DE2263151A1 - Breitbandrichtungsfilter - Google Patents

Description

Pr, R, KQenl&eberg«r . Dtph-Phya, R, HQizfoauer --Cgr*f.

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TELEFON: SAMMEL-NR- 325541 . 8 MÜNCHRN 2,

TELEX 529973

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NIPPON TELEGRAPH AKD TELEPHQIg PUBLIC CORPORATION^ Tokyo,,.Japan HITACHI ELECTRONICS CQ,, LTD/, Tokyo,

Die Erfißdung betrifft eiü ^^g,

soMere zur ^rwendung als . Kanalafetr^imfllter frei einer Frequenzweiche ocier einen Frec|.uenzt^ennfiiteps.ystem^r· für <iie· Kaohrichten-· teoiinik im Bereich der Killijneterwellen geeignet ist« Die in Pig-, 1 dargestellte Anordnung ist ein repräsentatives Beispiel für ein solches Breiteandrlchtungsfilter.

An einer Seite von zv/ei ringförriiigen einander üoerlagernden l'/anöerfeldhohlraumresonÄtoren 11 und 12 ist ein Halij^reiswellenleiter 13 mit seiner eaenen Unterflache und auf der anderen Seite

der Hohlraumresonatoren ein Rechteckwellenleiter i4 angeordnet. In der Wandflache des Hohlraumresonators 11, die demjenigeib ebenen Flächenteil des Halbkreiswellenleiters 13 gegenüberliegt, der sich längs der Achse des Halbkreiswelienleiters befindet, ._ und in der Wandflache (nicht gezeigt) des Hohlrayinresonatorg 12,_v die dem Rechteckwellenleiter 14 gegenüberliegt, s_find jeweils Richtungskoppler vorgesehen, die aus einer Vielzahl von kreisförmigen Löchern 15 bestehen, die in einem Abstand von etwa einem Viertel der Leiterwellenlänge ausgebohrt sind. Ahnlich ist eine Vielzahl von Löcliern 16 in die Metallplatte gebohrt, die zwischen die Hohlraumresonatoren 11 und 12 gesetzt ist. Y/enn bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter ein Signalgemisch mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen f1, f2, f3....fn von einem Eingang 131 des Halbkreiswellenleiters 13 aus angelegt wird und die Umfange der Hohlraumresbnatoren 11 und 12 so ausgelegt sind, dass ihre Länge gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge der Mittenfrequenz, beispielsweise f1 oder irgendeiner Frequenz des oben genannten Signalgemisches ist, wird das Signal f1 nach einer Resonanz in den Hohlraumresonatoren 11 und 12 aus einem der Ausgänge 141 und 142 des Rechteckwellenleiters ^,beispielsweise aus dem Ausgang 141 herausgezogen. Das verbleibende Signalgemisch f2 bis fn wandert durch die andere Öffnung 132 des Halbkreiswellenleiters 13 ohne von den Hohlraunresonatoren irgendwie beeinflusst zu werden. Wenn daher eine Vielzahl von Breitbandrichtungsfiltern in Easkadenforrn miteinander verbundenist , kann jede Signalkomponente des oben genannt ei) .jSignalg.e-? _t misches f1 bis fn einzeln herausgeführt werden., Es ist einzu^ , sehen, dass dann, wenn der Signalweg umgekehrt wird,,jede ein-* zelne Signalkomponente in die Form eines Signalgemisches^auag.e,-; ■ sandt werden kann. , , _s

einem so der Hal'bkreiawellenleiter allgemein

Bei / äuigebautem Breitbandrichtungsfilter weist/in"einem Fre^ quenzbereich, der über dem Mikrowellenband, liegt, wie inebeson-, dere im Millimeter- oder Halbmillirjie.terv/e.llenbereich/ieine Ereit^ bandcharakteristik mit einer geringeren Dämpfung als der eines

ι η η β 2; / η 1 s η _{0RIG1NAL mPECTtD}

Rechteckwellenleiters auf...Es ist .dazu "geeignet, ein Breitband-. , signal, das aus. einer Gruppe von Signalen rg.it unterschiedlichen Mittenfrequenzen besteht, zu trennen oder zusammenzusetzen. Zu-., satzlich" erfüllt das.in Fig. 1 dargestellte Breitbandrichtungs-..

filter auch eine Wellentypwandlerfunktion für die übertragenen. _

Signale (Hauptwellentyp.TE_n-1 des Halbkreiswellenleiters in _ ,. .. Hauptweilentyp TE₁Q des Rechteckwellenleiters).

Bei einem Breitbandrichtungsfilter mit einem .,solchen Aufbau werden viele Löcher als Richtungskoppler zwischen dem Halbkreiswellenleiter und den Hohlraumresonatoren sowie zwischen dem Rdchteckwellenieiter und den Hohlraumresonatoren verwandt und es ist nur möglich," eine 3dB-Bandbreite zu erzielen,.die eine relative Bandbreite von weniger als Λ% zu einer Mittenfrequenz aufweist, was Schwierigkeiten bei Verwendungen mit .sich bringt, die'eine höhere relative Bandbreite erfordern. Der Grund dafür . liegt darin, dass Grosse und Anzahl der Kopplungslöcher.beschränkt sind. Da es notwendig ist, die elektromagnetische Welle nur in eine Richtung zu übertragen, müssen alle Kopplungslöcher so angeordnet sein,"'dass sie einen Abstand aufweisen, der wie oben angeführt, nahezu gleich einem Viertel der Leiterwellenlänge ist. Werden daher staridarddimensionierte Halbkreis- und Rechteckwellenleiter zum'tJbertragen "eines Signales,z.B., eines 50 GHz-Signales, in Beträcht gezogen, dann beträgt der Mittelpunktsabstand sämtlicher"Kopplungslöcher etwa 2 mm. Um ein Überschneiden, sämtlicher Köpplungslöeher zu vermeiden und eine mechanische Festigkeit zu- erhalten, muss der Innendurchmesser jedes Kopplungsloches kleiner ;als 2 mm sein. Da die Länge des Umfangs des Hohlraumresonators nicht unbegrenzt vergrössert werden kann, um Större'sonanze^:n zu vermeiden,· ist die Anzahl der'Kopplungslöcher in dieser Beziehung begrenzt.

Der ■Ha-lbkreisv/ellenleiter 'erzeugt neben dem ihm "eigenen" Hauptwelle ntyp TE₀₁ eine Vielzahl von NebenWellentypen und falls eine geringe Impedanz zur Kopplungsfläche'(E-Ebene) des Hohlraumre-

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sonators passt, v/erden mit dem daraus resultierenden Nachteil verschiedene Nebenwellentypen erzeugt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Breitbandrichtungsfilter zu entwickeln, das beispielsweise als Kanalabtrennfilter in einer Frequenzweiche insbesondere zur Nachrichtenübertragung im Millimeter- und/oder Halbmillimeterband geeignet ist.

Das erfindungsgemässe Breitbandrichtungsfilter, das so ausgelegt ist, dass es beim Empfang jede gewünschte Signalkomponente aus einer Gruppe zusammengesetzter Breitbandsignale mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen, die höher als die Frequenzen des Mikrowellenbereiches liegen, abtrennt und umgekehrt bei der.Übertragung einzelne Signalkomponenten zusammensetzt, um zusammengesetzte Breitbandsignale zu übertragen, ist gekennzeichnet durch einen Halbkreiswellenleiter, der mit einem Antennenzuleiter verbunden ist, um die Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale zu übertragen, zwei ringförmige V/anderwellenhohlraumresonatoren, die in nahezu der gleichen Ebene so angeordnet sind, dass sich die einander gegenüberstehenden inneren Seitenwände in der Kähe der zwei Abschnitte in der ebenen Wand des Halbkreiswellenleiters befinden, die nahezu symmetrisch zu dessen Achse angeordnet sind, wobei jeder Hohlraumresonator einen Umfang aufweist, dessen Länge gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge jeder liittenfrequenz von zwei beliebigen unterschiedlichen Signalkomponenten ist, die in der Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale enthalten sind, zwei Rechteckwellenleiter, von denen jeder mit seinem Wandbereich in der Nähe des zugeordneten der zwei Hohlraumresonatoren angeordnet ist, und durch Richtungskoppler, die wenigstens in den einander gegenüberstellenden V/andbereichen zwischen den zwei Rechteckwellenleitern und den zwei Hohlraumresonatoren sowie zwischen den zwei Hohlraumresonatoren und den Harbkreiswellenlcitern angeordnet sind.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beispiels-

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weise "bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen teilweise ausgeschnittenen Ansicht ein herkömmliches Breitbandrichtungsfilter,

Fig. 2 ist ein schenatisches Blockschaltbild für eine Nachrichtenübertragungsanlage im Millimeter-' oder Halbmilliraeterbereich, bei der eine Ausführungsform des-erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters verwendbar ist.

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Fig. 3 zeigt in einer auseinandergezogenen perspektivischen, teilweise ausgeschnittenen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters.

Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem eine Anzahl von Breit-

bandrichtungsfiltern, von denen nur einer in Fig.3 dargestellt ist, in Kaskade miteinander verbunden ist.

Fig. 5 ist die Darstellung chareikteristischer Kurven,

die die Ergebnisse von Versuchen zeigen, die auf die V/eise durchgeführt wurden, dass ein Halbkreiswellenleiter und beide Rechteckwellenleiter einander bis zur Ausschaltung der ringförmigen Hohlräume des in Fig» 3 dargestellten Breitbandrichtungsfilters überlagernο . ■ · - -

Fig. 6 zeigt die bei den Versuchen verwandte Anordnung, die zu den in Fig. 5 dargestellten Ergebnissen

geführt heben.

Fig. 7 ist eine teilweise geschnittene perspektivische

Ansicht, die den wesentlichen Teil einer geänderten

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Ausführungsform eines erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters zeigt.

Fig. 8 ist ein auseinandergezogene, teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht, die noch eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird im folgenden der schematische Aufbau eines Nachrichtenübertragungssysteines im 40-80 GIIz Millimeterwellenband (oder Halbmillimeterwelleriband) beschrieben, das in der Fig. 2 dargestellt ist und das dazu bestimmt ist, als Kanalabtrennfilter eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Breitbandrichturigsfilters zu verwenden. Eine Gruppe von zusammengesetzten Signalen mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen, die in den 40-80 GHz-Bereich fallen, wird beispielsweise durch eine Antennenzuleitung 21, für die ein Kreiswellenleiter mit einem Durchmesser von etwa 51 mm verwandt wird, einem Bandaufspaltfilber 22 zugeführt, dessen Mittenfrequenz nahezu in der Mitte der gesamten Bandbreite des 40-80 GHz-Bandes, d.h. bei 60 GHz liegt. Die Signalgruppe kann in eine frequenztiefere Signalkomponente von 40-60 GFIz und eine frequenzhühere Signalkomponente von 60-80 GIIz aufgespalten v/erden. Die so gefilterte frequenztiefere Signalkomponente von 40-60 GIIz wird dann einem Sendeempfangsfilter.23 geliefert, das eine Mittenfrequenz aufweist, die nahezu in der Mitte der Bandbreite des 40-60 GHz-Bandes liegt,und kann in eine Signalkomponente von 40-50 GHz (zum Empfang) und eine Signalkomponente von 50-60 GHz (zum Senden) gefiltert werden. Ähnlich wird die vom Bandaufspaltfilter 22 gefilterte frequenzhöhere Signalkomponente von 60-80 GHz einem Sendeempfangsfilter 24 geliefert, das eine Mittenfrequenz aufweist, die nahezu in der Mitte der Bandbreite von 60-80 GIIz, d.h. bei 70 GHz liegt, und kann in eine Signalkomponente von 60-70 GHz (zum Empfang) und eine Signalkomponente von 70-80 GHz (zum Senden) gefiltert werden. In den zwei Sendewegen 25 und den zwei Empfangswegen 26, die sich jeweils an den zwei Sende-

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empfangsfilter 23 and 24 verzweigen,, sind zwölfkanalige (also 24 Kanäle für den Empfang und 24 Kanäle zum Senden) Verstärker der Reihe nach in Kaskadenform geschaltet, von denen jeder ein später zu beschreibendes Kanalabtrennfilter bei einem Frequenzabstand von 0,8 GHz wie in Pig. 2 dargestellt, aufweist. Am anderen Ende der vier Yerstärkerbereiche sind Sendeempfangsfilter 23 und 24, ein Bandaufspaltfilter 22 und ein Kreiswellenleiterweg 21 auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben wurde, angeordnet.

Das erfindungsgemässe Breitbandrichtungsfilter ist so ausgelegt, dass es als Kanalabtrennfilter geeignet ist, das in einer Frequenzweiche enthalten ist, die das Kanalabtrennfilter, ein Sendeempfangsfilter und ein Bandaufspaltfilter für ein Nachrichtenübertragungssystem für den Millimeter- oder Halbmillimeterwellenbereich umfasst. Bei dem in Fig.2 dargestellten Nachrichtenübertragungssystem wird beispielsweise von einem PCM-4~Phasen-PSK-Modulationssystem Gebrauch gemacht. Es ist wünschenswert, eine Frequenz von etwa 400 MHz als Impulsfolgefrequenz fr zu verwenden. Um eine solche Schnellnachrichtenübertragung zu erzielen, ist eine Frequenz Bs von etwa 800 MHz (Bs/fr =2) mit einem Frequenzabstand zwischen benachbarten Verstärkerkanälen erforderlich, der von der Bandeinstellung Bs dargestellt wird. Wenn bei einem Verstärkerkanal mit einer Mittenfrequenz von 50 GHz eine 3 dB-Bandbreite zur Mittenfrequenz 800 MHz/50 GHz = 1,6$ beträgt, ist es schwierig, eine solche relative Bandbreite unter Verwendung herkömmlicher Breitbandrichtungsfilter, wie sie in Fig.1 dargestellt sind, zu bekommen.

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene teilweise ausgeschnittene Ansicht, die eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Breitbandrichtungsf ilters zeigt, die als geeignet als Kanalabtrennfilter hergestellt worden ist, um in jedem Verstärker für ein Nachrichtenübertragungssystem für das Millimeter- oder Halbmilli-Keterwellenband, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, eingebaut zu werden.

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Wie in Pig. 3 dargestellt, weist diese Ausführungsform des erfindungsgemassen Breitbandrichtungsfilters drei nahezu gleich dimensionierte, quaderförmige Metallblöcke auf, die auf eine später dargestellte V/eise hergestellt sind, wobei der obere und der untere Metallblock 31 und 32 relativ dick sind und der mittlere Metallblock 33, der zwischen den Metallblöcken 31 und 32 angeordnet ist, relativ dünn ist. In den mittleren Abschnitt des unteren Bereiches des oberen Metallblockes ist ein Halbkreiswellenleiter 34 gebohrt, der sich von einem Ende zum gegenüberliegenden Ende des oberen Metallblocks 31 erstreckt. In diejenige oberen und unteren Abschnitte des mittleren Metallblocks 33, die sich an beiden Seiten von der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 des oberen Metallblocks befinden, sind zwei ringförmige Wanderwellenhohlraumresonatoren 35 und 36 vorgesehen, die nebeneinander liegen und deren Umfangslängen voneinander verschieden sind.

In ,jede Trennwand der zweischichtigen Hohlraumresonatoren sind aus vielen Löchern bestehende Richtungskoppler 37 und 38 gebohrt, die auf eine später beschriebene V/eise gebildet sind. In der oberen Wand des unteren Metallblocks 32 sind zwei nahezu U—formi— ge Rillen nebeneinander und spiegelbildlich zueinander im Hinblick auf die Achse des Halbkreiswellenleiters 34 vorgesehen. Auf di obere Wand des unteren Metallblocks 32 ist eine Platte 39 aus einem elektrisch leitenden Metall gelegt, die eine Abdeckung für die zwei U-förmigen Rillen bildet und eine Dicke von etwa 0,1 mm aufweist, um zwei nahezu U-förmige Rechteckwellenleiter 40 und 41 zu bilden.

In denjenigen Bereichen der Metallplatte 39, die den gegenüberliegenden nebeneinander liegenden Bereichen der zwei Rechteckwellenleiter entsprechen, sind Richtungskoppler 42 und 43 in Form von vielen quer verlaufenden Schlitzen auf eine im späteren beschriebene V/eise ausgebildet. Ahnlich ist eine Metallplatte 44 aus dem gleichen Material und mit den gleichen Abmessungen wie die Metallplatte 39 am unteren Teil des oberen Blocks angeordnet, die einan

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Boden für den Halbkreiswellenleiter 34 bildet, um Richtungskoppler 45 und 46 aus vielen quer liegenden Schlitzen auszubilden, die nebeneinander auf beiden Seiten von der Achse des HalbkreisWellenleiters 34 angeordnet sind.

Die Ausführungsform des erfindungsgemässen Breitbandrichtungs— filters 30 ist dadurnh gebildet, dass drei Metallblöcke 31, 32, 33 zu einer einheitlichen 'Form auf die Weise übereinander gelegt sind, dass jeder der zwei Richtungskoppler 45 und 46, die aus vielen Schlitzen bestehen, die im Halbkreiswellenleiter 34 vorgesehen sind, durch die einander gegenüberliegenden inneren Wandbereiche der Richtungskoppler 37 und 38 der ringförmigen Hohlräume 35 und 36 hindurch mit den Richtungskopplern 42 und 43 ausgerichtet sind, die aus vielen Schlitzen bestehen, die in den jeweiligen Rechteckwellenleitern 40 und 41 vorgesehen sind.

Bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter sind die ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 an beiden Seiten von der Achse des Halbkreiswellenleiters gekoppelt, ohne längs der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 gekoppelt zu sein. Die Kopplung der ringförmigen Hohlräume 35 und 36 und der Rechteckwellenleiter 40 und 41 ist so ausgebildet, dass sich im Hinblick auf den Radius des Halbkreiswellenleiters 34, der mit. R bezeichnet wird, zwei Bereiche maximaler Amplitude des Magnetfeldes, das durch eine übertragene elektromagnetische Welle erzeugt wird ., jeweils an Punkten 0,63 R abseits von der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 befinden . Andererseits besteht der einsige Bereich maximaler Amplitude des elektrischen· Feldes entlang der Achse des Halbkreiswellenleiters 34. Der Halbkreiswellenleiter 34, die ringförmigen Hohlräume 35 und 36 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 sind so übereinander gelegt, dass sich die Mitte des Kopplungsbereiches der entsprechenden Richtungskoppler 0,63 R abseits von der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 befindet. Im folgenden v/erden im einzelnen die Abmessungen jedes Bestand- ■ teiles der Ausführungsform des erfindungsgemässen Breitbandrich-

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timgsfilters dargestellt, das als Kanalabtrennfilter verwandt wird, um in jedem Verstärker für die Wachrichtenübertragung im Millinieterband eingesetzt zu werden, wie es in Pig. 2 dargestellt ist.

Die beiden ringförmigen Hohlräume 35 und 36 weisen einen Umfang auf, dessen Länge ein ganzes Vielfaches der Leiterwellenlänge der Frequenzen, beispielsweise f1 und f2 der gewünschten Hachbarsignale aus einer Gruppe von Signalen ist, deren Mittenfrequenzen f1, f2, f3...fn, die in den Bandbereich von 40-80 GHz fallen, der Reihe nach sich um 800 MHz unterscheiden, SO₁ dass Resonanz bei den Frequenzen f1 und f2 der gewünschten Nachbar-· signale auftritt.

Die Löcher 37 und 38, die in die ringförmigen Hohlräume 35 und 36 gebohrt werden, sind nahezu in einem Abstand eines Viertels der Leiterwellenlänge der entsprechenden Signalmittenfrequenzen f1 und f2 gesetzt. Um den Kopplungsgrad des Halbkreiswellenleiters 34 und der zwei Rechteckwellenleiter 40 und 41 so stark wie möglich zu vergrössern, ist es wünschenswert, dass die ringförmigen Hohlräume 35 und 36 parallele gerade Abschnitte in den Kopplungsbereichen des Halbkreiswellenleiters 34 und der Rechteckwellenleiter 40 und 41 aufweisen. Andererseits hat der Halbkreiswellenleiter 34 wie aus Fig. 6 deutlich wird, einen Radius von etwa 5 mm und sind die Rechteckwellenleiter 40 und 41 so ausgebildet, dass sie eine Breite w von etwa 3,9 mm und eine Höhe b von etwa 2,4 mm aufweisen. Die vielen Richtungsschlitze 45, 46, 42 und 43, die am Halbkreiswellenleiter 34 und an den Rechteckwellenleiters 40 und 41 vorgesehen sind, umfassen beispielsweise drei Schlitze, die hauptsächlich als Richtungskoppler wirken, eine Breite I^ von etwa einem Millimeter und eine Länge aufweisen, die gleich der Breite der entsprechenden Rechteckwellenleiter 40 und 41 ist und einen Abstand haben, der nahezu gleich einem Viertel der Leiterwellenlänge einqr Mittenfrequenz zwischen den oben genannten jeweiligen Signalfrequenzen f1 und f2 ist, und zwei hauptsächlich als Impedanzanpassung

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wirkende Schlitze, die an beiden Seiten der Richtungskopplerschlitze angeordnet sind, und eine Breite I^ aufweisen, die etwa die Hälfte der Breite der Richtungskopplerschlitze (in diesem Falle etwa 0,5 mm) aufweisen. Die Rechteckwellenleiter 40 und 41 sind jeweils so ausgebildet, dass sie zwei Öffnungen haben.

Im folgenden wird dargestellt, wie eine so aufgebaute Ausführungsform des erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters als Kanalabtrennfilter in jedem Verstärkerbereich für das in Fig. 2 dargestellte Nachrichtenübertragungssystem im Millimeterband verwandt wird. Wie aus 3?ig. 2 deutlich wird, werden getrennte Kanalabtrennfilter für den Empfang und zum Senden verwandt. Zur Vereinfachung wird der Betrieb eines Kanalabtrennfiltern während des Empfangs und während der Sendung erläutert.

Wenn eine wie oben beschrieben zusammengesetzte Signalgruppe während des Empfangs von der Öffnung 341 des HalbkreisWellenleiters 34 aus angelegt wird, wird eine Signalkomponente f1 der Signalgruppe nach der Resonanz im zugeordneten Hohlraumresonator

35 von einer bestimmten Öffnung des zugehörigen RechteckWellenleiters 40 abgeleitet. Auf ähnliche Weise wird eine Signalkomponente f2 der Signalgruppe f1 bis fn aus einer bestimmten Öffnung des zugehörigen Rechteckwellenleiters 41 nach der Resonanz' im zugehörigen Hohlraumresonator 36 entnommen. Das verbleibende Signalgemisch f3 bis fn wandert durch die andere Öffnung 342 des HalbkreisWellenleiters 34_} ohne auf irgendeine Weise von den Hohlraumreson,atoren 35 und 36 beeinflusst zu werden. Während der Sendung werden Signale f1 und f2 an die jeweilig bestimmten öffnungen der· Rechteckwellenleiter 40 und 41 angelegt, nach einer Resonanz in den jeweiligen ringförmigen Hohlräumen 35 und

36 zusammengesetzt und durch den Halbkreiswellenleiter 34 ausgesandt. Wenn damit sechs solche Breitbaridrichtungsfilter 30 in "^raskadenform, wie in Pig. 4 gezeigt, jeweils in jedem Empfangsverstärkerbereich und jedem Sendeverstärkerbereich in Pig. 2 miteinander verbunden sind, werden Resonanzfrequenzen, die jeden

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paarweise angeordneten Hohlräumen entsprechen, beim Empfang getrennt und beim Senden zusammengesetzt.

Bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter -wird als Richtungskoppler im Halbkreiswellenleiter und in den Recht— eckwellenleitern von mehreren Schlitzen anstelle

von herkömmlichen mehreren Löchern,wie in Fig. 1 dargestellt, Gebrauch gemacht und mit weniger Schlitzen als Löchern und dem damit verbundenen Vorteil eine enge Kopplung erzielt. Ergebnisse von Experimenten zeigen, dass durch die Verwendung eines erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters eine Mittenfrequenz erzielt werden kann, die eine relative Bandbreite von 2-3$ für eine 3 dB-Bandbreite aufweist. Es ist daher möglich, ein Breitbandrichtungsf ilter zu bekommen, das eine 3 dB—Bandbreite von 800 MHz bei einer Mittenfrequenz von 50 GHz hat. Wenn die E-Ebenenkopplung dadurch erfolgt, dass solche Vielschlitzrichtungnkoppler entlang der Achse des Halbkreiswellenleiters, wie im Falle der ans vielen Löchern bestehenden Richtungskoppler von Fig. 1, vorgesehen werden, dann wird eine Vielzahl von Nebenwellentypen erzeugt, was aus praktischen Gesichtspunkten unerwünscht ist.

Erfindungsgemäss sind die vielschlitz igen Richtungskoppler an beiden Seiten der Achse des HalbkreisWellenleiters und symmetrisch dazu wie im obigen beschrieben angeordnet. Sämtliche ITebenwellentypen, die im Kopplungsbereich erzeugt werden, weisen eine einander entgegengesetzte Polarität auf und heben sich gegenseitig auf, wodurch wirkungsvoll die Erzeugung von ITebenwellentypen vermieden wird. Zusätzlich v/erden in vorteilhafter Weise Signale mit zwei verschiedenen Mittenfrequenzen ebenfalls getrennt oder zusammengesetzt. Wenn es notwendig ist, in Kaskadenform eine Anzahl von Kanalabtrennfiltei , wie in Fig. 4 dargestellt, zu verbinden, kann die Anzahl der erforderlichen Kanalabtrennf ilter halbiert werden, was zur Folge hat, dass der Verstärkerbereich klein gehalten werden kann und ein merklicher Beitrag zu einer geringeren Dämpfung geleistet wird. Als Verbin-

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dungsleitung zwischen den Kanalabtrennf iltern kann vorzugsweise ein wendeiförmiger Halbkreiswellenleiter 50 verwandt werden,

Fig. 5 zeigt in der Darstellung einer Charakteristisehen Kurve den Kopplungsgrad des HalbkreisWellenleiters 34 und der zwei Rechteokwellenleiter 35 und 36 und die Yersuehsergebnisse für die Riehtwirkung, die erhalten wurden, indem die Frequenzen von 45 *» 60 GHz auf die Weise variiert wurden,, dass der Halbkreis-« wellenleiter 34 und beide Rechteckwellenleiter 40 und 41 einan~ der, wie in 3?ig, 6 dargestellt ist, bis zur Ausschaltung der ringförmigen Hohlräume 35 und 36 überlagerten. In der Darstellung der charakteristischen Kurve zeigen die unterbrochenen Iiinien theoretische Werte und die durchgezogenen Linien e^eri-* mentelle Werte, Um ein Breitbandrichtungsfilter mit einer 3 dB-» Bandbreite von 800 MHz im Frequenzband von 40-80 G-Hz zu bekommen, muss der Kopplungsgrad zwischen dem Halbkreiswellenleiter und den beid.en Reohteekwellenleitern etwa 5 -» 6 dB betragen. Wie aus Fig, 5 zu ersehen ist, kann das erfindungsgemässe Breitba,ndrichtungsfilter diese Förderung voll erfüllen, da der er-Wert im wesentlichen dem gemessenen Wert entspricht.

Fig, 7 zeigt in einem Diagramm eine perspektivische, teilweise ausgeschnittene Ansicht eines vervollständigten abgeänderten Breitbandrichtungsf liters. Bei dieser Änderung ist es nur notwendig, dass die ringförmigen Hohlräume 35 und 56 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 einander überlappend gekoppelt sind. Die Rechteckwellenleiter 40 und 41 sind jeweils mit den abseits liegenden Seitenbereichen der Eohlraumresonatoren 35 und 36 und nicht, wie in Fig. 3 dargestellt, mit den einander, gegenüberliegenden inneren Seitenbereichen gekoppelt, die dem Halbkreiswel— lenleiter 34 gegenüberliegen. In dieser Hinsicht unterscheidet sich diese Änderung von der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform.

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Fig. 8 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Breitbandrichtungsfilters. Bei dieser Ausführungsform sind Zweigleiterrichtungskoppler 451» 461, 421 und 431 anstelle der vielschlitzigen Richtungskoppler 45, 46, 42 und 41 für den Halbkreiswellenleiter 34 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform vorgesehen. Mit einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter können dieselben Ergebnisse wie mit der Ausführungsform von Fig. 3 verwirk-licht und erzielt werden. Bei dem vielschlitzigen Typ ist es,soweit die mechanische Festigkeit beibehalten wird, umso besser, je dünner die Stärke der Platte ist. Beim Zweigleitertyp jedoch ist,wie allgemein bekannt, eine Stärke der Platte 391 erforderlich, die auf ein Viertel der Leiterwellenlänge einer bestimmten Signalfrequenz festgesetzt ist.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Breitbandrichtungsfilter zum Abtrennen einer gewünschten ^ Signalkomponente beim Empfang von einer Gruppe zusammengesetzter Breitbandsignale, die unterschiedliche Mittenfrequenzen aufweisen, die über dem Mikrowellenbereich liegen und umgekehrt zum Zusammensetzen einzelner Signalkomponenten beim Senden, um zusammengesetzte Breitbandsignale auszusenden, gekennzeichnet durch einen Halbkreiswellenleiter, der mit'einer Antennenzuleitung verbunden ist, um die Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale auszusenden, zwei ringförmige Wanderwellenhohlraumresonatoren, die in nahezu derselben Ebene bo angeordnet sind, dass sich ihre einander gegenüberstehenden inneren Seitenwände in der Nähe von zwei Abschnitten in der ebenen Wand des Halbkreis— Wellenleiters befinden, die nahezu symmetrisch zu seiner Achse liegen, wobei jeder Hohlraumresonator eine Umfangslänge aufweist, die gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge jeder Mittenfrequenz von zwei beliebigen unterschiedlichen Signalkomponenten ist, die in der Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale enthalten sind, zwei Rechteckwellenleiter, von denen jeder mit seinem Wandbereich in der Hahe des zugeordneten Resonators der zwei Hohlraumresonatoren angeordnet ist, und durch Richtungskoppler, die wenigstens in den einander gegenüberliegenden Wandbereichen, zwischen den zwei Rechteckwellenleitern und den zwei Hohlraumresonatoren sowie zwischen den zwei Hohlraumresonatoren und dem Halbkreiswellenleiter angeordnet sind.
2. 2. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlraumresonator zwei Schichten, die in der oberen und der unteren Wand einer einzelnen Metallplatte ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Löchern umfasst,

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   die als ein Richtungskoppler zwischen dem Halbkreiswellenleiter und den zwei Hohlraumresonatoren sowie zwischen den Hohlraumresonatoren und den zwei Rechteckwellenleitern wirken, und in die Trennwand jedes der Hohlraumresonatoren in einem Abstand gebohrt sind, der gleich einem Viertel der Leiterwellenlänge der Mittenfrequenz der zugehörigen Signalkomponente ist, die in dem Breitbandsignalgemisch enthalten ist.
3. 3. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlraumresonator einen gerade verlaufenden Wandbereich aufweist, der dem Halbkreiswellenleiter und den· zwei Rechteckwellenleitern gegenübersteht.
4. 4. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungskoppler eine Vielzahl von Schlitzen aufweisen, die in zwei Abschnitte der ebenen Wand des Halbkreiswellenleiters, die nahezu symmetrisch zu seiner Achse liegen, sowie in jedem bestimmten Wandabschnitt der zwei Rechteckwellenleiter geschnitten und mit einem Abstand angeordnet sind, der nahezu gleich einem "Viertel der Leiterwellenlänge der Mittenfrequenz der zugehörigen Signalkoraponente ist, die in dem Breitbandsignalgemisch enthalten ist.
5. 5. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Sei litzen eine Anzahl von nebeneinander liegenden Schlitzen, die hauptsächlich als Richtungskoppler ausgebildet sind, und zwei zusätzliche Schlitze hauptsächlich zur Impedanzanpassung umfasst, die an den gegenüberliegenden Seiten der nebeneinander liegenden Schlitze ausgeschnitten sind und eine Breite aufweisen, die etwa halb so gross wie die Breite der nebeneinander liegenden Richtungskopplerschlitze ist.
6. 6. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungskoppler eine Vielzahl von Zweigleitern

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   umfassen, die in zwei Anschnitten in der ebenen Wand des HalbkreisWellenleiters, die nahezu symmetrisch zu seiner Achse liegen, sowie in jedem bestimmten Wandabschnitt der zwei Rechteckwellenleiter angeordnet und mit einem Zwischenraum angebracht sind, der nahezu gleich einem Yiertel der leiterwellenlänge der Mittenfreq.uenz der zugehörigen Signalkomponente ist, die in dem Breitbandsignalgemisch enthalten ist.
7. 7. Bre itbandriohtungsf ilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tielzahl von Zweigleitern eine Anzahl von nebeneinander liegenden Zweigleitern, die hauptsächlich zur Richtungskopplung ausgebildet sind, und zwei zusätzliche Zweigleiter, hauptsächlich zur Impedanzanpassung, umfasst, die an den gegenüberliegenden Seiten der nebeneinander liegenden Zweigleiter angeordnet sind, und eine Breite aufweisen, die etwa gleich der Hälfte der Breite der nebeneinander liegenden Riehtungakopplerzweigleiter ist,

   8, Bre it bandleitungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter weiterhin eine Anzahl von Bauteilen aufweist, die. durch einen wendeiförmigen Halbkreiswellenleiter in Kaskadenform verbunden sind und dass die zwei jeweiligen Hohlraumresonatoren, die in den Richtungsfilterbauteilen enthalten sind, so ausgebildet sind, dass sie bei zwei bestimmten Mittenfrecj,uenzen der zwei jeweiligen vorgewählten Signalkomponenten, die in dem Breitbandsignalgemisch enthalten sind, in Resonanz treten«

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