EP1479162A2

EP1479162A2 - Bandpassfilter mit parallelen signalwegen

Info

Publication number: EP1479162A2
Application number: EP03743000A
Authority: EP
Inventors: Uwe Rosenberg; Smain Amari
Original assignee: Marconi Communications GmbH
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-11-24
Also published as: WO2003073606A2; US7317365B2; WO2003073606A3; AU2003209928A8; AU2003209928A1; CN1639973A; US20050212622A1; DE10208666A1

Abstract

Ein Bandpassfilter umfasst eine Mehrzahl von zwischen einem Eingang (S) und einem Ausgang (L) des Filters angeordneten, untereinander zu wenigstens zwei vom Eingang (S) zum Ausgang (L) führenden Hauptsignalwegen 10 (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) verbundenen Resonatoren (1, 2, 3, 4). Die wenigstens zwei Hauptsignalwege (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) weisen überlappende Durchgangsbänder auf und sind über verschiedene Resonatoren (1, 3; 2, 4) an den Eingang(S) und/oder den Ausgang (L) angeschlossen.

Description

Bandpassfilter mit parallelen Signalwegen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandpassfilter für ein elektrisches oder elektromagnetisches Signal, insbesondere für ein Hochfrequenz-Signal. Derartige Filter spielen eine wichtige Rolle bei der Konstruktion von Komponenten für moderne Fernmeldesysteme. Zu den Anforderungen, die allgemein an solche Filter gestellt werden, gehören steile Filterflanken, hohe Sperrdämpfung, gleichmäßige Phasenverschiebung im Durchgangsbereich etc.. Es werden verschiedene Filtertypen wie etwa Cauer- , Tschebyscheff- , Butterworth- oder Bessel-Filter unterschieden, die jeweils die eine oder andere dieser Anforderungen besonders gut erfüllen.

Allen diesen Filtern ist gemeinsam, dass sie aus einem oder mehreren Resonatoren aufgebaut sind. Im einfachsten Fall eines Filters mit mehreren Resonatoren sind die einzelnen Resonatoren in Reihe geschaltet, so dass ein einziger Signalweg durch das Filter existiert, auf dem ein Signal alle Resonatoren der Reihe nach durchläuft. Die mit einer solchen Anordnung von Resonatoren erreichbare Flankensteilheit, Sperrdämpfung etc. ist unter anderem festgelegt durch die Anzahl der Resonatoren.

Herkömmliche Filtersynthesetechniken berücksichtigen zusätzlich zur reinen Reihenschaltung auch die Möglichkeit, einzelne, nicht unmittelbar benachbarte

Resonatoren des Filters miteinander zu koppeln, um so in einem Resonator eine Überlagerung von Signalbeiträgen herbeizuführen, die zu Nullstellen der Übertragungsfunktion des Filters bei endlichen Argumenten in der komplexen Zahlenebene führen können. Mit solchen Verfahren synthetisierte Filter weisen stets einen Hauptsignalweg auf, der durch sämtliche Resonatoren des Filters verläuft, und zusätzlich zu dem Hauptsignalweg einen oder mehrere Nebensignalwege, die vom Eingang zum Ausgang des Filters über wenigstens eine Kopplung zwischen auf dem Hauptsignalweg nicht benachbarten Resonatoren verlaufen und die deswegen eine geringere Zahl von Resonatoren als der Hauptsignalweg erfassen.

Aus US 6 337 610 Bl sind Bandpassfilter bekannt, die zwei Hauptsignalwege aufweisen, d.h. zwei erste Signalwege, zu denen nicht wie zu den Nebensignalwegen der herkömmlichen Filterstrukturen jeweils ein zweiter Signalweg existiert, der alle Resonatoren des ersten Weges in der gleichen Reihenfolge durchläuft und der zwischen wenigstens zwei auf dem ersten Weg unmittelbar aufeinanderfolgenden Resonatoren einen oder mehrere weitere Resonatoren aufweist. Diese Hauptsignalwege dieser bekannten Filter haben jeweils einen mit dem Eingang bzw. dem Ausgang verbundenen Eingangs- bzw. Ausgangsresonator gemeinsam.

Die praktische Realisierung derartiger Filter ist mit erheblichem Aufwand verbunden, und dieser Aufwand ist um so größer, je größer die Zahl n ihrer Resonatoren ist, je mehr Resonatoren in einer Reihe hintereinander geschaltet sind und je zahlreicher die Nebensignalwege sind. Ein an einem Resonator vorgenommener Abgleich kann nämlich Korrekturen an benachbarten Resonatoren, solchen des Hauptsignalweges als auch gegebenenfalls von von dem betreffenden Resonator ausgehenden Nebensignalwegen, erforderlich machen. Bei den aus US 6 337 610 Bl bekannten Filtern ist darüber hinaus noch eine Kopplung zwischen Hauptsignalwegen über die gemeinsamen Eingangsund Ausgangsresonatoren möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Bandpassfilter anzugeben, dessen Struktur eine einfachere, schnellere und damit preiswertere Filterrealisierung erlaubt als bisherige Filterstrukturen. Das erfindungsgemäße Filter zeichnet sich dadurch aus, dass die mehreren Hauptsignalwege, die von seinem Eingang zu seinem Ausgang verlaufen, am Eingang und/oder am Ausgang keine gemeinsamen Resonatoren aufweisen, d. h. dass sie über jeweils verschiedene Resonatoren mit dem Eingang und/oder dem Ausgang verbunden sind. Eine an einem der Hauptsignalwege vorgenommene Veränderung kann das Verhalten des anderen Hauptsignalweges allenfalls über einen einzigen gemeinsamen Resonator am Eingang oder Ausgang des Filters beeinflussen und ist daher in einer Simulation einfach zu handhaben.

Vorzugsweise haben die Hauptsignalwege weder am Eingang noch am Ausgang des Filters gemeinsame Resonatoren. Dann ist eine gegenseitige Beeinflussung der Hauptsignalwege ausgeschlossen und sie können völlig unabhängig voneinander optimiert werden.

Keiner der Hauptsignalwege des erfindungsgemäßen Filters verläuft über alle n Resonatoren des Filters, so dass jedem dieser Hauptsignalwege eine Übertragungsfunktion zugeschrieben werden kann, die einer geringeren Kreiszahl als dieser Gesamtzahl n der Resonatoren entspricht. Verblüffenderweise ergibt sich durch Überlagerung dieser Übertragungsfunktionen eine Gesamtübertragungsfunktion des erfindungsgemäßen Filters, die einem herkömmlichen Filter mit einem einzigen Hauptsignalweg über alle n Resonatoren entspricht. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Filterstruktur ist jedoch, dass ihre Hauptsignalwege aufgrund ihrer geringeren Kreiszahl mit weniger Aufwand zu realisieren sind als die des herkömmlichen Filters, und dass Veränderungen, die im Laufe der Optimierung an einem Resonator vorgenommen werden, der nur einem der Hauptsignalwege angehört, sich im Wesentlichen nur auf die Übertragungsfunktion dieses Hauptsignalwegs auswirken und die anderen Hauptsignalwege unbeeinflusst lassen. So kann das Problem der Realisierung eines n-poligen Filters zerlegt werden in die Realisierung mehrerer jeweils einem Hauptsignalweg entsprechender Teilfilter mit geringerer Kreiszahl, wobei diese Teilfilter jeweils freie Parameter aufweisen, die optimiert werden können, ohne die Übertragungsfunktionen der anderen Teilfilter zu verändern .

Die erfindungsgemäße Filterstruktur ist anwendbar auf eine Vielzahl von Filtertypen, die im folgenden in Verbindung mit den Figuren anhand von

Ausführungsbeispielen beschrieben werden.

Figs. la, lb Beispiele von erfindungsgemäßen Strukturen eines Filters mit vier Resonatoren;

Fig. 2 zum Vergleich die Struktur eines herkömmlichen Filters mit vier Resonatoren;

Fig. 3 Transmissions- und Reflexionsfunktion eines Filters, das mit der Struktur gemäß Fig. la bzw. gemäß Fig. 2 realisierbar ist;

Fig. 4a, 4b Kopplungsmatrizen zur Realisierung des

Filters mit dem in Fig. 2 gezeigten Verhalten anhand der Struktur der Fig. 2 bzw. der Fig. la;

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filters mit Rechteck- Hohlraumresonatoren;

Fig. 6 eine perspektivische, zum Teil aufgeschnittene Ansicht eines Filters mit vier dielektrisch belasteten Resonatoren;

Fig. 7a, b zwei Schnitte durch eine erste Abwandlung des Filters aus Fig. 6; Fig. 8a, b zwei Schnitte durch eine zweite Abwandlung des Filters aus Fig. 6;

Fig. 9 eine perspektivische, teilaufgeschnittene Ansicht eines Filters mit vier Koaxial- Resonatoren;

Fig. 10 eine Ansicht eines Filters mit vier Streifenleiterresonatoren und der Struktur gemäß Fig. la;

Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht eines Filters mit Hohlraumresonatoren, die höhere Wellentypen anwenden; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung der magnetischen Felder in den Resonatoren des Filters aus Fig. 10.

Die Figs. la bis lb zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Filterstruktur in Gegenüberstellung zur herkömmlichen Filterstruktur der Fig. 2.

Bei der herkömmlichen FilterStruktur erstreckt sich ein Signalweg vom Eingang S des Filters zum Ausgang L, der alle vier Resonatoren 1 bis 4 des Filters der Reihe nach durchläuft. Die Resonatoren 1 bis 4 des Hauptsignalweges sind jeweils stark aneinander gekoppelt, so dass die vergleichsweise schwache direkte Kopplung der Resonatoren 1 und 4 aneinander über den gestrichelt dargestellten Nebensignalweg 5 bei der Berechnung des Verhaltens des Filters als eine Störung des im wesentlichen durch den Hauptsignalweg charakterisierten Filters behandelt werden kann.

Im Gegensatz hierzu gibt es bei den Filtern der Figs. la, lb keinen Hauptsignalweg, dem alle Resonatoren angehören. Statt dessen gibt es jeweils zwei Hauptsignalwege, die im Falle der Fig. la durch die Resonatoren 1, 2 bzw. 3, 4 und im Falle der Fig. lb durch den Resonator 1 bzw. die Resonatoren 2 bis 4 gebildet sind.

Da im Falle der Figs. la, lb die Hauptsignalwege ohne jede Wechselwirkung miteinander vom Eingang S zum Ausgang L des Filters verlaufen, kann ein solches Filter entwickelt werden, indem zunächst in Abhängigkeit von einer gewünschten Transmissionsfunktion des gesamten

Filters die Kopplungen in den einzelnen Hauptsignalwegen berechnet und dann die einzelnen Hauptsignalwege völlig unabhängig voneinander realisiert werden.

Fig. 3 zeigt den Verlauf der Transmissionscharakteristik, dargestellt als durchgezogene Kurve 8, und der Reflexionscharakteristik, dargestellt als gestrichelte Kurve 9, eines Filters mit vier Resonatoren. Die Charakteristika 8, 9 sind mit einem Filter der in Fig. 2 gezeigten Struktur mit Hilfe der in Fig. 4a gezeigten

Matrix von Kopplungskoeffizienten erzielbar. Die Elemente der Matrix, die sich auf den zur Hauptdiagonalen direkt benachbarten Positionen befinden, entsprechen den Kopplungskoeffizienten des Hauptsignalwegs. Da alle diese Positionen von Null verschiedene Werte aufweisen, verfügt das Filter über genau einen Hauptsignalweg. Alle Elemente der Matrix, die sich weder auf diesen Positionen noch auf der Hauptdiagonalen befinden, stellen Überkopplungen von Nebensignalwegen dar. In der Fig. 4a sind dies die Elemente 14 bzw. 41, die eine Kopplung der Resonatoren 1 und 4 beschreiben.

Man erkennt, dass die direkte Kopplung zwischen den Resonatoren 1 und 4 wesentlich kleiner ist als die Kopplungskoeffizienten des Hauptsignalweges, so dass die direkte Kopplung als eine kleine Korrektur des hauptsächlich auf dem Hauptsignalweg übertragenen Signals aufgefasst werden kann. Der in Fig. 3 gezeigte Verlauf von Transmissions- und Reflexionsfunktionen ist auch mit der Filterstruktur gemäß Fig. la erzielbar, und zwar unter Zugrundelegung der in Fig. 4b dargestellten Kopplungsmatrix. Man erkennt, dass die Kopplungskoeffizienten beider Hauptsignalwege S, 1, 2, L und S, 3, 4, L Beträge in ähnlicher Größenordnung aufweisen, wobei allerdings das Produkt der Kopplungskoeffizienten auf dem Signalweg S, 1, 2, L positiv, auf dem Signalweg S, 3, 4, L hingegen negativ ist.

Fig. 5 zeigt eine praktische Ausgestaltung eines Filters mit der in Fig. la gezeigten Struktur. Eingang und Ausgang S bzw. L sind als Anschlußstücke 15 bzw. 16 für einen Rechteck-Hohlleiter für die Übertragung eines Mikrowellensignals ausgelegt. In einer Stirnseite des Eingangs-Anschlußstücks 15 sind zwei Irisblenden ISl, IS2 ausgebildet, die jeweils auf einen quaderförmigen Resonatorhohlraum 11 bzw. 13 münden, der den Resonator 11 bzw. 13 der Fig. la verkörpert. Ein am Eingangs- Anschlußstück 15 anliegendes Mikrowellensignal regt so den HiQi-Wellentyp der Resonatorhohlräume 11 bzw. 13 an. Die Kopplungskoeffizienten zwischen dem Eingang und den Resonatoren 1 bzw. 3 sind durch die Gestalt der

Irisblenden ISl bzw. IS3 festgelegt. Im vorliegenden Fall erstrecken sich die Irisblenden ISl, IS3 von einer Breitseite, an der sich die Resonatorhohlräume 11, 13 gegenüberliegen, aus über knapp die Hälfte der Höhe (in y-Richtung) der Hohlräume und in Breitenrichtung (x- Richtung) zentriert über etwa die Hälfte von deren Breite. Die Kopplung der zwei Resonatoren 1, 3 an den Eingang S ist daher überwiegend induktiv, was per Konvention einem Kopplungskoeffizienten mit positivem Vorzeichen gleichgesetzt werden kann.

In einer gegenüberliegenden Stirnseite der Resonatorhohlräume 11, 13 befinden sich Irisblenden 112 bzw. 134, die auf in Reihe nachgeordnete, die Resonatoren 2 bzw. 4 verkörpernde Hohlräume 12, 14 münden. Die Position und Gestalt der Irisblende 112 entspricht bis auf den Betrag des Kopplungskoeffizienten widerspiegelnde Abmessungsunterschiede der von ISl, so dass die Kopplung zwischen den Resonatoren 1 und 2 wiederum induktiv ist; die Irisblende 134 hingegen ist schlitzförmig und erstreckt sich in unmittelbarer Nähe einer Seitenwand der Resonatorhohlwände 13, 14 über deren gesamte Breite (in x-Richtung) und ist dadurch kapazitiv. So wird ein negativer Kopplungskoeffizient zwischen den Resonatoren 3, 4 erhalten.

Irisblenden I2L, I4L, die die Resonatorhohlräume 12, 14 an den Ausgangsanschluss 16 koppeln, haben wiederum die gleiche Gestalt wie die Irisblenden ISl, IS3. Anpassungen der Resonatorfrequenzen der Hohlräume 11 bis 14, die aufgrund der unterschiedlichen Kopplungen zwischen den Resonatoren erforderlich werden können, werden erreicht durch Anpassen der Breiten der Querschnitte oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Abstimmmittel wie z.B. Schrauben, Stifte etc..

Da die zwei Hauptsignalwege S, 1, 2, L und S, 3, 4, L zwischen Eingangs- und Ausgangsanschluß vollständig voneinander getrennt sind, können die entsprechenden Teile des Filters unabhängig voneinander entwickelt bzw. in der Produktion abgeglichen werden, um die jeweiligen Anforderungen der Kopplungsmatrix zu erfüllen. Die Verbindung beider Hauptsignalwege am Eingang S und am

Ausgang L erfordert nur geringfügige Korrekturen, da die Wechselwirkung zwischen beiden gering ist. Damit reduziert sich die Entwicklung bzw. Herstellung auf die Realisierung zweier Teilfilter, bestehend aus den Resonatoren 1, 2 bzw. 3, 4, was erheblich einfacher ist als die herkömmliche Entwicklung bzw. der Abgleich eines Filters mit vier in Reihe geschalteten Resonatoren, und auch die Empfindlichkeit des Verhaltens eines fertigen Filters gegen Fertigungsstreuungen nimmt ab, da sich die Auswirkungen derartiger Streuungen in einem Hauptsignalweg im wesentlichen auf diesen beschränken und den zweiten oder gegebenenfalls andere Hauptsignalwege, die bei komplexeren Filterstrukturen als der hier gezeigten vorhanden sein können, nicht in Mitleidenschaft ziehen.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters mit der in Fig. la schematisch gezeigten Struktur. Ein Gehäuse 20 umgibt einen Innenraum, der durch eine mittig angeordnete Zwischenwand 21 mit kreuzförmigem Grundriß in vier Kammern 22 bis 25 unterteilt ist, die die vier Resonatoren 1, 2, 3, 4 bilden. In jeder Kammer 22 bis 25 ist ein dielektrischer Körper 26 über ein Abstandselement 27 fest am Boden des Gehäuses 20 gehalten, und dem dielektrischen Körper 26 gegenüber ist in der Decke des Gehäuses 20 ein Abstimmkörper 28 verschiebbar gehalten. Die Resonanzfrequenz jedes Resonators ist im wesentlichen durch die dielektrischen Körper 26 bestimmt, wobei ein evtl. notwendiger Feinabgleich der Frequenz durch den jeweiligen Abstimmkörper 28 möglich ist. Das Abstandselement 27 besteht wie der Körper 26 aus einem dielektrischen Material, allerdings mit einer wesentlich kleineren Dielektrizitätszahl als der Körper 26.

Ein- und Ausgang S, L des Filters sind durch koaxiale Leitungsabschnitte 30 bzw. 31 gebildet, deren Außenleiter 32 jeweils mit dem Gehäuse 20 verbunden sind, während ihr Innenleiter 33 an der Zwischenwand 21 kurzgeschlossen ist .

Die Kopplungskoeffizienten zwischen dem Eingang S, den diversen Resonatoren 1, 2, 3, 4 und dem Ausgang L sind einstellbar mit Hilfe von Abstimmschrauben 34, 35. Durch den Boden des Gehäuses 20 in geringem Abstand vom Innenleiter 33 geführte Abstimmschrauben 34 bestimmen die Kopplung vom Eingang S an die Resonatoren 1, 3. Spiegelbildlich zu den Schrauben 34 in der Nähe des Ausgangs L angeordnete Schrauben zum Einstellen der Kopplung zwischen den Resonatoren 2 bzw. 4 und dem Ausgang L sind in der Fig. verdeckt und nicht sichtbar. Die Abstimmschrauben 35, die in Seitenwände des Gehäuses 20 eingelassen sind und mit ihren Spitzen jeweils einer Querplatte der kreuzförmigen Zwischenwand 21 gegenüberliegen, dienen zum Einstellen der Kopplung zwischen den Resonatoren 1 und 2 bzw. zwischen 3 und 4.

Figs. 7a, 7b zeigen eine erste Abwandlung des Filters aus Fig. 6. Einander entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zwischen den Kammern 22 und 23 bzw. 24 und 25 ist die Zwischenwand 21 vergrößert, so dass lediglich jeweils ein kreisrundes Loch 29 als Koppelöffnung zwischen den Kammern 22, 23 bzw. 24, 25 bestehen bleibt. Ein Metalldraht 36 bzw. 37 ist durch jedes dieser Löcher 29 geführt und an seinen zwei Enden mit gegenüberliegenden Oberflächen der Wand 21 verbunden. Die Metalldrähte 36, 37 stellen jeweils eine Schleifenkopplung zwischen den Paaren von als Hχo_δ- Resonatoren betriebenen Kammern her.

Der Metalldraht 36 ist in einer horizontalen Ebene kreisförmig gebogen, seine zwei die Wand 21 berührenden Enden sind einander zugewandt. Der Metalldraht 37 hingegen ist in der gleichen horizontalen Ebene S-förmig gebogen; seine zwei Enden berühren die Wand 21 an voneinander abgewandten Seiten des Lochs 29, durch das er geführt ist. Wenn man annimmt, dass die in den Kammern 22, 24 angeregten Wellentypen jeweils phasengleich sind, so ist leicht nachvollziehbar, dass durch die unterschiedlichen Geometrien der Metalldrähte 36, 37 in den Kammern 23, 25 jeweils Magnetfelder mit entgegengesetztem Drehsinn bzw. einer Phasendifferenz von π angeregt werden, d.h. die Kopplungskoeffizienten zwischen den Resonatoren 1, 2 einerseits und den Resonatoren 3, 4 andererseits haben entgegengesetzte Vorzeichen.

Ein ähnlicher Effekt wird bei der Variante der Figs. 9a, 9b erreicht. Die Zwischenwand 21 ist hier die gleiche wie bei der Variante der Figs. 8a, 8b, ein durch die Löcher 29 der Zwischenwand 21 verlaufender Metalldraht 38 bzw. 39 ist jedoch nicht an seinen Enden mit der Wand 21 verbunden, sondern jeweils in seinem Loch 29 durch einen das Loch 29 ausfüllenden, die elektromagnetischen Wellen durchlassenden dielektrischen Körper gehalten, und seine Enden ragen frei in die Kammern hinein.

Während bei dem Draht 38 beide freien Enden zur gleichen Seite, in Richtung der durch die Innenleiter 33 definierten Längs-Mittelebene des Filters ausgelenkt sind, sind die des Drahtes 39 jeweils zu entgegengesetzten Seiten ausgelenkt. Diese zwei Drähte 38, 39 gewährleisten eine Sondenkopplung zwischen den Resonatoren 1, 2 bzw. 3, 4 mit jeweils entgegengesetztem Vorzeichen der Kopplungskoeffizienten.

Fig. 9 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines Mikrowellenfilters mit der Struktur der Fig. la. Eingang S und Ausgang L des Filters sind gebildet durch rechteckige Hohlleiterabschnitte 40, 41 mit einer im Vergleich zu anschließenden Wellenleiterabschnitten 42 reduzierten Höhe. Die den Eingang bzw. Ausgang bildenden Hohlleiterabschnitte 40, 41 sind durch zwei Durchgänge 43, 44 verbunden. Jeder dieser Durchgänge 43, 44 umfasst zwei Resonatoren 1, 2 bzw. 3, 4, jeweils in Form eines mit einem Boden des Durchgangs 43, 44 galvanisch verbundenen, leitfähigen, hier zylinderförmigen Resonatorkörpers 45, die durch ein am Eingang S anliegendes Mikrowellensignal zu elektrischen

Schwingungen anregbar sind. Die Resonanzfrequenz jedes Resonatorkörpers 45 ist festgelegt durch seine Abmessungen sowie den Abstand zu einer ihm gegenüberliegend in einer oberen Wand 46 des Filters angeordneten Abstimmschraube 47. Abstimmschrauben 47 sind in der Fig. 7 nur für die Resonatorkörper 45 des Durchgangs 43 dargestellt, doch sind entsprechende, nicht dargestellte Abstimmschrauben auch für die

Resonatorkörper 45 des Durchgangs 44 vorhanden.

Zwischen dem Resonatorkörper 45 ist der Durchgang 43 frei, abgesehen von einer in den Durchgang eintauchenden Spitze einer Abstimmschraube 48, die zur Abstimmung der Kopplung zwischen den zwei Resonatoren des Durchgangs 43 dient. Der Durchgang 44 ist zwischen seinen zwei Resonatorkörpern 45 auf einem Teil seines Querschnitts durch eine Trennwand 49 versperrt. Eine nicht gezeigte Abstimmschraube, die in gleicher Weise wie die für den Durchgang 43 dargestellte Abstimmschraube 48 in der Wand 46 angeordnet ist und der oberen Kante der Trennwand 49 gegenüberliegt, ermöglicht die Abstimmung des Kopplungskoeffizienten zwischen den Resonatoren 3, 4 des Durchgangs 44.

Während die Kopplung zwischen den Resonatoren 1, 2 des Durchgangs 43 induktiven Charakter aufweist, wird durch die Trennwand 49 im Durchgang 44 eine kapazitive Kopplung der Resonatoren 3, 4 erreicht.

Fig. 10 zeigt die Anwendung des Erfindungsprinzips auf ein Filter, bei dem Resonatoren 1, 2, 3, 4 durch auf einem Substrat 60 strukturierte Streifenleiter 61 bis 64 der Länge λ/2 gebildet sind, wobei λ die Wellenlänge eines sich in den Streifenleitern ausbreitenden Signals im Durchgangsband des Filters ist.

Die Streifenleiterresonatoren 61, 62, 63, 64 koppeln untereinander und an einen Eingangsleiter S bzw. einen Ausgangsleiter L, indem sie sich auf einem Teil ihrer Länge parallel und eng benachbart erstrecken. Dabei sind in dem durch die Streifenleiter S, 61, 62, L gebildeten Hauptsignalweg die Streifenleiter 61, 62 jeweils so angeordnet, dass die Signalausbreitungsrichtung vom Eingang S zum Ausgang L, jeweils dargestellt durch Pfeile, in den aneinander koppelnden Abschnitten der Streifenleiter gleichsinnig orientiert ist. Auf diese Weise wird für alle Kopplungen auf dem Hauptsignalweg S, 61, 62, L das gleiche Vorzeichen des

Kopplungskoeffizienten erhalten. Im Gegensatz hierzu weisen auf dem Hauptsignalweg S, 63, 64, L die aneinander koppelnden Abschnitte der Streifenleiter 63, 64 entgegengesetzt orientierte Signalausbreitungsrichtungen auf, so dass zwischen diesen beiden Streifenleitern ein Kopplungskoeffizienten mit negativen Vorzeichen resultiert .

Allgemein kann die Länge der Streifenleiterresonatoren nλ/2 betragen, wobei n eine kleine natürliche Zahl ist. Wenn n größer als 1 ist, ist es auch möglich, zum Erzielen unterschiedlicher Vorzeichen der Kopplungskoeffizienten auf den Hauptsignalwegen

Kopplungen zwischen jeweils unterschiedlichen Halbwellen der in den Resonatoren angeregnet stehenden Wellen herzustellen, analog dem im folgenden mit Bezug auf Figs. 11 und 12 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Figs. 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters, das wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 aus Hohlraumresonatoren aufgebaut ist. Dieses in Fig. 12 in perspektivischer Ansicht gezeigte Filter umfasst lediglich drei

Resonatoren 2,3, 4, die zwei Hauptsignalwege 2,4 und 3,4 mit gemeinsamem Resonator 4 bilden. In den schmalen Seitenwänden und Stirnwänden der Resonatoren 2, 3, 4 sowie der Hohlleiter des Eingangs S und des Ausgangs L angeordnete Blenden IS2, IS, 124, 134, I4L koppeln die Resonatoren aneinander und an Eingang und Ausgang. Fig. 12 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung die prinzipielle Feldverteilung in den Resonatoren. Für die Filterfunktion wird in den Hohlraumresonatoren 2, 3, 4 der Hl03-Wellentyp ausgenutzt, veranschaulicht durch jeweils in drei geschlossenen Kreisen verlaufende magnetische Feldlinien in den Resonatoren.

Die Kopplungskoeffizienten an den einzelnen Irisblenden sind festgelegt durch deren Position relativ zur Feldverteilung in den Hohlräumen, die sie verbinden, sowie durch ihre Querschnittsfläche. Die Blenden IS2, IS3 koppeln jeweils die in Signalausbreitungsrichtung (von links nach rechts in Fig. 12) letzte Halbwelle des Eingangs S an die erste Halbwelle des Resonators 2 bzw. 3. Die Magnetfelder der in den Resonatoren angeregten ersten Halbwellen haben dementsprechend einen zur letzten Halbwelle des Eingangs S entgegengesetzten Drehsinn, angezeigt durch die jeweils an den Kreisen aufgetragenen Pfeile.

Die Blenden 124 und 134 sind so gelegt, dass die erste Halbwelle des Resonators 4 im wesentlichen an die dritte Halbwelle des Resonators 3 und die zweite Halbwelle des Resonators 2 koppelt, d.h., an Halbwellen mit jeweils entgegengesetztem Vorzeichen. Auch auf diese Weise sind Kopplungskoeffizienten mit unterschiedlichen Vorzeichen für die Kopplung an der Blende 134 und an der Blende 124 andererseits realisierbar.

Claims

Patentansprüche

1. Bandpassfilter mit einer Mehrzahl von zwischen einem Eingang (S) und einem Ausgang (L) des Filters angeordneten, untereinander zu wenigstens zwei vom Eingang (S) zum Ausgang (L) führenden Hauptsignalwegen (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) verbundenen Resonatoren ( 1 , 2 , 3 , 4 ) , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Hauptsignalwege (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) überlappende Durchgangsbander aufweisen und über verschiedene Resonatoren (1, 3; 2, 4) an den Eingang (S) und/oder den Ausgang (L) angeschlossen sind.

2. Bandpassfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Hauptsignalwege (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) keine Resonatoren gemeinsam haben.

3. Bandpassfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Hauptsignalwege (S, 1, 2, L; S, 3, 4, L) globale Kopplungskoeffizienten mit unterschiedlichen Vorzeichen aufweisen.

4. Bandpassfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Resonatoren wenigstens ein Hohlraumresonator (11, 12, 13, 14; 21, 22, 23, 24) ist.

5. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Resonatoren wenigstens ein Leitungsresonator (45) ist.

6. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Resonatoren wenigstens ein Streifenleiterresonator (61, 62, 63, 64) ist.