| (19) |
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(11) |
EP 0 633 621 B1 |
| (12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
| (45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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22.09.1999 Patentblatt 1999/38 |
| (22) |
Anmeldetag: 04.07.1994 |
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| (51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)6: H01P 1/213 |
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| (54) |
Antennen-Filter-Combiner
Antenna-filter-combiner
Filtre-combineur pour antenne
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT SE |
| (30) |
Priorität: |
08.07.1993 DE 4322843
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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11.01.1995 Patentblatt 1995/02 |
| (73) |
Patentinhaber: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
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80333 München (DE) |
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| (72) |
Erfinder: |
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- Pfitzenmaier, Gerhard, Dr.
D-82194 Gröbenzell (DE)
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| (56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 262 391 DE-C- 973 386
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DE-A- 4 024 480 FR-A- 1 158 914
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 17, no. 313 (E-1381) 15. Juni 1993 & JP-A-05 029 806
(NEC CORP) 5. Februar 1993
- MICROWAVE JOURNAL, Bd.32, Nr.12, Dezember 1989, DEDHAM US Seiten 93 - 106 D. DOUST
ET AL. 'Satellite multiplexing using dielectric resonator filters'
- 15TH EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE-PROCEEDINGS 9-13 September 1985,Paris,FR MICROWAVE
EXHIBITIONS AND PUBLISHERS LTD, Tunbridge Wells,GB,1985 Seiten 407-412 K. WADA et
al.:"Wideband tunable DR VCO"
- 19TH EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE-PROCEEDINGS 4-7 September 1989,London,GB MICROWAVE
EXHIBITIONS AND PUBLISHERS LTD, Tunbridge Wells,GB,1989 Seiten 681-686 M.A. KUNES
et al.:"A digitally controlled tunable high power output filter for space applications"
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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 Erfindung bezieht sich auf einen Antennen-Filter-Combiner zur Anschaltung einer
Vielzahl von Frequenzkanälen an eine Sendeantenne.
[0002] In den Basisstationen von Mobilfunksystemen müssen sehr schmalbandige und mit großer
Leistung beaufschlagte Frequenzkanäle rückwirkungsfrei zusammengeschaltet und der
Sendeantenne zugeführt werden. Dabei soll die Anzahl der Frequenzkanäle der jeweiligen
Ausbaustufe entsprechend generell modular erweiterbar sein und andererseits jedes
Sendefilter ohne Qualitätseinbuße während des Betriebs auf jede vereinbarte Kanalfrequenz
kurzfristig umstimmbar sein.
[0003] Wegen der Frequenz lagen aktueller Mobilfunksysteme im GHz-Bereich und wegen der
sehr geringen Kanalbandbreiten sind für die Realisierung von verlustarmen Sendefiltern
High-Q-Resonatoren als besonders günstig anzusehen. Deren räumliche Ausdehnung läßt
jedoch die im Sinne einer Frequenzweiche erwünschte, elektrisch ideale Zusammenschaltung
der Sendefilter unmittelbar und punktförmig an deren Ausgängen nur mit zum Teil erheblichen
Störungen zu.
[0004] Bekannte Lösungen für Frequenzweichen im Mikrowellenfrequenzbereich lösen aus jeweils
verschiedenen Gründen das aufgezeigte Problem nicht optimal. So wird beispielsweise
in dem Artikel "Base Station Multicoupler Design for UK Cellular Radio Systems" von
S. Kazeminejad, D. Howson, G. Hamer, erschienen in "Electronic Letters", 16. Juli
1987, Vol. 23, Nr. 15, Seite 812 vorgeschlagen, die Anschaltepunkte von zwei Sendefiltern
an die Antennenleitung im Abstand von einer halben Wellenlänge vorzusehen. Dieser
Abstand ist fix und hängt von der Frequenzlage der Filter ab. Er müßte sich in einer
nicht realisierbaren Weise bei der Umstimmung der Filter entsprechend ändern. Bei
der Zusammenschaltung von mehreren Sendefiltern in diesem Sinne ist die eindeutige
Funktion der Frequenzweiche deshalb nicht gewährleistet. Darüberhinaus ist der Aufbau
sperrig und eine modulare Erweiterbarkeit fraglich.
[0005] Hohlleiter-Verzweigungsweichen, wie sie beispielsweise aus dem Aufsatz "Computer-Aided
Design of Waveguide Multiplexers" von A.E. Atia, erschienen in "IEEE Transactions
on Microwave Theory and Techniques", März 1974, Seiten 332 bis 336 bekannt sind, haben
sich in der Satelliten- und Richtfunktechnik bewährt. Dabei werden die Teilfilter
an einen am Ende kurzgeschlossenen Hohlleiter angekoppelt, wobei jedoch die Abstände
zwischen den Ankoppelebenen der Filter von deren Frequenzlagen abhängen, somit elektrisch
signifikant sind und bei der Filterumstimmung in der Weiche ebenfalls andere Werte
annehmen müßten. Hinzu kommt, daß die Hohlleiterabmessungen für die aktuell bei 0,9
GHz und 1,8 GHz angesiedelten Mobilfunksysteme relativ groß sind und einen kompakten
Weichenaufbau nicht zulassen.
[0006] Die besonders in der Richtfunktechnik eingesetzten Kanalweichenketten mit Zirkulatoren,
wie sie beispielsweise aus dem Aufsatz "Channel Branching Filters for Wideband Radio
Relay Systems" von G. Ensslin, H. Herder, R. Schuster, erschienen in telcom-report
10(1987), Special "Radio Communication", Seiten 146 bis 151 bekannt sind, bieten gute
Möglichkeiten des modularen Aufbaus. Auch aus EP 0 262 391 A2 ist eine Anordnung mit
mehreren Zirkulatoren zum Anschalten je eines Sender/Empfängerpaars bekannt. Wegen
der relativ großen Anzahl von Zirkulatoren - jedem einzelnen Filter ist dabei ein
Zirkulator zuzuordnen - ergeben sich einerseits für jeden einzelnen Frequenzkanal
entsprechend der mechanischen Anordnung in der Kanalweichenkette viele Zirkulatordurchläufe
und damit hohe Dämpfungen, und andererseits hohe Kosten für die Zirkulatoren, so daß
auch diese Lösung nicht als optimal für Mobilfunkzwecke angesehen werden kann. Weiterhin
ist aus FR-A-1 158 914 ein Filter zum Verbinden mehrerer Sendekanäle mit einer gemeinsamen
Antenne bekannt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Antennen-Filter-Combiner der
eingangs beschriebenen Art eine Lösung für einen einfachen Aufbau mit verlustarmen
Sendefiltern anzugeben.
[0008] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch n in eine zur Antenne führende
Wellenleitung geschaltete Zirkulatoren, in deren jeweils drittes Tor über eine aus
µ<=m zusammengeschalteten Teilfiltern bestehende Frequenzweiche jeweils µ Sendekanäle
eingespeist werden und die Signalflußrichtung der Zirkulatoren so ausgenutzt wird,
daß die im Zuge der Wellenleitung an örtlich vorausliegenden Zirkulatoren 1...(β-1)
bereits eingespeisten Frequenzkanäle an der Frequenzweiche des β.Zirkulators wenigstens
näherungsweise total reflektiert und über eventuell weitere mit Frequenzweichen beschaltete
Zirkulatoren (β+1)...n in Richtung auf die Antenne weitergeleitet werden.
[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind
in den Unteransprüchen angegeben.
[0010] Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
[0011] Es zeigen:
- Figur 1
- einen Antennen-Filter-Combiner im Blockschaltbild,
- Figuren 2 bis 5
- verschiedene Varianten der Anordnung von Teilfiltern in einer Frequenzweiche und
- Figuren 6 und 7
- in zwei Schnittdarstellungen den konstruktiven Aufbau einer dreikanaligen Frequenzweiche.
[0012] Figur 1 zeigt einen modular aufbaubaren Antennen-Filter-Combiner zur rückwirkungsfreien
Kombination von maximal n · m Sende-Frequenzkanälen im Blockschaltbild. Dabei sind
in eine Wellenleitung W1, die vorzugsweise aus einer Koaxialleitung besteht, n Zirkulatoren
Z1, Z2...Zn geschaltet, in deren jeweils drittes Tor über eine aus µ<=m zusammengeschalteten
Teilfiltern TF bestehende Frequenzweiche FW (für Zirkulator Z2 strichpunktiert umrandet
gezeichnet) jeweils µ Sendekanäle SK eingespeist werden. Die Signalflußrichtung der
Zirkulatoren Z wird so ausgenutzt, daß die im Zuge der Wellenleitung W1 an örtlich
vorausliegenden Zirkulatoren 1...(β-1) bereits eingespeisten Frequenzkanäle an der
Frequenzweiche des β.Zirkulators wenigstens näherungsweise total reflektiert und über
eventuell weitere mit Frequenzweichen beschaltete Zirkulatoren (β+1)...n in Richtung
auf die Antenne Ant weitergeleitet werden. Die Wellenleitung W1 ist an ihrem vor dem
ersten Zirkulator Z1 liegenden Ende mit dem Widerstand R wellenwiderstandsrichtig
abgeschlossen.
[0013] Die µ>=2 Teilfilter TF jeder Frequenzweiche FW sind in vorteilhafter Weise aus High-Q-Resonatoren
aufgebaut, z.B. Koaxial-Resonatoren, Helix-Resonatoren, Hohlrohr-Resonatoren, dielektrische
Resonatoren, HTSL-Resonatoren. Bei Vorliegen der physikalischen Voraussetzungen können
die Resonatoren mit zwei oder mehr Moden betrieben werden, z.B. orthogonale Moden
im Hohlrohr- bzw. dielektrischen Resonator.
[0014] Die µ Teilfilter TF sind konzentrisch und, bezogen auf die Resonatorachsen, achsenparallel
um eine den Scheitel der Frequenzweiche bildende zweite Wellenleitung W2 angeordnet.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Anordnungen mit
unterschiedlich großer Anzahl von Teilfiltern (m=2...4). Diese Anordnung der Teilfilter
geschieht mit dem Zweck, die Filterausgänge auf dem elektrisch kürzesten Weg - und
damit störungsarm und im Sinne einer Mittenfrequenzumstimmung der Filter weitestgehend
frequenzunabhängig - dieser zweiten Wellenleitung W2 zuzuführen. Das andere Ende der
zweiten Wellenleitung W2 ist als Connector so vorbereitet oder ausgestaltet, daB eine
unmittelbare, optimal kurze Verbindung mit dem dritten Tor eines in die erste Wellenleitung
W1 geschalteten Zirkulators Z möglich ist. Die zweite Wellenleitung W2 besteht aus
einer modifizierten Koaxialleitung. Eine detailliertere konstruktive Ausführung der
Anordnung ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt und wird an späterer Stelle im Zusammenhang
mit dieser Figurenbeschreibung näher erläutert.
[0015] Die Figuren 2 bis 5 zeigen verschiedene Varianten der Anordnung von Teilfiltern in
einer Frequenzweiche mit m=2,3,4 Teilfiltern. Bei den Ausführungsformen nach Figur
2 und 3 sind zwei Teilfilter TF1, TF2 vorgesehen, die im einen Fall mit ihren Mittelachsen
in einer Ebene verlaufen mit dem Innenleiter der zwischen ihnen angeordneten zentralen
Koaxialleitung (zweite Wellenleitung W2), während im anderen Fall der zweite Wellenleiter
W2 außerhalb der genannten Ebene symmetrisch zu den beiden Teilfiltern angeordnet
ist. Der Radius der Filter-Resonatoren beträgt r, der Radius des Außenleiters der
zweiten Wellenleitung ist r
K. In dem dem zweiten Wellenleiter W2 unmittelbar gegenüberliegenden Bereich weisen
die Resonatoren eine Filterauskopplung FA auf. Die elektrisch wirksame Länge von der
Filterauskopplung FA bis zum Innenleiter der zweiten Wellenleitung (Weichenscheitel
WS) ist mit x bezeichnet. Für die Frequenzweichen mit zwei Filtern beträgt x
2=r
K+s, wobei mit s die Materialstärke zwischen Filter-Resonator und zweiter Wellenleitung
W2 bezeichnet ist. Die Filtereinkopplungen sind in den Darstellungen der Figuren 2
bis 5 nicht eingezeichnet.
[0016] Bei den Figuren 4 und 5 sind m=3 bzw. m=4 Teilfilter in gleichmäßiger zirkularer
Verteilung um den zweiten Wellenleiter W2 angeordnet. Dies bedeutet, daß die Filter
um 120° bzw. 90° zueinander versetzt angeordnet sind, wenn sich der zweite Wellenleiter
W2 mittig unter jeweils gleichen Abständen zwischen den Teilfilter befindet. Für die
elektrisch wirksame Länge von der Filterauskopplung bis zum Innenleiter der zentralen
zweiten Wellenleitung W2 gilt allgemein die Gleichung

[0017] Die Figuren 6 und 7 zeigen eine dreikanalige Frequenzweiche im Antennen-Filter-Combiner
in zwei Schnittdarstellung. Diese stellt eine besonders günstige Lösung hinsichtlich
Wirtschaftlichkeit und der elektrisch kritischen Länge der Filterausgänge zum Weichenscheitel
dar.
[0018] Die Realisierung der 3-Kanal-Frequenzweichen erfolgt in der Weise, daß in einem Metallblock
bzw. einem metallisierten Kunststoffblock drei Sackbohrungen als Resonatorgehäuse
1 umfangsymmetrisch zu einer durchgehenden Zentralbohrung 3, die den AuBenleiter einer
die zweite Wellenleitung bildenden Koaxialleitung darstellt, so vorgesehen sind, daß
die minimale Wandstärke zwischen den Resonatoren jeweils einen kleinen, mechanisch
zweckmäßigen Wert annimmt. In den großen Resonatorgehäusebohrungen 2 sind jeweils
zentrisch auf dünnwandigen Rohrabschnitten 5 aus einem geeigneten Mikrowellen-Isolationsstoff
die dielektrischen Resonatoren DR1, DR2, DR3 fixiert. Die Leiter der Filterauskopplungen
A1, A2, A3 verlaufen isoliert durch Bohrungen in der Wand zwischen Resonatorgehäuse
1 und Zentralbohrung 3 und bilden im Vereinigungspunkt WS mit dem Innenleiter 4 der
zentralen Koaxialleitung den physikalischen Scheitel der Frequenzweiche. Die Filtereinkopplungen
E1, E2, E3 sind relativ zu den Auskopplungen um 90° auf dem Umfang des Resonatorgehäuses
versetzt. Jeweils 135° zu den Filterein- und -auskopplungen orientiert sind Unsymmetrieschrauben
K1, K2, K3 angeordnet, mit denen die Bandbreite der Filter eingestellt wird. Die zentrale
Koaxialleitung weist an einem Ende einen Anschluß 6 für einen Zirkulator mit den Kanälen
SK1, 2, 3 auf, während auf der anderen Seite als Restfehlerkompensation am Weichenscheitel
WS (Verbindungspunkt der Filterausgangsleitungen und des Innenleiters der Koaxialleitung)
ohne zusätzlichen Platzbedarf eine am Ende kurzgeschlossene Koaxialleitung weitergeführt
ist. Deren Innenleiter 7 ist zur Vermeidung von temperaturbedingten mechanischen Spannungen
am Ende als leicht gebogener Draht 8 ausgeführt und mit einem die ganze Weicheneinheit
abdeckenden Deckel 9 z.B. durch Einklemmen verbunden. Die in diesem Fall mit dielektrischen
Resonatoren DR realisierten zweikreisigen Teilfilter der Frequenzweiche werden mit
orthogonalen HE
11δ-Moden betrieben. Die Durchlaßdämpfung eines Teilfilters beträgt etwa a
0 = 2,5 dB, wenn Resonatoren mit einer Verlustgüte von Q ≥ 20000 Anwendung finden.
[0019] Durch die in der zweiten Wellenleitung, um die die Teilfilter konzentrisch angeordnet
sind, auf der dem Zirkulator abgewandten Seite vorgesehenen Kompensationsmittel werden
die Störungen des jeweils durchlassenden Filters, verursacht durch die unerwünschte
Transformation des hochohmigen Eingangswiderstandes der jeweils sperrenden Filter
über die AnschluBleitungen zwischen den Filterausgängen und dem zweiten Wellenleiter
(Weichenscheitel) weitgehend ausgeglichen. Elektrische Vorteile bringt die Fertigung
des Gehäuses der Weichenanordnung aus einem einzigen Metallblock bzw. metallisierten
Kunststoffblock durch kurze und definierte Verbindungswege sowie eine minimale Anzahl
von Verbindungsstellen. Mechanische Vorteile bestehen in einer kompakten und platzsparenden
Bauweise, der Unterbringung der Kompensationsmittel ohne zusätzlichen Platzbedarf
sowie in definierten und toleranzarmen Anschlüssen. Der mit orthogonalen Moden betriebene
dielektrische Resonator als hochselektives Zweikreisfilter ist besonders vorteilhaft
aus Sicht der hohen Güte- und Klimaanforderungen, der erwünschten Kompaktheit und
der ausgezeichneten Wirtschaftlichkeit in den Frequenzweichen aktueller Mobilfunksysteme.
[0020] Die gewünschte Umstimmbarkeit jedes beliebigen Teilfilters des Filter-Combiners auf
alle vereinbarten Kanalfrequenzen innerhalb des System-Frequenzbandes wird ohne unzulässige
Deformation der Filtereigenschaften (etwa durch gravierende Güteeinbußen oder durch
das Auftreten von Störmoden) dadurch erreicht, daß der dielektrische Resonator DR
durch zwei Resonatoren etwa der halben Dicke (in Achsrichtung) und etwa mit den gleichen
äußeren Abmessungen ersetzt wird, wobei wenigstens eine der beiden Resonatorhälften
definiert, z.B. mittels eines systemgesteuerten Schrittmotors, in axialer Richtung
verschiebbar ausgeführt ist und die Stärke des Luftspalts 10 zwischen beiden Resonatorhälften
letztlich die Mittelfrequenz des Zweikreisfilters bestimmt. Diese Verschiebbarkeit
ist in Figur 6 durch den Zwei-Richtungspfeil angedeutet.
1. Antennen-Filter-Combiner zur Anschaltung einer Vielzahl von Frequenzkanälen an eine
Sendeantenne (Ant),
mit n in eine zur Antenne (Ant) führende Wellenleitung (W1) geschaltete Zirkulatoren
(Z1, Z2, Zn), wobei die Signalflußrichtung der Zirkulatoren (Z1, Z2, Zn) so ausgenutzt
wird, daß die im Zuge der Wellenleitung (W1) an örtlich vorausliegenden Zirkulatoren
1...(β-1) (Z1) bereits eingespeisten Frequenzkanäle an der Frequenzweiche des β.Zirkulators
(Z2) wenigstens näherungsweise total reflektiert und über eventuell weitere Zirkulatoren
(β+1)...n (Z2) in Richtung auf die Antenne (Ant) weitergeleitet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß im jeweils dritten Tor der Zirkulatoren (Z1, Z2, Zn) über eine aus µ<=m zusammengeschalteten
Teilfiltern (TF) bestehende Frequenzweiche (FW) jeweils µ Sendekanäle (SK) eingespeist
werden.
2. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfilter (µ>=2) (TF) jeder Frequenzweiche (FW) aus High-Q-Resonatoren (DR1,
DR2, DR3) bestehen.
3. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren (DR1, DR2, DR3) mit zwei oder mehr Moden betrieben werden.
4. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfilter (TF1, TF2, TF3, (TF4)) konzentrisch und, bezogen auf die Resonatorachsen,
achsenparallel um eine den Scheitel der Frequenzweiche (FW) bildende zweite Wellenleitung
(W2) angeordnet sind zur Zuführung der Filterausgänge (FA) auf dem elektrisch kürzesten
Weg zur zweiten Wellenleitung (W2), deren eines Ende als Connector ausgebildet ist
für eine unmittelbare, optimal kurze Verbindung mit dem dritten Tor eines in die erste
Wellenleitung (W1) geschalteten Zirkulators (Z1, Z2, Zn).
5. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wellenleitung (W2) eine modifizierte Koaxialleitung (7) ist.
6. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Wellenleitung (W2) auf der dem Zirkulator (Z1, Z2, Zn) abgewandten
Seite Kompensationsmittel (K1, K2, K3) vorgesehen sind zum Ausgleich der von den sperrenden
Weichenfiltern im Durchlaßbereich des übertragenden Kanals (SK) verursachten Störungen.
7. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der zweiten Wellenleitung (W2) als Koaxialleitung als Kompensationsmittel
(K1, K2, K3) eine am Verbindungspunkt der Filterausgangsleitungen und des Innenleiters
(7) der Koaxialleitung ansetzende weitere, am Ende kurzgeschlossene Koaxialleitung
(8) vorgesehen ist.
8. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kurzgeschlossene Ende des Innenleiters (7) als leicht gebogener Draht (8)
ausgeführt ist.
9. Antennen-Filter-Combiner nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) der Weichenanordnung aus einem einzigen Metallblock bzw. metallisierten
Kunststoffblock besteht.
10. Antennen-Filter-Combiner nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit orthogonalen Moden betriebener dielektrischer Resonator (DR1, DR2, DR3)
als hochselektives Zweikreisfilter ausgebildet ist.
11. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umstimmbarkeit jedes beliebigen Teilfilters (TF) auf alle vereinbarten Kanalfrequenzen
innerhalb eines System-Frequenzbandes der dielektrische Resonator (DR1, DR2, DR3)
durch zwei Resonatoren etwa der halben Dicke (in Achsrichtung) und etwa mit den gleichen
äußeren Abmessungen ersetzt wird, von denen wenigstens eine Resonatorhälfte in axialer
Richtung verschiebbar ausgeführt ist.
12. Antennen-Filter-Combiner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Resonatorhälfte systemgesteuert durch einen Schrittmotor
erfolgt.
13. Antennen-Filter-Combiner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine aus drei Teilfiltern (TF1, TF2, TF3) bestehende Frequenzweiche (FW).
14. Antennen-Filter-Combiner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine aus zwei Teilfiltern (TF1, TF2) bestehende Frequenzweiche (FW).
15. Antennen-Filter-Combiner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine aus vier Teilfiltern (TF1, TF2, TF3, TF4) bestehende Frequenzweiche (FW).
1. Antenna filter combiner for connecting a number of frequency channels to one transmitting
antenna (Ant), with n circulators (Z1, Z2, Zn) connected into a waveguide (W1) leading
to the antenna (Ant), whereby the direction of the signal flow of the circulators
(Z1, Z2, Zn) is utilized in such a way that frequency channels already fed in at the
diplexer of the β. circulator (Z2) are totally reflected, at least approximately,
at the circulators 1 ... (β-1)(Z1) located ahead in the line of the waveguide (W1)
and passed on in the direction of the antenna (Ant) via any further circulators (β+1)
... n(Z2),
characterized in that µ transmitting channels (SK) are fed in through the third gate of the circulators
(Z1, Z2, Zn) in each case via a diplexer (FW) consisting of µ < = m combined part-filters
(TF).
2. Antenna filter combiner in accordance with claim 1, characterized in that the part-filters (µ > = 2) (TF) of each diplexer (FW) consist of high-Q resonators
(DR1, DR2, DR3).
3. Antenna filter combiner in accordance with claim 2, characterized in that the resonators (DR1, DR2, DR3) are operated with two or more modes.
4. Antenna filter combiner in accordance with claim 2 or 3, characterized in that the part-filters (TF1, TF2, TF3, (TF4)) are arranged concentrically and, relative
to the resonator axes, axially parallel about a second waveguide (W2) forming the
crest of the diplexer (FW) for carrying the filter outputs (FA) on the shortest electrical
path to the second waveguide (W2) whose end is formed as a connector for a direct,
optimally short connection to the third gate of a circulator (Z1, Z2, Zn) connected
in the first waveguide (W1).
5. Antenna filter combiner in accordance with claim 4, characterized in that the second waveguide (W2) is a modified coaxial cable (7).
6. Antenna filter combiner in accordance with claim 4 or 5, characterized in that compensating elements (K1, K2, K3) are provided in the second waveguide (W2) on the
side away from the circulator (Z1, Z2, Zn) and used to compensate for the interference
caused by the blocking transmitter combining filters in the pass-band of the transmitting
channel (SK).
7. Antenna filter combiner in accordance with claim 6, characterized in that in the formation of the second waveguide (W2) as a coaxial cable, a further coaxial
cable (8) which is attached at the connecting point of the filter output cables and
of the inner conductor (7) of the coaxial cable and short-circuited at the end is
provided as a compensating element (K1, K2, K3).
8. Antenna filter combiner in accordance with claim 7, characterized in that the short-circuited end of the inner conductor (7) is formed as a slightly bent wire
(8).
9. Antenna filter combiner in accordance with one of claims 4 to 8, characterized in that the housing (1) of the diplexer arrangement consists of a single metal block or metallized
plastic block.
10. Antenna filter combiner in accordance with one of claims 3 to 9, characterized in that a dielectric resonator (DR1, DR2, DR3) operated with orthogonal modes is designed
as a highly-selective two-circuit filter.
11. Antenna filter combiner in accordance with claim 10, characterized in that for retuning any of the part-filters (TF) to all agreed channel frequencies within
a system frequency band, the dielectric resonator (DR1, DR2, DR3) is replaced by two
resonators of approximately half the thickness (in the axial direction) and with approximately
the same external dimensions, of which at least one resonator half is designed to
be moved in the axial direction.
12. Antenna filter combiner in accordance with claim 11, characterized in that the axial movement of the resonator half is system-controlled using a stepper motor.
13. Antenna filter combiner in accordance with one of claims 1 to 12, characterized by a diplexer (FW) consisting of three part-filters (TF1, TF2, TF3).
14. Antenna filter combiner in accordance with one of claims 1 to 12, characterized by a diplexer (FW) consisting of two part-filters (TF1, TF2).
15. Antenna filter combiner in accordance with one of claims 1 to 12, characterized by a diplexer (FW) consisting of four part-filters (TF1, TF2, TF3, TF4).
1. Filtre-combineur pour antenne en vue de la connexion d'une multiplicité de canaux
de fréquences sur une antenne émettrice (Ant), comprenant n circulateurs (Z1, Z2,
Zn) branchés dans un guide d'onde (W1) conduisant à l'antenne (Ant), le sens des signaux
dans les circulateurs (Z1, Z2, Zn) étant exploité de telle sorte que les canaux de
fréquences, déjà introduits au cours du passage des ondes dans le guide d'onde, (W1)
dans des circulateurs 1 à (β - 1) (Z1) précédents dans l'espace, sont réfléchis au
moins presque totalement dans le séparateur de fréquences du circulateur β (Z2) et
sont retransmis en direction de l'antenne (Ant) éventuellement par l'intermédiaire
d'autres circulateurs (β + 1) à n (Z2),
caractérisé par le fait qu'un point de connexion sur trois des circulateurs (Z1,
Z2, Zn) reçoit par l'intermédiaire d'un séparateur de fréquences (FW) constitué de
µ ≤ m filtres partiels interconnectés (TF) respectivement µ canaux d'émission (SK).
2. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que
les filcres partiels (µ ≥ 2) (TF) de chaque séparateur de fréquences (FW) sont constitués
de résonateurs à Q élevé (DR1, DR2, DR3).
3. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 2, caractérisé par le fait que
les résonateurs (DR1, DR2, DR3) fonctionnent selon deux modes ou plus.
4. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait
que les filtres partiels (TF1, TF2, TF3, (TF4)) sont disposés concentriquement et,
par rapport aux axes de résonateurs, parallèlement aux axes autour d'un deuxième guide
d'onde (W2) formant le sommet du séparateur de fréquences (FW) pour amener les sorties
de filtres (FA) par le plus court trajet électrique au deuxième guide d'onde (W2)
dont une extrémité est conformée en connecteur pour une liaison directe et courte
optimale avec le troisième point de connexion d'un circulateur (Z1, Z2, Zn) branché
dans le premier guide d'onde (W1).
5. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 4, caractérisé par le fait que
le deuxième guide d'onde (W2) est une ligne coaxiale modifiée (7).
6. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait
qu'il est prévu dans le deuxième guide d'onde (W2) du côté opposé au circulateur (Z1,
Z2, Zn) des moyens de compensation (K1, K2, K3) pour compenser les parasites dus aux
filtres de séparateur bloquants dans le domaine passant du canal de transmission (SK).
7. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 6, caractérisé par le fait que,
si le deuxième guide d'onde (W2) est sous la forme d'une ligne coaxiale, il est prévu,
comme moyens de compensation (K1, K2, K3), une autre ligne coaxiale (8) court-circuitée
à son extrémité et raccordée au point de jonction des lignes de sorties de filtres
et du conducteur interne (7) de la ligne coaxiale.
8. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 7, caractérisé par le fait que
l'extrémité court-circuicée du conducteur interne (7) est constituée d'un fil légèrement
courbe (8).
9. Filtre-combineur pour antenne selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par
le fait que le boîtier (1) du dispositif séparateur consiste en un bloc métallique
ou en un bloc plastique métallisé.
10. Filtre-combineur pour antenne selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé par
le fait qu'un résonateur diélectrique (DR1, DR2, DR3) fonctionnant selon des modes
orthogonaux est sous la forme d'un filtre à deux circuits très sélectif.
11. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 10, caractérisé par le fait que,
pour permettre la commutation de n'importe quel filtre partiel (TF) sur toutes les
fréquences de canaux spécifiées à l'intérieur d'une bande de fréquences du système,
le résonateur diélectrique (DR1, DR2, DR3) est remplacé par deux résonateurs ayant
environ une épaisseur moitié moindre (en direction axiale) et environ les mêmes dimensions
extérieures, au moins l'une des deux moitiés de résonateur étant réalisée de manière
à pouvoir être déplacée en direction axiale.
12. Filtre-combineur pour antenne selon la revendication 11, caractérisé par le fait que
le déplacement axial des moitiés de résonateur s'effectue au moyen d'un moteur pas
à pas avec une commande du système.
13. Filtre-combineur pour antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par
un séparateur de fréquences (FW) constitué de trois filtres partiels (TF1, TF2, TF3).
14. Filtre-combineur pour antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par
un séparateur de fréquences (FW) constitué de deux filtres partiels (TF1, TF2).
15. Filtre-combineur pour antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par
un séparateur de fréquences (FW) constitué de quatre filtres partiels (TF1, TF2, TF3,
TF4).