DE19623144A1 - Mikrowellenfilter, bestehend aus mehreren Koaxial-Resonatoren - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellenfilter, bestehend aus mehreren Koaxial-Resonatoren, wobei zwischen allen elektrisch benachbarten Koaxial-Resonatoren Hauptkopplungen bestehen und mindestens eine Überkopplung zwischen zwei elektrisch nicht benachbarten Koaxial-Resonatoren vorgesehen ist.

Mikrowellenfilter, deren Resonanzkreise nur sequenziell vom Eingang bis zum Ausgang gekoppelt sind - d. h. es gibt nur Hauptkopplungen zwischen elektrisch benachbarten Resonanzkreisen - bieten sehr eingeschränkte Möglichkeiten hinsichtlich der Realisierung von Filtercharakteristika (z. B. Tschebyscheff, Potenzfilter-Charakteristika). Filtercharakteristika (z. B. Cauer), welche Dämpfungspole im Selektionsbereich und eine konstante Gruppenlaufzeit im Transmissionsbereich aufweisen, haben den Vorteil, daß sie mit einem niedrigeren Filtergrad realisiert werden können. Um solche speziellen Filtercharakteristika erzeugen zu können, müssen neben den Hauptkopplungen zwischen den elektrisch benachbarten Resonanzkreisen zusätzlich ein oder mehrere Überkopplungen zwischen elektrisch nicht benachbarten Resonanzkreisen vorgesehen werden.

Ein eingangs dargelegtes, aus mehreren Koaxial-Resonatoren bestehendes Mikrowellenfilter, das neben den Hauptkopplungen auch mindestens eine Überkopplung zwischen elektrisch nicht benachbarten Koaxial-Resonatoren aufweist, ist aus IEEE-Transactions on Microwave Theory and Techniques, September 1982, Band MTT-30, S. 1300-1311 bekannt. Die Hauptkopplungen zwischen elektrisch benachbarten Resonatoren sind hier induktiv, wobei der Koppelgrad durch den Abstand der zu koppelnden Koaxial-Resonatoren zueinander und durch die Geometrie der Koppelblenden zwischen den Koaxial-Resonatoren bestimmt ist. Zur Realisierung von Dämpfungspolen unterhalb des Nutzfrequenzbandes als auch von Dämpfungspolpaaren (je ein Pol symmetrisch unter- und oberhalb des Nutzfrequenzbandes) sind mehrere Überkopplungen zwischen elektrisch nicht benachbarten Koaxial-Resonatoren vorgesehen, wobei diese Überkopplungen kapazitiv sind. Um alle Haupt- und Überkopplungen mit einem möglichst geringen Aufwand an mechanischen Mitteln realisieren zu können, wird eine sogenannte gefaltete Filterstruktur verwendet, bei der die Koaxial-Resonatoren so angeordnet sind, daß miteinander zu koppelnde Resonatoren nebeneinander liegen. Die induktiven Hauptkopplungen erfordern relativ große Koppelöffnungen in den Trennwänden zwischen den Koaxial-Resonatoren. In den erwähnten, gefalteten Filterstrukturen führen solche großen Koppelöffnungen aber zu zusätzlichen parasitären Kopplungen, die die Realisierung der gewünschten Filtercharakteristika beeinträchtigen können. Beispielsweise ist in der genannten Druckschrift die in Abb. 12 zu entnehmende Differenz von ca. 9 dB bei der Wiederkehrdämpfung (minimale Dämpfung unterhalb des unteren bzw. oberhalb des oberen Dämpfungspoles) auf solche parasitären Kopplungen zurückzuführen. Zudem führen die großen Koppelöffnungen im Hauptkoppelweg zu einer erheblichen Verschlechterung der Selektionseigenschaften bei Frequenzen oberhalb des 1,5-fachen der Filtermittenfrequenz.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mikrowellenfilter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Einfluß parsitärer Kopplungen auf die gewünschte Filtercharakteristik möglichst weitgehend reduziert ist.

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß mindestens eine Hauptkopplung in der Umgebung der Überkopplung kapazitiv ist. Diese Art der Kopplung erfordert nur eine kleine Koppelöffnung, welche die erwähnten parasitären Kopplungen weitgehend ausschließt. Deshalb kann mit dem Mikrowellenfilter eine nahezu symmetrische Cauercharakteristik realisiert werden. Und außerdem besitzt das Filter gute Selektionseigenschaften über das 1,5-fache der Filtermittenfrequenz hinaus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht und

Fig. 2 einen Querschnitt A-A durch ein Mikrowellenfilter mit vier Koaxial-Resonatoren und

Fig. 3 ein Koppelschema dieses Mikrowellenfilters.

In den Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht und ein Querschnitt A-A durch ein 4-kreisiges Mikrowellenfilter dargestellt. Die vier Resonanzkreise des Filters R1, R2, R3 und R4 sind Koaxial-Resonatoren, die in bekannter Weise aus Hohlräumen 1, 2, 3, 4 mit darin angeordneten Innenleitern 5, 6, 7, 8 bestehen. Trennwände 9, 10 und 11 separieren die Hohlräume 1, 2, 3 und 4 so, daß eine gefaltete Filterstruktur entsteht. Dabei bilden die Koaxial-Resonatoren 1, 5; 2, 6; 3, 7; 4, 8 entsprechend der aufsteigenden Ziffernfolge einen sequenziellen Signalpfad mit einer koaxialen Einkopplung 12 in den Hohlraum 1 und einer koaxialen Auskopplung 13 aus dem Hohlraum 4.

Zwischen den elektrisch benachbarten Koaxial-Resonatoren, das sind die gemäß ihrer Numerierung sequentiell aufeinanderfolgenden Koaxial-Resonatoren, bestehen Hauptkopplungen. Die Hauptkopplung zwischen dem Koaxial-Resonator 1, 5 und dem Koaxial-Resonator 2, 6 ist induktiv und besteht aus einer in der Trennwand 10 eingelassenen Öffnung. In gleicher Weise besteht die induktive Hauptkopplung zwischen dem Koaxial-Resonator 3, 7 und dem Koaxial-Resonator 4, 8 aus einer in der Trennwand 11 eingelassenen Öffnung 11′. Die Hauptkopplung zwischen dem Koaxial-Resonator 2, 6 und dem Koaxial-Resonator 3, 7 ist kapazitiv; sie besteht aus einer Sonde 14, die durch eine Öffnung 15 in der Trennwand 9 in die beiden benachbarten Hohlräume 2 und 3 hineinragt. Die Sonde 14 für die kapazitive Kopplung kann in der Öffnung 15 durch ein Dielektrikum gehalten werden. Da diese kapazitive Kopplung nur eine relativ kleine Öffnung 15 in der Trennwand 9 benötigt, kommt es weniger zu parasitären Kopplungen zwischen den Koaxial-Resonatoren 1, 5 und 3, 7 bzw. zwischen Koaxial-Resonatoren 2, 6 und 4, 8.

Durch die gefaltete Struktur des Filters sind die beiden elektrisch nicht benachbarten Koaxial-Resonatoren 1, 5 und 4, 8 geometrisch nebeneinander angeordnet. Somit läßt sich leicht eine Überkopplung zwischen diesen beiden Koaxial-Resonatoren realisieren. Diese Überkopplung ist induktiv und als eine Öffnung 16 in der Trennwand 9 zwischen den beiden Koaxial-Resonatoren 1, 5 und 4, 8 realisiert. Auch diese Öffnung 16 für die Überkopplung benötigt keine große Ausdehnung, so daß auch sie nahezu keine parasitären Kopplungen verursacht.

Dadurch, daß wenigstens eine der Hauptkopplungen kapazitiv und die Überkopplung induktiv ist, werden parasitäre Kopplungen weitgehend vermieden. Somit können nahezu symmetrische Filtercharakteristika mit Dämpfungspolen realisiert werden.

In der Fig. 3 ist ein Koppelschema für das vorangehend beschriebene 4-kreisige Filter dargestellt. So besteht zwischen dem Eingang I und dem ersten Resonanzkreis R1 eine negative Kopplung -K_iI, zwischen den Resonanzkreisen R1 und R2 besteht eine induktive Hauptkopplung K₁₂, zwischen den Resonanzkreisen R2 und R3 besteht eine kapazitive Hauptkopplung -K₂₃ und zwischen den Resonanzkreisen R3 und R4 besteht eine induktive Hauptkopplung K₃₄. Vom vierten Resonanzkreis R4 zum Ausgang O besteht eine negative Kopplung -K₄₀. Die induktive Überkopplung zwischen dem ersten Resonanzkreis R1 und dem vierten Resonanzkreis R4 ist mit K₁₄ bezeichnet.

Abweichend von dem beschriebenen 4-kreisigen Filter können auch parasitäre Kopplungen bei höher-kreisigen Filtern sehr stark reduziert werden, indem in der Umgebung von induktiven Überkopplungen mindestens eine Hauptkopplung kapazitiv realisiert ist. Dabei sollte diejenige Hauptkopplung kapazitiv ausgeführt sein, über die am ehesten parasitäre Kopplungen entstehen können.

Die kapazitive Hauptkopplung ist als Sonde zwischen den zu koppelnden Koaxial-Resonatoren ausgeführt. Eine solche Koppelsonde benötigt eine kontaktfreie Durchführung, die sehr klein sein kann. Außerdem erfordert eine Überkopplung generell eine kleinere Koppelöffnung als eine Hauptkopplung. Insgesamt sind also keine so großen Öffnungen in den Trennwänden vorhanden, welche parasitäre Kopplungen begünstigen.

Claims (5)

1. Mikrowellenfilter, bestehend aus mehreren Koaxial-Resonatoren, wobei zwischen allen elektrisch benachbarten Koaxial-Resonatoren Hauptkopplungen bestehen und mindestens eine Überkopplung zwischen zwei elektrisch nicht benachbarten Koaxial-Resonatoren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Hauptkopplung (14, 15) in der Umgebung der Überkopplung (16) kapazitiv ist.

2. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Koaxial-Resonatoren (1, 5; 2, 6; 3, 7; 4, 8) eine induktive Überkopplung (16) zwischen dem ersten und vierten Koaxial-Resonator besteht und daß die Hauptkopplung (14, 15) zwischen dem zweiten und dritten Koaxial-Resonator (2, 6; 3, 7) kapazitiv ist.

3. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Überkopplung aus einer Öffnung (16) in der Trennwand (9) zwischen den beiden überkoppelten Koaxial-Resonatoren (1, 5; 4, 8) besteht.

4. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Hauptkopplung aus einer Öffnung (15) in der Trennwand (9) zwischen den gekoppelten Koaxial-Resonatoren (2, 6; 3, 7) besteht, in der eine in beide Koaxial-Resonatoren hineinragende Sonde (14) angeordnet ist.

5. Mikrowellenfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Öffnung (15) eingesetztes Dielektrikum die Sonde (14) hält.