DE2263151B2 - Breltbandrlchtungsfllter - Google Patents

Description

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung ist ein repräsentatives Beispiel für ein solches BreitbanHi-iditungs· filter. An einer Seite von zwei ringförmigen einander überlagernden Wanderfeldhohlraumresonatoren Il und 12°ist ein Halbkreiswellenleiter 13 mit seiner ebenen Unterfläche und auf der anderen Seite der Hohlraumresonatoren ein Rechteckwellenleiter 14 angeordnet, in gegenüberliegenden Wandabschnitten des Hohlraumresonators 11 und des Halbkreiswellenleiters 13, die längs der Achse des Halbkreiswellenleiters und in den gegenüberliegenden Wandabschnitten (nicht gezeigt) des Hohlraumresonators 12 und des Rechteckwellenleiters 14 liegen, sind jeweils Richtungskoppler vorgesehen, die aus einer Vielzahl von kreisförmigen Löchern 15 bestehen, die in einem Abstand von etwa einem Viertel der Leiterwellenlänge ausgebohrt sind. Ähnlich ist eine Vielzahl von Löchern 16 in die Metallplatte gebohrt, die zwischen die Hohlraumresonatoren 11 und 12 gesetzt ist. Wenn bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter ein Signalgemisch mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen f\. fl, ß... fn von einem Eingang 131 des Halbkreiswellenleitrrs 13 aus angelegt wird und die Umfange der Hohlraumresonator 11 und 12 so ausgelegt sind, daß ihre Länge gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge der Miltenfrequenz, beispielsweise /Ί oder irgendeiner Frequenz des obengenannten Signalgemisches ist, wird das Signal η nach einer Resonanz in den Hohlraumresonalorcn 11 und 12 aus einem der Ausgänge 141 und 142 des Rechteckwellenleiters 14, beispielsweise aus dem Ausgang 141 herausgezogen. Das verbleibende Signalgemisch f2 bis fn wandert durch die andere öffnung 132 des Halbkreiswellenleiters 13, ohne von den Hohlraumresonatoren irgendwie beeinflußt zu werden. Wenn daher eine Vielzahl von Breitbandrichtungsfiltern in Kaskadenform miteinander verbunden ist, kann jede Signalkomponente des obengenannten Signalgemischcs f\ bis fn einzeln herausgefiltert werden. Es ist einzusehen, daß dann, wenn der Signalweg umgekehrt wird, jede einzelne Signalkomponente· in Form eines Signalgemisches ausgesandt werden kann.

Bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter weist der Halbreiswellenleiter allgemein in einem Frequenzbereich, der über dem Mikrowellenband liegt, wie insbesondere im Millimeter- oder Halbmillimeterwellenbereich eine Breitbandcharakteristik mit einer geringeren Dämpfung als der eines Rechteckwellenleiters auf. Der Halbkreiswellenleiter ist dementsprechend dazu geeignet, ein Breitbandsignal, das aus einer Gruppe von Signalen mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen besteht, zu trennen oder zusammenzusetzen. Zusätzlich erfüllt das in F i g. 1 dargestellte Breitbandrich-

tungsfilter auch cine Wandlerfunktion für die übertragenen Signaltypen, namentlich für die Umwandlung des Hauptwellentyps Tön des Halbkreiswellenleiters in den Haupiwellentyp TEw des Rechteckwellenleiters oder umgekehrt.

Bei einem Breitbandrichtungsfilter mit einem solchen Aufbau werden viele Löcher als Richtungskoppler zwischen dem Halbkreiswellenleiter und den Hohlraumresonatoren sowie zwischen dem Rechteckwtllenleiter und den Hohlraumresonatoren verwendet. Deshalb ist es, wie Fachleuten bekannt, nur möglich, eine 3^5-Bandbreite zu erzielen, die eine relative Bandbreite vci: weniger als 1% zu einer Mittenfrequenz aufweist, was Schwierigkeiten bei Verwendungen mit sich bringt, die eine höhere relative Bandbreite erfordern. Der Grund dafür liegt darin, daß Größe 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 '.eiterwellenlänge ist. Werden daher standarddimensionierte Halbkreis- und Rechteckwellenleiter zum Übertragen eines Signals, z. B. eines 50-GHz-Signals, in Betracht gezogen, dann beträgt der Mittelpunktsabstand sämtüeher Koppluiigslöcher etwa 2 mm. Um ein Überschneiden sämtlicher Kopplungslöcher zu vermeiden und eine mechanische Festigkeit zu erhalten, muß der Innendurchmesser jedes Kopplungsloches kleiner als 2 mm sein. Da die Länge des Umfangs des Hohlraumresona- 3c tors nicht unbegrenzt vergrößert werden kann, um eine unerwünschte Resonanz zu vermeiden, ist die Anzahl der Kopplungslöcher in dieser Beziehung begrenzt.

Der Halbkreiswellenleiter erzeugt neben dem ihm eigenen Hauptwellentyp TBm eine Vielzahl von Neben- ^i wellentypen. Falls deshalb der Halbkreiswellenleiter mit einer geringen Impedanz auf die Kopplungsfläche (Ε-Ebene) d.s Hohlraumresonators trifft, ergibt sich daraus der Nachteil, daß verschiedene Nebenwellentypen erzeugt werden.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Breitbandfilters ist es, bei Kanaltrennfiltern eine höhere Bandbreite und eine bessere Trennschärfe infolge der Unterdrückung störender Nebenwellen, sowie eine gleichzeitige Verarbeitung von zwei Signalkomponenten einer Gruppe zusammengesetzter Breitbandsignale zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei ringförmige Wa.^derfeldhohlraumresonatoren vorhanden sind, die im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind und deren gegenseitig zügekehrte Innenwände dicht aneinanderliegen und unter der flachen Wand des Halbkreiswellenleiters nahezu symmetrisch zu dessen Achse liegen, und jeder der zwei Hohlraumresonatoren jeweils einen Umfang gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge der auszukoppelnden Signalkomponenten, die in der Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale enthalten sind, aufweist, daß zwei rechteckige Wellenleiter vorhanden sind, deren eine Breitseite jeweils in der Nähe des zugeordneten Hohlraumresonator angeordnet ist, und daß die in den Wänden des Halbkreiswellenleiters und des rechteckigen Wellenleiters angeordneten Richtungskuppler als Mehrfachschlitze oder Mehrfachabzweigungen, deren Abstand untereinander nahezu einem Viertel der Leiterwellenlänge der Mittenfrequenz der zugehörigen Signalkomponente ist, ausgebildet sind.

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

Im folgenden werden an Hand der Zeichnung beispielsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer perspektivischen teilweise ausgeschnittenen Ansicht ein herkömmliches Breitbandrichtungsfilter.

F i g. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild für eine Nachrichtenübertragungsanlage im Millimeter- oder Halbmillimeterwellenbereich, bei der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters verwendbar ist.

F i g. 3 zeigt in einer auseinandergezogenen perspektivischen, teilweise ausgeschnittenen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters.

Fig. 4 zeigt den Zustand, in u^m eine Anzahl von Breitbandrichtungsfiliern, von denen nur einer in Fig.3 dargestellt ist, in Kaskade miteinander verbunden ist.

F i g. 5 ist die Darstellung charakteristischer Kurven, die die Ergebnisse von Versuchen zeigen, die auf die Weise durchgeführt wurden, daß ein Halbkreiswellcnleiter und beide Rechteckwellenleiter sich bis zur Ausschaltung der ringförmigen Hohlrarmresonatoren des in F i g. 3 dargestellten Breitbandrichtungsfilters überlagern.

Fig. 6 zeigt die bei den Versuchen verwandte Anordnung, die zu den in F i g. 5 dargestellten Ergebnissen geführt haben,

F i g. 7 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die den wesentlichen Teil einer geänderten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters zeigt,

F i g. 8 ist eine 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 Nachrichtenübertragungssystems im 40- bis 80-GHz-Millimeterwellenband (oder Halbmillimeterwelienband) beschrieben, das in der F i g. 2 dargestellt ist und das dazu bestimmt ist, als Kanalabtrennfilger eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilgers zu verwenden. Eine Gruppe von zusammengesetzten Signalen mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen, die in den 40- bis 80-GHz-Bereich fallen, wird beispielsweise Jurth eine Antennenzuleitung 21, für die ein Kreiswellenleiter mit einem Durchmesser von etwa 51 mrn verwandt wird, einem Bandaufspaltfilter 22 zugeführt, dessen Mittenfrequenz nahezu in der Mitte der gesamten Frequenz-Bandbreite des 40- bis 80-GHz-Bandes, d.h. bei 60GHz, lie.o:. Die Signalgruppe kann in eine frequenztiefere Signalkomponente von 40 bis 60 GHz und eine frequenzhöhere Signalkomponente von 60 bis 80GHz aufgespalten werden. Die so gfsfilierte frequenztiefere Signalkomponente von 40 bis 60GHz wird dann einem Sende-Empfangsfilter 23 geliefert, das eine Mittenfrequenz aufweist, die im wesentlichen in der Mitte der Frequenz-Bandbreite des 40- bis 60-GHz-Bandes, d.h. bei 50GHz, liegt, und kann in eine Signalkomponente von 40 bis 50GHz (zum Empfang) und eine Signalkomponente von 50 bis 60GHz (zum Senden) gefiltert werden. Ähnlich wird die vom BandaufsDaltfilter 22 gefilterte freouenzhöhere Signal-

komponente von 60 bis 80GHz einem Sende-Empfangsfilter 24 geliefert, das eine Mittenfrequenz aufweist, die im wesentlichen in der Mitte der Frequenz-Bandbreite von 60 bis 80GHz, d. h. bei 70GHz, liegt, und kann in eine Signalkomponente von 60 bis 70 GHz (zum Empfang) und eine Signalkomponente von 70 bis 80GHz (zum Senden) gefiltert werden. In den zwei Sendewegen 25 und den zwei Empfangswegen 26, die sich jeweils an den zwei Sende-Empfangsfiltern 23 und 24 verzweigen, sind für zwölf Kanäle (also 24 Kanäle für den Empfang und 24 Kanäle zum Senden) mit einem Frequenzabstand von 0,8 GHz, wie in F i g. 2 dargestellt, Verstärker der Reihe nach in Kaskaden form geschaltet, und jeder weist ein später zu beschreibendes Kanalabtrennfilter auf. Am anderen Ende der vier Verstärkerbereiche sind Sende-Empfangsfiltcr 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 Sende-Empfangsfilter und ein Bandaufspaltfilter für ein Nachrichtenübertragungssystem für den Millimeter- oder Halbmillimeterwellenbereich umfaßt. Bei dem in F i g. 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 ein Frequenzabstand Ss von etwa 800MHz (Bsifr = 2), wie oben beschrieben, zwischen benachbarten Verstärkerkanälen erforderlich. Bei einem Verstärkerkanal mit einer Mittenfrequenz von 50GHz ist die 3-db-Bandbreite relativ zur Mittenfrequenz 800 MHz/50 GHz = 1,6%. Dementsprechend ist es schwierig, eine 3-dB-Bandbreite, die ein solches Verhältnis zur Mittenfrequenz aufweist, unter Verwendung herkömmlicher Breitbandrichtungsfilter, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind, zu bekommen.

F i g. 3 ist eine auseinandergezogene teilweise ausgeschnittene Ansicht, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters zeigt, die als geeignet als Kanalabtrcnnfilter hergestellt worden ist, um in jedem Verstärker für ein Nachrichtenübertragungssystem für das Millimeter- oder Halbmillimeterwellenband, wie es beispielsweise in F i g. 2 dargestellt ist eingebaut zu werden.

Wie in F i g. 3 dargestellt, weist diese Ausführungsform des erfifingungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters drei nahezu gleich dimensionierte, quaderförmige Metallblöcke auf, die auf eine später dargestellte Weise 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 der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 des oberen Metallblocks befinden, sind zwei ringförmige Wanderwellenhohlraumresonatoren 35 und vorgesehen, die nebeneinander liegen und deren Umfangsiängen voneinander verschieden sind.

In jede Trennwand der zweischichtigen Hohlraumresonatoren sind aus vielen Löchern bestehende Richtungskoppler 37 und 38 gebohrt, die auf eine später beschriebene Weise gebildet sind. In der oberen Wand des unteren Metallblocks 32 sind zwei im wesentlichen U-förmige Rillen nebeneinander und spiegelbildlich zueinander im Hinblick auf die Achse des Halbkreiswellenleiters 34 vorgesehen. Auf die obere Wand des unteren Metaliblocks 32 ist eine Platte 39 aus einem elektrisch leitenden Metall gelegt, die eine Abdeckung

ίο 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 nebeneinanderliegcnden Bereichen der zwei Rechteckwellenleiter entsprechen, sind Richtungskoppler 42 und 43 in Form von vielen querverlaufenden Schlitzen auf eine im späteren beschriebene Weise ausgebildet. Ähnlich 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 einen Boden für den Halbkreiswellenleiter 34 bildet, um Richtungskoppler 45 und 46 aus vielen querliegenden Schlitzen auszubilden, die nebeneinander auf beiden Seiten von der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 angeordnet sind.

Die \usführungsform des erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters 30 ist dadurch gebildet, daß drei Metallblöcke 31, 32, 33 zu einer einheitlichen Form aul die Weise übereinandergelegt sind, daß jeder der zwei Richtungskoppler 45 und 46, die aus vielen Schlitzer bestehen, die im Halbkreiswellenleiter 34 vorgeseher sind, durch die einander gegenüberliegenden inneren Wandbereiche der Richtungskoppler 37 und 38 der ringförmigen Hohlraum 35 und 36 hindurch mit der Richtungskopplern 42 und 43 ausgerichtet sind, die au; vielen Schlitzen bestehen, die in den jeweiligen Recht eckwellenleitern 40 und 41 vorgesehen sind.

Bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfiltei sind die ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 3( und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 an beiden Sei ten der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 gekoppelt ohne längs der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 zi sein. Deshalb sollten die ringförmigen Hohlraumreso natoren 35 und 36 und die Rechteckwellenleiter 40 unc 41 vorzugsweise durch das Magnetfeld, das durch ein« übertragene elektromagnetische Welle, welche zwe Amplitudenmaxima bei Punkten 0,63 χ R von de Achse des Halbkreiswellenleiters 34 entferm aufweist wobei R am Boden seines Halbkreises gemessen wird

und nicht durch das elektrische Feld, das durch dl· elektromagnetische Welle erzeugt wird, die ein eitlzi ges Amplitudenmaximum längs der Achse des Halb Wellenleiters aufweist mit dem Halbkreiswellenleite 34 gekoppelt sein.

Der Halbkreiswellenleiter 34, die ringförmigen Hohl raumresonatoren 35 und 36 und die Rechteckwellenlei ter 40 und 41 sind zu diesem Zweck übereinanderge legt, daß sich die Mitte des Kopplungsbereiches de entsprechenden Richtungskoppler 0,63 R abseits vo der Achse des Halbkreiswellenleiters 34 befindet

Im folgenden werden im einzelnen die Abmessunge jedes Bestandteiles des erfindungsgemäßen Breitbanc richtungsfilters 80 dargestellt das als Kanalabtrennfi ter verwandt wird, um in jedem Verstärker für di Nachrichtenübertragung im Millimeterband eingeseü zu werden, wie es in F i g. 2 dargestellt ist

Die beiden ringförmigen Hohlraumresonatoren 3 und 36 weisen Umfange auf, deren Länge ein ganze

Vielfaches der Leiterwellenlängen der Frequenzen, beispielsweise ft und (I der gewünschten Nachbarsignale aus einer Gruppe von Signalen sind, deren Mittenfrequenzen ft, fl, ß... fn, die in den Frequenzbereich von

40 bis 80GHz fallen, der Reihe nach sich um 800 MHz unterscheiden, so daß Resonanz bei den Frequenzen Λ und fl der gewünschten Nachbarsignale auftritt.

Die Löcher 37 und 38, die in die ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 gebohrt sind, sind im wesentlichen in einem Abstand angebracht, der einem Viertel der jeweiligen Leiterwellenlänge der entsprechenden Signalmittenfrequenzen ft und fl entspringt. Es ist erwünscht, daß die beiden ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 praktisch in Form eines Kraftfeldes ausgestaltet sind, dessen aus dem Halbkreiswellenleiter 34 und den zwei Rechteckwellenleitern 40 und 41 bestehende Kopplungsglieder gerade gemacht wurden, um so den Kopplungsgrad zu verbessern.

Andererseits hat der Halbkreiswellenleiter 34, wie aus F i g. 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 h von etwa 2,4 mm aufweisen. Die aus vielen Schlitzen bestehenden Anordnungen 45, 46, 42 und 43, die am Halbkreiswellenleiter 34 und an den Rechteckwellenleitern 40 und 41 vorgesehen sind, umfassen beispielsweise drei Schlitze, die hauptsächlich als Richtungskoppler wirken, eine Breite I2 von etwa einem Millimeter und eine Länge aufweisen, die gleich der Breite der entsprechenden Rechteckwellenleiter 40 und

41 ist, und einen Abstand haben, der im wesentlichen gleich einem Viertel der Leiterwellenlänge einer Mittenfrequenz zwischen den obengenannten jeweiligen Signalfrequenzen ft und fl ist, und zwei hauptsächlich als Impedanzanpassungselemente wirkende Schlitze, die an beiden Seiten der Richtungskopplerschlitze angeordnet sind und eine Breite I2 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 F i g. 2 dargestellte Nachrichtenübertragungssystem im Millimeterwellenband verwandt wird. Wie aus F i g. 2 deutlich wird, werden getrennte Kanalabtrennfilter für den Empfang und zum Senden verwandt Zur Vereinfachung wird der Betrieb nur eines Kanalabtrennfilters während des Empfangs und während der Sendung erläutert.

Wenn eine, wie oben beschrieben, aus Signalen ft bis fn zusammengesetzte Signalgruppe von der Öffnung 341 des Halbkreiswellenleiters 34 aus empfangen wird, so wird eine Signalkomponente ft der Signalgruppe nach der Resonanz im zugeordneten Hohlraumresonator 35 von einer bestimmten öffnung des zugehörigen Rechteckwellenleiters 40 abgeleitet. Auf ähnliche Weise wird eine Signalkomponente fl der Signalgruppe ft bis fn aus einer bestimmten Öffnung des zugehörigen Rechteckwellenleiters 41 nach der Resonanz im zugehörigen Hohlraumresonator 36 herausgeführt. Das verbleibende Signalgemisch ß bis fn wandert durch die andere öffnung 342 des Halbkreiswellenleiters 34, ohne auf irgendeine Weise von den Hohlraumresonatoren 35 und 36 beeinflußt zu werden. Umgekehrt werden an die jeweiligen vorherbestimmten Öffnungen der Rechteckwellenleiter 40 und 41 übertragene Signale ft und fl nach einer Resonanz in den jeweiligen ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 durch den Halbkreiswellenleiter 34 zusammengesetzt und übertragen. So s wird eine Breitbandrichtungsfiltereinrichtung gemäß der Erfindung durch die oben beschriebenen sechs Breitbandrichtungsfilter 30 aufgebaut, wobei jedes Filter zwei Hohlraumresonatoren mit verschiedenen Resonanzfrequenzen aufweist, die in Kaskadenschaltung miteinander verbunden sind, wie F i g. 4 zeigt; in den in F i g. 2 gezeigten Verstärkerteilen für Empfang und Sendung trennen die Hohlraumresonatoren irgendwelche ?wei vorherbestimmte, nebeneinanderliegende Signale einer zusammengesetzten Signalgruppe beim

Empfang ab und setzen sie umgekehrt bei der Übertragung zusammen.

Bei einem so aufgebauten Breitbandrichtungsfilter werden als Richtungskoppler im Halbkreiswellenleiter und in den Rechteckwellenleitern eine Anzahl von mehreren Schlitzen an Stelle von herkömmlichen mehreren Löchern, wie in F i g. 1 dargestellt, benützt. Das hat den Vorteil, daß mit weniger Schlitzen als Löchern eine stärkere Kopplung erzielt wird. Ergebnisse von Experimenten zeigen, daß durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters eine 3-dB-Bandbreite erzielt werden kann, die 2 bis 3% der Mittenfrequenz entspricht. Es ist daher möglich, ein Breitbandrichtungsfilter zu bekommen, das eine 3-dB-Bandbreite von 800 MHz bei einer Mittenfrequenz von 50GHz hat. Wenn die E-Ebenenkopplung dadurch erfolgt, daß solche Vielschlitzrichtungskoppler entlang der Achse des Halbkreiswellenleiters, wie im Falle der aus vielen Löchern bestehenden Richtungskoppler von Fig. 1, vorgesehen werden, dann wird eine Vielzahl von Nebcnwellentypen erzeugt, was aus praktischen Gesichtspunkten unerwünscht ist

F.rfindungsgemäß sind die vielschlitzigen Richtungskoppler an beiden Seiten der Achse des Halbkreisvvellenleiters und symmetrisch dazu, wie im obigen beschrieben, angeordnet. Sämtliche Nebenwellentypen, die an zwei Kopplungsgliedern des Halbkreiswellenleiters erzeugt werden, weisen daher eine einander entgegengesetzte Polarität auf und heben sich gegenseitig auf. wodurch wirkungsvoll die Erzeugung von Nebenwellentypen vermieden wird. Zusätzlich hat jedes Breitbandrichtungsfilter gemäß der Erfindung den Vorteil, daß zwei Signale mit verschiedenen Mittenfrequenzen ebenfalls getrennt oder zusammengesetzt werden können. Wenn es deshalb notwendig ist, in Kaskadenform eine Anzahl von Kanalabtrennfiltereinrichtungen, wie in F i g. 4 dargestellt, zu verbinden kann die Anzahl der erforderlichen Kanalabtrennfiltei halbiert werden, was zur Folge hat, daß der Verstärkerbereich klein gehalten und die Dämpfung merklich ver ringen werden kann. Das erfindungsgemäße Breit bandrichtungsfilter hat den zusätzlichen Vorteil, da[ ein wendeiförmiger HalbkreisweHenleiter 50 mit seine: ausgezeichneten Wirkung auftretende Nebenwellen zi unterdrücken, wie in F i g. 4 gezeigt, als Übertragungs leitung zwischen den Kanaltrennfiltern benutzt werdei kann.

F i g. 5 zeigt in der Drastellung einer charakteristi sehen Kurve den Kopplungsgrad zwischen dem Halb kreiswellenleiter 34 und den zwei Rechteckwellenlei tern 40 und 41 und die Versuchsergebnisse für dii Richtwirkung, die erhalten wurden, wenn die Frequen zen von empfangenen und übertragenen Signalen in nernalb des Frequenzbereichs von 45 bis 60 GHz lagei

und die Bedingung, daß der Halbkreiswellenleiter 34 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 übereinander lagen, erfüllt war, wie in F i g. 6 mit Ausnahme der ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 dargestellt. In der Darstellung der charakteristischen Kurve zeigt die unterbrochene Linie theoretische Werte und die durchgezogene Linie experimentelle Werte. Um ein Breitbandrichtungsfilter mit einer 3-dB-Bandbreite von 800MHz im Frequenzband von 40 bis 80GHz zu bekommen, muß der Kopplutigsgrad zwischen dem Halbkreiswellenleiter und den beiden Rechteckwellenleitern etwa 5 bis 6 dB betragen. Wie aus F i g. 5 zu ersehen ist, kann das erfindungsgemäße Breitbandrichtungsfilter diese Forderung voll erfüllen, da der erforderliche Wert im wesentlichen dem gemessenen Wert entspricht.

F i g. 7 zeigt in einem Diagramm eine perspektivische, teilweise ausgeschnittene Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters. Die ringförmigen Hohlraumresonatoren 35 und 36 müssen nur mit den entsprechenden Rechteckwellenleitern 40 und 41 gekoppelt werden, so daß die Richtungskoppler der Hohlraumresonatoren über den entsprechenden Richtungskopplern der Rechteckwellenleiter liegen. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel auf folgende Weise aufgebaut:

Die Rechteckwellenleiter 40 und 41 sind jeweils mit den außenliegenden Seitenbereichen der Hohlraumresonatoren 35 Li/id 36 und nicht, wie in Fig.3 dargestellt, mit den einander gegenüberliegenden inneren Seitenbereichen gekoppelt, die unter dem Halbkreiswellenleiter 34 liegen. In dieser Hinsicht unterscheidet

<, sich diese Änderung von der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform.

Fig.8 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Breitbandrichtungsfilters. Elei dieser Ausführungsform sind Zweigleiterrichtungskoppler 451, 461, 421 und 431 an Stelle der vielschlitzigen Richtungskoppler 45, 46, 42 und 41 für den Halbkreiswellenleiter 34 und die Rechteckwellenleiter 40 und 41 der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform vorgesehen. Mit einem so aufgebauten Breitbandrichtungstilter können dieselben Ergebnisse wie mit der Ausführungsform von Fig.3 verwirklicht und erzielt werden. Bei dem vielschlitzigen Typ ist es, soweit die mechanische Festigkeit beibehalten wird, um so besser, je dünner die Stärke der Platte ist. Beim Zweigleitertyp jedoch ist, wie allgemein bekannt, sine Stärke der Platten 391 und 441 erforderlich, die je einem Viertel der Leiterwellenlänge der vorbestimmten Signalfrequenz entspricht.

Der Aufbau von F i g. 6 ist auf die Breitbandrichtungsfilter-Einrichtung von F i g. 8 im wesentlichen mit der gleichen Wirkung, wie oben erwähnt, anwendbar, vorausgesetzt, die vielen Schlitze von F i g. 6 werden durch Zweigleiter ersetzt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Breitbandridnungsfilter mit einem zum Übertragen einer Gruppe von zusammengesetzten Breitbandsignalen mit einer Übertragungsleitung verbundenen Halbkreiswellenleiter, daran gekoppelten ringförmigen Wandfeldhohlraumresonatoren und einem darüberliegenden rechteckigen Wellenleiter, die gegenseitig durch jeweils in einander zugewandten Wandabschnitten vorgesehenen Richtungskoppler gekoppelt sind und zum Trennen einer beliebigen Signalkomponente aus der Gruppe zusammengesetzter Breitbandsignale mit verschiedenen Mittenfrequenzen, im Frequenzbereich 40-80 GHz bei Empfang und umgekehrt zum Zusammensetzen einzelner Signalkomponenten und damit zum Übertragen der zusammengesetzten Breitbandsignale beim Senden dienen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Wanderfeldhohlraumresonatoren vorhanden sind, die im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind und deren gegenseitig zugekehrte Innenwände dicht aneinanderliegen und unter der flachen Wand des Halbkreiswellenleiters nahezu symmetrisch zu dessen Achse liegen, und jeder der zwei Hohlraumresonatoren jeweils einen Umfang gleich einem ganzen Vielfachen der Leiterwellenlänge der auszukoppelnden Signalkomponenten, die in der Gruppe der zusammengesetzten Breitbandsignale enthalten sind, aufweist, daß zwei rechteckige Wellenleiter vorhanden sind, deren eine Breitseite jeweils in der Nähe des zugeordneten Hohlraumresonators angeordnet ist, und daß die in den Wänden des H ibkreiswellenleiters und des rechteckigen Wellenleiters angeordneten Richiungskoppler als Mehrfachschlitze oder Mehrfachabzweigungen, deren Abstand untereinander nahezu einem Viertel der Leiterwellenlänge der Mittenfrequenz der zugehörigen Signalkomponente ist, ausgebildet sind.

2. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraumresonator wenigstens einen gerade verlaufenden Wandbereich mit wenigstens einer ebenen Seite aufweist, an der eine ebene Seite des in diesem Wandbereich ebenfalls gerade verlaufenden Halbkreiswellenleiters bzw. der zwei in diesem Wandbereich ebenfalls gerade verlaufenden Rechteckwellenleiter anliegt, und an diesen in diesem Wandbereich liegenden ebenen Seiten die öffnungen für die Kopplung angeordnet sind.

3. Breitbandrichtungsfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zusätzliche Schlitze hauptsächlich zur Impedanzanpassung vorhanden sind, die an den gegenüberliegenden Seiten der nebeneinanderliegenden Schlitze ausgeschnitten sind und eine Breite aufweisen, die etwa halb so groß wie die Breite der nebeneinanderliegenden Richtungskopplerschlitze ist.

4. Breitbandrichtungsfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zusätzliche Zweigleiter, hauptsächlich zur Impedanzanpassung vorhanden sind, die an den gegenüberliegenden Seiten der nebeneinanderliegenden Zweigleiter angeordnet sind, und eine Breite aufweisen, die etwa gleich der Hälfte der Breite der ^fi5 nebeneinanderliegenden Richtungskopplerzweigleiter ist.

Die Erfindung betrifft ein Breiibandrichtungsfilter mit einem zum Übertragen einer Gruppe von_zusammengesetzten Breitbandsignalen mit einer Übertragungsleitung verbundenen Halbkreiswellenleiter, daran gekoppelten ringförmigen Wanderfeldhohlraumresonatoren und einem darüberliegenden rechteckigen Wellenleiter, die gegenseitig durch jeweils in einander zugewandten Wandabschnitten vorgesehenen Richtungskoppler gekoppelt sind und zum Trenne-x einer beliebigen Signalkomponente aus der Gruppe zusammengesetzter Breitbandsignale mit verschiedenen Mittenfrequenzen, im Frequenzbereich 40-80 GHz bei Empfang und umgekehrt zum Zusammensetzen einzelner Signalkomponenten und damit zum Übertragen der zusammengesetzten Breitbandsignale beim Senden die