DE3687846T2

DE3687846T2 - Leitungsverteiler/-addierer in radialem wellenleiter und dessen ausfuehrung.

Info

Publication number: DE3687846T2
Application number: DE8686300652T
Authority: DE
Inventors: David Ian Stones; Gerald Wayne Swift
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2006-01-31
Also published as: US4684874A; EP0196745B1; EP0196745A3; JPS61239702A; DE3687846D1; EP0196745A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Mikrowellen-Leistungsaddierer und Leistungsteiler und im besonderen auf Mikrowellen-Leistungsaddierer und -Leistungsteiler in radlaler Ausführung. Der Ausdruck "Mikrowelle" wird gemeinhin auf elektromagnetische Signale und Einrichtungen, die in dem Frequenzbereich von 300 MHz (Megahertz) bis 300 GHz (Gigahertz) arbeiten, angewandt. Um hohe Leistungen bei hohen Frequenzen zu erhalten, müssen die Ausgänge einer Anzahl von Oszillator- oder Verstärkereinrichtungen zusammengeführt werden. Es besteht daher ein Bedarf für einen Mikrowellen-Leistungsaddierer, der über einem breiten Frequenzband arbeiten kann und in der Lage ist, hohe Leistungen zu handhaben. Andere Anwendungen, z. B. phasengesteuerte Antennen, erfordern eine leistungsteilende Funktion, bei der ein einzelnes HF-Eingangssignal hoher Leistung in eine Anzahl von Ausgangssignalen gleicher Leistung gesplittet werden muß, wobei jedes eine Leistung hat, die kleiner als die des Eingangssignals ist.
Verschiedene Ausführungen wurden vorgeschlagen, um die leistungsaddierende oder -teilende Funktion bereitzustellen, darunter Addierer vom Kurokawa Typ, Magic T Hybridkoppler und Mikrostrip-Leistungsteiler oder -addierer. Die Kurokawa-Einrichtung ist im Prinzip ein Hohlraum, an den eine Anzahl koaxialer Wellenleiter angeschlossen sind, die separate Leistungseingänge, z. B. aus IMPATT-Dioden (sie nutzen IMPact- ionization Avalanche Transit-Time Eigenschaften), liefern. Obwohl Leistungsaddierereinrichtungen dieser Art für einige Anwendungen ausreichend sind, besteht ihre hauptsächliche Begrenzung in einer relativ schmalen Bandbreite, die aus ihrer Resonanzbeschaffenheit entsteht. Magic T oder Hybridkoppler besitzen gute Bandbreiteneigenschaften, sind aber für gewöhnlich auf vier bis acht Eingangsquellen beschränkt. Außerdem haben sie hohe Verluste bei Millimeterwellenfrequenzen (oberhalb 30 GHz). Ähnlich haben Mikrostrip-Addierer oder -Teiler hohe Verluste bei hohen Frequenzen und sind daher nicht in der Lage, hohe Leistungen bei diesen Frequenzen zu handhaben.
Radiale Leitungsaddierer, die Mikrostrip-Strukturen verwenden, wurden in U.S. Patenten der Nummern 4,371,845 an Pitzalls Jr., 4,234,854 an Cohn et al. und 4,932,865 an Harp et al. offengelegt. Andere Versuche eine breitbandige, nicht-resonante, radiale Leistungsaddiererstruktur herzustellen, umfassen einen sogenannten radialen Leitungsaddierer, der in U.S. Patent Nr. 3,582,813 an Hines offengelegt ist, in dem Festkörper-Leistungserzeugungseinrichtungen um eine zentrale, koaxiale Ausgangsleitung angeordnet sind, mit der sie verbunden sind. Eine andere vorgeschlagene Lösung zu dem Problem ist der konische Leistungsaddierer, der in U.S. Patent Nr. 4,188,590 an Harp et al. offengelegt ist. In einer Schrift mit dem Titel "A 6-GHz GaAs FET Amplifier with TM-Mode Cavity Power Combiner", von Naofumi Okubo et al., 1983 IEEE MTT-S Digest, Seiten 267-277, wird ein verbesserter Frequenzgang durch Verwendung von zwei radialen Hohlräumen, die in einer axialen Richtung aneinandergereiht verbunden sind, erreicht.
Bei allen radialen Wellenaddierern oder -teilern mit einem zentralen und vielfachen peripheren Anschlüssen wird ein gewünschter Leistungsfrequenzgang typischerweise dadurch erzielt, daß zuerst die peripheren Anschlüsse mit einem verlustbehafteten Material belastet werden und der zentrale Anschluß angepaßt wird, um den Eigenschaften des radialen Wellenleiters zu entsprechen. Dann wird Peripherieanschlußanpassung versucht, aber die resultierende komplexe Impedanz, die auf den zentralen Anschluß gerichtet ist, beschränkt die Betriebsbandbreite der Einrichtung und begrenzt deren Funktion.
Im wesentlichen ist nach dem Stand der Technik der Weg zum Erreichen eines gewünschten Frequenzgangs in einem Leistungs-Addierer/Teiler größtenteils ein Empirischer. Kurzum, die physikalischen Parameter der Einrichtung werden verändert, bis man sich der gewünschten Charakteristik genähert hat. Einen Addierer oder Teiler mit einem Breitband- Frequenzgang zu konstruieren ist besonders schwer und stellte lange eine Herausforderung für Entwickler von Mikrowellengeräten dar.
Aus dem vorangehenden ist einzusehen, daß ein Bedarf für eine zuverlässigere Annäherung an die Konstruktion von radialen Mikrowellenteilern oder -addierern besteht. Die vorliegende Erfindung ist auf dieses Ziel gerichtet.
Die vorliegende Erfindung liegt in einem radialen Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler oder -addierer und einem dazu in Verbindung stehenden Verfahren zu seiner Konstruktion. Die Einrichtung der Erfindung hat eine sehr breite Frequenzgangcharakteristik, die anstelle einer empirischen Annäherung durch Konstruktion wählbar ist. Es wird zu verstehen sein, daß der Aufbau der Erfindung, abhängig von der Anwendung der Einrichtung, entweder als ein Leistungsaddierer oder ein Leistungsteiler verwendet werden kann. Folglich wird der Ausdruck Teiler/Addierer bei einigen Gelegenheiten verwendet, um die Einrichtung zu beschreiben.
Ein Leistungs-Teiler/Addierer der ein Paar von kreisförmigen, axial spationierten Platten, die ringförmige Abschnitte definieren, einen zentralen Anschluß und eine Mehrzahl peripherischer Anschlüsse umfaßt, ist bekannt aus den Proceedings of the 14th European Microwave Conference, Lüttich, 10.-13. September 1984, Seiten 335-340; A Thomson et al. "A sixty-way S-Band radial waveguide combiner". In dieser Vorrichtung ist jeder ringförmige Abschnitt konstruiert, um ein Mikrowellenanalog zu einem konzentrierten Schaltkreiselement in einer elektrischen Ersatzschaltung, die eine gewünschte Paßbandcharakteristik hat, darzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen radialen Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler/Addierer bereit, der umfaßt:
ein Paar kreisförmiger, axial spationierter Wellenleiterplatten, die eine Mehrzahl von aneinandergrenzenden, ringförmigen Abschnitten abgrenzen, von denen jeder eine optimal gewählte radiale Länge und axiale Abmessung hat, um ein Mikrowellenanalog zu einem konzentrierten Schaltungselement in einer elektrischen Ersatzschaltung, die eine gewünschte breite Bandpaßcharakteristik über einem gewählten Frequenzbereich hat, zu liefern;
einen zentralen Anschluß, der sich an der Mitte der Platten befindet; und
eine Mehrzahl von peripherischen Anschlüssen, die gleichmäßig um einen kreisförmigen Bogen herum an der Peripherie der Platten anliegend spationiert sind;
worin die ringförmigen Abschnitte zusammen die gewünschte, breite Bandpaßcharakteristik bereitstellen;
dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen den Platten in jedem ringförmigen Abschnitt über der radialen Länge dieses Abschnitts konstant ist.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt die Schritte von zunächst der Konstruktion eines Filters aus konzentrierten Parametern, um einen gewünschten Frequenzgang zwischen einem einzelnen Eingangsanschluß und einer Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen bereitzustellen, dann wählen der radialen Länge und des axialen Abstands der Wellenleiterplatten in jedem ringförmigen Wellenleiterabschnitt, um ungefähr das Äquivalent der konzentrierten Schaltungsparameter für einen entsprechenden von jedem der Parameter in dem Filterkreis bereitzustellen. Schließlich umfaßt das Verfahren die Optimierung der gewählten Abmessungen der ringförmigen Wellenleiterabschnitte, um sich den gewünschten Verhaltenseigenschaften so dicht wie möglich zu nähern.
Zum Beispiel könnte der Filterkreis aus konzentrierten Parametern eine erste Parallelkapazität, eine erste Reiheninduktivität, eine zweite Parallelkapazität, eine zweite Reiheninduktivität und eine Parallelinduktivität enthalten. Die Schaltungsparameter dieses Filters würden so gewählt werden, daß, wenn das Filter mit wirklichen Kondensatoren und Spulen aufzubauen wäre, das Filter die gewünschte Verhaltenscharakteristik haben würde.
Jeder konzentrierte Schaltungsparameter hat ein nahes Äquivalent in Mikrowellen-Übertragungsleitungsform. Zum Beispiel ist eine kurze Länge einer Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz äquivalent zu einer Parallelkapazität, und ein kurze Länge einer Übertragungsleitung mit hoher Impedanz ist äquivalent zu einer Reiheninduktivität. Die Erfindung betrifft jedoch radiale Strukturen, welche die ihnen eigene Eigenschaft haben, daß der Wellenwiderstand eines Wellenleiterabschnitts abnimmt, wenn der Radius zunimmt. Folglich ist es nicht möglich, einen spezifischen Schaltungsparameter genau mit einem radialen Wellenleiterabschnitt zu simulieren. Eine ungefähre Lösung ist es, einen radialen Wellenleiterabschnitt zu verwenden, bei dem der axiale Zwischenraum, oder Höhe, mit zunehmendem Radius größer wird. Die würde bedeuten, daß mindestens eine von den Oberflächen des Wellenleiters teilkonisch sein müßte. Aus Gründen der Herstellungsbequemlichkeit wird jedoch eine gleichförmige Plattenspationierung in jedem Wellenleiterabschnitt vorgezogen. In dem offengelegten Verfahren dieser Erfindung werden konische oder kegelige Wellenleiterabschnitte verwendet, um eine erste Annäherung an die gewünschte Lösung zu liefern; dann wird eine optimierte Lösung entwickelt, die inkrementale Wellenleiterabschnitte mit gleichmäßigen, aber unterschiedlichen, Höhen oder axialen Zwischenräumen verwendet. Eine große Zahl von ringförmigen Wellenleiterabschnitten ist vom Kostenstandpunkt unpraktisch, und ein zufriedenstellendes Ergebnis ist erzielbar, wenn nur bis zu vier oder fünf Abschnitte verwendet werden. Eine erste Annäherung der Höhe von jedem Wellenleiterabschnitt kann durch Wählen einer Höhe gleich der mittleren Höhe des kegeligen oder konischen Wellenleiterabschnitts, der ungefähr dem gewünschten Schaltungsparameter entspricht, erreicht werden. Alternativ kann eine optimierte Lösung ohne Betrachtung der kegeligen oder konischen Wellenleiterabschnitte, die eine Annäherung darstellen, erzielt werden. In dem Optimierungsschritt werden die Verhaltenseigenschaften des Erstannäherungswellenleiters vorausgesagt und die radiale Länge und Höhe von jedem Abschnitt abgeglichen, um die Verhaltenseigenschaften weiter zu verbessern.
Aus dem vorangehenden ist einzusehen, daß die vorliegende Erfindung einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Mikrowellen-Leistungsaddierer und -teiler darstellt. Insbesondere liefert die Erfindung eine Einrichtung mit gewünschter Verhaltenseigenschaft, ohne auf empirische Konstruktionsverfahren vertrauen zu müssen. Der sich ergebende Aufbau erzielt nicht nur einen ungewöhnlich breiten Frequenzgang, sondern er ist von einfacher, zweiteiliger Konstruktion und kann leicht zu relativ niedrigen Kosten bearbeitet oder geformt werden. Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, detaillierteren Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines exemplarischen Filters aus konzentrierten, idealen Elementen mit einem gewünschten Breitband-Frequenzgang;
Fig. 2a ist eine bruchstückartige, vereinfachte Schnittansicht, die entlang eines Radiusses eines erfindungsgemäß konstruierten Mikrowellen-Leistungsteilers/Addierers vorgenommen wurde;
Fig. 2b ist ein Ersatzschaltbild des Teilers/Addierers von Fig. 2a; und
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäß konstruierten Teilers/Addierers, die entlang eines Durchmessers der Einrichtung vorgenommen wurde.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Wie in den Zeichnungen zum Zweck der Veranschaulichung dargestellt, befaßt sich die vorliegende Erfindung mit radialen Strukturen zum Addieren oder Teilen von Mikrowellen-Leistungssignalen. Ein radlaler Teiler/Addierer umfaßt ein Paar paralleler, kreisförmiger Platten, einen mittigen Eingangs- oder Ausgangsanschluß und eine Mehrzahl von peripheren Anschlüssen. In der Vergangenheit hat es sich als sehr schwierig erwiesen, einen gewünschten, breiten Frequenzgang, besonders bei höheren Frequenzen, aus solch einer Einrichtung zu erzielen. Die Konstruktion wurde typischerweise durch Anpassen des Mittelanschlusses der Einrichtung an den radialen Wellenleitermodus und anschließender Einstellung der peripheren Anschlußanordnung für beste Ergebnisse ausgeführt. Die resultierende, komplexe, auf den Mittelanschluß gegerichtete Impedanz schränkt die Arbeitsbandbreite ein und begrenzt die Leistung der Einrichtung.
Erfindungsgemäß ist ein radialer Leistungsteiler/addierer zusammengesetzt als eine Anzahl von aneinandergrenzenden ringförmigen Wellenleiterabschnitten, von denen jeder eine Impedanz liefert, die ungefähr äquivalent ist zu der eines konzentrierten Schaltungsparameters eines Filters, das entworfen ist, um den gewünschten Frequenzgang hervorzubringen. In der Tat wird der radiale Wellenleiter der Erfindung künstlich hergestellt, um eine gewünschte Verhaltenseigenschaft zu liefern. Am Beginn der Konstruktion steht die gewünschte Frequenzgangcharakteristik, und der erste Schritt zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses besteht in der Verwendung eines herkömmlichen Filtersyntheseprogramms, um den Entwurf eines Filters aus konzentrierten, idealen Elementen, welches das gewünschte Verhalten hat, zu formulieren. Ein Beispiel eines solchen Filters ist Fig. 1 dargestellt. Das synthetisierte Filter mit dem gewünschten Breitbandverhalten enthält einen Eingangskreis, dargestellt durch Referenznummer 10 und einen Ausgangskreis, dargestellt durch Referenznummer 12. Der gewünschte Eingangswellenwiderstand beträgt 50 Ohm, und der gewünschte Ausgangswellenwiderstand beträgt 3.125 Ohm, oder ein sechzehntel des Eingangsimpedanz. Diese Beziehung entsteht dadurch, daß der Leistungsteiler sechzehn Ausgangsanschlüsse haben soll, die parallelgeschaltet werden.
Das in Fig. 1 gezeigte Filter ist abgeleitet aus der exakten Lösung eines Chebychev-Filters sechster Ordnung mit 0.1 dB Welligkeit. Die Schaltung enthält eine Parallelkapazität 14 und eine Reiheninduktivität 16, die mit dem Eingangskreis 10 verbunden ist, eine zweite Parallelkapazität 18 und eine zweite Reiheninduktivität 20, eine Parallelinduktivität 22, eine Reihenkapazität 24 und eine dritte Reiheninduktivität 26, die mit dem Ausgangskreis 12 verbunden ist, der mit seinem Wellenwiderstand 28 dargestellt ist. Diese Schaltung kann unter Verwendung eines von einer Anzahl von verfügbaren Filtersynthese-Computerprogrammen für computerunterstützte Filterkonstruktion abgeleitet werden. FILSYN ist z. B. ein solches Programm, das von COMSAT General Integrated Systems Inc., of Palo Alto, California 94303 zur Verfügung gestellt wird.
Wenn alle von den konzentrierten Schaltungsparametern von Fig. 1 in der Form eines radialen Wellenleiters realisiert werden könnten, könnte die Konstruktion einfach durch Synthetisierung einer solchen Einrichtung und Hinzufügen von Elementen in dem Wellenleiter, die äquivalent zu entsprechenden Elementen in Fig. 1 sind, beendet werden. Eine Reihenkapazität hat aber kein direktes Äquivalent in einem radialen Wellenleiter. Eine kurze Länge einer Mikrowellenübertragungsleitung mit niedriger Impedanz ist äquivalent zu einer Parallelkapazität, und eine kurze Länge einer Übertragungsleitung mit hoher Impedanz ist äquivalent zu einer Reiheninduktivität. Eine Parallelinduktivität kann die Form eines kurzgeschlossenen Übertragungsleitungsabzweigs annehmen. Eine Reihenkapazität hat jedoch kein direktes Mikrowellenübertragungsleitungsäquivalent und die Schaltung von Fig. 1 kann daher nicht ohne Veränderung verwendet werden.
Die Modifikation, zu der man gekommen ist, ist in Fig. 2b dargestellt. Im Prinzip ist die Reihenkapazität 24 entfernt und die anderen Impedanzen sind verändert, wie durch die mit Strichindex versehenen Bezugsnummern angezeigt wird. Die Parallelinduktivität 22', die Reiheninduktivitäten 16', 20' und 26' und die Parallelkapazitäten 14' und 18' haben im allgemeinen von den entsprechenden Bauteilen in Fig. 1 abweichende Werte. Die Umsetzung der Schaltung von Fig. 1 in die Schaltung von Fig. 2b kann empirisch abgeleitet werden. Zum Beispiel kann die Transformation unter Verwendung eines als COMPACT bekannten Programmpakets, ebenfalls von COMSAT General Integration Systems Inc. erhältlich, durchgeführt werden.
Die Schaltung von Fig. 2b stellt noch ein Filter aus konzentrierten, idealen Parametern dar und keinen radialen Wellenleiter. Die endgültige Umsetzung in einen radialen Wellenleiter ist wegen der Geometrie des Wellenleiters schwierig. Wenn der Radius zunimmt, nimmt auch die Fläche zwischen den beiden Platten des Wellenleiters zu, was eine Abnahme des Wellenwiderstandes zur Folge hat. Eine Näherung eines konzentrierten Schaltungsparameters kann durch einen Wellenleiterabschnitt, in dem der Zwischenraum zwischen den Platten mit zunehmendem Radius größer wird, erfolgen. Dies würde bedeuten, daß mindestens eine der Platten eine teilweise konische Form haben mühte. Die Herstellung eines Wellenleiters mit kegeligen Abschnitten bringt jedoch einige praktische Probleme mit sich. Aus der Sicht der Herstellung sollte ein radialer Wellenleiter parallele Platten haben, was eines der Ziele der Erfindung ist.
In dem Aufbau der Erfindung ist jeder Schaltungsparameter in Fig. 2b in einem radialen Wellenleiter durch einen ringförmigen Wellenleiterabschnitt, wie in Fig. 2a gezeigt, dargestellt. Ein zentraler Eingangsanschluß 40 liefert den Eingang der Mikrowellenenergie an den Wellenleiter, und die erste Parallelkapazität 14' wird durch einen ersten Wellenleiterabschnitt 42 bei der Mitte der Einrichtung dargestellt. Die erste Reiheninduktivität 16' wird durch einen zweiten Wellenleiterabschnitt 44 dargestellt, der an den ersten angrenzt und einen größeren Plattenabstand hat. Dann wird die zweite Parallelkapazität 18' durch einen dritten Wellenleiterabschnitt 46 dargestellt, der einen verminderten Plattenabstand und eine viel kürzere Länge als die ersten beiden Abschnitte hat. Die zweite Reiheninduktivität 20' wird durch einen vierten Wellenleiterabschnitt 48, der sich bis zu einer Mehrzahl von peripheren Ausgangsanschlüssen 50, von denen nur einer in den Zeichnungen gestellt ist, erstreckt, dargestellt. Die Reiheninduktivität 26' wird durch die Induktivität einer Sonde 51, die zu jedem peripheren Anschluß 50 gehört, dargestellt. Schließlich wird die Parallelinduktivität 22' durch eine weitere radiale Verlängerung des Wellenleiters dargestellt, die durch den peripheren Wellenleiterabschnitt 52 bezeichnet wird, der als ein rückwärtiges Kurzschlußstück wirkt.
Als eine erste Näherung wird jeder Abschnitt des Wellenleiters mit einem festen Abstand oder einer Höhenabmessung ausgewählt, was dem mittleren Abstand des ungefähr optimalen "konischen" Wellenleiterabschnitts und der gleichen radialen Länge wie der des konischen Wellenleiterabschnitts entspricht. Diese Näherung liefert eine annehmbar gute Verhaltenseigenschaft, aber eine weitere Verbesserung ist noch sehr wünschenswert. Unter Verwendung herkömmlicher Optimierungsverfahren können Länge und Abstand oder Höhe jedes Wellenleiterabschnitts optimiert werden, um sehr viel wünschenswertere Eigenschaften zu erzielen. Als Beispiel ist ein Optimierungsprogramm für diesen Zweck als Anlage A zu dieser Patentbeschreibung beigestellt.
Das Verwenden der Abmessungen des konischen Wellenleiterabschnitts als einem Ausgangspunkt in dem Optimierungsvorgang ist kein wesentliches Element der Erfindung. Mit einem geeigneten Optimierungsprogramm könnte die Betrachtung der Lösung mit konischem Wellenleiter vollständig aus dem Vorgang weggelassen werden.
Fig. 3 zeigt die Detailkonstruktion eines erfindungsgemäßen, radlalen Wellenleiters. Die gezeigte Einrichtung wurde zusammengesetzt, um einen Durchlaßbereich von 800-1600 Megahertz (MHz) zu liefern. Die folgende Tabelle zeigt den Innenradius und die Höhe jedes Wellenleiterabschnitts: Wellenleiterabschnitt Innenradius Höhe (Zoll) Außenradius
Man beachte, daß die Höhen der Wellenleiterabschnitte 46 und 48 gleich ausgeführt wurden. Für diese erläuternde Konstruktion waren die optimierten Höhenabmessungen dieser beiden Abschnitte so nahe identisch, daß es angebracht war, sie gleich zu machen, um weitere Einsparungen in den Herstellungskosten zu erlauben.
Ein Maß der Bandpaßleistung einer Einrichtung ist der Leistungsverlust in Dezibel (dB) über dem Durchlaßbereich. Ein anderes, empfindlicheres Maß ist das Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR). Für einen idealen Bandpaß hat das VSWR einen Wert von Eins. Mit der beschriebenen Erfindung wurde ein annehmbares Ziel in dem Bereich 1.3-1.5 erreicht. Dies entspricht einem Verlust von etwa 0.1dB. Das Erreichen dieses Leistungsziels kann in einem wichtigen Punkt nach dem Aufbau eine Feineinstellung erfordern. Die Induktivität der Sonde 51 hängt stark von ihrem Durchmesser, Länge und Abstand zwischen benachbarten Sonden ab. Die Wahl dieser Abmessungen vermag nicht immer ausreichende Kontrolle über die Induktivität 26' zu bieten, und einige Impedanzabgleicheinstellungen können an den Ausgangsanschlüssen 50 zu machen sein, um das gewünschte Leistungsziel zu erreichen.
Vor der Optimierung der Abmessungen der Wellenleiterabschnitte ist ein VSWR von etwa 2.0, entsprechend einem Verlust von etwa 0.5dB, erreichbar. Obwohl der letztere Wert nach einigen Standards eine gute Leistung darstellt, ist er zur Verwendung als einem Addierer/Teiler für hohe Leistung unannehmbar.
Aus dem vorangehenden ist einzusehen, daß die vorliegende Erfindung einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Mikrowellen-Teiler/ Addierer für Anwendungen bei hohen Leistungen und hohen Frequenzen darstellt. Insbesondere liefert die Erfindung einen Teiler/Addierer mit einer gewünschten breiten Bandbreite zur Verwendung bei hohen Leistungen und hohen Frequenzen. Der sich ergebende Wellenleiter hat eine einfache Geometrie und ist daher bequem zu relativ niedrigen Kosten herzustellen.

Claims

1. Radialer Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler/Addierer umfassend:

ein Paar kreisförmiger, axial spatiierter Wellenleiterplatten, die eine Mehrzahl von aneinandergrenzenden, ringförmigen Abschnitten (42, 44, 46, 48, 52) abgrenzen, von denen jeder eine optimal gewählte radiale Länge und axiale Abmessung hat, um ein Mikrowellenanalog zu einem konzentrierten, idealen Schaltungselement in einer elektrischen Ersatzschaltung, die eine gewünschte, breite Bandpaßcharakteristik über einem ausgewählten Frequenzbereich hat, bereitzustellen;

einen zentralen Anschluß (40), der sich an der Mitte der Platten befindet; und

eine Mehrzahl von peripherischen Anschlüssen (50), die gleichmäßig um einen kreisförmigen Bogen herum, am dem Umfang der Platten anliegend, spatiiert sind;

worin die ringförmigen Abschnitte gemeinsam die gewünschte, breite Bandpaßcharakteristik bereitstellen;

dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen den Platten in jedem ringförmigen Abschnitt über der radialen Länge dieses Abschnitts konstant ist.

2. Radialer Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler/Addierer nach Anspruch 1, worin:

die Seite von dem ersten von dem Paar von kreisförmigen Platten,

die der zweiten von dem Paar von kreisförmigen Platten gegenüberliegt, eben ist, und die Seite von der zweiten Platte, die der ersten Platte gegenüberliegt, eine Mehrzahl von ringförmigen Stufen hat, um Unterschiede in dem axialen Abstand zwischen den Platten in verschiedenen ringförmigen Abschnitten abzugrenzen.

3. Radialer Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler/Addierer nach Anspruch 1, worin:

die ringförmigen Wellenleiterabschnitte mindestens zwei ringförmige Wellenleiterhohlräume, die in einer radialen Richtung miteinander seriell verbunden sind, abgrenzen.

4. Radialer Breitband-Mikrowellen-Leistungsteiler/Addierer nach Anspruch 1, worin die ringförmigen Wellenleiterabschnitte enthalten:

einen ersten Wellenleiterabschnitt, der sich an der Mitte des Wellenleiters befindet und eine Ersatzschaltungsdarstellung einer Parallelkapazität hat;

einen zweiten Wellenleiterabschnitt, der an den Ersten angrenzt und eine Ersatzschaltungsdarstellung einer Reiheninduktivität hat;

einen dritten Wellenleiterabschnitt, der an den Zweiten angrenzt und eine Ersatzschaltungsdarstellung einer anderen Parallelkapazität hat;

einen vierten Wellenleiterabschnitt, der an den Dritten angrenzt und sich bis zu den peripherischen Anschlüssen erstreckt und die Ersatzschaltungsdarstellung einer anderen Reiheninduktivität hat; und

einen fünften Wellenleiterabschnitt, der sich über die peripherischen Anschlüsse hinaus erstreckt und in einer ringförmigen Endwandung endet und die Ersatzschaltungsdarstellung einer Parallelinduktivität hat.

5. Verfahren zur Konstruktion eines radlalen Breitband-Mikrowellen- Leistungsteilers/Addierers, umfassend die Schritte von:

erstem Konstruieren eines Filters aus konzentrierten, idealen Parametern, um einen gewünschten Frequenzgang zwischen einem einzelnen Eingangsanschluß und einer Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen bereitzustellen;

dann Wählen der radialen Länge und des axialen Abstands der Platten in einem ringförmigen Wellenleiterabschnitt, um ein angenähertes radiales Wellenleiteräquivalent von jedem konzentrierten, idealen Schaltungsparameter von der Filterkonstruktion bereitzustellen; und

dann Optimieren der gewählten Abmessungen der ringförmigen Abschnitte, um sich so nahe wie möglich der gewünschten Verhaltenseigenschaft zu nähern;

dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der Platten in jedem ringförmigen Wellenleiterabschnitt als konstant über die radiale Länge dieses Abschnitts gewählt wird.