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Quarzfilter regelbarer Bandbreite Es ist ein Quarzfilter regelbarer
Bandbreite bekannt, bei dem der OOuarz mit Schaltelementen zur Beseitigung des Einflusses
seiner Parallelkapazität als Längsglied zwischen zwei als Querglieder geschalteten
Schwingungskreisen liegt (deutsche Patentschrift 675313). Zur Bandbreiteregelung
werden entweder die beiden Schwingungskreise verstimmt, oder es werden die Kopplungen
zwischen dem Quarz und den beiden Kreisen geändert. Es hat sich gezeigt, daß bei
beiden bekannten Quarzfiltern in der Stellung auf schmale Bandbreite die Resonanzkurve
zwar äußerst spitz ist, daß sie jedoch nach einem zunächst steilen Abfall von der
Spitze aus weniger steil abfällt als in der Stellung auf große Bandbreite. Deshalb
ist in der Schmalstellung die Selektion außerhalb des durchgelassenen Bandes nicht
besser, sondern sogarschlechter als in der Breitstellung. Bei dem Quarzfilter mit
verstimmbaren Schwingungskreisen ist dies auf die verstimmten Schwingungskreise
zurückzuführen, weil die Schwingungskreise in der Schmalstellung gegen die Bandmittenfrequenz
verstimmt sind. Bei dem anderen Quarzfilter mit Kopplungsänderungen ist die ungünstige
Resonanzkurve auf eine bei der Kopplungsänderung unbeabsichtigt auftretende Verstimmung
der Sch"vingungskreise zurückzuführen.
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Man hat bekanntlich beim Quarzfilter mit Kopplungsänderung versucht,
die Verstimmungen., die durch die Parallelkapazität des Quarzes und den Neutralisationskondensator
verursacht werden, dadurch zu vermeiden, daß man diese Kapazitäten durch parallel
zu den Kopplungsspulen geschaltete zusätzliche Induktivitäten bei der Reihenresonanzfrequenz
des Quarzes ausgeglichen hat (deutsche Patentschrift 709817). Diese Lösung ist jedoch
unvollkommen, weil der ungünstige Einfluß der Kapazitäten nur bei einer einzigen
Frequenz aufgehoben ist. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß zur Erzielung
einer großen Flankensteilheit bei kleinen Bandbreiten die Güte der quergeschalteten
Schwingungskreise so hoch wie irgendmöglich sein muß und hierzu z. B. Topfkernspulen
erforderlich sind, die eine stetig regelbare gegenrinduktive Kopplung praktisch
nicht erlauben. Unabhängig hiervon besteht noch die weitere Schwierigkeit, daß die
beiden Quarzankopplungen in jeder Stellung des Bandbreitereglers genau einander
gleich sein müssen, um bei überkritischer Kopplung immer untereinander gleich hohe
Höcker auf der Resonanzkurve zu erbalten. Diese Bedingung ist praktisch schwer zu
erfüllen.
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Bei Quarzfiltern, deren Bandbreite durch Änderung des Ankopplungsgrades
des Quarzes an zwei quergeschaltete Parallelsehwingungskreise geregelt wird, ist
die induktive Ankopplung des Quarzes entweder gegeninduktiv oder induktiv-galvanisch
ausbildbar. Induktiv-galvanische Ankopplung liegt vor, wenn der Quarz an Anzapfungen
der Spulen der beiden quergeschalteten Schwingungskreise angeschlossen ist (Funktechnische
Monatshefte, 1937, S.314 bis 318).
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Es ist auch bekannt, an Stelle von regelbaren induktiven Kopplungen
regelbare kapazitive Kopplungen anzuwenden und die obenerwähnten Verstimmungen durch
Anwendung von Differentialkondensatoren zu vermeiden (P i ts ch, Lehrbuch der Funkempfangstechnik,
2. Auflage, S.775). Die praktische Durchführung dieses Vorschlages stößt jedoch
ebenfalls auf Schwierigkeiten, weil die Differentialkondensatoren eine ganz bestimmte,
sehr genau einzuhaltende Kennlinie haben müssen, damit bei jeder Kopplung eine Verstimmung
vermieden ist.
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Ferner ist ein Quarzfilter mit regelbarer Bandbreite und Dämpfungspolen
zu beiden Seiten des Durchlaßbereiches bekannt, bei welchem der längsgeschaltete
Quarz zwischen Anzapfungen der quergeschalteten Parallelschwingungskreise liegt
(britische Patentschrift 516 422). Durch zwei miteinander gegeninduktiv oder kapazitiv
gekoppelte Spulen, von denen jede in Reihe zu der Spule eines der beiden Schwingungskreise
liegt, wird erreicht, daß parallel zum Quarz eine Induktivität erscheint, die so
bemessen ist, daß die Parallelkapazität des. Quarzes neutralisiert ist und dadurch
der Quarz zusammen mit dieser Induktivitä.t außer der Reihenresonanzstelle in der
Bandmitte noch zwei Parallelresonanzstellen hat, welche die erwähnten Dämpfungspole
ergeben. Um die Bandbreite unter Aufrechterhaltung der Symmetrie der Resonanzkurve
regeln zu können, wird zur Änderung der Bandbreite im oberen Teil der Resonanzkurve
der Quarz an andere Anzapfungen der Spulen der quergeschalteten Schwingungskreise
angeschaltet, und gleichzeitig werden zur richtigen Verschiebung der Dämpfungspole
die Parallelkapazität des Quarzes und die parallelliegende Induktivität geändert.
Je nach der Art der zur Änderung der Parallelkapazität und der Induktivität benutzten
Schaltung muß außerdem noch eine
Verstimmung der Schwingungskreise
beseitigt werden. Dieses Quarzfilter hat den Nachteil, daß sich wegen der nur bei
einer einzigen Frequenz wirksamen Neutralisierung nicht die günstigste Filterkurve
erzielen läßt, denn die Filterkurve steigt auf den beiden Außenseiten der Dämpfungspode
wieder an, wodurch eine entsprechend schlechte Selektivität gegenüber frequenzmäßig
weiter abliegenden Sendern entsteht.
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Die Erfindung zeigt, wie die oben beschriebenen Schwierigkeiten beseitigt
werden können. Sie bezieht sich auf das erwähnte Quarzfilter, bei dem der Ankopplungsgrad
des Quarzes an die beiden Schwingungskreise zur Bandbreiteregelung durch Änderung
der Anzapfungen regelbar ist, und besteht darin, daß gleichzeitig mit deT Bandbreiteregelung
der 1\Teutralisationskondensator auf eine solche Kapazität umgeschaltet wird, daß
die Neutralisation trotz Änderung des Verhältnisses der an der Anzapfung liegenden
Spannung zur gegenphasigen Spannung erhalten bleibt, und daß gleichzeitig die durch
Umschaltung der Anzapfungen und der Neutralisatio:nskapazität verursachte Verstimmung
beider Schwingungskreise durch eine entsprechende Umschaltung der Abstimmkapazitäten
der Scihwingungskreise ausgeglichen wird.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sich für jede Stellung
des Bandhreitereglers die Verstimmungen genau beseitigen lassen. Man muß zwar bei
dem erfindungsgemäßen Filter in Kauf nehmen, daß die Bandhreiteregelung stufenweise
statt stetig erfolgt, jedoch spielt diese Eigenschaft gegenüber den geschilderten
Vorteilen meist keine Rolle. Anzapfungen können auch an Spulen. hoher Güte, z. B.
an Topfkernspulen, leicht ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Güte angebracht
werden und lassen sich an den Spulen der beiden Schwingungskreise mit ausreichender
Genauigkeit an der gleichen Stelle anbringen, wodurch die Bedingung der untereinander
gleichen Ankopplungen erfüllt wird. Versuche haben gezeigt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen
Quarzfilter Selektionen mit einfachen Mitteln erreichen lassen, für die bei Anwendung
der bisher bekannten. Quarzfilter mehr Quarze erforderlich waren.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Quarz
Q liegt als Längsglied zwischen den beiden quergeschalteten Schwingungskreisen I
und II. Die Bandbreite wird durch die Schalter S1 his S5, die miteinander gekuppelt
sind, eingestellt. In der dargestellten Schaltstellung des. Schalters S4 ist der
Neutralisationskondensator CN i wirksam, mit dem der E,influß der Kapazität Co des
Quarzes neutralisiert wird. Zur Gewinnung der Neutralisationsspannung ist eine Anzapfung
der Spule L1 an Erde gelegt, so daß sich eine zur übertragenen Spannung UA gegenphasige
Spannung UN ergibt. Zur Erzielung einer symmetrischen Anordnung ist auch
eine Anzapfung der Spule L2 an Erde gelegt. Die Bandbreite wird mittels der Schalters,
und S2 geändert, indem diese Schalter die Ankopplung des Quarzes Q an die Spulen
L1 und L2 unter Verwendung 7o11 Anzapfungen an diesen Spulen ändern. Bei dieser
Kopplungsänderung wird jedoch die in der ersten Bandbreitestellung eingestellte
Neutralisation gestört, weil das Verhältnis der übertragenen Spannung UA zur Neutralisationsspannung
UN geändert wird. Deshalb wird zwangläufig mit der Umschaltung der Schalter
S1 und S2 der Schalter S4 auf einen anderen Neutralisatio.nskondensatoT CN umgeschaltet,
der für die neue Bandbrei.testellung richtig eingestellt wird.
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Parallel zum Schwingungskreis I liegt die Reihenschaltung der Quarzkapazität
Co und der Kapazität des jeweils eingeschalteten Neutralisationskondensators CN.
Der Neutralisationskondensator liegt ferner über den unteren Teil der Spule L1 parallel
zum oberen Teil der Spule L2. Wegen der verschieden großen Neutralisationskondensatoren
ist die Verstimmung der beiden Schwingungskreise in jeder Bandbreitenstellung eine
andere. Deshalb wird zum Schwingungskreis I einer der drei Trimmerkondensatoren
T11, T12 oder Ti3 mittels des Schalters S3 parallel geschaltet. Entsprechend liegt
parallel zum Schwingungskreis II einer der drei Trimmerkondensatoren T21, T22, T23
über den Schalter S5.