Elektrisches Hohlleiterfilter Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Hohlleiterfilter, welches einen Hohlleiter mit zwei Resonanzhohlräumen auf weist, von denen jeder aus einem Abschnitt des Hohlleiters bestellt und an jedem Ende durch ein Hindernis abgeschlossen ist, wel- rlies einen R eaktanzeffekt. hervorruft, wobei ,jedes der genannten Hindernisse aus einer Anzahl unter sich einen Abstand aufweisen den Organen bestellt.
Beim Fehlen einer Kopplung zwischen den benachbarten Hohlräumen kann eine Im pedanzumkehr dadurch erhalten werden, dass inan den benachbarten Enden der beiden Hohlräume innerhalb des Hohlleiters einen Abstand von praktisch i/4 gibt.
In bekannten :I'nordnungen solcher Art hat es sieh jedoch gezeigt., dass bei einem. nur i/4 betragenden Abstand die Streukopplung zwischen den Hohlräumen derart gross ist, dass sie die W ir- kungsweise des Filters beeinträchtigt. L m diese störende Kopplung zu vermeiden, war es bisher üblich, derartige Filter in der Weise aufzubauen, dass der Abstand zwischen be- nachbarten Hohlräumen um 2/2 verlängert wurde, d. h. ihr Abstand 3 V4 anstatt. i/4 be trug.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Hohlraumfil- ters mit unter sieh einen Abstand aufweisen den Hohlraumresona,toren, bei welchem die Streukopplung zwischen benachbarten Hohl räumen derart herabgesetzt, ist., dass zwischen den Hohlräumen ein Abstand von 7,/4 mög lich ist, ohne die Wirkungsweise des Filters zu beeinträchtigen, wodurch eine Verminde rung der erforderlichen Gesamtlänge des I3ohlleiters erzielt werden kann, was sowohl den Platzaufwand als auch die Kosten für ein solches Filter herabsetzt.
Das erfindungsgemässe Hohlleiterfilter ist. dadurch gekennzeichnet, dass die genann ten Organe so bemessen und angeordnet sind, da.ss sie praktisch nur eine Schwingungs form zulassen und gleichzeitig den genannten Reaktanzeffekt hervorrufen, und dass der Abstand zwischen benachbarten Enden der beiden Hohlräume ungefähr 1/4 der Wellen länge im Hohlleiter beträgt..
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezug nahme auf die Zeichnung, näher erläutert.
In :der Zeichnung zeigt Die Fig. 1 eine vereinfachte Perspektiv- a ansieht eines Teils des genannten Ausfüh rungsbeispiels, die Fig. 2 in schematischer Form einen der Hohlraumabschlüsse, die in Fig. 1 zur Verwendung gelangen.
In der Zeichnung sind nur diejenigen Teile dargestellt, welche für das Verständnis der Erfindung von Belang sind, wobei Ver bindungsflansche des Hohlleiters usw. we- gelassen sind.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teil eines Bandpass - Hohlleiter - Filters, welches aus einem Hohlleiter besteht, der in eine Anzahl, einen Abstand voneinander aufweisenden. Hohlraumresonatoren -unterteilt ist. Im vor liegenden Fall weist der Hohlleiter einen Rechteckquerschnitt auf, der in der Hol- Schwingungsform betrieben wird. In der Fig. 1 sind zwei der vorgenannten Resonanz hohlräume mit. 1 bzw. 2 bezeichnet.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, beträgt der Abstand zwischen den benachbarten Enden dieser beiden Hohlräume angenähert 1/,1 A,g, wo g die Wellenlänge im Hohlleiter ist. Der Hohlraum 1 belegt eine Länge h des Hohl leiters und ist. an beiden Enden in gleicher Weise durch ein die Wellen reflektierendes Hindernis abgeschlossen, welches eine vor gegebene induktive Reaktanz darstellt.
Jedes Hindernis besteht aus einer Gruppe von drei leitenden zylindrischen Stäben, die sieh quer
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In dieser Gleichung ist. <I>X</I> die normalisierte Reaktanz, d. h. das Verhältnis zwischen der Reaktanz an der Messstelle und dem Wellen widerstand, ;;g die Wellenlänge im Hohllei ter, 2, die Wellenlänge im freien Raum, a die grössere Dimension des Hohlleiterquer- schnittes und D der Durchmesser jedes Stabes.
Zur Feinabstimmung des Hohlraumes ist die übliche kapazitive Abstimmschraube 0 vorgesehen.
Der Resonanzhohlraum 2 ist gleich auf gebaut wie der Resonat.or 1. Er erstreckt sich über eine Länge 12 des Hohlleiters, der an beiden Enden in gleicher Weise durch ein Reakta.nzhindernis abgeschlossen ist, welches am einen Ende des Hohlraumes durch die drei leitenden zylindrischen Stäbe gebildet. wird, die wiederum äquidistant über die Breite des Hohlraumes verteilt und mit 10, 11 und 12 bezeichnet. sind, während die ant andern Ende des Hohlraumes vorhandenen drei Stäbe mit 13, 14 und 15 bezeichnet. sind. Die übliche- Abstimmschraube ist. mit 16 be zeichnet.
Die Resonanzhohlräume 1 und 2 sind auf die gleiche Frequenz abgestimmt, dies ist jedoch nicht notwendig. Beispiels- durch den Hohlraum parallel zu. den elektri schen Feldlinien erstrecken. Die drei Stäbe, die das Hindernis an einem Ende des Hohl raumes 1 bilden, sind mit 3, 4 und 5 bezeich net, während .die Lage der drei Stäbe, welche das Hindernis am andern Ende des Hohl raumes 1. bilden, mit 6, 7 und 8 bezeichnet sind.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die drei Stäbe 3, 4- und :5 alle den glei chen Durchmesser D auf und sind äquidistant über die Breite des Hohlraumes verteilt, so dass die gegenseitigen Abstände -gleich a./-1 sind, wo a die grössere Dimension des Hohl. leiterquerschnittes ist. Der Durchmesser 1) wird so gewählt, dass die drei Stäbe zusam men einen vorgeschriebenen Reaktanzwert darstellen.
Der Durchmesser D lä.sst sieh mit Hilfe der nachstehenden Gleichung bereeli- nen: "eise können sie sieh bei Belastung durch ihre Q-@#,Terte unterscheiden, wenn sie z. B. einen Teil eines maximal flachen Filters bilden, in welchem Fall die Länge 12 nicht gleich der Länge<B>11</B> ist, und die durch die abschliessenden Hindernisse gebildeten Reck tanzen werden .für die beiden Hohlräume nicht gleich sein, d. h. der Durchmesser der Stäbe im Hohlraum 2 wird nicht der gleiche wie für den Hohlraum 1 Sein.
In bekannten Filtern mit Resonanzltohl- ra.um, welche voneinander einen Abstand auf weisen., war es bisher üblich, Abschluss- hindernisse zu verwenden, welche je aus einem einzigen Teil, z. B. einem einzigen als Induktivität wirkenden Stab bestanden.
Es hat, sich gezeigt, dass, wenn solche Hohlräume unter sich einen Abstand von .1g14 aufweisen, um die bekannte, bei diesem Abstand auftre tende Kopplung zwischen benachbarten Hohl räumen zu erreichen, das Arbeiten des Filters infolge von unerwünschten Streukopplungen zwischen den Hohlräumen beeinträchtigt wird. Um diesen Streukopplungen zu be gegnen, war es bisher üblich, den Abstand zwischen benachbarten Hohlräumen um eine halbe Wellenlänge zu erhöhen, wodurch diese Streukopplung vernachlässigbar wurde.
Auf diese Weise liessen sieh zufriedenstellende Filter herstellen, allerdings auf Kosten einer erhöhten Länge des Hohlleiters und mit ent sprechender erhöhter Schwierigkeit bei der Erzielung guter Filterkennlinien über ein breites Frequenzband.
Es hat sich nun gezeigt, dass der grösste Teil der erwähnten Streukopplung auf das Auftreten von Schwingungsformen höherer Ordnung zurückzuführen ist, welche wegen der innerhalb der Hohlräume infolge der Ab achlusshindernisse entstehenden Reflexionen erzeugt. werden.
Bei dem beschriebenen Aus führungsbeispiel, sind die Abschlusshinder- nisse der Hohlräume so konstruiert, dass jedes Hindernis nicht. nur den gewünschten Reakta.nzeffekt für die vorherrschendeSchwin- gungsform hervorruft, sondern auch dazu dient, gewisse vorgegebene Schwingungs formen höherer Ordnung praktisch vollstän dig zu unterdrücken, wodurch die Streukopp lung vermindert wird.
Diese Unterdrückung wird dadurch erzielt, dass man ein Hindernis in der Form mehrerer reflektierender Teile wählt, welche alle in der Endebene des Hohl raumes liegen und innerhalb dieser Ebene über die Breite des Hohlraumes verteilt sind. Die Anzahl der Schwingungsformen, die sich auf diese Art. unterdrücken lassen, ist ab hängig von der Kombination der Anzahl re flektierender Teile, in welche das Hindernis aufgeteilt ist, und der Dimension der einzel nen Teile sowie den Abstand dieser Teile.
Bei derart herabgesetzter Kopplung ist. es möglich, den Abstand zwischen benachbarten Hohlräumen auf eine Viertelwellenlänge ,u. verringern, ohne dass die Wirkungsweise des Filters beeinträchtigt wird, so dass sieh kür zere und billigere Filter herstellen lassen.
Ein aus drei Einheiten gebildetes Hin dernis unterdrückt gleichzeitig praktisch die Schwingungstypen zweiter, dritter, vierter, fünfter und sechster Ordnung und vermin dert die Streukopplung so weit, dass sie als vernachlä.ssigbar betrachtet werden kann.
Schwingungstypen noch höherer Ordnung können selbstverständlich unterdrückt wer den, falls dies erwünscht ist, und zwar durch Erhöhung der Anzahl von Stäben in jedem Hindernis. Bei der Grösse bzw. den Abmes sungen der normalerweise verwendeten Hohl leiter bedeutet jedoch die Erhöhung der An zahl der verwendeten Stäbe, dass diese einen sehr kleinen Durchmesser aufweisen müssen, was zu-einer Verteuerung der Konstruktion führt.
Bei Verwendung des dargestellten, aus drei Einheiten bestehenden Abschlusses in einem Wellenleiter von etwa 50 X 25 m.m Querschnitt beträgt bei einer Mittelfrequenz von ungefähr 4300 MHz der Durchmesser D der Stäbe ungefähr 1,8 bis 3,2 mm, wobei der genaue Wert von der Reaktanz abhängt, die für das Filter erforderlich ist.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, beträgt der Abstand zwischen den Enden der benach barten Hohlräume angenähert Ag/4, wobei die Abweichung vom genauen Wert #g/4 nur einen kleinen Betrag ausmacht, welcher nötig ist, um kleine Phasenänderungen zu kompen sieren, welche in den Hohlräumen auftreten und welche sich mit Hilfe der bekannten Hohlleiterfiltertheorie berechnen lassen.
Die Erfindung wurde anhand eines Aus führungsbeispiels beschrieben, welches induk tiv belastete Resonanzhohlräume in einem Hohlleiter mit Rechteckquerschnitt verwen det. Die Erfindung lässt sich jedoch auch an wenden auf Filter, in welchen die Resonanz hohlräume durch Hindernisse abgeschlossen sind, welche einen kapazitiven Abschluss bil den. Ausserdem braucht der Querschnitt des Hohlleiters nicht unbedingt rechteckig zu sein, sondern er könnte auch kreisförmig sein.
Unabhängig von .der Art des Abschlusses und unabhängig vom Querschnitt gilt immer das gleiche nachfolgende Prinzip: Das Ab schlusshindernis besteht aus einer Anzahl von Teilen, welche so geformt. und angeordnet sind, dass sie ein Mittel zur Unterdrückung unexi@,ünschter Schwingungsarten bilden und zusammen den gewünschten Reakta.nzeffekt für,die vorherrschende Schwingungsform lie fern.
In einem gegebenen Hohlleiter lässt sieh die Unterdrückung der Schwingungsfarmen und die effektive Reaktanz für eine gegebene Grösse und Anordnung der Hindernisteile mit Hilfe der bekannten Hohlleitertheorie berechnen. Für den üblichen Fall, d. h. bei Verwendung eines Hohlleiters mit. Rechteek- querschnitt und induktivem Abschluss, wird jedoch vorzugsweise ein aus drei Stäben be stehendes Hindernis verwendet, wie dies im vorliegenden Ausführungsbeispiel besehrieben