DE2643096C3

DE2643096C3 - Filter für sehr kurze elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE2643096C3
Application number: DE19762643096
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(Grad.) 8300 Altdorf Meier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2643096A1; DE2643096B2

Description

a) die Koppelöffnungen sind dadurch elektrisch unsymmetrisch realisiert, daß jeweils die zugehörige gemeinsame Trennwand (12) einseitig mit einer gemeinsamen Filterbodenplatte (6) leitend verbunden ist und sich hinsichtlich ihrer Höhenabmessung h über der Filterbodenplatte nur über einen Teil der durch den Abstand zwischen der Filterbodenplatte und einer gegenüberliegenden Deckplatte (1) sich ergebenden Resonatorabmessung erstreckt;

b) die Resonatoren sind als einseitig kurzgeschlossene Koaxialleitungsresonatoren (1 bis 5) mit parallel zur Filterbodenplatte verlaufenden Innenleitern (V bis 5') ausgebildet;

c) die Innenleiter (V bis 5') sind auf einer Seite elektrisch mit einer Stirnseite des Filtergehäuses nach Art einer Kammleitungsstruktur verbunden und auf der gegenüberliegenden Seite durch entsprechende Ausbildung des Filtergehäuses als Zylinder-Kondensatoren ausgebildet;

d) die Innenleiter (I' und 5') des jeweils ersten und letzten Resonators sind galvanisch an die Anschlußleitungen angekoppelt

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Die Erfindung betrifft ein Filter für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit mehreren miteinander gekoppelten Resonatoren, von denen jeweils der erste und letzte Resonator mit Anschlußleitungen für die Zuführung bzw. die Abnahme der elektromagnetischen Energie versehen ist und die einzelnen Resonatoren derart angeordnet sind, daß in ihrer elektrischen Wirkungsweise aufeinanderfolgende Resonatoren eine gemeinsame Trennwand mit induktiv wirkenden, als durchgehende Koppelschlitze ausgebildete Koppelöffnungen haben.

Filter der Mikrowellentechnik werden bekanntlich aus mehreren, miteinander gekoppelten Mikrowellen-sonatoren aufgebaut, deren Kopplung entweder kapazitiv oder induktiv erfolgen kann. Die Resonatoren selbst können dabei beispielsweise als sogenannte Koaxialleitungsresonatoren oder als Hohlleitungsresonatoren aufgebaut sein. to

Aus der US-PS 36 91 487 ist weiterhin eine Filteranordnung mit Helix-Resonatoren bekannt, bei der die zwischen den einzelnen Resonatoren vorgesehenen Trennwände am Gehäusedeckel angebracht sind und sich nicht bis zum Gehäuseboden erstrecken. Dadurch b^r, ergeben sich im Bereich der leerlaufenden Enden der Wicklungen der Helix-Resonatoren, also im Spannungsmaximum gelegene, vorwiegend kapazitive Kopplun gen zwischen den Resonatoren.

Weiterhin ist es aus der DE-AS 12 64 633 bekannt, benachbarte Resonatoren eines Mikrowellenfilters über induktiv wirkende, als Koppelschlitze ausgebildete Koppe!5ffnungen zu verkoppeln. Die Koppelschlitze sind hierbei jedoch durch Wegnehmen eines Teils der Filteraußenwandung gebildet, wobei die Außenwandung gleichzeitig den verbleibenden Teil der gemeinsamen Trennwand mit umfaßt Soll eine derartige Trennwand beispielsweise aus Gründen der Gewichtsersparnis sehr dünnwandig ausgeführt werden, so treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Befestigung der Trennwände am Außengehäuse und hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Kopplung sowie der fertigungstechnischen Realisierung auf.

In diesem Zusammenhang ist es auch beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 21 61 792 bekannt, induktive Kopplungen zwischen den Resonatoren in der gemeinsamen Trennwand als Loch- bzw. Schlitzkopplungen auszuführen. Die Trennwände sind dabei entweder vom Boden bis zum Deckel des Filtergehäuses teilweise weggefräst, oder am Boden und Deckel direkt angebracht Derartige Filtergehäuse mit teilweise ausgefrästen Trennwänden haben den Nachteil, daß der Deckel an dem noch verbleibenden Teil der Wände festgeschraubt werden muß, um einen definierten Kontakt und eine gleichbleibende Kopplung zu erhalten. Außerdem muß bei einer Ausführung mit am Boden und Deckel befestigten Trennwänden zur Erzielung einer exakt reproduzierbaren Kopplung der Deckel in bezug zum Boden exakt zentriert werden, damit die Trennwände sehr genau übereinanderliegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend erwähnten Schwierigkeiten nach Möglichkeit abzuhelfen und den Aufbau von Mikrowellenfiltern anzugeben, die fertigungstechnisch besonders einfach und mit einer guten Reproduzierbarkeit der jeweils gewünschten Kopplung auszuführen sind.

Ausgehend von einem Filier für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit mehreren miteinander gekoppelten Resonatoren, von denen jeweils der erste und letzte Resonator mit Anschlußleitungen für die Zuführung bzw. die Abnahme der elektromagnetischen Energie versehen ist und die einzelnen Resonatoren derart angeordnet sind, daß in ihrer elektrischen Wirkungsweise aufeinanderfolgende Resonatoren eine gemeinsame Trennwand mit induktiv wirkenden, als durchgehende Koppelschlitze ausgebildete Koppelöffnungen haben, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) die Koppelöffnungen sind dadurch elektrisch unsymmetrisch realisiert, daß jeweils die zugehörige gemeinsame Trennwand einseitig mit einer gemeinsamen Filterbodenplatte leitend verbunden ist und sich hinsichtlich ihrer Höhenabmessung h über der Filterbodenplatte nur über einen Teil der durch den Abstand zwischen der Filterbodenplatte und einer gegenüberliegenden Deckplatte sich ergebenden Resonatorabmessung erstreckt;

b) die Resonatoren sind als einseitig kurzgeschlossene Koaxialleitungsresonatoren mit parallel zur Filterbodenplatte verlaufenden Innenleitern ausgebildet;

c) die Innenleiter sind auf einer Seite elektrisch mit einer Stirnseite des Filtergehäuses nach Art einer Kammleitungsstruktur verbunden und auf der gegenüberliegenden Seite durch entsprechende Ausbildung des Filtergehäuses als Zylinder-Kon-

densatoren ausgebildet;

d) die Innenleiter des jeweils ersten und letzten Resonators sind galvanisch an die Anschlußleitungen angekoppelt

Das erfindungsgemäße Filter hat den besonderen Voneil, daß die Trennwände beliebig dünnwandig ausgeführt werden können, da der Deckel nicht, wie sonst erforderlich, an diesen Trennwänden befestigt werden muß. Es werden dadurch auch zusätzliche Kontaktschwierigkeiten vermieden.

Ein weiterer Vorteil besteht in der insbesondere bei mehrkreisigen Filtern erzielten Gewicht- und Volunienverringerung. Weiterhin kann der konstruktiv sehr einfach ausgeführte Deckel aus gezogenem Blech und dadurch besonders kostengünstig hergestellt werden. Durch die große Genauigkeit, die beim Fräsen erreichbar ist, erhält man eine gute Reproduzierbarkeit der gewünschten Kopplung.

Nachstehend wird die Erfindung anhind eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert

Es zeigen in der Zeichnung

F i g. 1 schematisch den Aufbau eines fünfkreisigen erfindungsgemäßen Filters,

Fig.2 einen Schnitt längs der Schnittlinie II von

g,

Fig.3 einen Schnitt längs der Schnittlinie III von Fig. 1,

Fig.4 das elektrische Ersatzschaltbild des Filters gemäß den F i g. 1 bis 3.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 ist ein aus fünf Resonatoren 1 bis 5 bestehendes Filter dargestellt, bei dem die einzelnen Resonatoren als Koaxialleitungsresonatoren ausgebildet sind. In dem rechteckigen Resonatorgehäuse, das eine gemeinsame Filterbodenplatte 6 und mit dieser Bodenplatte fest verbundene Stirn- und Seitenwände 7 aufweist, sind die 5 durch kapazitiv verkürzte Leitungsresonatoren realisierten Schwingkreise derart angeordnet, daß die Innenleiter Γ bis 5' der Resonatoren 1 bis 5 auf der einen Seite elektrisch leitend mit einer Stirnseite des Gehäuses verbunden sind, während sie auf ihrer anderen Seite als Zylinderkondensatoren enden.

In der F i g. 1 ist das Filtergehäuse im Bereich eines Eingangsresonators 1 teilweise aufgebrochen dargestellt Hieraus ist zu erkennen, daß dessen Innenleiter Γ galvanisch an dem Innenleiter des koaxialen Eingangsanschlusses 8 angekoppelt ist Dieser Innenleiter Γ ist auf einer Seite durch eine Schraubverbindung mittels einer Gegenschraube 9 elektrisch leitend mit einer Stirnseite des Filtergehäuses verbunden und gegebenenfalls axial justierbar. Auf der gegenüberliegenden Seite weist der Innenleiter Γ einen Abschnitt 10 größeren Durchmessers auf, der durch eine entsprechende Bohrung in der gegenüberliegende Stirnseite des Filtergehäuses aufgenommen ist, so daß dadurch die Wirkung eines Zylinderkondensators entsteht

Wie aus der Fig.2 zu ersehen ist, enthält das rechteckig ausgebildete Metallgehäuse eine gemeinsame Filterbodenplatte 6 mit hochgezogenen Seitenwänden 7 bzw. Stirnwänden, auf die eine der Filterbodenplatte gegenüberliegende Deckplatte 11 aufgesetzt ist Das Metallgehäuse enthält in seinem Inneren die Resonatoren 1 bis 5, deren Innenleiter 1' bis 5' jeweils parallel zur Filterbodenplatte 6 ausgerichtet sind.

Zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Lehre sind die gemeinsamen Trennwände 12 von in ihrer elektrischen Wirkungsweise aufeinander Folgenden Resonatoren einseitig mit der gemeinsamen Filterbodenplatte 6 leitend verbunden und erstrecken sich nicht bis zur gegenüberliegenden Deckplatte 11, sondern lediglich über einen Teil A der zwischen der Deckplatte und der Filterbodenplatte sich erstreckenden Distanz. Die Kopplung zwischen benachbarten Kreisen ist überwiegend magnetisch und wird vom gegenseitigen Abstand je zweier Resonatorinnenleiter bestimmt Wegen der beim Ausführungsbeispiel erforderlichen Kopplung und Güte, sowie um bei der Fertigung mit einem

ίο vernünftigen Fräserdurchmesser die Resonanzkammern bearbeiten zu können, sind die mechanischen Abstände zwischen benachbarten Kreisen verhältnismäßig groß gewählt Dies ermöglicht, die Kondensatoren jeweils am gleichen Ende der Resonatorinnenleiter anzubringea Der hier vorliegende Aufbau als Kammfilter erleichtert die Einhaltung der mechanischen Toleranzen der Innenleiterabstände, da im Gegensatz zum Interdigitalfilter die Innenleiterbohrungen von einer Seite aus gefertigt werden können. Das Innenteil des Kondensators ist in dem Gehäuse schraubbar angebracht, um die Kapazität des Zylinderkondensators verändern zu können.

Da die Deckplatte 11 nicht wie es sonst erforderlich ist, an den Trennwänden befestigt werden muß, können die gemeinsamen Trennwände 12 beliebig dünnwandig ausgeführt werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau werden außerdem zusätzliche Kontaktschwierigkeiten, wie sie bei Filtern nach dem Stand der Technik gerade zwischen den bis zur Deckplatte reichenden und mit einer Koppelöffnung versehenen gemeinsamen Zwischenwänden und der Deckplatte auftreten könnnen, vermieden. Außer durch den gegenseitigen Achsenabstand je zweier Resonatorinnenleiter kann beim Ausführungsbeispiel die Kopplung zwischen benachbarten Kreisen durch die Größe der Höhenabmessung h der gemeinsamen Trennwände 12 über der Filterbodenplatte 6 bestimmt werden. Mit zunehmender Höhenabmessung h der gemeinsamen Trennwände 12 nimmt die wirksame Koppelöffnung zwischen jeweils zwei benachbarten Resonatoren gleichzeitig ab, so daß dadurch ebenfalls der Grad der

Kopplung zwischen benachbarten Kreisen beeinflußt

werden kann.

Das elektrische Ersatzschaltbild der Anordnung nach

den F i g. 1 bis 3 ist in F i g. 4 dargestellt und läßt die in Form von konzentrierten Schaltelementen als Resonanzkreise dargestellten Resonatoren 1 bis 5 erkennen. Da die Kopplung von Resonator zu Resonator jeweils über eine Loch- bzw. Schlitzkopplung erfolgt, äußert

so sich dies im Ersatzschaltbild als Koppelinduktivität Diese Koppelinduktivitäten sind im Ersatzschaltbild durch die jeweils zwischen den Kreisen liegenden Koppelspulen /u, £j> /3,4 und U$ nachgebildet Da beim Ausführungsbeispiel die als Innenzylinder 10 ausgeführten Enden der Resonatorinnenleiter im Gehäuse schraubbar und damit axial verschiebbar angebracht sind, um die Kapazität des Zylinderkondensators verändern zu können, sind auch im Ersatzschaltbild die Kondensatoren der Kreise 1 bis 5 abstimmbar

ho dargestellt

Kammfilter haben sich als unversteuerte Bandpässe im Mikrowellenbereich gut bewährt. Sie zeichnen sich durch einen einfachen mechanischen Aufbau, sowie durch einen einfachen elektrischen Abgleich aus. Bei h"i dem erfindungsgemäßen Kammfilter bestimmten die Innenleiterabstände und die verschiedenen Höhen Λ in den Trennwänden die Zwischenkopplungen und somit ist beim fertig aufgebauten Filter nur noch die

Einstellung der Resonanzfrequenz erforderlich.

Es ist auch in analoger Weise eine Realisierung eines Interdigitalfilters nach der Erfindung möglich, bei dem benachbarte Innenleiter an entgegengesetzten Enden mit dem Gehäuse verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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Filter für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit mehreren miteinander gekoppelten Resonatoren, von denen jeweils der erste und letzte s Resonator mit Anschlußleitungen für die Zuführung bzw. die Abnahme der elektromagnetischen Energie versehen ist und die einzelnen Resonatoren derart angeordnet sind, daß in ihrer elektrischen Wirkungsweise aufeinanderfolgende Resonatoren eine ge- ίο meinsame Trennwand mit induktiv wirkenden, als durchgehende Koppelschlitze ausgebildete Koppelöffnungen haben, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: