DE1416240B1

DE1416240B1 - Multi-circuit, tunable FM filter

Info

Publication number: DE1416240B1
Application number: DE19521416240
Authority: DE
Inventors: Walter Mueller; Guenter Schacht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-07-26
Filing date: 1952-07-26
Publication date: 1969-10-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrkreisiges, abstimmbares UKW-Filter, dessen durch Längsreaktanzen gekoppelte Querzweige von achsparallel aneinandergereihten Topfkreisen gebildet sind, für die ein allen Schwingtöpfen gemeinsames Halteelement vorgesehen ist, das die Außenwände der jeweils einen koaxialen Innenleiter enthaltenden Schwingtöpfe leitend miteinander verbindet.The invention relates to a multi-circuit, tunable VHF filter, whose transverse branches, coupled by longitudinal reactances, are lined up parallel to the axis Cup circles are formed for which a holding element common to all vibrating pots it is provided that the outer walls of each contain a coaxial inner conductor Vibrating pots conductively connects with one another.

Zum Aufbau von Bandfiltern im Bereich der ultrakurzen Wellen werden häufig sogenannte Koaxialleitungskreise verwendet, die beispielsweise einseitig kurzgeschlossen sind und die die Induktivität eines Parallelresonanzkreises darstellen. Dem leer laufenden Innenleiterende wird ein im allgemeinen in seinem Kapazitätswert veränderbarer Kondensator zugeschaltet, der die Kapazität des Parallelresonanzkreises bildet. Es ist bereits ein Filter für sehr kurze elektrische Wellen bekanntgeworden, das zwei Hohlraumschwinger in Formeiner flachen Dose oder eines flachen Kastens enthält, die miteinander gekoppelt sind. Eine derartige Anordnung eignet sich jedoch nur sehr schlecht für den Einsatz im Bereich der ultrakurzen Wellen, da die einzelnen Hohlraumresonatoren verhältnismäßig große räumliche Abmessungen haben müßten, wenn eine ihrer Natur entsprechende Hohlraumresonanz entstehen soll. Es sind ferner aus koaxialen Leitungskreisen bestehende Bandfilter bekanntgeworden, bei denen die einzelnen Koaxialleitungskreise mittels einer koaxialen Leitung verbunden sind. Bei diesen Filtern müssen jedoch zusätzliche Anschlußmöglichkeiten zur Anbringung der koaxialen Leitung an den einzelnen Resonatoren vorgesehen werden. Es sind ferner Bandfilter bekanntgeworden, bei denen mehrere Innenleiter in einem Gehäuse untergebracht sind, wobei gegebenenfalls benachbarte Resonatoren durch eine gemeinsame leitende Wand unterteilt sein können. Derartige Filter sind jedoch hinsichtlich der mechanischen Herstellung verhältnismäßig schwer zu handhaben, wenn Exemplarstreuungen weitgehend vermieden werden sollen.To be used to build band filters in the area of ultrashort waves so-called coaxial line circles are often used, for example one-sided are short-circuited and represent the inductance of a parallel resonance circuit. The idling inner conductor end is generally a capacitance value A changeable capacitor is switched on, which increases the capacity of the parallel resonance circuit forms. A filter for very short electrical waves has already become known, the two cavity transducers in the form of a flat can or box that are coupled to each other. However, such an arrangement is suitable only very bad for use in the field of ultrashort waves, as the individual Cavity resonators would have to have relatively large spatial dimensions if a cavity resonance corresponding to its nature should arise. There are also off coaxial line circles existing band filter become known, in which the individual Coaxial line circuits are connected by means of a coaxial line. With these Filters must, however, have additional connection options for attaching the coaxial Line to be provided on the individual resonators. There are also band filters became known, in which several inner conductors are housed in one housing, where appropriate, adjacent resonators by a common conductive wall can be divided. However, such filters are mechanical in terms of Production relatively difficult to handle if the specimen scatter is large should be avoided.

Es ist ferner eine Laufzeitkette für einen Frequenzbereich um 450 MHz bekanntgeworden, bei der zur Erzielung einer vorgegebenen Laufzeit sehr viele einzelne Resonanzelemente in der Art einer Matrix angeordnet sind. Die einzelnen Resonanzelemente bestehen dabei aus Topfkreisen, die achsparallel zueinander angeordnet sind. An ihren Stirnseiten sind die in den einzelnen Zeilen der Matrix liegenden Topfkreise mit Hilfe von Streifen verbunden, denen im wesentlichen eine mechanische Aufgabe zukommt, nämlich die Einstellung des Abstandes zwischen den einzelnen Schwingtöpfen. über das Material dieser Streifen läßt sich der bekannten Anordnung kein Hinweis entnehmen. Unabhängig davon, aus welchem Material die Streifen bestehen, wird in den Bereich der Koppelöffnungen, über die die einzelnen Resonatoren gekoppelt sind, eine zusätzliche Impedanz transformiert, da die Außenwände einander benachbarter Resonatoren entweder als kurzgeschlossene oder als leer laufende Leitungsabschnitte wirken. In jedem Fall hat dies zur Folge, daß die Außenwände der Topfkreise in das elektrische Gesamtverhalten eines derartigen Filters eingehen, so daß der Nachteil auftritt, daß im konstruktiven Aufbau eines derartigen Filters auch die Oberfläche, der Abstand der einzelnen Topfkreise sowie die genaue Einhaltung der Kurzschluß- bzw. der Leerlaufebenen außerhalb der Topfkreise berücksichtigt werden müssen. Die vorstehenden überlegungen lassen sich auch auf ein Mikrowellenfilter anwenden, wie es beispielsweise durch das Buch von M e g 1 a, »Dezimeterwellentechnik«, Fachbuchverlag GmbH., Leipzig, 1952, insbesondere S. 150 und 154, bekanntgeworden ist.It is also a delay chain for a frequency range around 450 MHz became known, at which very many to achieve a given runtime individual resonance elements are arranged in the manner of a matrix. The single ones Resonance elements consist of cup circles that are arranged axially parallel to one another are. At their end faces are those in the individual rows of the matrix Pot circles connected with the help of strips, which are essentially mechanical The task is to set the distance between the individual vibrating pots. The known arrangement does not provide any information about the material of these strips remove. Regardless of what material the strips are made of, in the area of the coupling openings via which the individual resonators are coupled, an additional impedance is transformed because the outer walls are more adjacent to each other Resonators either as short-circuited or as idle line sections works. In any case, this has the consequence that the outer walls of the pot circles in the enter into electrical overall behavior of such a filter, so that the disadvantage occurs that in the structural design of such a filter also the surface, the distance between the individual pot circles as well as the exact compliance with the short-circuit or the idle levels outside the pot circles must be taken into account. the The above considerations can also be applied to a microwave filter, such as it for example through the book by M e g 1 a, "Dezimeterwellenechnik", Fachbuchverlag GmbH., Leipzig, 1952, in particular pp. 150 and 154, has become known.

Mit den bekannten Filteranordnungen lassen sich lediglich solcheDämpfungscharakteristiken erreichen, die keinerlei Dämpfungspole im Sperrdämpfungsverhalten aufweisen. Bekanntlich läßt sich beim Aufbau von Filtern häufig ein wesentlich geringerer schaltungstechnischer Aufwand dann erzielen, wenn es gelingt, die Dämpfungscharakteristik eines Filters zu versteilern. Aus diesem Grund ist es auch für mit koaxialen Leitungskreisen aufgebaute UKW-Filter erstrebenswert, den Aufbau des Filters so zu gestalten, daß ein Dämpfungspol in der Übertragungscharakteristik des Filters auftritt.With the known filter arrangements only such damping characteristics can be obtained achieve that do not have any damping poles in the locking damping behavior. As is well known When setting up filters, a much lower circuitry can often be used Achieve effort if it succeeds in the damping characteristics of a filter to steepen. For this reason, it is also suitable for those built with coaxial line circuits VHF filter striving to make the structure of the filter so that a pole of attenuation occurs in the transmission characteristics of the filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verhältnismäßig einfachen Weg zum Aufbau von Bandfiltern für den UKW-Bereich zu zeigen, insbesondere soll erreicht werden, mehrkreisige, aus einzelnen voneinander getrennten Resonatoren bestehende Filter derart zu einer Einheit zusammenzufügen, daß die dem elektrischen Ersatzschaltbild entsprechenden Filtereigenschaften eines versteilerten Filters erreicht werden, und daß sich gleichzeitig ein mechanisch stabiler Aufbau des Filters ergibt.The invention is based on the object of a relatively simple one To show the way to set up band filters for the VHF range, in particular can be achieved, multi-circuit, from individual separate resonators to merge existing filters into a unit in such a way that the electrical Equivalent circuit diagram corresponding filter properties of a steepened filter can be achieved, and that at the same time a mechanically stable structure of the filter results.

Ausgehend von einem mehrkreisigen, abstimmbaren UKW-Filter, dessen durch Längsreaktanzen gekoppelte Querzweige von achsparallel aneinandergereihten Topfkreisen gebildet sind, für die ein allen Schwingtöpfen gemeinsames Halteelement vorgesehen ist, das die Außenwände der jeweils einen koaxialen Innenleiter enthaltenden Schwingtöpfe leitend miteinander verbindet, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Querzweige mit dem elektrischen Verhalten einesParallelschwingkreises durch Schwingtöpfe realisiert sind, bei welchen der die Schwingkreisinduktivität ergebende koaxiale Innenleiter an seinem einen Ende durch einen Zylinderkondensator kapazitiv belastet ist, dessen spannungführende Elektrode aus einem Hohlzylinder besteht, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des koaxialen Innenleiters, der durch eine Scheibe mit dem Hohlzylinder leitend verbunden ist, in den an seiner der Scheibe gegenüberliegenden Stirnseite als zweite Belegung des Zylinderkondensators eine mit der Außenwand des Schwingtopfes leitend verbundene Kappe mit einstellbarer Eintauchtiefe ragt, und daß Querzweige des Filters, von welchen das elektrische Verhalten der Reihenschaltung eines Parallelschwingkreises mit einem Kondensator gefordert ist, durch Schwingtöpfe realisiert sind, bei welchen der für die Schwingkreisinduktivität maßgebende koaxiale Innenleiter an seinem einen Ende einen als Parallelkondensator wirksamen Zylinderkondensator an sich gleichen Aufbaues aufweist, jedoch der Scheibe, die den koaxialen Innenleiter mit dem spannungführenden Hohlzylinder des Zylinderkondensators verbindet, zur Realisierung des dem Parallelschwingkreis in Reihe geschalteten Kondensators in veränderbarem Abstand eine Scheibe einer weiteren Scheibe gegenübersteht, die sich in dem nicht von der veränderbaren Gegenelektrode erfüllten Raumabschnitt des die spannungführende Elektrode des Parallelkondensators bildenden Hohlzylinders befindet und die eine Ausnehmung aufweist, in weiche mit außerhalb der Schwingtöpfe einstellbarer Eintauchtiefe ein Stift ragt, der durch die Scheibe hindurchgeführt ist, die den koaxialen Innenleiter des ersten Schwingtopfes mit der spannungführenden Belegung des Zylinderkondensators dieses Schwingtopfes leitend verbindet und der ferner an diametral gegenüberliegenden Stellen durch Öffnungen der Außenwand des ersten Schwingtopfes sowie durch eine weitere Öffnung der Außenwand des zweiten Schwingtopfes hindurchtritt und auf diese Weise zusammen mit der Ausnehmung eine veränderbare Längskapazität zwischen den beiden Schwingtöpfen bildet.Based on a multi-circuit, tunable VHF filter, its Cross-branches of those lined up parallel to the axis, coupled by longitudinal reactances Cup circles are formed for which a holding element common to all vibrating pots it is provided that the outer walls of each contain a coaxial inner conductor This object is achieved according to the invention solved that shunt branches with the electrical behavior of a parallel resonant circuit are realized by vibrating pots, in which the resonant circuit inductance resulting coaxial inner conductor at one end through a cylinder capacitor is capacitively loaded, the live electrode of which consists of a hollow cylinder exists whose diameter is larger than the diameter of the coaxial inner conductor, which is conductively connected to the hollow cylinder by a disc, into the the face opposite the disc as a second assignment of the cylinder capacitor one with the outer wall of the vibrating bowl conductively connected cap with adjustable Immersion depth protrudes, and that cross-branches of the filter, of which the electrical Behavior of the series connection of a parallel resonant circuit with a capacitor is required, are realized by vibrating pots, in which the for the resonant circuit inductance decisive coaxial inner conductor at one end as a parallel capacitor effective cylinder capacitor has the same structure, but the disc, which connects the coaxial inner conductor with the live hollow cylinder of the cylinder capacitor connects, to realize the capacitor connected in series to the parallel resonant circuit at a variable distance a disk faces another disk, which in the space section of the not filled by the changeable counter electrode the live electrode of the parallel capacitor forming the hollow cylinder is located and has a recess in soft with outside of the vibrating pots adjustable immersion depth a pin that protrudes through the pane is passed through, which the coaxial inner conductor of the first vibrating bowl with the live occupancy of the cylinder capacitor of this vibrating pot is conductive connects and also at diametrically opposite points through openings the outer wall of the first vibrating bowl and through a further opening in the outer wall of the second vibrating pot passes through and in this way together with the recess forms a variable longitudinal capacitance between the two oscillating pots.

Der erfindungsgemäße Filteraufbau hat den Vorteil, daß die Leitungen zu den einzelnen Filterelementen sehr kurz sind und die Filterelemente zu einer starren und mechanisch festen Baueinheit zusammengefaßt sind. Da in dem Filter enthaltene kapazitive Filterelemente einstellbar ausgebildet sind, bietet der erfindungsgemäße Filteraufbau noch die Möglichkeit, jedes kapazitive Filterelement unabhängig von den anderen zu verändern. Schließlich sei noch erwähnt, daß der erfindungsgemäße Filteraufbau eine in ihren äußeren Abmessungen gedrängte Baueinheit darstellt.The filter structure according to the invention has the advantage that the lines to the individual filter elements are very short and the filter elements to one rigid and mechanically strong structural unit are combined. As contained in the filter capacitive filter elements are designed to be adjustable, offers the invention Filter structure still the possibility of each capacitive filter element independently of to change the other. Finally, it should be mentioned that the inventive Filter structure represents a compact unit in its external dimensions.

In der F i g. 1 ist der elektrische Aufbau eines zur Erläuterung der Erfindung gewählten zweikreisigen UKW-Filters an Hand einer Schaltung dargestellt.In FIG. 1 is the electrical construction of an explanatory diagram of FIG Invention selected two-circuit VHF filter shown on the basis of a circuit.

Der konstruktive Aufbau dieses Filters ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in der F i g. 2 wiedergegeben.The structural design of this filter is exemplary Embodiment in FIG. 2 reproduced.

Die F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung das zweikreisige Filter als Baueinheit, während die F i g. 4 eine konstruktive Einzelheit des Koppelgliedes wiedergibt.The F i g. 3 shows the two-circuit filter in a schematic representation as a structural unit, while the F i g. 4 shows a structural detail of the coupling link reproduces.

Die in der Schaltung der F i g. 1 dargestellten Filterelemente Cl und L1 des Filterkreises I bilden Teile des Topfkreises 1. Der Topf 2 des Topfkreises 1 bildet den Außenleiter und der Stab 3 des Topfkreises 1 den Innenleiter einer kurzgeschlossenen koaxialen Leitung, welche hier als Induktivität L1 wirkt. Der Stab 3 ist durch einen Isolierstoffstab 4 in der Achsrichtung verlängert und dient zur Führung einer mit Außengewinde versehenen Kappe 5, welche in einem an dem oberen Rand des Topfes 2 angebrachten Innengewinde verstellbar ist. Die Kappe 5 bildet eine Elektrode eines Kondensators, während die Gegenelektrode durch einen Topf 6 gebildet wird, der von dem Stab 3 getragen wird. Die Kappe 5 und der Topf 6 bilden den Kondensator C1. Durch Drehen der Kappe 5 ist die Kapazität des Kondensators C1 veränderbar. Die Filterelemente des Filterkreises 1I bilden Teile des Topfkreises 1', wobei wiederum der Topf 2' den Außenleiter und der Stab 3' den Innenleiter einer kurzgeschlossenen koaxialen Leitung bilden, welche hier ebenfalls als Induktivität L2 wirkt. Auch der Stab 3' ist durch einen Isolierstoffstab 4' verlängert; er dient zur Führung einer mit Außengewinde versehenen Kappe 5', welche in einem an dem Rand des Topfes 2' angebrachten Innengewinde verstellbar ist. Die Kappe 5' bildet eine Elektrode eines Kondensators, während die Gegenelektrode von einem Topf 6' gebildet ist, der von dem Stab 3' getragen wird. Die Kappe 5' und der Topf 6' bilden den Kondensator C4, dessen Kapazität durch Drehen der Kappe 5' veränderbar ist. Unterschiedlich gegenüber dem Topfkreis 1 ist, daß innerhalb des Topfes 6' ein i weiterer einstellbarer Kondensator, nämlich der Kondensator C3, untergebracht ist; dieser besteht aus der auf dem Isolierstoffstab 4' starr befestigten Scheibe 7 und der gegenüber dieser Scheibe verstellbaren Platte B. Die Scheibe 7 besitzt eine Ausnehmung 9, in welche ein Stift 10, der am Topfkreis 1 befestigt ist, eingedreht werden kann und so das verstellbare Koppelglied, nämlich den Kondensator C2, bildet. Zusammenfassend ist also festzustellen, daß durch Drehen der Kappe 5 die Kapazität des Kondensators Cl, durch Drehen der Kappe 5' die Kapazität des Kondensators C4 und durch Drehen der Platte 8 die Kapazität des Kondensators C3 verändert werden kann; durch Drehen des Stiftes 10 kann der gewünschte Wert der Kapazität C2 eingestellt werden. Die Topfkreise 1 und 1' sind zu einer mechanischen Baueinheit mittels der starren Platte 11 zusammengefaßt, welche die untere Verbindungsleitung zwischen den beiden Filterkreisen I und II gemäß der Schaltung der F i g. 1 bildet. Die Platte 11 ist geschlitzt und besitzt zwei kreisförmige Ausnehmungen, welche beim Zusammendrücken des Schlitzes durch Schrauben die Topfkreise 1 und 2 klammerartig umspannen. Diese Ausbildung der Platte 11 und die Zusammenfassung der Topfkreise 1 und 2 zu einer Baueinheit ist aus der schematischen Darstellung der F i g. 3 ohne weiteres zu erkennen.In the circuit of FIG. 1 shown filter elements Cl and L1 of the filter circuit I form parts of the pot circle 1. The pot 2 of the pot circle 1 forms the outer conductor and the rod 3 of the pot circle 1 the inner conductor of a short-circuited coaxial line, which acts here as inductance L1. The rod 3 is extended in the axial direction by an insulating rod 4 and serves to guide a cap 5 provided with an external thread, which is adjustable in an internal thread attached to the upper edge of the pot 2. The cap 5 forms an electrode of a capacitor, while the counter electrode is formed by a pot 6 which is carried by the rod 3. The cap 5 and the pot 6 form the capacitor C1. By turning the cap 5, the capacitance of the capacitor C1 can be changed. The filter elements of the filter circuit 1I form parts of the cup circle 1 ', with the cup 2' again forming the outer conductor and the rod 3 'forming the inner conductor of a short-circuited coaxial line, which here also acts as inductance L2. The rod 3 'is also extended by an insulating rod 4'; it serves to guide a cap 5 'provided with an external thread, which is adjustable in an internal thread attached to the edge of the pot 2'. The cap 5 'forms an electrode of a capacitor, while the counter electrode is formed by a pot 6' which is carried by the rod 3 '. The cap 5 ' and the pot 6' form the capacitor C4, the capacitance of which can be changed by turning the cap 5 '. It differs from pot circle 1 in that a further adjustable capacitor, namely capacitor C3, is housed within pot 6 '; this consists of the 'fixed on the Isolierstoffstab 4 mounted pulley 7 and the opposing said disc adjustable plate B. The disc 7 has a recess 9 into which a pin 10 which is fixed to the cavity resonator 1 can be screwed, and so the adjustable Coupling element, namely the capacitor C2, forms. In summary, it can be stated that the capacitance of the capacitor C1 can be changed by rotating the cap 5, the capacitance of the capacitor C4 can be changed by rotating the cap 5 'and the capacitance of the capacitor C3 can be changed by rotating the plate 8; by turning the pin 10 , the desired value of the capacitance C2 can be set. The pot circles 1 and 1 ' are combined to form a mechanical unit by means of the rigid plate 11 , which forms the lower connecting line between the two filter circles I and II according to the circuit of FIG. 1 forms. The plate 11 is slotted and has two circular recesses which, when the slot is compressed by screws, encircle the cup circles 1 and 2 like a clamp. This design of the plate 11 and the combination of the pot circles 1 and 2 to form a structural unit is shown in the schematic illustration in FIG. 3 easily recognizable.

Die F i g. 4 läßt konstruktive Einzelheiten hinsichtlich der Befestigung des Stiftes 10 erkennen. Der Stift 10 ist radial durch den Boden des Topfes 6 geführt und durch die auf den Isolierstoffstab 4 aufgebrachte, in das Gewinde des Stiftes 10 eingreifende Feder 12 verspannt, um die Einstellung des Stiftes 10 schüttelfest zu machen.The F i g. 4 reveals structural details relating to the attachment of the pin 10 . The pin 10 is guided radially through the bottom of the pot 6 and is tensioned by the spring 12 applied to the insulating rod 4 and engaging the thread of the pin 10 in order to make the setting of the pin 10 shake-proof.

Der erfindungsgemäße Filteraufbau ist nicht nur für zweikreisige Filter verwendbar, sondern kann in entsprechender Erweiterung auch für Filter mit mehr als zwei Kreisen Anwendung finden.The filter structure according to the invention is not only for two-circuit filters usable, but can also be used for filters with more apply as two circles.

Claims

Patent claim: Multi-circuit, tunable VHF filter, the cross-branches of which, coupled by longitudinal reactances, are formed by axially parallel pot circles, for which a holding element common to all vibrating pots is provided, which conductively connects the outer walls of the vibrating pots, each containing a coaxial inner conductor, characterized in that Cross branches with the electrical behavior of a parallel resonant circuit (L1, Cl) are implemented by vibrating pots (1), in which the coaxial inner conductor (3) resulting in the resonant circuit inductance (L1) is capacitively loaded at one end by a cylinder capacitor, the live electrode of which consists of a Hollow cylinder (6) , the diameter of which is greater than the diameter of the coaxial inner conductor (3), which is conductively connected to the hollow cylinder (6) by a disk, in the end face opposite the disk as a second assignment of the cylinder capacitor ne with the outer wall of the vibrating bowl (1) conductively connected cap (5) with adjustable immersion depth protrudes, and that shunt branches of the filter, of which the electrical behavior of the series connection of a parallel resonant circuit (L., C4) with a capacitor (C. ") is required is, are realized by vibrating pots (1 ') , in which the coaxial inner conductor (3'), which is decisive for the resonant circuit inductance (L2), has a cylindrical capacitor acting as a parallel capacitor (C4) at one end of the same structure, but the disc, which connects the coaxial inner conductor (3 ') with the live hollow cylinder (6') of the cylinder capacitor, for the realization of the capacitor (C3) connected in series with the parallel resonant circuit (L2, C4) at a variable distance a disk (8) of another disk (7) is opposite, which is in the space section of the voltage-carrying electrode of the parallel capacitor bi The hollow cylinder (6 ') is located and has a recess (9) into which a pin (10) protrudes with an immersion depth that is adjustable outside of the vibrating pots (1, 1'), which is passed through the disk that supports the coaxial inner conductor (3 ) the first vibrating pot (1) conductively connects this vibrating pot with the live occupancy (6) of the cylinder capacitor and which furthermore connects at diametrically opposite points through openings in the outer wall of the first vibrating pot (1) and through a further opening in the outer wall of the second vibrating pot (1 ') ) and in this way, together with the recess (9), forms a variable longitudinal capacitance (C2) between the two vibrating pots (1,1 ').