Mikrowellenfilter

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellenfilter, bestehend aus mindestens zwei Hohlraumresonatoren, in denen jeweils mindestens ein TE- oder TM-Wellenmode existiert, wobei über eine zwischen zwei benachbarten Hohlraumresonatoren vorhandene Koppelblende eine Kopplung zwischen den Wellenmoden beider Hohlraumresonatoren erfolgt.

[0002] Ein derartiges Mikrowellenfilter ist z.B. aus der DE-PS 21 22 337 oder der IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. MIT-32, No. 11, Nov. 1984, S. 1449-1454 bekannt. Die Resonanzkreise der hier zugrunde liegenden Mikrowellenfilter sind durch TE- und/oder TM-Wellenmoden realisiert, die in den einzelnen Hohlraumresonatoren in Resonanz schwingen. Die Charakteristik eines solchen Mikrowellenfilters hängt davon ab, welche orthogonal zueinander polarisierten Wellenmoden in den einzelnen Hohlraumresonatoren existieren und welche dieser Wellenmoden miteinander gekoppelt sind. Dabei kommen Kopplungen zwischen den in jedem einzelnen Hohlraumresonatoren existierenden Wellenmoden und Kopplungen zwischen Wellenmoden in verschiedenen Hohlraumresonatoren in Frage. Hohlraumresonator übergreifende Wellenmode-Kopplungen erfolgen über Koppelblenden mit darin vorhandenen Koppelöffnungen.

[0003] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Mikrowellenfilter der eingangs genannten Art anzugeben, das gegenüber dem Stand der Technik weitere Möglichkeiten bietet zur Realisierung von Filtercharakteristika.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0005] Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0006] Bei den aus der DE-PS 21 22 337 bzw. aus der IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES hervorgehenden Mikrowellenfiltern finden Hohlraumresonator übergreifende Kopplungen nur zwischen gleichpolarisierten TE-Wellenmoden bzw. zwischen gleichpolarisierten TM-Wellenmoden statt. Eine Vielzahl weiterer Filtercharakteristika läßt sich realisieren, wenn wie beim Anmeldungsgegenstand auch TM-Wellenmoden in einem Hohlraumresonator mit TE-Wellenmoden eines anderen Hohlraumresonators gekoppelt werden.

[0007] An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll nun die Erfindung näher erläutert werden.

Fig 1

zeigt ein Mikrowellenfilter mit zwei Hohlraumresonatoren und

Fig. 2a, 2b

zeigen einen TMO1p- und einen TE11n-Wellenmode.

[0008] Das in Fig. 1 dargestellte Mikrowellenfilter besteht aus zwei zylindrischen Hohlraumresonatoren HR1 und HR2, von denen der erste Hohlraumresonator HR1 einen Eingang E zum Einkoppeln eines Mikrowellensignals und der zweite Hohlraumresonator HR2 einen Ausgang A zum Auskoppeln eines Signals besitzt. Auf die verschiedensten bekannten Möglichkeiten, Mikrowellensignale ein- und auszukoppeln, soll hier nicht näher eingegangen werden.

[0009] Das dargestellte Mikrowellenfilter besitzt insgesamt fünf Resonanzkreise R1 ... R5, von denen die Resonanzkreise R1 und R2 im ersten Hohlraumresonator HR1 und die Resonanzkreise R3 und R4 im zweiten Hohlraumresonator HR2 durch TE11n-Wellenmoden (n=1, 2, 3 ...) realisiert sind, welche die durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutete Polarisationsrichtungen haben. Der Verlaufsrichtung der E-Feldlinien des in Fig. 2b dargestellten TE11n-Wellenmodes entspricht seiner Polarisationsrichtung. Der fünfte Resonanzkreis R5 des filters ist durch einen TMO1p-Wellenmodus (p = 0, 1, 2 ...) realisiert, der orthogonal zu den TE11n-Wellenmoden polarisiert ist. Den TMO1p-Wellenmode zeigt die Fig. 2a. Seine E-Feldlinien verlaufen in Wellenausbreitungsrichtung, der Polarisationsrichtung (s. Pfeil R5) dieses TMO1p-Wellenmodes.

[0010] Die in jedem einzelnen Hohlraumresonator vorhandenen orthogonal zueinander polarisierten Wellenmoden können durch Diskontinuitätskoppelglieder, z.B. Abstimmschrauben, welche in bekannter Weise indie Hohlraumwand eingelassen sind, gekoppelt werden.

[0011] Kopplungen der Wellenmoden des einen Hohlraumresonators HR1 mit Wellenmoden des anderen Hohlraumresonators HR2 finden über eine zwischen den beiden benachbarten Hohlraumresonatoren angeordnete Koppelblende KB statt. In der Koppelblende KB ist außermittig eine schlitzförmige Koppelöffnung K1 angeordnet. Und zwar liegt diese Koppelöffnung an einer Stelle, wo die magnetischen Feldlinien bzw. Komponenten des TE11n-Wellenmodes des Resonanzkreises R1 im ersten Hohlraumresonator HR1 und die magnetischen Feldlinien des TMO1p-Wellenmodes des Resonanzkreises R5 im zweiten Hohlraumresonator HR2 parallel zueinander verlaufen. Somit erfolgt über die Koppelöffnung K1 eine Kopplung dieser beiden Wellenmoden. Durch die so angeordnete Koppelöffnung K1 wird außerdem der TE11n-Wellenmode des Resonanzkreises R1 des ersten Hohlraumresonators HR1 noch mit dem gleichpolarisierten TE11n-Wellenmode des Resonanzkreises R4 im zweiten Hohlraumresonator HR2 gekoppelt.

[0012] Desgleichen kann über eine weitere außermittig der Koppelblende KB angeordnete Koppelöffnung K2, die gegenüber der Koppelblende K1 um 90° verschoben ist, eine Kopplung zwischen dem TE11n-Wellenmode des Resonanzkreises R2 im ersten Hohlraumresonator HR1 und dem TMO1p-Wellenmode des Resonanzkreises R5 und auch dem TE11n-Wellenmode des Resonanzkreises R3 im zweiten Hohlraumresonator HR2 bewirkt werden. Wie die vorangehenden Ausführungen zeigen, erreicht man also mit einer sehr einfachen Koppelöffnungsstruktur eine große Vielzahl von Kopplungen zwischen verschieden gearteten bzw. unterschiedlich polarisierten Wellenmoden benachbarter Hohlraumresonatoren.

[0013] Von der Wahl der Dimensionierung und der Lage der Koppelöffnung hängt es ab, bei welcher Frequenz eine Wellenmoden-Kopplung stattfindet und wie groß der Kopplungsgrad ist.

[0014] Beim vorangehend beschriebenen Ausführungsbeipiel bestand das Mikrowellenfilter aus nur zwei Hohlraumresonatoren. Natürlich können auch Filter aus mehr als nur zwei Hohlraumresonatoren aufgebaut werden, wobei in jedem einzelnen Hohlraumresonator ein (single-mode) zwei (dual-mode) oder drei Wellenmoden (triple-mode) existieren, die je nach gewünschter Filtercharakteristik miteinander zu koppeln sind.

Ansprüche

1. Mikrowellenfilter, bestehend aus mindestens zwei Hohlraumresonatoren, in denen jeweils mindestens ein TE- oder TM-Wellenmode existiert, wobei über eine zwischen zwei benachbarten Hohlraumresonatoren vorhandene Koppelblende eine Kopplung zwischen den Wellenmoden beider Hohlraumresonatoren erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung zwischen einem TE-Wellenmode in dem einen der beiden benachbarten Hohlraumresonatoren (HR1, HR2) und einem TM-Wellenmode in dem anderen Hohlraumresonator stattfindet.

2. Mikrowellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Koppelblende (KB) mindestens eine Koppelöffnung (K1, K2) dort angeordnet ist, wo die magnetischen Feldlinien des TE- und des TM-Wellenmodes in der Blendenebene in etwa parallel zueinander verlaufen.

3. Mikrowellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Koppelöffnung (K1, K2) in der Koppelblende (KB) ebenfalls eine Kopplung zwischen dem TE-Wellenmode in dem einen Hohlraumresonator (HR1) und einem diesem gleichpolarisierten in dem anderen Hohlraumresonator (HR2) neben dem TM-Wellenmode existierenden TE-Wellenmode stattfindet.

4. Mikrowellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen der beiden Hohlraumresonatoren (HR1, HR2) zwei orthogonal zueinander polarisierte TE-Wellenmoden (R1, R2) und in dem anderen Hohlraumresonator ebenfalls zwei orthogonal zueinander polarisierte TE-Wellenmoden (R3, R4) und ein zu diesen beiden orthogonal polarisierter TM-Wellentyp (R5) existieren, daß über eine erste Koppelöffnung (K1) in der Koppelblende (KB) der erste TE-Wellenmode (R1) des einen Hohlraumresonators (HR1) mit dem ihm gleichpolarisierten TE-Wellenmode (R4) und dem TM-Wellenmode (R5) des anderen Hohlraumresonators (HR2) gekoppelt ist und daß über eine zweite Koppelöffnung (K2) der zweite TE-Wellenmode (R2) des einen Hohlraumresonators (HR1) mit dem diesem gleichpolarisierten TE-Wellenmode (R3) und dem TM-Wellenmode (R5) des anderen Hohlraumresonators (HR2) gekoppelt ist.

Claims

1. A microwave filter composed of at least two cavity resonators in each of which there exists at least one TE or TM mode, with the modes of the two cavity resonators being coupled by means of a coupling aperture disposed between two adjacent cavity resonators, characterized in that a TE mode in one of the two adjacent cavity resonators (HR1, HR2) is coupled with a TM mode in the other cavity resonator.

2. A microwave filter according to claim 1, characterized in that at least one coupling iris (K1, K2) is disposed in the coupling aperture at a location where the magnetic field lines of the TE mode and of the TM mode are approximately parallel to one another in the plane of the aperture.

3. A microwave filter according to one of the preceding claims, characterized in that the TE mode in the one cavity resonator (HR1) is also coupled, by way of the coupling iris (K1, K2) in the coupling aperture (KB), with the TE mode polarized in the same direction and existing in the other cavity resonator (HR2) in addition to the TM mode.

4. A microwave filter according to one of the preceding claims, characterized in that two mutually orthogonally polarized TE modes (R1, R2) exist in one of the two cavity resonators (HR1, HR2) and two likewise mutually orthogonally polarized TE modes (R3, R4) exist in the other cavity resonator as well as a TM mode type (R5) which is orthogonally polarized with respect to both said TE modes; the first TE mode (R1) of the one cavity resonator (HR1) is coupled, via a first coupling iris (K1) in the coupling aperture (KB), with the identically polarized TE mode (R4) and with the TM mode (R5) of the other cavity resonator (HR2) and the second TE mode (R2) of the one cavity resonator (HR1) is coupled, via a second coupling iris (K2), with the identically polarized TE mode (R3) and with the TM mode (R5) of the other cavity resonator (HR2).

Revendications

1. Filtre à micro-ondes constitué d'au moins deux résonateurs à cavité, dans chacun desquels existe au moins un mode de propagation d'ondes TE ou TM, filtre dans lequel un diaphragme coupleur prévu entre deux résonateurs à cavité voisins assure un couplage entre les modes des deux résonateurs, caractérisé en ce qu'un mode TE dans l'un des deux résonateurs à cavité (HR1, HR2) voisins est couplé à un mode TM dans l'autre résonateur à cavité.

2. Filtre à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diaphragme coupleur (KB) présente une ouverture de couplage (K1, K2) à l'endroit où les lignes des champs magnétiques des modes TE et TM s'étendent à peu près parallèlement les unes par rapport aux autres dans le plan du diaphragme.

3. Filtre à micro-ondes selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à travers l'ouverture de couplage (K1, K2) ménagée dans le diaphragme coupleur (KB), s'effectue également un couplage entre le mode TE dans un résonateur (HR1) et un mode TE existant à côté du mode TM dans l'autre résonateur (HR2) et ayant la même polarisation.

4. Filtre à micro-ondes selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux modes TE (R1, R2) à polarisation orthogonale mutuelle existent dans l'un des deux résonateurs à cavité (HR1, HR2) et également deux modes TE (R3, R4) à polarisation orthogonale mutuelle et un mode TM (R5) à polarisation orthogonale par rapport à ces deux modes existent dans l'autre résonateur à cavité, que le premier mode TE (R1) d'un résonateur (HR1) est couplé à travers une première ouverture de couplage (K1) du diaphragme coupleur (KB) avec le mode TE (R4) ayant la même polarisation que lui et avec le mode TM (R5) de l'autre résonateur à cavité (HR2), et que, à travers une seconde ouverture de couplage (K2), le second mode TE (R2) du résonateur (HR1) mentionné en premier est couplé avec le mode TE (R3) de même polarisation que lui et avec le mode TM (R5) de l'autre résonateur (HR2).

Zeichnung