DE69125641T2

DE69125641T2 - Modulares dielektrisches Bandsperrfilter

Info

Publication number: DE69125641T2
Application number: DE69125641T
Authority: DE
Inventors: Salvatore Bentivenga; Gregory John Lamont
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2011-02-22
Also published as: EP0445587B1; CA2037516C; DE69125641D1; ES2103278T3; ATE151920T1; EP0445587A2; DK0445587T3; EP0445587A3; US5051714A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Filter, die aus Resonanzhohlräumen und dielektrischen Sperresonatoren hergestellt sind. Derartige Filter können als Sperrfilter, zur Dämpfung des Empfangs elektromagnetischer Energie innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite verwendet werden, wobei die Bandbreite einen relativ kleinen prozentualen Anteil einer Mittenfrequenz der gedämpften Energie darstellt. Die Erfindung ist insbesondere auf ein dielektrisches Sperrfilter mit Resonanzhohlräumen zum Dämpfen von Signalen im Ultrahochfrequenzbereich (UHF) mit Dämpfungsbandbreiten von weniger als ein Prozent der Mittenfrequenz, die gedämpft wird, gerichtet.

Hintergrund der Erfindung

Telefonnetzwerk-Kommunikationen sind in den letzten Jahren in den USA und anderen Teilen der Welt extrem populär geworden. Die Federal Communication Commission (FCC) hat ursprünglich spezielle Frequenzen zum Senden und zum Empfang derartiger Netzwerkkommunikationen zugewiesen. Aufgrund des Erfolges und der Popularität derartiger Netzwerkkommunikation hat die FCC später zusätzliche Frequenzen zugewiesen, um mehr Kanäle zur Verfügung zu stellen. Aufgrund der Notwendigkeit, mit den ursprünglich zugeteilten Frequenzen von 870 bis 890 Megahertz (MHz) zum Senden und 825 bis 845 MHz für den Empfang und für Unterbänder darin, die zwischen nichtdrahtgebundenem Dienst und drahtgebundenem Dienst zugewiesen sind, eine Kompatibilität aufrecht zu erhalten, wurden diese zusätzlichen Frequenzen mit relativ schmalen Bandbreiten sowohl für den nichtdrahtgebundenen als auch für den drahtgebundenen Dienst zugewiesen.
Infolge dieser Erhöhung in der Bandbreite und dem sich ergebenden Zusatz von zwei zusätzlichen Unterbändern für Empfang und Senden wurde ein Mittel zum Filtern unerwünschter Frequenzen sowohl für die nichtdrahtgebundenen als auch für die drahtgebundenen Dienste entscheidend. Insbesondere in bezug auf den drahtgebundenen Dienst muß ein zusätzliches nicht drahtgebundenes 1,5 MHz Unterband, das zwischen den zwei drahtgebundenen Unterbän- dem liegt, für den drahtgebundenen Empfang wirksam gedämpft werden.
Wie in dem US-Patent 4 862 122 der gegenwärtigen Patentinhaber dargestellt wird, wurden dielektrische Sperrfilter entwickelt, die die gewünschten Charakteristiken mit einer relativ niedrigen Impedanz aufweisen, die eine anfängliche Widerstandscharakteristik innerhalb einer ziemlich schmalen Bandbreite der Frequenzen aufweisen, während sie eine relativ geringe physische Größe im Vergleich zu anderen Filtern beibehalten. Derartige Sperrfilter haben auch einen hohen Gütefaktor (Q), so daß sie außerhalb der gewünschten Frequenzen eine kleine Dämpfung darstellen. Die besonderen Details , die mit den dielektrischen Sperresonatoren, die in derartigen Filtern verwendet werden, verbunden sind, werden dem US-Patent 4 869 125 der gegenwärtigen Patentinhaber mit dem Titel, Dielectric Notch Resonator, erläutert. Derartige Resonatoren und dielektrische Sperrfilter des Standes der Technik, die daraus bekannt sind, haben die gewünschten Ergebnisse der schmalen Bandbreite und der relativ kleinen Größe, während sie im UHF-Frequenzbereich arbeiten, erreicht.
Die vorliegende Erfindung erläutert eine neue Resonanzhohlraum- Konstruktion und die sich ergebenden dielektrischen Sperresonatoren und dielektrischen Sperrfilter, die daraus gebildet werden.
Insbesondere ergibt die vorliegende Erfindung einen Resonanzhohlraum, der in integrierter modularer Form gebildet wird. Diese Hohlräume bilden das Gehäuse für die dielektrischen Sperresonatoren, die ihrerseits gekoppelt sind, um ein dielektrisches Sperrfilter zu bilden. Insbesondere benutzen einzelne Resonanzhohlräume gemeinsame Wände mittels Teilerschließplatten, die so dimensioniert sind, daß sie mit dem inneren Umfang einer Hülle, die den verbleibenden Abschnitt des Resonanzhohlraums bildet, zusainmenpassen. Diese Konstruktion vermindert sowohl das notwendige Material zum Bilden einzelner Hohlräume als auch den physischen Raum, der sonst notwendig ist, wenn eine Verdopplung yon Teilen erforderlich wird. Weiterhin können die Hohlräume wegen der modularen Ausführung jedes Resonanzhohlraums zusammengestapelt werden, um ein einziges Multihohlraumgehäuse zu bilden, das einen Teil eines gesamten dielektrischen Sperrfilters bildet. Aufgrund der Geschlossenheit der Hohlräume gegeneinander werden elektrische Verluste, die bei einer koppelnden Übertragungsleitung auftreten, im Vergleich zu derartigen dielektrischen Sperrfiltern mit Multiresonanzhohlraum nach dem Stand der Technik, vermindert.
Insgesamt ergibt sich ein Filter, das von modularen Resonanzhohlräumen und dielektrischen Sperresonatoren gebildet wird, die eine gewünschte Hochfrequenz-Dämpfungscharakteristik zeigen. Die modularen dielektrischen Sperrfilter sind insbesondere für Netzwerkkommunikations-Anwendungen geeignet. Die modulare Konstruktion der Resonanzhohlräume vermindert die Kosten für Materialien und Arbeit und ermöglicht auch eine leichte Modifikation der. gewünschten Charakteristiken der zugehörigen dielektrischen Sperrfilter durch Andern der Größe der Resonanzhohlraum-Hülle.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird ein dielektrisches Sperrfilter mit Resonanzhohlraum offenbart, das in einer modularen Form hergestellt werden kann. Derartige Filter sind insbesondere zum Dämpfen geringer Bandbreiten von ultrahochfrequenter elektromagnetischer Energie geeignet, so wie derartige, die in Netzwerkkommunikationsempfängern verwendet werden. Ihre modulare Hohlraumkonstruktion ist leichter und kostengünstiger herzustellen als Sperrfilter gemäß dem Stand der Technik. Die Resonanzhohlräume benutzen gemeinsame Wände, welches die Menge der Teile und den Raum vermindert, was sonst beim Herstellen der Bauelemente, wie z.B. dielektrische Sperrfilter, die eine Vielzahl aus einzelnen Resonanzhohlräumen gebildeten dielektrischer Sperresonatoren notwendig ist.
Die Resonatorhohlraumhülle kann vorzugsweise aus einer Länge Strangpreßaluminium von quadratischem Querschnitt hergestellt sein. Die Hüllen werden durch Teilerschließplatten, z.B. aus bearbeitetem Aluminium hergestellt, getrennt. Ein Paar Endschließplatten schließt die Enden der äußersten Hohlraumhüllen ab. Die Platten können auf jeder Stirnseite abgestuft sein, um eine Befestigung an den Hohlraumhüllen zu unterstützen. Die Hülle und die Teilerplatten sind abwechselnd gestapelt und werden durch vier Stäbe, die durch die Ecken jeder Platte hindurchgehen, zusammengehalten. Die Stäbe sind an jedem Ende mit Gewinde versehen und ragen durch die Endschließplatten hindurch, um so ein Festziehen durch Muttern zu ermöglichen; dadurch werden die modularen Resonanzhohlräume so zusammengepreßt, daß sie eine strukturelle Steifigkeit beibehalten. Derartige dielektrische Sperrfilter können als Bandpaßfilter, Bandsperrfilter und Tiefpaßfilter und Hochpaßfilter verwendet werden.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.

Aufgabe der Erfindung

Deshalb ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein dielektrisches Sperrfilter mit einem Resonanzhohlraum bereitzustellen, das von modularer Konstruktion ist, wobei einzelne Hohlräume voneinander durch gemeinsame Teilerschließplatten getrennt sind, die mit dem Umfang der Hüllen zusammenpassen, um Gesamthohlräume zu bilden.
wobei die Hüllen und die Teilerschließplatten abwechselnd gestapelt sind und durch Stäbe, die durch die Ecken dieser Platten und Endplatten hindurchgehen, gehalten. werden, um so eine mechanische Steifigkeit für die modularen Hohlräume durch Festziehen von Muttern, die auf die Enden der Stäbe geschraubt sind, bereitzustellen,
wobei die modularen Resonanzhohlräume insbesondere zur Herstellung derartiger modularer dielektrischer Sperrfilter geeignet sind, und
wobei die Länge der zugehörigen koppelnden Übertragungsleitung minimiert ist, wodurch die elektrischen Verluste die sonst mit einer größeren koppelnden Übertragungsleitung verbunden sind, vermindert werden.
Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden teilweise verständlich und werden teilweise hiernach erscheinen.
Von der US 4 701 728 ist auch ein Hohlleiterfilter bekannt, das aus modularen Elementen besteht ist, die denen der vorliegenden Erfindung ähnlich sind. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung bilden die Filterelemente dort als solche nicht die Basis der mechanischen Konstruktion und benötigen zusätzliche Stützelemente. Die Verwendung derartiger zusätzlicher Stützelemente steht im Gegensatz zu der Flexibilität, die notwendig ist, um ein Sperrfilter mit Elementen von N willkürlichen Längen zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der Art der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, soll auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:
Figur 1 eine auseinandergezogene Darstellung der modularen Resonatorhohlräume ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wobei diese Hohlräume zum Bilden eines modularen dielektrischen Resonators und eines dielektrischen Sperrfilters durch Koppeln der einzelnen Resonatoren verwendet werden können;
Figur 2 eine auseinandergezogene vergrößerte Ansicht eines Resonatorhohlraums ist, der in Figur 1 gezeigt wird, die die Verwendung einer gestuften Teilerschließplatte zum Einschließen eines Endes der Hohlraumhülle darstellt, während sie einen entsprechenden gestuften Bereich an ihrer Vorderseite aufweist, um zur Bildung der nächsten modularen Resonanzhohlraums mit der benachbarten Hohlraumhülle zusammenzupassen;
Figur 2A eine auseinandergezogene vergrößerte Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Resonatorhohlraums gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 3A eine Vorderansicht der Teilerschließplatte ist, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird;
Figur 3B eine Vorderansicht der Endschließplatte ist, die in Figur 1 gezeigt wird;
Figur 4A eine Seitenansicht der Schließplatte ist, die in den Figuren 1, 2 und 3A gezeigt wird;
Figur 4B eine Seitenansicht der Endschließplatte ist, die in den Figuren 1 und 3B gezeigt wird;
Figur 5 ein rückseitiger Aufriß der modularen Hohlraumhülle, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird , ist und ihre Verwendung zum Bilden eines dielektrischen Sperresonators darstellt;
Figur 6 ein Seitenaufriß der modularen Hohlraumhülle ist, die in Figur 5 gezeigt wird, ist, und die Struktur der Kgmponenten darstellt, die den dielektrischen Sperresonator bilden;
Figur 7 eine Querschnitt,sansicht der modularen Hohlraumhülle ist, die entlang der Linie 7-7 der Figur 5 aufgenommen ist;
Figur 8 eine Draufsicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung aus gebildeten dielektrischen Sperrfilters ist;
Figur 9 ein Vorderaufriß des in Figur 8 gezeigteh modularen dielektrischen Sperrfilters ist;
Figur 10 ein Seitenaufriß des modularen dielektrischen Sperrfilters ist, das in den Figuren 8 und 9 gezeigt wird, und entlang der Linie 10-10 der Figur 8 aufgenommen ist;
Figur 11 eine teilweise Querschnittsansicht der koppelnden Übertragungsleitung ist, die zum Zwischenverbinden des einzelnen modularen dielektrischen Sperresonators verwendet wird, um das modulare dielektrische Sperrfilter, das in den Figuren 8 bis 10 gezeigt wird, zu bilden;
Figur 12 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Tragstäbe, der Schrauben und des dielektrischen Resonators ist, der in Figur 5 gezeigt wird;
Figur 13 eine vergrößerte Seitenansicht der Schleifenbaugruppe ist, die in den Figuren 5 und 7 gezeigt wird;
Figur 14 eine Draufsicht eines dielektrischen Sperrfilters des Standes der Technik ist.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Wie am besten in den Figuren 1, 2, 8, 9 und 10 zu sehen ist, umfaßt ein modulares dielektrisches Sperrfilter 20 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl modularer Resonanzhohlräume 22, wobei jeder Hohlraum einen dielektrischen Sperresonator 23 bildet. Die theoretische Funktion eines derartigen Resonators wird in The Feynman Lectures on Physics, Band II, Kapitel 23 (Addison-Wesley Publishing Co., 1964) beschrieben. Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, schließt das Äußere jedes modularen Resonanzhohlraums eine Hülle 24, die eine Öffnung 36 definiert, und zwei Teilerschließplatten 26 oder eine Teilerschließplatte und eine Endschließplatte 26' ein. Jede Schließplatte kann einen überhöhten gestuften Abschnitt 28 und vier Öffnungen 30, die durch den gestuften Abschnitt in jeder Ecke davon hindurchgehen, einschließen. Der gestufte Abschnitt ist zum Zusammenpassen mit den inneren Umfangskanten der Hülle 24, wie es durch gestrichelte Linien 25 entlang dem Inneren der Wandabschnitte 32, 33, 34 und 35 gezeigt wird, dimensioniert. Wie in den Figuren 3A und 4A zu sehen ist, ist jede Teilerschließplatte zwischen benachbarten Hüllen 24 angeordnet und schließt einen gestuften Abschnitt auf seiner Rückseite 38 ein, um mit der benachbarten Hülle zusammenzupassen. Wie in den Figuren 1, 3B und 4B zu sehen ist, hat jede Endschließplatte 26' einen gestuften Abschnitt nur auf der Seite, die der Hülle benachbart ist, mit einer ebenen Oberfläche entlang der anderen Seite, so wie die Seite 40, die in Figur 1 gezeigt wird.
Es ist anzumerken, daß, obwohl ein gestufter Abschnitt der Schließplatte in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, andere Ausrichtungsnittel verwendet werden können, um beim Ausrichten der Teiler- oder Endschließplatten mit der benachbarten Hülle zu helfen. Zum Beispiel kann die Schließplatte einfache sich nach außen erstreckende Lappen oder Flansche aufweisen, die angeordnet sind, um die Umfangsränder der benachbarten Hülle zu berühren.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Hülle aus kupferplattiertem Strangpreßaluminium hergestellt, während die Schließplatte aus kupferplattierten Aluminiumblech hergestellt wird. Das Strangpreßmateriab hat eine typische Wandstärke von 0,125 Zoll (3,18 mm). Wie in Figur 4A zu sehen ist, hat die Teilerschließplatte eine Gesamtdicke, einschließlich der gestuften Abschnitte, von ungefähr 0,375 Zoll (9,53 mm). Die gestuften Abschnitte haben jeder eine Dicke von ungefähr 0,094 Zoll (2,4 mm). Wie in den Figuren 3B und 4B zu sehen ist, haben die Endabschlüsse eine Gesamtdicke von ungefähr 0,25 Zoll (6,4 mm) und eine Dicke des gestuften Abschnitts von 0,125 Zoll (3,2 mm). Zusätzlich hat die Hülle für einen Resonanzhohlraum, der eine Resonanzfrequenz von ungefähr 845 MHz aufweist, einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von ungefähr 5 Zoll (12,7 cm) und einer Strangpreßlänge von ungefähr 5,625 Zoll (14,29 cm).
Wie auch skizzenhaft in Figur 1 zu sehen ist, enthält die Konstruktion der modularen Resonanzhohlräume Stäbe 42, die Gewindeenden 43 aufweisen. Die Stäbe haben jeweils eine Länge, die ausreichend ist, sich durch die Kombination aus Platten und Hüllen zu erstrecken, die die gesamten modularen Resonanzhohlräume bilden. Wie in den Figuren 8 und 9 zu sehen ist, die ein dielektrisches Sperrfilter 20 darstellen, sind Muttern 44 auf die Enden dieser Stäbe geschraubt, um so mechanisch das gesamte modulare dielektrische Sperrfilter als ein mechanisch steifes Gerät zusammenzuhalten. Obwohl eine vierseitige modulare Resonanzhohlraumhülle in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, kann die Hohlraumhülle eine andere Seitenanzahl aufweisen, so lange sie eine Durchgangsöffnung 36 definiert. Die Hohlraumhülle kann sogar zylindrisch sein, wie es durch die Hülle 24' in Figur 2A mit entsprechenden Schließplatten gezeigt wird, die zum Zusammenpassen damit dimensioniert sind, so wie Schließplatte 26", die eine Trennplatte zwischen benachbarten Hüllen oder eine Endschließplatte sein kann. Innerhalb der Schließplatte können Öffnüngen 30' gebildet sein, um so die Schließplatten mittels Stäben oder dergleichen an der Hülle zu befestigen.
Die Figuren 5, 6 und 7 stellen einen dielektrischen Sperresonator 23 dar, der von einem Resonanzhohlraum gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Wie in den Figuren 5, 6, 7 und 12 zu sehen ist, umfaßt der dielektrische Sperresonator einen Resonator 48, der zentral innerhalb des Innenraumes, der durch die Hülle 24 defintert ist, angeordnet ist und durch die Stäbe 50 und 51 getragen.wird. Eine Schraube 52, die auf beiden Enden mit einem Gewinde versehen ist, geht durch den Resonator 48 hindurch und endet innerhalb der Aussparungen 47 und 49 innerhalb der Tragstäbe 50 und 51. Der Resonator ist aus Keramikmaterial hergestellt, das einen Durchmesser von ungefähr 2,75 Zoll (6,99 cm) und eine Dicke von 1 Zoll (2,54 cm) aufweist. Die Tragstäbe sind aus hochdichtem Polyethylen hergestellt und haben jeweils eine Länge von ungefähr 2,1 Zoll (5,3 cm) und einen Außendurchmesser von 0,75 Zoll (1,9 cm). Die innere Aussparung jedes Stabes ist mit einem Gewinde versehen, um mit einer Schraube 52 im Eingriff zu stehen. Die Schraube 52 hat eine Gesamtlänge von ungefähr 2,25 Zoll (5,72 cm) und ist vorzugsweise aus Polysulfon hergestellt. Ein Druck O-Ring 55 und eine Abdeckplatte 57 werden verwendet, um den Stab 51 an der Hülle 24 zu befestigen. Sowohl die Stäbe 50 als auch 81 sind innerhalb der Öffnungen 61, die in. der Hülle 24 gebildet sind, angeordnet. Die Abdeckplatte 57 ist an der Hülle 24 durch eine Maschinenschraube 65 befestigt.
Wie am besten in den Figuren 5, 7 und 13 zu sehen ist, ist eine Schleifenbaugruppe 54 an der Hülle 24 befestigt, um eine Zwischenverbindung des Resonators mit einer zwischenverbindenden koppelnden Übertragungsleitung oder einem Hohlleiter 46 (siehe Figuren 8 bis 10) bereitzustellen. Diese Schleifenbaugruppe bildet auch einen Teil eines koppelnden Reaktanzelementes, um so die reaktive Komponente des dielektrischen Resonators zu null zu machen, dadurch ergibt sich eine stark gedämpfte Resonanifrequenz, die eine kleine imaginäre Komponente in bezug auf ihre Mittenfrequenz aufweist. Diese besondere Konstruktion einer induktiven Schleife und eines variablen Kondensators ist in dem US-Patent 4 896 125 mit dem Titel, Dielectric Notch Resonator, der gegenwärtigen Patentinhaber offenbart. Die induktive Schleife 56 hat vorzugsweise einen Radius von 0,332 Zoll (8,4 mm) mit einem Drahtdurchmesser von 0,040 Zoll (1,0 mm) und ist vorzugsweise aus zinnplattiertem Kupferdraht hergestellt.
Ein variabler Kondensator 58 verläuft durch die Hülle 24, wie in Figur 5 gezeigt, und ist mit dem Ende 59 der induktiven Schleife 56 verbunden. Der für den dielektrischen Sperresonator gezeigte variable Kondensator hat eine bevorzugte Kapazität von 8 bis 10 Picofarad (pF). Wie in den Figuren 5, 7 und 13 zu sehen ist, ist die Schleifenbaugruppe 54 an der Hülle 24 mittels eines Flansches 60 befestigt. Ein Kontaktstift 62 ist mit der induktiven Schleife 56 mittels eines Drahtes 63, wie in Figur 13 zu sehen ist, verbunden. Der Kontaktstift ist für ein Zusammenpassen mit einer koppelnden Transmissionsleitung ausgebildet. Der variable Kondensator und die induktive Schleife der vorliegenden Erfindung erfüllen im wesentlichen die gleiche Funktion wie die entsprechenden Komponenten, die in dem US-Patent Nr. 4 896 125 der gegenwärtigen Patentinhaber beschrieben werden.
Wie auch in den Figuren 8, 9 und 10 zu sehen ist, kann jeder dielektrische Sperresonator auch eine Abstimmschraube 64 umfassen, die durch die Hülle 24 entlang der Öffnung 66, wie in Figur 7 zu sehen ist, hindurchgeht. Die Abstimmschraube kann die Betriebsmittenfrequenz des dielektrischen Sperresonators typischerweise im Bereich von 150 Kilohertz anpassen. Die Abstimmschraube ist vorzugsweise aus Aluminiumstäben, die einen Durchmesser von ungefähr 0,375 Zoll (0,95 cm) und eine Länge von 1 Zoll (2,54 cm) bis 2,75 Zoll (7 cm) abhängig von der gewünschten Mittenfrequenz und den Befestigungserwägungen des Gesamtfilters haben, hergestellt.
Die Figuren 8, 9 und 10 zeigen eine Reihe von dielektrischen Sperresonatoren, die Resonanzhohlräume gemäß der vorliegenden Erfindüng verwenden, die als ein dielektrisches Sperrfilter gestaltet sind. Wie auch in Figur 11 zu sehen ist, umfaßt eine koppelnde Übertragungsleitung oder ein Hohileiter 46 eine obere Aufspritzung 68, die für das gezeigte Sperrfilter eine bevorzugte Länge von 28,3 Zoll (71,9 cm) mit einer Bodenaufspritzung 69, die die. gleiche Länge hat, aufweist. Wie in Figur 9 zu sehen ist, geht ein Leiter 70 durch die Aufspritzung hindurch, der einen Verbindungsstift 72 aufweist, um mit dem Kontaktstift 68, der mit jedem dielektrischen Resonator verbunden ist, zusammenzupassen. Ein Verbinder 74 ist an jedem Ende der Übertragungsleitung zur Verbindung mit elektrischen Komponenten befestigt.
Das gesamte modulare dielektrische Sperrfilter gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht dadurch eine kompakte und mechanisch steife Gesamtkonfiguration, die relativ leicht herzustellen ist und die zu einer relativ kürzeren koppelnden Übertragungsleitung führt, als sie für ein gleichwertiges dielektrisches Sperrfilter notwendig ist, das unter Verwendung des Standes der Technik hergestellt wird. Zum Beispiel zeigt Figur 14 ein dielektrisches Sperrfilter des Standes der Technik, das im US-Patent 4 862 122 der gegenwärtigen Pateninhaber offenbart wird. Diese Figur stellt eine koppelnde Übertragungsleitung dar, die an einer Vielzahl dielektrischer Sperresonatoren befestigt ist, wobei jeder derartige Resonator ein getrenntes Gehäuse umfaßt. Derartige dielektrische Resonatoren unterscheiden sich von den dielektrischen Sperresonatoren der vorliegenden Erfindung, in denen gemeinsame Wände durch benachbarte Resonatoren benutz werden Das Gesamtergebnis ist, daß die vorliegende Erfindung ein dielektrisches Sperrfilter erreicht, das im wesentlichen die gleichen Charakteristiken wie der Stand der Technik aufweist, aber in einer Konfiguration, die leichter herzustellen ist und die mechanisch robuster ist.
Somit ist das Gesamtergebnis ein modularer Resonanzhohlraum, der zum Bilden dielektrischer Sperresonatoren und Filter verwendet werden kann. Die Resonanzhohlräume werden aus Strangpreßhüllen und zugehörigen Schließplatten gebildet, die gemeinsame Wände zwischen benachbarten Resonatoren bereitstellen. Derartige. Resonanzhohlräume ermöglichen kürzere koppelnde Übertragungsleitungen, die zu verwenden sind, wenn dielektrische Sperrfilter oder andere Geräte hergestellt werden, die mehrere Resonanzhohlräume koppeln, wodurch elektrische Verlusteä die mit längeren koppelnden Transmissionsleitungen verbunden sind, vermindert werden.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet ist, derartige Resonanzhohlräume zu benutzen, um ein dielektrisches Sperrfilter zu bilden, das eine bevorzugte Betriebsmittenfrequenz von ungefähr 845,75 Megahertz aufweist, können andere Frequenzen ohne weiteres durch Ändern der physischen Größe der Hohlräume und anderer Komponenten, die von den dielektrischen Sperresonatoren verwendet werden, konstruiert werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auch für andere elektromagnetische Filteranwendungen einschließlich Bandpaßfilter, Bandsperrfilter, Tiefpaßfilter, Hochpaßfilter als auch für irgendwelche anderen elektromagnetischen Anwendungen, bei denen einzelne oder mehrere Resonanzhohlräume erforderlich sind, verwendet werden.
Es ist deshalb zu sehen, daß die Aufgaben, die oben gezeigt wurden und solche, die von der vorhergehenden Beschreibung deutlich gemacht wurden, wirksam erhalten werden, und da bestimmte Änderungen in der Konstruktion der offenbarten modularen Hohlräume und zugehörigen dielektrischen Resonatoren und Filter durchgeführt werden können, ist es beabsichtigt, daß der gesamte Inhalt, der in der obigen Beschreibung und in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden, als erläuternd und nicht im Sinne eines Beschränkens zu interpretieren sind.

Claims

1. Modulares dielektrisches Sperrfilter (20) zum Dämpfen der Signalstärke der elektromagnetischen Energie, umfassend:

A) N modulare dielektrische Sperresonatoren (23) zur Resonanz elektrischer Energie um N resonante Mittenfrequenzen herum, wobeßn eine gahzzählige Zahl größer als null ist, umfassend:

1) mehrseitige (Fig. 2) oder zylindrische (Fig. 2A) Hüllen (24, 24'), die jede eine Öffnung (36) definieren, die dorthindurch verläuft;

2) zwei feste Endschließplatten (26', 26"), die jede Mittel (28) zum Zusammenpassen mit einer Hülle um einen Öffnungsumfang herum aufweisen;

3) N-1 feste Teilerschließplatten (26, 26"), die jede Mittel (28) zum Zusammenpassen mit zwei benachbarten Hüllen um einen entsprechenden Öffnungsumfang herum aufweisen;

4) Mittel (42, 43) zum Befestigen der beiden festen Endschließplatten und der N-1 festen Teilerschließplatten an den N Hüllen;

5) N dielektrische Resonatoren (48);

6) N Mittel (50, 51) zum Positionieren jedes dielektrischen Resonators innerhalb der Öffnung, die durch eine der N Hüllen definiert wird; und

7) Mittel (54) zum Bereitstellen einer externen Zwischenverbindung der Sperresonatoren; und

B) ein koppelndes Übertragungsmittel (46), an dem jeder dielektrische Sperresonator (23) durch das Zwischenverbindungsmittel (54) des dielektrischen Sperresonators (48) befestigt ist.

2. Filter, wie in Anspruch 1 definiert, wobei jedes Mittel zum Zusammenpassen mit einer Hülle (24, 24') einen gestuften Bereich (28) umfaßt, der aus der Endschließplatte (26', 26") herausragt und zum Zusammenpassen mit der Hülle um einen Öffnungsumfang herum dimensioniert ist, und wobei. jedes Mittel zum Zusammenpassen mit zwei benachbarten Hüllen entsprechend gestufte Bereiche (28) umfaßt, die aus gegenüberliegenden Seiten der Teilerschließplatte (26, 26") herausragen und zum Zusammenpassen mit einer benachbarten Hülle um einen Öffnungsumfang herum dimensioniert sind.

3. Filter, wie in Anspruch 2 definiert, wobei das Mittel zum Befestigen der Endschließplatten und der Teilerschließplatten der Hüllen eine Vielzahl von Stäben (42) umfaßt, die zum Erstrecken durch jede Hülle (24, 24') und jede Endschließplatte (26',26") und jede Teilerschließplatte (26, 26") dimensioniert sind, und wobei weiterhin jede End schließplatte und jede Teilerschließplatte Bohrungen (30) aufweist, die jeweils in den Eckbereichen davon bzw. entlang den Umfangsbereichen davon hindurchgehen, die dimensioniert sind, um den Stäben zu ermöglichen, dort hindurchzugehen, und wobei weiterhin das Mittel zum Befestigen Befestigungselemente (43)umfaßt, die an den herausragenden Enden jeden Stabes derart befestigt sind, daß sie mechanisch die gesamte Kombination aus Endschließplatten, Teilerschließplatten und Hüllen zusammenhalten.

4. Filter, wie in Anspruch 1 definiert, das weiterhin Mittel (52, 64) zur Anpassung der Mittenfrequenz von jedem dielektrischen Sperresonator umfaßt.

5. Filter, wie in Anspruch 4 definiert, wobei jeder dielektrische Resonator aus einem keramischen Material gefertigt ist.

6. Filter, wie in Anspruch 5 definiert, wobei das Mittel zum Positionieren von jedem dielektrischen Resonator innerhalb der Öffnung, die durch eine der N Hüllen definiert wird, zwei Tragstäbe (50, 51) umfaßt, die den Raum innerhalb der Öffnung überspannen und jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Hülle befestigt sind.

7. Filter, wie in Anspruch 1 definiert, weiterhin umfassend:

8) einen koppelnden Reaktanzmechanismäs umfassend:

a) einen induktiven Kopplungsdraht (56),

b) ein kapazitives Element (58), das mit dem Köpplungsdraht auf einem Ende verbunden ist, um so ein reaktives Element damit zu bilden, und

wobei das Mittel (54) zum Bereitstellen einer externen Zwischenverbindung der Sperresonatoren mit dem zweiten Ende von jedem Kopplungsdraht verbunden ist.

8. Filter, wie in Anspruch 7 definiert, wobei jedes kapazitive Element von jedem koppelnden Reaktanzmechanismus ein variabler Kondensator (58) ist.

9. Filter (20), wie in Anspruch 1 definiert, wobei das koppelnde Übertragungsmittel (46) einen langgestreckten Mittelleiter (70) und eine Strangpreßhülse (68, 69), die einen Abstand von dem Mittelleiter hat, und Verbindungsstifte (72) umfaßt, die sich von dem Mittelleiter aus erstrecken, um mit den Mitteln (54) zum Bereitstellen einer externen Zwischenverbindung der Sperresonatoren zusammenzupassen.