DE3812782A1 - Hohlraum- oder koaxialresonator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen frequenzumschaltbaren Hohlraum­ oder Koaxialresonator.

Für einen schnellen fernzusteuernden Frequenzwechsel (z.B. eines Richtfunkgerätes) ist es erforderlich, auch die in der Schaltung liegenden Resonatoren auf eine weitere Frequenz umzuschalten. Dabei wird eine hohe Güte der Resonanzkreise angestrebt.

Die Schaltung mit elektronischen Mitteln scheidet bei großen Frequenzsprüngen aus, da eine hohe Güte dann nicht beibehalten werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Hohlraum- oder Koaxialresonator anzugeben, der zwischen verschiedenen Resonanzfrequenzen, deren Differenz insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und etwa 50% einer Resonanzfrequenz liegt, sprunghaft umschaltbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Hohlraum- oder Koaxialresonator mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit einem erfindungsgemäßen Hohlraum- oder Koaxialresonator wird die Güte des Resonanzkreises beibehalten. Auch bei einem Sprung über größere Frequenzbereiche entsteht kein merklicher Güteverlust. Die Resonanzfrequenz kann um einen Betrag in der Größenordnung von 10% einer Resonanzfrequenz und mehr verschoben werden, das heißt ein erfindunggemäßer Hohlraum- oder Koaxialresonator weist voneinander verschiedene Resonanzfrequenzen auf. Das Umschalten zwischen den Frequenzen geschieht schnell und kann mit einer Fernsteuerung durchgeführt werden.

Aus der EP 00 53 986 A2 sind Filter, die für unterschiedliche Frequenzen geeignet sind und ein System aus mehreren Resonatoren aufweisen, bekannt. Die Umschaltung zwischen den Frequenzen erfolgt indem die Resonatoren teilweise wirkungslos geschaltet werden. Dies kann sowohl auf elektronischem Wege, als auch auf mechanischem Wege durch Einwirkung auf die Geometrie des Systems geschehen. Jeder einzelne Resonator ist bei dieser Anordnung jedoch nur für eine Resonanzfrequenz vorgesehen.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Resonator,

Fig. 2 einen weiteren Resonator bei dem der Kolben zentrisch im Abstimmelement angebracht ist.

In Fig. 1 ist ein koaxialer Resonator 2 dargestellt. Ein topfartiger Körper 12 ist auf einer Seite mit einem Deckel 13 abgeschlossen. Der Deckel 13 wird mittels Schrauben 14, 15 am Körper 12 gehalten. Ein Hohlzylinder 16 befindet sich im Resonator 2. Er ist konzentrisch auf den Deckel 13 aufgesetzt. In ein Gewindeloch 17, das sich konzentrisch im Deckel 13 befindet ist ein Abstimmelement 1 eingeschraubt. Das Abstimmelement 1 setzt sich aus einem Teil mit Außengewinde 18, der in das Gewindeloch 17 eingeschraubt ist, einem Isolationsstift und einem Abstimmstempel 19 zusammen. Der Isolationsstift isoliert den Abstimmstempel 19 von dem Teil mit Außengewinde 18. Der Abstimmstempel 19 befindet sich je nach Einstellung mittels dem Teil mit Außengewinde 18 im Hohlzylinder 16 oder ragt über diesen hinaus in den Resonator 2. Der Außendurchmesser des Abstimmstempels 19 und der Innendurchmesser des Hohlzylinders 16 sind so gewählt, daß der Abstimmstempel 19 sich mit geringem Spiel im Hohlzylinder 16 bewegen läßt. An der zum Abstimmelement 1 entgegengesetzten Seite des Körpers 12 befindet sich eine konzentrische Bohrung 7, deren Durchmesser so gewählt ist, daß ihr Einfluß auf die elektromagnetische Welle vernachlässigbar ist. Durch die Bohrung 7 ist ein Kolben 3 in den Resonator 2 einführbar. Der Kolben 3 weist auf der dem Resonator 2 zugewandten Seite einen Stempel 6 auf. Mittels eines Schalthubmagneten 9, 10 kann der Kolben 3 bewegt werden. Dazu sind am Kolben 3 Rohrmagnete 9 angebracht, die zusammen mit der Spule 10 den Schalthubmagneten bilden. Der Kolben 3 kann zwei Vorzugsstellungen einnehmen. In der ersten Vorzugsstellung ragt der Stempel 6 nicht in den Resonator 2. In der zweiten Vorzugsstellung beträgt die Eintauchtiefe des Stempels 6 in den Resonator ℓ. Die Lage des Stempels 6 in der zweiten Vorzugsstellung wird durch einen Anschlag 5 definiert. Es kann eine federnde Haltevorrichtung 4 vorgesehen werden, die zwei stabile Stellungen aufweist und den Kolben 3 in seinen Vorzugsstellungen hält und in der zweiten Vorzugsstellung gegen den Anschlag 5 drückt. Wenn der Stempel 6 in den Resonator 2 eingetaucht ist, kann zur Abstimmung der Resonanzfrequenz die Eintauchtiefe ℓ mittels einer Einstellschraube 8 verändert werden. Um dies zu realisieren ist außen am Körper 12 um die Bohrung 7 ein Ring 20 mit Innengewinde angebracht, in das das Gewinde der Einstellschraube 8 gedreht wird. Auf der Einstellschraube 8 ist die Spule 10 fixiert.

Die Funktionsweise des Resonators kann wie folgt beschrieben werden. Die Abstimmung auf eine erste Resonanzfrequenz F 1, wenn der Stempel 6 zurückgesetzt in der Bohrung 7 liegt, erfolgt mit dem Abstimmelement 1. Zur Einstellung der zweiten Resonanzfrequenz F 2 wird der Kolben 3 mit dem Stempel 6 in den Resonantor 2 eingeschossen. Eine Abstimmung kann mittels der Einstellschraube 8 erfolgen, indem die Eintauchtiefe ℓ variiert wird. Die Resonanzfrequenz wird um den Betrag Δ F geändert, der mehr als 10% der ersten Betriebsfrequenz betragen kann. Es gilt: F 2=F 1-Δ F.

Die Umschaltung zwischen den beiden Resonanzfrequenzen erfolgt über einen Stromstoß durch die Spule 10. Ein Stromstoß in entgegengesetzter Richtung versetzt den Kolben 3 wieder in seine ursprüngliche Stellung. In den jeweiligen Vorzugsstellungen ist die Spule 10 stromlos.

Die Ein- bzw. Auskopplung der elektromagnetischen Welle erfolgt an beliebigen, der Anwendung angepaßten, Stellen am Resonator. Eine Feinabstimmung mittels einer Varactor-Diode kann zu einer höheren Genauigkeit der eingestellten Resonanzfrequenzen führen, bzw. zur Temperaturkompensation dienen.

Ein solcher Resonator kann auch als Filter eingesetzt werden. Resonatoren mit mehr als zwei Resonanzfrequenzen, also mit mehreren Kolben oder mehr als zwei Vorzugsstellungen eines Kolbens, sind nach dem gleichen Prinzip denkbar.

Zum Material der Stempel 6 bzw. Abstimmstempel 19 sollte noch gesagt werden, daß die Leitfähigkeit groß sein sollte. Bevorzugt werden versilberte Stempel eingesetzt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraumresonators ist in Fig. 2 dargestellt. Der koaxiale Resonator entspricht dem aus Fig. 1 in weiten Teilen. Er weist einen topfartigen Körper 12 auf, der mit einem Deckel 13 versehen ist, der wiederum mit Schrauben 14, 15 gehalten wird. Ein Abstimmelement 1 mit einem Abstimmstempel 19 ragt durch eine Öffnung im Deckel 13 und kann über einen Teil mit Außengewinde 18 eingestellt werden. Das Abstimmelement 1 ist hohlzylinderförmig, derart, daß ein Kolben 3 koaxial in dem Abstimmelement 1 angeordnet ist. Der Kolben 3 weist an dem dem Resonator 2 zugewandten Ende einen Stempel 6 auf, der je nach Vorzugsstellung des Kolbens 3 über den Abstimmstempel 19 hinaus in den Resonator 2 ragt. Zum Wechsel zwischen den Vorzugsstellungen des Kolbens 3 ist wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Resonator ein Schalthubmagnet 9, 10 vorgesehen. Dieser setzt sich aus einer Spule 10 und zwei um den Kolben 3 angeordneten Rohrmagneten 9 zusammen. Zwei Anschläge 5, 5′ dienen zur definierten Einnahme der Vorzugsstellungen. Eine Feder 4 kann den Kolben 3 gegen die Anschläge 5, 5′ drücken. Eine Feineinstellung der Eintauchtiefe ℓ des Kolbens 3 in den Resonator 2 kann mit der Einstellschraube 8, das heißt durch Drehen des oberen Bauteils mit Spule 10 und Anschlägen 5, 5′ bezüglich des Körpers geschehen.

Die Funktionsweise des Resonators entspricht der des Resonators, der in Fig. 1 dargestellt ist.

Neben den beschriebenen Beispielen ist es vorzugsweise möglich den in Fig. 2 beschriebenen Resonator mit einem weiteren Kolben, wie er in Fig. 1 zu sehen ist, auf der dem Abstimmelement gegenüberliegenden Seite des Resonators auszustatten. So erreicht man, daß ein Resonator mehr als zwei verschiedene Resonanzfrequenzen, nämlich vier verschiedene, schnell einstellbare Frequenzen aufweist. Der Resonator kann auf drei dieser Frequenzen unabhängig voneinander abgestimmt werden. Außerdem ist es möglich einem Kolben mehr als zwei Vorzugsstellungen zuzuordnen. Dann fällt der Antrieb des Kolbens jedoch komplizierter aus.

Claims (13)

1. Hohlraum- oder Koaxialresonator, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (3) vorgesehen ist, der zum sprunghaften Umschalten zwischen verschiedenen Resonanzfrequenzen verschiedene Vorzugsstellungen mit unterschiedlicher, wirksamer Eintauchtiefe in den Resonator (2) einnehmen kann.

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) zwei verschiedene Vorzugsstellungen einnehmen kann.

3. Resonator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung des Resonators (2) auf die erste Resonanzfrequenz, die vorliegt, wenn der Kolben (3) seine erste Vorzugsstellung einnimmt, ein Abstimmelement (1) vorgesehen ist.

4. Resonator nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung des Resonators (2) auf eine zweite Resonanzfrequenz, die vorliegt, wenn der Kolben (3) seine zweite Vorzugsstellung einnimmt, eine Abstimmvorrichtung vorgesehen ist.

5. Resonator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmvorrichtung zum Abstimmen des Resonators (2) auf die zweite Resonanzfrequenz eine Einstellschraube (8) aufweist, mit der die Eintauchtiefe des Kolbens in der zweiten Vorzugsstellung verändert werden kann.

6. Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Resonanzfrequenz ein Abstimmelement oder eine Abstimmvorrichtung vorgesehen ist und daß diese Abstimmelemente oder Vorrichtungen zum Abstimmen unabhängig voneinander arbeiten.

7. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalthubmagnet (9, 10) vorgesehen ist, der den Kolben (3) zwischen seinen beiden Vorzugsstellungen bewegt.

8. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des Kolbens (3) in den Resonator (2) in der ersten Vorzugsstellung des Kolbens (3) so gewählt ist, daß die Resonanzfrequenz des Resonators (2) nicht beeinflußt wird.

9. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine federartige Haltevorrichtung (4) vorgesehen ist, die den Kolben (3) in mindestens einer Vorzugsstellung, beispielsweise gegen einen Anschlag (5), hält.

10. Resonator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) zwei stabile Lagen aufweist, um den Kolben (3) in beiden Vorzugsstellungen, beispielsweise gegen jeweils einen Anschlag (5, 5′), zu halten.

11. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feinabstimmung, insbesondere zur Temperaturkompensation, eine Varactor-Diode vorgesehen ist.

12. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) koaxial im Abstimmelement (1) angebracht ist.

13. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der beiden Resonanzfrequenzen in einem Bereich zwischen 0 und etwa 50% einer Resonanzfrequenz liegt.