DE19602815A1 - Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtung mit Kreuzkopplung - Google Patents
Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtung mit KreuzkopplungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mikrowellen
bandpaßfiltervorrichtungen, die einen oder mehrere getrennte
Filter verwenden, zur Verwendung in einem großen Gebiet von
Anwendungen, wie beispielsweise in Diplexern für mobile Sa
tellitenkommunikationen
Mikrowellenbandpaßfilter umfassen in der Regel eine
Vielzahl von Mikrowellenresonatoren, von denen jeder aus ei
nem ersten Leiter und möglicherweise aus einem zweiten exter
nen Leiter, der im wesentlichen koaxial zum ersten Leiter an
geordnet ist besteht (für ein detaillierte Beschreibung der
Struktur und des Betriebs von Mikrowellenbandpaßfiltern,
siehe Matthaei G.L.; Young L. und Jones E.M.T., Microwave
Filters, Impedance Matching Networks and Coupling Structures,
McGraw Hill, 1964). Mikrowellenbandpaßfilter werden unter an
derem in Diplexern für mobile Satellitenkommunikationen ver
wendet, die in tragbaren Einheiten untergebracht sind, die
einen Sender, einen Empfänger und eine zusammenklappbare An
tenne enthalten. Der Sender und der Empfänger arbeiten auf
zwei verschiedenen, dicht beieinanderliegenden Frequenzen und
verwenden eine gemeinsame Antenne für die Kommunikation mit
dem Satellit. Durch Packungsbeschränkungen muß der Diplexer
zwei Anforderungen erfüllen: er muß so klein wie möglich
sein, während er einen optimalen Filterwirkungsgrad aufrecht
erhält. Da Mikrowellenfilter aus einer Kaskade von Resonato
ren hergestellt sind, erzwingt die vorstehende Forderung eine
minimale Zahl von Resonatoren mit dem kleinstmöglichsten Aus
maßen, wobei die zweite Anforderung eine hohe Abschneiderate
der Filterantwort und einen minimalen Verlust im Durchlaßband
bedingt.
Bandpaßfilter, basierend auf einer Kaskade von Resonato
ren sind aus dem Stand der Technik gut bekannt (Levy & Cohn,
1964, IEEE Trans. Microwave Theory and Design, MTT-32,1055).
Um höhere Abschneideraten zu erzielen, wurde die Verwendung
einer Kaskade von Mikrowellenresonatoren unter Verwendung ei
ner Kreuzkopplung als Zusatz zur direkten Kopplung vorge
schlagen (Dishal, 1956, US-Patent 2,749,523). Nach Dishal
wird eine direkte Kopplung erreicht durch eine elektrische
oder magnetische Kopplung jedes Mikrowellenresonators mit dem
nachfolgenden Resonator in der Kaskadenanordnung, und eine
Kreuzkopplung wird erzielt, indem man wechselnde Resonatoren
in der Kaskadenanordnung koppelt, indem man sie mit einem
Paar von Kopplungsleitungen, die durch Meßfühler abgeschlos
sen sind, verbindet, wobei die unerwünschte Folge auftritt,
daß die Kreuzkopplungsleitungen außerhalb der Resonatoren
verlaufen müssen, und daß die Kopplungsleitungen ein Mehrfa
ches einer viertel Wellenlänge lang sein müssen. Diese beiden
Einschränkungen führen zu einer doppelten Einschränkung, wenn
man eine enge Packung in Betracht zieht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtung zu schaffen, die
kleine Ausmaße aufweist, die einen verbesserten Wirkungsgrad
der Filtervorrichtung bezüglich der Abschneiderate, des Ver
lustes des Durchlaßbandes und der Unterdrückung der außerhalb
des Durchlaßbandes liegenden Frequenzen bietet.
Gemäß der Erfindung wird eine Mikrowellenbandpaßfilter
vorrichtung für die Übertragung eines Signals in einem vorge
gebenen Frequenzband zur Verfügung gestellt, die ein Gehäuse
aufweist mit einer Kammer, die einen Boden besitzt und entge
gengesetzt davon angeordnet einen abnehmbaren Deckel, wobei
die Kammer mit Signaleingabe- und Signalausgabeanschlüssen
versehen ist und eine Mikrowellenresonatorkaskadenanordnung
beherbergt, bei welcher der erste Resonator mit dem Eingangs
anschluß verbunden ist und der letzte Resonator mit dem Aus
gangsanschluß verbunden ist, wobei die Kaskadenanordnung eine
Vielzahl von Mikrowellenresonatoren umfaßt, von denen jeder
einen äußeren Leiter und einen davon getrennten einzelnen in
neren Leiter aufweist, wobei sich jeder der inneren Leiter
zwischen zwei entgegengesetzten Seiten der Kammer erstreckt,
indem er mit seinem festen Ende an einer der beiden sich ge
genüberstehenden Seiten der Kammer befestigt ist und kurz vor
der anderen Seite der beiden gegenüberstehenden Seiten der
Kammer aufhört, und einen ersten Teil besitzt, der im wesent
lichen elektrisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt,
der im wesentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die
Seite der Kammer, die gegenüber dem freien Ende liegt, eine
Lastkapazität mit dem freien Ende bildet; wobei in der Kaska
de von Mikrowellenresonatoren die Resonatoren jedes aufeinan
derfolgenden Paares direkt elektrisch gekoppelt sind und die
Resonatoren mindestens eines Paares kapazitiv kreuzgekoppelt
sind, wobei die kreuzgekoppelten Resonatoren gekennzeichnet
sind dadurch daß
- (i) sie mindest durch einen anderen Resonator der Kas kadenanordnung getrennt sind;
- (ii) sie im wesentlichen physikalisch nahe aneinander angeordnet sind, unter Zwischenfügung eines Teils ihres ge meinsamen äußeren Leiters; und
- (iii) die Kreuzkopplung durch eine kapazitive Kreuzkopp lungsvorrichtung erzielt wird.
Vorzugsweise ist dieses mindestens eine Paar von kapazi
tiv kreuzgekoppelten Resonatoren getrennt durch eine gerade
Anzahl von Resonatoren in der Kaskadenanordnung.
Wenn es gewünscht wird, können die Teile des inneren
Raumes der Kammer, die nicht durch diese inneren und äußeren
Leiter besetzt sind, mit einem dielektrischen Material ge
füllt sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Bandpaß
filter vom Kammlinientyp, bei welchem die inneren Leiter der
Vielzahl von Mikrowellenresonatoren sich alle von der glei
chen Seite der Kammer aus erstrecken.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das
Bandpaßfilter vom interdigitalen Typ, bei welchem die inneren
Leiter der Vielzahl von Mikrowellenleiter sich wechselnd von
entgegengesetzten Seiten der Kammer aus erstrecken.
Üblicherweise ist die eine Seite der einander gegenüber
stehenden Seiten der Kammer der Boden und die andere Seite
der Deckel.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kammer in
Hohlräume unterteilt, von denen sich jeder in einer Linie mit
dem äußeren Leiter befindet und einen im wesentlichen koa
xialen inneren Leiter beherbergt. Bei dieser Ausführungsform
kann der Querschnitt der inneren und äußeren Leiter gleich
oder verschieden sein, wobei er üblicherweise rund oder poly
gonal, beispielsweise rechtwinklig ist.
In der obigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
erfolgt die angesprochene direkte Kopplung in Form einer Öff
nung im äußeren Leiterteil, das ein Paar aufeinanderfolgender
Resonatoren in der Kaskadenanordnung trennt. Vorzugsweise er
streckt sich die Öffnung in einem Hauptteil der kapazitiven
und induktiven Gebiete der direkt gekoppelten Resonatoren.
In einem erfindungsgemäßen Mikrowellenbandpaßfilter be
deutet die kapazitive Kreuzkopplung, daß mindestens ein Paar
kapazitiv kreuzgekoppelter Resonatoren eine Kreuzkopplungs
öffnung in einem äußeren Leiterteil umfaßt, das die inneren
Leiter des Paares voneinander trennt, wobei ein Paar elek
trisch leitender Verlängerungsteile sich zueinander mit einem
Abstand erstrecken, wobei jedes der Verlängerungsteile von
einem der inneren Leiter absteht. Vorzugsweise handelt es
sich bei jedem der leitenden Verlängerungsteile mindestens um
einen leitenden Draht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kreuzkopp
lungsöffnung überwiegend im kapazitiven Bereich des minde
stens einen Paares von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren
angeordnet, was zu einer Erhöhung der Kreuzkopplungskapazität
führt.
Die elektrisch leitenden Verlängerungsteile können jede
passende Konfiguration aufweisen und können beispielsweise
aus einem passenden Abstandshalter oder aus einem gebogenen
Endteil bestehen. Die beabstandete Beziehung der beiden lei
tenden Teile kann durch ein Aufhören kurz voreinander oder
durch sich miteinander erstreckende zueinander beabstandete
Endteile erzielt werden. In jedem Fall kann, wenn dies ge
wünscht wird, ein dielektrisches Material dazwischen angeord
net werden.
Der Wert der Kreuzkopplungskapazität, die zwischen einem
Paar kapazitiv kreuzgekoppelter Resonatoren ausgebildet wird,
hängt ab von der Art dieser elektrisch leitenden Verlänge
rungsteile, dem Abstand zwischen ihnen, der Größe und der Po
sition der kreuzkoppelnden Öffnung und anderer Umgebungsfak
toren, wie beispielsweise der Kapazität zwischen dem Deckel
und den Verlängerungsteilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um
faßt das Bandpaßfilter eine Kreuzkopplungsfeinabstimmvorrich
tung für das Verändern des Wertes der Kreuzkopplungskapazi
tät. In einer Ausführungsform enthält die Kreuzkopplungsfein
abstimmvorrichtung eine Abstimmschraube, die durch den Deckel
in die kreuzkoppelnde Öffnung in der Nähe der Lücke zwischen
dem Paar der leitenden Verlängerungsteile reicht. Andere für
sich bekannte Kreuzkopplungsfeinabstimmvorrichtungen können
verwendet werden.
Wie nachfolgend genauer erläutert wird, wird die Mitten
frequenz des Mikrowellenbandpaßfilters durch die Resonanzfre
quenz der Mikrowellenresonatoren in der Kaskadenanordnung be
stimmt, das heißt, durch die dielektrische Konstante des Ma
terials, das die Kammer füllt, die Abmessungen der inneren
und äußeren Leiter und den Wert der Kapazität zwischen dem
freien Ende des inneren Leiters und dem Gehäusedeckel
(nachfolgend als "Lastkapazität" bezeichnet). Wahlweise kann
das freie Ende des inneren Leiters verbunden sein mit einer
Kapazitätgrobeinstellvorrichtung für ein Verändern des Wertes
der Lastkapazität. Somit kann, wenn beispielsweise der Wert
der Lastkapazität erhöht werden soll, das freie Ende des in
neren Leiters mit einer dünnen leitenden Scheibe abgedeckt
sein, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der
Durchmesser des inneren Leiters. Wenn umgekehrt der Wert der
Lastkapazität verkleinert werden soll, so kann das freie Ende
des inneren Leiters abgerundet werden.
Sofern gewünscht kann der Wert der Lastkapazität durch
Verwendung einer Kapazitätsfeinabstimmvorrichtung verändert
werden, beispielsweise einer Abstimmschraube, die durch den
Deckel sich direkt gegenüber dem freien Ende jedes inneren
Leiters erstreckt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen betreffen alle
ein einzelnes Filter zur Übertragung eines vorbestimmten Fre
quenzbandes. Wie der Fachmann leicht erkennt, kann die Band
paßfiltervorrichtung der Erfindung auch als ein Multiplexer
dienen, der aus zwei oder mehreren einfachen Filtern der be
schriebenen Art besteht, wobei jedes so ausgebildet ist, daß
es ein vorbestimmtes unterschiedliches Frequenzband über
trägt, wobei jeder sowohl einen getrennten Anschluß für die
Eingabe oder die Ausgabe aufweist und einen allen Filtern ge
meinsamen Anschluß, der bei jedem der einzelnen Filter entwe
der fallweise zur Ausgabe oder zur Eingabe dient.
Somit ist gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung eine
Multiplexermikrowellenbandpaßvorrichtung angegeben, die min
destens zwei Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtungen aufweist,
von denen jeder ein spezielles Frequenzband überträgt mit
keiner oder nur einer teilweisen Überlappung des Frequenzban
des, das von irgend einer der anderen Vorrichtungen übertra
gen wird, wobei mindestens zwei Mikrowellenbandpaßfiltervor
richtungen ein gemeinsames Gehäuse teilen, wobei jede Filter
vorrichtung einen getrennten Anschluß hat, der entweder für
die Eingabe oder für die Ausgabe verwendet wird und mit einem
Sender oder Empfänger verbunden ist, der in einem getrennten
Frequenzband arbeitet, und einen allen Filtern gemeinsamen
Anschluß, der für jeden Filter entweder als Eingang oder als
Ausgang dient, wobei jede der mindestens zwei Mikrowellen
bandpaßfiltervorrichtungen eine Mikrowellenbandpaßfiltervor
richtung umfaßt zur Übertragung eines Signals in einem vorge
gebenen Frequenzband, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse um
faßt mit einer Kammer, die einen Boden aufweist und einen ge
genüber angebrachten abnehmbaren Deckel, wobei die Kammer mit
Signaleingang- und Signalausgangsanschlüssen versehen ist und
eine Mikrowellenresonatorkaskadenanordnung beherbergt, in
welcher der erste Resonator mit dem Eingangsanschluß und der
letzte Resonator mit dem Ausgangsanschlüssen verbunden ist,
wobei die Kaskadenanordnung eine Vielzahl von Mikrowellenre
sonatoren umfaßt, von denen jeder einen äußeren Leiter und
getrennt davon einen einzelnen inneren Leiter aufweist, wobei
sich jeder innere Leiter zwischen zwei einander gegenüberste
henden Seiten der Kammer erstreckt, indem er mit seinem fe
sten Ende an einer Seite befestigt ist und mit seinem freien
Ende im wesentlich kurz vor der anderen Seite aufhört, und
einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen elek
trisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt, der im we
sentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die Seite der
Kammer gegenüber dem freien Ende eine Lastkapazität mit dem
freien Ende ausbildet; in welcher Kaskade von Mikrowellenre
sonatoren die Resonatoren in jedem aufeinanderfolgenden Paar
direkt elektrisch gekoppelt sind und die Resonatoren mindest
ens eines Paares kapazitiv kreuzgekoppelt sind, wobei die
kreuzgekoppelten Resonatoren dadurch gekennzeichnet sind,
daß:
- (i) sie mindest durch einen anderen Resonator der Kas kadenanordnung getrennt sind;
- (ii) sie im wesentlichen physikalisch nahe aneinander angeordnet sind, unter Zwischenfügung eines Teils ihres ge meinsamen äußeren Leiters; und
- (iii) die Kreuzkopplung durch eine kapazitive Kreuzkopp lungsvorrichtung erzielt wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße
Multiplexerbandpaßfiltervorrichtung nur zwei Mikrowellenreso
natorkaskaden der Art die für die Verwendung in einer tragba
ren Einheit für die mobile Satellitenkommunikation verwendet
wird. Typischerweise enthält die tragbare Einheit einen Sen
der, einen Empfänger und eine zusammenklappbare Antenne. Der
Sender und der Empfänger arbeiten auf zwei dicht beieinanderlie
genden unterschiedlichen Frequenzen und verwenden für die
Kommunikation mit dem Satellit eine gemeinsame Antenne.
Es sei angemerkt, daß verschiedene Ausführungsformen und
Modifikationen, die in Bezug auf den einzelnen Bandpaßfilter
beschrieben wurden, auch auf eine erfindungsgemäße Multiple
xervorrichtung angewandt werden können, und umgekehrt.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nun nur bei
spielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Einzelbandpaß
filtervorrichtung mit weggenommenem Deckel gemäß einer Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Aufsicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung
ist, die teilweise in der Ebene, die die elektrisch leitenden
Verlängerungsteile enthält, geschnitten ist;
Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig.
1 ist;
Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV ist;
Fig. 5 zwei Kurven der übertragenen Energie relativ zur
Eingangsenergie zeigt für die Einzelfilterausführungsform der
Fig. 1 bis 4, eine mit und die andere ohne die Kreuzkopp
lungsvorrichtung; und
Fig. 6 die übertragene Energie relativ zur Eingangsener
gie für jede der zwei Filtervorrichtungen gemäß der Fig. 1
bis 4 zeigt, die zusammen eine Diplexvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung bilden
Die untenstehende Beschreibung konzentriert sich auf Mi
krowellenbandpaßkammlinienfilter. Es sei jedoch angemerkt,
daß sie auch mutatis mutandis auf andere Arten von Mikrowel
lenbandpaßfilter, beispielsweise Interdigitalfilter anwendbar
ist.
Üblicherweise umfaßt ein Kammlinienfilter eine Kaskaden
anordnung direkt gekoppelter Resonatoren, die üblicherweise
an einem Ende geerdet sind. Das Gestaltungsverfahren und der
Betrieb solcher Filter ist Fachleuten wohl bekannt (siehe
beispielsweise Matthaei, 1963, Microwave Journal, 6, 82) und
wird deswegen hier nicht erläutert.
Man betrachte als erstes Fig. 1, die eine perspektivi
sche Ansicht eines einzigen Mikrowellenbandpaßfilters mit ab
gehobenen Deckel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt und bei Gelegenheit auch die Fig. 2 bis 4,
die eine Aufsicht und zwei geschnitte Seitenansichten davon
zeigen.
Wie dargestellt ist, umfaßt der Filter 1 ein Gehäuse 2,
das eine Kaskadenanordnung von vier Mikrowellenresonatoren 4,
6, 8 und 10 enthält, die jeweils einen Hohlraum im Gehäuse 2
bilden, wobei die Hohlraumwände (das heißt, die Außenleiter)
11, 12, 13 und 14 sich jeweils in einer Linie mit dem Deckel
35 befinden, wenn dieser sich an seiner Position befindet,
und der Boden des Gehäuses 50 die Grenzen der vier Resonato
ren festlegt. In den Hohlräumen sind innere Leiter 16, 18, 20
und 22 untergebracht, von denen jeder mit leitenden runden
Scheiben 25 mit einem größeren Durchmesser bedeckt ist und
die alle gemeinsam mit dem Boden des Gehäuses geerdet
(kurzgeschlossen) sind. Da die leitenden runden Scheiben die
freien Enden der inneren Leiter abdecken, werden diese aus
Verstärkungszwecken zu den freien Enden der inneren Leiter,
die sie abdecken und daher bezieht sich die Bezugszahl 25 auf
beide. Ein Eingangsanschluß 27 ist mit dem ersten Resonator 4
in der Kaskadenanordnung verbunden und ein Ausgansanschluß 28
ist mit dem letzten Resonator 10 verbunden. Wie gezeigt ist,
sind die Anschlüsse unter Verwendung leitender Drähte ver
wirklicht, die von den jeweiligen inneren Leitern sich er
strecken und die Hohlraumwände durchdringen, ohne sie zu be
rühren.
Eine direkte Kopplung zwischen den aufeinanderfolgenden
Resonatoren 4 und 6 in der Kaskadenanordnung wird durch eine
direkte Kopplungsöffnung 30 erreicht, die sich durch einen
Hauptteil der Hohlraumwand erstreckt, die die aufeinanderfol
genden Resonatoren 4 und 6 trennt. Ebenso dienen die direkt
koppelnden Öffnungen 31 und 32 zur direkten Kopplung der Re
sonatoren 6, 8 beziehungsweise 8, 10.
Die Dimensionen der direkt koppelnden Öffnungen 30, 31
und 32 werden so gewählt, daß sie groß genug sind, einen mög
lichst ungehinderten Durchgang der Energie von einem Resona
tor zum nächsten in der Kaskadenanordnung für Signale zu er
möglichen, die Inbandfrequenzen aufweisen. Die Kreuzkopp
lungsöffnung 34 ist andererseits auf einen relativ schmalen
Bereich gegenüber den freien (abgedeckten) Enden 25 der inne
ren Leiter 16 und 22 beschränkt.
Der Deckel 35 ist abnehmbar am Gehäuse 2 durch (nicht
gezeigte) Schrauben befestigt. In seiner geschlossenen Posi
tion trägt der Deckel zur Ladungskapazität der vier inneren
Leiter bei. Wie gezeigt ist, enthält der Deckel vier Abstimm
schrauben 36, die direkt oberhalb des Zentrums der Scheiben
25 angeordnet sind, die die inneren Leiter abdecken, und so
mit eine feine Einstellung der Belastungskapazität erlauben.
Die inneren Leiter sind abgedeckt, um den Wert der Lastkapa
zität zu erhöhen, ohne die Entfernung zwischen den Enden der
inneren Leiter und dem Deckel übermäßig zu verkleinern. Eine
zusätzliche Schraube 37 dient als Kreuzkopplungsfeineinstell
vorrichtung für ein Verändern der Kreuzkopplungskapazität und
sie ist direkt gegenüber der Mitte der Kappe zwischen den
Verlängerungsteilen 40 angeordnet.
Fig. 3 zeigt klar den Größenunterschied zwischen der
Kreuzkopplungsöffnung 34 und der Direktkopplungsöffnung 31.
Wie gezeigt ist, ist die Abstimmschraube 37 durch den Deckel
35 hindurchgeschraubt und ist direkt über der Lücke zwischen
den Verlängerungsteilen angeordnet. Der Punkt unterhalb der
Schraube 37 ist der Längsquerschnitt des Verlängerungsteils
40.
Es sei angemerkt, daß das kurzgeschlossene Ende der Mi
krowellenresonatoren hauptsächlich von magnetischer oder in
duktiver Art ist, wohingegen das geladene Ende hauptsächlich
von elektrischer oder kapazitiver Art ist. Die direkte Kopp
lung zwischen Resonatoren, die am gleichen Ende geerdet sind,
ist gleich dem Unterschied zwischen der magnetischen und
elektrischen Kopplung.
Typischerweise wird für eine isolierten offenen Resona
tor die Länge des Mikrowellenresonators so gewählt, daß sie
einem Viertel der Resonanzwellenlänge entspricht. In einem
Kammlinienfilter jedoch, das aus einer Kaskadenanordnung von
direkt gekoppelten offenen Resonatoren besteht, wird die di
rekte Kopplung zwischen den Resonatoren ausgelöscht, wenn das
Kopplungsgebiet eine Länge von einer viertel Wellenlänge auf
weist. Um die gewünschte Resonanzfrequenz der Mikrowellenre
sonatoren in der Kaskadenanordnung zu erhalten und um zur
gleichen Zeit die direkte Kopplung zwischen aufeinanderfol
genden Resonatoren aufrecht zu halten, sollte die Länge des
Kopplungsgebietes zwischen nebeneinanderliegenden Resonatoren
auf ungefähr ein Achtel der Resonanzwellenlänge oder weniger
vermindert werden. Das Einstellen der Länge des Kopplungsbe
reiches kann durch Aufrechthalten der ursprünglichen Länge
des inneren Leiters und durch Beschränken des Kopplungsberei
ches auf die gewünschte Länge durch Einfügen einer Öffnung in
die Hohlraumwand, die nebeneinanderliegende Resonatoren
trennt, erfolgen oder durch eine Reduzierung der Länge des
inneren Leiters und mit ihr der Gesamtlänge des Resonators
und zugleich der Hinzufügung von Lastkapazitäten am freien
Ende jedes Resonators. Diese letztere Ausführungsform bietet
den Vorteil, die Ausmaße des Filters verkleinern zu können.
Die Lastkapazität verschiebt den Wert der Resonanzfrequenz
zurück auf den, der existierte, bevor die Länge des inneren
Leiters verkürzt wurde und sie wird verwirklicht, indem ein
leitender Deckel in einer kleinen Entfernung vom freien Ende
jedes Resonators angebracht wird. Bei der obigen Diskussion
wurde angenommen, daß die anderen Ausmaße der Resonatoren
fest sind. Im Falle eines Resonators mit einer zylindrischen
Form ist die Frequenz auch eine Funktion der Radien der inne
ren und äußeren Leiter. Bei jedem Entwurfsverfahren können
diese Radien jedoch für einen einzelnen Resonator berechnet
werden und die gleichen Werte können für die Resonatoren ver
wendet werden, die das Filter umfassen. Obwohl die Resonanz
frequenz der Resonatoren in der Kaskadenanordnung durch die
Kopplung zwischen den Resonatoren verändert wird, kann man
sie wieder durch eine passende Einstellung der Lastkapazität
zurückgewinnen. Ein anderer Faktor, der die Resonanzfrequenz
des Resonators beeinflußt, ist die dielektrische Konstante
des Materials, das den Bereich zwischen den inneren und äuße
ren Leitern füllt. Die Diskussion der Handhabung dieses Fak
tors ist ähnlich der, wie für das Festlegen der Radien. Die
Resonanzfrequenz eines mit einem Dielektrikum gefüllten Reso
nators wird zuerst für einen isolierten Resonator berechnet,
und alle erforderlichen Frequenzverschiebungen werden durch
eine passende Einstellung der Lastkapazität vorgenommen.
Der Wirkungsgrad von Filtern, die eine Kaskadenanordnung
von direkt gekoppelten Mikrowellenresonatoren verwenden (auf
sie wird auch unter der Bezeichnung "reguläre Filter" Bezug
genommen) kann verbessert werden durch die Einführung einer
kapazitiven Kreuzkopplung derart, wie das im Vorstehenden be
schrieben wurde, wobei sich die Verbesserung in höheren
Abschneideraten der Filterantwort und kleineren Verlusten des
Durchlaßbandes zeigt. Mit anderen Worten, der Wirkungsgrad
eines regulären Filters in Bezug auf höherer Abschaltraten in
der Filterantwort und geringeren Verlusten des Durchlaßbandes
kann durch ein kreuzgekoppeltes Filter erzielt werden, das
eine kleinere Zahl von Resonatoren aufweist. Bei der Be
schreibung zur Erreichung dieser Verbesserung wird eine aus
dem Stand der Technik wohlbekannte Terminologie verwendet
(siehe: Zwerev A., ibid; Levy R., "Filters with Single Trans
mission Zeros at Real or Imaginary Frequencies", IEEE Trans.
on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-24, No. 4, Sei
ten 127-181, 1976; Wenzel R., "Exact Design of Wideband
Equal-Ripple Bandpass Filters with Non-adjacent Resonator
Coupling", Intl. Microwave-Symposium S-MTT Seiten 125-125,
1976; Jokela K. T., "Narrow-band Stripline or Microstrip Fil
ters with Transmission Zeros at Real and Imaginary Frequen
cies", IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique, Vol.
MTT-28, No. 6, Seiten 524-547, 1980).
Ein reguläres Filter kann in ein Filter mit einem zu
sätzlichen Übertragungsnullpunkt verwandelt werden, indem ei
ne kleine Kreuzkopplungskapazität zwischen zwei nicht aufein
anderfolgende Resonatoren geschaltet wird, die vorzugsweise
durch eine gerade Zahl von Resonatoren in der Kaskadenanord
nung getrennt sind. Die Kreuzkopplung fügt einen Einschnitt
auf einer oder beiden Seiten des Durchlaßbandes hinzu. Die
Einführung von Übertragungsnullpunkten an Sperrbandfrequenzen
dicht, aber nicht zu dicht an der Durchlaßbandkante, ergibt
eine verbesserte Trennschärfe, das heißt, schärfere Flanken
bei der Filterantwortkurve, geringeren Inband-Einfügeverlust
und ein höhere Sperrung außerhalb des Durchlaßbandes, vergli
chen mit einem regulären Filter ohne Kreuzkopplung, das die
selben Ausmaße aufweist. Es sei angemerkt, daß die Einführung
einer Kreuzkopplung die Filtertrennschärfe erhöht, wohingegen
sie den Wirkungsgrad des Durchlaßbandes verschlechtert, was
kompensiert werden kann, beispielsweise durch kleinere Ein
stellungen der Lastkapazität des Resonators.
Betrachtet man nun das Gestaltungsverfahren für ein Fil
ter gemäß einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung,
so wird die Mittenfrequenz des Durchlaßbandes durch die Reso
nanzfrequenz der Resonatoren bestimmt, die abhängt von der
Länge des inneren Leiters, die so gewählt wird, daß sie im
wesentlichen einem Achtel oder weniger der Wellenlänge ent
spricht, und von der Lastkapazität am freien Ende des inneren
Leiters. Der Einfluß der dielektrischen Konstante des Materi
als, das den Resonator füllt und der anderen Dimensionen des
Resonators werden auf die vorstehend beschriebene Art berück
sichtigt. Der Bereich für bevorzugte Werte für die Länge des
inneren Leiters hängt von der Mittenfrequenz des Mikrowellen
bandpaßfilters ab- beispielsweise kann bei niedrigeren Fre
quenzen, bei denen die Wellenlänge groß ist, die Länge des
inneren Leiters bis auf 1/32 der Resonanzwellenlänge vermin
dert werden, wohingegen bei höheren Frequenzen die Länge bis
auf ein Achtel oder etwas mehr der Resonanzwellenlänge erhöht
werden kann.
Nach dem Festlegen der Länge des inneren Leiters wird
die genaue Betriebsfrequenz des Filters durch den Wert der
Lastkapazität festgelegt. Diese Kapazität kann auf zwei Arten
eingestellt werden, indem die Größe der Scheiben 25
(Grobeinstellung) verändert wird, oder indem die Abstimm
schrauben 36 verdreht werden (Feineinstellung). Die Durchlaß
bandbreite wird wiederum durch die Kopplung zwischen aufein
anderfolgenden Resonatoren festgelegt.
Nachdem die Mittenfrequenz des Durchlaßbandes und die
Bandbreite festgelegt wurden, sollte der Kreuzkopplungsmecha
nismus eingerichtet werden. Das erfordert das Auswählen von
einem oder mehreren Paaren von nicht aufeinanderfolgenden Re
sonatoren, die durch eine gerade Anzahl von Resonatoren ge
trennt sind (beispielsweise Resonator 4 und 10 in Fig. 1),
und weiter das Einbringen einer Kreuzkopplungsvorrichtung
zwischen ihnen, das heißt einer Kreuzkopplungsöffnung und
Verlängerungsteile, wie dies oben genau beschrieben wurde.
Der Wert der Kreuzkopplungskapazität kann in zwei Stufen
festgelegt werden. Eine Grobabstimmung der Kreuzkopplungska
pazität kann man erzielen durch ein Beschneiden der Verlänge
rungsteile, um somit die Lücke 42 zwischen den Verlängerungs
teilen 40 (siehe Fig. 2) zu erhöhen, was eine Verminderung
der Kreuzkopplungskapazität und eine damit verbundene Ver
schiebung des Einschnitts weg vom Durchlaßband bewirkt. Eine
Feinabstimmung der Kreuzkopplungskapazität wird durch ein
Verdrehen der Einstellschraube 37 erreicht. Indem die Ein
stellschraube dichter auf die Lücke 42 zu gedreht wird, wird
die Kreuzkopplung vermindert, und umgekehrt. Das gestattet
eine sehr genaue Einstellung der Einschnittfrequenz. Die
Kreuzkopplungskapazität wird auch durch die Größe der Kreuz
kopplungsöffnung 34 beeinflußt, die klein genug sein muß, um
eine direkte Kopplung zwischen den Resonatoren zu verhindern,
aber groß genug, um eine ungestörte kapazitive Kopplung zwi
schen den Verlängerungsteilen 40 zu gestatten.
Fig. 5 zeigt die übertragene Energie in Dezibel am Aus
gangsanschluß 28 bezogen auf die Eingangsleistung am Ein
gangsanschluß 27 für ein Bandpaßfilter mit vier Resonatoren
und einer Mittenfrequenz von fo = 1,644 GHz. Die Kurve A stellt
ein reguläres Filter ohne Kreuzkopplung dar, während die
Kurve B das gleiche Filter mit einer Kreuzkopplung zwischen
den Resonatoren 4 und 10, mit den beiden dazwischenliegenden
Resonatoren 6 und 8 darstellt. Wie man sieht, hat die Kurve B
eine höhere Abschneiderate als die Kurve A. Die kapazitive
Kreuzkopplung wird so eingestellt, daß die Frequenzeinschnit
te bei fo ± Δf liegen, wobei Δf ≈ 0,085 GHz beträgt.
Die Filtervorrichtung der Erfindung kann, wie angegeben,
auch als ein (nicht gezeigtes) Diplexerfilter dienen, das
zwei Filter des in Fig. 1 gezeigten Typs verwendet. In einer
speziellen Ausführungsform verwendet das Diplexerfilter einen
Fünf-Resonator-Filter und ein Vier-Resonator-Filter. Der er
ste Resonator in jedem Filter ist mit einem gemeinsamen An
schluß verbunden, mit dem eine Antenne verbunden ist. Der
letzte Resonator des Vier-Resonator-Filters ist mit einem
Sender für das Senden eines ersten Frequenzbereichs unter
Verwendung der Antenne verbunden, und der letzte Resonator
des Fünf-Resonator-Filters ist mit einem Empfänger zum Emp
fang in einem zweiten, vom ersten Bereich sich unterscheiden
den Frequenzbereich, der aber dicht am ersten Frequenzbereich
liegt, unter Verwendung derselben Antenne verbunden.
Fig. 6 zeigt die ausgesandte Energie in Dezibel im Ver
hältnis zur Eingangsleistung des Diplexers. Kurve A zeigt die
Antwort des Fünf-Resonator-Filters und Kurve B zeigt die Ant
wort des Vier-Resonator-Filters. Wie man sieht, hat das Fünf-
Resonator-Filter einen höheren Grad des Sperrens der außer
halb des Übertragungsbandes liegenden Frequenzen als das
Vier-Resonator-Filter, was beispielhaft das allgemeine Prin
zip zeigt, daß je größer die Zahl der Resonatoren in der Kas
kadenanordnung ist, desto höher ist der Grad des Sperrens der
außerhalb des Übertragungsbandes liegenden Frequenzen.
In ähnlicher Art kann die Filtervorrichtung der Erfin
dung auch als ein (nicht gezeigtes) Multiplexerfilter dienen,
das eine Anzahl von Filtern des in Fig. 1 gezeigten Typs ver
wendet, durch eine einfache Ausweitung des Diplexerfilters.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf spezifische beispiel
hafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es klar, daß
beabsichtigt ist, alle Modifikationen und Äquivalente inner
halb des Umfangs der angefügten Ansprüche abzudecken.
Claims (48)
1. Eine Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtung (1) zur Über
tragung eines Signal in einem gegebenen Frequenzband umfaßt:
ein Gehäuse (2) mit einer Kammer, die einen Boden (50) und einen gegenüber angeordneten Deckel (35) aufweist, wobei die Kammer mit Signaleingabe- (27) und Signalausgabeanschlüssen (28) versehen ist und eine Mikrowellenresonatorkaskadenan ordnung beherbergt, bei welcher der erste Resonator (4) mit dem Eingabeanschluß (27) und der letzte Resonator (10) mit dem Ausgabeanschluß (28) verbunden ist, wobei die Kaskadenan ordnung eine Vielzahl von Mikrowellenresonatoren (4, 6, 8, 10) umfaßt, von denen jeder einen äußeren Leiter (11, 12, 13, 14) und getrennt davon einen individuellen inneren Leiter (16, 18, 20, 22) aufweist, wobei sich jeder der inneren Lei ter (16, 18, 20, 22) zwischen zwei entgegengesetzten Seiten der Kammer erstreckt, indem er an seinem festen Ende mit ei ner Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten verbunden ist und an seinem freien Ende (25) im wesentlichen kurz vor der anderen Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten endet, und einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen elek trisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt, der im we sentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die Seite der Kammer gegenüber dem freien Ende (25) eine Lastkapazität mit dem freien Ende (25) ausbildet; wobei in der Kaskade von Mi krowellenresonatoren (4, 6, 8, 10) die Resonatoren in jedem aufeinanderfolgenden Paar direkt elektrisch gekoppelt sind und die Resonatoren mindestens eines Paares kapazitiv kreuz gekoppelt sind, wobei die kreuzgekoppelten Resonatoren (4, 10) dadurch gekennzeichnet sind, daß:
ein Gehäuse (2) mit einer Kammer, die einen Boden (50) und einen gegenüber angeordneten Deckel (35) aufweist, wobei die Kammer mit Signaleingabe- (27) und Signalausgabeanschlüssen (28) versehen ist und eine Mikrowellenresonatorkaskadenan ordnung beherbergt, bei welcher der erste Resonator (4) mit dem Eingabeanschluß (27) und der letzte Resonator (10) mit dem Ausgabeanschluß (28) verbunden ist, wobei die Kaskadenan ordnung eine Vielzahl von Mikrowellenresonatoren (4, 6, 8, 10) umfaßt, von denen jeder einen äußeren Leiter (11, 12, 13, 14) und getrennt davon einen individuellen inneren Leiter (16, 18, 20, 22) aufweist, wobei sich jeder der inneren Lei ter (16, 18, 20, 22) zwischen zwei entgegengesetzten Seiten der Kammer erstreckt, indem er an seinem festen Ende mit ei ner Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten verbunden ist und an seinem freien Ende (25) im wesentlichen kurz vor der anderen Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten endet, und einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen elek trisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt, der im we sentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die Seite der Kammer gegenüber dem freien Ende (25) eine Lastkapazität mit dem freien Ende (25) ausbildet; wobei in der Kaskade von Mi krowellenresonatoren (4, 6, 8, 10) die Resonatoren in jedem aufeinanderfolgenden Paar direkt elektrisch gekoppelt sind und die Resonatoren mindestens eines Paares kapazitiv kreuz gekoppelt sind, wobei die kreuzgekoppelten Resonatoren (4, 10) dadurch gekennzeichnet sind, daß:
- (i) sie mindestens durch einen anderen Resonator der Kaskadenanordnung getrennt sind;
- (ii) sie im wesentlichen physikalisch nahe aneinander angeordnet sind, unter Zwischenfügung eines Teils ihres ge meinsamen äußeren Leiters; und
- (iii) die Kreuzkopplung durch eine kapazitive Kreuzkopp lungsvorrichtung erzielt wird.
2. Filter (1) nach Anbruch 1, wobei mindestens ein Paar
von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren (4, 10) durch eine
gerade Zahl von Resonatoren in der Kaskadenanordnung getrennt
ist.
3. Filter (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Teile
des inneren Raumes der Kammer, die nicht durch die inneren
(16, 18, 20, 22) und äußeren Leiter (11, 12, 13, 14) belegt
sind, mit einem dielektrischen Material gefüllt sein können.
4. Filter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das
aus einem Kammtyp besteht, in welchem die inneren Leiter (16,
18, 20, 22) der Vielzahl von Mikrowellenresonatoren sich alle
von derselben Seite der Kammer aus erstrecken.
5. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das vom in
terdigitalen Typ ist, bei welchem die inneren Leiter (16, 18,
20, 22) der Vielzahl von Mikrowellenresonatoren sich wech
selnd von einander entgegengesetzten Seiten der Kammer aus
erstrecken.
6. Filter (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die
eine Seite der zwei sich gegenüberstehenden Seiten der Kammer
der Boden (50) ist und die andere Seite der zwei sich gegen
überstehenden Seiten der Kammer der Deckel (35) ist.
7. Filter (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die
Kammer in Hohlräume unterteilt ist, die sich in einer Linie
mit dem äußeren Leiter befinden und einen im wesentlichen
koaxialen inneren Leiter beherbergen.
8. Filter (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die
Querschnittsform der inneren (16, 18, 20, 22) und der äußeren
Leiter (11, 12, 13, 14) aus kreisförmigen oder polygonalen
Formen ausgewählt ist.
9. Filter (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die
Direktkopplung in Form einer Öffnung (30; 31; 32) im äußeren
Leiterteil ausgebildet ist, das ein Paar aufeinanderfolgender
Resonatoren (4, 6; 6, 8; 8, 10) in der Kaskadenanordnung
trennt.
10. Filter (1) nach Anspruch 9, wobei die Öffnung sich mit
einem Hauptteil der kapazitiven und induktiven Gebiete der
direkt gekoppelten Resonatoren erstreckt.
11. Filter (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die
kapazitive Kreuzkopplungsvorrichtung des mindestens einen
Paares von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren (4, 10) ei
ne Kreuzkopplungsöffnung (34) in den äußeren Leiterteilen
(11, 14) umfaßt, die die inneren Leiter (16, 22) des Paares
voneinander trennt, und ein paar elektrisch leitender Verlän
gerungsteile (40), die sich in voneinander beabstandeter Be
ziehung zueinander erstrecken, wobei sich jedes der Verlänge
rungsteile (40) von einem der Paare der inneren Leiter (16,
22) aus erstreckt.
12. Filter (1) nach Anspruch 11, wobei die Kreuzkopplungs
öffnung (34) hauptsächlich im kapazitiven Bereich des mindes
tens einen Paares von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren
(4, 10) angeordnet ist, was zu einer Erhöhung der Kreuzkopp
lungskapazität beiträgt.
13. Filter (1) nach den Ansprüchen 11 oder 12, wobei die
leitenden Verlängerungsteile (40) leitende Drähte sind.
14. Filter (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die
leitenden Verlängerungsteile (40) flache Endabstandshalter
aufweisen.
15. Filter (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die
leitenden Verlängerungsteile (40) gebogene Endteile aufwei
sen.
16. Filter (1) nach eine der Ansprüche 11 bis 15, wobei die
beabstandete Beziehung der beiden leitenden Verlängerungstei
le (40) erzielt wird, indem beide kurz voreinander enden.
17. Filter (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die
beabstandete Beziehung der beiden leitenden Verlängerungstei
le (40) erzielt wird durch sich gemeinsam erstreckende, von
einander beabstandete Endteile.
18. Filter (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die
leitenden Verlängerungsteile (40) durch ein dielektrisches
Material getrennt sind.
19. Filter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wei
ter enthaltend eine Kreuzkopplungsfeinabstimmvorrichtung für
ein Verändern des Wertes der Kreuzkopplungskapazität.
20. Filter (1) nach Anspruch 19, wobei die Kreuzkopplungs
feinabstimmvorrichtung eine Abstimmschraube (37) enthält, die
durch den Deckel (35) in die Kreuzkopplungsöffnung (34) in
der Nähe der Lücke (42) zwischen dem Paar leitenden Verlänge
rungsteile (40) führt.
21. Filter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo
bei der innere Leiter mit einer Kapazitätsgrobeinstellvor
richtung zur Veränderung des Wertes der Lastkapazität verse
hen ist.
22. Filter (1) nach Anspruch 21, wobei die Kapazitäts
grobeinstellvorrichtung aus einer dünnen leitenden Scheibe
(25) besteht, die den inneren Leiter abdeckt und einen Durch
messer aufweist, der größer ist als der Durchmesser des inne
ren Leiters.
23. Filter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo
bei die Seite der Kammer gegenüber den freien Ende der inne
ren Leiter aus dem abnehmbaren Deckel (35) besteht.
24. Filter (1) nach Anspruch 23, wobei die Lastkapazität
durch eine Abstimmschraube (36) verändert werden kann, die
durch den Deckel direkt gegenüber dem freien Ende jedes inne
ren Leiters führt.
25. Multiplexermikrowellenbandpaßfiltervorrichtung mit: min
destens zwei Mikrowellenbandpaßfiltervorrichtungen, von denen
jede ein spezifisches Frequenzband überträgt, wobei keine
Überlappung oder nur eine teilweise Überlappung mit dem Fre
quenzband auftritt, das von den anderen Vorrichtungen über
tragen wird, wobei die mindestens zwei Mikrowellenbandpaßfil
tervorrichtungen ein gemeinsames Gehäuse teilen, wobei jede
Filtervorrichtung einen getrennten Anschluß hat, der entweder
als Eingabe oder als Ausgabe dient und mit einem Sender oder
Empfänger verbunden ist, der in einem unterschiedlichen Fre
quenzband arbeitet, und einen gemeinsamen Anschluß für alle
Filter, der für jeden Filter entweder als Eingang oder als
Ausgang dient, wobei jede der mindestens zwei Mikrowellen
bandpaßfiltervorrichtungen eine Mikrowellenbandpaßfiltervor
richtung für die Übertragung eines Signals in einem vorgege
benen Frequenzband umfaßt mit
einem Gehäuse mit einer Kammer, die einen Boden und einen ge genüber angeordneten Deckel aufweist, wobei die Kammer mit Signaleingabe- und Signalausgabeanschlüssen versehen ist und eine Mikrowellenresonatorkaskadenanordnung beherbergt, bei welcher der erste Resonator mit dem Eingabeanschluß und der letzte Resonator mit dem Ausgabeanschluß verbunden ist, wobei die Kaskadenanordnung eine Vielzahl von Mikrowellenresonato ren umfaßt, von denen jeder einen äußeren Leiter und getrennt davon einen individuellen inneren Leiter aufweist, wobei sich jeder der inneren Leiter zwischen zwei entgegengesetzten Sei ten der Kammer erstreckt, indem er an seinem festen Ende mit einer Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten verbunden ist und an seinem freien Ende im wesentlichen kurz vor der anderen Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten endet, und einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen elek trisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt, der im we sentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die Seite der Kammer gegenüber dem freien Ende eine Lastkapazität mit dem freien Ende ausbildet; wobei in der Kaskade von Mikrowellen resonatoren die Resonatoren in jedem aufeinanderfolgenden Paar direkt elektrisch gekoppelt sind und die Resonatoren mindestens eines Paares kapazitiv kreuzgekoppelt sind, wobei die kreuzgekoppelten Resonatoren dadurch gekennzeichnet sind, daß:
einem Gehäuse mit einer Kammer, die einen Boden und einen ge genüber angeordneten Deckel aufweist, wobei die Kammer mit Signaleingabe- und Signalausgabeanschlüssen versehen ist und eine Mikrowellenresonatorkaskadenanordnung beherbergt, bei welcher der erste Resonator mit dem Eingabeanschluß und der letzte Resonator mit dem Ausgabeanschluß verbunden ist, wobei die Kaskadenanordnung eine Vielzahl von Mikrowellenresonato ren umfaßt, von denen jeder einen äußeren Leiter und getrennt davon einen individuellen inneren Leiter aufweist, wobei sich jeder der inneren Leiter zwischen zwei entgegengesetzten Sei ten der Kammer erstreckt, indem er an seinem festen Ende mit einer Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten verbunden ist und an seinem freien Ende im wesentlichen kurz vor der anderen Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten endet, und einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen elek trisch leitend ist und einen zweiten Abschnitt, der im we sentlichen elektrisch kapazitiv ist, so daß die Seite der Kammer gegenüber dem freien Ende eine Lastkapazität mit dem freien Ende ausbildet; wobei in der Kaskade von Mikrowellen resonatoren die Resonatoren in jedem aufeinanderfolgenden Paar direkt elektrisch gekoppelt sind und die Resonatoren mindestens eines Paares kapazitiv kreuzgekoppelt sind, wobei die kreuzgekoppelten Resonatoren dadurch gekennzeichnet sind, daß:
- (i) sie mindestens durch einen anderen Resonator der Kaskadenanordnung getrennt sind;
- (ii) sie im wesentlichen physikalisch nahe aneinander angeordnet sind, unter Zwischenfügung eines Teils ihres ge meinsamen äußeren Leiters; und
- (iii) die Kreuzkopplung durch eine kapazitive Kreuzkopp lungsvorrichtung erzielt wird.
26. Multiplexer nach Anspruch 25, wobei mindestens ein Paar
von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren durch eine gerade
Zahl von Resonatoren in der Kaskadenanordnung getrennt sind.
27. Multiplexer nach den Ansprüchen 25 oder 26, wobei die
Teile des inneren Raumes der Kammer, die nicht durch die in
neren und äußeren Leiter belegt sind, mit einem dielektri
schen Material gefüllt sein können.
28. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25-26, der aus
einem Kammtyp besteht, in welchem die inneren Leiter der
Vielzahl von Mikrowellenresonatoren sich alle von derselben
Seite der Kammer aus erstrecken.
29. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 26, der vom
interdigitalen Typ ist, bei welchem die inneren Leiter der
Vielzahl von Mikrowellenresonatoren sich wechselnd von einan
der entgegengesetzten Seiten der Kammer aus erstrecken.
30. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei
die eine Seite der zwei sich gegenüberstehenden Seiten der
Kammer der Boden ist und die andere Seite der zwei sich ge
genüberstehenden Seiten der Kammer der Deckel ist.
31. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei
die Kammer in Hohlräume unterteilt ist, die sich in einer Li
nie mit dem äußeren Leiter befinden und einen im wesentlichen
koaxialen inneren Leiter beherbergen.
32. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei
die Querschnittsform der inneren und der äußeren Leiter aus
kreisförmigen oder polygonalen Formen ausgewählt ist.
33. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 32, wobei
die Direktkopplung in Form einer Öffnung im äußeren Leiter
teil ausgebildet ist, das ein Paar aufeinanderfolgender Reso
natoren in der Kaskadenanordnung trennt.
34. Multiplexer nach Anspruch 32, wobei die Öffnung sich mit
einem Hauptteil der kapazitiven und induktiven Gebiete der
direkt gekoppelten Resonatoren erstreckt.
35. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 33, wobei
die kapazitive Kreuzkopplungsvorrichtung des mindestens einen
Paares von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonatoren eine Kreuz
kopplungsöffnung in den äußeren Leiterteilen umfaßt, die die
inneren Leiter des Paares voneinander trennt, und ein paar
elektrisch leitender Verlängerungsteile, die sich in vonein
ander beabstandeter Beziehung zueinander erstrecken, wobei
sich jedes der Verlängerungsteile von einem der Paare der in
neren Leiter aus erstreckt.
36. Multiplexer nach Anspruch 34, wobei die Kreuzkopplungs
öffnung hauptsächlich im kapazitiven Bereich des mindestens
einen Paares von kapazitiv kreuzgekoppelten Resonantoren an
geordnet ist, was zu einer Erhöhung der Kreuzkopplungskapazi
tät beiträgt.
37. Multiplexer nach den Ansprüchen 34 oder 35, wobei die
leitenden Verlängerungsteile leitende Drähte sind.
38. Multiplexer nach einem der Ansprüche 34 bis 36, wobei
die leitenden Verlängerungsteile flache Endabstandshalter
aufweisen.
39. Multiplexer nach einem der Ansprüche 34 bis 37, wobei
die leitenden Verlängerungsteile gebogene Endteile aufweisen.
40. Multiplexer nach einem der Ansprüche 34 bis 38, wobei
die beabstandete Beziehung der beiden leitenden Verlänge
rungsteile erzielt wird, indem beide kurz voreinander enden.
41. Multiplexer nach einem der Ansprüche 34 bis 39, wobei
die beabstandete Beziehung der beiden leitenden Verlänge
rungsteile erzielt wird durch sich gemeinsam erstreckende,
voneinander beabstandete Endteile.
42. Multiplexer nach einem der Ansprüche 34 bis 40, wobei
die leitenden Verlängerungsteile durch ein dielektrisches Ma
terial getrennt sind.
43. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 41, weiter
enthaltend eine Kreuzkopplungsfeinabstimmvorrichtung für ein
Verändern des Wertes der Kreuzkopplungskapazität.
44. Multiplexer nach Anspruch 42, wobei die Kreuzkopplungs
feinabstimmvorrichtung eine Abstimmschraube enthält, die
durch den Deckel in die Kreuzkopplungsöffnung in der Nähe der
Lücke zwischen dem Paar leitenden Verlängerungsteile führt.
45. Multiplexer nach einem der Ansprüche 25 bis 43, wobei
der innere Leiter mit einer Kapazitätsgrobeinstellvorrich
tung zur Veränderung des Wertes der Lastkapazität versehen
ist.
46. Multiplexer nach Anspruch 44, wobei die Kapazitäts
grobeinstellvorrichtung aus einer dünnen leitenden Scheibe
besteht, die den inneren Leiter abdeckt und einen Durchmesser
aufweist der größer ist als der Durchmesser des inneren Lei
ters.
47. Multiplexer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo
bei die Seite der Kammer gegenüber den freien Ende der inne
ren Leiter aus dem abnehmbaren Deckel besteht.
48. Multiplexer nach Anspruch 47, wobei die Lastkapazität
durch eine Abstimmschraube verändert werden kann, die durch
den Deckel direkt gegenüber dem freien Ende jedes inneren
Leiters führt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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