DE3512936A1

DE3512936A1 - Waveguide filter

Info

Publication number: DE3512936A1
Application number: DE19853512936
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 7300 Esslingen Lange; Hermann 7302 Ostfildern Rothlübbers
Original assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Current assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-10-16

Abstract

In the case of a multi-circuit waveguide filter having cavity resonators which are bounded by shutters in planes at right angles to the axis, are separated from one another, are electrically coupled to one another via the shutter openings and are approximately half the waveguide wavelength long, said resonators and the shutters are constructed as tubular elements which are inserted alternately into a guide tube and rest on one another at the ends. In consequence, a simple and cost-effective production capability is achieved with high precision of the waveguide inner surfaces, which is critical for electrical quality. In the case of alternative design, which is particularly suitable for mass production, the waveguide resonators are produced integrally, for example in the casting process. They have internal diameters which become somewhat smaller in steps, the shutters resting on the shoulders thus formed and resting with their circumferences in a push fit on the inner wall of the cavity resonators.

Description

HohlleiterfilterWaveguide filter

Die Erfindung betrifft ein mehrkreisiges Hohlleiterfilter mit durch Blenden in zur Achse senkrechten Ebenen begrenzten und voneinander getrennten, elektrisch über die Blendenöffnungen miteinander verkoppelten, etwa eine halbe Hohlleiterwellenlänge langen Hohlraumresonatoren. Die Blenden dienen dabei nicht nur als die Hohlraumresonatoren in der Länge begrenzende Kammerwände und als Koppelelemente, sie wirken vielmehr elektrisch zugleich als im Ouerzweig liegende Blindwiderstände, die jeweils zusammen mit den Serien-Resonanzkreise darstellenden Hohlraumresonatoren die Kreise des Hohlleiterfilters, z.B. eines Bandpasses für einen Mikrowellenkonverter, bilden. Die zwischen zwei Hohlraumresonatoren liegenden Blenden sind für beide wirksam und daher anders bemessen als die Ein- und Ausgangsblende.The invention relates to a multi-circuit waveguide filter with through Orifices in planes perpendicular to the axis delimited and separated from each other, electrically Coupled to one another via the aperture openings, about half a waveguide wavelength long cavity resonators. The diaphragms not only serve as the cavity resonators Chamber walls that limit the length and act as coupling elements, rather they act electrical at the same time as reactances lying in the Ouerzweig, each together with the cavity resonators representing series resonance circles, the circles of the waveguide filter, e.g. a band pass for a microwave converter. The one between two Apertures located in cavity resonators are effective for both and are therefore dimensioned differently than the entry and exit panels.

Grundsätzlich sind hierbei alle Hohlleiterquerschnitte (rund, quadratisch, rechteckig) und die Übertragung einer oder auch beider Polarisationsrichtungen möglich. Aus dem Fachbuch "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, And Coupling Structures" von Matthaei, Young and Jones, Artech House Books, insbesondere Seiten 451 und 546 ist es von Rechteckhohlleitern bekannt, für Filter der eingangs genannten Art von außen durch Schlitze in den Hohileiter einzuführende Blenden zu verwenden. Insbesondere bei vielkreisigen Filtern ergeben sich bei dieser Ausführung lange Hohlleiter, die mit der erforderlichen Genauigkeit der Innenabmessungen nur schwer und entsprechend kostspielig herstellbar sind. Das Einbringen der Schlitze und die Befestigung der Blenden, z.B. durch Einlöten, verteuert diese bekannte Ausführung zusätzlich.Basically, all waveguide cross-sections (round, square, rectangular) and the transmission of one or both polarization directions is possible. From the textbook "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, And Coupling Structures" by Matthaei, Young and Jones, Artech House Books, especially pages 451 and 546 it is known from rectangular waveguides for filters of the type mentioned above to use diaphragms to be inserted outside through slits in the hollow conductor. In particular In the case of multi-circle filters, this design results in long waveguides, which with the required accuracy of the internal dimensions only with difficulty and accordingly are expensive to manufacture. The introduction of the slots and the attachment of the Panels, e.g. by soldering, make this known design more expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterfilter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es bei hoher Präzision der Innen flächen einfach und kostengünstig herstellbar und ggf. auch für die Serienfertigung geeignet ist.The invention is therefore based on the object of a waveguide filter of the type mentioned in such a way that it is with high precision of the inside surfaces can be produced easily and inexpensively and, if necessary, also for series production suitable is.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Hohlraumresonatoren und die Blenden als alternierend in ein Führungsrohr eingeführte, stirnseitig aneinanderliegende Rohrstücke ausgebildet sind.This object is achieved in that the cavity resonators and the panels as alternately introduced into a guide tube, butting against one another at the end Pipe sections are formed.

Die verhältnismäßig kurzen Resonator-Hohlleiterstücke sind einfach und kostengünstig mit hoher Genauigkeit der Innen flächen herstellbar (bei Rundhohlleitern z.B. als billige Drehteile). Außerdem sind keine Hohlleiterschlitze und keine besonderen Einrichtungen oder Maßnahmen zur Befestigung der Blenden nötig. Schließlich sind auch an die Genauigkeit der Führungsrohre keine hohen Anforderungen zu stellen, so daß insgesamt eine einfache Fertigung möglich und dabei trotzdem eine hohe Präzision der für die elektrische Qualität entscheidenden Innen flächen gewährleistet ist.The relatively short resonator waveguide sections are simple and can be produced cost-effectively with high accuracy of the inner surfaces (for round waveguides e.g. as cheap turned parts). In addition, there are no waveguide slots and no special ones Facilities or measures required to attach the panels. Finally are no high demands are placed on the accuracy of the guide tubes either, so that on the whole a simple production is possible and at the same time a high level of precision the interior surfaces, which are decisive for electrical quality, are guaranteed.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters nach Anspruch 2 ist die Herstellung durch die verringerte Anzahl der in das Führungsrohr einzubringenden Teile weiter vereinfacht. Zweckmäßigerweise sind dabei die Resonator-Rohrstücke mit zugehöriger Blende im Gußverfahren gefertigt.In one embodiment of the waveguide filter according to the invention Claim 2 is the production by the reduced number of in the guide tube parts to be introduced further simplified. The resonator pipe sections are expediently in this case manufactured with the corresponding cover in the casting process.

Dieses Herstellungsverfahren eignet sich auch für die in Anspruch 3 angegebene vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die sich darüberhinaus durch eine geringe Einfügungsdämpfung auszeichnet.This manufacturing process is also suitable for those in claim 3 indicated advantageous embodiment of the invention, which is also by characterized by a low insertion loss.

Die Ausbildung der Resonator-Rohrstücke mit abgesetztem Außendurchmesser gemäß Anspruch 4 bewirkt sowohl eine leichtere Einführbarkeit in das Führungsrohr, weil nur die beiden kurzen Endteile an seiner Innenseite anliegen, als auch einen geringeren Materialbedarf.The formation of the resonator pipe sections with a stepped outer diameter according to claim 4 both makes it easier to insert into the guide tube, because only the two short end parts rest on its inside, as well as one lower material requirements.

Bei einem in Anspruch 5 angegebenen Aufbau des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters sind die Resonator-Rohrstücke noch kürzer und damit handlicher und äußerst präzise herstellbar.In a construction of the waveguide filter according to the invention specified in claim 5 the resonator tube pieces are even shorter and therefore more manageable and extremely precise manufacturable.

Es ist an sich bekannt, zur Abstimmung der Dämpfung und/oder der Hohlleiter-Mittenfrequenz in den Hohlleiter eintauchende Abgleich- schrauben vorzusehen. Bei einer in Anspruch 6 beschriebenen Ausführung ist darüber hinaus ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen durch das axiale Spiel und eine Kompensation von Polarisationsfehlern durch Abweichungen der Hohlleiterinnenflächen von der Sollkontur (z.B. Elliptizität bei Rundhohlleitern) durch Verstellung der Schraube im Langloch und dadurch Verdrehung des Resonator-Rohrstücks um die Hohileiterachse ermöglicht.It is known per se for tuning the attenuation and / or the waveguide center frequency adjustment points immersed in the waveguide screws to be provided. at an embodiment described in claim 6 is also a compensation of Manufacturing tolerances due to the axial play and a compensation for polarization errors due to deviations of the inner waveguide surfaces from the target contour (e.g. ellipticity with round waveguides) by adjusting the screw in the elongated hole and thereby twisting it of the resonator pipe section around the axis of the hollow conductor.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Übertragungsqualität soll nach Möglichkeit ausschließlich der Grundmode übertragen werden.To ensure adequate transmission quality, after Possibility to transfer only the basic mode.

Dazu ist es bekannt, die an nicht vermeidbaren Unregelmäßigkeiten der Innenkontur entstehenden höheren Moden, in besonderen Modenfiltern zu unterdrücken. Bei dem erfindungsgemäßen Hohlleiterfilter sind durch Fertigungsungenauigkeiten an den Stirnflächen der Rohrstücke und Blenden in der Regel Abstände in der Größenordnung von jim gegeben, die bereits als Modenfilter in ausreichendem Maße wirksam sind. Zur absoluten Sicherstellung dieser Wirkung ist in Anspruch 7 eine Trennung der genannten Stirn flächen durch dünne Isolierschichten vorgesehen, wodurch in radialen Ebenen verlaufende Schlitze gebildet sind, die auf einfache und billige Weise Modenfilter ersetzen ohne den Grundmode merklich zu dämpfen.In addition, it is known to have unavoidable irregularities the inner contour arising higher modes to suppress in special mode filters. In the case of the waveguide filter according to the invention, manufacturing inaccuracies at the end faces of the pipe sections and diaphragms, distances of the order of magnitude are usually the order of the day given by jim, which are already sufficiently effective as mode filters. To absolutely ensure this effect is in claim 7 a separation of Said end faces provided by thin insulating layers, creating in radial Slits extending across planes are formed which use mode filters in a simple and inexpensive manner replace without noticeably dampening the basic fashion.

Eine weitere Alternative für den Aufbau des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters ist in Anspruch 8 angegeben. Durch die Ausbildung sämtlicher Hohiraumresonatoren als einstückiges, zweckmäßigerweise im Gußverfahren hergestelltes Teil, in dessen abgestufte Innenausnehmung die Blenden (z.B. maschinell) eingepreßt werden, ist eine besonders einfache, für die Großserienfertigung geeignete Ausführung geschaffen. Dabei sind durch eine Neigung der Innenflächen gemäß Anspruch 9 die Blenden in vorteilhafterweise leicht einführbar und doch am Sollort einwandfrei fixierbar. Zur Erzielung eines festen Sitzes der Blenden können alternativ - evtl.Another alternative for the construction of the waveguide filter according to the invention is specified in claim 8. By training all cavity resonators as a one-piece, expediently manufactured by casting process, in which stepped inner recess into which the panels are pressed in (e.g. by machine) created a particularly simple design suitable for large-scale production. In this case, the diaphragms are advantageously due to the inclination of the inner surfaces easy to insert and yet perfectly fixable at the intended location. To achieve a Alternatively, if the panels are firmly seated,

auch zusätzlich - die Innenflächen der Hohlleiter an den betreffenden Stellen Erhöhungen (z.B. Noppen, Rippen o.ä.) vorgesehen sein, die sich bei der Montage in die Umfangsfläche der Blenden eindrücken. Ebenso sind Verfahren möglich, bei denen temperaturabhängige Formänderungen benutzt sind.also in addition - the inner surfaces of the waveguide to the relevant Provide elevations (e.g. knobs, ribs, etc.) that are located at the Press the assembly into the circumferential surface of the panels. Procedures are also possible where temperature-dependent changes in shape are used.

Die Figuren zeigen den prinzipiellen Aufbau zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters als dreikreisiger Mikrowellenbandpaß für einen Satelliten-Empfangskonverter, wobei der Übersichtlichkeit halber von den drei Hohiraumresonatoren jeweils nur einer vollständig gezeichnet ist. Figur 1 stellt einen Axialschnitt und Figur 2 eine Draufsicht der ersten Ausführung dar, Figur 3 einen Axialschnitt der Alternative gemäß den Ansprüchen 7 und 8.The figures show the basic structure of two exemplary embodiments of the waveguide filter according to the invention as a three-circle microwave bandpass filter for a satellite reception converter, for the sake of clarity of the three Cavity resonators each only one is completely drawn. Figure 1 represents an axial section and FIG. 2 is a plan view of the first embodiment, FIG 3 shows an axial section of the alternative according to claims 7 and 8.

Bei der Ausführung nach den Figuren 1 und 2 sind in einem zylindrischen Führungsrohr 1 drei Hohiraumresonatoren 2 und vier diese in axialer Richtung begrenzende Blenden 3 stirnseitig aneinanderliegend angeordnet. Die Hohiraumresonatoren 2 sind als metallische Rohr stücke 4 mit einer axialen Ausdehnung von etwa einer halben Hohileiterwellenlänge und einer in Abmessung und Oberflächengüte den Ansprüchen an Hohl leiter genügenden zylindrischen Innenfläche 5 ausgebildet. An dieser liegen lediglich die zylindrischen Außenflächen der stirnseitigen Endteile 6 der Rohrstücke 4 an, während deren Verbindungsteile einen geringeren Durchmesser aufweisen.In the embodiment according to Figures 1 and 2 are in a cylindrical Guide tube 1, three cavity resonators 2 and four delimiting them in the axial direction Aperture 3 arranged on the end face one against the other. The cavity resonators 2 are as metallic pipe pieces 4 with an axial extent of about half Waveguide wavelength and a dimension and surface quality that meet the requirements on hollow conductor sufficient cylindrical inner surface 5 formed. Because of this only the cylindrical outer surfaces of the front end parts 6 of the pipe sections 4, while their connecting parts have a smaller diameter.

Dadurch ist einerseits eine nicht unerhebliche Materialersparnis und zum anderen eine leichte Einschiebbarkeit in das Führungsrohr 1 erreicht. Elektrisch stellen die Hohlraumresonatoren 2 im Längszweig liegende Serienresonanzkreise dar.As a result, on the one hand, a not inconsiderable saving of material and on the other hand, an easy insertion into the guide tube 1 is achieved. Electric represent the cavity resonators 2 series resonance circuits lying in the series branch.

Die Blenden 3 sind etwa 2 mm starke Metallscheiben mit einer Zentralbohrung 7, die so bemessen ist, daß die in die Resonatorhohlräume eintauchenden Blendenteile jeweils einen mit den angrenzenden Hohiraumresonatoren 2 zusammenwirkenden Parallelresonanzkreis im Querzweig bilden und darüber hinaus den im Einzelfall erforderlichen Kopplungsfaktor ergeben.The panels 3 are approximately 2 mm thick metal disks with a central hole 7, which is dimensioned so that the diaphragm parts immersed in the resonator cavities each one with the adjacent cavity resonators 2 interacting parallel resonance circuit in the transverse branch and also the coupling factor required in the individual case result.

Zur Feinabstimmung der Mittenfrequenz der Hohlraumresonatoren 2 ist eine Abgleichschraube 8 vorgesehen, die eine Ausnehmung 9 des Führungsrohrs 1 durchsetzt, in eine Gewindebohrung des Resonatorrohrstücks 4 eindrehbar und in Soll-Lage durch eine Kontermutter 10 fixierbar ist. Die Ausnehmung 9 ist in axialer Richtung etwas größer als der Durchmesser des Schraubenschaftes, wodurch auf einfache Weise Fertigungstoleranzen ausgleichbar sind. Außerdem ist sie quer zur Achse als Langloch ausgebildet, so daß mit Hilfe der Schraube 8 das Resonator-Rohrstück 4 zum Ausgleich von Polarisationsfehlern durch eine unzulässig hohe Elliptizität im Führungsrohr 1 um die Achse A drehbar ist.To fine-tune the center frequency of the cavity resonators 2 is an adjustment screw 8 is provided which penetrates a recess 9 of the guide tube 1, can be screwed into a threaded hole in the resonator pipe section 4 and in the desired position a lock nut 10 can be fixed. The recess 9 is somewhat in the axial direction larger than the diameter of the screw shank, which makes manufacturing tolerances in a simple manner are compensable. aside from that it is transverse to the axis as an elongated hole formed so that with the help of the screw 8, the resonator pipe section 4 to compensate of polarization errors due to an impermissibly high ellipticity in the guide tube 1 is rotatable about the axis A.

Resonator-Rohrstücke 4 und Blenden 3 sind an den aneinanderliegenden Stirn flächen mit einer einige Wmstarken Isolierschicht 11 versehen. Der dadurch gebildete dünne Radialschlitz wirkt als Modenfilter ohne die Übertragung des Grundmodes zu beeinträchtigen.Resonator pipe sections 4 and diaphragms 3 are on the adjacent Forehead surfaces provided with an insulating layer 11 that is a few watts thick. The thereby The thin radial slot formed acts as a mode filter without the transmission of the fundamental mode to affect.

Damit stellt die beschriebene Ausführung insgesamt ein einfaches und doch hochgenau herstellbares preisgünstiges Mikrowellen filter dar.Thus, the embodiment described represents a simple and overall but it is an inexpensive microwave filter that can be manufactured with high precision.

Der weitere, in Figur 3 angegebene Prinzipaufbau eines erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters weist einen einstückigen, in Druckgußtechnik hergestellten zylindrischen Hohileiterkörper 12 auf, dessen Innendurchmesser in Halbwellenabständen stufenweise verringert bzw. vergrößert ist. Die dabei gebildeten Schultern 13 dienen als Anschlag für die Blenden 14, die entsprechend abgestufte Außendurchmesser haben. Außerdem sind die Innenflächen der Hohlraum-Resonatorkammern unter etwa 2° zur Achse A hin geneigt und erreichen jeweils kurz vor der Schulter einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zugehörigen Blenden. Dadurch lassen sich diese, beginnend mit derjenigen, die den kleinsten Durchmesser aufweist, bis kurz vor die jeweilige Schulter leicht in den Hohileiter einführen und auf einfache Weise am Sollort im Preßsitz fixieren, wobei sie stirnseitig an der jeweiligen Schulter 13 anliegen. Diese Ausführung ist besonders für die maschinelle Großserienfertigung geeignet. Selbstverständlich sind auch hier in der beim ersten Beispiel beschriebenen Weise Abgleichsschrauben und/oder Schlitz-Modenfilter möglich.The further, shown in Figure 3 basic structure of an inventive Waveguide filter has a one-piece, die-cast cylindrical Hollow conductor body 12, the inner diameter of which in half-wave intervals is decreased or increased. The shoulders 13 formed thereby serve as a stop for the diaphragms 14, which have correspondingly graduated outer diameters. aside from that are the inner surfaces of the cavity resonator chambers at about 2 ° to the axis A. inclined and each reach a slightly smaller one just before the shoulder Diameter than the associated apertures. This allows these, starting with the one with the smallest diameter to just before the respective shoulder easily insert into the hollow conductor and in a simple manner at the desired location in the press fit fix, whereby they rest on the front side of the respective shoulder 13. This execution is particularly suitable for large-scale machine production. Of course are also adjusting screws in the manner described in the first example and / or slot mode filters possible.

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Claims

Claims 1. Multi-circle hollow conductor filter with diaphragms limited in planes perpendicular to the axis and separated from each other, electrically Coupled to one another via the aperture openings, about half a waveguide wavelength long cavity resonators, characterized in that the cavity resonators (2) and the diaphragms as alternately introduced into a guide tube (1) on the end face adjacent pipe sections (4, 3) are formed.

2. hollow conductor filter according to claim 1, characterized in that each a resonator pipe section (4) and a diaphragm pipe section (3) firmly connected to one another Unit are formed.

3. Waveguide filter according to claim 2, characterized in that the Orifice pipe section (3) is arranged in the middle of the resonator pipe section (4).

4. hollow conductor filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the front end parts of the resonator pipe sections (4) each as one of the Inner contour of the guide tube (1) adapted collar (6) are formed between which they have smaller external dimensions.

5. hollow conductor filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the resonator pipe sections (4) each consist of two quarter-wave sections.

6. Waveguide filter according to one of claims 1 to 5 for circular waveguides, characterized in that at least one resonator pipe section (4) has a Recess (9) of the guide tube (1) penetrating into a threaded hole in the resonator tube section (2) screw-in adjustment screw (8) is provided, which is formed by appropriate shaping the recess (9) in a plane perpendicular to the axis and slightly also in the axial plane Direction is movable.

7. Waveguide filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the end faces of all pipe sections (3, 4) with a thin insulating layer (11) are provided.

8. Multi-circle waveguide filter with diaphragms perpendicular to the axis Levels delimited and separated from each other, electrically via the aperture openings Cavity resonators coupled to one another, about half a waveguide wavelength long, characterized in that the overall one-piece cavity resonators (12) gradually have somewhat smaller inner diameters and the resulting Shoulders (13) are also stops for diaphragms (14).

9. waveguide filter according to claim 8, characterized in that the inner walls of each cavity resonator stage are conical towards the associated diaphragm rejuvenate.