DE1791105C3 - Hohlraumresonator - Google Patents

Description

bezüglich des ausgangsseitigen Koppelelementes eine tors gemäß F i g. 2 darstellendes Diagramm, optimale Ankopplung für jede Abstimmfrequenz zu F i g. 4 ein Blockschaltbild für die Verwendungsart'

ermöglichen. 55 des bekannten Hohlraumresonators gemäß F i g. 2,

Ferner ist es bekannt (GB PS 8 20 550), den Winkel F i g. 5 ein den Frequenzverlauf der Hohlraumresona-

zwischen den Koppelelementen bei einem Hohlraumre- toren gemäß F i g. 4 darstellendes Diagramm, sonator so zu bemessen, daß eine Antiresonanz- bzw. F i g. 6 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 6-6

»Dip«-Abstimmung erreichbar ist. der F ig. 1,

Bei Nachrichtenübertragungssystemen ist es häufig 60 Fig.7 eine Seitenansicht des Hohlraumresonators wünschenswert, Filter für Empfänger und Sender zu gemäß F i g. 6 mit einer Sonde als Koppelelement, schaffen, mit denen die Intermodulation und Störungen F i g. 8 ein den Frequenzverlauf des Hohlraumresona-

reduziert werden können, und die ebenfalls die tors gemäß F i g. 6 darstellendes Diagramm, Verwendung einer einzigen Antenne für den Sender und Fig.9 ein Blockschaltbild für die Verwendung von

den Empfänger in multiplexer Arbeitsweiseüuiäsaün. 65 Hohlraumresonatoren gemäß F ig. 6, Für derartige Fälle wurden Hohlraumresonatoren Fig. 10 ein den Frequenzverlauf der Hohlräumreso-

erfolgreich verwendet, da sie eine sehr hohe Güte Q natoren gemäß F i g. 9 darstellendes Diagramm, besitzen und leicht in die Leitungsverbindung zwischen F i g. 11 eine teilweise Ansicht des Hohlraumresona-

tors gemäß Fig. I, in der die Einrichtungen zur Verstellung der Koppelelemente dargestellt sind,

Fig. 12 einen Schnitt durch Einrichtungen zum Befestigen einer Schleife,

Fig. 13 einen Schnitt durch Einrichtungen zum Defestigen einer Sonde.

In Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Hohlraumresonator gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser Hohlraumresonator besteht aus einem Außenleiter 10 in Fonn einer zylindrischen Dose, die mit einer Bodenfläche U und einem Deckel 13 geschlossen ist, der in seinem Zentrum eine öffnung 14 aufweist. Innerhalb der öffnung 14 ist ein rohrförmiger Teil 16 befestigt, der koaxial in dem Außenleiter bis auf einen bestimmten Abstand von der Bodenfläche 11 verläuft. Im Innern des rohrförmigen Teils 16 befindet sich ein Kolben 17, der mit dem rohrförmigen Teil zusammenwirkt und einen in seiner Länge einstellbaren Innenleiter bildet. Der dosenförmige Außenleiter 10 und der rohrförmige Innenleiter 16 bilden einen Resonanzkreis, der durch den Deckel 13 kurzgeschlossen ist. Der Kolben 17 ist an einer Einstellstange 19 befestigt, die verstellbar an einer Halterung 20 angeordnet ist. Die Halterung 20 wird von einem ringförmigen Deckel 22 getragen, der mit seiner Außenkante an dem Außenleiter 10 und mit seiner Innenkante im Bereich des rohrförmigen Teils 16 befestigt ist. Beiderseits der Halterung 20 sind Schrauben 23 und 25 auf den Stab 19 aufgeschraubt, mit denen der Stab 19 und damit der Kolben 17 bezüglich der Lage gegenüber dem dosenförmigen Außenleiter einstellbar ist. Die Halterung 20 umfaßt zwei nach oben stehende Teile 26, die an dem Deckel 22 montiert sind. Im Interesse einer stabilen Halterung können die Teile 26 mit Versteifungen 28 versehen sein. Ein Querstück 29 ist mit den nach oben stehenden Teilen 26 verbunden und besitzt eine öffnung 31, durch welche der Stab 19 geführt ist.

Wie bereits erwähnt, ist der Kolben 17 innerhalb des rohrförmigen Teiles 16 verschiebbar, der einen über das untere Ende des rohrförmigen Teils hinausstehenden Abschnitt 32 umfaßt. Der rohrförmige Teil 16 besitzt ein eingezogenes Ende 34, das mit dem Kolben 17 zusammenwirkt und unter Herstellung einer elektrischen Verbindung auf diesem gleitet. Im UHF-Bereich kann der Hohlraumresonator als λ-Viertelresonator durch Änderung der Einstellung des Kolbens 17 verwendet werden. Zur Abstimmung werden die Schrauben 23 und 23 benutzt, um die Länge des Innenleiters zu verändern, und damit den Hohlraum auf die gewünschte Frequenz in einem bestimmten vorgegebenen Bereich einstellen zu können. F'ir ein im Bereich zwischen 150 und 162 MHz arbeitendes System beträgt die Gesamtlänge des Hohlraumresonators etwas mehr als 60 cm.

Der Hohlraumresonator besitzt als Koppelelemente zwei Schleifen 36 und 37, über welche die Einkopplung und Auskopplung erfolgt. Die Schleifen sind derart geformt, daß ihre charakteristische Impedanz gleich der Impedanz der mit ihnen verbundenen Koaxialleitung ist Die Schleife 36 ist mit einer Halterung 39, und die Schleife 37 ist mit einer Halterung 40 verbunden. An den Halterungen 39 und 40 werden koaxiale Kabel angebracht, wobei die Halterungen derart aufgebaut sind, daß die Schleifen 36 und 37 jeweils zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels befestigt sind. Die Halterungen 39 und 40 sind auch mit dem Außenleiter des dosenförmigen Hohlraumresonators verbunden..

In Fig.2 ist ein bekannter Hohlraumresonator dargestellt, der in ähnlicher Weise wie der Hohlraumresonator gemäß Fig.t aufgebaut ist Der Außenleiter 42 ist koaxial zum Innenleiter 43 angeordnet, und trägt zwei Koppelelemente 45 und46,die in den Hohlraumresonator ragen. Bei diesem bekannten Aufbau sind die Koppelelemente 45 und 46 auf gegenüberliegenden Seiten des Außenleiters, d. h. unter einem Winkel von 180° zueinander angeordnet.

In F i g. 3 ist der Frequenzverlauf dargestellt, der dem Hohlraumresonator gemäß Fig.2 entspricht. Aus dem Diagramm gemäß Fig.3 kann bei der Resonanzfrequenz /öi eine Einfügungsdämpfung von 0,5 db entnommen werden, wogegen eine Unterdrückung von etwa 35 db bei einer zweiten Frequenz /fo gegeben ist :Ein einzelner Hohlraumresonator besitzt daher gemäß F i g. 3 keine ausreichende Dämpfung in der Nähe der Resonanzfrequenz, so daß zwei oder mehr Hohlraumresonatoren, wie in F i g. 4 dargestellt, in Serie geschaltet werden müssen. Gemäß F i g. 4 sind die Hohlraumresonatoren 48 und 49 zwischen den Sender 51 und die Antenne 52 geschaltet. Die Antenne 52 ist ferner mit dem Empfänger 57 über die beiden Hohlraumresonatoren 54 und 55 verbunden. Durch die Sericnschaltung der Hohlraum)esonatoren gemäß Fig.4 ergibt sich eine vergrößerte Dämpfung der in der Nähe der Resonanzfrequenz liegenden Frequenz.

Nimmt man an, daß der Sender 51 bei einer Frequenz ioi und der Empfänger 57 bei einer Frequenz /02 arbeitet, so kann man aus dem Diagramm gemäß Fig.5 entnehmen, daß die Dämpfung der Hohlraumresonatoren 54 und 55 für die Sendefrequenz /01 auf 70 db angestiegen ist, während die Dämpfung der Hohlraumresonatoren 48 und 49 für die Empfängerfrequenz /02 ebenfalls 70 db beträgt. Damit wird die Amplitude des Sendesignals ausreichend gedämpft und vom Empfänger praktisch ferngehalten, so daß dieser auch bei einer Überlastung der HF-Schaltung nicht auf dieses anspricht. Auch werden die Sendergeräuschsignale ausreichend gedämpft, so daß die den Empfänger erreichenden Signale die Nutzsignale bei der Frequenz f<a nicht mehr störend beeinflussen. Diese gegenseitige Dämpfung bei dem System gemäß F i g. 4 wird jedoch durch die Zunahme der Einfügungsdämpfung erkauft, die nunmehr bei einem db liegt. Ferner müssen mehrere Hohlraumresonatoren benutzt werden, so daß auch die Kosten zunehmen und das System komplizierter wird.

Gemäß F i g. 1 sind die Koppelschleifen 36 und 37 nicht einander gegenüberliegend sondern nebeneinander angeordnet. Durch das nähere Zusammenrücken der Koppelschleifen wird eine Antiresonanzfrequenz in dem Hohlraumresonator bewirkt, ohne daß davon die Resonanzfrequenz beeinflußt wird. In F i g. 6 ist die Position der Koppelschleifen dargestellt. Der Hohlraumresonator ist in gleicher Weise wie der Resonator gemäß Fig.2 aufgebaut und besteht aus einem Außenleiter 56 und einem Innenleiter 60. Es werden auch Koppelschleifen 61 und 63 verwendet, die radial in Richtung auf den Innenleiter 60 verlaufen und am Außenleiter derart befestigt sind, daß sie unter einem Winkel θ zueinander verlaufen. Aus der praktischen Anwendung ergibt sich, daß der Winkel θ vorzugsweise 45° oder weniger ist. Jedoch können auch brauchbare Ergebnisse mit einem Winkel θ erzielt werden, der gleich 90° oder weniger ist.

Obwohl bei der in F i g, 1 dargestellten Ausführungsform Koppelschleifen Verwendung finden, können auch Sonden benutzt werden. Eine derartige Koppelsonde 64

angeordnet ist, wobei eine Dämpfung erreicht werden kann, die sehr viel größer ist als bei der bekannten Anordnung gemäß F i g. 4 mit je zwei ,Hohlraumresonatoren in jedem Zweig. Bei der Verwendung der Hohlraumresonatoren mit zwei nebeneinanderliegenden Koppelschleifen beträgt die Einfügungsdämpfung etwa 0,5db, d.h. die Hälfte von der bei der bekannten Anordnung. ;

In Fig. 11 ist ein Teil des Höhlraumresonators

ist in Fig.7 dargestellt. Diese Figur zeigt jedoch nur

eine einzige Sonde, obwohl zwei Sonden verwendet

werden/die in einer den Koppelschleifen 6t und 63

gemäß Fi g. 6 entsprechenden Weise angeordnet sind.

Auch bei dieser Anordnung wird der Winkel θ in

derselben Weise bestimmt wie bei der Koppelschleife

nach der Ausführungsform gemäß Fig.6 und definiert

die Antiresonanzfrequenz. Bei der Verwendung von

Koppelsonden werden dieselben Ergebnisse wie bei der ·., ..₆. .. .„. _

Verwendung von koppelschleifen erzielt, wenn man io dargestellt, wobei der Außenleiter 80 mit voll ausgezo-

annimmt, daß für beide Koppelelemente der Winkel θ genen Linien, und der Innenleiter 81 gestrichelt

z. B. 45° oder 90° beträgt. dargestellt ist. Die Koppelschleifen 83 und 84 sind

Der Frequenzverlauf des Hohlraumresonators gemäß drehbar in Halterungen 86 und 87 mit dem einen Ende

F i g. 1 ist in F i g. 8 dargestellt. Die Kurve 66 zeigt den befestigt. Das andere Ende der Schleife wird mit Hilfe

Frequenzverlauf des auf die Frequenz /Oi abgestimmten 15 von Klemmeinrichtungen 89 und 90 an den Außenleiter

Hohlraumresonators, der eine Antiresonanzfrequenz 80 angeklemmt. Die Klemmeinrichtungen verlaufen

von /5)2 besitzt. Die Einfügungsdämpfung des Hohlraum- durch einen Schlitz 92 im Außenleiter 80. Mit Hilfe

resonators ist die gleiche wie bei dem bekannten dieser Einrichtungen kann die Koppelschleife 83 in eine

Hohlraumresonator und beträgt 0,5 db. Jedoch ist die neue Position 93, und die Koppelschleife 84 in eine neue

Dämpfung bei der Antiresonanzfrequenz fe wesentlich 20 Position 95 geschwenkt werden. Diese Schwenkbewe-

größer als bei dem bekannten Hohlraumresonator. Die gung bewirkt eine Vergrößerung des Winkels Θ,

Antiresonanzfrequenz kann von der Frequenz /"<« bis zu

der Frequenz /fa verändert werden, indem der Winkel Θ

durch ein Zusammenrücken der beiden Koppelschleifen

verkleinert wird. Dies ist durch die Kurve 67 angedeutet.

Die Kurve 66 repräsentiert den Frequenzverlauf bei der

Verwendung von Koppelschleifen. Wenn anstelle der

Koppelschleifen Koppelsonden verwendet werden,

würde der Kurvenverlauf ähnlich sein, jedoch liegt die

Antiresonanzfrequenz unterhalb der " ^Γ-~

quenz.

gUllg Ui."iini viii«. .-.£,.--._ „

wodurch die Antiresonanzfrequenz unabhängig von der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators abgestimmt werden kann.

In Fig. 12 sind die Klemmeinrichtungen für die Koppelschleife 96 dargestellt, mit der diese an dem Außenleiter 98 befestigt wird. Eine Schraube 99 ist durch einen Schlitz 101 im Außenleiter 98 gesteckt. Eine LiUi-H nt₆v u... Schraube 102 klemmt mit Hilfe der Beilegscheiben 103 Resonanzfre- 30 und 104 die Koppelschleife % an dem Außenleiter fest. Damit ist dessen Position fixiert.

Die in Fig. 13 dargestellten Klemmeinrichtungen werden vorzugsweise für das Befestigen von Koppelsonden verwendet.

Gemäß der Darstellung ist eine Sonde 106 an einem Isolationsmaterial 107 mit Hilfe der Schrauben 109 und UO befestigt. Ein Schraubenbolzen 112 verläuft vom Isolationsmaterial 107 durch den Schlitz 113 im Außenleiter 115. Der Schraubenbolzen 112 ist mit Hilfe der Schraube 116 und einer Beilegscheibe 117 am Außenleiter festgeklemmt.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform eines Hohlraumresonators mit einer Resonanzfrequenz von 150 MHz besitzt dieser die folgenden Abmessungen:

40

UfH/..

In F i g. 9 ist ein Sender 69 über einen Hohlraumresonator 70 an die Antenne 72 angekoppelt, an welche auch

ein Empfänger 75 über einen Hohlraumresonator 73

angeschlossen ist. Das System gemäß Fig.9 entspricht

dem gemäß Fig.4, jedoch werden anstelle der

bekannten Hohlraumresonatoren 48, 49, 54 und

gemäß F i g. 4 nur zwei Hohlraumresonatoren 70 und

verwendet, bei denen die Koppelelemente nahe ' beieinander angeordnet sind.

In Fig. 10 sind die Ergebnisse eines Aufbaus gemäß Fig.9 graphisch wiedergegeben, bei dem nur die Hohlraumresonatoren 70 und 73 Verwendung finden. Die Kurve 77 kennzeichnet den Frequenzverlauf des Hohlraumresonators 70, dessen Koppelelemente aus Schleifen bestehen. Die Dämpfung des Hohlraumresonators 70 bei der Empfangsfrequenz ist sehr hoch, und liegt zumindest im Bereich der durch die beiden Hohlraumresonatoren 48 und 49 gemäß F i g. 4 erzielbaren Dämpfung. Die Kurve 78 kennzeichnet den Resonanzvedauf des Hohlraumresonators 73, bei dem Koppelsonden Verwendung finden. Aufgrund dieser Tatsache ist die Antiresonanzfrequenz niedriger als die

Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators und liegt ,„,, ».,„„ ,„ ^_{11116 UV1} „„„„„„ ^
bei einer Frequenz von f_ou nämlich der Frequenz des 55 quenz von der Resonanzfrequenz beim Ho^iräumreso Senders 69 gemäß F i g. 9. Es wird auf jeder Seite jeweils nator mit den vorstehenden Abmessungen 200 kHz. Mit nur ein einziger Hohlraumresonator benötigt, der einer Vergrößerung des Winkels auf 30° nuhm der einmal zwischen dem Sender und der Antenne und zum Frcqucnznbstand auf 8 MHz zu.
anderen zwischen dem Empfänger und der Antenne

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Innendurchmesser des Außenleiters Länge des Außenleiters
Außendurchmesser des Innenleiters Länge des Innenleiters
Breite der Sonden
Länge der Sonden

26.6 cm

55.7 cm 8,87 cm

48.15 cm 1,27 cm 10,3 cm

Bei einer Anordnung der Sonden unter einem Winkel von etwa 10° betrug der Abstand der Antircsonanzfrc·

Claims (1)

1. dem Sender oder Empfänger und der Antenne Patentanspruch: ^'ofb^rTemendeten Hohlraumresonatoren besä-

   ofb^rTemen

   Hohlraumresonator mit einem zylindrischen In- Ben jedoch keine ausreichende Dämpfung_f^ q nenleiter und einem koaxial dazu angeordneten 5 zeh, die in der Nähe der Resonanzfrequenz des Außenleiter, wobei die Resonanzfrequenz durch die Hohlraumresonators hegen Daher wurden ^r An-Dimensionierung des Innen- und Außenleiters sowie kopplung eines mit verschiedenen jedoch in enger deren räumlichen Zuordnung zueinander bestimmt Beziehung zueinander stehenden Frequenzen arbeitenwird, und mit zwei in einem Winkel zueinander den Senders und Empfängers an dieselbe Antenne zwei angeordneten, an dem Außenleiter befestigten und .o Hohlraumresonatoren Wr den Sender und zwei weitere, in den Hohlraum ragenden Koppelelementen. Hohlraumresonatoren für den Empfänger notwendig, zwischen denen der Winkel zur Festlegung der Aufgrund der Verwendung von zwei oder mehr Antiresonanzfrequenz gleich oder kleiner 90° ist. Hohlraumresonatoren in Serienschaltung wurde die d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t. daß die Koppel- durch die Hohlraumresonatoren bedingte E.nfugungsschleifen (36,37; 83,84) am einen Ende drehbar mit 15 dämpfung vergrößert. Wenn z. B. ein Hohlraumresonader Innenwand des Außenleiters (10; 80) und mit tor eine Einfügungsdämpfung von 0.5 db aufweist, so dem anderen Ende in einem im Außenleiter erhält man bei der Serienschaltung von zwei Hohlraumangebrachten bogenförmigen Schlitz (92) zur Ein- resonatoren eine Einfügungsdampfung von einem db stellung der Größe des Winkels θ und damit der Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

   Antiresonanzfrequenz verschiebbar sind, und daß 20 einen verbesserten Hohlraumresonator für die Verweneinstellbare Klemmeinrichtungen zur Festlegung dung in Multiplexsystemen zu schaffen, mit dem ein des freien Endes der Koppelschleifen im Schütz Empfänger und ein Sender an dieselbe Antenne vorgesehen sind. angekoppelt werden können und der neben der

   Resonanzfrequenz eine Antiresonanzfrequenz aufweist,

   2₅ wobei durch die Verstellbarkeit der Koppelelemente die

   Antiresonanzfrequenz veränderbar sein soll, ohne daß sich gleichzeitig die Resonanzfrequenz des Hohlraum-Die Erfindung betrifft einen Hohlraumresonator mit resonators ändert.

   einem zylindrischen Innenleiter und einem koaxial dazu Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs

   angeordneten Außenleiter, wobei die Resonanzfre- 30 erwähnten Hohlraumresonator erfindungsgemäß daquenz durch die Dimensionierung des Innen- und durch gelöst, daß die Koppelschleifen am einen Ende Außenleiters sowie deren räumlichen Zuordnung drehbar mit der Innenwand des Außenleiters und mit zueinander bestimmt wird, und mit zwei in einem dem anderen Ende in einem im Außenleiter angebrach-Winkel zueinander angeordneten, an dem Außenleiter ten bogenförmigen Schlitz zur Einstellung der Größe befestigten und in den Hohlraum ragenden Koppelele- 35 des Winkels und damit der Antiresonanzfrequenz menten. zwischen denen der Winkel zur Festlegung der verschiebbar sind, und daß einstellbare Klemmeinrich-Antiresonanzfrequenz gleich oder kleiner 90° ist. tungen zut Festlegung des freien Endes der Koppel-

   Es ist bereits bekannt (DT-PS 10 38 i 33), die schleifen im Schlitz vorgesehen sind. Koppelelemente in dem Radialresonator eines Trioden- Durch die Merkmale der Erfindung läßt sich in

   Oszillators für Mikrowellen unter einem Winkel 40 einfacher Weise die Antiresonanzfrequenz unabhängig zueinander und an solchen Orten anzuordnen, an von der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators welchen die Feldstärke bei der Verschiebung des verändern, indem durch die Schwenkbewegung eine Abstimmkolbens konstant bleibt. Damit wird erreicht, Verstellung des Winkels zwischen den Koppelelemendaß beim Durchstimmen des Resonators und der damit ten in einfacher Weise möglich ist. verbundenen Deformation des elektrischen und magne- 45 Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung tischen Feldes sich die Koppelelemente an einem Ort ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt befinden, an welchem die Feldstärke konstant bleibt und Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen

   sich damit praktisch ein frequenzunabhängiger Kopp- Hohlraumresonator mit nahe beieinanderliegenden lungsgrad ergibt. Koppelelementen,

   Es ist auch bekannt (US-PS 30 13 230), in einem 50 Fig.2 einen waagerechten Schnitt durch einen Radialresonator ein Abstimmelement radial und längs bekannten Hohlraumresonator,

   konzentrischer Kreise verschiebbar anzuordnen, um F i g. 3 ein den Frequenzverlauf des Hohlraumresona-