DE2551565B2

DE2551565B2 - Breitbandiges entstoerfilter fuer den mikrowellenbereich

Info

Publication number: DE2551565B2
Application number: DE19752551565
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Dr 8000 München Groß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1977-11-03
Also published as: DE2551565A1

Description

Die Erfindung betrifft ein breitbandiges Entstörfilter für den Mikrowellenbereich, insbesondere für HF-WeI-len oberhalb 10 MHz.

Zur HF-Entstörung von Stromversorgungseinheiten schaltet man in aller Regel aus Längsinduktivitäten und Querkapazitäten zusammengesetzte Siebketten in den Stromkreis (vergleiche hierzu beispielsweise die DT-AS 84 483). Derartige Filter haben sich in einem breiten Anwendungsbereich bestens bewährt, sie genügen jedoch den an ein Dämpfungsglied zu stellenden Anforderungen dann nicht mehr ohne weiteres, wenn sehr hohe Frequenzen breitbandig unterdrückt werden sollen; mit zunehmender Frequenz verlieren nämlich die Kondensatoren ihren kapazitiven Charakter, es müssen höhere Sperr- und Durchlaßbereiche und eine in breiten Bändern nicht mehr eindeutige Dämpfung hingenommen werden. Hohe, über einen Bereich von mehreren Oktaven bis hin zu einigen GHz reichende Störfrequenzen treten beispielsweise beim Mehrträgerbetrieb von Wanderfeldröhren auf: Verarbeitet die Röhre mehrere Trägerfrequenzen, so ist der Strom im Elektronenstrahlauffänger im Takt der Schwebungsfrequenzen dichtemoduliert und kann somit im Netzgerät ein breites Spektrum von HF-Störschwingungen angeregt werden. Diese Störwellen haben überdies auch noch hohe Stromstärken, so daß in dem genannten Beispiel die Filterkondensatoren noch zusätzlich belastet werden.

Zur Beseitigung der geschilderten Probleme, insbesondere zur Schaffung eines Dämpfungselementes, das auch Störschwingungen sehr hoher Frequenzen breitbandig ausfiltert, dabei einfach aufgebaut ist, auch hohen Störstromstärken standhält und außerdem in geringen Abmessungen gehalten werden kann, ist ein Filter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß ein koaxiales Leiterstück mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, wobei einer der beiden Leiter zu einer Verzögerungsleitung ausgebildet ist, und erstreckt sich längs und in unmittelbarer Nähe dieser Verzögerungsleitung ein dielektrischer Körper. Die Verzögerungsleitung hat bevorzugt eine wendelartige Struktur.

Die vorliegende Erfindung geht von dem bisher gewöhnlich angewandten Prinzip, in den zu entstörenden Stromkreis einen Vierpol mit einer durch Eigenresonanzen festgelegten Übertragungscharakteristik einzuschalten, ab und schlägt statt dessen ein speziell gestaltetes Koaxialglied vor, das die Störenergie in seinem wellenverzögernden innen- oder Außenleiter auf kleinsten Raum konzentriert und die entstehenden Längsfelder ohne Abfall der Gleichspannung dämpft. Die Störenergie wird dabei durch ohmsche Verluste in Wärme umgesetzt.

Koaxialleitungen mit einem gewendelten Innenleiter, der auch einen dielektrischen Kern oder Material haben kann, sind an sich seit langem bekannt; sie dienten bislang allerdings ausschließlich als möglichst dämpfungs- und verzerrungsfreie Verzögerungskabel (»Laufzeitglieder«, wie sie beispielsweise in »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik« von H. M e i η k e und F. W. G u η d 1 a c h, 1968, Abschnitt S. 5 oder auch C 14., beschrieben sind).

Bei einem erfindungsgemäßen Filter ist die Anordnung so zu treffen, daß die Verzögerungsleitung ein möglichst großes Verzögerungsmaß c/v (c = Lichtgeschwindigkeit, ν = Phasengeschwindigkeit der verzögerten Welle) hat und daß die Felder nur wenig in den die Leitung umgebenden Raum hinausgreifen. Dies ist vor allem der Fall, wenn die Verzögerungsleitung aus einer enggewickelten Wendel besteht und der dielektrische Körper eine hohe Dielektrizitätskonstante hat. Verfügt das Dielektrikum auch noch über einen hohen Verlustfaktor, dann ergibt sich eine wirksame Störwellendämpfung auf engstem Raum. Die besten Werte erhält man, wenn zusätzlich für einen innigen Kontakt zwischen Leitung und Dielektrikum gesorgt ist, insbesondere wenn die Leitung in den Körper eingesintert wird. Die Verzögerungsleitung kann den Innen- oder Außenleiter der Koaxialleitung bilden; als Außenleiter sollte sie von einem dielektrischen Hohlrohr umschlossen sein, als innenleiter kann sie ebenfalls von einem dielektrischen Hohlrohr umgeben werden oder aber selbst ein dielektrisches Hohlrohr oder einen dielektrischen Vollzylinder umgeben.

Das vorgeschlagene Filter eignet sich vor allem zur

Entstörung von Netzgeräten für Lauffeldröhren, insbesondere Richtfunk-Wanderfeldröhren, die im Mehrträgerbetrieb arbeiten.

Die Erfindung soll nun an Hand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur der Zeichnung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt im Längsschnitt ein Filter, das in den Auffängerstromkreis einer Richtfunk-Wanderfeldröhre geschaltet werden soll. Dieses Dämpfungselement ist als Koaxialleitung ausgebildet und besteht im einzelnen aus einem Außenleiter 1, einem Innenleiter 2 in Gestalt einer Wendel, einem die Wendel umgebenden dielektrischen Hohlrohr 3 und jeweils einem Stützring 4, 5 vor beziehungsweise hinter dem Hohlrohr.

Das dielektrische Rohr trägt auf seiner Außenfläche oder Innenfläche eine Schicht 6 aus einem verlustbehafteten Material; sein Außendurchmesser ist aus Anpassungsgründen zu beiden Rohrenden hin konisch verjüngt. Die Stützringe 4, 5 sind jeweils über einen Gewindering 7, 8 gegen eine Anschlagfläche im Außenleiter gedrückt und halten dadurch einen definierten Abstand zueinander ein. Jeder Stützring enthält eine zentrale öffnung, durch die jeweils eine Kontakthülse 9, 10 geschoben ist Diese Hülsen ragen etwas in die Bohrung des Kohlrohrs hinein, stehen mit der Wendel in elektrisch leitendem Kontakt und gestatten eine Steckverbindung mit den entsprechenden Stromkreisanschlüssen. Der Außenleiter dient im vorliegenden Fall hauptsächlich zur Abschirmung; er ist geerdet und könnte beispielsweise mit dem Röhrengehause verbunden werden.

Die einzelnen Teile des Dämpfungselements bestehen aus folgenden Materialien:

Die Wendel ist aus Kupfer, das Hohlrohr aus Bariumtitanat, die Dämpfungsschicht aus Kohle oder Graphit, die Stützringe a:js einem isolierenden Kunststoff, der Außenleiter aus Metall und die Kontakthülsen aus Messing. Die Wendel ist in das Bariumtitanat eingesintert.

Mit der geschilderten Anordnung läßt sich ein Verzögerungsmaß > 1000 erreichen. Wenn beispielsweise die Wellenlänge einer 20-M Hz-Störschwingung 15 m beträgt, so schrumpft diese Wellenlänge im Bereich der Verzögerungsleitung auf 1,5 cm zusammen. Die elektrische Energie ist praktisch in Längsfeldern konzentriert, die mit wachsendem Radialabstand stark abfallen. Im gewählten Zahlenbeispiel ist die Feldstärke in einem Abstand von 3 mm bereits auf 1/3 ihres Wertes im Wendelzylinder abgeklungen. Die Welle kann daher in dieser schmalen Zone wirksam bedämpft werden.

Bei einem nach der Erfindung gebauten Filter mit einem Bariumtitanatröhrchen von 3 mm Außendurchmesser und 2 mm Innendurchmesser, auf das eine Kupferwendel von 150 mm Länge und einer Windungszahl von 250 Windungen aufgewickelt war, wurden bei einem einfachen Modellversuch im Bereich von 80 MHz bis 2 GHz bemerkenswert gute Dämpfwerte gemessen, die durchwegs > 40 dB waren. Bei 20 MHz betrug die Dämpfung noch 15 dB.

Bei Bedarf kann die Dämpfleistung einfach durch Hintereinanderschaltung mehrerer Filtereinheiten vergrößert werden.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können insbesondere auch andere Verzögerungsleitungen als eine Wendel, beispielsweise mäanderförmige Leitungen oder auch Interdigitalleitungen Verwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Breitbandiges Entstörfilter für den Mikrowellenbereich, insbesondere für H F-Wellen oberhalb 10MHz, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ein koaxiales Leiterstück mit einem innenleiter (2) und einem Außenleiter (1) ist, wobei einer der Leiter zu einer Verzögerungsleitung ausgebildet ist, und daß sich iängs und in unmittelbarer Nähe dieser Verzögerungsleitung ein dielektrischer Körper (3) ersteckt.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung eine wendelartige Struktur aufweist, insbesondere als eine Wendel ausgebildet ist.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (3) aus einem verlustbehafteten Material, insbesondere aus Bariumtitanat, besteht

4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (3) zusätzlich mit einer Beschichtung (6) aus einem verlustbehafteten Material versehen ist.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (6) aus Kohle oder Graphit besteht.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung den Innenleiter (2) bildet und daß der dielektrische Körper (3) in Form eines Vollzylinders oder eines Hohlrohrs durch das Innere der Verzögerungsleitung geführt ist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung den Innenleiter (2) bildet und daß der dielektrische Körper (3) in Form eines Hohlrohrs die Verzögerungsleitung umschließt.

8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung den Außenleiter bildet und daß der dielektrisehe Körper (3) in Form eines Hohlrohrs die Verzögerungsleitung umschließt.

9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung in den dielektrischen Körper (3) eingesintert ist.

10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Netzgeräten für Mehrträger-Lauffeldröhren, insbesondere Richtfunkt-Wanderfeldröhren.

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