DE3708964C2

DE3708964C2 -

Info

Publication number: DE3708964C2
Application number: DE19873708964
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing Rosenberg, (Fh), 7151 Allmersbach, De
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1989-11-09
Also published as: DE3708964A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenmultiplexer, der mindestens einen Hohlraumresonator aufweist, in dem zwei orthogonal zueinander polarisierte Wellenmoden mit verschiedenen Resonanzfrequenzen existent sind.The present invention relates to a microwave multiplexer that at least has a cavity in which two orthogonal to each other polarized wave modes with different resonance frequencies exist.

Bei einem aus den Patent Abstracts of Japan, E-375, 22. Januar 1986, Vol. 10/16, Nr. 60-1 78 702 bekannten Mikrowellendiplexer sind in einen Hohlraumresonator nur zwei orthogonal zueinander polarisierte Wellenmoden eingekoppelt, deren Resonanzfrequenzen unterschiedlich sind. Da es sich hierbei um zwei entartete Wellenmoden handelt, können deren Resonanzfrequenzen nur einen relativ geringen gegenseitigen Abstand haben; d. h. die Resonanzkreise dieses Mikrowellendiplexers sind auf sehr dicht nebeneinander liegende Frequenzkanäle abgestimmt. Ein Mikrowellediplexer mit ebenfalls zwei in einem Hohlraumresonator existierenden, orthogonal polarisierten TE-Wellenmoden, die aber nicht auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt sind, ist aus einer Veröffentlichtung von Nelson, Conrad E. mit dem Titel "Circularly Polarized Microwave Cavity Filters" in IRE Transactions on Microwave Theory an Techniques, April 1957, Vol. MTT-5, Nr. 2, S. 136-147 bekannt.In one of the Patent Abstracts of Japan, E-375, January 22, 1986, Vol. 10/16, No. 60-1 78 702 known microwave diplexers are in a cavity resonator only two wave modes polarized orthogonally to each other are coupled in, whose resonance frequencies are different. Because this is are two degenerate wave modes, their resonance frequencies can only have a relatively small mutual distance; d. H. the resonance circles this microwave diplexer are on very closely spaced frequency channels Voted. A microwave diplexer with also two existing in a cavity resonator, orthogonally polarized TE wave modes, but not to different ones Resonance frequencies are matched, is from a publication by Nelson, Conrad E., entitled "Circularly Polarized Microwave Cavity Filters "in IRE Transactions on Microwave Theory an Techniques, April 1957, Vol. MTT-5, No. 2, pp. 136-147 known.

In der Veröffentlichung von Wai-Cheung Tang und Sujeet K. Chauduri "A True Elliptic-Function-Filter Using Triple-Mode Degenerate Cavities" in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-32, Nr. 11, Nov. 1984, S. 1449-1454 ist ein Hohlraumresonator mit drei darin existenten Wellenmoden beschrieben, die alle auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sind.In the publication by Wai-Cheung Tang and Sujeet K. Chauduri "A True Elliptic Function Filter Using Triple-Mode Degenerate Cavities "in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-32, No. 11, Nov. 1984, pp. 1449-1454 is a cavity resonator with three existing therein Wave modes described, all tuned to the same resonance frequency are.

Aus der DE-PS 28 11 070 ist ein Mikrowellenmultiplexer bekannt, bei dem mehrere mehrkreisige Hohlraumresonatoren, von denen jeder auf einen der dem Multiplexer zugeführten Frequenzkanäle abgestimmt ist, an einen gemeinsamen Sammelhohlleiter angekoppelt sind. Gerade wenn ein solcher Multiplexer für viele Frequenzkanäle ausgelegt sein soll, wird er aufgrund der großen Zahl von Hohlraumresonatoren sehr voluminös und schwer. Beispielsweise für den Einsatz eines Mikrowellenmultiplexers in einem Satelliten gilt es aber, die Baugröße und das Gewicht so gering wie möglich zu halten.From DE-PS 28 11 070 a microwave multiplexer is known in which several multi-circuit cavity resonators, each of which is on one of the frequency channels fed to the multiplexer is matched to a common one Collection waveguides are coupled. Especially when such a multiplexer should be designed for many frequency channels, it is due to the large Number of cavity resonators very bulky and heavy. For example for However, the use of a microwave multiplexer in a satellite is important to keep the size and weight as low as possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenmultiplexer der eingangs genannten Art anzugeben, der mit weit auseinanderliegenden Frequenzkanälen betrieben werden kann und dabei dessen Baugröße und Gewicht möglichst gering sind.The invention is therefore based on the object of a microwave multiplexer of the type mentioned at the beginning, the one with widely spaced Frequency channels can be operated and its size and weight are as low as possible.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Merkmale gelöst. This object is achieved by the features listed in the claim.

Zweckmäßige Ausführungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Appropriate embodiments of the invention specified in claim 1 go from the subclaims.

Bei einem entsprechend der Erfindung ausgeführten Mikrowellenmultiplexer beinhaltet mindestens ein Hohlraumresonator Filterkreise verschiedener Frequenzkanäle. Dadurch reduziert sich die Zahl der Hohlraumresonatoren gegenüber Mikrowellenmultiplexern gemäß dem Stand der Technik. Durch die gemäß der Erfindung mögliche Auskopplung der Frequenzkanäle aus einem gemeinsamen Resonator entfällt der Sammelhohlleiter; und wenn mehrere solcher Einheiten zusammengeschaltet werden, reduzieren sich die Abmessungen und das Gewicht eines Sammelhohlleiters erheblich.In a microwave multiplexer designed according to the invention contains at least one cavity resonator filter circuits of different frequency channels. This reduces the number of cavity resonators compared to Microwave multiplexers according to the prior art. By the according the invention possible coupling of the frequency channels from a common The resonator eliminates the collection waveguide; and if several such Units are interconnected, the dimensions and are reduced the weight of a collecting waveguide considerably.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing, the following the invention explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Mikrowellenmultiplexer, der, weil er in der einfachsten Ausführung auf nur zwei verschiedene Frequenzkanäle abgestimmt ist, als Diplexer bezeichnet wird.The figure shows a microwave multiplexer, because it is in the simplest Execution is tuned to only two different frequency channels, as Diplexer is called.

Dieser Diplexer besteht aus einem einzigen runden Hohlraumresonator HR mit Koppelöffnungen K 1 und K 3 an den beiden Stirnseiten und einer seitlich angeordneten Koppelöffnung K 2. Der Hohlraumresonator HR ist bezgl. seiner Länge und seines Durchmessers so dimensioniert, daß elektromagnetische Energie eines ersten Frequenzkanals, die durch die stirnseitige Koppelöffnung K 1 in den Hohlraumresonator HR eingekoppelt wird, darin den Wellenmodus vom Typ TE113 anregt und daß elektromagnetische Energie eines zweiten Frequenzkanals, die durch die seitliche Koppelöffnung K 2 eingekoppelt wird, im Hohlraumresonator einen Wellenmodus vom Typ TM012 anregt. Dabei entstehen, hervorgerufen durch eine in dem Hohlraumresonator befindliche Diskontinuität, aus dem Wellenmodus TE113 zwei zueinander orthogonal polarisierte Wellenmoden dieses Typs, welche zwei Resonanzkreise R 1 und R 2 darstellen, die auf die Mittenfrequenz des ersten Frequenzkanals abgestimmt sind. Der Wellenmodus TM012 stellt einen auf die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzkanals abgestimmten Resonanzkreis R 3 dar. Somit erfüllt der eine Hohlraumresonator HR gleichzeitig die Funktion zweier Bandpaßfilter, von denen das eine zweikreisig und auf den ersten Frequenzkanal und das andere einkreisig und auf den zweiten Frequenzkanal abgestimmt ist.This diplexer consists of a single round cavity resonator HR with coupling openings K 1 and K 3 on the two end faces and a coupling opening K 2 arranged on the side. The cavity resonator HR is dimensioned with respect to its length and its diameter such that electromagnetic energy of a first frequency channel, which is coupled into the cavity resonator HR through the front coupling opening K 1 , excites the wave mode of the type TE113 therein and that electromagnetic energy of a second frequency channel, which is coupled in through the lateral coupling opening K 2 , excites a wave mode of the type TM012 in the cavity. In this case, caused by a discontinuity in the cavity resonator, two wave modes of this type, orthogonally polarized with respect to one another, arise from the wave mode TE113, which represent two resonant circuits R 1 and R 2 which are tuned to the center frequency of the first frequency channel. Wave mode TM012 represents a resonant circuit R 3 which is matched to the center frequency of the second frequency channel. Thus, one cavity resonator HR simultaneously fulfills the function of two bandpass filters, one of which is dual-circuit and the first frequency channel and the other single-circuit and the second frequency channel .

Eine in der Figur eingezeichnete Koppelschraube KS ist in der Hohlraumseitenwand so positioniert, daß sie eine Kopplung der beiden Resonanzkreise R 1 und R 2 des ersten Frequenzkanals bewirkt. In der Zeichnung ist nicht angedeutet, daß der Hohlraumresonator in bekannter Weise auch noch mit Abstimmitteln (Schrauben, Stifte u. dgl.) versehen werden kann, um Frequenzabstimmungen der einzelnen Resonanzkreise vornehmen zu können.A coupling screw KS shown in the figure is positioned in the cavity side wall in such a way that it couples the two resonant circuits R 1 and R 2 of the first frequency channel. The drawing does not indicate that the cavity resonator can also be provided in a known manner with tuning means (screws, pins and the like) in order to be able to carry out frequency tuning of the individual resonance circuits.

Die dritte stirnseitig am Hohlraumresonator HR angeordnete Koppelöffnung K 3 ist so dimensioniert und so plaziert, daß hieraus gemeinsam elektromagnetische Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Frequenzkanals ausgekoppelt wird.The third coupling opening K 3 arranged on the end face of the cavity resonator HR is dimensioned and placed in such a way that electromagnetic energy of both the first and the second frequency channel is coupled out therefrom.

Der Durchmesser D und die Länge L des zuvor beschriebenen Hohlraumresonators sind, damit er die genannten Bedingungen erfüllt, so zu dimensionieren, daß gilt:The diameter D and the length L of the cavity resonator described above must be dimensioned so that it fulfills the conditions mentioned so that the following applies:

wobeiin which

f₁ die Mittenfrequenz des ersten Frequenzkanals,
f₂ die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzkanals,
X′ _mn die n-te Nullstelle der Ableitung der Besselfunktion J _m (X),
X _ÿ die j-te Nullstelle der Besselfunktion J _i (X),
q die Anzahl der Halbwellen des TE-Wellenmodes pro Länge des Hohl raumes,
k die Anzahl der Halbwellen des TM-Wellenmodes pro Länge des Hohlraumes und
c die Lichtgeschwindigkeit ist. f ₁ the center frequency of the first frequency channel,
f ₂ the center frequency of the second frequency channel,
X ′ _{mn is} the nth zero of the derivative of the Bessel function J _m (X) ,
X _ÿ the j- th zero of the Bessel function J _i (X) ,
q the number of half waves of the TE wave mode per length of the cavity,
k the number of half waves of the TM wave mode per length of the cavity and
c is the speed of light.

Abweichend von der runden sind auch z. B. rechteckige oder elliptische Querschnittsformen für den Hohlraumresonator möglich, worin dann entsprechend andere Wellenmoden existent sind.Deviating from the round z. B. rectangular or elliptical cross-sectional shapes possible for the cavity resonator, in which case accordingly other wave modes exist.

Der Hohlraumresonator kann mit einem speziellen Dielektrikum gefüllt sein, dessen Dielektrizitätszahl ε _r<1 ist.The cavity resonator can be filled with a special dielectric whose dielectric constant ε _r <1.

Die oben beschriebene einfachste Ausführung eines Diplexers läßt sich durch Zusammenkoppeln mehrerer Hohlraumresonatoren zu einem Diplexer mit mehrkreisigen Filtern mit unterschiedlichen Charakteristiken erweitern. Vielkanalige Multiplexer entstehen durch die Zusammenschaltung mehrerer solcher Diplexer.The simplest version of a diplexer described above can be used Coupling several cavity resonators together to form a diplexer expand multi-circuit filters with different characteristics. Multi-channel multiplexers are created by connecting several such diplexer.

Claims

1. Microwave multiplexer which has at least one cavity resonator in which two orthogonally polarized wave modes with different resonance frequencies exist, characterized in that the two orthogonally polarized wave modes with their resonance frequencies (R 1 , R 2 ) together on the center frequency of a first frequency channel are tuned and that in addition there is a TM wave mode in the cavity resonator (HR) , the resonance frequency R 3 of which is tuned to the center frequency of a second frequency channel.

2. Microwave multiplexer according to claim 1, characterized in that the two TE wave modes of the TE113 type which are polarized orthogonally to one another and the third wave mode is TM012 type.

3. Microwave multiplexer according to claim 1, characterized in that the cavity resonator (HR) is filled with a dielectric.