DE1416240C - Mehrkreisiges, abstimmbares UKW-Filter - Google Patents

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.

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 leerlaufenden 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 Form einer'flachen Dose oder eines flachen Kastens enthält, die miteinander gekoppelt ao 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 entspre- as chende 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.

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 ,55 der Koppelöffnungen, über die die einzelnen Resonatoren gekoppelt sind, eine zusätzliche Impedanz transformiert, da die Außenwände einander benachbarter Resonatoren entweder als kurzgeschlossene oder als leerlaufende 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.

Mit den bekannten Filteranordnungen lassen sich lediglich solche Dämpfungscharakteristiken 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 versteuern. 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.

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 versteuerten Filters erreicht werden, und daß sich gleichzeitig ein mechanisch stabiler Aufbau des Filters ergibt.

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 eines Parallelschwingkreises 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 dc^T 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 welche 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.

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.

In der Fig. 1 ist der elektrische Aufbau eines zur Erläuterung der Erfindung gewählten zweikreisigen UKW-Filters an Hand einer Schaltung dargestellt.

Der konstruktive Aufbau dieses Filters ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in der F i g. 2 wiedergegeben.

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.

Die in der Schaltung der Fig. 1 dargestellten Filterelemente C₁ 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 m 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 II 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 T 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 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 8. 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 C₁, durch Drehen der Kappe 5' die Kapazität des Kondensators C₄ und durch Drehen der Platte 8 die

ίο 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 Il ist geschlitzt und besitzt zwei kreisförmige Ausnehmungen, welche beim Zusammendrücken des Schlitzes durch

ao Schrauben die Topfkreise 1 und 1' klammerartig umspannen. Diese Ausbildung der Platte 11 und die Zusammenfassung der Torpfkreise 1 und Γ zu einer Baueinheit ist aus der schematischen Darstellung der F i g. 3 ohne weiteres zu erkennen.

as 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.

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.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   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, dadurch gekennzeichnet, daß Querzweige mit dem elektrischen Verhalten eines Parallelschwingkreises (L₁, C₁) durch Schwingtöpfe (1) realisiert sind, bei welchen der die Schwingkreisinduktivität (L₁) ergebende koaxiale Innenleiter (3) an seinem einen Ende durch einen Zylinderkondensator kapazitiv belastet ist, dessen spannungführende Elektrode aus einem Hohlzylinder (6) besteht, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmes-

   ser des koaxialen Innenleiters (3), der durch eine Scheibe mit dem Hohlzylinder (6) leitend verbunden ist, in den an seiner der Scheibe gegenüberliegenden Stirnseite als zweite Belegung des Zylinderkondensators eine mit der Außenwand des Schwingtopfes (1) leitend verbundene Kappe (5) mit einstellbarer Eintauchtiefe ragt, und daß Querzweige des Filters, von weichen das elektrische Verhalten der Reihenschaltung eines Parallelschwingkreises (L₂, C₄) mit einem Konden-

   sator (C₁) gefordert ist, durch Schwingtöpfe (1') realisiert sind, bei welchen der für die Schwingkreisinduktivität (L₂) maßgebende koaxiale Innenleiter (3') an seinem einen Ende einen als Par-

   allelkondcnsator(CJ wirksamen Zylinderkondensator an sich gleichen Aufbaues aufweist, jedoch der Scheibe, die den koaxialen Innenleiter (3') mit dem spannungführenden Hohlzylinder (6') des Zylinderkondensators verbindet, zur Realisicrung des dem Parallelschwingkreis (L.,. C₄) in Reihe geschalteten Kondensators (C₃) in veränderbarem Abstand eine Scheibe (8) einer weiteren Scheibe (7) gegenüberstellt, die sich in dem nicht von der veränderbaren Gegenelektrode (5) ίο erfüllten Raumabschnitt des die spannungführende Elektrode des Parallelkondensalors bildenden Hohlzylindcrs (6') befindet und die eine Ausnehmung (9) aufweist, in welche mit außerhalb der Schwingtöpfe (1, 1') einstellbarer Eintauchtiefe ein Stift (10) ragt, der durch die Scheibe hindurchgeführt ist, die den koaxialen Innenleiter (3) des ersten Schwingtopfes (1) mit der spannungführenden Belegung (6) des Zylinderkondensators dieses Schwingtopfes leitend verbindet und der ferner an diametral gegenüberliegenden Stellen durch Öffnungen der Außenwand des ersten Schwingtopfes (1) sowie durch eine weitere Öffnung der Außenwand des zweiten Schwingtopfes (J') hindurchtritt und auf diese Weise zusammen mit der Ausnehmung (9) eine veränderbare Längskapazität (C,) zwischen den beiden Schwingtöpfen (1, Γ) bildet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen