DE2510854A1

DE2510854A1 - Bandpassfilter fuer mikrowellen

Info

Publication number: DE2510854A1
Application number: DE19752510854
Authority: DE
Inventors: Konrad K Benz; Marion E Hines
Original assignee: Microwave Associates Inc
Current assignee: Microwave Associates Inc
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-03-12
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1468310A; JPS5642162B2; JPS50138757A; BE827630A; IT1035183B; US3899759A

Description

Liedl, Dr. Foniani, Nöih, Zeltler 2510854

°atentanv:älte iOOO München 22 · Steinsdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 29 84 62

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MICROWAVE ASSOCIATES INC. South Avenue, Burlington, Massachusetts 01803, U.S.A.

Bandpaßfilter für Mikrowellen

Die Erfindung betrifft Mikrowellen-Hohlraumresonatoren undfrequenzempfindliche und selektive Leitungen, wie beispielsweise Wellenfilter, Frequenzmesser etc., welche in solchen Resonatoren verwendet werden. Die Erfindung kann insbesondere bei solchen Resonatoren angewendet werden, bei denen innerhalb des interessierenden Frequenzbandes mehr als ein Resonanz-Wellentyp vorliegt, beispielsweise bei solchen zylindrischen Hohlkörpern, die den TE_Q11-Modus verwenden. Ih diesem Fall sind die TM₁₁₁-Moden im einzelnen insofern störend, als sie im wesentlichen die gleichen Resonanzfrequenzen aufweisen und mit den ge-

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wünschten frequenzempfindlichen Charakteristiken interferieren können.

Hohlraumresonatoren haben in Mikrowellensystemen wegen ihrer frequenzempfindlichen Charakteristiken viele Anwendungsmöglichkeiten. Es ist bekannt, daß geschlossene Hohlräume mit elektrisch leitfähigen Wänden als frequenzempfindliche Resonatoren wirken, so daß bei Ankopplung an von außen kommenden elektrischen Wellen die elektromagnetische Wellenenergie in dem Hohlraum bei bestimmten Resonanzfrequenzen stärker angeregt wird, als bei anderen Frequenzen. Wenn ein solcher Hohlraum an einen Eingangs-Wellenleiter und einen Ausgangs-Wellenleiter gekoppelt wird, wirkt er als frequenzempfindlicher Wellenfilter und läßt mit geringem Verlust eine Energie von einem Wellenleiter zum anderen bei solchen gekoppelten Resonanzfrequenzen durch und dämpft Wellen anderer Frequenzen wesentlich. Für andere Anwendungsfälle kann ein Hohlraum nur ein Kopplungselement zu einem einzigen Wellenleiter aufweisen. Solche singular gekoppelten Resonatoren absorbieren selektiv die Eneregie einer einfallenden Welle bei den Resonanzfrequenzen, reflektieren aber die Wellenenergie von anderen Frequenzen in starkem Maße.

Die verschiedenen Resonanzfrequenzen haben charakteristische Bilder der elektrischen und magnetischen Feldanregung innerhalb des Hohlraumes und jede dieser Frequenzen mit dem dazugehörenden Muster oder Bild wird als Modus des Hohlraumes bezeichnet. Die Feldbilder sind für jeden Modus verschieden und in all den Hohlräumen, die im wesentlichen durch elektrisch leitfähige Wände umschlossen werden, sind viele Moden möglich. Bei einem gegebenen Frequenzband wird normalerweise nur ein Modus gewünscht und diese Situation wird meist durch eine Dimensionierung des Hohlraumes gemäß der bekannten Theorie erreicht, daß nämlich der gewünschte Modus derjenige mit der kleinsten Resonanzfrequenz ist. Der Modus der nächst höheren

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Frequenz kann sodann bei einer wesentlich höheren Frequenz liegen und außerhalb des interessierenden Bandes. Für solche Fälle jedoch, die einen sehr hohen Grad an Frequenzselektivität fordern, kann eine höhere Ordnung der Moden vorzuziehen sein, da diese einen größeren "Q"-Wert besitzt, d.h., daß Energieverluste für eine gegebene, in den internen elektromagnetischen Feldern gespeichtere Energiemenge geringer sind. Eine der gebräuchlichsten Resonanz-Moden höherer Ordnung ist der im allgemeinen als TEq.j-Modus bezeichnete Modus, der in einem zylindrischen Hohlraum vorliegt. Ungünstigerweise ist dieser verlustarme Modus mit hohem Q-Wert in einem gegebenen Band von Frequenzen nicht eindeutig. Bei einem einfachen, für diesen Modus ausgebildeten Hohlraum hat es sich gezeigt, daß es zwei im allgemeinen mit TM₁ -.-Modus bezeichnete Moden gibt, die bei dem TE₀₁₁-Modus bei der gleichen Frequenz in Resonanz kommen und daß es andere Moden auch bei nahegelegenen Frequenzen gibt. Es zeigte sich, daß die frequenzempfindlichen Charakteristiken eines solchen Hohlraumes oder Filters durch die Anwesenheit von mehr als einem Modus bei der gleichen Frequenz oder bei benachbarten Frequenzen verzerrt wird. Es ist bekannt, eine Einschränkung dieses Problems dahingehend vorzusehen, daß die Kopplungsblenden nur an der zylindrischen Seitenwand angeordnet werden, um nur an das interne Magnetfeld in der axialen Richtung H anzukoppeln und eine Ankopplung an die Kreis-

komponenten des Magnetfeldes H_Q oder die radialen Komponenten H zu vermeiden. Da die TM-Moden keine axialen Magnetfeldkomponenten besitzen, kann theoretisch eine Ankopplung an die TM-Moden auf diese Weise unterdrückt werden. Tatsächlich treten jedoch bei der Herstellung Ungenauigkeiten auf und es erfolgt im allgemeinen ein gewisser Grad der Ankopplung an TM-Moden. Es ist auch die Verwendung einer scheibenförmigen Endplatte im Inneren des zylindrischen Hohlraumes bekannt, die die Zylinderwand nicht berührt, wobei Dämpfungsmaterial im Bereich hinter dieser Platte versteckt angeordnet wird. Der

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Modus koppelt in diesem Bereich nicht gut an, wodurch kleine Verluste für diesen Modus erreicht werden. Die TM-Moden koppeln jedoch in dieser Zone stark an und erleiden dadurch einen Verlust, der ihre nachteiligen Effekte vermindert. Die Anwendung dieser Techniken erbringt aber hohe Kosten in der Herstellung und ist auch nicht immer in der Wirkung ausreichend.

Für eine wirtschaftliche Herstellung ist es manchmal zweckmäßig, in einem zylindrischen Hohlraum über eine Endwand einzukoppeli) wobei dies ein Ankoppeln an das radiale Magnetfeld bedeutet. In diesem Fall können sowohl TE- als auch TM-Moden direkt mit sehr unerwünschten Effekten angekoppelt werden.

Ziel der Erfindung ist es, em in der Herstellung wirtschaftliches Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem diese nachteiligen Effekte durch Verstimmung der unerwünschten TM-Moden eliminiert werden, indem ihre Resonanzfrequenzen aus dem interessierenden Frequenzband verschoben werden.

Ist dies bewirkt, so ist ein Ankoppeln durch die Endwand praktisch und durchführbar und der gewünschte TE₀₁--Modus ist der einzige, der innerhalb eines bedeutenden Frequenzbandes vorhanden ist.

Bei vorliegender Erfindung wird eine Wellenenergie in einen Hohlraumresonator, insbesondere einen zylindrischen Hohlraum mit hohem Q-Wert durch eine Endwand oder durch beide Endwände eingekoppelt und aus diesem ausgekoppelt. Unerwünschte Moden werden selektiv aus dem gewünschten Frequenzband dadurch verstimmt, daß in den Hohlraum längliche, leitfähige Elemente, beispielsweise Stifte, eingeführt werden, die derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß eine Feldverzerrung und eine Verstimmung des unerwünschten Modus oder

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der unerwünschten Moden hervorgerufen wird, die aber einen nur kleinen Einfluß auf das Feldbild des gewünschten Modus haben. Filter und Resonatoren, die solch zylindrische Hohlräume mit einer Endwand-Kopplung, jedoch im wesentlichen ohne Moden-Interferenz effekte verwenden, lassen eine bedeutend wirtschaftlichere Methode im Aufbau zu, als dies bisher der Fall war.

Li der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen einzelnen Hohlraumresonator oder ein Filter, wobei die Grundprinzipien der Erfindung dargestellt sind;

Fig. IA einen Schnitt 1A-1A der Fig. 1;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Filter mit zwei Hohlräumen;

Fig. 3 einen Querschnitt 3-3 aus Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt 4-4 aus Fig. 2; und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein anderes Filter, in dem die Erfindung mit einer Reihe von zylindrischen Hohlräumen dargestellt ist, welche auf einer gemeinsamen Kopplungsplatte abwechselnd jeweils auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

In Fig. 1 ist ein Hohlraumresonator 1 mit zylindrischer Form gezeigt, der für einen Resonanzbetrieb nach dem TE..^-Modus bestimmt ist.

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Der Hohlraum ist der Luftraum innerhalb der zylindrischen Seitenwand und den ebenen Endwänden 4 und 5. Ih jeder Endwand ist eine Blendenöffnung 8 vorgesehen, die zur Ankopplung des Hohlraumes an die beiden Wellenleiter 6 bzw. 7 verwendet werden. Für die Einstellung des Kopplungs grades werden gemäß einer üblichen Praxis Blenden-Abstimmschrauben 9 verwendet. Eine größere Abstimmschraube 10 wird in der Seitenwand für die Einstellung der Resonanzfrequenz des Hohlraumes verwendet, was ebenfalls üblich ist.

Li Fig. 1 sind außerdem vier längliche Modus-Verstimmstifte 2 dargestellt, die sich von jeder Endwand 5, 6 in axialer Richtung in den Hohlraum hinein erstreckt. Diese Stifte sind auf einem Kreis in einer Winkelverschiebung von 90° angeordnet, wobei der Kreismittelpunkt auf der Zylinderachse liegt und einen Radius aufweist, derart, daß die Stifte in etwa in der Mitte zwischen Seitenwand und Zylinderachse liegen. Desweiteren sind vier längliche Modus-Verstimmstifte 3 dargestellt, die sich von der mittleren Ebene der zylindrischen Seitenwand 1 aus in den Hohlraum hinein erstrecken. Gemäß einer bekannten Theorie ("Fields and Waves in Modem Radio", von Simon Ramo und John R. Whinnery, veröffentlicht von John Wiley and Sons, 1944), besitzt der TE₀₁--Modus ein elektrisches Feldbild, dessen Kraftlinien Kreise sind, die um die Zylinderachse laufen und in Ebenen senkrecht zu dieser Achse liegen. Diese elektrischen Feldlinien sind senkrecht zu der Längsrichtung der Stifte 2 und 3 und werden daher nur gering durch deren Anwesenheit gestört. In der Theorie wird jedoch auch ausgeführt, daß der TML..-Modus ein streng axial orientiertes, elektrisches Feld an der Endwand bei einem Radius aufweist, der zwischen der Achse und der Seitenwand liegt. Die Stifte 2, die in etwa in der Mitte zwischen der Achse und der Seitenwand liegen, stören daher dieses Feld in starkem Maße, da sie entlang oder parallel zu diesem liegen. Die Folge ist, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraumes für die

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TM. j . -Moden vermindert wird. Die TM- - . -Moden haben aber auch eine streng radial orientierte, elektrische FeldkompoivMte in dom mittleren Bereich des Hohlraums zur Seitenwand und Sie Si lit© ώ, die in diesem Bereich liegen und parallel zu dieser Komponente ausgerichtet sind, haben hier die gleiche Wirkung. Der Effekt dieser Modus-Verstimmstifte ist, dem äquivalenten Kreis des Resonators eine Kapazität insofern zuzufügen, als sie bestimmte Moden betrifft, und die Resonanzfrequenz des Hohlraums für irgendeinen Modus zu vermindern, der ein hochfrequentes, elektrisches Feld aufweist, das mit den Stiften an deren Stelle in dem Hohlraum zusammenfällt. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Resonanzfrequenz des Hohlraums selektiv für solche Moden wesentlich zu vermindern, wodurch die Resonanzfrequenzen für diese Moden aus dem interessierenden Frequenzband verschoben werden. Im Falle des in Fig. 1 gezeigten Hohlraumes wird die hohe Q-Resonanz für den TEq..-Modus in dem interessierenden Frequenzband zurückgehalten und die Modus-Verstimmstifte 2 und 3 dienen wirksam dazu, die TM₁ .. -Moden aus diesem Band zu schieben.

Bei dieser gegebenen Vorrichtung sind nicht all diese Modus-Verschiebestifte 2 und 3 notwendig. Ein einziger Stift 2 oder 3 in einer alleinigen Stellung kann zur Verstimmung des Hohlraumes für einen der beiden TM. ^--Moden ausreichend sein. Mit einem zweiten Stift,

der in einer Winkelversetzung von vielleicht 90° zum ersten Stift angeordnet ist, können beide TM* jj-Moden verstimmt werden. Drei in gleichen Abständen angeordnete Stifte 2 oder 3 können ebenso ausreichend sein. In den meisten Fällen sind zufriedenstellende Ergebnisse erreicht worden, wenn vier Stifte 2 in einer 90°-Trennung auf nur einer Endwand verwendet worden sind. Natürlich können auch fünf oder mehr Stifte verwendet werden. Ih Fig. 1 sind mehr Modus-Verschiebe (Verstimm)-Stifte gezeigt, als notwendig sind, um dem Gestalter die

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verschiedenen Wahlmöglichkeiten aufzuzeigen.

Ih Fig. 1 sind auch die beiden Kupplungsblenden 8 und zwei angekoppelte Wellenleiter 6 und 7 dargestellt, von denen jeweils einer an je einer Endwand 4 bzw. 5 angebracht ist. Der Hohlraum ist auch dann anwendbar, wenn nur eine Blende und ein Wellenleiter vorhanden sind, lh diesem Fall werden die frequenzselektiven Charakteristiken der von dem einzigen Wellenleiter reflektierten Wellen verwendet. Bei zwei Wellenleitern kann die Vorrichtung als Bandpaß-Filter dienen, der eine verlustfreie Übertragung von Frequenzen nahe der Resonanz von einem Wellenleiter zu dem anderen zuläßt, andere Frequenzen aber sehr stark dämpft, welche nicht im Resonanzbereich liegen oder in der Resonanz verschoben sind.

In Fig. 1 sind auch die beiden Wellenleiter an den gegenüberliegenden Endwänden dargestellt. Die Vorrichtung verhält sich jedoch ziemlich ähnlich, wenn beide Blenden 8 und beide Wellenleiter 6 und 7 auf einer einzigen Endplatte in einer unterschiedlichen Winkelstellung um die Zylinderachse angeordnet sind. Die Technik, Wellenenergie über zwei Blenden in einer einzigen Endwand in einen Hohlraum ein- und auszukoppeln, wird bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform angewendet.

Filter dieser Art werden gewöhnlich aus Metall hergestellt, jedoch kann auch jedes andere starke, harte Material verwendet werden, wenn die Innenflächen des Hohlraums und der Blenden mit einem hochleitfähigen Material überzogen sind.

Der in Fig, 1 dargestellte Aufbau ist ein einzelner Resonanzfilter. Für viele Anwendungen werden jedoch Vielfach-Resonanzfilter benötigt, um einen höheren Grad einer Frequenzselektivität zu erhalten. In der

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Praxis ist es bereits bekannt, derartige Filter als Kaskadenanordnung von Hohlraumresonatoren auszubilden, bei der Kopplungselemente von jedem EndrHohlraum zu einem Wellenleiter oder einer anderen Übertragungsleiter sowie Kopplungs elemente zwischen je zwei benachbarten Hohlräumen vorgesehen sind. Die Resonatoren sind gewöhnlich auf annähernd die gleiche Frequenz abgestimmt und die Kopplungselemente sind gemäß bekannter theoretischer Grundlagen ausgebildet, um eine frequenzselektive "Bandpaß"-Charakteristik zu ergeben. Im folgenden wird nun die Anwendung dieser Erfindung auf Vielfach-Hohlraumfilter beschrieben.

lh den Figuren 2, 3 und 4 sind zwei zylindrische Hohlräume 11 und dargestellt, die mit einer gemeinsamen Zwischenstufen-Kopplungsplatte

13 zusammengefügt sind. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht dieses Filters. Figur 4 ist ein Querschnitt, der durch die Kopplungsplatte 13 läuft. Die Platte 13 besitzt Modus-Verschiebestifte 14, welche durch diese hindurchlaufen. Diese Stifte sind in Lagen angeordnet, die ein Verstimmen der TM..--Modenbegünstigen. Eine Blendenöffnung 15 in der Kopplungsplatte dient zur Abkopplung des Hohlraumes 11 an den Hohlraum 12. Die Hohlräume arbeiten nach dem TE«..-Zylindermodus. Die Blende 15 liegt außerhalb des Mittelpunkts, vorzugsweise bei dem Radius für das H -Maximum (Magnetfeld in radialer Richtung). Die Modus-Verschiebestifte 14 sind senkrecht zu dem E-FeId des TE_Q..-Modus angeordnet und bewirken eine geringe Verstimmung für diesen Modus. Für die beiden TM...-Moden, welche "entartet" sind (bei der gleichen Frequenz), sind diese Stifte jedoch parallel zu dem E-FeId angeordnet und liegen vorzugsweise in einem radialen Abstand von der Zylinderachse, an der das E-FeId der unerwünschten, an der einschlägigen Endwand liegenden TM-Moden ein Maximum aufweist. Die Stifte

14 erhöhen wirksam die Kapazität in bezug auf solche TM-Moden, wodurch die Resonanzfrequenz des Hohlraumes für diese Moden vermin-

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dert ist. In diesem Sinne bewirken die Stifte eine merkliche Verstimmung der Hohlräume, in welche diese eingebaut sind, relativ zu den TM-Moden, insbesondere zu den TM₁ ^₁-Moden, indem sie die Resonanzfrequenz dieser Moden unter das betriebene Frequenzband drücken.

Die Blende 15 kann in ihrem Kopplungsgrad mit einer Schraube 16 eingestellt werden, welche sich von außen her durch den Körper der Platte 13 in die Blende hineinerstreckt, wobei außen eine Einstellanordnung 17 vorgesehen ist. Abstimmschrauben 18 und 19 für die entsprechenden Hohlräume 11 und 12 sind in den Seitenwänden jedes Hohlraumes für die Abstimmung des Resonanzhohlraumes angebracht.

An den äußeren Enden der Hohlräume 11 bzw. 12 sind Platten 21 bzw. 22 vorgesehen, welche Blenden zur Energiekopplung in das und aus dem Filter aufweisen. Die Eingangsplatte 21 besitzt eine Kopplungsblende 25, die ähnlich der Zwischenstufen-Kopplungsblende 15 ist und vergleichbare Abstimmelemente 26 und 27 aufweist. Die Außenfläche der Eingangsplatte ist für ein Ankoppeln an einen Eingangs-Wellenleiter 31 ausgebildet, dessen Ende an die Eingangsblende 25 ankoppelt. Modus-Verschiebestifte 24 sind auf der inneren Fläche 23 angeordnet und haben ein ähnliches Aussehen wie die Modus-Verschiebestifte 14 für die Wellenenergie, welche sich in dem Filter ausbreitet. Die Ausgangs-Kopplungsplatte 22 stellt funktionsmäßig das Spiegelbild der Eingangs-Kopplungsplatte 21 dar. Sie besitzt die Modus-Vers chiebestifte 34, die in den zweiten Hohlraum 12 ragen, sowie eine Blendenöffnung 35 für eine Ankopplung dieses Hohlraums an einen Wellenleiter 36 und einen Blendenabstimmstift 37. Wie in der Z wischenstuf en Kopplungsplatte 13 sind in jeder Endkopplungsplatte vier Modus-Verschiebestifte angeordnet; damit gibt es in jeder Endwand eines jeden Hohlraumes vier Modus-Verschiebestifte. Es wird nochmals betont,

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daß in der Figur mehr Modus-Verschiebestifte dargestellt sind, als tatsächlich notwendig sind.

Damit das in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigte Prinzip auf drei oder mehr Hohlräume ausgedehnt werden kann, ist es lediglich notwendig, weitere zylindrische Elemente wie die Hohlräume 11 und 12 hinzuzufügen und weitere Kopplungsplatten entsprechend der Platte 13 zwischen je zwei zylindrischen Elementen vorzusehen. Gemäß bekannten Grundsätzen sollten die Hohlräume sehr sorgfältig abgestimmt werden und der Kopplungsgrad an jeder Blende sollte richtig eingestellt sein, um die gewünschte Bandpaß-Charakteristik zu bekommen.

Bei den in den Figuren 1, 2, 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen und deren Erweiterung auf Vielfachhohlräume ist eine Einschränkung dahingehend zu sehen, daß die Abstimmschrauben 10, 18, 19 in den Zylinderseitenwänden nur einen begrenzten Abstimmbereich durchfahren können, ohne daß sie einen merklichen Verlust und eine merkliche Störung des internen Feldbildes herbeiführen. Die zylindrischen Elemente 1, 11 und 12 müssen außerdem vor dem Zusammenfügen sehr genau zu Längen geschnitten werden, die durch die gewünschte Frequenz bestimmt werden. Die Abstimmschrauben werden am besten an einer der flachen Endwände angebracht. Es ist auch wünschenswert, eine Einstellung der Länge des zylindrischen Hohlraums, gemessen an seiner Achse, zuzulassen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann ein einziger Filteraufbau über ein viel weiteres Band an Frequenzen abgestimmt werden. Die oben erwähnte Einschränkung wird bei der Vorrichtung gemäß Fig. 5 überwunden, bei der die Endplatten 71, 72, 73, 74 und 75 in axialer Richtung in ihrer Lage einstellbar sind und Abstimmschrauben 89, 90, 91, 92, 93 für eine feine Trimmeinstellung vorgesehen sind.

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In der Figur 5 sind eine Reihe von Hohlräumen 51, 52, 53, 54 und zusammen auf einer gemeinsamen Kopplungsplatte 41 angeordnet. Diese Platte enthält alle Kupplungsblenden 42, 43, 44, 45, 46 und 47 sowie deren Abstimmschrauben 42' - 47' für das Filter. Für eine Vereinfachung der Beschreibung dieser Figur werden die beiden Seiten der Kupplungsplatte 41 im folgenden mit erste Seite 61 und zweite Seite 62 bezeichnet. Ein Eingangs-Wellenleiter 63 ist mit der ersten Blende 42 an der ersten Seite gekoppelt. Der erste Hohlraum 51 ist an der Platte 41 an der zweiten Seite befestigt und ist für eine Kopplung nach dem ^TE _Oii -Modus mit der ersten und zweiten Blende bzw. 43 ausgerichtet. Der zweite Hohlraum 52 ist auf der Platte an der ersten Seite befestigt und ist für eine Kopplung nach dem TE₀₁₁-Modus mit der zweiten Blende 43 und der dritten Blende 44 ausgerichtet, In gleicher Weise ist der dritte Hohlraum 53 an der zweiten Seite 62 angebracht und für eine Kopplung nach dem TE₀₁₁-Modus mit der dritten und vierten Blende 44 und 45 ausgerichtet. Der vierte Hohlraum 54 ist auf der ersten Seite 61 für eine Kopplung nach dem gleichen Modus mit der vi er ten und fünften Blende 45 und 46 und der fünfte Hohlraum 55 auf der zweiten Seite 62 für eine Kopplung mit der fünften und sechsten Blende 46 bzw. befestigt. Ein Ausgangs-Wellenleiter 64 ist auf der ersten Seite 61 an die letzte Blende 47 gekoppelt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besitzt jeder Hohlraum seine Eingangs- und Ausgangsblende, die in der gleichen Endwand liegen. Jede Blende hat jedoch die gleichen Eigenschaften wie eine Kopplungsblende nach der Fig. 2 und liegt außermittig, und zwar auf einem Radius für die maximale H -Welle nach dem TE_n^₁ -Modus.

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Die Kopplungsplatte 41 stellt für jeden der Hohlräume eine Endwand dar, durch welche eine Energie angekoppelt wird. Das gegenüberliegende Ende eines jeden Hohlraumes wird durch.eine individuelle Endplatte 71, 72, 73, 74 bzw. 75 verschlossen. Jede dieser Endplatten weist einen

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Satz von vier Modus-Verschiebestiften sowie eine Abstimmschraube für den jeweiligen Hohlraum auf. Diese Einzelheiten sind auf einer derartigen Platte, nämlich der Platte 73 näher bezeichnet, wo zwei Modus-Verschiebestifte 84 und eine Abstimmschraube 89 gezeigt sind. Jede dieser Abschlußplatten besitzt jedoch vier Modus-Verschiebestifte 84. lh gleicher Weise kann die Kopplungsendplatte 41 einen Satz von vier Modus-Verschiebestiften in jedem Hohlraum aufweisen, wobei zwei Stifte 84' eines derartigen Satzes in dem mittleren Hohlraum 53 dargestellt sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Hohlräume über die Endwände abgestimmt und es besteht dabei keine Notwendigkeit, irgendeine Einrichtung an den Seitenwänden der Zylinder vorzusehen.

Es soll noch vermerkt werden, daß, wenn die Figur 5 auch eine Ausgestaltung mit fünf Hohlräumen wiedergibt, das Prinzip der Zusammenschaltung auch mi jeder anderen Anzahl von Hohlräumen in einer Kaskadenschaltung möglich ist. Für eine einzige Hohlraum-Gestaltung können beispielsweise die zylindrischen Elemente 52, 53, 54 und 55 zusammen mit ihren getrennten Endplatten weggelassen werden und die Platte 41 kann zwischen den Elementen 51 und 53 abgeschnitten werden. Der Wellenleiter 64 wird sodann an die Platte 41 über der Blende 43 befestigt. Für zwei Hohlräume würden die beiden Hohlraumelemente 51 und 52 verbleiben und der Wellenleiter 64 müßte über der Blende 44 auf der Bodenseite der Platte 41 befestigt werden.

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Claims

Patentansprüche

1./ Bandpaß-Filter für elektrische Wellen mit einem Abschnitt

eines Hohlrohres, beispielsweise eines Zylinders, mit elektrisch leitfähigen Wänden zur Verwendung als Hohlraumresonator für Mikrowellenenergie nach einem TE₀₁₁-Modus in einem Frequenzband, das um eine spezifische Frequenz zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (1; 11, 12; 51 - 55) die Eigenschaft einer Resonanz für andere in diesem befindlichen Wellen-Moden aufweist, daß eine Endwand (4, 5; 21, 22; 41) dieses Hohlraumes (1; 11, 12; 51 - 55) quer zur Rohr- bzw. Zylinderachse angeordnet ist und außermittig, in radialem Abstand von der Achse liegende Kopplungselemente (8; 25, 35; 42 - 47) aufweist, wodurch ein Ankoppeln an die Radialkomponente des Magnetfeldes H für den TE_01N-Modus begünstigt ist, und daß Modus-Verschiebeelemente (2; 14, 24; 84) vorgesehen sind, die zumindest aus einem elektrisch leitfähigen, länglichen Stift bestehen, dessen Querschnitt nicht größer ist als ein Bruchteil seiner Länge, der sich in den Hohlraum von zumindest einer seiner Endwände (4, 5; 21, 22; 41) aus erstreckt und dessen Längausdehnung in axialer Richtung in den Hohlraum hinein verläuft, wodurch der Hohlraum für eine Wellenenergie nach den anderen Moden verstimmbar ist, indem die Resonanzfrequenz des Hohlraumes für solche andere Moden aus dem Frequenzband mit einer sehr kleinen Flächenvergrößerung, auf der elektrische Ströme fließen müssen, wirksam verschiebbar ist.

2. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest zwei Hohlzylinder (11, 12) und eine Platte (13) zwischen diesen Hohlzylindern, welche zumindest einen Teil einer Endwand für jeden Hohlraum

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bildet, wobei die Achsen der Zylinder (11, 12) im wesentlichen senkrecht auf diese Platte (13) gerichtet sind und von dieser ausgehen und die Kopplungselemente (15) für jeden Hohlraum (11,12) in der Platte (13) vorgesehen sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente durch Öffnungen (15) in der Platte (13) gebildet sind.

4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von zumindest zwei und bis zu einer Anzahl von "n" Hohlräume (51 - 55) gebildet ist, bei der abwechselnd ein erster Zylinder (51) an einer ersten Seite (62) einer Endplatte (41), ein zweiter Zylinder

(52) an der zweiten Seite (61) der Endplatte (41), ein dritter Zylinder

(53) an der ersten Seite (62) der Platte (41), gegebenenfalls ein vierter Zylinder (54) auf der zweiten Seite (61) der Platte (41) angeordnet ist, wobei die Platte (41) langgestreckt ist und die Zylinder in einer doppelten Anordnung in einer ersten Reihe des ersten, dritten Zylinders (51, 53 ...) etc. auf der ersten Seite (62) bzw. in einer Reihe des zweiten, vierten Zylinders etc. (52, 54 ..,) auf der zweiten Seite (61) der Platte (41) ausgerichtet sind, daß jeder Hohlraum (51 - 55) ein erstes und ein zweites Kopplungs element (42 -47) in jeweils der · gleichen Endwand (41) aufweist, sobei sich die Kopplungselemente eines jeden Hohlraumes zur Zylinderachse diametral gegenüberliegen, daß der erste Hohlraum (51) mittels eines seiner Kopplungselemente (43) durch die Platte (41) hindurch mit dem zweiten Hohlraum (52) über ein Kopplungselement (43) dieses zweiten Hohlraumes (52) gekoppelt ist, daß der zweite Hohlraum (52) über sein zweites Kopplungselement (44) durch die Platte (41) hindurch gegebenenfalls mit einem dritten Hohlraum (53) über ein Kopplungs element dieses dritten Hohlraumes gekoppelt ist und so fort, bis zu einem"n".Hohlraum, der an der Platte (41) vorgesehen ist, und daß das verbleibende Kopplungs-

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element (42) des ersten Hohlraumes (51) und das des n.Hohlraums für die Eingabe bzw. die Ausgabe der Wellenenergie zur Verfügung steht.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (42 - 47) in der Platte (41) vorgesehen und die Zylinder an dieser Platte befestigt sind, die die Endplatte eines jeden Zylinders darstellt, wobei jede Zylinderachse in einem gleichen Abstand zu zwei benachbarten Kopplungselementen verläuft.

6. Filter nech Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (42 - 47) eine Folge von Öffnungen in der Platte (41) sind.

7. Filter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraum (51 - 55) eine zweite, eigene Endwand (71 - 75) am zur Platte (41) anderen Ende des Zylinders aufweist und in jeder der zweiten Endwände (71 - 75) Elemente (89 - 93) zum gegenüber den anderen Hohlräumen in dem Filter unabhängigen Abstimmen jedes Hohlraumes (51 - 55) vorgesehen sind.

8. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (13) eine gemeinsame Endwand für jeden der beiden Hohlräume (11, 12) darstellt und jeder Hohlraum (11, 12) eine zweite Endwand (21 bzw. 22) mit Kopplungs elementen (25 bzw. 35) für den Eintritt der Wellenenergie in den ersten Hohlraum (11) bzw. für deren Austritt aus dem zweiten Hohlraum (12) aufweist.

9. Filter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch voneinander unabhängigen Abstimmelementen (18, 19) in jeder Seitenwand der Hohlräume 12).

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10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Modus-Verschiebestift (2; 14, 24; 84, 84') in einem radialen Abstand zwischen Zylinderachse und Seitenwand des jeweiligen Hohlraumes (1; 11, 12; 51-55) angeordnet ist.

11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem Hohlraum (1; 11, 12; 51-55) zumindest ein Modus-Verschiebestift (2; 14, 24; 84, 84') von jeder der Endwände (4, 5; 13, 21, 22; 41, 71-75) hineinerstreckt.

12. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraum zumindest einen zusätzlichen Modus Verschiebestift (3) aufweist, der sich in den Hohlraum erstreckt, wobei seine Längsrichtung in radialer Richtung ausgehend von der zylindrischen Seitenwand verläuft und dieser an einer Stelle zwischen den Zylinder enden angeordnet ist.

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