DE1808571A1

DE1808571A1 - Multi-circuit filter arrangement designed as a comb filter

Info

Publication number: DE1808571A1
Application number: DE19681808571
Authority: DE
Inventors: Roland Essinger
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-11-13
Filing date: 1968-11-13
Publication date: 1970-06-04

Description

Mehrkreisige, als Kammfilter ausgebildete Filteranordnung Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrkreisige, als Kammrilter ausgebildete Filteranordnung, die aus einer vorbestimmten Anzahl einzelner, kapazitiv belasteter, in Kaskade angeordneter TEM-Resonatoren besteht, die runden oder rechteckigen Querschnitt besitzen oder auch als Streifenleiter ausgebildet sind, wobei die vorwiegend induktive Kopplung durch den Abstand der Resonatoren bestimmt wird.Multi-circuit filter arrangement designed as a comb filter The present one The invention relates to a multi-circuit filter arrangement designed as a comb filter, that of a predetermined number of individual, capacitively loaded, arranged in a cascade TEM resonators that have round or rectangular cross-section or are also designed as strip conductors, the predominantly inductive coupling is determined by the distance between the resonators.

Bandpassfilter für Hochstfrequenzen mit flachem Dämpfungsverlauf im Durchlassbereich und steilem Dämpfungsanstieg zu den Sperrbereichen lassen sich durch passende Bemessung aus in Kaskade gekoppelten, koaxialen Resonanzkreisen erzielen. Derartige Filter sind ihrer äusseren Form wegen als Kammfilter bekanntgeworden. Sie zeichnen sich durch besonders kurze Baulänge bei geringem Volumen und Gewicht aus. Ihre Resonanzkreise bestehen aus einer Anzahl einzelner kapazitiv belasteter TEM-Resonatoren, die runden oder rechteckigen Querschnitt besitzen oder auch als Streifenleiter ausgebildet sind. Die Länge dieser Resonatoren liegt etwa bei g <1Rzu<lRSie sind in geeignetem Abstand voneinander angeordnet. Der Abstand zweier Resonatoren bestimmt zusammen mit der Länge 1R und der kapazitiven Belastung den Koppelgrad des Filters. Dabei handelt es sich um eine gemischt kapazitiv-induktive Kopplung, wobei allerdings die induktive Kopplung überwiegt, so dass man die kapazitive Kopplung in der Praxis vernachlässigen kann.Bandpass filter for high frequencies with a flat attenuation curve in the Pass band and a steep increase in attenuation to the blocked areas can be achieved by suitable dimensioning from cascade-coupled, coaxial resonance circles. Such filters have become known as comb filters because of their external shape. They are characterized by a particularly short length with low volume and weight the end. Their resonance circles consist of a number of individual capacitively loaded ones TEM resonators that have a round or rectangular cross-section or also as Strip conductors are formed. The length of these resonators is about g <1Rzu <lRSie are arranged at a suitable distance from each other. The distance between two resonators together with the length 1R and the capacitive load, determines the degree of coupling of the filter. This is a mixed capacitive-inductive coupling, however, the inductive coupling predominates, so that the capacitive Can neglect coupling in practice.

Zweckmässigerweise wird man bei einem Kammfilter die kapazitive Resonatorbelastung verCnderlichgestalten, was durch Gewindestifte einfach realisierbar ist. Schwieriger ist es, den Abstand der Resonatoren voneinander zu bestimmen, was wohl reohnerisch exakt möglich ist, aber in der Herstellung auf erhebliche Schwierigkeiten stösst, denn hiervon hängt die Welligkeit eines Kammfilters im Durchlassbereich ab.The capacitive resonator load is expediently used in a comb filter Customize what can be easily achieved with threaded pins. More difficult is to determine the distance between the resonators from each other, which is probably true is exactly possible, but encounters considerable difficulties in production, because the ripple of a comb filter in the pass band depends on this.

Häufig genügen solche Filter trotz peinlicher Genauigkeit in der Fertigung nicht den an sie gestellten Anforderungen.Such filters are often sufficient in spite of the embarrassing accuracy in production not the demands placed on them.

Ein weiterer Nachteil einer vorher bestimmten, fest eingestellten Kopplung besteht darin, dass das gesamte Filter nicht über einen grösseren Frequenzbereich durchstimmbar ist.Another disadvantage of a pre-determined, permanently set Coupling consists in that the entire filter does not cover a wider frequency range is tunable.

Es besteht die Aufgabe, diese Mängel zu beseitigen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kopplung zwischen zwei Resonanzkreisen durch zusitzliche, induktiv wirkende Mittel einstellbar'ist. Hierzu werden als induktiv wirkende Mittel vorgeschlagen, drehbare, induktive Schleifen oder in ihrer Länge veränderbare Gewindestifte zu verwenden.The task is to remedy these shortcomings. According to the invention this object is achieved in that the coupling between two resonance circuits adjustable by additional, inductively acting means. This is called inductive acting means proposed rotatable, inductive loops or lengthways to use changeable grub screws.

Die Gewindestifte sollen kleiner als ein Drittel der Lunge eines Resonators sein. Ihre Resonanzfrequenz wird dabei grdsser als die obere Grenzfrequenz des Filter-Sperrbereichs sein.The threaded pins should be smaller than a third of the lungs of a resonator be. Its resonance frequency is higher than the upper limit frequency of the filter stop range be.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Kopplung überwiegend aus dem induktiven Anteil der Gesamtkopplung zweier Resonanzkreise besteht, so dass durch ein zwischen die Resonatoren eingesetztes Koppelelement, welches vorwiegend diese induktive Kopplung variiert, der Gesamtkoppelgrad über einen genügend grossen Bereich verändert werden kann (ca. 20 %). Dieses Koppelelement kann beispielsweise als drehbare, induktive Schleife mit kleinen Abmessungen gegenüber der Wellenlänge der Filterresonatoren ausgebildet sein. Die andere Möglichkeit besteht darin, das Koppelelement als kurzen Gewindestift auszubilden, der zwischen zwei Resonatoren angeordnet ist und durch die Eintauchtiefe seinerseits einen TEM-Resonanzkreis darstellt, der weit unterhalb seiner Resonanzfrequenz, also induktiv betrieben wird. Die variable Länge soll eine ausreichende Kopplungsvariation der Filterkreise im ges<-tenDurchstimmbereich ermöglichen.The invention is based on the idea that the coupling predominantly consists of the inductive part of the total coupling of two resonance circuits, so that by a coupling element inserted between the resonators, which is predominantly this inductive coupling varies, the total degree of coupling over a sufficiently large one Range can be changed (approx. 20%). This coupling element can, for example as a rotatable, inductive loop with small dimensions compared to the wavelength of the filter resonators. The other option is to do that Form the coupling element as a short threaded pin between two resonators is arranged and represents a TEM resonance circuit due to the immersion depth, which is operated inductively well below its resonance frequency. The variable Length should allow sufficient coupling variation of the filter circuits in the total tuning range enable.

Durch die Einführung eines Koppelstiftes zwischen zwei Resonatoren vergrössert sich die Kopplung so dass man bei der Herstellung eines Kammfilters einen grösseren Resonatorabstand berucksiohtigen muss, der dann durch die Einführung eines variablen Kóppelstiftes wieder elektrisch verkleinert wird. Durch die Anordnung eines solchen Gewindestiftes am kurzgeschlossenen Ende der. Resonatoren wird die Eigenfrequenz des Filters nur unwesentlich verändert.By introducing a coupling pin between two resonators the coupling increases so that one can produce a comb filter a larger resonator distance must be taken into account, which is then caused by the introduction a variable Kóppelstift is electrically reduced again. By the arrangement such a threaded pin at the short-circuited end of the. Resonators will be the Natural frequency of the filter changed only insignificantly.

Anhand von Ausführungsbeispielenwird die Erfindung im einzelnen erläutert.The invention is explained in detail on the basis of exemplary embodiments.

Die Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Kammfilters nach der Erfindung zwischen zwei Hohlleiterabschnitten lnder Ansicht von oben in teils geschnittener Darstellung.Fig. 1 shows the arrangement of a comb filter according to the invention between two waveguide sections in a partially sectioned view from above Depiction.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht eines Kammfilters nach der Erfindung von der Seite ebenfalls in geschnittener Darstellungsweise.Fig. 2 shows the view of a comb filter according to the invention from the side also in cut representation.

Über den Hohlleiterabschnitt 1 , wird, wie in der Fig. 1 dargestellt, die ankommende Welle, vorzugsweise vom Hx0-Typ, dem Eingang des daran angeordneten und vorteilhafterweise zu einer Einheit mit dem Hohlleiter zusammengefügten Kammfilters 2 zugeführt. An den Ausgang des Kammfilters 2 ist dann wieder eine Hohlleiterabschnitt 3 angeschlossen, in dem die gesiebte Welle weitergeleitet wird. In dem vorliegenden Beispiel ist ein vierkreisiges Kammfilterdargestellt, das durch die Resonatoren 4', 4", 4"' und 4'' " gebildet wird. Jeder einzelne Resonator 4', 4", 4"' oder 4'''' stellt mit seinen Abmessungen, Höhe und Breite, für sich einen TEM-Resonanzkreis dar, wobei die Abmessungen und eine den Resonanzkreis belastende Kapazität C (vgl. Fig. 2) frequenzbestimmend sind. Die Kopplung der einzelnen Kreise miteinander wird bestimmt durch den Abstand der Resonatoren a voneinander und auch durch die Dicke der Resonatoren (Kreisw. ellenwiderstand). Die Kopplung ist im wesentlichen induktiv, wia dies durch die aufgezeigten dk -Linien in der Fig. o angedeutet werden soll.About the waveguide section 1, as shown in Fig. 1, the incoming wave, preferably of the Hx0 type, the input of the arranged on it and a comb filter advantageously assembled to form a unit with the waveguide 2 supplied. At the output of the comb filter 2 is then again a waveguide section 3 connected, in which the screened wave is passed on. In the present For example, a four-circuit comb filter is shown which is passed through the resonators 4 ', 4 ", 4"' and 4 '' ". Each individual resonator 4 ', 4", 4 "' or 4 '' '' with its dimensions, height and width, represents a TEM resonance circuit in itself , with the dimensions and a capacitance C (cf. Fig. 2) are frequency-determining. The coupling of the individual circles with each other is determined by the distance between the resonators a and also by the thickness of the resonators (circular impedance). The coupling is essential inductively, as indicated by the dk lines shown in FIG target.

Der Verlauf der Filterkurve wird durch die Kopplung der Schwingungskreise untereinander und damit durch den Abstand der Resonatoren voneinander bestimmt. Bei Filtern sehr hoher Frequenz, beispielsweise im 7 GHz-Bereich, sind die Resonatoren nur einige mm lang und nur wenige mm dick; der Abstand von Resonator zu Resonator muss auf Bruchteile von 1/10 mm genau eingehalten werden. Ein solches Filter ohne variable Koppelelemente ist in seinem Frequenzbereich festgelegt und kann nicht mehr verändert werden Die heutige Technik verlangt Bauteile, die möglichst einheitlich in ihrer Bauform sind, um die Fertigung zu vereinfachen, und Bauteile, speziell Filter, die in ihrem Frequenzbereich möglichst weit durchstimmbar sind, um sie vielseitig verwendbar zu machen.The course of the filter curve is created by the coupling of the oscillation circuits among each other and thus determined by the distance between the resonators. The resonators are used for filters with a very high frequency, for example in the 7 GHz range only a few mm long and only a few mm thick; the distance from resonator to resonator must be adhered to to within a fraction of 1/10 mm. Such a filter without variable coupling elements is fixed in its frequency range and cannot More to be changed Today's technology requires components that are as uniform as possible are designed to simplify manufacturing, and components are special Filters that can be tuned as widely as possible in their frequency range to make them versatile to make usable.

Deshalb wird die in der Fig. 2 dargestellte Form vorgeschlagen, die Koppelelemente enthält, die eine Veränderlichkeit der Kopplung gestatten und somit das Filter von den übermässig geringen Toleranzen für die Fertigung freimachen und ein solches Filter vielseitiger gestalten.Therefore, the form shown in FIG. 2 is proposed, which Contains coupling elements that allow a variability of the coupling and thus Free the filter from the excessively small tolerances for manufacturing and make such a filter more versatile.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht des Kammfilters nach der Fig. i von der Seite. Die Resonatoren 4' bis 4'''' sind in entsprechendem Abstand a voneinander angeordnet und besitzen die Länge lR. Die Frequenz der Resonanzkreise ist durch veränderliche Schrauben 5 in ausreichenden Grenzen einstellbar, die mit den jeweiligen, ihnen gegenüberliegenden Resonatoren zusammen eine Kapazität C bilden. Zur Veränderung der Kopplung zwischen jeweils zwei Kreisen sind zwischen jeweils zwei Resonatoren veränderliche Koppelelemente , 7 vorgesehen. Die Koppelelemente 6 sind als Gewindestifte 6 ausgeführt, deren Eintauchtiefe 1K kopplungsbestimmend ist.FIG. 2 shows the view of the comb filter according to FIG from the side. The resonators 4 'to 4' '' 'are at a corresponding distance a from one another arranged and have the length lR. The frequency of the resonance circles is through variable screws 5 adjustable within sufficient limits, which with the respective, opposing resonators together form a capacitance C. To change the coupling between two circles are between two resonators variable coupling elements, 7 provided. The coupling elements 6 are threaded pins 6, the immersion depth of which is 1K determining the coupling.

Je tiefer dieser Schraubstift 6 in den Resonanzraum -eintaucht, desto grösser wird auch die Kopplung zwischen diesen beiden betreffenden Schwingungskreisen. Man wird also bei der Bemessung des Kammfilters die Abstände der Resonatoren 4' bis 4J»J grösser wahlen, um für die zusätz-Iiche Kopplung, die durch den Gewindestift 6 bewirkt wird,- eine Abgleichmöglichkeit zu schaffen. In ähnlicher Weise lässt sich die Kopplung durch das Einbringen einer drehbaren Koppeischleife 7 zwischen zwei zu koppelnde Schwingungskreise veränderlich gestalten. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Eigenresonanz der Koppelschleife weit über der Resonanzfrequenz der beiden benachbarten Resonanzkreise zu liegen kommt. Sie wird also rein induktiv betrieben. Die Kopplung zwischen zwei bei nachbarten Schwingungskreisen wird im wesentlichen magneisch X erfolgen - die kapazitive Kopplung ist hierbei vernachlSssigbar klein -. In gleicher Weise wirken Gewindestifte 6 bzw.The deeper this screw pin 6 dips into the resonance chamber, the more The coupling between these two relevant oscillation circles also increases. When dimensioning the comb filter, the distances between the resonators 4 ' Choose up to 4J »J larger in order for the additional coupling that is made by the threaded pin 6 is effected, - to create a matching option. Similarly, lets the coupling by introducing a rotatable coupling loop 7 between make two oscillating circles to be coupled variable. It is important to consider that the natural resonance of the coupling loop is well above the resonance frequency of the two comes to lie adjacent resonance circles. It is therefore operated purely inductively. The coupling between two adjacent oscillation circles is essentially Magnetically X - the capacitive coupling is negligibly small here -. Grub screws 6 resp.

Koppelsahleifen7 auf das in dem Resonanzkreis befindliche magnetische Feld.Coupling loops7 on the magnetic in the resonance circuit Field.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1) Multi-circuit filter arrangement designed as a comb filter, the from a predetermined number of individual, capacitively loaded, arranged in a cascade TEM resonators that have round or rectangular cross-sons or are also designed as strip conductors, the predominantly inductive coupling is determined by the distance between the resonators, characterized in that the Coupling between two resonance circuits and the input and output circuit through additional, inductively acting means is adjustable.

2) Multi-circuit filter arrangement according to claim 1, characterized in that that the inductively acting means as rotatable ,. inductive loops (7) formed are.

3) Multi-circuit filter arrangement according to claim 1, characterized in that that the inductively acting means as threaded pins variable in length (6) are trained.

4) Multi-circuit filter arrangement according to claim 3, characterized in that that the length of the individual threaded pin (6) is 1K # lR /}, where lR is the Forceps of the resonator (4S, 4 ", 4" ", 4" "") is.

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