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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Passbandfilter, das dielektrische
Resonatore verwendet, das in einer mobilen Funkbasisstation zum Einsatz
kommt, wie einem zellularem mobilen Telefon, einem persönlichen
Kommunikationsdienst (PCS) und einer drahtlosen lokalen Schlaufe
(WLL), und insbesondere auf ein Passbandfilter, das einige Verlustsignale überträgt, die
in einem gewünschtem Frequenzband
liegen, wobei alle Frequenzen außerhalb dem gewünschtem
Frequenzband durch Bildung von den gestuften dielektrischen Resonatoren abgefangen
werden, wobei ein Passbandfilter ein variables Sperrkabel außerhalb
des Filters aufweist, um eine erwünschte Abschwächungscharakteristik
zu zeigen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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In
der Regel ist ein Passbandfilter ein Teil, das in einer mobilen
Funkbasisstation verwendet wird, wie zum Beispiel in einem mobilen
zellularen Telefon, einem persönlichen
Kommunikationsdienst (PCS) und einer drahtlosen lokalen Schlaufe
(WLL) und einem Radiofrequenzband (RF). Die Rolle eines Passbandfilters
besteht darin wenige Verlustsignale zu übertragen, die innerhalb einem
erwünschten
Frequenzband liegen, wobei alle Frequenzen außerhalb des erwünschten
Bandes abgefangen werden.
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Ein
oben beschriebenes herkömmliches Passbandfilter
wurde in Funkkommunikationssystemen eingesetzt, die im Mikrowellenbereich
betrieben werden.
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1B ist
eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Passbandfilters, 1C ist
eine Draufsicht der 1B:
Wie in 1B und 1C gezeigt,
umfasst ein Passbandfilter ein metallisches Gehäuse 12, das aus einer
Vielzahl von Hohlräumen
besteht, einen dielektrischen Resonator 11, der in jedem
Hohlraum des Gehäuses 12 liegt,
einen I/O-Steckverbinder 13,
der an beiden Seitenenden des Gehäuses 12 angeordnet
ist, eine Koppelschlaufe 15, die mit dem I/O-Steckverbinder 13 verbunden
ist, eine Partition 14, die einen Schlitzen 14a zur
Kombinierung von Resonanzmoden aufweist, und eine Begrenzung zwischen
den Hohlräumen
bildet, eine Frequenzsteuerungsplatte 16 und einen Abstimmungsstab 17.
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1A ist
eine Perspektiveansicht, die einen dielektrischen Resonator zeigt,
der ein Passbandfilter verwendet.
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Wie
in 1A gezeigt, hat ein gleichförmiger dielektrischer Resonator 11 eine
zylindrische Form. Das Filter, das gleichförmige dielektrische Resonatore
verwendet, bringt unnützliche
Signalen mit sich durch Resonanz von nicht nur dem fundamentalen Modus
(TE01δ)
sondern auch dem Modus von höherer Ordnung.
Dementsprechend hat das Filter mit den gleichförmigen dielektrischen Resonatoren
eine schlechte Wirkung auf ein Kommunikationssystem durch unnützliche
Signale, die aus dem Modus von höherer
Ordnung in der Nähe
des fundamentalen Modus aufgrund des Modus von höherer Ordnung resultiert.
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Somit
ist es unbedingt notwendig, ein Passbandfilter zu haben, das einen
sehr hohen Qualitätskoeffizienten
(Q) in dem niedrigen Bandbereich und einen niedrigen Einführungsverlust
in dem Passbandbereich besitzt. In den meisten Fällen soll die Abschwächungscharakteristik
des spezifisierten Bereichs die Interferenz zwischen den benachbarten Kanälen und
den Transmitter/Empfänger-Bänden reduzieren
und ausgezeichnet sein.
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In
diesem Fall besteht ein herkömmliches Verfahren
in der Verwendung eines dielektrischen Resonators mit dem Koeffizient
hoher Qualität.
Jedoch ist dieses Verfahren nicht nur schwer durchzuführen, sondern
auch mit hohen Fertigungskosten verbunden.
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Um
die Abschwächungscharakteristik
zu verbessern, wurde ein herkömmliches
Passbandfilter vorgeschlagen, um ein Sperrkabel in das Gehäuse zu montieren.
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2A ist
eine Perspektivansicht, die einen Passbandfilter unter Verwendung
herkömmlicher
dielektrischer Resonatoren zeigt. 2B ist
eine Draufsicht der 2A.
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Wie
in 2A und 2B gezeigt,
wenn ein Funksignal angebracht ist, ist die Ausbreitung durch den
ersten dielektrischen Resonator 21' über eine Koppelschlaufe 25 induziert.
Die Signalleistung durch den Schlitz 24a einer Partition,
die eine Koppelkapazität
der Signalleistung und eine Bandbreite steuert, ist an den zweiten
dielektrischen Resonator 21'' übertragen.
Auf gleiche Weise sind Signale des erwünschten Frequenzbands an den
Ausgangssteckverbinder 23' übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt ist die höhere
Abschwächung
in dem spezifizierten Bandbereich durch ein in dem Gehäuse 22 eingebautes
Sperrkabel 26 erzeugt. Symbol 27 steht für einen Gehäusedeckel.
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Jedoch
reduziert das o. beschriebene Verfahren einen Qualitätskoeffizient
(Q) und erhöht
den Verlust, weil das Sperrkabel die Innenstruktur des Filters verändert. Somit
sind die Veränderung
und die Wiederherstellung nach der Filterherstellung unmöglich. Die
unnützliche
Welle kann bei einer bestimmten Frequenz aufgrund der Erzeugung
eines anderen Resonanzmodus durch das eingeführte Sperrkabel 26 auftreten,
und die Welle kann somit durch Veränderung der elektromagnetischen
Form im Resonanzverlauf verzerrt werden.
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In
der Veröffentlichung "The design of band-pass
filters made of both dielectric and coaxial resonators", Hwang et al., 1997
IEEE MTT-S INTERNATIONAL MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, Denver, Juni
8–13,
1197, Vol. 2, 8 Juni 1997 (08.06.1997), Seiten 805–808, XP000767630,
Institute of Electrical and Electronics Engineeers, ISBN: 0-7803-3815-4,
ist ein Passbandfilter offenbart, das gemeinsame koaxiale und dielektrische
Scheibenresonatore umfasst. In einem solchen Passbandfilter ist
kein abgestufter dielektrischer Resonator vorhanden.
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In
der Veröffentlichung "Dielectric resonator filters
with wide Stopbandes",
Snyder R: V:, IEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,
Vol. 40 N° 11,
1. November 1992 (1992-11-01),Seiten 2100–2103, XP000321272, ISSN: 0018-9480
ist in einem dielektrischen Resonatorenfilter die Verwendung von
Passbandblenden im nichtausbreitungsfähigem Modus offenbart, welche mit
der Filterzentralfrequenz abgestimmt wurden, um die Störmoden des
Resonators zu entfernen. Das in dieser Veröffentlichung offenbarte Filter
umfasst weder koaxiale Resonatore noch abgestufte dielektrische
Resonatore.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Passbandfilter
unter Verwendung dielektrischer Resonatore, die die Erzeugung unnützlicher
Wellen im Bereich des fundamentalen Modus durch Bildung der abgestuften
dielektrischen Resonatore unterdrückt.
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Weiterhin
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Passbandfilter eines
dielektrischen Resonators, der die Abschwächungscharakteristik verbessert,
indem die Innenstruktur durch Einbringung eines variablen Sperrkabels
verändert
wird.
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Gemäß eines
anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Passbandfilter
vorgesehen, das einen dielektrischen Resonator verwendet und umfasst:
ein
Gehäuse,
das eine Mehrzahl von Hohlräumen hat,
wobei die genannten Hohlräume
voneinander durch Partitionen isoliert werden und wobei jede Partition
einen Koppelschlitz aufweist;
I/O-Steckverbinder, die an beiden
Enden des genannten Gehäuses
angebracht sind, um Ausgangssignale aus einem Transmitter zu leiten;
Koppelschlaufen,
die mit den genannten I/O-Steckverbindern verbunden sind, um eine
angewendeten Signalleistung zu erregen und Resonanzmoden zu kombinieren;
Resonatore,
die in den genannten Hohlräumen
des gesagten Gehäuses
liegen, um eine von der Koppelschlaufe zu dem gewünschten
Frequenzband übertragene
Signalleistung zu resonieren, wobei die genannten Resonatore umfassen:
eine
erste Gruppe von Resonatoren, die in den ersten Hohlräumen ausgebildet
sind, die sich an die genannten Koppelschlaufen anschließen;
eine
zweite Gruppe von dielektrischen Resonatoren, die in den genannten
Hohlräumen
ausgebildet sind, die sich an die genannten Hohlräumen anschließen, die
sich an die genannten Koppelschlaufen anschließen;
eine Mehrzahl von
den genannten Resonatoren entsprechenden Frequenzkontrollmitteln,
die über
den genannten Resonatoren und von den genannten Resonatoren mit
einem vorgeschriebenen Abstand beabstandet angeordnet sind.
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Ei
derartiges Passbandfilter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatore
aus der zweiten Resonatorengruppe abgestufte Resonatore sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
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Diese
und weitere Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der Erfindung, sowie die Erfindung selber
werden im Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung
derzeit bevorzugter Ausführungen
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden,
die zeigen:
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1A eine
Perspektivansicht eines gleichförmigen
dielektrischen Resonators gemäß dem Stand
der Technik;
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1B eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das einen gleichförmigen dielektrischen Resonator
gemäß dem Stand
der Technik verwendet;
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1C Draufsicht
der 1B;
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1D ist
eine Querschnittsansicht der 1C;
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2A ist
eine Perspektivansicht eines Passbandfilters, das dielektrische
Resonatore verwendet, die ein Sperrkabel gemäß dem Stand der Technik versehen
sind.
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2B eine
Draufsicht der 2A;
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3 eine
Perspektivansicht eines abgestuften dielektrischen Resonators, der
in einem Passbandfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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4A eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das dielektrische Resonatore
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
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4B eine
Querschnittsansicht der 4A;
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5 eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das gleichförmigen und
abgestufte dielektrische Resonatore gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet.
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6 eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das gemäß der vorliegenden Erfindung abgestufte
und abgestufte koaxiale dielektrische Resonatore verwendet;
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7A eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte dielektrische
Resonatore verwendet, die mit einem Sperrkabel gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen sind;
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7B eine
Draufsicht der 7A;
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8A eine
Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte dielektrische
Resonatore verwendet, die mit einem Sperrkabel gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen sind;
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8B eine
Draufsicht der 8A.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Ausführungen
der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
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3.
ist eine Perspektivansicht eines abgestuften dielektrischen Resonators,
der in dem Passbandfilter verwendet wird.
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Wie
in 3 gezeigt, ist ein Durchmesser der Oberseite eines
abgestuften dielektrischen Resonators 31 breiter als der
der Unterseite.
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4a und 4B sind
Perspektiv- und Querschnittsansichte eines Passbandfilters, das
abgestufte dielektrische Resonatore gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Wie
in 4A und 4B gezeigt,
ist ein Gehäuse 32 in
einer regelmäßigen hexaedrischen Gestaltung
mit einer Mehrzahl von Hohlräumen 32a, 32b und 32c gebildet,
die in deren Inneren in einer Reihe angeordnet sind. Ein Deckel 36 deckt
die Oberseite des Gehäuses
ab. Eine Mehrzahl von abgestuften dielektrischen Resonatoren 31a, 31b,
und 31c sind jeweils in die Hohlräume 32a, 32b und 32c eingeführt. Die
Abgrenzung der Hohlräumen 32a, 32b und 32c ist
durch die Partition 34 geteilt. Ein Koppelschlitz 34a kombiniert
einen Resonanzmodus unter den dielektrischen Resonatoren 31a, 31b,
und 31c. Ein I/O-Steckverbinder 33 durchläuft die
Signale, die an dem Transmitter ausgegeben werden, durch eine Anordnung
an beiden Enden des Gehäuses 32.
Eine Koppelschlaufe 35 erregt und überträgt eine angebrachte Signalleistung
an die abgestuften dielektrischen Resonatore 31a, 31b,
und 31c. Die Kontrollplatte 37 und der Abstimmungsstab 38,
die minutenweise eine Resonanzfrequenz kontrollieren, sind an der
Oberseite der abgestuften dielektrischen Resonatoren 31a, 31b,
und 31c mit einem festem Abstand angeordnet.
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Dementsprechend,
wenn ein Funksignal an einen Eingangssteckverbinder 33 angebracht
ist, sind die elektromagnetischen Wellen zwischen der Koppelschlaufe 35 und
dem abgestuften dielektrischen Resonator 31a induziert.
Wenn ein fundamentaler Modus (TE01δ),
der durch den abgestuften dielektrischen Resonator 31a resoniert,
und ein Modus von höherer
Ordnung an den abgestuften dielektrischen Resonator 31b übertragen
wird, ist die durch Resonanz des Modus von höherer Ordnung erzeugte Charakteristik
der unnützlichen
Welle zu der höheren Frequenz
als der Frequenz des fundamentalen Modus verlagert.
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Die
Signale des gewünschten
Frequenzbands sind an den Ausgangssteckverbinder 37 durch den
Koppelschlitz 34a zwischen dem abgestuften dielektrischen
Resonator 31a und dem abgestuften dielektrischen Resonator 31b übertragen.
Somit ist die Filtercharakteristik durch minutenweise Kontrolle
des Abstands zwischen dem dielektrischen Resonator 31,
der in dem Gehäuse
durch Verwendung des Abstimmungsstabs 38 festgelegt ist,
und der Frequenzkontrollplatte 37.
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5 ist
eine Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte und
gleichförmige
dielektrische Resonatore gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Wie
in 5 gezeigt umfasst ein Passbandfilter eine Koppelschlaufe 45 in
dem ersten Hohlraum 42a, einen abgestuften dielektrischen
Resonator 46 in dem zweiten Hohlraum 42b und einen
gleichförmigen
dielektrischen Resonator 41 in dem dritten Hohlraum 42c.
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6 ist
eine Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte dielektrische
Resonatore und koaxiale Resonatore gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung verwendet.
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Wie
in 6 gezeigt, umfasst ein Passbandfilter einen abgestuften
koaxialen Resonator 56 in dem vierten Hohlraum 52d,
der die Koppelschlaufe 55 enthält, und einen abgestuften dielektrischen
Resonator 51 in den Hohlräumen 52a, 52b und 52c.
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Wie
oben beschrieben, im Falle einer Übertragung von Funksignalen, überträgt jeder
dielektrische Resonator Signale durch die Koppelschlaufe. Die Moden
von höherer
Ordnung, die durch jeden dielektrischen Resonator erzeugt werden,
sind an einer höheren
Frequenz erzeugt, so dass die Resonanz des Modus von höherer Ordnung
an dem Grundmodus durch den abgestuften dielektrischen Resonator
weitgehend unterdrückt
wird. Es heißt,
die Resonanz des Modus von höherer
Ordnung ist weitgehend durch Bildung von Resonatoren unterdrückt, abgesehen
von denjenigen, die sich in der unmittelbaren Nähe der Koppelschlaufen an dem
Eingang und Ausgang des Filters zu dem abgestuften dielektrischen
Resonator befinden.
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Dementsprechend
können
die Passbandfilter, die den abgestuften dielektrischen Resonator;
die abgestuften und gleichförmigen
dielektrischen Resonatore und die abgestuften koaxialen dielektrischen Resonatore
eine Funkwelle guter Qualität
an die mobile Funkkommunikation aus dem Mikrowellenbereich, wie
zellular, PCS, WLL, und IMT 200, liefern.
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7a ist
eine Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte dielektrische
Resonatore verwendet, die mit einem Sperrkabel gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung versehen sind, und 7B ist
eine Draufsicht der 7A.
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Wie
in den 7A und 7b gezeigt
ist ein Sperrkabel 66 nach Einführung von Außen nach
Innen in das Gehäuse 62 angeschlossen.
Ein Zentraldraht des Sperrkabels 66a ist ungefähr an dem
dielektrischen Resonator 61 angeordnet.
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8A ist
eine Perspektivansicht eines Passbandfilters, das abgestufte dielektrische
Resonatore verwendet, die mit einem Sperrkabel gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung versehen sind, und Figur BB ist
eine Draufsicht der 8A.
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Wie
in den 8A und 8b gezeigt,
ist ein Sperrkabel 76 nach Einführung von Außen nach Innen
in das Gehäuse 72 angeschlossen.
Ein Zentraldraht des Sperrkabels 76a ist an der Wand der Partition
angeordnet. Dementsprechend besteht ein Vorteil der Erfindung in
einer minutenweisen Kontrolle des Zentraldrahtes.
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Die
Funktion des Sperrkabels 66 und 76 nach einem
vierten und fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erläutert.
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Zuerst
ist der Minutenstrom durch einen Zentraldraht der Sperrkabel 66 und 76 induziert,
durch elektrische und magnetische Komponenten, die an den zweiten
dielektrischen Resonatoren 61' und 71' resoniert sind und an den fünften Resonatoren 61'' und 71'' durch
einen anderen Zentraldraht übertragen
werden. Eine solche Stromkomponente wirkt sich auf eine Hauptsignalleistung
aus, die an jedem dielektrischen Resonatore von den Eingangssteckverbindern 63 und 73 durch
erneute Erzeugung der elektrischen und magnetischen Komponenten
an den fünften
Resonatoren 61'' und 71'' übertragen wird. In ähnlicher
Weise wirkt sich der Strom, der zu einem Zentraldraht induziert
ist, der den fünften
Resonatoren 61'' und 71'' angrenzend ist, auf eine Signalleistung
der zweiten dielektrischen Resonatore 61' und 71'.
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Wie
oben beschrieben, erfolgt die große Abschwächung abgesehen von dem gewünschten
spezifizierten Band durch Kontrolle der Zentraldrahtlänge der
Sperrkabel 66 und 76 und der Distanz zwischen
dem Zentraldraht und dem dielektrischen Resonator. Das heißt, einerseits
je näher
der Zentraldraht dem dielektrischen Resonator liegt, je stärker die Abschwächung an
dem Bereich erfolgt, der dem Passband nahe liegt. Andererseits je
größer der
Abstand des Zentraldrahts zu dem dielektrischen Resonator ist, je
stärker
die Abschwächung
an dem Bereich erfolgt, der vom Passband beabstandet ist.
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Ein
Vorteil gemäß dem vierten
und dem fünften
Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Abschwächungseffekt
endgültig
derart höher,
dass der Sperrkabel die Innenstruktur des Filters unwesentlich beeinflusst.
Die unnützlichen
Wellen oder die Verzerrung der Wellen sind nicht erfolgt, weil der
Resonanzmodus unwesentlich beeinflusst. Somit ist die Reinstallation
eines variablen Sperrkabels ziemlich leichter aus als die des eingebauten
Typs.