DE903493C - Filter fuer ultrahohe Frequenzen, bestehend aus Resonanzhohlraeumen, die in einem Wellenhohlleiter angeordnet sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ultrahohe Frequenzen und betrifft insbesondere Filter für den Bereich von iooo bis ioooo MHz.

In diesem Frequenzband werden die Filter im allgemeinen an Wellenhohlleitern ausgeführt und bestehen aus mehreren Resonanzhohlräumen, die in geeigneten Abständen angeordnet und in Reihe oder parallel geschaltet sind. Man kann auf diese Weise, wie bei Kreisen für niedrigere Frequenzen, Vierpole ausbilden, die Resonanzkreisen äquivalent sind, welche aus in Reihe oder parallel geschalteten Induktivitäten und Kapazitäten bestehen.

Mit Rücksicht auf das Durchlaßband, auf kleinste Phasenverzerrung in dem Band usw., ist es von größter Bedeutung, daß man den Wert der Koeffizienten der Spannungsüberhöhung der Resonanzhohlräume einstellen kann. Zu diesem Zweck werden in dem Hohlleiter in geeigneten Abständen indukj tive Hindernisse vorgesehen, deren Übertragungskoeffizient man verändern kann.

Es läßt sich zeigen, daß bei einem Resonanzhohlraum, der aus einem Hohlleiterstück besteht, dessen Länge einer halben Wellenlänge nahekommt, und der an jedem Ende ein Hindernis besitzt, dessen Übertragungskoeffizient t = sin U ist, der Spannungsüberhöhungskoeffizient Q sich im umgekehrten Verhältnis mit f/² ändert. Man muß daher U vermindern, wenn man einen hohen Wert von Q erzielen will.

Wenn die beiden Hindernisse nicht gleich sind, wobei zwischen den entsprechenden Werten von U bei Resonanz eine sehr geringe Differenz ε besteht, ist andererseits der Reflexionskoeffizient r durch

den Ausdruck r = -==- gegeben. Daraus folgt, daß ε möglichst klein gemacht werden muß, um starke

Reflexionen und die stationären Wellen, welche diese hervorrufen, zu vermeiden.

Durch die gegenwärtigen Filterprobleme werden an den Konstrukteur sehr strenge Anforderungen gestellt. Die Notwendigkeit einer starken Dämpfung außerhalb des Bandes zwingt ihn zur Verwendung von Hohlräumen mit einer starken Spannungsüberhöhung, z. B. in der Größenordnung von So. Um andererseits in einem breiten Durchlaßband ίο einen Anteilsatz der stationären Wellen unter i,i

Ir <—I zu erreichen, muß man Hohlräume aus-

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bilden, bei welchen die Anteilsätze der stationären Wellen bei der Resonanzfrequenz vernachlässigbar Ir < -—) sind und welche hohe Spannungsüberhöhungen aufweisen, deren - Wert mit großer Genauigkeit, z. B. in der Größenordnung von Vso geregelt werden kann. Zu diesem Zweck müssen Hindernisse verwendet werden, bei welchen U gering ist, und außerdem ist es erforderlich, daß der Wert von U mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von V100 eingestellt werden kann.

Eine derartige Genauigkeit läßt sich jedoch bei dem gegenwärtigen Stande der Technik nicht erzielen. Die üblicherweise verwendeten Hindernisse sind von zweierlei Art:

1. eine induktive Blende, welche aus einer Metallfläche besteht, die zu der Längsachse des Hohlleiters senkrecht liegt und einen zu dessen kleiner Seite parallelen Schlitz aufweist, oder

2. einen Metallstab, der in der Mitte eines Querschnittes des Hohlleiters angeordnet ist und dessen lange Seiten kurzschließt.

Die erste Ausführung ergibt bei einem kleinen Wert von U eine ausreichende Genauigkeit nur, wenn große Komplikationen in Kauf genommen werden, während die zweite Ausführung hinsichtlich des Durchmessers des Stabes und seiner Lage viel zu kritisch ist.

Die Erfindung hat eine neue Anordnung von induktiven Hindernissen für Ultrahochfrequenzfilter zum Gegenstand, welche die angeführten Mangel vermeidet. Gemäß der Erfindung wird ein induktives Hindernis, welches sehr leicht und mit großer Genauigkeit eingestellt werden kann, in einem von H_{0 1}-Wellen durchlaufenen rechteckigen Wellenhohlleiter in der Weise ausgebildet, daß in einem Hohlleiterquerschnitt parallel zu dessen kleinen Seiten mehrere Metallstäbe angeordnet werden, welche die langen Seiten des Hohlleiters kurzschließen. Einer der Stäbe kann in der Mitte des Querschnittes angeordnet werden, während die übrigen Stäbe, welche in bezug auf den ersten symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet sind, mehr oder weniger nahe an den entgegengesetzten Enden dieses Querschnittes liegen. Die Regelung erfolgt durch passende Wahl der Durchmesser der Stäbe und indem man einen oder mehrere Stäbe in der passenden Richtung verschiebt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich, aus der Beschreibung au Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι ein Schaubild zurErläuterungder'Erfindung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. ι "ist ein Schnitt eines Wellenhohlleiters G mit rechteckigem Querschnitt. Wenn ein derartiger Hohlleiter von H_{0 x}-Wellen durchlaufen wird, kann die Änderung des elektrischen Feldes E längs einer kleinen Seite des Hohlleiters oder itr-Achse der Fig. ι durch eine halbe Sinuskurve dargestellt werden, wie sie strichpunktiert angegeben ist. Das Feld zeigt in der Mitte des Hohlleiters (y-Achse) ein Maximum und ist an den Enden A und B Null.

Unter diesen Umständen wird ein Hindernis, welches aus einem Metallstab besteht, der gemäß dem Feld B, d. h. parallel zu den kleinen Seiten des Hohlleiters angeordnet ist und dessen lange Seiten kurzschließt, in. dem Mittelpunkt 0 einen maximalen Effekt hervorbringen. Wenn man den Stab von O entfernt, wird dieser Effekt vermindert, um bei A oder B völlig zu verschwinden.

Gemäß der Erfindung werden, um unter Anwendung dieses Prinzips eine große Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit der Regelung zu erzielen, in 8g ein und demselben Querschnitt des Hohlleiters G mehrere Metallstäbe T" angeordnet, wie dies in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist. Einer dieser Stäbe kann in der Mitte des Hohlleiters angeordnet werden, und die übrigen können mehr oder weniger nahe an den Enden A und B des Querschnittes liegen, je nach dem angestrebten Wert des Koeffizienten der Spannungsüberhöhung. Die gewünschte Einstellung erfolgt außerdem durch die Wahl der Durchmesser der verwendeten Stäbe, wobei die Änderungen der Durchmesser für den Wert des Übertragungskoeffizienten bei den in der Nähe der Enden A und B gelegenen Stäben viel weniger kritisch sind als bei den Stäben, die in dem Bereich des Mittelpunktes O liegen. Andererseits ist es möglich, zur Feineinstellung des Wertes von U einen Stab in der Nähe der kleinen Seite des Hohlleiters hinzuzufügen, wie er in Fig. 2 punktiert angedeutet ist.

Bei Versuchen wurden auf Grund dieser Anordnung Einstellungen mit einer Genauigkeit erzielt, wie sie mit den bekannten Anordnungen nicht erreichbar war. Dadurch werden die Ultrahochfrequenzfilter in ihrer Wirksamkeit erheblich verbessert, wobei zugleich ihre Herstellung vereinfacht wird (geringere Fertigungstoleranzen usw.).

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Filter für ultrahohe Frequenzen, bestehend aus Resonanzhohlräumen, die in einem von H₀ j- Wellen durchlaufenen rechteckigen Wellenhohlleiter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß er induktive Hindernisse aufweist, die aus mehreren parallelen Metallstäben bestehen, welche in einem Querschnitt des Hohlleiters so angeordnet sind, daß sie dessen lange Seiten kurzschließen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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