DE2032597A1 - Mikrowellen-Filterweichensystem - Google Patents
Mikrowellen-FilterweichensystemInfo
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- DE2032597A1 DE2032597A1 DE19702032597 DE2032597A DE2032597A1 DE 2032597 A1 DE2032597 A1 DE 2032597A1 DE 19702032597 DE19702032597 DE 19702032597 DE 2032597 A DE2032597 A DE 2032597A DE 2032597 A1 DE2032597 A1 DE 2032597A1
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
- H01P1/2138—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using hollow waveguide filters
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
iiincnen, den 1. uuli I9?o
; mg. Herbert Tischet
Büro München
München 2, Tal 71
München 2, Tal 71
e s t/ΏΙί u-x
terwei Cheneys tem geeignet zur Stimulierung oder Trennung von
modulierten oder unmodulierten Mikrowellenzeichen verschiedener Frequenzen t^§ fg ··· fn# wesentlich einfacher im Auf**
bau als die bisher bekannten Ausführungen·
Die zweifach· Aufgabe der Summierung und der Trennung von Mikrowellenzeichen der Frequenzen T^, fg.·· f
kann mit einem über CbtI) Tor« verfügenden Mikrowellenstromkreis ge lust werden· In Fig· 1 ist ein Fi lterwei Cheneys tem
1 mit (η·»Ό Toren dargestellt· Wird an das Tor k^ des Pil-
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terweichensysteme 1 ein Zeichen einer Frequenz f 1# an das
Tor kg ein Zeichen einer Frequenz, fg, an das Tor kn eines
einer Frequenz fn gelegt, so wird am Tor Icn+1 die Zeichengruppe
fj^ 4 f2 4 ·.* 4- fn erscheinen. Wird an das Tor
des Fllterweichensystems 1 die Zeichengnuppe ίχ 4 fg 4
4 fn gelegt, so erscheinen am Tor Ie1 Zeichen einer Frequenz
f1# am Tor kg solche einer Frequenz f2>
und am Tor kn solche einer Frequenz f. Von den beiden hier angeführten Fällen
ist im ersten von der Summierung der Zeichen, im anderen von ihrer Trennung die Rede·
Die aus dem Schrifttum bekannten und in der Praxis angewandten Filterweichensysteme werden in zwei Gruppen geteilt.
Zur ersten Gruppe gehören die Lösungen, in welchen die Bandpassfilter einer Bandmittenfrequenz t*f fg ··· fn
über einen Fernleiterabschnitt in der Reihe oder parallel
zusammengeschaltet werden und im Zuaaomenschlues-Fnotenpunkt
ein reaktanter Abstimm-Zweipol verwendet wird· In Fig. 2 werden
die Bandpassfilter 2 in der Reihe,, in Pig» S di© Bandpassfilter
2 parallel entlang eines Fernleitungsabschnittes geschaltet· In beiden Figuren wird am Knotenpunkt eine Abstimmreaktanz
3 angelegt. Die Arbeitsweise des in den Figuren 2 und 5 dargestellten Filterweichensystems 1 beruht auf dem Umstand,
dass ein Bandpaesfilter an den dem Durchpassband entsprechenden
Frequenzen eine ohmischef an den dem Stopband entsprechenden
Frequenzen aber eine reaktante Eingangeimpedanz besitzt· Befindet sich am Zusammenschluss-Knotenpunkt eine
Zeichengruppe f^ 4 fg 4 ... 4 f^, und besitzen die zusammengeschlossenen
Bandpassfilter 2 eine Bandmittenfrequenz von f,. fo ··· f , so wird an je einer Frequenz der über eine
entsprechende Bandmittenfrequenz verfügende Bandpassfiltei» 2
eine ohmiache, alle weiteren Filter aber eine reaktante Impedanz
in der Richtung des Zusammenschlußs~fe©t©Epunkfe©& erzeugen·
Die reaktante Impedanz: kmnn an siimtlißbBn Frequenzen
durch entsprechende Auswahl der Läng® der die leiter mit don
Knotenpunkt verbindenden FernleitungsabecbEltt® und einer
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verwendeten Abstxmmreaktanz 3 ausgeglichen werden· Duroh den
Auegleich kann erzielt werden, dass das Filterweichensystem
1 am Tor Icn^ an den Frequenzen f^, fg, ·.· f über eine angepasste Eingangsimpedanz verfügt«
Zur zweiten Gruppe gehören die Lösungen, laut welcher aus den Über Bandmittenfrequenzen f^, fg, ··· fn verfügenden Bandpassfiltern 2 und aus anderen Mikrowellenelementen
Mikrowellen-Sechspole gebildet und diese Sechspole dann in
einer Kaskade geschaltet werden. Zur Bildung der hier erwähnten Mikrowellen-Sechspole kennt das Schrifttum zwei Lösungen.
Das Schema der einen Lösung ist in Fig. 4 dargestellt. Zwischen den Mikrowellen-Hybriden 4 sind zwei gleiche Bandpassfilter 2 angeschlossen« Der aus den Mikrowellen-Hybriden 4
und den Bandpassfiltern 2 aufgebaute Achtpol wird mit der Abschlussimpedanz 6 in einen Sechapol umgewandelt. Der derart gebildete Sechepol arbeitet in der folgenden Weise. Die
Bandpassfilter 2 leiten aus der an das Tor kein angelegten
Zeichengruppe fχ 4 fg 4 ·.. 4 fn ein Zeichen einer der Bandmittenfrequenz der Filter gleichen Frequenz f^ über die Mikrowellen-Hybride 4 an das Tor k, weiter, während sämtliche
andere Zeichen über die Mikrowellen-Hybride 4 an das Tor kauzurückgeschlagen werden. Mit dem in Fig. 4 dargestellten.
Mikrowellen-Sechspol wird die Zeichengruppe f. 4 f2 4 ·.·
4 fn in ein Zeichen einer Frequenz f^ und in eine Zeichengruppe fg 4 ... 4 fn getrennt. Mit dem in Fig. 4 dargestellten Seohspol kann auch eine Addition durchgeführt werden·
Werden *n das Tor kaue eine Zeichengruppe fg 4 ·.· 4 fn, an
das Tor Ic^ aber ein Zeichen einer Frequent f^ gelegt, entsteht «κ Tor k0in eine Zeichengruppe fx ± t2 4 tn· Bin« andere Weise der Bildung eines Mikrowellen-Seohapols iat in
Fig. 6 dargestellt. An den Mikrowellen-Zirkulator 6 ist der
MikroweIlen-Bandpassfilter 2 angeschlossen. Der Stromkreis
arbeitet folgenderweise. An das Tor kej,n wird eine Zeichengruppe f^ 4 fg 4 ·.· 4 fQ geschaltet« Die Zeichengruppe gelangt über den Zirkulator an den Bandpassfilter 2· Der Band-
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paaafliter 2 leitet das Zeichen einer Frequenz gleich der
Bandmittenfrequenz ίχ ©η das Tor Ic1 weiter und echlßgt die
Zeichengruppe f g 4 ... 4 fß zurück· Die zurückgeschlagene
Zeichengruppe gelangt über den Mikrowellen-Zirktilator 6 an
das Tor kaus. Mit dem in Flg. 5 dargestellten mikrowellen-Sechspol
wird eine Zeichengruppe ^ 4 fg 4 ... 4 fn in ein
Zeichen einer Frequenz t^ und in eine Zeiohengruppe fg 4
4 fn getrennt. Viird an das Tor kelß eine Zeichengruppe fß 4
··· 4 f , an das Tor k^ aber ein Zeichen einer Frequenz f^
geschaltet, so entsteht am Tor k des Sechspols eine Zei-
aus
chengruppe ίχ 4 fg 4 ·.. 4 f^. In diesem Fall führt der
Seohspol eine Addition durch.
Aus den vorangehend beschriebenen Sechepolen kann durch eine Kaskadenschaltung ein Filterweichensystem 1 gebildet
werden. Eine solche Lösung ist in Pig. 6 dargestellt*
Von den vorangehend beschriebenen FilterweiCheneystemen
sind die aus in der Reihe oder parallel geschalteten Bandpassfiltern aufgebauten durch einen einfachen Aufbau
und eine geringe Verlust dämpfung gekennzeichnet. Anderer "·
seits ist ein beträchtlicher Nachteil der derart aufgebauten
Systeme, dass am Tor k ,, die Impedanzanpassung durch eine entsprechende Auswahl der Lfinge der Fernleitungsab schnitte
und der AbstImmreaktanz in der Praxis nicht foil·=»
kommen ge10st werden kann« In einem aus Hohlleitern aufge«
bauten Filterweichensystem muss ausser der reaktanten Im ·>»
pedans der Bandpassfilter auch die Reaktanzen des Ansehluee-Khotenpunktes
ausgestimmt werden· Dies erschwert die Lösung
der Aufgabe der Impedanzpassung* Wegen des Anpassuttgsprob lerne
kttnnen die derart aufgebauten Bandpas β-Sys tease nur in
Fällen verwendet werden, wo keine besondere schwierige Anforderungen
an den Stromkreis gestellt werden· Bei den «an
Seehepolen aufgebauten FiIterweiCheneystemen ergibt sich
kein AnpaseungaprobJ.em, doch was den Aufbau betrifft, sind
diese Systeme weitaus verwickelter als die aus in der Reihe oder parallel geschalteten Bandpassfiltern aufgebauten Strom-
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kreise. Von den beiden Typen der Secbspole ist derjenige in
Fig. 4 durch eine geringe Verlustdämpfung jedoch durch einen
verwickelten Aufbau gekennzeichnet, wogegen die in Fig.
5 dargestellte Ausführung was den Aufbau betrifft einfacher
ist, jedoch infolge des Zirkulators eine höhere Verlustdämpfung hat.
Aus den vorangehenden Ausführungen ist es einleuch tend,
das die sich auf eine geringe 'Verlustdämpfung, einen
einfachen Aufbau und auf günstige Anpaasungselgenschaften
beziehenden Erfordernisse gleichzeitig nicht erfüllt werden
können. Zweck der Erfindung ist die -Bildung eines Filterweichensyateme
1, welches sämtliche Erfordernisse gleichzeitig erfüllt.
Die Filterweichensysteme werden in allen Fällen aus Bandpassfiltern aufgebaut. Die einzelnen Lösungen unterscheiden
sich durch die Art und Weise des Zusammenschlusses der Bandpassfilter. Die Aufgabe ist zum Zusammenschluss der einzelnen
Bandpassfilter eine neuartige Lösung auszuarbeiten, welche die Bildung eines als die bisherigen günstigeren FiI-terweichenaystems
zulässt.
Die Erfindung ist ein wiikrowellen-B'ilterweichenayetem,
welche an Speiseleitungen angeschlossen und aus Filtern
gebildet aus gekoppelten Hohlraumreaonatoren aufgebaut ist.
Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Filter von einem für eine einzige Wellenform berechneten
Baupthohlraumresonator untereinander verbunden werden. An den Haupthohlraumresonator sind Nebenhohlraumres ona toren einer
Anzahl um eine geringer als diejenige der Filter und für eine einzige Wellenform bemessen, sowie ein Hohlleiterab schnitt
angeschlossen. Ausaerdem sind die Nebenhohlraumresonatoren
in einer an sich bekannten Welse für eine zwischen die Frequenzbänder der zu trennenden oder zu summierenden
Mikrowellenzeichen fallende Resonanzfrequenz ausgebildet.
Der Aufbau des erfindungsgemaisen Fllterweichensyeteme
let in Fig. 7 dargestellt, öle Bandmittenfrequen*en von
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fl> f2» ·*· 'η Deöitzeni!len Bandpaaafilter 2 sind aus gekoppelten
Hohlraümreaonatoren aufgebaut und an den Haupthohl rauareaonator
7 über die Kopplungauffnungen 9 angeschlossen.
An den Haupthohlraumreaonator 7 sind noch Nebenhohlraumresonatoren
θ einer Anzahl um ein© geringer als diejenige der Bandpaaafilter 2 sowie noch ein Hohll@iterabeihicnitt 19 an geschlossen.
Das Tor Icn+1 des Pllterweichenayeteme let am
Anfang des an flen Haupthohlraumresonator 7 angeschlossenen
Hohlleiterabschnittes 19 angelegt. Die Verbindung zwischen
den Bandpasefiltern 2 und dem Tor IcnAi wird durch den Haupthohlraumresonator
7 zustandegebracht· Auf diese Weise bildet der Haupthohlraumresonator 7 den gemeinsamen Hohlraum"
resonator eines jeden Filters. Bin Filter besitzt die vorgesehene Taehebiβchewsehe, oder eine andere beliebige Übertragungscharakteristik
bloss, wenn die Heeonanzfrequenz sämtliches·
den Filter verwirklichender Hehlraumresonatoren In da·
Durchpaseband des Filters füllt. Deshalb muss der Haupthohlraumresonator
über Reeonanzfrequeasen einer Anzahlen verfti -gen·
Sin für eine einzige Wellenform ausgeführter Hohlraum resonator besitzt bloss eine einzige Resonanzfrequenz bis die
Frequenz des an den Hohlraum gelegten Zeichens grosa genug sur Bildung einer neueren Wellenform wird. Deshalb kann die
Forderung, dass der Haupthohlraumresonator über mehrere Reaonanzfrequenzen
verfüge, nicht auf eine einfache Weise befriedigt werden. Auf Qrund von sich auf gekoppelten Hohlraumresonatoren
beziehenden theoretischen Berechnungen und Ver ,suchen
wurde bewiesen, dass wenn an einen für eine einzige
Wellenform ausgebildeten Haupthohlraumresonator über entsprechend
gewählte Kopplungsuffnungen 10 mehrere Nebenhohlraum"*
resonatoren angeschlossen werden, benimmt eich das derart ausgebildete Hohlraumresonatorsysten in einer Weise, als ob
der Haupthohlraumresonator mehrere Resonanzfrequenzen tosKsse·
Die Stellen der mit Nebenhohlraunresonatoreii ausgebildeten
Resonanzfrequenzen und die In die Umgebung der Eeeo nanzfrequenzen
der Admittansfunktlon des Hohraumresonator -
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systems fallenden Abhänge können durch die Auswahl der geometrischen
Abmessungen der Haupt- und Nebenhohlraumresonatoren,
sowie der zwischen Hohlraumresonatoren befindlichen
Kopplungsöffnungen 9, 10 auf den gewünschten Viert eingestellt
werden· Dadurch wird erreicht, dass der mit den Nebenhohl raumresonatoren
θ ergänzte Hauptbohlreumresönator 7 ein für
einen jeden Filter geeipneter Bauteil werde. Derart kann im Band der zu trennenden oder zu summierenden Frequenzen die
sum Tor Icn^x gehörende iilngnngslmpedanz dem Entwurf geraäse
angepasst werden·
Die Dämpfungskennlinien zwischen den Toren hL· und
1Si-H * 80Wie zwischen k. und k _ Cj
< η") sind in den Figuren 8a und 8b dargestellt. Nie aus den Figuren ersichtlich,'
wächst die Dämpfung sich vom Durchpassband entfernend monoton
an, ausgenommen jedoch die Umgebung des Durchpassbandes,
welcher mit einem anderen zu trennenden oder zu summierenden Frequenzband benachbart ist. In diesem Bereich hat die Dämpfungskennlinie
ein örtliches h-.exlmura. Ein örtlicher Anwacbe
der Dämpfung kommt zustande, wenn die Resonanzfrequenz el nea
der an den Haupthohlraumreaon&tor 7 angeschlossenen Nebenhohlraumresonators
in diese Umrebung fällt. Aus theoretischen Berechnungen und experimentellen Prüfungen ergab sich, dass
bei Einstellung der Resonanzfrequenzen des Haupthohlreumresonators
auf den gewünschten Viert die Resonanzfrequenzen der
Nebenhohlraumresonatoren zwischen die Frequenzbänder der zu
trennenden oder zu summierenden «lkrowe1lenzeichen fallen
müssen·
Das erfindungsgemässe Filterweichensystem verfügt
über eine geringe Verlustdämpfung, einen einfacheren Aufbau
al« die aus in Reihe oder parallel geschalteten Bandpasefiltern
aufgebaute Lösung, sowie günstigere Anpassungseigen -
schäften· Die hler angeführten Vorteile ermöglichen eine
Verwendung des Systems auf einem weiten Gebiet· Das erfin- dungsgeaÄsse Filterweichensystem kann mit besonderen Vor -
teilen in für Mikrowellenverbindungen gefertigten Anlagen
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verwendet werden· In diesen Anlagen werden dem Filterwei-Cheneystem gegenüber was die Verlustdämpfung und die Anpasaung betrifft äusaerst strenge JSrCordern!sse gestellt. Die
hier beschriebene Ausführung ist zur Befriedigung der sich auf Dämpfung und Anpassung beziehenden Erfordernisse geeignet und kann infolge dee einfacheren Aufbaues mit geringeren Kosten und geringeren Abmessungen erzeugt werden. Deshalb kann die Verwendung der Ausführung in den erwähnten
Anlagen als unbedingt vorteilhaft und wirtschaftlich bezeichnet werden.
Kin Beispiel des erfindungsgemässen Filterweichenaystems, welches in einen Wellenleiter mit rechteckigem
Querschnitt ausgebildet wurde, ist in B'ig. 9 dargestellt.
Das Pilterweicheneystem ist aus zwei Bandpassfiltern 2 aufgebaut· Die Bandpassfilter 2 sind über die an den Irisacheiben 22 gebildeten Kopplungsöffnungen 9 an den Haupthohlraumresonator 7 angeschlossen· Die Kopplungsöffnungen 9 werden mit je einer dielektrischen Stange 23 abgestimmt· Die
Resonanzfrequenz des Haupthohlraumresonators 7 wird mit der dielektrischen Stange 12 eingestellt· An den Haupthohlraumreaonator 7 ist über Kopplungsöffnung IC der Hebenhohlraumresonator θ angeschlossen. Die Kopplungsöffnung 10 wird mit
der dielektrischen Stange 13 abgestimmt. Die Resonanzfrequenz des Nebenhohlraumresonator8 θ wird mit der dielektrischen Stange 14 eingestellt. Mit den dielektrischen Stangen
12 14 wird die Resonanzfrequenz fein eingeregelt. Zur groben Einstellung der Resonanzfrequenz dient je ein Metallzapfen 15 gegenüber den dielektrlachen' Stangen. Die Bo -denplatte des Nebenhohlraumreaonatora θ wird von einer
Metallplatte 16 abgeschlossen. Bei Hohlraumreaonatoren iat
der Zusammenbau der abgrenzenden Fläche aus mehrerer Stücken nicht zuiaaBig, da die bei den Anpassungen auftretenden ÜbergangawiderstÄnde Uraaohe eines zusätzlichen Verlustes «erden können. Im Webenhohlraumresonator 8 wird zwecke
Beseitigung des zusätzlichen Verlustes vor die abschliessende MeUlIpUtte 16 eine Blende eingefügt. An den Haupthohl-
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rauraresonator 7 achlieaat sich über die Kopplungsöffnung 11
die Hohlleiter 19 an. Die Kopplungaöffnung 11 wird mit te la der dielektrischen
Stange 18 angestimmt*
Ein weiterea Beiapiel des im Hohlleiter rechteckigen
Querschnitts ausgeführten Filterweichensystems ist in Pig. dargestellt. Gegenüber der Lösung laut Fig.9 besitzt diese
Ausführung den Vorteil, dass der Abstand der Achsenlinie der Anschlussflanschen 20 21 von der Längena ©messung des Haupt hohlraumreaonatora
7, dea Nebenhohlraumresonatora 8 und der Bandpaasfilter 2 unabhängig iat. Die Bandpassfilter 2 sind
über die Kopplungsöffnungen 9 an den Haupthohlraumreaonatop
7 angeschlossen. Die Kopplungaöffnungen 9 werden mit Hilfe
der dielektrischen Stangen abgestimmt. Die Resonanzfrequenz des Haupthohlrauiareaonators 7 wird mittels der dlelektri sehen
Stange 12 eingestellt. Der Nebenhohlraumresonator 8
achllesat sich an den Haupthohlrauraresonator 7 über die in
der Irlsplatte 24 ausgebildete Kopplunj3öffnung an. Die Reeonanzfrequenz
des Nebenhohlraumre3onators wird mit der dielektrischen
Stange 14 eingestellt. Zur groben Einstellung dient der Metallzapfen 15. Die Bodenplatte dea Nebenhohlraumreaonators
wird mit der Metallplatte 16 abgeschlossen. Die
Blende 17 behebt den vorher erwähnten zusätzlichen Verlust* Die Speiseleitung 19 schlieast eich über die in der Blende
25 ausgebildete Kopplungsöffnung 11 an den Haupthohlraumre-Bonator
an· Die Kopplungsöffnung 11 wird mit der dielektrischen Stange 18 abgestimmt*
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Claims (1)
- PATAIrTAHuPKt1CiDSj Kikrowellen-Filterweiehenaystem, welches an Hohlleitern angeschlossen und aus gekoppelten Hohlrftumresonatoren aufgebaut l3t, d .durch gekennzeichnet, dass die einzelnen Filter von einem für eine einzige Wellenform ausgebildeten Haupthohlraumresonator untereinander verbunden werden, weiters dass an diesen Haupthohlraumresonator Nebenhohlrnumresonatoren einer Anzahl um eine geringer als diejenige der Filter und ein Speiseleitungsabschnitt enge -schlossen sind, ausserdem sind die Kebenhohlraumresonatoren auf eine an sich bekannte Weise für eine zwischen die Fre -quenzbfinder der zu trennenden oder zu summierenden Mikrowellenzeichen fallende Resonanzfrequenz ausgeführt.2. Mikrowellen-Fiterweichansystem nach Anspruch 1 mit swoi Filtern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlraumresonatoren der Mikrowellenfilter, sowie die Haupt- und Nebenhohlrauraresonatoren prlsmenförmige Körper gleichen rechteckigen Querschnitts sind, weiters dass der Hohlleiterabschhitt und der Nebenhohlraumresonator Über die an den Seitenwänden des Kaupthohlraumresonators angeordneten Kopplungsöffnungen, die Hohlraunresonatoren der Filter aber über an den Boden- und Deckplatten des Haupthohlraumresonators angeordneten Kopplun<53Öffnungen an den Haupthohlraumresonator angeschlossen sind.3· Mikrowellen-Filtersystem nach Anspruch 1 mit zwei Filtern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlraumresonatoren der Mikrowellenfilter, die Haupt- und Nebenhohlraumresonatoren prismenförmige Körper gleichen reohteckigen Querschnitts sind, sowie dass der Hohlleiterabschnitt und der Nebenhohlraumresonator über an den Boden- und Deckplatten des Haupthohlraumreaonators angeordneten Kopplungeöffnungen, die Hohlrauresonatoren der Filter aber über an den Seitenwänden des Haupthohlraumresonatora angeordneten Kopplungeöffnungen an den Haupthohlraueresonator angeschlos--10- 009882/1673BAD•on sind·4. Mikrowellen-Filterweiohenflyatem nech irgendeinem der Ansprttoha 1 bis 3* dadurch gekennzeio h — η β t, dass die an einen anderen Hohlraumresonator nicht angeschlossenen Boden- oder Deckplatten der im Pilterwei -ohensystem befindlichen Hohlrauaresonatoren von einer Blende «uaammen mit einer in einem bestimmten Abstand eingefügten Metallplatte abgeschlossen sind·009882/1673 -11-Leerseite
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US4602229A (en) * | 1983-12-30 | 1986-07-22 | Motorola, Inc. | Resonant bandpass T filter and power splitter |
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US5894250A (en) * | 1997-03-20 | 1999-04-13 | Adc Solitra, Inc. | Cavity resonator filter structure having improved cavity arrangement |
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- 1970-07-03 SE SE929870A patent/SE363196B/xx unknown
Also Published As
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GB1317643A (en) | 1973-05-23 |
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