DE1616673B1

DE1616673B1 - Filteranordnung fuer hohe Frequenzen

Info

Publication number: DE1616673B1
Application number: DE1961M0048949
Authority: DE
Inventors: Janos Bodonyi
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1960-05-23
Filing date: 1961-05-05
Publication date: 1970-03-12
Also published as: GB980075A; FR1289374A

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Armen des \derarmigen Richtkopplers angeschlossen Filteranordnung für hohe Frequenzen mit vorge- sind. Die über einen Arm in den Richtkoppler einschriebener Frequenzabhängigkeit der Dämpfung tretende Energie wird von diesen Abschlußwideroder Phase, bestehend aus einem Richtkoppler mit ständen reflektiert. Maßgebend für die am Ausgang vier Anschlüssen, vorzugsweise einem 3-dB-Koppler, 5 der Anordnung erscheinende Energie ist das Phasenvon dem ein Anschluß den Eingang und ein weiterer verhältnis zwischen den reflektierten Teilwellen. Je Anschluß den Ausgang der Anordnung- bildet und nachdem, ob diese Teilwellen sich phasenmäßig dessen andere beiden Anschlüsse mit je einem rei- addieren oder subtrahieren, erhält man einen Bandnen Blindwiderstand beschaltet sind. Der Gegenstand paß oder eine Bandsperre. Die Filteranordnung läßt der Erfindung betrifft somit ein Brückenfilter, dessen io solche Frequenzen passieren, für die die Phasen-Übertragungseigenschaften veränderbar sind. Aus der differenz verschwindet, während Frequenzen, für deutschen Patentschrift 885 764 sind bereits um- welche die Phasendifferenz 180° beträgt, unterdrückt schaltbare Brückenfilter bekannt, deren Bauelemente werden. Durch entsprechende Dimensionierung der konzentrierte Kapazitäten und Induktivitäten auf- obenerwähnten Abschlüsse kann somit eine Hochweisen. 15 paß-, Tiefpaß- oder Bandpaßcharakteristik erzielt

Ferner ist bereits durch die USA.-Patentschrift werden.

2531447 eine Filteranordnung mit einem Rieht- Di_e erfindungsgemäße Filteranordnung ist ins-

koppler bekanntgeworden, die einen Eingang, einen besondere geeignet für sogenannte Brückenweichen Ausgang und zwei Abzweige besitzt. Die Abzweige (Diplexer). Diese Filter dienen dazu, um zwei Sender, sind mit reinen Blindwiderständen abgeschlossen. Die 20 beispielsweise einen Fernsehbildsender und den zuin den Eingang eingespeiste Hocblrequenzenergie gehörigen Tonsender, an eine gemeinsame Antenne wird in diese beiden Abzweige geleitet und durch anzukoppeln. Bei einer solchen Ausführungsform deren total reflektierende Abschlüsse reflektiert und können zwei Leitungsverzweigungen (Hybriden) vermit entsprechender Phase wieder vereinigt. Damit wendet werden, welche zusammen mit zwei der oben entsteht am Ausgang ein frequenzabhängiger Durch- 25 beschriebenen Filter zu einer Brückenweiche ergänzt laß, der einer Filterwirkung gleichkommt. werden. Jedes Filter ist hierbei mit einem verschie-

Auf ähnliche Weise ist dieses Problem auch bereits denen Ausgangsarm einer der Leitungsverzweigungen in einer Dissertationsschrift von Walter Neu bekannt- _und dem Eingangsarm der anderen Verzweigung vergeworden (»Mitteilungen aus dem Institut für Hoch- bunden. Die beiden Sender sind mit je einem der frequenztechnik an der ETH Zürich«, Verlag Lee- ₃₀ verbleibenden vier Verzweigungsarme verbunden, mann, Zürich, 1952, Heft 16, S. 37 bis 39), wobei während die gemeinsame Last, d. h. die Antenne, an ein Richtkoppler mit Eingang, Ausgang und zwei einem weiteren Arm .angeschlossen ist. Der verbleireflektierenden Blindabschlüssen in den Zweigen als bende letzte Arm führt zu einem entsprechend ausGrundlage zu einem Filteraufbau dient, gebildeten Abschlußwiderstand. Vorzugsweise wird Die bekannten Filter haben die Eigenschaft, daß 35 jede Leitungsverzweigung durch einen Richtkoppler nur jeweils eine fest vorbestimmte Filtercharakteristik gebildet.

möglich ist. Der Erfindung liegt nun aber die Auf- Die beiden Sender können jeder mit einem oder

gäbe zugrunde, bei einem solchen Filter auf einfache dem anderen der zwei Arme des gleichen Hybriden Weise für verschiedene Betriebsbedingungen den (Leitungsverzweigung) verbunden werden, wobei die Charakter des Filters verändern zu können, derart, 40 Last (Antenne) und der Abschlußwiderstand jeweils daß wahlweise ein Tiefpaßfilter, ein Hochpaßfilter, mit dem einen oder anderen der beiden verbleibenein Bandpaßfilter oder ein AUpaßfilter mit der glei- den Arme der Leitungsverzweigung verbunden chen Anordnung einstellbar ist. Diese Aufgabe wird werden.

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Blind- Es sind jedoch auch andere Zusammenschaltungen

widerstand im Arbeitsfrequenzbereich des Filters 45 möglich. So können beispielsweise die Sender jeweils durch eine Koaxialleitung einstellbarer Länge gebil- mit einem Arm von verschiedenen Leitungsverzweidet wird, während der andere Blindwiderstand durch gungen verbunden werden. In diesem Fall ist einer eine 1/4 bzw. ein ungeradzahliges Vielfaches davon der beiden verbleibenden Arme mit der Antenne und lange Koaxialleitung verwirklicht wird, welche auf der andere mit dem Abschlußwiderstand verbunden, eine solche Frequenz im Arbeitsbereich des Filters 50 Bei der zuletzt erwähnten Zusammenschaltung sind abgestimmt ist, daß die Phasenbeziehungen der an die als Blindwiderstände ausgebildeten Abschlüsse den Blindwiderständen reflektierten Wellenanteile das _So dimensioniert, daß die Teilwellen eine gegenseitige Filterverhalten als Tiefpaß, Hochpaß, Bandpaß oder Phasenverschiebung von 180° besitzen. Dies bringt Allpaß bestimmen. Diese Filteranordnung ist für die den Vorteil mit sich, daß die Leitungsverzweigungen Verwendung in einer Brückenweiche gedacht. 55 durch Richtkoppler verwirklicht werden können,

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vor- welche eine von 3 dB abweichende gegenseitige Koppliegenden Erfindung besteht die Filteranprdnung aus lung besitzen, so daß eine große Bandbreite erzielt einem vierarmigen Richtkoppler, welcher aus zwei werden kann.

miteinander gekoppelten Leitungslängen besteht, wo- An Hand der Figuren soll im folgenden die Erfin-

bei die Kopplung gewöhnlich ungefähr 3 dB beträgt. 60 dung noch näher erläutert werden. Außerdem sind Mittel vorgesehen zum Anlegen von pie in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße

Hochfrequenzenergie. Der Richtkoppler besitzt als Filteranordnung besteht aus einem 3-dB-Koppler, Abschluß Blindwiderstände sowie weitere Mittel, welcher aus zwei miteinander verkoppelten Streifen welche das Auskoppeln der ausgefilterten Hoch- oder entsprechend ausgebildeten Leitern Cl und C 2 frequenzenergie ermöglichen. 65 innerhalb eines kreisförmigen Außenleiters C 3 be-

Die Filterwirkung der erfindungsgemäßen Anord- steht. Der Außenleiter kann auch einen Querschnitt nung beruht auf der Wirkung der Blindwiderstände, besitzen, welcher von dem gezeigten Querschnitt abweiche als Abschluß vorgesehen und an je zwei weicht. Der Eingangsarm des Richtkopplers ist mit £

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bezeichnet. Das Ende des Leiters Cl führt zu einem den ist, so kann man feststellen, daß die Filteranord-Abschluß Tl. Dieser Abschluß kann durch eine nung als Hochpaß wirkt mit der bei dem Kreuzungs-Vielzahl von bereits bekannten Formen dargestellt punkt XX vorhandenen Frequenz als Grenzfrequenz, werden. Beim Ausführungsbeispiel ist er durch einen Bei einer Frequenz, welche ungefähr dem Punkt X3 auf Resonanz abgestimmten koaxialen A/4-Kreis ver- 5 entspricht, ist die resultierende Phase Θ näherungswirklicht. Dieser Resonanzkreis kann in an sich be- weise 180°. Ist das Filter so dimensioniert, daß diekannter Weise auch aus einer koaxialen Leitung be- ser Punkt X 3 bei einer gewünschten Frequenz aufstehen, welche eine Länge von einem ganzzahligen tritt, so werden solche Frequenzen reflektiert. Durch Vielfachen von λ/4 besitzt. entsprechende Dimension der beiden Abschlüsse Π

Der Ausgangsarm der Filteranordnung ist mit A io und Γ 2 kann man somit Tiefpaß-, Hochpaß- oder bezeichnet. Der auf der einen Seite zum Ausgang^ Bandpaßverhalten der Filteranordnung erreichen, führende Leiter C 2 des Richtkopplers ist an seinem Zweckmäßigerweise wird man mindestens einen Abanderen Ende, welches den vierten Arm des Rieht- Schluß einstellbar ausbilden.

kopplers darstellt, ebenfalls mit einem Abschluß ver- In der F i g. 4 ist eine Filteranordnung dargestellt,

bunden. Dieser Abschluß Γ 2 wird durch einen Bund- 15 bei welcher ein sogenanntes Diplex-Filter im Zusamwiderstand gebildet, der sich aus einer vorbestimmten menhang mit der Erfindung verwendet wird. Es beLänge eines koaxialen Leitungsstückes ergibt. steht aus zwei Leitungsverzweigungen (Hybriden) Hl Wird auf den Eingang E Hochfrequenzenergie ge- und H 2 und aus zwei mit Fl und F 2 bezeichneten geben, so gelangt diese über den Leiter Cl zum Ab- Filtern. Entsprechende Ausgangsarme der Leitungsschluß Γ1. Jede zu diesem Abschluß Π gelangende 20 verzweigung Hl sind mit entsprechenden Eingangs-Energie wird mit einer Phasenverschiebung reflek- armen der Leitungsverzweigung H 2 unter Zwischentiert, welche von der Dimensionierung des Abschlus- schaltung der beiden Filter Fl und F 2 verbunden. ses und von der Frequenz abhängt. In gleicher Weise Die verbleibenden vier Arme der Leitungsverzweierfährt eine durch den Abschluß Γ 2 reflektierte gungen sind mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4 bezeich-Welle eine entsprechende Phasenverschiebung. Die 25 net, wobei Arm 1 und 2 zur Leitungsverzweigung Hl Ausgangsspannung am Ausgang A ist somit die gehört. Die Anordnung stellt somit eine Brücken-Vektorsumme der von den beiden Abschlüssen Tl weiche dar.

und Γ 2 reflektierten Teilwellen. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, auf die man

In der Fig. 2 ist das entsprechende Vektor- einen Fernsehbildsender und den zugehörigen Tondiagramm dargestellt. Der Vektor Tl stellt hierbei 30 sender mit Hilfe eines in der F i g. 4 schematisch dardie vom Abschluß Tl reflektierte Spannung dar, gestellten Diplexes an eine gemeinsame Antenne anwährend mit Γ 2 die am Abschluß Γ 2 reflektierte schließen kann. Beispielsweise können die Sender an Spannung bezeichnet ist. Die resultierende Spannung die Arme 1 und 2 angeschlossen werden. In diesem wird durch den Vektor R dargestellt. Die Filter- Fall werden die beiden Filter Fl und F 2 als Allpaßcharakteristik ist natürlich abhängig von dem resul- 35 filter ausgebildet, und einer der Arme 3 oder 4 wird tierenden Phasenwinkel Θ, welcher in der Fig. 2 ge- mit der Antenne verbunden, während der andere zu bildet wird durch den Vektor Γ 2 und die Verlange- einem Abschlußwiderstand führt. In analoger Weise rung des Vektors ΓΙ. Die Filtercharakteristik der An- können die Sender mit den Armen 1 und 3 verbunordnung ist somit abhängig von der Differenz der an den werden. Dann werden die beiden Filter Fl und den beiden Abschlüssen Tl und Γ2 entstehenden 4° F2 als Bandpaßfilter dimensioniert, damit ihre AusPhasenverschiebung, gänge in Phase sind. Der Arm 2 wird hierbei mit In der F i g. 3 ist die von der Frequenz f abhängige einem Anschlußwiderstand versehen, während die Phasenverschiebung Φ dargestellt. Die mit Tl be- Antenne am Arm 4 angeschlossen ist. Eine weitere zeichnete Kurve stellt die durch den Abschluß ΓΙ Möglichkeit besteht darin, daß die Filter so dimenbewirkte Phasenverschiebung dar, während die am 45 sioniert werden, daß ihre Ausgangsspannungen eine Abschluß Γ2 auftretende Phasenverschiebung durch gegenseitige Phasenverschiebung von 180° besitzen, die Kurve Γ 2 dargestellt wird. Die Differenz zwi- wobei die Sender an die Arme 1 und 4 angeschlossenen den Ordinaten dieser Kurve ergibt den Wert sen sind, der Abschlußwiderstand am Arm 2 liegt der resultierenden Phase Θ für jede einzelne Fre- und die Antenne mit dem Arm 3 verbunden ist. Die quenz. Da bei dem beschriebenen Ausführungsbei- 50 zuletzt erwähnte Schaltung besitzt den Vorteil der spiel der Abschluß ΓΙ durch eine auf Resonanz ab- Breitbandigkeit, wobei die beiden Leitungsverzweigestimmte Leitung und der Abschluß Γ2 durch ein gungen Hl und Ή2 durch einen vierarmigen Richtgerades entsprechend dimensioniertes Stück einer koppler verwirklicht werden, welcher eine von 3 dB koaxialen Leitung dargestellt wird, sind die beiden abweichende Kopplung besitzen kann. In den beiden Kurven natürlich von verschiedenem Verlauf, und es 55 zuerst erwähnten Schaltungen hingegen müssen die ergibt sich, daß sie sich im Punkt Xl kreuzen. Der Leitungsverzweigungen Hl und H 2 durch vier armige Verlauf der Kurve Γ 2 wird durch eine gerade Linie Richtkoppler verwirklicht werden, deren Kopplung gebildet, während die Kurve Γ1 kennzeichnend ist 3 dB beträgt.

für eine auf Resonanz abgestimmte A/4-Leitung. Je In der F i g. 5 ist eine praktische Ausführung eines

nach der Länge der gewählten koaxialen Abschluß- 60 solchen Diplex-Filters entsprechend der vorliegenden leitung Γ 2 ist der Verlauf der zugehörigen Phasen- Erfindung in etwas ausführlicher Form dargestellt, kurve in der F i g. 3 verschieden. In der durch die Die Leitungsverzweigungen (Hybriden) werden hier-Fig. 3 dargestellten phasenmäßigen Beziehung sind bei durch vierarmige Richtkoppler gebildet. Die zwei Kreuzungspunkte der beiden Kurven Γ1 und Γ2 Filter sind wieder entsprechend der Fig. 4 mit Fl vorhanden, nämlich die beiden Punkte Xl und X2. 65 und F2 bezeichnet und die Leitungsverzweigungen Bei dem Kreuzungspunkt Xl ist Φ = 0. Vernach- mit Hl und H2. Die Filter sind gemäß der in der lässigt man die Tatsache, daß die Kurve Γ1 von der Fig. 1 dargestellten Form aufgebaut. Der Außen-KurveT2 oberhalb des Punktes Xl etwas verschie- leiter, die Koppelleitungen und die einzelnen Ab-

Schlüsse wurden in dieser Fig. 5 entsprechend den vorhergehenden Figuren bezeichnet, wobei zusätzlich durch Voransetzen der entsprechenden Bezeichnung der Leitungsverzweigungen bzw. Filter auf die Zugehörigkeit zu diesen Bauelementen verwiesen wird. So bedeutet z.B. IHCl den KoppelleiterCl, welcher zur Leitungsverzweigung Hl gehört. IFT 2 bedeutet den zum Filter Fl gehörigen Abschluß T 2, wobei dieser Abschluß Γ2 entsprechend dem in der Fig. 1 dargestellten aufgebaut ist. Die freien vier Arme 1, 2, 3, 4 entsprechen den gleich bezeichneten Armen der in der F i g. 4 dargestellten Filteranordnung.

Claims

Patentansprüche:

1. Filteranordnung für hohe Frequenzen mit vorgeschriebenerFrequenzabhängigkeit der Dämpfung oder Phase, bestehend aus einem Richtkoppler mit vier Anschlüssen, vorzugsweise einem 3-dB-Koppler, von dem ein Anschluß den Eingang und ein weiterer Anschluß den Ausgang der Anordnung bildet und dessen andere beiden Anschlüsse mit je einem reflektierenden, reinen Blindwiderstand beschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Blindwiderstand im Arbeitsfrequenzbereich des Filters durch eine Koaxialleitung einstellbarer Länge gebildet wird, während der andere Bündwiderstand durch eine A/4 bzw. ein ungeradzahliges Vielfaches davon lange Koaxialleitung verwirklicht wird, welche auf eine solche Frequenz im Arbeitsbereich des Filters abgestimmt ist, daß die Phasenbeziehungen der an den Blindwiderständen reflektierten Wellenanteile das Filterverhalten als Tiefpaß, Hochpaß, Bandpaß oder Allpaß bestimmen.

2. Verwendung der Filteranordnung nach Anspruch 1 in einer an sich bekannten Brückenweiche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen