DE8510588U1 - Hohlleiterfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrkreisiges Hohlleiterfilter mit
durch Blenden in zur Achse senkrechten Ebenen begrenzten und voneinander getrennten, elektrisch über die Blendenöffnungen miteinai der verkoppelten, etwa eine halbe Hohlleiterwellenlänge langen
Hohlraumresonatoren. Die Blenden dienen dabei nicht nur als die
Hohlraumresonatoren in der Länge begrenzende Kammerwände und als
Koppelelemente, sie wirken vielmehr elektrisch zugleich als im
Querzweig liegende Blindwiderstände, die jeweils zusammen mit den Serien-Resonanzkreise darstellenden Hohlraumresonatoren die Kreisi des Hohlleiterfilters, z.B. eines Bandpasses für einen Mikroweller konverter, bilden. Die zwischen zwei Hohlraumresonatoren liegender Blenden sind für beide wirksam und daher anders bemessen als die
Ein- und Ausgangsblende.
Grundsätzlich sind hierbei alle Hohlleiterquerschnitte (rund, quadratisch, rechteckig) und die Übertragung einer oder auch beider
Polarisationsrichtungen möglich. Aus dem Fachbuch "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, And Coupling Structures" von
Hatthaei, Young and Jones, Artech House Books, insbesondere Seiter 451 und 546 ist es von Rechteckhohlleitern bekannt, für Filter de] eingangs genannten Art von außen durch Schlitze in den Hohlleiter einzuführende Blenden zu verwenden. Insbesondere bei vielkreisiger Filtern ergeben sich bei dieser Ausführung lange Hohlleiter, die
mit der erforderlichen Genauigkeit der Innenabmessungen nur schwel und entsprechend kostspielig herstellbar sind. Das Einbringen der Schlitze und die Befestigung der Blenden, z.B. durch Einlöten,
verteuert diese bekannte Ausführung zusätzlich.

-Z-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterfilter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es bei hoher Präzision der Innenflächen einfach und kostengünstig herstellbar und ggf. auch für die Serienfertigung geeignet ist. 5

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Hohlraumresonatoren und die Blenden als alternierend in ein Führungsrohr eingeführte, sLirtiseiLiy aneinanderiiegende Rohrstücke ausgebildet sind. Die verhältnismäßig kurzen Resonator-Hohlleiterstücke sind einfach und kostengünstig mit hoher Genauigkeit der Innenflächen herstellbar (bei Rundhohlleitern z.B. als billige Drehteile). Außerdem sind keine Hohlleiterschlitze und keine besonderen Einrichtungen oder Maßnahmen zur Befestigung der Blenden nötig. Schließlich sind auch an die Genauigkeit der Führungsrohre keine hohen Anforderungen zu stellen, so daß insgesamt eine einfache Fertigung möglich und dabei trotzdem eine hohe Präzision der für die elektrische Qualitä*: entscheidenden Innenflächen gewährleistet ist.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters nach Anspruch 2 ist die Herstellung durch die verringerte Anzahl der in das Führungsrohr einzubringenden Teile weiter vereinfacht. Zweckmäßigerweise sind dabei die Resonator-Rohrstücke mit zugehöriger Blende im Gußverfahren gefertigt.
Dieses Herstellungsverfahren eignet sich auch für die in Anspruch 3 angegebene vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die sich darüberhinaus durch eine geringe Einfügungsdämpfung auszeichnet. Die Ausbildung der Resonator-Rnhrstücke mit abgesetztem Außendurchmesser gemäß Anspruch 4 bewirkt sowohl eine leichtere Einführbarkeit in das Führungsrohr, weil nur die beiden kurzen Endteile an seiner Innenseite anliegen, als auch einen geringeren Materialbedarf.

Bei einem in Anspruch 5 angegebenen Aufbau des erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters sind die Resonator-Rohrstücke noch kürzer und damit handlicher und äußerst präzise herstellbar.

Es ist an sich bekannt, zur Abstimmung der Dämpfung und/oder der Hohlleiter-Mittenfrequenz in den Hohlleiter eintauchende Abgleich-

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schrauben vorzusehen. Bei einer in Anspruch 6 beschriebenen Ausführung ist darüber hinaus ein Ausgleich von Fercigungstoleranzen durch das axiale Spiel und eine Kompensation von Polarisationsfehlern durch Abweichungen der Hohlleiterinnenflächen von der SoIlkontur (z.B. Elliptizität bei Rundhohlleitern) durch Verstellung der Schraube im Langloch und dadurch Verdrehung des Resonator-Rohrstücks um die Hohlleiterachse ermöglicht.

Zur Sichersteiiung einer ausreichenden Übertragungsquaiität soll nach Möglichkeit ausschließlich der Grundmode übertragen werden.

Dazu ist es bekannt, die an nicht vermeidbaren Unregelmäßigkeiten der Innenkontur entstehenden höheren Moden, in besonderen Modenfiltern zu unterdrücken. Bei dem erfindungsgemäßen Hohlleiterfilter sind durch Fertigungsungenauigkeiten an den Stirnflächen der Rohrstücke und Blenden in der Regel Abstände in der Größenordnung von &mgr;&pgr;&igr; gegeben, die bereits als Modenfilter in ausreichendem MaQe wirksam sind. Zur absoluten Sicherstellung dieser Wirkung ist in Anspruch 7 eine Trennung der genannten Stirnflächen durch dünne Isolierschichten vorgesehen, wodurch in radialen Ebenen verlaufende Schlitze gebildet sind, die auf einfache und billige Weise Mo-

|0 denfilter ersetzen ohne den Grundmode merklich zu dämpfen.

Eine weitere Alternative für den Aufbau des erfindungsgemäßes &igr; Hohlleiterfilters ist in Anspruch 8 angegeben. Durch die Ausbildung sämtlicher Hohlraumresonatoren als einstückiges, zweckmäßigerweise im Gußverfahren hergestelltes Teil, in dessen abgestufte Innenausnehmung die Blenden (z.B. maschinell) eingepreßt werden, ist eine besonders einfache, für die Großserienfertigung geeignete Ausführung geschaffen. Dabei sind durch eine Neigung der Innenflächen gemäß Anspruch 9 die Blenden in vorteilhafterweise leicht einführbar und doch am Sollort einwandfrei fixierbar. Zur Erzielung eines festen Sitzes der Blenden können alternativ - evtl. auch zusätzlich - die Innenflächen der Hohlleiter an den betreffenden Stellen Erhöhungen (z.B. Noppen, Rippen o.a.) vorgesehen sein, die sich bei der Montage in die Umfangsfläche der Blenden eindrücken. Ebenso sind Verfahren möglich, bei denen temperaturabhängige Formänderungen benutzt sind.

Die Figuren zeigen den prinzipiellen Aufbau zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäGen Hohlleiterfilters als dreikreisiger MikrowellenbandpaO für einen Satelliten-Empfangskonverter, wobei der Übersichtlichkeit halber von den drei Hohlraumresonatoren jeweils nur einer vollständig gezeichnet ist. Figur 1 stellt einen Axialschnitt und Figur 2 eine Draufsicht der ersten Ausführung dar, Figur 3 einen Axialschnitt der Alternative gemäß den Ansprüchen 7 und 8.

Bei der Ausführung nach den Figuren 1 und 2 sind in einem zylindrischen Führungsrohr 1 drei Hohlraumresonatoren 2 und vier diese in axialer Richtung begrenzende Blenden 3 stirnseitig aneinanderliegend angeordnet. Die Hohlraumresonatoren 2 sind als metallische Rohrstücke 4 mit einer axialen Ausdehnung von etwa einer halben Hohlleiterwellenlänge und einer in Abmessung und Oberflächengüte den Ansprüchen an Hohlleiter genügenden zylindrischen Innenfläche 5 ausgebildet. An dieser liegen lediglich die zylindrischen Außenflächen der stirnseitigen Endteile 6 der Rohrstücke 4 an, während deren Verbindungsteile einen geringeren Durchmesser aufweisen.

Dadurch ist einerseits eine nicht unerhebliche Materialersparnis und zum anderen eine leichte Einschiebbarkeit in das Führungsrohr 1 erreicht. Elektrisch stellen die Hohlraumresonatoren 2 im Längszweig liegende Serienresonanzkreise dar. Die Blenden 3 sind etwa 2 mm starke Metallscheiben mit einer Zentralbohrung 7, die so bemessen ist, daß die in die Resonatorhohlräume eintauchenden Blendenteile jeweils einen mit den angrenzenden Hohlraumresonatoren 2 zusammenwirkenden Parallelresonanzkreis im Querzweig bilden und darüber hinaus den im Einzelfall erforderlichen Kopplungsfaktor ergeben.

Zur Feinabstimmung der Mittenfrequenz der Hohlraumresonatoren 2 ist eine Abgleichschraube 8 vorgesehen, die eine Ausnehmung 9 des Führungsrohrs 1 durchsetzt, in eine Gewindebohrung des Resonatorrohrstücks 4 eindrehbar und in Soll-Lage durch eine Kontermutter 10 fixierbar ist. Die Ausnehmung 9 ist in axialer Richtung etwas größer als der Durchmesser des Schraubenschaftes, wodurch auf einfache Weise Fertigungstoleranzen ausgleichbar sind. Außerdem

ist sie quer zur Achse als Langlcch ausgebildet, so daß mit Hilfe f

der Schraube 8 das Resonator-Rohrstück 4 zum Ausgleich v/on Polari- f. sationsfehlern durch eine unzulässig hohe Elliptizität im Führungs- % rohr 1 um die Achse A drehbar ist. ·

Resonator-Rohrstücke 4 und Blenden 3 sind an den aneinanderliegenden Stirnflächen mit einer einige &mgr;&pgr;&igr; starken Isolierschicht 11 versehen. Der dadurch gebildete dünne Radialschlitz wirkt als Modenfilter ohne die Übertragung des Grundmodes zu beeinträchtigen. Damit stellt die beschriebene Ausführung insgesamt ein einfaches und doch hochgenau herstellbares preisgünstiges Mikrowellenfilter dar.

Der weitere, in Figur 3 angegebene Prinzipaufbau eines erfindungsgemäßen Hohlleiterfilters weist einen einstückigen, in Druckgußtechnik hergestellten zylindrischen Hohlleiterkörper 12 auf, dessen Innendurchmesser in Halbwellenabständen stufenweise verringert bzw. vergrößert ist. Die dabei gebildeten Schultern 13 dienen als Anschlag für die Blenden 14, die entsprechend abgestufte Außendurchmesser haben. Außerdem sind die Innenflächen der Hohlraum-Resonatorkammern unter etwa 2° zur Achse A hin geneigt und erreichen jeweils kurz vor der Schulter einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zugehörigen Blenden. Dadurch lassen sich diese, beginnend mit derjenigen, die den kleinsten Durchmesser aufweist, bis kurz vor die jeweilige Schulter leicht in den Hohlleiter einführen und auf einfache Weise am Sollort im Preßsitz fixieren, wobei sie stirnseitig an der jeweiligen Schulter 13 anliegen. Diese Ausführung ist besonders für die maschinelle Großserienfertigung geeignet. Selbstverständlich sind auch hier in der beim ersten Beispiel beschriebenen Weise Abgleichsschrauben und/oder Schlitz-Modenfilter möglich.

Claims (9)

,11··· · I - 7 isprüche

1. Mehrkreisiges Hohlleiterfilter mit durch Blenden in zur Achse senkrechten Ebenen begrenzten und von einander getrennten, elektrisch über die Blendenöffnungen miteinander verkoppelten, etwa eine halbe Hohlleiterwellenlänge langen Hohlraumresonatoren,

&bgr; 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlraumresonatoren (2) und die

Blenden als alternierend in ein Führungsrohr (1) eingeführte, stirnseitig aneinanderliegende Rohrstücke (4, 3) ausgebildet sind.

2. Hohlleiterfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Resonator-Rohrstück (4) und ein Blenden-Rohrstück (3)

als fest miteinander verbundene Einheit ausgebildet sind.

3„ Hohlleiterfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blenden· lohrstück (3) in der Mitte des Resonator-Rohrstücks (4) angeordnet ist.

4. Hohlleiterfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Endteile der Resonator-Rohrstücke (4) jeweils als ein der Innenkontur des Führungsrohrs (1) angepaßter Bund (6) ausgebildet sind, zwischen denen sie geringere Außenabmessungen aufweisen.

5. Hohlleiterfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonator-Rohrstücke (4) aus jeweils zwei Viertelwellen-Teilstücken bestehen.

6. Hohlleiterfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für Rundhohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Resonator-Rohrstück (4) eine eine Ausnehmung (9) des Führungsrohrs (1) durchsetzende, in eine Gewindebohrung des Resonator-Rohrstückes (2) eindrehbare Abgleichssciiraube (8) vorgesehen ist, die durch entsprechende Ausformung der Ausnehmung (9) in einer Ebene senkrecht zur Achse und geringfügig auch in axialer Richtung bewegbar ist.

7. Hohlleiterfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daQ die Stirnflächen aller Rohrstücke (3, 4) mit einer dünnen Isolierschicht (11) versehen sind.

8. Mehrkreisiges Hohlleiterfilter mit durch Blenden in zur Achse senkrechten Ebenen begrenzten und voneinander getrennten, elektrisch über die Blendenöffnungen miteinander verkoppelten, etwa eine halbe Hohlleiterwellenlänge langen Hohlraumresonatoren, dadurch skennzeichnet, daß die insgesamt einstückigen Kohlraumresonatoren (12) stufenweise etwas geringere Innendurchmesser aufweisen und die dadurch gebildeten Schultern (13) zugleich Anschläge für Blenden (14) sind.

9. Hohlleiterfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenwände jeder Hohlraumresonatorstufe zu der zugeordneten Blende hin konisch verjüngen.