DE1918867C3 - Frequenzweiche für sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

unterscheiden. Bei Verwendung von Resonatoren

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

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenz- dung zweier Resonatoren R 1 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 gangswide·Standes 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 Band-

trisch an zwei durchgehende Anschlußhohlleiter an- 60 paßverhalten entsprechend der Betriebsdämpfung des

gekoppelt ist, daß im Hohlraumresonator eine zirku- von den Resonatoren R bzw. R1, R 2 gebildeten FiI-

larpolarisierte Welle auftritt. ters. Ferner zeigt eine derartige Weiche zwischen den

Zur Trennung schmaler Frequenzkanäle von einem Anschlüssen 1 und 2 bzw. zwischen den Anschlüs-

breiten 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. Rl,

breiten Richtfunkfrequenzbändern, werden im Fre- R 2 gebildeten Filters. Der Anschluß 4 bzw. der An-

quenzgebiet 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 aufquenzband, das beispielsweise am Anschluß 1 einge- tretende zirkularpolarisierte elektromagnetische Feld speist wird, derjenige Frequenzanteil, der mit der aus zwei aufeinander senkrecht Stehenden Schwin-Resonanzfrequenz/,, der Resonatoren/? bzw. Al, 5 gungsformen gebildet werden kann. Demzufolge R 2 übereinstimmt, am Anschlußann 3 abgegeben müßte sich ein verhältnismäßig großer Durchstimmwird, während der gesamte übrige Frequenzanteil am bereich dann erzielen lassen, wenn es gelingt, die Anschlußarm 2 zur Verfügung steht. Diese Verhält- beiden aufeinander senkrecht stehenden Schwinnisse sind in F i g. 3 nochmals verdeutlicht, in der die gungsformen mit der gleichen Maßnahme unter Ver-Betriebsdämpfung a₆ in Abhängigkeit von der Fre- 10 wendung an sich bekannter dielektrischer Abstimmquenz/ schematisch aufgetragen ist. Die Durchlaß- mittel (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 223966) jeweils bzw. Sperrwirkung ist für die jeweiligen Anschlüsse in gleicher Weise zu beeinflussen. Die zu den Resodurch Pfeile gekennzeichnet natoren führenden KoppelöEnungen 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 Koppeloffnung durchbrochen ist. Schaltet man in die Resonatoren 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 Anschlubhohlleitern eine sich auch der ansonsten an den Anschlüssen der unerwünschte Störung und damit einen unerwünsch- 20 Hohlleiter auftretende Reflexionsfaktor in geeigneter ten Reflexionsfaktor hervorrufen. Weise kompensieren.

Der Erfindung liegt die 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 F i g. 1 bis 3 die bereits erläuterten Verhältnisse Durchstimmung über einen verhältnismäßig großen bei bekannten Brückenweichen, Frequenzbereich möglich ist, wenn gegebenenfalls F i g. 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. 1 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 Koppelöffnungen 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 Koppeloffnung 9 gegenüberliegenden auf der der Koppeloffnung gegenüberliegenden Wand Seite eine weitere öffnung 5 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 Koppeloffnung 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- 50 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 12 verwendeten dielekrials an der gegenüberliegenden Stirnseite des Reso- trischen Materials im Hohlleiter 7 eine Querkapazinators angeordnet sein und konstante Eintauchtiefe 55 tat auftritt, deren Größe gerade so bemessen ist, daß haben. die durch die Koppeloffnung 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 6e Schlüssen 1 bzw. 2 des Hohlleiters 7 ein außerordentdielektrischem Material bestehende Abstimmstifte lieh niedriger Eingangsreflexionsfaktor, da für die eintauchen. in den Hohlleiter? eingespeiste Hi₀-WeIIe die Kop-

Die Frequenzabstimmung läßt sich in Übersicht- pclöffnung 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 / des Ab-F.intauchtiefe bestimmenden Antrieb versehen sind, Stimmstiftes 12 werden die beiden orthogonalen elekder gleichzeitig der Anzeige der jeweils eingestellten trischen Felder gleichmäßig kapazitiv belastet Resonanzfrequenz dient. und die Resonanzfrequenzen zu niedrigeren Werten

verschoben, während sich die Verhältnisse hinsichtlich der'Ätip&Sung in ."den Anschlußhohlleitern nicht ändernd. Geringe' 'Äbiv^eichuhgen der Resonanzfrequenzen können hisafelich^r mit den radial eintauchenden, aus eineftv metallischen oder einem dielektrischen Material· bestehenden Abgleichschrauben 11 korrigiert; VerdenV^Bei einer Einkreis-Brückehweiche nach Fig.'4 genügt es an sifchj nur den einen Abstimrhstift Ϊ2 kontinuierlich verstellbar zu machen.

Wenn'es darauf ankommt, auch für den Änschlußhöhlleiter 8 gute Anpassungsbedingungen herzustellen, wird man auch die dem Anschlußhohlleiter 7 gegenüberliegende Stirnseite des Resonators R mit einem weiteren Stift 12' dielektrischen Materials versehen, der vorzugsweise die gleichen Abmessungen wie der Stift 12 hat. Die Eintauchtiefe t' in den Resonator R des Stiftes 12' läßt man dabei konstant, wodurch sich lediglich eine gewisse Grundverstellung der Resonanzfrequenz für den Resonator R ergibt.

Im Ausführungsbeispie! der F i g. 5 ist eine weitere Brückenweiche gezeigt, die in ihrem Aufbau im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 entspricht, nur mit dem Unterschied, daß zur Erzielung der erforderlichen Selektion zwei Resonatoren R1, R 2 zum Aufbau des Filters verwendet sind. Auch der Resonator R 2 wird mit Hilfe eines aus dielektrischem Material bestehenden Stiftes 12, der den Hohlleiter 8 durchdringt und durch die Koppelöffnung 9 in den Resonator R 2 eintaucht, in seiner Frequenzlage derart verstimmt, daß seine Resonanzfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Resonators R1 übereinstimmt.

ίο Die Abstimmstifte 12 können z. B. auch mit Hilfe eines Antriebs mit Zählwerk oder einer Frequenzskala verstellbar gemacht werden, so daß man ein durchstimmbares Filter erhält.
Bei einem im Bereich um 6000 MHz realisierten Ausführungsbeispiel läßt sich mit einer Änderung der Eintauchtiefe von etwa 9 mm bei Verwendung eines Quarzstabes von 6 mm Durchmesser als Stift 12 ein Abstimmbereich von etwa 200 MHz erzielen, innerhalb des gesamten, um 6000 MHz liegenden Richt-

ao funkfrequenzbereiches läßt sich dabei der Reflexionsfaktor innerhalb der Durchgangsleitung, beispielsweise im Hohlleiter 7, unterhalb von einem Wert von 2°/o halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

■■*" .

Claims (1)

1. also sogenannte Briictoenweichen, verwendet, die aus

   Patentansprüche: zwei Brückenelementen und zwei gleichartigen Bandpässen oder zwei gleichartigen Bapdsperren be-

   1. Frequenzweiche für sehr kurze elektro- stehen. Als Brückenelemente werden hierzu beispielsinagnetische Wellen, die in der Art einer Brücken- 5 weise Richtungskoppler oder die sogenannten magiseiche konstanten Eingangswiderstandes ausge- sehen T verwendet Da diese Anordnungen zum Teil bildet ist und bei der ein Hohlraumresonator verhältnismäßig aufwendig sind, war man bestrebt, iber zentrisch in seinen Stirnseiten angebrachte für Weichen konstanten Eingangswiderstandes ein-Koppelöffnungen derart exzentrisch an zwei fächere Anordnungen zu finden. Eine derartige durchgehende Anschlußhohlleiter angekoppelt io Weiche ist bespielsweise durch die Arbeit »Circuist, daß int Hohlraumresonator eine zirkularpola- Iary Polarized Microwave Cavity-Filter« in der Zeitlisierte 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 for (R) hineinragt und dessen Eintauchtiefe (f) Darstellung im Schnitt unter Verwendung zweier veränderbar ist. 20 Resonatoren, wobei F i g. 2 b ein Schnittbild längs

   2. Frequenzweiche nach Anspruch I, dadurch der Schnittlinie A-B von Fig. 2a zeigt. Die Brükgekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des kenweiche selbst besteht aus zwei Rechteckhohl-Stiftes (12) in bezug auf die Dielcktrizitätskon- 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- raumresonatoren 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, R 2 angeordnet, wähscnators (R) angeordnet ist und daß dieser Stift rend die Mitte der Koppelöffnungen den Abstand (12') konstante Eintauchtiefe (O hat. 35 ο ...» , _c . ■ ·. . „ .. ) 4. Frequenzweiche nach einem der vorher- ^Y = ., ^tg/.'2_fl von der Schmalseite der Hohl-

   gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. leiter 7 und 8 hat, wie dies aus F i g. 2 b deutlich/u

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

   ander gekoppelte (1Θ) Resonatoren (Rl, R 2) der Hohlleiierbreitseite und λ die im Hohlleiter auf -

   vorgesehen sind und daß in beide Resonatoren 4° tretende Wellenlänge. Aus F i g. 2 b ist auch die Ab-

   (Rl, R 2) aus dielektrischem Material be- messung 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 W₁₀-

   Stifte (12) mit einem die Eintauchtiefe bestim- Welle auftritt. Dadurch wird in den Resonatoren R

   menden Antrieb versehen sind, der gleichzeitig bzw. Rl, R2 eine zirkularpolarisierte Welle ange-

   der Anzeige der jeweils eingestellten Resonanz- regt, die man sich aus zwei linearpolarisierten, ortho-

   frequenz dient. gonalen Schwingungsformen zusammengesetzt den-

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