DE1918867B2 - Frequenzweiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

unterscheiden. Bei Verwendung von Resonatoren

kreisförmigen Querschnitts wird man bevorzugt die sogenannte H_m-Resonanz ausnutzen. Bei Verwen-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenz- dung zweier Resonatoren R1 und R 2 müssen diese weiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen, 55 selbstverständlich über eine weitere Koppelöffnung die in der Art einer Brückenweiche konstanten Ein- 10 miteinander gekoppelt sein,
gangswiderstandes ausgebildet ist und bei der ein Die an Hand der Fig. 1 und 2 geschilderte

Hohlraumresonator über zentrisch in seinen Stirn- Weiche zeigt zwischen den Anschlüssen 1 und 3 Seiten angebrachte Koppelöffnungen derart exzen- bzw. zwischen den Anschlüssen 2 und 4 ein Bandtrisch an zwei durchgehende Anschlußhohlleiter an- 60 paßverhalten entsprechend der Betriebsdämpfung des gekoppelt ist, daß im Hohlraumresonator eine zirku- von den ResonatorenR bzw. Rl, R2 gebildetenFiI-larpolarisierte Welle auftritt. ters. Ferner zeigt eine derartige Weiche zwischen den

Zur Trennung schmaler Frequenzkanäle von einem Anschlüssen 1 und 2 bzw. zwischen den Anschlüsbreiten Frequenzband, wie beispielsweise zur Tren- sen 3 und 4 ein Bandsperrenverhalten gemäß der nung schmaler Dienstleitungsfrequenzkanäle von 65 Echodämpfung des von den Resonatoren R bzw. R1, breiten Richtfunkfrequenzbändern, werden im Fre- R 2 gebildeten Filters. Der Anschluß 4 bzw. der Anquenzgebiet der Mikrowellen häufig Weichenschal- schluß 3 sind, je nachdem ob am Anschluß 1 bzw. tungen mit konstantem Eingangswiderstand, d. h. am Anschluß 2 eingespeist wird, jeweils weitgehend

entkoppelt. Die Wirkung dieser Weiche läuft darauf Bei der Erfindung wird von der Überlegung aus-

hinaus, daß aus einem verhältnismäßig breiten Fre- gegangen, daß das in den Hohlraumresonatoren auf-

quenzband, das beispielsweise am Anschluß 1 einge- tretende zirkularpolarisierte elektromagnetische Feld

speist wird, derjenige Frequenzanteil, der mit der aus zwei aufeinander senkrecht stehenden Schwin-

Resonanzfrequenzf₀ der ResonatorenR bzw. Al, 5 gungsformen gebildet werden kann. Demzufolge

R2 übereinstimmt, am Anschlußarm 3 abgegeben müßte sich ein verhältnismäßig großer Durchstimm-

wird, während der gesamte übrige Frequenzanteil am bereich dann erzielen lassen, wenn es gelingt, die

Anschlußann 2 zur Verfügung steht. Diese Verhält- beiden aufeinander senkrecht stehenden Schwin-

nisse sind in Fig. 3 nochmals verdeutlicht, in der die gungsformen mit der gleichen Maßnahme unter Ver-

Betriebsdämpfung a_b in Abhängigkeit von der Fre- io wendung an sich bekannter dielektrischer Abstimm-

quenz/ schematisch aufgetragen ist. Die Durchlaß- mittel (vgl. deutsche Auslegeschrifi 1 223 966) jeweils

bzw. Sperrwirkung ist für die jeweiligen Anschlüsse <· in gleicher Weise zu beeinflussen. Die zu den Reso-

durch Pfeile gekennzeichnet · natoren führenden Koppelöffnungen bilden in den

Für diese bekannten Frequenzweichen ist eine * Hohlleitern ferner eine Störung mit induktivem

Änderung der Abstimmfrequenz nur um kleine Be- 15 Charakter, da ja die Hohlleiterwand an den Stellen

träge mit Hilfe von Schrauben 11 möglich, die radial der Koppelöffnung durchbrochen ist. Schaltet man

in die Resonate·; ri eintauchen. Darüber hinaus zeigt dieser als Längsinduktivität wirkenden Störung ein

sich, daß die Koppelöffnungen auf Grund ihres in- als Querkapazität wirkendes Element zu, dann läßt

duktiven Charakters in den Anschlußhohlleitern eine sich auch der ansonsten an den j\nschlüssen der

unerwünschte Störung und damit einen unerwünsch- 20 Hohlleiter auftretende Reflexionsfaktor in geeigneter

ten Reflexionsfaktor hervorrufen. Weise kompensieren.

Der Erfindung liegt di; Aufgabe zugrunde, den An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Ervorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhält- findung nachstehend noch näher erläutert,
nismäßig einfacher Weise zu begegnen und den Auf- Es zeigen in der Zeichnung

bau einer Frequenzweiche anzugeben, bei der eine 25 Fig. 1 bis 3 die bereits erläuterten Verhältnisse

Durchstimmung über einen verhältnismäßig großen bei bekannten Brückenweichen,

Frequenzbereich möglich ist, wenn gegebenenfalls Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfin-

gleichzeitig eine Verbesserung des Eingangsreflexions- dung unter Verwendung eines Hohlraumresonators,

faktors an den einzelnen Anschlußarm erzielt wer- F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel unter

den soll. 30 Verwendung zweier Resonatoren.

Ausgehend von einer Frequenzweiche für sehr In den Ausführungsbeispielen der F i g. 4 und 5 kurze elektromagnetische Wellen, die in der Art einer sind die zu den Ausführungsbeispielen der F i g. I Brückenweiche konstanten Eingangswiderstandes und 2 wirkungsgleichen Teile mit gleichen Bezugsausgebildet ist und bei der ein Hohlraumresonator ziffern versehen, so daß sich eine nochmalige Beüber zentrisch in seinen Stirnseiten angebrachte Kop- 35 Schreibung der Wirkung dieser Teile erübrigt. Im pelöffnungen derart exzentrisch an zwei durch- Ausführungsbeispiel der F i g. 4 sind wiederum die gehende Anschlußhohlleiter angekoppelt ist, daß im Hohlleiter 7, 8 zu erkennen" die entsprechend den Hohlraumresonator eine zirkularpolarisierte Welle früheren Ausführungen über Koppelöftmuigen 9 an auftritt, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung da- einen Resonator R angekoppelt sind. Im Hohlleiter 7 durch gelöst, daß wenigstens ein Anschlußhohlleiter 40 ist auf der der Koppelöfinung 9 gegenüberliegenden auf der der Koppelöffnung gegenüberliegenden Wand Seite eine weitere öffnung S vorgesehen, durch die mit einer weiteren öffnung versehen ist, durch die ein aus dielektrischem Material bestehender Stift 12 ein aus dielektrischem Material bestehender Stift hindurchgeführt ist. Gleichzeitig ragt der Stift 12 hindurchgeführt ist, der gleichzeitig in den Resonator durch die Koppelöffnung 9 in den Resonator R hinhineinragt und dessen Eintauchtiefe veränderbar ist. 45 ein und seine Eintauchtiefe ist durch den Maßpfeil t

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Querschnitts- kenntlich gemacht. Als dielektrisches Material für fläche des Stiftes in bezug auf die Dielektrizitätskon- den Stift 12 läßt sich beispielsweise Quarz oder eine stante des hierfür verwendeten dielektrischen Mate- geeignete Keramik verwenden, und es hat im Ausrials derart gewählt ist, daß die durch die Koppel- führungsbeispiel der Stift 12 kreisförmigen Queröffnung und die weitere öffnung im Hohlleiter her- 5° schnitt. Beim kreisförmigen Querschnitt läßt sich die vorgerufene Längsinduktivität durch die Querkapa- Querschnittsfläche des Stiftes in einer solchen Weise zität des Stiftes kompensiert ist. einstellen, daß je nach der Größe der Dielektrizitäts-

Dabei kann ein weiterer Stift dielektrischen Mate- konstanten des für den Stift 17. verwendeten dielek-

rials an der gegenüberliegenden Stirnseite des Reso- trischen Materials im Hohlleiter 7 eine Querkapazi-

nators angeordnet sein und konstante Eintauchtiefe 55 tat auftritt, deren Größe gerade so bemessen ist, daß

haben. die durch die Koppelöffnung 9 und die weitere öff-

Das Verhalten eines zweikreisigen Filters wird in nung 5 im Hohlleiter 7 bewirkte Längsinduktivität einfacher Weise dadurch erreicht, daß an Stelle eines für die jeweiligen Betriebsfrequenzen breitbandig Resonators zwei miteinander gekoppelte Resonatoren kompensiert ist. Dadurch ergibt sich an den Anvorgesehen sind, und daß in beide Resonatoren aus 60 Schlüssen 1 bzw. 2 des Hohlleiters 7 ein außerordentdielektrischem Material bestehende Abstimmstifte lieh niedriger Eingangsreflexionsfaktor, da für die eintauchen. in den Hohlleiter? eingespeiste //,„-Welle die Kop-

Die Frequenzabstimmung läßt sich in Übersicht- pelöffnung 9 gewissermaßen nicht mehr vorhanden

licher Weise dann erreichen, wenn die aus dielek- ist.

trischem Material bestehenden Stifte mit einem die 65 Durch Vergrößern der Eintauchtiefe t des Ab-

Eintauditiefe bestimmenden Antrieb versehen sind, stimmstiftes 12 werden die beiden orthogonalen elek-

der gleichzeitig der Anzeige der jeweils eingestellten trischen Felder gleichmäßig kapazitiv belastet

Resonanzfrequenz dient. und die Resonanzfrequenzen zu niedrigeren Werten

verschoben, während sich die Verhältnisse hinsieht- zielung der erforderlichen Selektion zwei Resonato-

lich der Anpassung in den Anschlußhohlleitern nicht ren Rl, Rl zum Aufbau des Filters verwendet sind,

ändern. Geringe Abweichungen der Resonanzfre- Auch der Resonator Rl wird mit Hilfe eines aus

quenzen können zusätzlich mit den radial eintauchen- dielektrischem Material bestehenden Stiftes 12, der

den, aus einem metallischen oder einem dielektri- 5 den Hohlleiter 8 durchdringt und durch die Koppel-

schen Material bestehenden Abgleichschrauben 11 öffnung 9 in den Resonator Rl eintaucht, in seiner

korrigiert werden. Bei einer Einkreis-Brückenweiche Frequenzlage derart verstimmt, daß seine Resonanz-

nach F i g. 4 genügt es an sich, nur den einen Ab- frequenz mit der Resonanzfrequenz des Resona-

stimmstift 12 kontinuierlich verstellbar zu machen. tors R1 übereinstimmt.

Wenn es darauf ankommt, auch für den Anschluß- io Die Abstimmstifte 12 können z. B. auch mit Hilfe

hohlleiter 8 gute Anpassungsbedingungen herzustel- eines Antriebs mit Zählwerk oder einer Frequenz-

len, wird man auch die dem Anschlußhohlleiter 7 skala verstellbar gemacht werden, so daß man ein

gegenüberliegende Stirnseite des Resonators R mit durchstimmbares Filter erhält,

einem weiteren Stift 12' dielektrischen Materials ver- Bei einem im Bereich um 6000 MHz realisierten

sehen, der vorzugsweise die gleichen Abmessungen 15 Ausführungsbeispiel läßt sich mit einer Änderung der

wie der Stift 12 hat. Die Eintauchtiefe t' in den Re- Eintauchtiefe von etwa 9 mm bei Verwendung eines

sonator R des Stiftes 12' läßt man dabei konstant, Quarzstabes von 6 mm Durchmesser als Stift 12 ein

wodurch sich lediglich eine gewisse Gnmdverstellung Abstimmbereich von etwa 200 MKz erzielen, inner-

der Resonanzfrequenz für den Resonator R ergibt. halb des gesamten, um 6000 MHz liegenden Richt-

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 5 ist eine weitere ao funkfrequenzbereiches läßt sich dabei der Reflexions-Brückenweiche gezeigt, die in ihrem Aufbau im faktor innerhalb der Durchgangsleitung, beispielswesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 weise im Hohlleiter 7, unterhalb von einem Wert entspricht, nur mit dem Unterschied, daß zur Er- von 2°/o halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

also sogenannte Brückenweichen, verwendet, die aus Patentansprüche: zwei Brückenelementen und zwei gleichartigen Band pässen oder zwei gleichartigen Bandsperren be-

1. Frequenzweiche für sehr kurze elektro- stehen. Als Brückenelemente werden hierzu beispielsmagnetische Wellen, die in der Art einer Brücken- 5 weise Richtungskoppler oder die sogenannten magiweiche konstanten Eingangswiderstandes ausge- sehen T verwendet. Da diese Anordnungen zum Teil bildet ist und bei der ein Hohlraumresonator verhältnismäßig aufwendig sind, war^man bestrebt, über zentrisch in seinen Stirnseiten angebrachte für Weichen konstanten Eingangswiderstandes ein-Koppelöffnungen derart exzentrisch an zwei fächere Anordnungen zu finden. Eine derartige durchgehende Anschlußhohlleiter angekoppelt xo Weiche ist bespielsweise durch die Arbeit »Circuist, daß im Hohlraumresonator eine zirkularpola- lary Polarized Microwave Cavity-Filter« in der Zeitrisierte Welle auftritt, dadurch gekenn- schrift »IRE Transactions MTT 5«, Nr. 2/1957, zeichnet, daß wenigstens ein Anschlußhohl- S. 136 bis 147, bekanntgeworden.

leiter (z.B. 7) auf der der Koppelöffnung (9) In den F i g. 1 bis 3 ist schematisch der Aufbau gegenüberliegenden Wand mit einer weiteren 15 und die Wirkungsweise derartiger Brückenweichen Öffnung (5) versehen ist, durch die ein aus di- dargestellt, und zwar zeigt die Fig. 1 den schemaelektrischem Material bestehender Stift (12) hin- tischen Aufbau in perspektivischer Darstellung mit durchgeführt ist, der gleichzeitig in den Resona- nur einem Resonator und die Fig. 2a und 2b eine tor (R) hineinragt und dessen Eintauchtiefe (f) Darstellung im Schuitt unter Verwendung zweier veränderbar ist. 20 Resonatoren, wobei Fig. 2b ein Schnittbild längs

2. Frequenzweiche nach Anspruch 1, dadurch der Schnittlinie A-B von Fig. 2a zeigt. Die Briikgekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des kenweiche selbst besteht aus zwei Rechteckhohl-Stiftes (12) in bezug auf die Dielektrizitätskon- leitern 7 und 8 und einem bzw. zwei Hohlraumstante des hierfür verwendeten dielektrischen resonatoren, die mit den Bezugshinweisen R bzw. Materials derart gewählt ist, daß die durch die 25 R1 und R 2 bezeichnet sind. Im Ausführungsbeispiel Koppelöffnung (9) und die weitere öffnung (5) sind Hohlraumresonatoren kreisförmigen Querim Hohlleiter (7) hervorgerufene Längsinduktivi- Schnitts verwendet, jedoch eignen sich auch Hohltät durch die Querkapazität des Stiftes (12) korn- raumresonaturen mit quadratischem Querschnitt, pensiert ist. Die Hohlraumresonatoren R bzw. R1 und R 2 sind

3. Frequenzweiche nach einem der vorher- 30 über Koppelöffnungen 9 mit den durchgehenden Angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, schlußhohlleitern 7 und 8 gekoppelt. Die Koppeldaß ein weiterer Stift (12') dielektrischen Mate- öffnungen 9 sind dabei zentrisch in den Stirnseiten rials an der gegenüberliegenden Stirnseite des Re- der Resonatoren R bzw. Rl, Rl angeordnet, wähsonators (R) angeordnet ist und daß dieser Stift rend die Mitte der Koppelöffnungen den Abstand (12') konstante Eintauchtiefe (O hat, 35 « - .-...,,,,,

4. Frequenzweiche nach einem der vorher- * = * arctg//^ von aer scnmaiseiie aer noiii-

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, leiter? und 8 hat, wie dies aus Fig. 2b deutlich zu

daß an Stelle eines Resonators \R) zwei mitein- erkennen ist. Es bedeutet dabei a die Abmessung

ander gekoppelte (10) Resonatoren (7? 1, R 2) der Hohlleiterbreitseite und ;. die im Hohlleiter aufvorgesehen sind und daß in beide Resonatoren 40 tretende Wellenlänge. Aus Fig. 2b ist auch die Ab-

(R 1, R 2) aus dielektrischem Material be- messuing der Hohlleiterschmalseite b zu erkennen,

stehende Abstimmstifte (12) eintauchen. Auf diese Weise sind die Koppelöffnungen 9 in sol-

5. Frequenzweiche nach einem der vorher- chen Bereichen der Rechteckhohlleiter, in denen gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, eine Zirkularpolarisation des magnetischen Feldes daß die aus dielektrischem Material bestehenden 45 der in den Rechteckhohlleitern 7, 8 angeregten H₁₀-Stifte (12) mit einem die Eintauchtiefe bestim- Welle auftritt. Dadurch wird in den Resonatoren R menden Antrieb versehen sind, der gleichzeitig bzw. Rl, Rl eine zirkularpolarisierve Welle angeder Anzeige der jeweils eingestellten Resonanz- regt, die man sich aus zwei linearpolarisierten, orthofrequenz dient. gonalen Schwingungsformen zusammengesetzt den-

50 ken kann, die sich in ihrem Phasenmaß um 90°