DE1906059A1

DE1906059A1 - Comb filter

Info

Publication number: DE1906059A1
Application number: DE19691906059
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Moerz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1970-08-13
Also published as: FR2030362A1

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH FT-BK/Sch/köLicentia Patent-Verwaltungs-GmbH FT-BK / Sch / kö

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KammfilterComb filter

Die Erfindung befasst sich mit einem breitbandigen Kammfilter mit λ/^-Resonatoren»The invention is concerned with a broadband comb filter with λ / ^ resonators »

Mikrowellen-Breitbandfilter sind meist als Kamm- oder Interdigitalfilter ausgebildet, die alle mit λ/4-Resonatoren arbeiten. Ein Kammfilter ist, wie dies in den Figuren la und Ib dargestellt ist« so aufgebaut, dass ein rechteckiges Aussenleitersystem H durch auf einer Schmalseite angeordnete Metallstempel Sl, S2 ... Sn, die als xA-Resonatoren wirken, unterteilt ist. Die Einkopplung und die Auskopplung wird bei derartigen Filtern meist in koaxialer Weise vorgenommen. In der Figur 2 ist in schematischer Weise der Aufbau eines Interdigitalfilter dargestellt. Es unterscheidet sich von dem in den Figuren la, Ib dargestellten Filter lediglich dadurch, dass die Metallstempel Sl ... Sn alternierend auf der Oberoder Unterseite des Hohlleiters angeordnet sind.Microwave broadband filters are usually designed as comb or interdigital filters, all of which work with λ / 4 resonators. As shown in FIGS. 1 a and 1 b, a comb filter is constructed in such a way that a rectangular outer conductor system H is subdivided by metal stamps S1, S2 ... Sn, which are arranged on a narrow side and act as xA resonators. In such filters, the coupling in and the coupling out is usually carried out in a coaxial manner. In the FIG. 2 shows the structure of an interdigital filter in a schematic manner. It's different from that Filters shown in FIGS. 1 a, 1 b merely in that the metal stamps Sl ... Sn are arranged alternately on the top or bottom of the waveguide.

Die Kopplung bei derartigen Filtern erfolgt durch die elektromagnetischen Felder zwischen den einzelnen Resonatoren. Die Felder klingen mit wachsender Entfernung exponentiell ab. Je grosser die Bandbreite eines derartig aufgebauten Filters ist, um so kleiner muss der Abstand der Resonatoren gewählt werden. Dies erklärt den Nachteil dieser Filter, welcher darin liegt, dass man die mechanischen Toleranzen sehr klein halten muss.The coupling in such filters takes place through the electromagnetic fields between the individual resonators. The fields fade exponentially with increasing distance. The greater the bandwidth of a filter constructed in this way the smaller the distance between the resonators must be selected. This explains the disadvantage of these filters, which is in them is that you have to keep the mechanical tolerances very small.

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Vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein derartiges Breitbandfilter aufzuzeigen, bei welchem dieser Nachteil praktisch nicht besteht«The present invention has now set itself the task of showing such a broadband filter in which this There is practically no disadvantage "

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Filter wird hierzu erfindungsgemäss vorgeschlagen, zwischen den einzelnen Resonatoren Leitungen einzufügen, deren Abstand von der Qrund- platte der Filteranordnung und deren Wellenwiderstände WLn, ebenso wie der Abstand der Resonatoren untereinander so ge wählt sind, dass die gewünschte Kopplung zwischen den Einzelresonatoren entsteht.Based on the filter described at the beginning, it is proposed according to the invention to insert lines between the individual resonators whose distance from the round plate of the filter arrangement and their wave resistances WLn, as well as the distance between the resonators , are selected so that the desired coupling between the Individual resonators are created.

Wie diese erfindungsgemässe Lösung ausgeführt werden kann, sei anhand der folgenden Figuren erläutert.How this solution according to the invention can be carried out will be explained with reference to the following figures.

In der Fig. 3 ist ein gemäss der Erfindung aufgebautes Kammfilter im Längsschnitt dargestellt. Es besteht aus einem Abschnitt eines rechteckigen Aussenleitersystems H, dessen eine Schmalseite als Grundplatte G für die Filteranordnung dient. Auf dieser Grundplatte sind die einzelnen Metallstempel Sl, S2 ... Sn aufgesetzt, die in bekannter Weise zur Bildung der λ/^-Resonatoren Rl, R2 ... Rn dienen. Gemäss der Erfindung sind zur Erzielung der erforderlichen Kopplung zwischen den einzelnen Stempeln Koppelleitungen Ll, L2 ... Ln einge fügt. Die Stärke der Kopplung zwischen den Resonatoren Rn hängt vom Abstand al, a2 ... an, vom Abstand xl, x2 ... xn der Koppelleitungen von der Grundplatte und vom Wellenwider- In FIG. 3, a comb filter constructed according to the invention is shown in longitudinal section. It consists of a section of a rectangular outer conductor system H, one narrow side of which serves as a base plate G for the filter arrangement. The individual metal stamps Sl, S2 ... Sn, which are used in a known manner to form the λ / ^ resonators Rl, R2 ... Rn, are placed on this base plate. According to the invention, coupling lines Ll, L2 ... Ln are added to achieve the required coupling between the individual stamps. The strength of the coupling between the resonators Rn depends on the distance al, a2 ..., on the distance xl, x2 ... xn of the coupling lines from the base plate and on the wave resistance

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stand Win der Koppelleitungen Ll, L2 ... Ln ab. Der Abstand der Stempel soll dabei kleiner oder gleich einer Viertel-Wellenlänge sein. Die Resonatoren selbst werden aus den einseitig geerdeten Metallstempeln Sl, S2 ... Sn gebildet, die einen vorgegebenen Wellenwiderstand aufweisen und deren Länge ungefähr 1/4 der Wellenlänge entspricht, die der unteren Grenzfrequenz des Durchlassbereiches zugeordnet ist,Win stood from the coupling lines Ll, L2 ... Ln. The distance between the stamps should be less than or equal to a quarter wavelength. The resonators themselves are formed from the single-ended metal dies Sl, S2 ... Sn which have a predetermined characteristic impedance, and whose length corresponds to approximately 1/4 of the wavelength which is associated with the lower frequency limit of the passband,

E3 ist nicht zwingend erforderlich, dass alle Resonatoren gleichen Wellenwiderstand aufweisen, vielmehr wird man vorzugsweise die eingangs- und ausgangsseitigen Resonatoren Ll und Ln so ausbilden, dass sie den doppelten Wellenwiderstand der übrigen Resonatoren aufweisen» Dies bringt den Vorteil, dass man alle Kopplungen ungefähr gleich machen kann, d.h. bei gleichen Abständen al, a2 .,. an und bei gleichen Wellenwiderständen der Koppe!leitungen Ll, L2 ... Ln werden die Abstände x2, x3 ·.· (n -l) der Koppel leitungen L2, Lj5 ... (Ln -l) gleich.E3 is not absolutely necessary for all resonators have the same characteristic impedance, rather the input and output side resonators Ll and Ln in such a way that they have twice the characteristic impedance of the other resonators »This has the advantage of that one can make all couplings approximately the same, i.e. with the same distances al, a2.,. at and with the same wave resistance of the coupling lines Ll, L2 ... Ln are the Distances x2, x3. (N -l) of the coupling lines L2, Lj5 ... (Ln -l) same.

Bei der Dimensidnierung des Filters ist zu beachten, dass die einzelnen Resonatoren durch die Teilankopplung mittels der Koppelleitungen etwas gegen höhere Frequenzen verstimmt werden. Dies lässt sich in an sich bekannter Weise durch kapazitive Belastung mittels Abgleichschrauben AS ausgleichen.When dimensioning the filter, it should be noted that the individual resonators are somewhat detuned from higher frequencies by the partial coupling by means of the coupling lines will. This can be compensated in a manner known per se by capacitive loading by means of compensating screws AS.

Eine besonders zweckmässige AusfUhrungsform der ErfindungA particularly useful embodiment of the invention

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besteht darin, dass man die Koppelleitungen Ll, L2 ... Ln so ausbildet, dass sie längs den Stempeln Sl, S2 ... Sn verschiebbar sind. Damit wird eine sehr einfache Einstellmöglichkeit für die Kopplung eröffnet. Der Wellenwiderstand WLn der Koppelleitungen selbst ist ein weiterer Paramter bei der Dimensionierung derartiger Breitbandfilter, wobei es zu^ mindest für den Versuchsaufbau zweekmässig ist, auch die beiden Abstände xl und xn der koaxialen Ankoppelleitungen Ll und Ln am Eingang E und am Ausgang A der Filteranordnung variabel zu.gestalten.consists in that the coupling lines Ll, L2 ... Ln trained so that they can be moved along the stamps Sl, S2 ... Sn. This opens up a very simple setting option for the coupling. The wave resistance WLn of the coupling lines themselves is a further parameter in the dimensioning of such broadband filters, whereby it is to ^ is at least two-dimensional for the experimental setup, including the two distances xl and xn of the coaxial coupling lines Ll and Ln at the input E and at the output A of the filter arrangement variable design.

Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung ist es möglich unerwünschte höhere Resonanzen zu unterdrücken, um dadurch die Weitabselektion des Filters zu verbessern. Dies sei anhand der Figur 4 erläutert. Hier ist die Spannungsverteilung der Grundwelle längs des Stempels Sn durch die stark ausgezogene Kurve aufgetragen. Die strichpunktierte Kurve stellt den Spannungsverläuf bei einer Oberwelle dar, beispielsweise bei der dritten Oberwelle. Man erkennt, dass hierbei eine Null-Stelle der Spannungsverteilung vorhanden ist, welche auf dem Metallstempel Sn im Abstand xn von der Grundplatte G liegt. Man kann nun die Koppelleitungen bezüglich ihres Abstandes xn zur Grundplatte so einstellen, dass sie an den Spannungs-Null-Stellen der störenden Oberwellen liegen. Bei vielstufigen Filtern ist es darüber hinaus möglich, mehrere störende Oberwellen dadurch auszuschalten, dass man die Koppelleitungen alternierend für verschiedene Oberwellen an derenIn a preferred application of the invention it is possible to suppress undesired higher resonances in order to thereby improve the far-reaching selection of the filter. This is based on 4 explained. Here is the stress distribution plotted the fundamental wave along the punch Sn by the strongly drawn curve. The dash-dotted curve represents represents the voltage curve for one harmonic, for example for the third harmonic. You can see that this is a Zero point of the voltage distribution is present, which is on the metal stamp Sn at a distance xn from the base plate G lies. You can now adjust the coupling lines with respect to their distance xn to the base plate so that they are attached to the Voltage zero points of the interfering harmonics lie. In the case of multi-level filters, it is also possible to identify several disruptive Eliminate harmonics by alternating the coupling lines for different harmonics

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jeweiligen Spannungs-Null-Stellen anordnet. Die Parameter xl ... xn sind dabei durch die Forderung nach Unterdrückung von Oberresonanzen vorgegeben; die Koppelstärke wird in diesem Pail durch die übrigen Parameter ai und WLn eingestellt werden.arranges respective voltage zero points. The parameters xl ... xn are given by the requirement for suppression of upper resonances; the coupling strength is in this Pail is set by the other parameters ai and WLn will.

Die Erfindung kann auch bei Filtern Verwendung finden, die wie das in der Fig. 5a und 5b gezeigt ist, in Streifenleitertechnik (Stripline, Triplate, high-Q-Triplate) aufgebaut sind. Auf einer dielektrischen Trägerplatte Tl werden hierzu geeignete Metallkaschierungen K2 aufgetragen, die den vorberechneten Resonatoren entsprechen, wie sie beispielsweise bei einem Kammfilter in der Pig. 2 dargestellt sind. In der Fig. 5b ist längs der Schnittlinie B-B der Anordnung gemäss der Fig. 5a dargestellt, wie mittels Metallkaschierungen Kl und Kj5 und einer zusätzlichen dielektrischen Trägerplatte T2 das Breitbandfilter in Streifenleitertechnik ausgeführt werden kann. Die der Abschirmung dienenden Metallkaschierungen Kl und KjJ auf den Breitseiten der Anordnung werden mittels einer weiteren Metallkaschierung KO auf einer Schmalseite der Anordnung verlötet. Die Metallkaschierung K2 mit der in der Fig. 5a dargestellten Anordnung wird ebenfalls mit der Kaschierung KO in an sich bekannter Weise verlötet. Zum Abgleich der Anordnung sind in der einen Trägerplatte T2 Aussparungen vorgesehen, durch welche eine Abgleichschraube AS eingeführt werden kann. Die Figur der Abgleichschraube erfolgt durch eine auf die Metall-The invention can also be used in filters such as that shown in FIGS. 5a and 5b, using stripline technology (Stripline, triplate, high-Q-triplate) are. For this purpose, suitable metal laminations K2 are applied to a dielectric carrier plate T1, which correspond to the precalculated resonators, such as those used in a comb filter in the Pig. 2 shown are. In Fig. 5b along the section line B-B of the arrangement according to FIG. 5a is shown how by means of Metal cladding Kl and Kj5 and an additional dielectric carrier plate T2, the broadband filter in stripline technology can be executed. The shielding metal cladding Kl and KjJ on the broad sides the arrangement are soldered by means of a further metal lamination KO on a narrow side of the arrangement. The metal lamination K2 with the arrangement shown in FIG. 5a is also known per se with the lamination KO Way soldered. To adjust the arrangement, cutouts are provided in one of the carrier plates T2 which an adjustment screw AS can be introduced. The figure of the adjustment screw is carried out by means of a

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kaschierung 10 aufgelötete Mutter M» Die erfindungsgernässe Ausbildung des Filters ermöglicht somit den raschen Aufbau von breitbandigen Kammfiltern mit λ/4-Resonatoren, ohne dass wie bisher der Abstand der Metallstempel der einzelnen Resonatoren kritisch ist. Darüber hinaus können in einfacher Weise durch eine bestimmte Lage der Koppelleitungen unerwünschte Oberwellen beseitigt werden.lamination 10 soldered-on nut M »The pleasure of the invention Design of the filter thus enables the rapid construction of broadband comb filters with λ / 4 resonators without as before, the distance between the metal stamps of the individual resonators is critical. It also lets in easier Way, unwanted harmonics can be eliminated by a certain position of the coupling lines.

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Claims

Patent claims:

( l)) Broadband comb filter with λ / 4 resonators, characterized in that lines (Ln) are inserted between the resonators (Rn), their distances (xn) from the base plate (G) of the filter arrangement and their wave resistances (WLn) in Depending on the distance (an) of the resonators (Rn) are chosen so that the desired coupling between the individual resonators (Rn) is created.

2) Filter according to claim 1, characterized in that the coupling lines (Ln) along the stamps (Sn) of the resonators (Rn) are designed to be displaceable.

3) Filter according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the characteristic impedance of the input-side (Rl) and the output-side (Rn) resonators is chosen twice as large as the wave resistance of the resonators in between.

4) Filter according to one of the preceding claims with deactivation unwanted harmonics, characterized in that the coupling lines (Ln) at voltage zero points the stamp (Sn) for the interfering harmonics are attached.

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5) Multi-circuit filter according to claim 4, characterized in that the coupling lines (Ln) alternate for different harmonics at whose voltage zero points are arranged »

6) Filter according to one of the preceding claims, characterized in that it is made in stripline technology leads is.

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