren Rohr 3 und die gegenüberliegende Leerlaufstichleitung
aus einem äußeren Rohr 11. In dem Hauptleitungsinnenleiter 2 sind wieder Führungen
5 und 6 angeordnet, die wieder um wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an ihren
Enden federnde Kontakte 7 aufweisen, die eine gute elektrische Köntaktgabe sicherstellen.
Diese Kontakte sind übrigens bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nur auf der
einen Seite, nämlich auf der Seite der Leerlaufstichleitung notwendig. In diesem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht der gemeinsame Stichleitungsinnenleiter
4, der in dem Hauptleitungsinnenleiter 2 verschiebbar ist, aus einem Rohr, in dem
ein zweites Rohr 4' seinerseits wiederum verschiebbar angeordnet ist. Durch diese
Anordnung ist es_möglich, zunächst Länge 11 für die eine Leerlaufstichleitung einzustellen
unddann hiervon unabhängig die Länge 12 für die andere Leerlaufstichleitung. In
einem praktischen Ausführungsbeispiel sind natürlich Einrichtungen vorhanden, die
verhindern, daß bei Verschiebung des Stichleitungsinnenleiter 4' in dem.Stichleitungsinnenleiter
4 keine Veränderung der Länge 11 bewirkt wird. Hierzu können Gegenhalter verwendet
werden, die eine Verschiebung des Stichleitungsinnenleiters 4 verhindern. Die Anordnung
kann aber auch derart getroffen werden, daß die beiden Leiter 4 und 4' sich gegeneinander
leichter verschieben lassen als der Stichleitungsinnenleiter 4 in den Führungen
5 und 6 des Hauptleitungsinnenleiters 2.
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Die Fig. 5 zeigt schließlich eine Kennlinie für die Dämpfung einer
Anordnung von zwei Stichleitungen einer Kurzschluß-Kurzschluß-Kombination. Hier
wird die Frequenz f2 = 2980 MHz durchgelassen und die Frequenz f1 - 2450 MHz wird
exakt gesperrt. Die beiden Frequenzen f1 und f2 stehen in einem Zahlenverhälthie
zueinander, das nicht ein einfaches ist.