WO2004100305A1 - Hochfrequenzweiche - Google Patents

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WO2004100305A1
WO2004100305A1 PCT/EP2004/003979 EP2004003979W WO2004100305A1 WO 2004100305 A1 WO2004100305 A1 WO 2004100305A1 EP 2004003979 W EP2004003979 W EP 2004003979W WO 2004100305 A1 WO2004100305 A1 WO 2004100305A1
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resonator
branch
coupling
frequency
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Roland Rathgeber
Wilhelm Weitzenberger
Dietmar Sieraczewski
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency filter in the form of interconnected high-frequency filters according to the preamble of claim 1.
  • a pair of high-frequency filters can also be used, which block a specific frequency band, namely the undesired frequency band.
  • bandstop filters There is also possible to use a pair of high-frequency filters, consisting of a first filter that passes frequencies below a frequency between the send and receive band and blocks the areas above it (low-pass filter), and a second filter that uses frequencies blocks below this frequency between the transmission and reception band and passes the frequencies above. It is then a so-called high-pass filter.
  • Other combinations of the filter types mentioned can be used.
  • US Pat. No. 6,392,506 B2 discloses a duplex filter with the interconnection of high-frequency filters, in which the inner conductor of a common coaxial transmission / reception connection socket is connected via two conductor loops to a resonator chamber of the transmission filter and the reception filter nearest each.
  • a vertically projecting inner conductor is provided on the inside in each resonator chamber, the chamber wall delimiting the resonator chamber radially outward serving as the outer conductor.
  • the area (inductance) enclosed by the wire loop including the current return path via the inner wall of the resonator cavity to the outer conductor of the connection socket determines the strength of the signal coupling in the respective filter branch.
  • a coordination of the coupling can be done by mechanically deforming or bending the wire loop.
  • the inner conductor of the common transmit / receive connection socket branches into two conductor pieces, each of which ends in flat metal pieces.
  • the strength of the signal coupling is determined by the size and shape of these metal surfaces and their distance from the inner conductor of the respective resonator (the resulting capacitance).
  • the coupling can also be tuned here by mechanically deforming or bending these metal surfaces and by changing the distance from the respective inner conductor of the resonator filter.
  • a disadvantage of both variants is that the tuning can only be carried out by poorly reproducible mechanical manipulations (bending or deforming) and that the tuning of the coupling into one filter branch also influences the electrical behavior of the other filter branch and vice versa, so that during the tuning process, both coupling devices generally have to be varied alternately several times.
  • the two high-frequency filter branches are interconnected by inductive or capacitive coupling to a resonator of a pair of resonators that are strongly coupled to one another (which in this respect are sometimes also referred to below as an interconnection-resonator pair).
  • a resonator of a pair of resonators that are strongly coupled to one another (which in this respect are sometimes also referred to below as an interconnection-resonator pair).
  • the strongly coupled resonator pair contributes to a selection of both filter branches, in a similar way as if one each of the two resonators would be permanently assigned to one of the filter branches.
  • the center resonator which is necessary in the prior art and causes additional costs and, moreover, also requires a further space is therefore eliminated.
  • the coupling between the strongly coupled resonator pair and the filter branches of the crossovers can be carried out differently, namely:
  • both filter branches namely the filter branch for the transmission signals and the filter branch for the reception signals, are coupled to the second resonator of the strongly coupled resonator pair, via which the coupling does not occur;
  • Both filter branches can be coupled to the first resonator of the strongly coupled resonator pair, via which the coupling from the inner conductor of a coaxial cable connection also takes place.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that, for certain resonator numbers, favorable, space-saving geometric arrangements of the resonator chambers are possible, which are not possible with other forms of interconnection.
  • the present invention enables the realization of symmetrical, compact overall geometries.
  • the high-frequency crossover according to the invention is preferably constructed such that at least one resonator, preferably a plurality and preferably all, of the high-frequency crossover resonators are implemented in a coaxial design.
  • the high-frequency crossover can also be implemented with one or more or all resonators using dielectric resonators, for example ceramic resonators.
  • Figure 1 a schematic horizontal cross-sectional view through a preferred Embodiment of a duplexer according to the invention with the interconnection of high-frequency filters according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view along the line III-III in Figure 1;
  • FIG. 4 an exemplary embodiment of a further embodiment according to the invention modified to FIG. 1;
  • Figure 5 a representation of the resonance behavior of two supercritically coupled resonators.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment according to the invention of a duplexer with interconnection of high-frequency bandpass filters in a schematic horizontal cross section.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 comprises six single-circuit high-frequency filters 1 in a coaxial design, that is to say six resonators.
  • the structure of the resonators 1 in question is known in principle from EP 1 169 747 B1, to which reference is made in full and made to the full content of the present application.
  • a single-circuit RF filter or individual resonator 1 in a coaxial construction basically consists of an electrically conductive outer conductor 3, a concentrated Trically or coaxially arranged inner conductor 4 and a bottom 5, via which the electrically conductive outer conductor 3 and the electrically conductive inner conductor 4 are electrically connected.
  • the individual resonator is at the top via an attachable cover 7 (see also FIG. 2), i.e. Can be closed via an electrically conductive cover 7, the inner conductor ending at a distance below the cover 7.
  • a specific adjustment to a resonator frequency can be carried out by means of specific adjustment mechanisms, for example by axially adjusting the inner conductor or by axially adjusting a tuning element provided in the cover, as shown in FIG. 2.
  • one of the six coaxially constructed high-frequency resonators shown in FIG. 1 is shown with a rather square base area or base 5, the cavity of which is delimited by metallic walls.
  • the corners are rather rounded, which has manufacturing advantages (especially if the resonator cavity is milled from a solid metal block).
  • the generally circular cylindrical metallic inner conductor the length of which is somewhat below a quarter wavelength of the resonance frequency, usually ends at a distance of usually a few millimeters below the cover.
  • a tuning element 9 which consists of a cylindrical metallic pin, which can be screwed in and out from the cover to different extents and can thereby engage in a recess 4 'made at the upper end of the inner conductor 4 to different extents. This allows the resonance frequency to be changed become.
  • three connecting sockets are provided on one side 19 of the housing 11 at the same distance from one another, namely three coaxial connecting sockets 21 in the exemplary embodiment shown.
  • the associated inner conductor 31, 32 and 33 of the three connection sockets 21 to 23 is in each case extended by a few millimeters into the resonator chamber 41, 42 and 43 adjoining the housing side wall 19 and ends in each case in a conductive surface element, shown in FIG Embodiment in the form of an electrically conductive disc 31 ', 32' or 33 '.
  • Connection socket 21 a transmitter T, a common signal path or signal path A serving for coupling and decoupling at the central connection 22 and at the third connection
  • a receiver R is connected.
  • transmit signals are fed from the transmitter via the signal path according to the arrow representations 25 via the duplex filter formed in this way with the high-frequency bandpass filters into the common signal path A, for example to an antenna, whereas conversely signals received via the common signal path A according to the arrows 26 of the middle connection socket into the receiver R be fed.
  • the coupling of the electric field from the common signal path A or the common connection socket 22 into the resonator chamber 42 and vice versa is realized by the capacitance formed between the middle disk element or other flat metal piece 32 ′ and the adjacent resonator inner conductor 42a of the coupling resonator R42.
  • a strong coupling is realized between this first resonator chamber 42, which establishes a connection to antenna A, and an adjacent second resonator chamber 42 'connected thereto.
  • the coupling between the two resonator chambers 42 and 42 'required for this type of interconnection can be set as follows. It can be seen from the exemplary embodiments explained that, based on the signal path, the distance between two adjacent inner conductors 42'a and 43'a and 43'a and 43a, but also the distance between the inner conductors 42'a and 41'a and 41'a and 41a is approximately the same in each case. To set the coupling, it is possible - as shown in FIG. 1 and FIG.
  • the strong coupling described also referred to as supercritical, has the effect that the two resonators R42 and R42 ', which on their own each have a resonance in the frequency range between the transmitting and receiving band or are matched thereto, in the coupled state with two of them and from one another vibrate different, so-called coupling resonance frequencies.
  • the distance (ie the frequency difference) of these two coupling resonance frequencies is usually referred to as the coupling bandwidth.
  • this coupling bandwidth is generally somewhat less than the bandwidth of the filter or filter branch. In other words, this coupling bandwidth is typically in the range between 50% and 100% of the bandwidth of the filter or the filter branch.
  • this coupling bandwidth is higher than the respective bandwidth of the filter branches interconnected to form the duplex filter.
  • the transmission behavior of a circuit ie a filter made up of two supercritically coupled resonators is shown as an example.
  • the frequency is plotted on the x-axis and the scattering parameter S21 on the y-axis.
  • a strong coupling is synonymous with a high coupling bandwidth.
  • the tuning elements 9, which can be screwed in and out in the respective filter, can be used to tune the frequency of the resonators, as already explained with reference to FIG. 2, or as described in a different embodiment according to the prior publication EP 1169747. Further modifications of tunable individual resonators are also possible.
  • the filter circuits of the transmission branch consisting of the resonator chambers R41' and R41 are connected to the second, not the coupling to the antenna A causing resonator R42 'of the strongly coupled resonator pair R42, R42' coupled.
  • the two resonator chambers R41 'and R41 of the transmission branch are likewise coupled to one another by an opening 48' in the individual resonator wall.
  • the coupling of the transmission signals acts via the electrically conductive surface element 31 'provided here.
  • a reception branch is constructed accordingly.
  • a coupling connection is made from the second resonator R42 'of the strongly coupled resonator pair to the resonator R43' and via a further opening 49 'to the resonator R43, in the resonator chamber of which the electrically conductive surface element 33 'protrudes.
  • the received signal received by antenna A can be fed into receiver R in this way, ie to be forwarded to the receiver R.
  • the resonators R41 and R41 ' are tuned to frequencies in the transmission band and the resonators R43, R43' to frequencies in the reception band.
  • the interconnection is balanced via a correspondingly balanced design of the coupling between the resonator chambers R42 'and R41' on the one hand and the coupling between the resonator chambers R42 'and R43' on the other hand.
  • the main influencing variables are the size, the position and shape of the coupling openings in the resonator partition walls and the center distances between the respective inner conductors 42'a and 41'a or 42'a and 43'a. All of these dimensions can be produced in a mechanically reproducible manner by milling.
  • the middle antenna connection ie the middle antenna socket 22 is provided on the opposite side of the housing 19 ′ in a manner different from the two other coaxial connection sockets 21 and 23.
  • the filter circuits R41 and R41 'of the transmission branch are connected to the first resonator R42 of the so-called interconnection resonator, which causes coupling to the connected common signal path or signal path A.
  • Pair R42, R42 ' are coupled as the strongly coupled Pair of resonators R42, R42 '.
  • the receiver branch with the resonator chambers R43 and R43 ' is likewise coupled to the first resonator chamber R42 which effects the coupling.
  • connection 22 is provided opposite the two further connections 21 and 23, the first resonator chamber 42 which is directly connected to the antenna connection 22 and thus the associated resonator R42 on the opposite side 19 'of the Housing arranged.
  • At least one resonator preferably a plurality of resonators and preferably all resonators, are designed in a coaxial design.
  • At least one resonator preferably a plurality of resonators or preferably all resonators from dielectric resonators and / or from ceramic resonators.
  • one resonator preferably a plurality of resonators and preferably all resonators, to be formed from stripline resonators in the exemplary embodiments explained.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Eine verbesserte Hochfrequenzweiche zeichnet sich u.a. beispielsweise durch folgende Merkmale aus: neben den entweder zu dem Sendezweig oder zu dem Empfangszweig gehörenden Resonatoren (R41, R41'; R43,R43') sind ferner zumindest zwei zusätzliche Resonatoren (R42, R42') vorgesehen, die zumindest beiden zusätzlich vorgesehenen Reso­natoren (R42, R42') bilden ein stark miteinander verkoppeltes Zusammenschalt-Resonator-Paar (R42, R42'), und sowohl der Sendezweig als auch der Empfangszweig sind an den zweiten zusätzlichen Resonator (R42') angekoppelt, oder sowohl der Sendezweig als auch der Empfangszweig sind an den ersten zusätzlichen Resonator (R42) angekoppelt, der für die Ein-/Auskopplung von bzw. zu einem gemeinsamen Signalweg (A) vorgesehen ist.

Description

Hochfrequenzweiche
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzweiche in Form von zusammengeschalteten Hochfrequenzfiltern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In funktechnischen Anlagen, beispielsweise im obilfunk- bereich, ist es oft wünschenswert, für die Sende- und Empfangssignale nur eine gemeinsame Antenne zu benutzen. Sende- und Empfangssignale nutzen dabei unterschiedliche Frequenzbereiche. Die verwendete Antenne muss zum Senden und Empfangen in beiden Frequenzbereichen geeignet sein. Zur Trennung der Sende- und Empfangssignale ist eine geeignete Frequenz-Filterung erforderlich, die sicherstellt, dass einerseits die Sendesignale vom Sender nur zur Antenne (und nicht in Richtung des Empfängers) und andererseits die Empfangssignale von der Antenne nur zum Empfänger weitergeleitet werden. Zu diesem Zweck kann ein Paar von Hochfrequenzfiltern eingesetzt werden, die beide ein bestimmtes, nämlich das jeweils erwünschte Frequenzband durchlassen (Bandpassfilter) . Es kann aber auch ein Paar von Hochfrequenzfiltern verwendet werden, die ein bestimmtes, nämlich das jeweils unerwünschte Frequenzband sperren. Man spricht hier von Bandsperrenfiltern. Möglich ist ferner auch die Verwendung von einem Paar von Hochfrequenzfiltern, bestehend aus einem ersten Filter, das Frequenzen unterhalb einer zwi- sehen dem Sende- und Empfangsband liegenden Frequenz durchläset und die darüber liegenden Bereiche sperrt (Tiefpassfilter) , und einem zweiten Filter, welches Frequenzen unterhalb dieser zwischen dem Sende- und Empfangsband liegenden Frequenz sperrt und die darüber liegenden Frequenzen durchlässt. Es handelt sich dabei dann um ein sogenanntes Hochpassfilter. Weitere Kombinationen aus den genannten Filtertypen können zur Anwendung kommen.
Aus der US 6,392,506 B2 ist eine Duplexweiche unter Zu- sammenschaltung von Hochfrequenzfiltern bekanntgeworden, bei welcher der Innenleiter einer gemeinsamen koaxialen Sende-/Empfangs-Anschlussbuchse über zwei Leiterschleifen mit je einer nächstgelegenen Resonatorkammer des Sende- sowie des Empfangsfilters verbunden ist. In jeder Resona- torkammer ist dabei innenliegend ein vertikal vorstehender Innenleiter vorgesehen, wobei die die Resonatorkammer radial nach außen begrenzende Kammerwand als Außenleiter dient. Bei der entsprechenden vorbekannten Lösung wird die von der Drahtschleife einschließlich des Stromrückfluss- weges über die Innenwand des Resonatorhohlraumes zum Außenleiter der Anschlussbuchse umschlossene Fläche (Induktivität) die Stärke der Signaleinkopplung in dem jeweiligen Filterzweig bestimmt. Eine Abstimmung der Einkopplung kann durch mechanisches Verformen oder Verbiegen der Drahtschleife erfolgen.
Im kapazitiven Fall verzweigt sich der Innenleiter der gemeinsamen Sende-/ Empfangs-Anschlussbuchse in zwei Leiterstücke, die jeweils in flächenhaften Metallstücken enden. Hier wird die Stärke der Signaleinkopplung durch Größe und Form dieser Metallflächen und ihren Abstand zum Innenleiter des jeweiligen Resonators bestimmt (die da- durch bedingte Kapazität) . Eine Abstimmung der Einkopplung kann hier ebenfalls durch mechanisches Verformen oder Verbiegen dieser Metallflächen und durch Änderung des Abstandes zum jeweiligen Innenleiter des Resonatorfilters erfolgen.
Nachteilig ist bei beiden Varianten, dass die Abstimmung nur durch schlecht reproduzierbare mechanische Manipulationen (Verbiegen oder Verformen) vorgenommen werden kann, und dass die Abstimmung der Einkopplung in den einen Fil- terzweig auch das elektrische Verhalten des jeweils anderen Filterzweiges beeinflusst und umgekehrt, so dass beim Abstimmvorgang beide Einkoppeleinrichtungen in der Regel mehrfach abwechselnd variiert werden müssen.
Dieser Nachteil wird gemäß der erwähnten Vorveröffentlichung US 6,392,506 B2 gemäß den dortigen Figuren 3 und 4 dadurch vermieden, dass vom Innenleiter der gemeinsamen Anschlussbuchse jetzt nur noch eine kapazitive Einkopplung auf einen für die beiden Filterzweige zusätzlich vorgese- henen Resonator erfolgt, der als sogenannter "Mittenresonator" bezeichnet werden kann. Dieser koppelt in üblicher Weise über Öffnungen in den Trennwänden mit je einem Resonator des Sendefilterzweiges sowie einem Resonator des Empfangsfilterzweiges .
Aber auch hier muss als nachteilig festgehalten werden, dass der zusätzlich zu den Resonatoren der Filterzweige benötigte Mittenresonator zusätzlichen Platz benötigt und auch zusätzliche Kosten verursacht, obwohl er nicht nennenswert zur Frequenzselektivität der Filterzweige beiträgt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik verbesserte Zusammenschaltung von Hochfrequenzfiltern zur Erzielung einer Frequenzweiche zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Variante erfolgt eine Zusammenschaltung der beiden Hochfrequenzfilterzweige durch eine induktive oder kapazitive Einkopplung auf einen Resonator eines Paares stark miteinander verkoppelter Resonatoren (die nachfolgend insoweit teilweise auch als Zusammenschalt-Resonator-Paar bezeichnet werden) . Dadurch werden die im Stand der Technik erläuterten Nachteile vermieden. D.h., es ist in Abweichung zum Stand der Technik nicht mehr notwendig, eine Abstimmung an zwei Stellen vorzunehmen, zwischen denen eine Wechselwirkung besteht.
Darüber hinaus trägt das stark miteinander verkoppelte Resonatorenpaar zu einer Selektion beider Filterzweige bei, und zwar in ähnlicher Weise, wie wenn jeweils einer der beiden Resonatoren fest einem der Filterzweige zugeordnet wäre. Von daher entfällt der im Stand der Technik notwendige, zusätzliche Kosten verursachende und darüber hinaus auch noch einen weiteren Platz benötigende Mitten- Resonator.
Die Kopplung zwischen dem stark miteinander verkoppelten Resonator-Paar und den Filterzweigen der Frequenzweichen kann dabei unterschiedlich durchgeführt werden, nämlich:
- erfindungsgemäß ist es möglich, dass beide Filterzweige, nämlich der Filterzweig für die Sendesignale sowie der Filterzweig für die Empfangssignale an dem zweiten Resonator des stark miteinander verkoppelten Resonatoren-Paar angekoppelt werden, über den nicht die Einkopplung erfolgt; oder
- es können beide Filterzweige an den ersten Resonator des stark verkoppelten Resonator-Paares angekoppelt werden, über den auch die Einkopplung vom Innenleiter eines Koaxialkabelsanschlusses erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin begründet, dass für bestimmte Resonatoranzahlen günstige, platzsparende geometrische Anordnungen der Resonatorkammern möglich sind, die bei anderen Formen der Zusammenschaltung so nicht möglich sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es von daher beispielsweise möglich, eine Frequenzweiche mit insgesamt sechs, in zwei Reihen zu je drei angeordneten Resonatoren zu realisieren, bei der sich alle drei Anschlussbuchsen für den Sender und den Empfänger und für ein gemeinsames Tor oder eine gemeinsame Anschlussbuchse, d. h. allgemein eine gemeinsame Sende-/Empfangs-Anschlussbuchse beispielsweise zum An- schluss einer Antenne oder für die Ein-/Auskopplung eines gemeinsamen Signalweges oder Signalpfades, an derselben Seite des Gehäuses befinden. Mit anderen Worten eröffnet die vorliegende Erfindung die Realisierung symmetrischer, kompakter Gesamt-Geometrien.
Ferner ist eine besonders starke Verkopplung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch einen deutlich verringerten Abstand zwischen den Innenleitern der betreffenden Resonatoren möglich.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Hochfrequenzweiche so aufgebaut, dass zumindest ein Resonator, vorzugsweise mehrere und bevorzugt alle Resonatoren der Hochfrequenzweiche in koaxialer Bauweise umgesetzt sind. Ebenso kann die Hochfrequenzweiche mit einem oder mehreren oder allen Resonatoren auch unter Verwendung von dielektrischen Resonatoren, beispielsweise keramischen Resonatoren, umgesetzt werden. Schließlich ist es aber ebenso möglich, die Hochfrequenzweiche so auszubilden, dass zumindest ein Resonator, vorzugsweise aber mehrere Resonatoren oder sogar alle Resonatoren, in Streifenleitungstechnik realisiert sind. Mit anderen Worten kommen alle nur erdenklichen Verfahren in Betracht, bei denen eine entsprechende Umsetzung der erläuterten Prinzipien möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend für verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich- nungen erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1: eine schematische horizontale Querschnittsdarstellung durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Duplexweiche unter Zusammenschaltung von Hochfrequenz-Filtern gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 : eine Querschnittsdarstellung längs der Linie II-II in Figur 1 ;
Figur 3: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie III-III in Figur 1;
Figur 4 : ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung; und
Figur 5: eine Darstellung des Resonanzverhaltens zweier überkritisch gekoppelter Resonatoren.
In Figur 1 ist im schematischen horizontalen Querschnitt eine erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform einer Duplexweiche unter Zusammenschaltung von Hochfrequenz- Bandpassfiltern gezeigt.
Dazu umfasst das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sechs Einzelkreis-Hochfrequenzfilter 1 in koaxialer Bauweise, also sechs Resonatoren. Der Aufbau der in Rede stehenden Resonatoren 1 ist grundsätzlich aus der EP 1 169 747 Bl bekannt, auf die im vollen Umfang verwiesen und zum vollen Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Daraus ist auch zu ersehen, dass ein Einzelkreis-HF-Filter oder Einzelresonator 1 in koaxialer Bauweise grundsätzlich aus einem elektrisch leitenden Außenleiter 3, einem konzen- trisch oder koaxial dazu angeordneten Innenleiter 4 und einem Boden 5 besteht, über den der elektrisch leitende Außenleiter 3 und der elektrisch leitende Innenleiter 4 elektrisch miteinander in Verbindung stehen.
Der Einzelresonator ist oben über einen aufsetzbaren Deckel 7 (siehe auch Figur 2) , d.h. über einen elektrisch leitenden Deckel 7 verschließbar, wobei der Innenleiter im Abstand unterhalb des Deckels 7 endet. Durch spezifische Einstellmechanismen, beispielsweise durch axiale Verstellung des Innenleiters oder durch axiale Verstellung eines, wie in Figur 2 gezeigt im Deckel vorgesehenen Abstimmelementes kann eine bestimmte Einstellung auf eine Resonatorfrequenz vorgenommen werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 ist einer der in Figur 1 wiedergegebenen sechs koaxial aufgebauten Hochfrequenz-Resonatoren mit einer eher quadratischen Grundfläche oder Boden 5 gezeigt, dessen Hohlraum von metallischen Wänden begrenzt wird. Die Ecken sind eher abgerundet, was fertigungstechnische Vorteile aufweist (insbesondere wenn der Resonator-Hohlraum aus einem Vollmetallblock gefräst wird) . Der in der Regel kreiszylindrische metallische Innenleiter, dessen Länge etwas unterhalb einer viertel Wellenlänge der Resonanzfrequenz liegt, endet üblicherweise im Abstand von meist wenigen Millimetern unter dem Deckel. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist ein Abstimmelement 9 vorgesehen, welches aus einem zylindrischen metallischen Stift besteht, der vom Deckel her unterschiedlich weit ein- und ausgeschraubt und dabei unterschiedlich weit in eine am oberen Ende des Innenleiters 4 eingebrachte Ausnehmung 4' eingreifen kann. Dadurch kann die Resonanzfrequenz verändert eingestellt werden.
Mehrere dieser Einzelresonatoren 1 sind dann in einem gemeinsamen Gehäuse 11 untergebracht, wobei die Seitenwän- de der Hohlräume 14, die üblicherweise die Einzelresonatoren voneinander trennen, teilweise mit Durchbrüchen 15 versehen sind, worüber der elektromagnetische Signalweg erfolgt.
Ferner sind im gezeigten Ausführungsbeispiel an einer Seite 19 des Gehäuses 11 im gleichen Abstand zueinander drei Anschlussbuchsen vorgesehen, im gezeigten Ausführungsbeispiel nämlich drei koaxiale Anschlussbuchsen 21,
22 und 23. Der jeweils zugehörige Innenleiter 31, 32 und 33 der drei Anschlussbuchsen 21 bis 23 ist jeweils um wenige Millimeter in die an die Gehäuseseitenwand 19 angrenzende Resonatorkammer 41, 42 bzw. 43 hinein verlängert und endet jeweils in einem leitenden Flächenelement, im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer elektrisch leitenden Scheibe 31', 32' bzw. 33'.
An Figur 1 ist auch angedeutet, dass beispielsweise an der
Anschlussbuchse 21 ein Transmitter T, am mittleren An- schluss 22 ein der Ein- und Auskopplung dienender gemein- sa er Signalweg oder Signalpfad A und am dritten Anschluss
23 ein Receiver R angeschlossen ist. Mit anderen Worten werden vom Transmitter über den Signalweg entsprechend den Pfeildarstellungen 25 Sendesignale über die so gebildete Duplexweiche mit den Hochfrequenzbandpassfiltern in den gemeinsamen Signalweg A, zum Beispiel zu einer Antenne, eingespeist, wohingegen umgekehrt über den gemeinsamen Signalweg A empfangene Signale entsprechend den Pfeilen 26 von der mittleren Anschlussbuchse in den Receiver R einge- speist werden.
Durch die zwischen dem mittleren Scheibenelement oder sonstigen flächenhaften Metallstück 32' und dem benachbar- ten Resonator-Innenleiter 42a des Einkoppelresonators R42 gebildete Kapazität wird die Einkopplung des elektrischen Feldes vom gemeinsamen Signalweg A oder der gemeinsamen Anschlussbuchse 22 in die Resonatorkammer 42 und umgekehrt realisiert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dieser eine Verbindung zur Antenne A herstellenden ersten Resonatorkammer 42 und einer benachbarten damit in Verbindung stehenden zweiten Resonatorkammer 42' über die Verbindungs- Öffnung 45 eine starke Verkopplung realisiert.
Zusätzlich kann die für diese Art der Zusammenschaltung erforderliche Verkopplung zwischen den beiden Resonatorkammern 42 und 42' wie folgt eingestellt werden. Aus den erläuterten Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass auf den Signalweg bezogen jeweils der Abstand zweier benachbarter Innenleiter 42 ' a und 43 'a sowie 43 'a und 43a aber auch der Abstand zwischen den Innenleitern 42 'a und 41' a sowie 41 'a und 41a jeweils in etwa gleich ist. Zur Einstellung der Verkopplung ist es - wie in Figur 1 und Figur 2 gezeigt - möglich, den Abstand der beiden Innenleiter, die weder zum alleinigen Sende- noch zum alleinigen Empfangszweig gehören, also den Abstand zwischen den Innenleitern 42a, 42 'a der stark miteinander verkoppelten Resonatoren kleiner auszuführen als den Abstand der verbleibenden Innenleiter bezogen auf ihren Signalweg. Die erläuterte starke, auch als überkritisch bezeichnete Kopplung bewirkt, dass die beiden Resonatoren R42 und R42', die für sich alleine betrachtet jeweils eine Resonanz im Frequenzbereich zwischen Sende- und Empfangsband aufweisen bzw. hierauf abgestimmt sind, im gekoppelten Zustand bei zwei davon und voneinander verschiedenen, sogenannten Koppelresonanzfrequenzen schwingen.
Der Abstand (also die Frequenzdifferenz) dieser beiden Koppelresonanzfrequenzen wird üblicherweise als Koppelbandbreite bezeichnet.
Bei miteinander verkoppelten Resonatoren, die demselben Filter bzw. dem selben Filterzweig (Sende- bzw. Empfangs- zweig) einer Duplexweiche angehören, ist diese Koppelbandbreite in aller Regel etwas geringer als die Bandbreite des Filters bzw. Filterzweiges. Mit anderen Worten liegt diese Koppelbandbreite typischerweise im Bereich zwischen 50% und 100% der Bandbreite des Filters bzw. des Filter- zweiges.
Im Falle des stark miteinander verkoppelten Resonator- Paars liegt diese Koppelbandbreite dagegen höher als die jeweilige Bandbreite der zur Duplexweiche zusammengeschal- teten Filterzweige.
Anhand der Diagramm-Darstellung gemäß Figur 5 wird beispielhaft das Übertragungsverhalten einer Schaltung (also eines Filters) aus zwei überkritisch verkoppelten Resona- toren wiedergegeben. Dabei ist auf der x-Achse die Frequenz und auf der y-Achse der Streuparameter S21 eingezeichnet. Dabei ist eine starke Verkopplung gleichbedeutend mit einer hohen Koppelbandbreite.
Zur Frequenzabstimmung der Resonatoren können die in dem jeweiligen Filter ein- und ausdrehbaren AbStimmelemente 9 verwendet werden, wie sie bereits anhand von Figur 2 erläutert wurden, oder wie sie in einer dazu abweichenden Ausführungsform gemäß der Vorveröffentlichung EP 1169747 beschrieben sind. Auch weitere Abwandlungen von abstimm- baren Einzelresonatoren sind möglich.
Durch die weitere Öffnung 48 zwischen der zweiten Resonatorkammer R42' des stark miteinander verkoppelten Resonator-Paares R42, R42' und deren angrenzender Resona- torkammer R41' werden die Filterkreise des Sendezweiges bestehend aus den Resonatorkammern R41' und R41 an den zweiten, nicht die Einkopplung zur Antenne A bewirkenden Resonator R42' des stark miteinander verkoppelten Resonator-Paares R42, R42 ' angekoppelt. Die beiden Resona- torkammern R41' und R41 des Sendezweiges sind ebenfalls durch eine Öffnung 48' in der Einzelresonator-Wandung miteinander verkoppelt. Die Einkopplung der Sendesignale wirkt über das hier vorgesehene elektrisch leitende Flächenelement 31'.
Entsprechend ist ein Empfangszweig aufgebaut. Auch hier ist über eine Öffnung 49 eine Koppelverbindung von dem zweiten Resonator R42' des stark miteinander verkoppelten Resonator-Paares zu dem Resonator R43' und über eine wei- tere Öffnung 49' zu dem Resonator R43 hergestellt, in dessen Resonatorraum das elektrisch leitende Flächenelement 33' hineinragt. Hierüber kann das von der Antenne A empfangene Empfangssignal in den Receiver R eingespeist, d. h. an den Receiver R weitergeleitet werden.
Die Resonatoren R41 und R41' sind dabei auf Frequenzen im Sendeband und die Resonatoren R43, R43' auf Frequenzen im Empfangsband abgestimmt.
Die Balancierung der Zusammenschaltung erfolgt über eine entsprechend balancierte Ausführung der Kopplung zwischen den Resonatorkammern R42' und R41' einerseits sowie der Kopplung zwischen den Resonatorkammern R42' und R43' andererseits. Wesentliche Einflussgrößen sind dabei die Größe, die Lage und Form der Koppelöffnungen in den Resonatorentrennwänden sowie die Achsabstände zwischen den jeweiligen Innenleitern 42'a und 41'a bzw. 42'a und 43'a. All diese Abmessungen können frästechnisch in mechanisch gut reproduzierbarer Weise hergestellt werden.
Nachfolgend wird auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 Bezug genommen.
Dieses Ausführungsbeispiel ist weitgehend ähnlich aufgebaut. Unterschiedlich zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist, dass der mittlere Antennenanschluss, d.h. die mittlere Antennenbuchse 22 abweichend zu den beiden anderen koaxialen Anschlussbuchsen 21 und 23 an der gegenüberliegenden Gehäuseseite 19' vorgesehen ist. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist also bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 vorgesehen, dass die Filterkreise R41 und R41' des Sendezweiges an den ersten, die Einkopplung zu dem angeschlossenen gemeinsamen Signalweg oder Signalpfad A bewirkenden Resonator R42 des sogenannten Zusammenschalt-Resonator-Paares R42, R42' angekoppelt sind, als des stark miteinander verkoppelten Resonator-Paares R42, R42'. Entsprechend ist der Empfängerzweig mit den Resonatorkammern R43 und R43' ebenfalls an die erste, die Einkopplung bewirkende Resonatorkammer R42 angekoppelt.
Da in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 der Anschluss 22 gegenüberliegend zu den beiden weiteren Anschlüssen 21 und 23 vorgesehen ist, ist also auch die erste mit dem Antennenanschluss 22 unmittelbar in Verbindung stehende Resonatorkammer 42 und damit der zugehörige Resonator R42 auf der gegenüberliegenden Seite 19' des Gehäuses angeordnet .
Wie anhand der Ausführungsbeispiele erläutert ist, ist zumindest ein Resonator, vorzugsweise mehrere Resonatoren und bevorzugt alle Resonatoren in koaxialer Bauweise ausgeführt .
Alternativ dazu ist es auch möglich, zumindest einen Reso- nator, vorzugsweise mehrere Resonatoren oder bevorzugt alle Resonatoren aus dielektrischen Resonatoren und/oder aus keramischen Resonatoren aufzubauen.
Schließlich ist es aber auch möglich, dass bei den erläu- terten Ausführungsbeispielen ein Resonator, vorzugsweise mehrere Resonatoren und bevorzugt alle Resonatoren aus Streifenleitungs-Resonatoren gebildet sind.

Claims

Patentansprüche:
1. Hochfrequenzweiche mit mehreren Resonatoren, mit folgenden Merkmalen:
- es sind zumindest drei Anschlüsse (21, 22, 23) vorgesehen, über die ein gemeinsamer Signalweg (A) , eine Sendeeinrichtung (T) und eine Empfangs- einrichtung (R) anschließbar sind, wobei der eine
Anschluss (21) einem Sendezweig und ein Anschluss (22) einem Empfangszweig in der Hochfrequenzweiche zugeordnet ist,
- es sind ein oder mehrere Resonatoren (R41, R41') vorgesehen, die alleine dem Sende-Zweig zugeordnet sind, wobei ein Resonator (R41) des Sende-Zweiges mit einer Einkopplung (31) zur Einspeisung der Sendesignale vorgesehen ist,
- mit einem oder mehreren Resonatoren (R43, R43'), die allein dem Empfangs-Zweig zugeordnet sind, wobei ein Resonator (R43) zur Auskopplung der Empfangssignale an dem zugeordneten Anschluss (23) mit einer Auskopplungseinrichtung (33) vorgesehen ist, und - mit zumindest zwei zusätzlichen Resonatoren (R42, R42'), wobei zumindest ein Resonator (R42) der zumindest beiden weiteren Resonatoren (R42, R42') mit einer Ein-/Auskopplung zur Einspeisung von Signalen von einem gemeinsamen Signalweg (A) bzw. zur Auskopplung von Signalen zu einem gemeinsamen Signalweg (A) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- neben den entweder zu dem Sendezweig oder zu dem Empfangszweig gehörenden Resonatoren (R41, R41';
R43,R43') sind ferner zumindest zwei zusätzliche Resonatoren (R42, R42') vorgesehen,
- die zumindest beiden zusätzlich vorgesehenen Resonatoren (R42, R42') bilden ein stark miteinander verkoppeltes Resonator-Paar (R42, R42'), und
- sowohl der Sendezweig als auch der Empfangszweig sind an den zumindest einen weiteren Resonator (R42') angekoppelt, der neben dem Resonator (R42) zur Ein-/Auskopplung zu dem gemeinsamen Signalweg (A) vorgesehen ist.
2. Hochfrequenzweiche nach dem Oberbegriff des Anspruches
1, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- neben den entweder zu dem Sendezweig oder zu dem Empfangszweig gehörenden Resonatoren (R41, R41';
R43,R43') sind ferner zumindest zwei zusätzliche Resonatoren (R42, R42') vorgesehen,
- die zumindest beiden zusätzlich vorgesehenen Resonatoren (R42, R42') bilden ein stark miteinander verkoppeltes Resonator-Paar (R42, R42'), und
- sowohl der Sendezweig als auch der Empfangszweig sind an den ersten Resonator (R42) angekoppelt, der für die Ein-/Auskopplung von bzw. zu dem gemeinsamen Signalweg (A) vorgesehen ist.
3. Hochfrequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Achsen der Innenleiter (42, 42'a) des stark miteinander verkoppelten Resonator-Paares (R42, R42') kleiner ist als der Abstand zwischen zwei weiteren Resonatoren, die auf dem jeweiligen Signalweg nebeneinander liegen.
4. Hochfrequenzweiche nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzweiche insgesamt 2n Resonatoren umfasst, wobei "n" eine natürliche ganze ungerade Zahl ist, wobei vorzugsweise die Resonatoren in zwei Reihen zu je "n" Resonatoren angeordnet sind.
5. Hochfrequenzweiche nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drei vorgesehenen Anschlussbuchsen (21, 22, 23) zum Anschluss eines gemeinsamen Signalwegs (A) , eines Senders (T) sowie eines Emp- fängers (R) auf der gleichen Seite (19 des Vorrichtungsoder Filtergehäuses (11) angebracht sind.
6. Hochfrequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Resonator, vorzugsweise mehrere Resonatoren oder bevorzugt alle Resonatoren, in koaxialer Bauweise ausgeführt sind.
7. Hochfrequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Resonator, vorzugsweise mehrere Resonatoren oder bevorzugt alle Resonatoren, aus dielektrischen Resonatoren bestehen.
8. Hochfrequenzweiche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer, vorzugsweise mehrere oder bevorzugt alle Resonatoren, aus keramischen Resonatoren bestehen.
9. Hochfrequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Resonator, vorzugsweise mehrere Resonatoren oder bevorzugt alle Resonatoren aus Streifenleitungs-Resonatoren bestehen.
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