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EP 0 250 857 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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15.07.1992 Patentblatt 1992/29 |
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Anmeldetag: 23.05.1987 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)5: H01P 1/208 |
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Mikrowellenfilter
Microwave filter
Filtre à micro-ondes
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Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT |
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Priorität: |
25.06.1986 DE 3621299
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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07.01.1988 Patentblatt 1988/01 |
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Patentinhaber: ANT Nachrichtentechnik GmbH |
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D-71522 Backnang (DE) |
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Erfinder: |
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- Rosenberg, Uwe, Dipl.-Ing.
D-7151 Allmersbach i.T. (DE)
- Wolk, Dieter, Dipl.-Ing.
D-7054 Korb (DE)
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Entgegenhaltungen: :
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- 1986 IEEE-MTT-S INTERNATIONAL MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, Baltimore, Maryland, 2.-4.
Juni 1986, Baltimore, Seiten 349-351, IEEE, New York, US; W.C. TANG: "An 8-pole quazi-elliptic
function filter realized in 3 dielectric resonator cavities"
- 1986 IEEE-MTT-S INTERNATIONAL MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, Baltimore, Maryland, 2.-4.
Juni 1986, Baltimore, Seiten 357-359, IEEE, New York, US; D. SIU: "Realization of
an exact 5-pole elliptic function filter employing dielectric loaded triple-dual-mode
cavity structure"
- IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, Band MTT-24, Nr. 10, Oktober
1976, Seiten 640-648; A.E. ATIA et al.: "General TE011-mode waveguide bandpass filters"
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[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.
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.
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).
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).