DE2808369A1

DE2808369A1 - Mikrowellenfilter mit einem unterhalb seiner h tief 10 -grenzfrequenz betriebenen rechteckhohlleiter

Info

Publication number: DE2808369A1
Application number: DE19782808369
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Heina
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1979-09-06

Description

Mikrowellenfilter mit einem unterhalb seiner H10-Grenz-
frequenz betriebenen Rechteckhohlleiter Die Erfindung betrifft ein Mikrowellenfilter mit einem unterhalb seiner H10-Grenzfrequenz betriebenen Rechteckhohlleiter (Below Cut Off-Hohlleiter), dessen eine Breitseite im Bereich ihrer Mitte mit in den Hohlleiterquerschnitt hineinragenden, kapazitiv wirkenden leitenden Stiften versehen ist.
Derartige Mikrowellenfilter, die mit unterhalb ihrer H10-Grenzfrequenz betriebenen Hohlleitern realisiert sind, sind beispielsweise aus dem Aufsatz "Mikrowellenbauteile mit Grenzfrequenzhohlleitern" von G. Craven aus "Elektrisches Nachrichtenwesen", Band 47, Nr. 4, 1972, Seiten 277 bis 291, bekannt. Um diese unterhalb ihrer H10-Grenzfrequenz betriebene Hohlleiter (BECO-Hohlleiter -Below Cut Off-Hohlleiter), in denen unter normalen Umständen wegen ihres rein induktiven Verhaltens jede elektromagnetische Welle aperiodisch abklingt, für hinsichtlich ihrer Frequenz unterhalb der H10-Grenzfrequenz liegende elektromagnetische Wellen durchlässig zu machen, müssen in berechenbaren Abständen kapazitive Elemente, z.B. in Form von leitenden Stiften in den Hohlleiter eingebracht werden. Die dadurch entstehende Struktur läßt sich durch invertergekoppelte Parallelresonanzkreise beschreiben. Die kapazitiven Elemente bestimmen im wesentlichen die Resonanzkreise, da deren Änderung sich unmittelbar - wegen der näherungsweise konstanten Induktivität - auf die Resonanzkreisgrößen auswirkt. Zur Realisierung von hochwertigen Filtern ist es notwendig, Resonanzkreise mit hinreichend großer Güte zu verwenden.
In der BECO-Technologie lassen sich solche Kreise mit einfachen metallischen Schrauben nicht realisieren.
Aus dem Aufsatz "The Design of Evanescent Mode Waveguide Bandpass Filters for a Prescribed Insertion Loss Characteristik" von G.F. Craven und C.K. Mok (IEERE, Transactions Magn. Vol MIT-19, No. 3, March 1971), gehen Formeln hervor, mit deren Hilfe die Abstände zwischen den leitenden Stiften berechnet werden können. Es genügt dabei, die Inverterkonstanten zu berechnen, da in ihnen die erforderlichen Abstände zwischen den Stiften direkt enthalten sind. Es muß dabei unterschieden werden, zwischen den Abständen des ersten bzw. letzten Stiftes, und dem jeweils benachbarten Stift einerseits und den gegenseitigen Abständen der restlichen inneren Stifte andererseits.
Mit dem Wissen über die Lage der Abstimmelemente ist bereits der Aufbau eines Filters möglich. Man kann an den entsprechenden Stellen in den BECO-Hohlleiter leitende Schrauben so weit eindrehen, bis sich die gewünschte Filterstruktur ergibt. Ein derartiges Vorgehen ist im allgemeinen relativ aufwendig, insbesondere hinsichtlich des Zeitbedarfes und ergibt meist keine ausreichend geringe Durchgangs dämpfung.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden, und für ein eingangs erwähntes Mikrowellenfilter einen Aufbau anzugeben, durch den sich eine maximale Güte ergibt.
Ausgehend von einem Mikrowellenfilter mit einem unterhalb seiner H10-Grenzfrequenz betriebenen Rechteckhohlleiter (Below Cut Off-Hohlleiter), dessen eine Breitseite im Bereich ihrer Mitte mit in.den Hohlleiterquerschnitt hineinragenden, kapazitivwirkenden leitenden Stiften versehen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Verhältnis von Hohlleiterbreitseite zu Hohlleiterhöhe von annähernd 2:1 das Verhältnis d/a von Stiftdurchmesser d zu Hohlleiterbreitseite a innerhalb eines zwischen den Werten 0,35 und 0,5 gelegenen Bereiches gewählt ist.
Vorteilhaft ist, daß sich bei einer erfindungsgemäßen Bemessung weitgehend unabhängig von den weiteren Aufbauparametern des Filters stets eine maximale Güte ergibt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein aus einem BECO-Hohlleiter aufgebautes Mikrowellenfilter auschnittsweise dargestellt.
Der unterhalb seiner H10-Grenzfrequenz betriebene Rechteckhohlleiter 1 hat ein Verhältnis von Hohlleiterbreite a zu Hohlleiterhöhe b von 2:1 und ist an seiner einen Breitseite mit Bohrungen versehen, durch die leitende Stifte 2 in den Hohlleiterquerschnitt ragen. Die Bohrun- gen sind in gemäß dem einleitend genannten Aufsatz berechenbaren gegenseitigen Abständen @ jeweils im Bereich der Mitte der Hohlleiterbreitseite angebracht.
Bei in einem weiten Bereich beliebiger Dimensionierung des Verhältnisses von Stifteintauchtiefe 1 zur Hohlleiterbreitseite b ergibt sich stets eine maximale Resonanzkreisgüte, wenn gemäß der Erfindung das Verhältnis d/a von Stiftdurchmesser d zur Hohlleiterbreitseite a innerhalb eines zwischen den Werten 0,35 und 0,5 gelegenen Bereiches gewählt ist.
Zum Ausgleich von mechanischen Toleranzen kann eine Endkorrektur durch eine in eine Bohrung des Stiftes 2 eingedrehte kleine Abstimmschraube 3 vorgenommen werden. Es ändert sich hierbei die Kapazität des Stiftes nur unwesentlich, wenn der Durchmesser der Bohrung bzw. der Abstimmschraube 3 klein ist im Verhältnis zum Stiftdurchmesser.
Bei einer größeren Bohrung verringert sich die wirksame Kapazität des Stiftes 2, was jedoch durch entsprechendes Eindrehen der Abstimmschraube 3 ausgeglichen werden kann. Ist eine Korrekturmaßnahme nicht erforderlich, so kann die Bohrung offen bleiben, ohne daß dadurch Leistung verloren geht, da in der kleinen Bohrung die auftretenden elektromagnetischen Wellen sehr rasch aperiodisch abklingen.
In der Fig. 2 ist die unbelastete Resonanzkreisgüte Qu in Abhängigkeit vom Verhältnis d:a des Stiftdurchmessers d zur Hohlleiterbreitseite a für verschiedene Verhältnisse l:b der Eintauchtiefe 1 zur Hohlleiterschmalseite b dargestellt. Es zeigt sich, daß eine maximale Güte stets innerhalb eines zwischen den Werten 0,35 und 0,5 gelege- nen Bereiches für das Verhältnis von Stiftdurchmesser zur Hohlleiterbreitseite gegeben ist.
2 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Mikrowellenfiltermit einem unterhalb seiner H10-Grenzfrequenz betriebenen Rechteckhohlleiter (Below Cut Off-Hohlleiter), dessen eine Breitseite im Bereich ihrer Mitte mit in den Hohlleiterquerschnitt hineinragenden kapazitiv wirkenden leitenden Stiften versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem Verhältnis von Hohlleiterbreitseite zu Hohlleiterhöhe von annähernd 2:1 das Verhältnis d/a von Stiftdurchmesser d zu Hohlleiterbreitseite a innerhalb eines zwischen den Werten 0,35 und 0,5 gelegenen Bereiches gewählt ist.
2. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die leitenden Stifte (2) eine konzentrisch zu ihrer Längsachse angeordnete und mit einem Gewinde versehene Bohrung aufweisen, und daß in der Bohrung eine Abstimmschraube(3) für den Feinabgleich vorgesehen ist.