Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellenfilter,
bestehend aus Koaxial-Resonatoren, die teilweise mit um ihre
Innenleiter verteiltem Dielektrikum gefüllt sind.The present invention relates to a microwave filter,
consisting of coaxial resonators, some with around their
Inner conductor distributed dielectric are filled.
Für die Realisierung von Mikrowellenfiltern geeignete Koaxial-
Resonatoren, welche teilweise mit einem Dielektrikum mit einer
sehr hohen Dielektrizitätskonstanten (z. B. εr = 35) gefüllt
sind, gehen aus IEEE Transactions on Microwave Theory and
Techniques, Vol. MTT-31, No. 9, Sept. 1983, S. 697-703
hervor. Das Volumen eines solchen teilweise mit einem
Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante gefüllten Koaxial-
Resonators verringert sich gegenüber einem luftgefüllten um
ca. 50-70%. Eine so starke Volumenreduzierung und die damit
auch verbundene Gewichtseinsparung macht den Koaxial-Resonator
für die Raumfahrtanwendung interessant. Dadurch, daß der
Koaxial-Resonator nur teilweise mit Dielektrikum gefüllt ist,
verringert sich seine unbelastete Güte nicht so sehr wie bei
einem vollständig mit Dielektrikum gefüllten Koaxial-
Resonator.Coaxial resonators suitable for the implementation of microwave filters, some of which are filled with a dielectric with a very high dielectric constant (e.g. ε r = 35), can be found in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-31, No . 9, Sept. 1983, pp. 697-703. The volume of such a coaxial resonator, which is partially filled with a dielectric with a high dielectric constant, is reduced by approximately 50-70% compared to an air-filled one. Such a large volume reduction and the associated weight savings make the coaxial resonator interesting for space applications. Because the coaxial resonator is only partially filled with dielectric, its unloaded quality is not reduced as much as with a coaxial resonator completely filled with dielectric.
Um bei der Realisierung eines Mikrowellenfilters möglichst
hohe Freiheitsgrade für die Gestaltung der
Filtercharakteristik zu haben, ist eine Vielzahl von
Kopplungen zwischen den Resonatoren des Filters erforderlich,
neben positiven Kopplungen insbesondere auch negative
Kopplungen. Wie aus einer Veröffentlichung des American
Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA-90 08 80-CP,
1990, "Advanced in Dielectric Loaded Filters and Multiplexers
for Communications Satellites", S. 823-828 hervorgeht, werden
aneinandergereihte Resonatoren eines Filters so gefaltet, daß
Kopplungen zwischen an sich nicht benachbarten Resonatoren
bewerkstelligt werden können. Als Koppelmittel werden hier
z. B. Antennen (Probes) erwähnt, welche durch die gemeinsame
Trennwand zwischen zwei Resonatoren hindurchgeführt sind und
kontaktfrei in die beiden Resonatoren hineinragen. Zu dieser
Art der Koppelung wird bemerkt, daß sie schwierig abzustimmen
ist. Außerdem ist die Halterung der Koppelantennen in den
Resonatorwänden problematisch, weil die wegen
Temperaturausdehnungen zu verwendenden weichen
Durchführungsbuchsen keine definierte und langzeitstabile
Ausrichtung der Antennen gewährleisten.In order to implement a microwave filter as possible
high degrees of freedom for the design of the
Having filter characteristics is a multitude of
Couplings between the resonators of the filter required
in addition to positive couplings, especially negative ones
Couplings. As from an American publication
Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA-90 08 80-CP,
1990, "Advanced in Dielectric Loaded Filters and Multiplexers
for Communications Satellites ", pp. 823-828
next to each other resonators of a filter folded so that
Couplings between resonators that are not adjacent to each other
can be accomplished. As a coupling agent here
e.g. B. antennas (probes) mentioned by the common
Partition between two resonators are passed and
protrude contactlessly into the two resonators. To this
Type of coupling is noted to be difficult to match
is. In addition, the mounting of the coupling antennas in the
Resonator walls problematic because of that
Soft expansions to be used
Bushings no defined and long-term stable
Ensure alignment of the antennas.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein leichtes
und geringvolumiges Mikrowellenfilter der eingangs genannten
Art anzugeben, das einfach abstimmbare und langzeitstabile
Kopplungen aufweist.The invention is therefore based on the object of being easy
and low-volume microwave filter of the aforementioned
Way to indicate the easily tunable and long-term stable
Couplings has.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved through the features of
Claim 1 solved. Advantageous developments of the invention
emerge from the subclaims.
Durch die der Erfindung zugrundeliegende Kontaktierung eines
Leiters auf metallisierten Flächen des Dielektrikums im Innern
der zu koppelnden Koaxial-Resonatoren wird eine definierte und
langzeitstabile Kopplung hergestellt.Through the contacting on which the invention is based
Conductor on metallized surfaces of the dielectric inside
the coaxial resonators to be coupled is a defined and
long-term stable coupling.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher
erläutert.Using one shown in the drawing
The invention will be described in more detail below
explained.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch
zwei nebeneinander angeordnete Koaxial-Resonatoren 1 und 2
eines Mikrowellenfilters. Jeder Koaxial-Resonator 1, 2 besteht
aus einem Hohlraum, in dem ein Innenleiter 11, 21 angeordnet
ist. Der Innenleiter 11, 21 ist mit einem Ende am Boden 12, 22
des Hohlraumes fixiert. Das andere Ende des Innenleiters 11,
21 ragt kontaktfrei in den Hohlraum hinein.The only figure in the drawing shows a cross section through two coaxial resonators 1 and 2 of a microwave filter arranged next to one another. Each coaxial resonator 1 , 2 consists of a cavity in which an inner conductor 11 , 21 is arranged. The inner conductor 11 , 21 is fixed at one end to the bottom 12 , 22 of the cavity. The other end of the inner conductor 11 , 21 projects into the cavity without contact.
Der Hohlraum eines jeden Koaxial-Resonators 1, 2 ist teilweise
mit einem Dielektrikum gefüllt in Form einer sich um den
Innenleiter 11, 21 erstreckenden dielektrischen Platte 14, 24.
Die dielektrische Platte 14, 24 ist beispielsweise mit dem
Innenleiter 11, 21 verlötet. Dazu ist die Verbindungsstelle
zwischen der dielektrischen Platte 14, 24 und dem Innenleiter
11, 21 metallisiert. Die dielektrische Platte 14, 24 ist in
ihrer radialen Ausdehnung jeweils so bemessen, daß zwischen
ihr und der Außenwand 16, 26, 126 des Koaxial-Resonators 1, 2
ein Luftspalt bleibt. Der Luftspalt ermöglicht
temperturabhängige Ausdehnungen der dielektrischen Scheibe 14,
24 gegenüber den Außenwänden 16, 26, 126 und dem Innenleiter
11, 21 des jeweiligen Koaxial-Resonators 1, 2. Die
dielektrische Scheibe 14, 24 besteht aus einem Material mit
sehr hoher Dielektrizitätskonstanten (z. B. εr = 35). Wie
bereits einleitend dargelegt, hat der Einsatz eines
Dielektrikums mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstanten
eine bedeutende Volumenreduzierung zur Folge. Wenn das
Dielektrikum an einem Ort im Resonator angeordnet wird, an dem
ein luftgefüllter Resonator eine relativ hohe elektrische
Feldstärke aufweist, verringert sich die unbelastete Güte
dieses Resonators gegenüber einem luftgefüllten nur
unwesentlich.The cavity of each coaxial resonator 1 , 2 is partially filled with a dielectric in the form of a dielectric plate 14 , 24 extending around the inner conductor 11 , 21 . The dielectric plate 14 , 24 is soldered to the inner conductor 11 , 21 , for example. For this purpose, the connection point between the dielectric plate 14 , 24 and the inner conductor 11 , 21 is metallized. The radial dimension of the dielectric plate 14 , 24 is dimensioned such that an air gap remains between it and the outer wall 16 , 26 , 126 of the coaxial resonator 1 , 2 . The air gap enables the temperature-dependent expansions of the dielectric disk 14 , 24 relative to the outer walls 16 , 26 , 126 and the inner conductor 11 , 21 of the respective coaxial resonator 1 , 2 . The dielectric disc 14 , 24 consists of a material with a very high dielectric constant (e.g. ε r = 35). As already explained in the introduction, the use of a dielectric with a very high dielectric constant results in a significant volume reduction. If the dielectric is arranged at a location in the resonator where an air-filled resonator has a relatively high electrical field strength, the unloaded quality of this resonator is only insignificantly reduced compared to an air-filled one.
Zwischen den beiden durch eine gemeinsame Außenwand 126
voneinander getrennten Koaxial-Resonatoren 1, 2 ist eine
Kopplung vorgesehen. Diese Kopplung ist dadurch realisiert,
daß auf den dielektrischen Platten 14, 24 in den beiden
Koaxial-Resonatoren 1, 2 metallisierte Flächen 17, 27
aufgebracht sind. Diese kapazitiv wirkenden metallisierten
Flächen 17, 27 sind auf einander benachbarten Randbereichen
der beiden dielektrischen Scheiben 14, 24 angeordnet und über
eine Leitung 30 - sie hat die Gestalt eines dünnen vergoldeten
Bändchens - miteinander elektrisch verbunden. Die Leitung 30
ist durch eine in der gemeinsamen Außenwand 126 der beiden
Koaxial-Resonatoren 1, 2 eingelassene Öffnung 31 geführt. Die
Leitung 30 weist genügend Reservelänge auf, so daß sie
temperaturabhängige Materialausdehnungen oder Schrumpfungen
der dielektrischen Platten 14, 24 kompensieren kann. Die
soeben beschriebene Kopplung zwischen den beiden Koaxial-
Resonatoren 1, 2 läßt sich auf sehr einfache Weise mit Hilfe
von Abstimmschrauben 18, 28 abgleichen. Diese Abstimmschrauben
18, 28, welche durch den Deckel 32 der beiden Koaxial-
Resonatoren 1, 2 in diese hineinragen, sind auf die beiden
metallisierten Flächen 17, 27 der dielektrischen Scheiben 14,
24 oder die Leitung 30 gerichtet.A coupling is provided between the two coaxial resonators 1 , 2 separated from one another by a common outer wall 126 . This coupling is realized in that metallized surfaces 17 , 27 are applied to the dielectric plates 14 , 24 in the two coaxial resonators 1 , 2 . These capacitively acting metallized surfaces 17 , 27 are arranged on adjacent edge regions of the two dielectric disks 14 , 24 and are electrically connected to one another via a line 30 - it has the shape of a thin gold-plated ribbon. The line 30 is guided through an opening 31 let into the common outer wall 126 of the two coaxial resonators 1 , 2 . The line 30 has sufficient reserve length so that it can compensate for temperature-dependent material expansion or shrinkage of the dielectric plates 14 , 24 . The coupling just described between the two coaxial resonators 1 , 2 can be adjusted very easily with the aid of tuning screws 18 , 28 . These tuning screws 18 , 28 , which protrude into the cover 32 of the two coaxial resonators 1 , 2 , are directed onto the two metallized surfaces 17 , 27 of the dielectric disks 14 , 24 or the line 30 .