DE1912174A1

DE1912174A1 - Bandpassfilter fuer Mikrowellen

Info

Publication number: DE1912174A1
Application number: DE19691912174
Authority: DE
Inventors: Alexandre Osias
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1968-03-12
Filing date: 1969-03-11
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FR1568177A; GB1199908A

Description

Bandpassfilter für Mikrowellen Die Erfindung betrifft ein Bandpassfilter für Mikrowellen mit sehr stabilen elektrischen Leistungen bei geringem Gewicht und Platzbedarf.
Es ist bekannt, Bandpassfilter für Mikrowellen mit Hilfe einer bestimmten Anzahl von in Kaskade geschalteten Resonatoren, sogenannten Hohlraumresonatoren, herzustellen, wobei Jeder Hohlraum Wände aus einem elektrisch gut leitendem den Material aufweist und der Sitz von Resonanzwellen ist, deren Frequenz durch die Abmessungen des Hohlraums bestimmt wird.
Es ist ebenfalls bekannt, die Kopplung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hohlräumen durch Sonden zu gewährleisten, welche beispielsweise aus einem kleinen Metallstab bestehen, der in einer isolierenden Durchführung die gemeinsame Wand der beiden Hohlräume durchsetzt, und eine Einstellung der Resonanzfrequenz der Hohlräume zu ermöglichen, indem man in dieselben Stufe aus dielektrischem Material einführt.
Die Anwendung dieser Filter bei beweglichen Anlagen und insbesondere in Sateliten läßt es sehr wünschenswert erscheinen, dieselben mit minimalem Volumen und Gewicht herzustellen.
Bei den erwähnten bekannten Filtern wird das Gewicht im wesentlichen durch die metallischen Wände der Hohlräume bestimmt, welche auf Kupferbasis hergestellt werden und bei welchen eine Dickenverminderung durch Stabilitäts- und elektrische Verlustüberlegungen begrenzt wird. Das Gewicht ist auch an das Volumen gebunden, welches selbst durch die Resonanzfrequenz in einem dielektrischen Medium (im allgemeinen Luft), das praktisch dem Vakuum gleichwertig ist, festgelegt wird.
Die Erfindung schafft ein Bandpassfilter für Mikrowellen, welches von diesen Begrenzungen frei ist und dabei noch die Stabilität der Leistungen verbessert. Das erfindungsgemäße Bandpassfilter für Mikrowellen mit wenigstens einem Resonator, tor, welcher von einem metallischen, einen Hesonanzhohlraum begrenzenden Gehäuse und einem diesen Hohlraum ff11-lenden dielektrischen Medium gebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Medium ein fester dielektrischer Körper ist und daß das Gehäuse durch einen metallischen Überzug des dielektrischen Körpers geschlossen ist.
Anhand der Figuren wird uie Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen F11-terhohlraums und Figur 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bandpassfilters mit vier Hohlräumen.
In Figur 1 weist ein parallelepipedischer und auf allen seinen Flächen versilberter Quarzblock 1 eine erste zylindrische Ausnehmung 2, welche den Block 1 senkrecht zur Mitte von zwei gegenüberliegenden Flächen vollständig durchsetzt, und eine zweite, mit Gewinde versehene Ausnehmung 3 auf. welciie In der Mitte einer der senkrecht zu den beiden erstgenannten Flächen angeordneten Fläche ausgebildet ist.
Die Ausnehmanr 2 dient zur Aufnahme von Sonden zur Kopplung' zwiscnen diesem Hohlraum und denjenigen gleichartigen Hohlräumen3 welche demselben zu beiden Seiten dieser Ausnehmung zugeordnet werden können.
Die AusnehnlnC 3 dient zum Tragen einer Schraube aus dielektischem Material, beispielsweise aus Aluminium, welche eine eine Einstellung der Resonanzfrequenz des Hohlraums durch Veränderung der Dielektrizitätskonstante des Mediums gestattet.
Die linearen Abmessungen eines solchen Hohlraums sind bezüglich derjenigen eines bekannten Hohlraums mit der gleichen Resonanzfrequenz bei einer gleichen Wellenform im Verhältnis der Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstanten des Mediums, das ist etwa 2,05, verringert, woraus sich ein Verhältnis des Innenvolumens von ungefähr 8,5 ergibt. In der Praxis ist das Verhältnis der Außenvolumina größer als dieser letztere Wert, da die Metallisierung bezüglich der massiven Wände auf Kupferbasis eines normalen Hohlraums ein vernachlässigbares Volumen einnimmt, das Verhältnis wird Jedoch infolge der otwendigkeit verringert, einen Prozentsatz an Luft als dielektrisches Medium in den Ausnehmungen der Abstimm- und Kopplungseinrichtungen zu belassen. Das tatsächlich ausgeführte Verhältnis ist leicht auf 5 oder 6 zu bringen.
Figur 2 zeigt im Schnitt eine Ausfithrungsform des erfindungsgemäßen Bandpassfilters mit vier Hohlräumen, wobei lO, li, 12 und 13 vier den in Figur 1 gezeigten Hohlräumen gleiche Hohlräume und 20, 21, 22 und 23 deren entsprechende Reelungsausnehmungen sind. Die Zwischenhohlraum-Kopplungssonden 30, 31 und 32 werden von den metallischen Zwischenwänden 40, 41 bzw. 42 mit Hilfe von isolierenden Scheiben 50, 51 bzw. 52 gehalten. Die Eintrittswand 43 und die Austrittswand 44 sind mit Zwischenwänden 40 bis 42 entsprechend ausgebildet und weisen entsprechende isolierende Scheiben 53 und 54 auf, welche die koaxialen Anschluf?stück 60 bzw.
61 tragen. mit denen die entsprechenden Kopplungssonüen 3 und 311 verbunden sind.
L:ie Die wende 40 bis 44 können vorteilhafterweise wie die Hohlräume aus versilbertem Quarz hergestellt werden, wobei der Silberbelag in Höhe der Kopplungssonden zur Ausbildung der Scheiben 50 bis 54 weggelassen ist.
Die Regelung dieses Filters erfolgt in völlig gleicher Weise wie OeJenige bekannter Filter. Es liegt im Vermögen des durchschnittlicnen Fachmanns, die Kopplungssonden so zu bemessen, daß man die gewünschte Bandbreite erhält, sowie die erforderlichen Abstimmeinstellung durchzuführen.
Es wird experimentell eine Bemessung und eine reiative Anordnung der Abstimm- und Kopplungsorgane ermittelt,um eine im wesentlichen konstante Bandbreite im Abstimmbereich des Filters zu erhalten.
Verschiedene metallisierbare dielektrische Stoffe und verschiedene Netallarten für die Metallisierung können zur Herstellung solcher erfindungsgemäßer Filter verwendet werden.
Die Anwendung von Quarz bietet eine Reihe von beträchtlichen Vorteilen: kleiner Yerlustfaktor, große Dielektrlzitätskonstante und vor allem hohe Temperaturstabilität, welche den so ausgeblldeten Filtern ein wesentlich besseres Temperaturverhalten erteilt, als es bekannte Filter aufweisen, Mit einem gemäß Figur 2 ausgebildeten Filter im Bereich von 4 GHz hat man bis auf 0,15 db die gleichen Einfügungsdämpfungen wie bei einem bekannten Filter hoher Güte mit der gleichen Anzahl von Hohlräumen und der gleichen Bandbreite von von 3 db unterhalb des maximalen Niveaus erhalten, und zwar bei einem vier- bis fünfmal kleineren Volumen und Gewicht.
Patent ansprüche

Claims

Patentansprüche 9 Bandpassfilter für Mikrowellen mit wenigstens einem Resonator, welcher von einem metallischen, einen Resonanzhohlraum begrenzenden Gehäuse und einem diesen Hohlraum füllenden dielektrischen Medium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Medium ein fester, dielektrischer Körper ist und daß das Gehäuse durch einen metalliscen überzug des dielektrischen Körpers geschlossen ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper ein. Quarzkristall ist.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer Silberschicht besteht.
4. Filter nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Gewindebohrung in dem genannten Körper aufweist, wobei die Bohrung mit einer Schraube aus dielektrischem rçiaterial versehen ist.
5. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mehrzanl der genannten Resonatoren und Einrichtungen zur Kopplung derselben in Kaskade aufweist.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung metallische Sonden und Stützen aus dielektrischem Material zum Halten dieser Sonden aufweist, welche sich in Ausnehmungen in den dielektrischen Körpern uer angrenzenuen Resonatoren erstrecken.

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