Die
Erfindung betrifft ein abstimmbares Filterelement sowie einen abstimmbaren
Bandpaßfilter.The
The invention relates to a tunable filter element and a tunable
Bandpass filter.
Es
ist allgemein bekannt, gekoppelte Resonatoren zum Aufbau von Bandpaßfiltern
zu verwenden. So ist es beispielsweise aus der EP 0 649 571 B1 bekannt,
ein zweistufiges Filter aus zwei in Mikrostreifenleitertechnik aufgebrachten
Resonatoren auszubilden. Jeweils eine Seite der beiden Resonatoren
ist mit einem Massepotential verbunden. Das zweite, offene Ende
der Resonatoren ist zum einen mit einem Signaleingang bzw. einem
Signalausgang sowie jeweils einer Kapazität verbunden. Mittels der zwischen
dem offenen Ende des jeweiligen Resonators und dem Massepotential
angeordneten Kapazität
ist es möglich,
das Filter auf eine Resonanzfrequenz festzulegen. Das vorgeschlagene
Filter eignet sich für
den Frequenzbereich zwischen 70 und 120 MHz.It is well known to use coupled resonators to build bandpass filters. So it is for example from the EP 0 649 571 B1 It is known to form a two-stage filter of two resonators applied in microstrip technology. In each case one side of the two resonators is connected to a ground potential. The second, open end of the resonators is connected on the one hand to a signal input or a signal output and in each case to a capacitor. By means of the arranged between the open end of the respective resonator and the ground potential capacitance, it is possible to set the filter to a resonant frequency. The proposed filter is suitable for the frequency range between 70 and 120 MHz.
Nachteilig
bei dem vorgeschlagenen Filter sind die mit zunehmender Resonanzfrequenz
abnehmenden Bauteildimensionen. Für einen Einsatz im Gigahertzbereich
beispielsweise ergeben sich Leitungslängen von nur etwa 0,7 mm. Damit
werden durch die Leitungsdimensionen zum Beispiel auch die Abmasse
eines Lötpads
für SMD-Bauelemente unterschritten.
Die Schwankungen, die in der Praxis durch die Bestückung auftreten,
werden damit dominant, so daß eine
ausreichend genaue Abstimmung eines solchen Interdigitalfilters
zum Beispiel für
den Frequenzbereich von 2 bis 4 GHz nicht möglich ist. Es wird ferner auf
die Druckschriften DE
4291983 C2 , DE
69114216 T2 , DE
3887335 T2 und US
4623856 A verwiesen.A disadvantage of the proposed filter are the decreasing with increasing resonant frequency component dimensions. For use in the gigahertz range, for example, lead lengths of only about 0.7 mm. As a result, the dimensions of the pipes, for example, also undershoot the dimensions of a soldering pad for SMD components. The fluctuations that occur in practice by the assembly, so that dominant, so that a sufficiently accurate tuning of such an interdigital filter, for example, for the frequency range of 2 to 4 GHz is not possible. It is further on the pamphlets DE 4291983 C2 . DE 69114216 T2 . DE 3887335 T2 and US 4623856 A directed.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein in einem weiten Bereich
abstimmbares Filterelement sowie ein abstimmbares Bandpaßfilter
zu schaffen, bei dem eine Abstimmungsmöglichkeit für die Resonanzfrequenz sowie
eine zusätzliche
Anpassung der Impedanz möglich
ist.Of the
Invention is based on the object, a in a wide range
Tunable filter element and a tunable bandpass filter
to create a possibility of tuning for the resonant frequency as well
an additional
Adjustment of the impedance possible
is.
Die
Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Filterelement nach Anspruch
1 bzw. durch das erfindungsgemäße abstimmbare
Bandpaßfilter
nach Anspruch 7 gelöst. The
The object is achieved by the filter element according to the invention
1 or by the tunable according to the invention
bandpass filter
solved according to claim 7.
Das
erfindungsgemäße Filterelement
bzw. das erfindungsgemäße Bandpaßfilter
umfaßt
einen Resonator, dessen eines Ende mit einem Massepotential verbunden
ist. Durch das Belasten dieses Resonators an seinem offenen Ende
mit einer Kapazität wird
ein Resonator mit einer virtuellen Länge erzeugt, welche sich in
Abhängigkeit
von der Kapazität
abstimmen läßt. Auf
diese einfache Weise ist es möglich,
den Resonator um mehr als eine Oktave, beispielsweise von unter
2 GHz bis über
4 GHz durchzustimmen. Parallel zu dem Kondensator, der der Abstimmung
der Resonanzfrequenz dient, wird erfindungsgemäß ein Impedanzkorrekturglied
angeordnet, mit dem eine Impedanzanpassung möglich ist, so daß die sich
aus dem großen
Durchstimmbereich ergebende Impedanzänderung kompensiert werden kann.The
filter element according to the invention
or the bandpass filter according to the invention
comprises
a resonator having one end connected to a ground potential
is. By loading this resonator at its open end
with a capacity
generates a resonator with a virtual length, which is in
dependence
from the capacity
to vote. On
this simple way it is possible
the resonator by more than an octave, for example, from below
2 GHz to over
To tune in 4 GHz. Parallel to the capacitor, the vote
the resonant frequency is used, according to the invention an impedance correction element
arranged, with which an impedance matching is possible, so that the
from the big one
Tuning range resulting impedance change can be compensated.
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich.advantageous
Further developments are possible by the measures listed in the dependent claims.
Insbesondere
ist von Vorteil, daß das
Impedanzkorrekturglied einen größeren ohmschen
Widerstand aufweist, als derjenige Leitungszweig, in dem die Kapazität zum Abstimmen
der Resonanzfrequenz angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Widerstandswerte
ist gewährleistet,
daß die
beiden einstellbaren Kapazitäten
weitgehend entkoppelt sind. Damit ist eine einfache Einstellung
einer Resonanzfrequenz möglich,
der anschließend
eine Anpassung der Impedanz für
den jeweiligen Resonanzfall folgen kann.Especially
is an advantage that the
Impedance correction term a larger ohmic
Has resistance, as that line branch in which the capacity for tuning
the resonance frequency is arranged. Due to the different resistance values
is guaranteed
that the
two adjustable capacities
are largely decoupled. This is a simple setting
a resonance frequency possible,
the following
an adaptation of the impedance for
can follow the respective resonance case.
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Filterelements
sowie des erfindungsgemäßen Bandpaßfilters
sind in. der Zeichnung dargestellt und werden in der nachstehenden
Beschreibung detailliert erläutert.
Es zeigen:embodiments
of the filter element according to the invention
and the bandpass filter according to the invention
are shown in the drawing and are shown in the following
Description explained in detail.
Show it:
1 ein
abstimmbares Filterelement ohne das erfindungsgemäße Impedanzkorrekturglied; 1 a tunable filter element without the impedance correction element according to the invention;
2 eine
schematische Darstellung der virtuellen Leitungslänge l' und der Resonanzfrequenz
fR in Abhängigkeit von der Kapazität C; 2 a schematic representation of the virtual line length l 'and the resonance frequency f R as a function of the capacitance C;
3 eine
schematische Darstellung des Impedanzbetrags in Abhängigkeit
von der Resonanzfrequenz F für
verschiedene Abstimmwiderstände; 3 a schematic representation of the impedance amount as a function of the resonance frequency F for different Abstimmwiderstände;
4 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Filterelements; 4 a first embodiment of a filter element according to the invention;
5 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bandpaßfilters
als einstufiges Filter; 5 a first embodiment of a bandpass filter according to the invention as a single-stage filter;
6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bandpaßfilters
als zweistufiger Filter; 6 A second embodiment of a bandpass filter according to the invention as a two-stage filter;
7 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen abstimmbaren
Bandpaßfilters als
dreistufiges Filter; 7 A third embodiment of a tunable bandpass filter according to the invention as a three-stage filter;
8 ein
viertes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen abstimmbaren
Bandpaßfilters als
dreistufiges Filter; und 8th A fourth embodiment of a tunable bandpass filter according to the invention as a three-stage filter; and
9A–D Ausführungsbeispiele
zur Bereichsanpassung von kapazitiven Bauelementen. 9A -D embodiments for range adaptation of capacitive components.
Bevor
auf die erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines Filterelements bzw. eines abstimmbaren Bandpaßfilters
eingegangen wird, soll zunächst
anhand eines in 1 dargestellten, abstimmbaren
Filterelements ohne das erfindungsgemäße Impedanzkorrekturglied die
prinzipielle Vorgehensweise erläutert
werden. Ein Filterelement 1 weist einen Resonator 2 auf,
der eine Länge
l besitzt. Der Resonator 2 ist mit einem ersten Ende 3 mit
einem Massepotential 5 verbunden. An der gegenüber dem
ersten Ende 3 angeordneten Seite des Resonators 2 ist
ein offenes Ende 4 des Resonators 2 ausgebildet,
welches über einen
Leitungszweig 7 ebenfalls mit dem Massepotential 5 verbunden
ist. Zwischen dem offenen Ende 4 des Resonators 2 und
dem Massepotential 5 ist in dem Leitungszweig 7 ein
erstes kapazitives Bauelement angeordnet. Die erste Kapazität 9 ist
einstellbar ausgeführt.
In Serie zu der ersten Kapazität 9 ist
in dem Leitungszweig 7 weiterhin ein Widerstand 10 angeordnet.
Ein Anschlußpunkt 6 ist
ebenso wie der Leitungszweig 7 über eine Kontaktstelle 8 mit
dem offenen Ende 4 des Resonators 2 verbunden.Before discussing the embodiment of a filter element or a tunable bandpass filter according to the invention, reference will first be made to an in 1 shown, tunable filter element without the impedance correction element according to the invention, the basic procedure will be explained. A filter element 1 has a resonator 2 on, which has a length l. The resonator 2 is with a first end 3 with a ground potential 5 connected. At the opposite of the first end 3 arranged side of the resonator 2 is an open end 4 of the resonator 2 formed, which via a line branch 7 also with the ground potential 5 connected is. Between the open end 4 of the resonator 2 and the ground potential 5 is in the line branch 7 arranged a first capacitive device. The first capacity 9 is adjustable. In series with the first capacity 9 is in the line branch 7 still a resistance 10 arranged. A connection point 6 is as well as the line branch 7 via a contact point 8th with the open end 4 of the resonator 2 connected.
Durch
das Belasten des offenen Endes 4 des Resonators 2 mit
einer ersten Kapazität 9 entsteht ein
Resonator, dem die virtuelle Länge
l' zugeordnet werden
kann. Die virtuelle Länge
l' unterscheidet
sich von der physikalischen Länge
l des Resonators. Bei gegebener Länge l des Resonators 2 läßt sich
durch Abstimmen der ersten Kapazität 9 die Resonanzfrequenz
des Filterelements 1 einstellen, da diese abhängig von
der virtuellen Länge
l' ist. Die virtuelle Länge l' entspricht der physikalischen
Länge eines unbelasteten
Resonators, der dieselbe Resonanzfrequenz aufweist, wie der Resonator 2,
der mit der ersten Kapazität 9 belastet
ist. In dem Diagramm der 2 ist dieser Zusammenhang der
virtuellen Länge l' in Abhängigkeit
von der Größe der ersten
Kapazität 9 dargestellt.
Anhand des Verlaufs der Kurve 11 ist zu erkennen, daß sich oberhalb
einer Kapazität
C von ca. 2 pF ein näherungsweise
linearer Verlauf ergibt. Den in der 2 dargestellten
Verläufen
der virtuellen Länge
l' so wie der Resonanzfrequenz
fr, welche durch die Kurve 12 dargestellt
ist, liegt die Annahme eines vernachlässigbaren Widerstands 10 zu
Grunde. Ebenso wie für
die virtuelle Länge
l' ist oberhalb von
einer Kapazität
von 2 pF näherungsweise
ein linearer Zusammenhang zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Kapazität C gegeben. Im Bereich zwischen
0 und 2 pF für
die erste Kapazität 9 ist
der Zusammenhang beider Verläufe
dagegen stark nichtlinear.By loading the open end 4 of the resonator 2 with a first capacity 9 creates a resonator to which the virtual length l 'can be assigned. The virtual length l 'differs from the physical length l of the resonator. For a given length l of the resonator 2 can be achieved by tuning the first capacity 9 the resonant frequency of the filter element 1 because it depends on the virtual length l '. The virtual length l 'corresponds to the physical length of an unloaded resonator having the same resonant frequency as the resonator 2 that with the first capacity 9 is charged. In the diagram of 2 is this relationship of the virtual length l 'depending on the size of the first capacity 9 shown. Based on the course of the curve 11 It can be seen that above a capacitance C of approximately 2 pF an approximately linear course results. The in the 2 illustrated courses of the virtual length l 'as well as the resonant frequency f r , which through the curve 12 is the assumption of a negligible resistance 10 based on. As for the virtual length l ', above a capacitance of 2 pF approximately a linear relationship between the resonant frequency f r and the capacitance C is given. In the range between 0 and 2 pF for the first capacity 9 On the other hand, the relationship between the two courses is strongly nonlinear.
Ließe sich
ein in 1 gezeigtes Filterelement 1 verlustfrei
realisieren, so entstünde
im Anschlußpunkt 6 ein
unendlich hohes Impedanzniveau. Durch die in der Realität auftretenden
Leitungs- und Abstrahlverluste ergibt sich dagegen ein Impedanzniveau
von mehreren kΩ.
An dem offenen Leitungsende 4 ergibt sich allerdings eine
extreme Empfindlichkeit gegenüber
Unregelmäßigkeiten
wie zum Beispiel durch Lötzinn
oder Anschlüsse
zusätzlicher
Bauteile. Zu Begrenzung des Impedanzniveaus im Resonanzfall ist
ein zusätzlich
in dem Leitungszweig 7 angeordneter Widerstand 10 vorgesehen.
Mit Hilfe des Widerstandes 10 läßt sich das Impedanzniveau
des Filterelements 1 im Resonanzfall begrenzen, wie es in 3 dargestellt
ist. Die Kurve 13 zeigt dabei den Verlauf des Impedanzbetrags
für einen
Widerstand von 0,5 Ω,
wohingegen die Kurve 14 einen Impedanzbetragsverlauf über der
Resonanzfrequenz für einen
Widerstand von 5 Ω zeigt.It could be a in 1 shown filter element 1 realize lossless, so would arise in the terminal 6 an infinitely high impedance level. By contrast, the line and radiation losses occurring in reality result in an impedance level of several kΩ. At the open end of the line 4 However, there is an extreme sensitivity to irregularities such as solder or connections of additional components. To limit the impedance level in the case of resonance is an additional in the line branch 7 arranged resistance 10 intended. With the help of resistance 10 can be the impedance level of the filter element 1 in the case of resonance limit, as in 3 is shown. The curve 13 shows the course of the impedance amount for a resistance of 0.5 Ω, whereas the curve 14 shows an impedance magnitude curve over the resonant frequency for a resistance of 5 Ω.
Bei
dem erfindungsgemäßen Filterelement 1 ist
wie in 4 dargestellt an dem offenen Ende 4 des
Resonators 2 über
eine Kontaktstelle 8' ein
Impedanzkorrekturglied 15 angeordnet, dessen von dem Resonator 2 abgewandtes
Ende mit dem Massepotential 5 verbunden ist. Das Impedanzkorrekturglied 15 besteht
aus einer Serienschaltung einer zweiten Kapazität 16, wobei die zweite
Kapazität 16 einstellbar
ausgeführt
ist, und einem Widerstand 17. Der Widerstand 17 ist
vorzugsweise um den Faktor 6 bis 10 größer als der Widerstand 10 des
Leitungszweiges 7. Für
beide Widerstände 10, 17 gilt
gleichermaßen, daß sie auch
durch die Ausnutzung parasitärer
Effekte gebildet werden können.
So ist es zum Beispiel bei Verwendung von Kapazitätsdioden
(Varactordioden) als einstellbare Kapazitäten 9 und 16 möglich, den Serienwiderstand
der Kapazitätsdioden
als Widerstände 10 und 17 zu
nutzen, sofern er jeweils einen geeigneten Wert aufweist.In the filter element according to the invention 1 is like in 4 represented at the open end 4 of the resonator 2 via a contact point 8th' an impedance correction element 15 arranged, of which of the resonator 2 opposite end to the ground potential 5 connected is. The impedance correction element 15 consists of a series connection of a second capacity 16 , where the second capacity 16 is designed adjustable, and a resistor 17 , The resistance 17 is preferably greater by a factor of 6 to 10 than the resistance 10 of the line branch 7 , For both resistors 10 . 17 equally applies that they can also be formed by exploiting parasitic effects. For example, using capacitance diodes (varactor diodes) as adjustable capacitances 9 and 16 possible, the series resistance of the capacitance diodes as resistors 10 and 17 as long as it has a suitable value.
Wie
schon unter Bezugnahme auf 1 dargestellt
wird die Resonanzfrequenz des Filterelements 1 mit Hilfe
der einstellbaren Kapazität 9 abgestimmt.
Durch den erfindungsgemäß größeren Wert des
Widerstandes 17 des Impedanzkorrekturglieds 15 gegenüber dem
Widerstand 10 des Leitungszweiges 7 ist die Funktionalität der ersten
einstellbaren Kapazität 9 sowie
der zweiten einstellbaren Kapazität 16 weitgehend entkoppelt.
Nachdem durch Abstimmen der ersten einstellbaren Kapazität 9 die
Resonanzfrequenz des Filterelements 1 abgestimmt wurde,
kann somit durch Verändern
der zweiten einstellbaren Kapazität 16 das Impedanzniveau
des Filterelements 1 angepaßt werden. Durch eine entsprechende
Nachführung
der zweiten einstellbaren Kapazität 16 ist damit ein
Konstanthalten der Impedanz im Anschlußpunkt 6 für verschiedene
Resonanzfrequenzen möglich.
Im Regelfall wird eine Abstimmung des Impedanzniveaus im Anschlußpunkt 6 auf
eine Nennimpedanz von beispielsweise 50 Ω angestrebt, wie sie in der
Hochfrequenztechnik üblich
sind.As already referring to 1 the resonant frequency of the filter element is shown 1 with the help of the adjustable capacity 9 Voted. By the inventively greater value of the resistance 17 of the impedance correction element 15 opposite the resistance 10 of the line branch 7 is the functionality of the first adjustable capacity 9 as well as the second adjustable capacity 16 largely decoupled. After tuning the first adjustable capacity 9 the resonant frequency of the filter element 1 has been tuned, can thus by changing the second adjustable capacity 16 the impedance level of the filter element 1 be adjusted. By an appropriate tracking of the second adjustable capacity 16 is thus a constant holding the impedance in the connection point 6 possible for different resonance frequencies. As a rule, a vote of the impedance level in the connection point 6 aimed at a nominal impedance of, for example 50 Ω, as are common in high-frequency technology.
Bei
Verwendung des Filterelements 1 in mehrstufigen Filtern,
wie sie nachfolgend in der Beschreibung zu den 6–8 erläutert werden,
ist ein möglichst
konstantes Impedanzniveau des Filterelements 1 erforderlich.
Diese aufgrund der elektromagnetischen Kopplung der einzelnen Filterelemente 1 notwendigen
näherungsweise
konstanten Impedanzverhältnisse
werden bei Verwendung des Impedanzkorrekturglieds 15 erreicht,
da das Impedanzkorrekturglied 15 im Gegensatz zu einem
vorgeschalteten Impedanztransformator das interne Impedanzniveau
des Filterelements 1 beeinflußt. Dadurch wird anders als
bei einem vorgeschalteten Impedanztransformator erreicht, daß die Einfügedämpfung nicht
mit zunehmender Mittenfrequenzverstimmung ansteigt, sondern ebenfalls
einigermaßen
konstant bleibt.When using the filter element 1 in multi-stage filters, as described in Be writing to the 6 - 8th are explained, is a constant level of impedance of the filter element 1 required. This due to the electromagnetic coupling of the individual filter elements 1 necessary approximately constant impedance ratios are when using the impedance correction element 15 achieved because the impedance correction term 15 in contrast to an upstream impedance transformer, the internal impedance level of the filter element 1 affected. This achieves, unlike an upstream impedance transformer, that the insertion loss does not increase with increasing center frequency detuning, but also remains reasonably constant.
Anstelle
des Widerstandes 17, welcher in dem Impedanzkorrekturglied 15 angeordnet
ist, ist es ebenso möglich,
wie in 5 dargestellt, den Anschlußpunkt 6 zwischen
die zweite einstellbare Kapazität 16 und
das Massepotential 5 zu verlegen. Auf diese Weise entsteht
das in 5 dargestellte abstimmbare Bandpaßfilter.
Das einstufige Bandpaßfilter
umfaßt
neben dem Resonator 2, welcher mit seinem ersten Ende 3 an
dem Massepotential 5 angeschlossen ist, eine Kontaktstelle 8,
welche an dem offenen Ende 4 des Resonators 2 angeordnet
ist. An der Kontaktstelle 8 ist einerseits der Leitungszweig 7 angeordnet,
welcher die Kontaktstelle 8 über eine erste einstellbare
Kapazität 9 sowie
einen Widerstand 10 mit dem Massepotential 5 verbindet.
Weiterhin ist mit der Kontaktstelle 8 eine zweite einstellbare Kapazität 16.1 verbunden,
auf deren von der Kontaktstelle 8 abgewandten Seite der
Anschlußpunkt 6.1 angeordnet
ist. Über
den Anschlußpunkt 6.1 ist die
zweite einstellbare Kapazität 16.1 über eine
Quelle 18 mit dem Massepotential 5 verbunden.
Als Widerstand 17 wirkt in diesem Fall der Widerstand 17.1 der
Quelle 18.Instead of resistance 17 which is in the impedance correction element 15 is arranged, it is possible as well as in 5 shown, the connection point 6 between the second adjustable capacity 16 and the ground potential 5 relocate. This is how the in 5 shown tunable bandpass filter. The single stage bandpass filter includes adjacent to the resonator 2 , which with its first end 3 at the ground potential 5 is connected, a contact point 8th , which at the open end 4 of the resonator 2 is arranged. At the contact point 8th on the one hand is the line branch 7 arranged, which is the contact point 8th over a first adjustable capacity 9 as well as a resistor 10 with the ground potential 5 combines. Furthermore, with the contact point 8th a second adjustable capacity 16.1 connected, on whose from the contact point 8th opposite side of the connection point 6.1 is arranged. About the connection point 6.1 is the second adjustable capacity 16.1 about a source 18 with the ground potential 5 connected. As resistance 17 acts in this case, the resistance 17.1 the source 18 ,
Weiterhin
ist mit der Kontaktstelle 8 eine Last 19 verbunden.
Hierzu ist die Kontaktstelle 8 des Filterelements 1 über eine
weitere zweite einstellbare Kapazität 16.2 sowie eine
weitere Anschlußstelle 6.2 und
einen weiteren Widerstand 17.2 mit dem Massepotential 5 verbunden.Furthermore, with the contact point 8th a burden 19 connected. This is the contact point 8th of the filter element 1 over another second adjustable capacity 16.2 as well as another connection point 6.2 and another resistance 17.2 with the ground potential 5 connected.
Durch
das Ersetzen des Widerstandes 17 durch den Widerstand 17.1 der
Quelle 18 bzw. den Widerstand 17.2 der Last 19 ist
es möglich,
die Verluste in den Widerständen
an eine Stelle zu verlegen, in der sie ohnehin anfallen.By replacing the resistor 17 through the resistance 17.1 the source 18 or the resistance 17.2 the load 19 It is possible to move the losses in the resistors to a place where they occur anyway.
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen abstimmbaren
Bandpaßfilters
ist in 6 dargestellt. Das dargestellte zweistufige Bandpaßfilter 20 umfaßt ein erstes
Filterelement 1.1 und ein zweites Filterelement 1.2.
Die beiden Resonatoren der jeweiligen Filterelemente 1.1 und 1.2 sind
dabei parallel zueinander angeordnet. Entsprechend den vorstehenden
Ausführungen
zu 5 ist mit dem Resonator 2.1 des Filterelements 1.1 über einen
Kontaktpunkt 8.1 eine erste einstellbare Kapazität 9.1 sowie
ein Widerstand 10.1 in einem Leitungszweig 7.1 angeschlossen.
Weiterhin ist an der Kontaktstelle 8.1 ein zweites einstellbares
kapazitives Bauelement 16.1 angeordnet, mit dem in der
Anschlußstelle 6.1 die
Quelle 18 verbunden ist, die somit den Widerstand 17.1 des
Filterelements 1.1 bildet. Das Filterelement 1.2 weist
einen grundsätzlich entsprechenden
Aufbau auf, wobei der Widerstand des Impedanzkorrekturglieds 15.2 durch
die Impedanz der Last 19 gebildet wird. Sämtliche
sich auf das Filterelement 1.2 beziehenden Bauteile sind
in den Bezugszeichen ”.2” gekennzeichnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
des abstimmbaren Bandpaßfilters
sind die beiden Resonatoren 2.1 und 2.2 gegensinnig
angeordnet, d. h. daß das
jeweils erste Ende 3.1 bzw. 3.2 der Resonatoren 2.1 bzw. 2.2 an
den voneinander abgewandten Enden des Resonators 2.1 bzw. 2.2 angeordnet
sind.Another embodiment of a tunable bandpass filter according to the invention is shown in FIG 6 shown. The illustrated two-stage bandpass filter 20 comprises a first filter element 1.1 and a second filter element 1.2 , The two resonators of the respective filter elements 1.1 and 1.2 are arranged parallel to each other. As described above 5 is with the resonator 2.1 of the filter element 1.1 via a contact point 8.1 a first adjustable capacity 9.1 as well as a resistance 10.1 in a line branch 7.1 connected. Furthermore, at the contact point 8.1 a second adjustable capacitive device 16.1 arranged with the in the connection point 6.1 the source 18 connected, which is thus the resistance 17.1 of the filter element 1.1 forms. The filter element 1.2 has a fundamentally corresponding construction, wherein the resistance of the impedance correction element 15.2 through the impedance of the load 19 is formed. All on the filter element 1.2 are referred to in the reference numerals ".2". In the illustrated embodiment of the tunable bandpass filter, the two resonators 2.1 and 2.2 arranged in opposite directions, ie that the first end 3.1 respectively. 3.2 the resonators 2.1 respectively. 2.2 at the opposite ends of the resonator 2.1 respectively. 2.2 are arranged.
In 7 ist
ein dreistufiges abstimmbares Bandpaßfilter 21 dargestellt.
Die Filterelemente 1.1 und 1.2, welche wiederum
mit einer Quelle 18 bzw. einer Last 19 verbunden
sind, entsprechen dem Aufbau nach den Filterelementen 1.1 und 1.2 aus 6. Im
Gegensatz zu 6 sind die Filterelemente 1.1 und 1.2 in
dem Bandpaßfilter 21 der 7 jedoch gleichsinnig
angeordnet. Zwischen den beiden Resonatoren 2.1 und 2.2 ist
ein weiterer Resonator 2.3 angeordnet, welcher zu einem
dritten Filterelement 1.3 gehört. Die drei Resonatoren sind
vorzugsweise von identischer Geometrie. Der Resonator 2.3 weist ebenfalls
ein mit einem Massepotential 5 verbundenes erstes Ende 3.3 auf,
sowie auf der gegenüberliegenden
Seite ein offenes Ende 4.3. Entsprechend den beiden Filterelementen 1.1 und 1.2 ist
auch für das
Filterelement 1.3 eine Kontaktstelle 8.3 vorgesehen,
wobei die Kontaktstelle 8.3 über eine weitere erste einstellbare
Kapazität 9.3 sowie
einen seriell dazu angeordneten Widerstand 10.3 mit dem
Massepotential 5 verbunden ist. Die weitere einstellbare
Kapazität 9.3 und
der Widerstand 10.3 bilden gemeinsam den Leitungszweig 7.3.
Ebenfalls mit der Kontaktstelle 8.3 ist ein Impedanzkorrekturglied 15.3 verbunden,
welches den Kontaktpunkt 8.3 mit dem Massepotential 5 verbindet.
Dabei wird das Impedanzkorrekturglied 15.3 durch eine weitere
einstellbare Kapazität 16.3 sowie
einen seriell angeordneten Widerstand 17.3 gebildet. Für jedes
der verwendeten Filterelemente 1.1, 1.2 sowie 1.3 gilt
dabei gleichermaßen,
daß der
Widerstand des Impedanzkorrekturglieds 15.1, 15.2 oder 15.3 größer ist
als der jeweils zugeordnete Widerstand 10.1, 10.2 oder 10.3 des entsprechenden
Leitungszweigs 7.1, 7.2 oder 7.3. Bevorzugt
ist der Widerstand der jeweiligen Impedanzkorrekturglieder 15.1, 15.2 oder 15.3 um
den Faktor 6–10
größer als
der Widerstand des entsprechenden Leitungszweiges 7.1, 7.2 oder 7.3.In 7 is a three-stage tunable bandpass filter 21 shown. The filter elements 1.1 and 1.2 , which in turn with a source 18 or a load 19 are connected correspond to the structure after the filter elements 1.1 and 1.2 out 6 , In contrast to 6 are the filter elements 1.1 and 1.2 in the bandpass filter 21 of the 7 but arranged in the same direction. Between the two resonators 2.1 and 2.2 is another resonator 2.3 arranged, which to a third filter element 1.3 belongs. The three resonators are preferably of identical geometry. The resonator 2.3 also has one with a ground potential 5 connected first end 3.3 on, as well as on the opposite side an open end 4.3 , According to the two filter elements 1.1 and 1.2 is also for the filter element 1.3 a contact point 8.3 provided, the contact point 8.3 over another first adjustable capacity 9.3 and a resistor arranged serially thereto 10.3 with the ground potential 5 connected is. The further adjustable capacity 9.3 and the resistance 10.3 together form the line branch 7.3 , Also with the contact point 8.3 is an impedance correction term 15.3 connected, which is the contact point 8.3 with the ground potential 5 combines. In the process, the impedance correction element becomes 15.3 through another adjustable capacity 16.3 and a serially arranged resistor 17.3 educated. For each of the filter elements used 1.1 . 1.2 such as 1.3 equally applies that the resistance of the impedance correction element 15.1 . 15.2 or 15.3 is greater than the respective assigned resistance 10.1 . 10.2 or 10.3 of the corresponding line branch 7.1 . 7.2 or 7.3 , The resistance of the respective impedance correction elements is preferred 15.1 . 15.2 or 15.3 by a factor of 6-10 greater than the resistance of the corresponding line branch 7.1 . 7.2 or 7.3 ,
In 8 ist
ein weiteres abstimmbares Bandpaßfilter 22 dargestellt,
das ebenfalls drei Filterelemente 1.1, 1.2 sowie 1.3 umfaßt. Die
Filterelemente 1.2 und 1.3, welche untereinander
gleichsinnig angeordnet sind, sind wiederum gegensinnig zu dem Filterelement 1.1 angeordnet.
Der Aufbau der einzelnen Filterelemente 1.1, 1.2 und 1.3 entspricht dabei
dem Aufbau der entsprechenden Filterelemente aus 7.In 8th is another tunable bandpass filter 22 represented, which also has three filter elements 1.1 . 1.2 such as 1.3 includes. The filter elements 1.2 and 1.3 , which are arranged in the same direction, are in turn opposite to the filter element 1.1 arranged. The structure of the individual filter elements 1.1 . 1.2 and 1.3 corresponds to the structure of the corresponding filter elements 7 ,
Anstelle
der einstellbaren ersten und zweiten Kapazitäten 9 bzw. 16,
welche vorzugsweise als Kapazitätsdioden
ausgeführt
sind, ist es ebenfalls möglich
zur Erlangung einer Bereichsverschiebung oder einer Bereichseinengung
die in 9 dargestellten Kombinationen verschiedener Kapazitäten zu verwenden.
In 9A ist beispielsweise eine Serienschaltung
aus einer einstellbaren Kapazität 16' und einer festen
Kapazität 16 dargestellt. 9B zeigt eine Serienschaltung aus zwei
einstellbaren Kapazitäten 16' und 16'''.
Die einstellbaren Kapazitäten 16' und 16''' werden
vorzugsweise gemeinsam verstellt, was in der 9 durch
die gestrichelte Linie angedeutet ist. 9C zeigt
eine Parallelschaltung aus einer einstellbaren Kapazität 16' sowie einer
nicht einstellbaren Kapazität 16''. 9B zeigt
eine einstellbare Kapazität 16' welche gemeinsam
mit einer zweiten einstellbaren Kapazität 16''' verstellbar
ist.Instead of the adjustable first and second capacities 9 respectively. 16 , which are preferably designed as capacitance diodes, it is also possible to obtain a range shift or a range narrowing in 9 used combinations of different capacities. In 9A is for example a series circuit of an adjustable capacity 16 ' and a fixed capacity 16 shown. 9B shows a series circuit of two adjustable capacities 16 ' and 16 ''' , The adjustable capacities 16 ' and 16 ''' are preferably adjusted together, which in the 9 is indicated by the dashed line. 9C shows a parallel connection of an adjustable capacity 16 ' and a non-adjustable capacity 16 '' , 9B shows an adjustable capacity 16 ' which together with a second adjustable capacity 16 ''' is adjustable.
Die
in den Ausführungsbeispielen
dargestellten Filterelemente 1 werden vorzugsweise in an
sich bekannter Streifenleitertechnik als Mikrostreifenleiter, Koplanarleiter
oder Triplateleiter hergestellt. Durch die gestrichelte Verbindungslinie
in den 6, 7 und 8 wird angedeutet,
daß die
jeweiligen ersten einstellbaren Kapazitäten gemeinsam, sowie die jeweiligen
zweiten einstellbaren Kapazitäten 9 ebenfalls
gemeinsam verstellt werden. Damit wird dem Wunsch nach möglichst
wenigen unabhängigen
Abstimmspannungen Rechnung getragen. Zur Anpassung an Bauteilschwankungen
kann es jedoch erforderlich sein, die einstellbaren Kapazitäten 16 einzeln einzustellen.
Im Falle von Kapazitätsdioden
(Varactordioden) als einstellbare Kapazitäten führt dies zu einer Erhöhung der
Anzahl der entsprechenden Abstimmspannungen.The filter elements shown in the embodiments 1 are preferably prepared in a known stripline technology as a microstrip conductor, coplanar conductor or triode conductor. Through the dashed connecting line in the 6 . 7 and 8th it is indicated that the respective first adjustable capacitances together, as well as the respective second adjustable capacitances 9 also be adjusted together. This takes into account the desire for as few independent tuning voltages as possible. However, to accommodate component variations, it may be necessary to have the adjustable capacitances 16 set individually. In the case of capacitance diodes (varactor diodes) as adjustable capacitances, this leads to an increase in the number of corresponding tuning voltages.
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel kommt
vorzugsweise die elektromagnetische Kopplung zum Einsatz. Im Hinblick
auf neue Bauteiltechnologien kann es jedoch von Vorteil sein, beispielsweise
induktive oder kapazitive Kopplung der Filterelemente 1 zu
verwenden. Ebenso ist es denkbar, anstelle der Impedanzanpassung
mit Hilfe einer einstellbaren Kapazität die Impedanzanpassung durch einen
elektronisch einstellbaren Widerstand vorzunehmen, der dann das
Impedanzkorrekturglied bildet. Die elektronisch einstellbaren Widerstände können dabei
wiederum bei Verwendung mehrstufiger Bandpaßfilter einzeln oder gemeinsam
eingestellt werden.In the illustrated embodiment, preferably the electromagnetic coupling is used. With regard to new component technologies, however, it may be advantageous, for example inductive or capacitive coupling of the filter elements 1 to use. It is also conceivable, instead of the impedance matching with the aid of an adjustable capacitance, to carry out the impedance matching by means of an electronically adjustable resistor, which then forms the impedance correction element. The electronically adjustable resistors can in turn be set individually or jointly when using multi-stage bandpass filters.
