DE3708964C2

DE3708964C2 -

Info

Publication number: DE3708964C2
Application number: DE19873708964
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing Rosenberg, (Fh), 7151 Allmersbach, De
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1989-11-09
Also published as: DE3708964A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenmultiplexer, der mindestens einen Hohlraumresonator aufweist, in dem zwei orthogonal zueinander polarisierte Wellenmoden mit verschiedenen Resonanzfrequenzen existent sind.

Bei einem aus den Patent Abstracts of Japan, E-375, 22. Januar 1986, Vol. 10/16, Nr. 60-1 78 702 bekannten Mikrowellendiplexer sind in einen Hohlraumresonator nur zwei orthogonal zueinander polarisierte Wellenmoden eingekoppelt, deren Resonanzfrequenzen unterschiedlich sind. Da es sich hierbei um zwei entartete Wellenmoden handelt, können deren Resonanzfrequenzen nur einen relativ geringen gegenseitigen Abstand haben; d. h. die Resonanzkreise dieses Mikrowellendiplexers sind auf sehr dicht nebeneinander liegende Frequenzkanäle abgestimmt. Ein Mikrowellediplexer mit ebenfalls zwei in einem Hohlraumresonator existierenden, orthogonal polarisierten TE-Wellenmoden, die aber nicht auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt sind, ist aus einer Veröffentlichtung von Nelson, Conrad E. mit dem Titel "Circularly Polarized Microwave Cavity Filters" in IRE Transactions on Microwave Theory an Techniques, April 1957, Vol. MTT-5, Nr. 2, S. 136-147 bekannt.

In der Veröffentlichung von Wai-Cheung Tang und Sujeet K. Chauduri "A True Elliptic-Function-Filter Using Triple-Mode Degenerate Cavities" in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-32, Nr. 11, Nov. 1984, S. 1449-1454 ist ein Hohlraumresonator mit drei darin existenten Wellenmoden beschrieben, die alle auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sind.

Aus der DE-PS 28 11 070 ist ein Mikrowellenmultiplexer bekannt, bei dem mehrere mehrkreisige Hohlraumresonatoren, von denen jeder auf einen der dem Multiplexer zugeführten Frequenzkanäle abgestimmt ist, an einen gemeinsamen Sammelhohlleiter angekoppelt sind. Gerade wenn ein solcher Multiplexer für viele Frequenzkanäle ausgelegt sein soll, wird er aufgrund der großen Zahl von Hohlraumresonatoren sehr voluminös und schwer. Beispielsweise für den Einsatz eines Mikrowellenmultiplexers in einem Satelliten gilt es aber, die Baugröße und das Gewicht so gering wie möglich zu halten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenmultiplexer der eingangs genannten Art anzugeben, der mit weit auseinanderliegenden Frequenzkanälen betrieben werden kann und dabei dessen Baugröße und Gewicht möglichst gering sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Bei einem entsprechend der Erfindung ausgeführten Mikrowellenmultiplexer beinhaltet mindestens ein Hohlraumresonator Filterkreise verschiedener Frequenzkanäle. Dadurch reduziert sich die Zahl der Hohlraumresonatoren gegenüber Mikrowellenmultiplexern gemäß dem Stand der Technik. Durch die gemäß der Erfindung mögliche Auskopplung der Frequenzkanäle aus einem gemeinsamen Resonator entfällt der Sammelhohlleiter; und wenn mehrere solcher Einheiten zusammengeschaltet werden, reduzieren sich die Abmessungen und das Gewicht eines Sammelhohlleiters erheblich.

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

Die Figur zeigt einen Mikrowellenmultiplexer, der, weil er in der einfachsten Ausführung auf nur zwei verschiedene Frequenzkanäle abgestimmt ist, als Diplexer bezeichnet wird.

Dieser Diplexer besteht aus einem einzigen runden Hohlraumresonator HR mit Koppelöffnungen K 1 und K 3 an den beiden Stirnseiten und einer seitlich angeordneten Koppelöffnung K 2. Der Hohlraumresonator HR ist bezgl. seiner Länge und seines Durchmessers so dimensioniert, daß elektromagnetische Energie eines ersten Frequenzkanals, die durch die stirnseitige Koppelöffnung K 1 in den Hohlraumresonator HR eingekoppelt wird, darin den Wellenmodus vom Typ TE113 anregt und daß elektromagnetische Energie eines zweiten Frequenzkanals, die durch die seitliche Koppelöffnung K 2 eingekoppelt wird, im Hohlraumresonator einen Wellenmodus vom Typ TM012 anregt. Dabei entstehen, hervorgerufen durch eine in dem Hohlraumresonator befindliche Diskontinuität, aus dem Wellenmodus TE113 zwei zueinander orthogonal polarisierte Wellenmoden dieses Typs, welche zwei Resonanzkreise R 1 und R 2 darstellen, die auf die Mittenfrequenz des ersten Frequenzkanals abgestimmt sind. Der Wellenmodus TM012 stellt einen auf die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzkanals abgestimmten Resonanzkreis R 3 dar. Somit erfüllt der eine Hohlraumresonator HR gleichzeitig die Funktion zweier Bandpaßfilter, von denen das eine zweikreisig und auf den ersten Frequenzkanal und das andere einkreisig und auf den zweiten Frequenzkanal abgestimmt ist.

Eine in der Figur eingezeichnete Koppelschraube KS ist in der Hohlraumseitenwand so positioniert, daß sie eine Kopplung der beiden Resonanzkreise R 1 und R 2 des ersten Frequenzkanals bewirkt. In der Zeichnung ist nicht angedeutet, daß der Hohlraumresonator in bekannter Weise auch noch mit Abstimmitteln (Schrauben, Stifte u. dgl.) versehen werden kann, um Frequenzabstimmungen der einzelnen Resonanzkreise vornehmen zu können.

Die dritte stirnseitig am Hohlraumresonator HR angeordnete Koppelöffnung K 3 ist so dimensioniert und so plaziert, daß hieraus gemeinsam elektromagnetische Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Frequenzkanals ausgekoppelt wird.

Der Durchmesser D und die Länge L des zuvor beschriebenen Hohlraumresonators sind, damit er die genannten Bedingungen erfüllt, so zu dimensionieren, daß gilt:

wobei

f₁ die Mittenfrequenz des ersten Frequenzkanals,
f₂ die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzkanals,
X′ _mn die n-te Nullstelle der Ableitung der Besselfunktion J _m (X),
X _ÿ die j-te Nullstelle der Besselfunktion J _i (X),
q die Anzahl der Halbwellen des TE-Wellenmodes pro Länge des Hohl raumes,
k die Anzahl der Halbwellen des TM-Wellenmodes pro Länge des Hohlraumes und
c die Lichtgeschwindigkeit ist.

Abweichend von der runden sind auch z. B. rechteckige oder elliptische Querschnittsformen für den Hohlraumresonator möglich, worin dann entsprechend andere Wellenmoden existent sind.

Der Hohlraumresonator kann mit einem speziellen Dielektrikum gefüllt sein, dessen Dielektrizitätszahl ε _r<1 ist.

Die oben beschriebene einfachste Ausführung eines Diplexers läßt sich durch Zusammenkoppeln mehrerer Hohlraumresonatoren zu einem Diplexer mit mehrkreisigen Filtern mit unterschiedlichen Charakteristiken erweitern. Vielkanalige Multiplexer entstehen durch die Zusammenschaltung mehrerer solcher Diplexer.

Claims

1. Mikrowellenmultiplexer, der mindestens einen Hohlraumresonator aufweist, in dem zwei orthogonal zueinander polarisierte Wellenmoden mit verschiedenen Resonanzfrequenzen existent sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei orthogonal zueinander polarisierten Wellenmoden mit ihren Resonanzfrequenzen (R 1, R 2) gemeinsam auf die Mittenfrequenz eines ersten Frequenzkanals abgestimmt sind und daß zusätzlich in dem Hohlraumresonator (HR) ein TM-Wellenmodus existent ist, dessen Resonanzfrequenz R 3 auf die Mittenfrequenz eines zweiten Frequenzkanals abgestimmt ist.

2. Mikrowellenmultiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei orthogonal zueinander polarisierten TE-Wellenmoden vom TE113 Typ sind und der dritte Wellenmodus vom TM012 Typ ist.

3. Mikrowellenmultiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (HR) mit einem Dielektrikum gefüllt ist.