DE3617203C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Hohlleiterfilter für einen Hohl­ leiter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Hohlleiter werden insbesondere in der Mikrowellentechnik als Wellenleiter benutzt, wobei derartige Hohlleiter aus einem hohlen metallischen Rohr mit beispielsweise rechteckigem, quadratischem, aber auch kreisrundem oder seltener elliptischem Querschnitt bestehen kann. Überschreitet die zugeführte Hochfrequenzschwingung die Grenzfrequenz, so breiten sich die Hohlleiterwellen aus. Mittels derartiger Hohlleiter können sowohl magnetische Wellen sowie auch elektrische Wellen unter­ schiedlicher Feldtypen übertragen werden.

Die Hohlleiterfilter unter Einsatz von Blenden entsprechen dabei im Prinzip der Zusammenschaltung von mehreren Re­ sonatoren mit Hilfe von Invertoren. Im Regelfall handelt es sich bei den Resonatoren um Leitungsabschnitte von Rund- oder Rechteckhohlleitern bestimmter Länge. Im Einzelfall bei elliptischen Hohlleitern können auch entsprechend im Quer­ schnitt elliptisch gestaltete Leitungsabschnitte verwandt werden. Die gebräuchlichsten Wellentypen für diese An­ ordnung sind die H₁₁-Welle für einen Rundhohlleiter und die H₁₀-Welle für den Rechteckhohlleiter, der auch zu einem quadratischen Hohlleiter entartet sein kann. Werden in einem solchen Hohlleiter beispielsweise kreisrunde Lochblenden ein­ gefügt, so können die Invertoren als Shuntinduktivitäten auf­ gefaßt werden, die über Leitungen negativer Länge mit als Resonatoren wirkenden ^λ/₂-Leitung verbunden sind. Solche Filter sowie ihre Dimensionierung werden in der Literatur häufig beschrieben.

Gegenüber anderen Techniken wie z. B. der Streifenleiter­ technik bietet die Hohlleitertechnik den Vorteil, daß in dieser Technik verlustarme Filter realisiert werden können. Dafür mußte aber bisher der Nachteil eines hohen Fertigungsauf­ wandes in Kauf genommen werden, da an den mechanischen Abmessungen hohe Toleranzanforderungen gestellt werden und die elektrischen Verbindungen der einzelnen Teile die Filter­ charakteristik entscheidend beeinflussen können.

Zwar sind unter anderem Hohlleiterfilter bekannt, die auf galvanoplastischem Weg hergestellt werden. Diese in der Praxis äußerst gute Werte aufweisenden Filter sind aber nur äußerst aufwendig und sehr kostenintensiv herstellbar, so daß deren Einsatz bereits auf Grund der hohen Kosten vielfältig aus­ scheidet.

Von daher sind auch Bandpaßfilter im Bereich der Hohlleiter­ technik bekanntgeworden, die auf billigerem Wege herstell­ bar sind und dazu aus mehreren Einzelteilen gefertigt werden, was aber immer noch relativ aufwendig ist. Bei einem be­ kannten Verfahren werden dabei zum Beispiel in einen Hohl­ leiter Querschlitze eingefräst, um danach durch diese Schlitze hindurch Blenden in den Hohlleiter einzustecken und einzulöten. Dabei muß neben einer genauen Positionierung der Blenden auf eine gute Lötverbindung geachtet werden, da quer über die Lötstelle Wandströme fließen. Dieses Filter ist damit wegen des hohen Arbeitsaufwandes ebenfalls nicht für eine Fertigung in großen Stückzahlen geeignet. Ein entspre­ chender Hohlleiter mit fest eingebauten Blenden ist beispiels­ weise aus der US-PS 25 46 742 bekanntgeworden. Lediglich für die Einstellung des Filters ist ein im Abstand zu den durch die fest eingebauten Blenden gebildeten Resonatoren wei­ terer, in Axialrichtung in gewissen Bereichen verschiebbarer Resonator im Hohlleiter gehalten, der stirnseitig durch je eine Blende begrenzt ist. Die so gebildete Resonatorbox weist vorstehende, durch entsprechende Ausnehmungen im Hohlleiter hindurchra­ gende Betätigungsknöpfe auf, um diese Resonatorbox durch Axialverschiebung im Hohlleiter entsprechend justieren zu können. Auch bei diesem Hohlleiterfilter bestehen also die be­ reits beim vorstehend abgehandelten Stand der Technik aufgeführ­ ten Nachteile, wobei bei dem axial verschieblichen Resonator noch zusätzlich der Nachteil besteht, daß hier immer auf eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem axial ver­ schieblichen Resonator und den ihn umgebenden eigentlichen Hohlleiter geachtet werden muß.

Darüber hinaus sind aber auch Bandfilter für Hohlleiter mit Topfform bekanntgeworden, an deren einer Stirnseite die Lochblende sitzt.

Diese Hohlleiterabschnitte, deren Länge der Resonanzlänge entspricht, werden jeweils in gleicher Ausrichtung stirnseitig zusammengefügt und müssen dort einzeln verlötet werden. Dabei muß auch hier die Lötung exakt durchgeführt werden, da im Bereich der Lötstellen ebenfalls quer über die Löt­ stelle fließende Wandströme auftreten.

Aus der US-PS 31 37 828 sind gattungsgemäße Hohlleiterfilter bekanntgeworden, die unverlötet stirnseitig in einem Hohl­ leiter aneinander gereiht werden können. Dazu ist allerdings Voraussetzung, daß die jeweiligen Blenden in der Mitte des jeweiligen rohrförmigen Leitungsabschnittes sitzen, welcher wiederum der Länge des Resonators entspricht. Die Trennung der einzelnen Leitungsabschnitte in der Mitte eines Resona­ tors, also an dem stirnseitigen offenen Ende der vorstehend erläuterten Leitungabschnitte ist danach deshalb möglich, da in der Mitte des Resonators die Spannung groß und der Strom minimal wird, so daß - auch wenn die Leitungsab­ schnitte an dieser Stelle nicht miteinander verlötet werden - die Leistungsverluste nur minimal und zu vernachlässigen sind. Die erwähnten Hohlleiterabschnitte mit den in der Mitte in der Transversalebene liegenden Blenden können aber dann wieder nicht oder nur mit größten Schwierigkeiten im Tiefzieh­ verfahren, sondern lediglich im Fräs- oder Ätzverfahren her­ gestellt werden, was ebenfalls wieder äußerst zeit-, arbeits- und somit kostenintensiv ist.

Insbesondere aber auch für den Einsatz in Satelliten- und Rundfunkempfängern, die als Masseartikel möglichst billig in der Herstellung sein müssen, sind derartige Filter­ konfigurationen, die einen so hohen Fertigungs- und Kostenaufwand erfordern, aber nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es von daher, ein Hohlleiterfilter zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik deutlich einfacher herstell- und handhabbar ist, ohne daß dabei Verschlechterungen der elektrischen Parameter auftreten. Darüber hinaus soll das entsprechende Filter durch Nacharbeit bzw. Austausch einzelner Elemente leicht abge­ glichen oder in seiner Charakteristik verändert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Hohlleiterfilter ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar, ohne daß dadurch Verschlech­ terungen im Hinblick auf die elektrischen charakteristischen Kenndaten festzustellen wären. Dazu ist das erfindungsgemä­ ße Bandpaßfilter, d. h. jeder Resonator in Längsrichtung zumindest zweigeteilt ausgebildet, und zwar derart, daß anstelle der jeweils einen Blende nunmehr zwei aneinander­ grenzende Blenden entstehen. Dadurch kann die nach dem Stand der Technik notwendige Lötverbindung an dieser Stelle vermieden werden, so daß die so gestalteten jeweils paar­ weise aufeinanderzu ausgerichteten Leitungsabschnitte un­ verlötet in einen Hohlleiter bzw. Hohlkörper eingeführt wer­ den können. Darüber hinaus können aber diese Leitungsab­ schnitte fertigungstechnisch äußerst einfach z. B. im Tiefzieh­ verfahren hergestellt werden, da die Blende selbst nicht in der Mitte oder an einer anderen Stelle, sondern am stirn­ seitigen Ende des Leitungsabschnittes sitzt. Ferner sind die jeweils gegenüberliegend mit einer Blende versehenen Mantel­ abschnitte in der Mitte des Resonators quer zu dessen Axial­ länge geteilt.

In bestimmten Einsatzfällen mag es gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 2 angebracht sein, zwischen den beiden auf­ einander zu weisenden Blenden zweier benachbarter Leitungs­ abschnitte noch eine Zwischenblendenplatte bzw. -Scheibe ein­ zufügen.

Obgleich der jeweils verbleibende Mantelabschnitte eines Lei­ tungsabschnittes in Axialrichtung die halbe Länge des Resona­ tors aufweist, kann in einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 ebenso vorgesehen sein, daß der verbleibende Mantelabschnitt lediglich ¹/₈ der Leitungswellenlänge beträgt, wobei dann die Blende als Resonanzblech ausgebildet ist.

Die Erfindung wird an Hand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. 1 einen auszugsweise schematische Längsschnittdar­ stellung durch einen Hohlleiter mit mehreren einen Resonator bildenden Leitungsabschnitten;

Fig. 2 eine schematische Stirnseitenansicht längs der Linie II-II in Fig. 1 bei einem rechteck­ förmigen Hohlleiter;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Fig. 2 bezüglich eines rohrförmigen Hohlleiters;

Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausführungsform zu Fig. 2 und 3.

Nachfolgend wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In Fig. 1 ist in schematischer ausschnittsweiser Längsschnitt­ darstellung ein Hohlkörper 1 gezeigt, in welchem Bandpaß- bzw. Hohlleiterfilter 3 eingesteckt sind. Bei dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 und 2 soll es sich beispielsweise um einen rechteckförmigen Hohlleiter handeln, bei dem die einzelnen Leitungsabschnitte 5 aus zum Beispiel einem jeweiligen im Querschnitt dem Hohlkörper angepaßten, also ebenfalls recht­ eckförmigen Mantelabschnitt 7. An jeweils einer Stirnseite ist eine Blende 9, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Loch­ blende ebenfalls in Rechteckform vorgesehen, die stirnseitig am Ende eines jeweiligen Mantelabschnittes 7 sitzt. In einer einfachen Ausgestaltung ist die Blende 9 mit dem jeweiligen Mantelabschnitt 7 einstückig ausgebildet, und kann beispiels­ weise einfach durch Tiefziehen und Ausstanzen der Blende 9 hergestellt werden.

Die so den Hohlkörper bildenden Leitungsabschnitte 5 werden jeweils paarweise so in den eine axiale Aneinanderreihung gewährleistenden Hohl- oder Tragkörper 1 eingeführt, so daß jeweils zwei Blenden 9 zweier benachbarter Leitungsabschnite 5 nebeneinander zu liegen kommen.

In Fig. 1 ist dabei durch die beiden mittleren Leitungs­ abschnitte 5 ein Resonator vom Typ H₁₀₁ gebildet. Die Wand­ stromverteilung der ungestörten Resonanz ist dabei derart, daß bei z = ¹/₂ keine Längsströme fließen, weshalb eine Teilung des Resonators an dieser Stelle problemlos möglich ist.

Mit anderen Worten kann darauf verzichtet werden, daß der aus den jeweils beiden Leitungsabschnitten 5 gebildete Reso­ nator an dieser Stelle verlötet ist. Mit 1 ist dabei die Einbau­ länge des Resonators verzeichnet. Da zudem die Längsströme in der Koppelöffnung erst bei großen Lochdurchmessern be­ achtet werden müssen, wird bei der vorstehend erläuterten Ausführung der Lochblenden keine Störung der Koppelfunktion bewirkt, wenn die Blenden nicht verlötet werden.

Es soll ferner noch angemerkt werden, daß natürlich die Einzelteile des vorstehend erläuterten Filters auch verlötet werden können, wobei aber auf Grund des Fehlens longi­ dudinaler Wandströme an den Nahtstellen die elektrischen Ver­ luste, die durch das im allgemeinen schlecht leitende Lot ver­ ursacht werden, praktisch vernachlässigbar gering sind. Von daher kann also auf eine Lötung ganz verzichtet werden, da eine Anregung von Wellen, die sich zwischen den Blenden­ teilen ausbreiten, nicht auftritt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der einzelnen Filterabschnitte jeweils ^g/₂ bzw. geringfügig weniger. Die Leitungs­ abschnitte mit den zugehörigen Lochblenden lassen aber auch einen Filterstruktur zu, bei welcher die Koppelöffnungen als Resonatoren wirken, die durch ^λ/₄-Leitungen verbunden werden.

Nachfolgend wird auf Fig. 3 Bezug genommen, in der die Schnittdarstellung längs der Linie II-II in Fig. 1 für den Fall eines runden Hohlleiters mit entsprechend eingesetzten rohrförmigen Leitungsabschnitt dargestellt ist. Abweichend von den in Fig. 2 und 3 gezeigten Lochblenden können aber auch andere Koppelöffnungen vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist nochmals das Beispiel einer stirnseitigen Schnitt­ darstellung durch einen rechteckförmigen Resonator gezeigt, wobei der zugehörige zumindest zweigeteilte Leitungsabschnitt 5 eine rechteckförmige Koppelöffnung 11 aufweist, die durch zwei gegenüberliegende Blendenabschnitte 9 gebildet ist.

Abschließend wird angemerkt, daß die Koppelöffnungen 11 durchaus unterschiedlich geformt sein können, wobei auch möglich ist, daß dadurch die Blende als Resonanzblende wirkt. Die Länge eines Leitungsabschnittes beträgt dann ¹/₈ der Leitungswellenlänge.

Claims (4)

1. Hohlleiterfilter, bestehend aus zu einem Hohlleiter zusammengefügten und in einem Hohlkörper einbringbaren Hohlleiter-Leitungsabschnitten, an denen in Transversalebe­ nen des Hohlleiters liegende Blenden sitzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitungsabschnitte (5) im Bereich ihrer Blenden (9) jeweils in einer Transversalebene des Hohl­ leiters derart geteilt sind, daß zumindest jeweils zwei Lei­ tungsabschnitte (5) mit stirnseitig aufeinanderzu weisenden, nebeneinanderliegenden Blenden (9) gebildet sind und daß die sich von den jeweils gegenüberliegenden Blenden (9) aus in Axialrichtung des Hohlleiters aufeinanderzu erstreckenden Mantelabschnitte (7) der jeweiligen Leitungsabschnitte (5) jeweils die halbe Axiallänge eines Resonators aufweisen.

2. Hohlleiterfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den jeweils beiden aufeinanderzu weisenden Blenden (9) eine Zwischenblendenplatte bzw. -scheibe ein­ gefügt ist.

3. Hohlleiterfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Mantelabschnitte (7) ein Achtel der Lei­ tungswellenlänge aufweisen.

4. Hohlleiterfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die geteilt ausgebildeten Leitungs­ abschnitte (5) mit den jeweils zugehörigen Blenden (9) als Tiefziehteile ausgebildet sind.