Ein Hohlleiter-Tiefpass lässt den vorgesehenen Arbeitsbereich passieren und unterdrückt höhere Frequenzen, etwa Senderharmonische. Tief bedeutet hier unterhalb einer gewählten oberen Grenze, nicht grundsätzlich unter 1 GHz. Ein hohler Wellenleiter besitzt eine eigene untere Grenzfrequenz und überträgt daher kein DC wie ein idealer Schaltungstiefpass.
Zwei verschiedene Grenzfrequenzen
Beim üblichen luftgefüllten Rechteckhohlleiter hat TE10 die Grenzfrequenz fc = c/(2a). Darunter breitet sich diese Mode im geraden gleichförmigen Abschnitt nicht als gewöhnliche laufende Welle aus.
Der Tiefpass fügt eine obere Grenze des Nutzbereichs hinzu. Das Arbeitsband liegt oberhalb des unteren Hohlleiter-Cutoffs und unterhalb der vorgesehenen Sperrwirkung. Der Name verspricht keinen Durchlass ab DC.
Für WR-90 mit a = 22,86 mm liegt der Grund-Cutoff bei etwa 6,56 GHz. Dies ist nicht die fertige obere Grenze jedes Filters mit diesem Flansch. Filtergeometrie und gesamte Baugruppe benötigen eine eigene Auslegung.
Wie der Frequenzgang entsteht
Diskontinuitäten und verteilte Abschnitte verändern Übertragung und Reflexion frequenzabhängig. Manche Entwürfe verwenden Ridges oder periodische Zähne, die sich in einem bestimmten Bereich mit reaktiven Ersatzschaltungen beschreiben lassen.
Das Ersatzbild hilft bei der Synthese; Abmessungen und Moden sind elektromagnetisch zu prüfen. Ein Viertel der Freiraumwellenlänge ersetzt nicht grundsätzlich die geführte Wellenlänge oder die Abschnittslänge des konkreten Filters.
Waffle-Iron-Strukturen mit einer Zahnmatrix können auch unerwünschte Moden berücksichtigen. Das bedeutet keine Unterdrückung aller Moden bis zu unendlich hoher Frequenz.
Harmonische und Empfangsschutz
Nach einem nichtlinearen Verstärker kann der Filter Harmonische und bestimmte Außerbandanteile vor der Antenne dämpfen. Dafür benötigt man Quellpegel, Frequenzen und Ausgangsgrenzen.
Vor einem Empfänger kann er passende außerbandige Blockiersignale abschwächen. Ein Tiefpass entfernt aber keine Störung in seinem Durchlassband und ersetzt nicht beliebig einen Bandpass.
Verluste vor dem ersten rauscharmen Verstärker können die Rauscheigenschaften verschlechtern. Unterdrückung und Empfindlichkeit werden gemeinsam betrachtet; Filtern ist nicht automatisch Verstärken.
Unterdrückte Leistung ist nicht immer Wärme
Ein reaktiver Filter kann einen großen Anteil zurück zur Quelle reflektieren. Ein absorbierender Aufbau funktioniert anders und erfordert eine Bewertung der Dissipation.
Für einen Sender ist die Last auf Grundfrequenz und Harmonischen relevant. Gute Anpassung im Nutzband beschreibt nicht automatisch das Sperrbandverhalten.
Notwendige Spezifikationen
| Parameter | Bedingung |
|---|---|
| Durchlassband | Untere und obere Frequenz. |
| Dämpfung | Maximum und Welligkeit im Nutzband. |
| Reflexion | Return Loss oder VSWR mit Vorzeichenkonvention. |
| Sperrwirkung | Mindestwert auf festgelegten Frequenzen. |
| Phase | Gruppenlaufzeit, falls erforderlich. |
| Leistung | Mittelwert, Spitze und Umgebung. |
40 dB Unterdrückung entsprechen unter passenden Bedingungen einem Leistungsfaktor 1/10.000. Bei hypothetischen 1 W auf dieser Frequenz würden 0,1 mW übertragen. Das ist keine Produktzusage und kein Maß der intern erzeugten Wärme.
Außerhalb des Hauptfensters prüfen
Verteilte Strukturen können unerwünschte weitere Durchlassbereiche zeigen. Bei hohen Frequenzen können zusätzliche Moden propagieren. Ein einziger Übertragungswert der Grundmode beschreibt nicht immer jede Energieübertragung.
Verlangen Sie garantierten Sperrbereich und Bedingungen der Modenanregung. Ein guter enger Messbereich bestätigt nicht die Unterdrückung sämtlicher Harmonischer.
Abnahme und Montage
Messen Sie S-Parameter mit geeigneter Kalibrierung und prüfen Sie Dynamik sowie Umgehungspfade. Ein Pegel am Rauschboden beweist keine unendliche Unterdrückung.
Ein Kleinsignal-VNA bestätigt weder Wärmeverhalten noch Entladungsfreiheit bei Spitzenleistung. Flansche, Sauberkeit, Druck, Temperatur und Montage gehören zur Anwendung. Vakuum macht auch nicht jeden Koaxialfilter grundsätzlich ungeeignet.
Siehe Filterkenngrößen und den Überblick über Hohlleiterfilter. Entscheidend sind Frequenzmaske und vollständiger Pfad statt eines allgemeinen Versprechens der Signalreinigung.
