DE102008053013A1 - Band pass filter i.e. comb line filter, has set of electromagnetically coupled coaxial resonators, and conductive elements coupled at first resonator after input of filter and/or at last resonator before output of filter - Google Patents

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Abstract

The filter has a set of electromagnetically coupled coaxial resonators (2), and a set of conductive elements for supplying and/or tapping signals. The conductive elements are coupled at the first resonator after an input of the filter and/or at the last resonator before an output of the filter, where the conductive elements are symmetrical and/or asymmetrical. A coaxial signal source and a symmetrical signal source are connected parallel to each other such that power addition takes place at the filter output between the signal sources.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandpass-Filter mit elektromagnetisch verkoppelten Resonatoren, das eine Reihe von Funktionen, die bisher nur durch entsprechende Zusammenschaltung von Einzelkomponenten realisiert werden konnten, in sich vereint.The The present invention relates to a bandpass filter with electromagnetic coupled resonators, which have a number of features previously only realized by appropriate interconnection of individual components could be united in one another.

In den aus dem Stand der Technik bekannten Bandpass-Filtern, die durchaus auch sehr kleine Einfügedämpfungen besitzen können (s. [1], [2]) oder darüber hinaus die geforderte Leistungsbelastbarkeit aufweisen (s. [4], [5]) oder aber die Forderungen nach symmetrischen Eingangs- und Ausgangssignalen erfüllen (s. [6], [7], [8]) werden aber nicht die Möglichkeiten der Leistungsteilung oder -addition in Verbindung mit den anderen o. g. Eigenschaften als komplexe Eigenschaften eines Filternetzwerkes gesehen und damit applikativ nicht wirksam, sondern immer nur als anwendungsspezifische Unikate vorgestellt. Die genannten Eigenschaften wurden bisher durch die Zusammenschaltung einer entsprechenden Anzahl von zusätzlichen Baugruppen, wie Symmetriergliedern (Balun), Leistungsteilern, Impedanztransformatoren und ggf. Tiefpässen (zur Verbesserung des Sperrbereichsverhaltens) zum eigentlichen Bandpass-Filter realisiert.In the well-known from the prior art bandpass filters that quite also very small insertion losses can own (see [1], [2]) or above have the required power handling capacity (see [4]), [5]) or the demands for symmetric input and Fulfill output signals (see [6], [7], [8]) are not the possibilities of power sharing or addition in conjunction with the other o. g. properties seen as complex properties of a filtering network and thus Applicative not effective, but always only as application-specific Uniques presented. The above properties have been through the interconnection of a corresponding number of additional Assemblies, such as baluns (Balun), power dividers, impedance transformers and if necessary, low-passes (to improve the stopband response) to the actual bandpass filter realized.

Jede zusätzliche Baugruppe bedingt jedoch eine Verschlechterung des Gesamtverhaltens eines Netzwerkes, was zum einen durch die zusätzlichen (z. B. koaxialen) Steckverbinder bzw. notwendigen externen Verbindungstechniken, die ja selbst verlustbehaftet sind, begründet ist und zum anderen durch die Verluste in den jeweiligen Baugruppen selbst.each additional Assembly, however, causes a deterioration of the overall behavior of a network, partly due to the additional (eg coaxial) Connector or necessary external connection techniques, the yes are lossy, well founded and secondly by the Losses in the respective modules themselves.

Darüber hinaus sind die Kosten solcher Zusatzbaugruppen, insbesondere in Koaxialtechnik nicht unbeträchtlich, welche mit der Erfindung vollständig vermieden werden.Furthermore are the cost of such additional modules, especially in coaxial technology not inconsiderable which is complete with the invention be avoided.

Zusätzlich verringert die erfindungsgemäße Realisierung das erforderliche Aufbauvolumen und Gewicht eines Netzwerkes bzw. hilft in nicht unbeträchtlichem Umfang Material und vergegenständlichte Arbeit einzusparen. Außerdem steigt die Zuverlässigkeit einer technischen Anordnung (MTBF), wenn die Anzahl der beteiligten Funktionselemente verringert wird.Additionally reduced the realization of the invention the required volume and weight of a network or helps in not inconsiderable Scope of material and objectified Save work. Furthermore the reliability increases a technical arrangement (MTBF), if the number of involved Function elements is reduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein Bandpass-Filter bereitzustellen, das die Funktionen der Symmetrierung von hochfrequenten Signalen in Verbindung mit Bandpässen mit zusätzlicher Leistungsteilung bzw. -addition und zusätzlicher Impedanztransformation zwischen Filterein- und Filterausgang sowie hoher Leistungsbelastbarkeit und geringer Einfügedämpfung (< 0,5 dB) bei bevorzugter Ausführung mit hochgütigen Resonatoren und gleichzeitigem gutem Sperrbereichsverhalten mittels motorischer Abstimmung (> 1 Oktave) ermöglicht.task Therefore, the disadvantages of the present invention are the disadvantages of the present invention Prior art overcome and provide a bandpass filter that performs the functions of Symmetrization of high-frequency signals in conjunction with bandpasses with additional Power division or addition and additional impedance transformation between filter inlet and Filter output and high power handling and low insertion loss (<0.5 dB) at more preferred execution with high-kind Resonators and at the same time good barrier area behavior by means of motorized tuning (> 1 Octave).

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches.According to the invention succeeds the solution this task with the features of the first claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the solution according to the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß werden die prinzipiellen Eigenschaften eines selektiven Netzwerkes in Verbindung mit den erforderlichen elektromagnetischen Koppelmechanismen der Resonatoren bzw. Koppeleinrichtungen zur Leistungsein- bzw. -auskopplung ausgenutzt.According to the invention the principal characteristics of a selective network in connection with the necessary electromagnetic coupling mechanisms of Resonators or coupling devices exploited for power input and output.

Da jedes selektive Netzwerk auch über transformatorische Eigenschaften verfügt, liegt es nahe, diese mit auszunutzen, was prinzipiell nicht neu ist. Neu in diesem Zusammenhang ist das Ausnutzen der Möglichkeit, an die jeweiligen Endresonatoren eines Bandpasses mit elektromagnetisch verkoppelten Resonatoren (wie z. B. Kammleitungsfilter, Interdigitalfilter) mehr als nur ein Leitungselement zum Signalabgriff anzukoppeln, was damit zu den gewünschten Eigenschaften der Leistungsteilung bzw. -addition führt. Diese Leistungselemente können je nach Bedarf symmetrisch bzw. unsymmetrisch ausgeführt werden, ohne dabei die Eigenschaften der Leistungsaufteilung, der Filterkennwerte, des vorgesehenen Transformationsverhältnisses und der Leistungsbelastbarkeit zu beeinflussen. Die Anzahl der möglichen leistungsteilenden Signalausgänge ist theoretisch unbeschränkt, ist aber in der Praxis schaltungstechnischen (konstruktiven) Restriktionen unterworfen.There every selective network also via transformatory Features, it makes sense to exploit these, which is not new in principle is. New in this context is the exploitation of the possibility to the respective end resonators of a bandpass with electromagnetic coupled resonators (such as comb filter, interdigital filter) to couple more than one line element to the signal tap, what the desired Characteristics of the power division or addition leads. These Power elements can be executed symmetrically or asymmetrically as needed, without the characteristics of the power distribution, the filter characteristics, the intended transformation ratio and the power handling capacity to influence. The number of possible power sharing signal outputs is theoretically unlimited, However, in practice it is subject to circuit (constructional) restrictions.

Die erfindungsgemäße Modifizierung eines elektromagnetisch verkoppelten Filternetzwerkes ist nicht an spezielle technologische Ausführungen (Planarleitunstechniken, Koaxialtechnik) gebunden.The inventive modification an electromagnetically coupled filter network is not to special technological designs (Planarleitunstechniken, coaxial technology) bound.

In den 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Lösung beispielhaft an Hand eines Kammleitungsfilters veranschaulicht. Die Figuren zeigen:In the 1 and 2 the solution according to the invention is exemplified by means of a comb filter. The figures show:

1 – Bandpass-Filter mit leistungsteilenden koaxialen Signalausgängen 1 - Bandpass filter with power dividing coaxial signal outputs

2 – Bandpass-Filter mit leistungsteilenden symmetrischen und koaxialen Signalausgängen 2 - Bandpass filter with power dividing symmetrical and coaxial signal outputs

In 1 ist ein koaxiales Kammleitungsfilter dargestellt, bei dem die Resonatoren einseitig ausgerichtet und an ihren Enden kapazitiv belastet sind, wobei zur Signaleinkopplung z. B. zwei koaxiale Schnittstellen (Koaxialverbindungen) vorgesehen wurden, die erfindungsgemäß eine Leistungsaddition im Filternetzwerk bewirken, die dann am koaxialen Ausgang wirksam wird. Die Anzahl der an den hierfür wirksamen Resonator ankoppelbaren Koppelstäbe ist theoretisch nicht beschränkt aber auf Grund des technischen Aufbaues wird es praktische Grenzen geben.In 1 is a coaxial comb filter shown, in which the resonators are aligned on one side and capacitively loaded at their ends, wherein for signal coupling z. B. two coaxial Interfaces (coaxial connections) have been provided, which effect according to the invention a power addition in the filter network, which is then effective at the coaxial output. The number of coupling rods which can be coupled to the resonator effective for this purpose is theoretically not limited but due to the technical structure there will be practical limits.

In 2 ist zweites Ausführungsbeispiel eines koaxialen Kammleitungsfilters dargestellt, bei dem sowohl koaxiale als auch symmetrische (ohne Massebezug) Signalquellen parallel angeschlossen werden können, so dass erfindungsgemäß auch zwischen solchen Quellen eine Leistungsaddition am koaxialen Filterausgang wirksam wird.In 2 shows a second embodiment of a coaxial comb filter in which both coaxial and balanced (without reference to ground) signal sources can be connected in parallel, so that according to the invention, a power addition at the coaxial filter output is effective between such sources.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu betonen, dass sowohl in 1 als auch in 2 die Signalausgänge selbst symmetrisch gestaltetet werden können, so dass die im Filternetzwerk addierten Leistungen einer symmetrisch ausgelegten Last (z. B. ein Dipol) zugeführt werden können.In this context, it is important to emphasize that both in 1 as well as in 2 the signal outputs themselves can be designed to be symmetrical, so that the powers added in the filter network can be fed to a symmetrically designed load (eg a dipole).

Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Bandpass-Filter um ein lineares, passives Filter handelt, gilt das Reziprozitätsgesetz, wonach alle Eingänge auch als Ausgänge fungieren können und alle Ausgänge auch als Eingänge, so dass die erfindungsgemäßen Eigenschaften der Leistungsteilung auch als Eigenschaften der Leistungsaddition (von verschiedenen Quellen, die sowohl symmetrische als auch unsymmetrische (koaxiale) Ausgänge besitzen können) verstanden werden müssen.There it is the bandpass filter according to the invention is a linear, passive filter, the law of reciprocity applies, after which all inputs also as exits can act and all outputs also as entrances, so that the properties of the invention the power division also as characteristics of the power addition (from different sources, both symmetric and unbalanced (coaxial) outputs can own) need to be understood.

Darüber hinaus ergeben sich in Verbindung mit weiteren speziellen Eigenschaften ausgewählter Filtertopologien (Kammleitungsfilter) zusätzliche, in ihrer Wirkung neuartige oder verbesserte schaltungstechnische Möglichkeiten, die unter Nutzung z. B. des Sperrbereichsverhaltens, der Frequenzabstimmbarkeit, der sehr geringen Einfügedämpfung und der hohen Leistungsbelastbarkeit (in Koaxialtechnik), erzielbar sind. Beispielsweise ist die Eigenschaft der Leistungsaddition von entsprechend großer Bedeutung, da hier z. B. die Möglichkeit des Aufschaltens mehrerer z. B. Schaltleistungsverstärker nach dem Klasse-D oder Klasse-S Prinzip an ein Bandpass-Filter gegeben ist, so dass am Filterausgang eine gewünschte Gesamtleistung erzielt werden kann, die z. B. von einem einzelnen Verstärker nicht bereitgestellt werden könnte.Furthermore arise in conjunction with other special properties selected filter topologies (Comb filter) additional, in their effect novel or improved circuitry Options, the z. B. the Sperrbereichsverhaltens, the frequency tunability, the very low insertion loss and the high power handling capacity (in coaxial technology), achievable are. For example, the property of power addition of correspondingly large Meaning, since here z. B. the possibility of switching several z. B. switching power amplifier after given the class D or class S principle to a bandpass filter is, so that at the filter output achieves a desired overall performance can be, the z. B. not be provided by a single amplifier could.

Zur Leistungsanpassung lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Bandpass-Filter außerdem bestimmte Anschlussimpedanzen der Signalaus- bzw. -eingänge ohne zusätzliche Baugruppen/Bauelemente in großen Grenzen realisieren.to Power adaptation can be achieved with the bandpass filter according to the invention also certain Connection impedances of the signal outputs or inputs without additional Assemblies / components in large Realize limits.

11
Koaxiale Koppelstäbe mit koaxialen Signaleingängencoaxial coupling rods with coaxial signal inputs
1*1*
Koaxialer Koppelstab mit symmetrischem Signaleingangcoaxial Coupling bar with symmetrical signal input
22
Koaxiale Resonatorencoaxial resonators
33
Koaxialer Koppelstab mit koaxialem Signalausgangcoaxial Coupling bar with coaxial signal output
44
Filtergehäusefilter housing
55
koaxiale Kondensatoren zur Feinabstimmung der Filtermittenfrequenzcoaxial Capacitors for fine-tuning the filter center frequency

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Claims (4)

Bandpassfilter mit mehreren elektromagnetisch verkoppelten Resonatoren dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Resonator nach dem Eingang des Bandpass-Filters und/oder am letzten Resonator vor dem Ausgang des Bandpass-Filters mehrere Leitungselemente zur Signaleinspeisung und/oder zum Signalabgriff angekoppelt sind.Bandpass filter with a plurality of electromagnetically coupled resonators, characterized in that at the first resonator after the input of the bandpass filter and / or the last Re sonator before the output of the bandpass filter several line elements for signal input and / or signal tapping are coupled. Bandpass-Filter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungselemente symmetrisch und/oder unsymmetrisch ausgeführt sind.Bandpass filter according to claim 1, characterized that the line elements are symmetrical and / or asymmetrical. Bandpass-Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass alle Eingänge als Ausgänge und alle Ausgänge als Eingänge verwendbar sind.Bandpass filter according to one of claims 1 or 2 characterized in that all inputs as outputs and all outputs as inputs are usable. Bandpass-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass es als Kammleitungsfilter mit einem exzellenten Sperrbereichsverhalten ausgeführt ist.Bandpass filter according to one of claims 1 to 3 characterized in that it has a comb filter with a excellent stopband behavior is performed.
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