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Filteranordnung, bestehend aus einem Mikrowellenfilter Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Filteranordnung, bestehend aus einem Mikrowellenfileter,
dessen Resonatoren kammartig oder interdigital angeordnet sind und das Je ein Transformationsgleid
am Eingang und am Ausgang besitzt.
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Bei Bandpass-Mikrowellen-Filtern wird oft gefordert, dass so bei einer
oder bei ganz speziellen Frequenzen ausserhalb aber nahe der Flanken des Bandpasses
eine ziemlich steil ansteigende Dämpfung aufweisen. Grosse Schwierigkeiten werden
darin gesehen, dieser Forderung mit einem bekannten Mikrowellen-Interdigital- oder
Mikrowellen-Kammfilter gerecht au werden. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb
die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Interdigital-oder Kamm-Filter, für Mikrowellen
zu vermitteln, das diese Foderung erfüllen und gleichzeitig einfach und verhältnismässig
billig sein wird.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Filteranordnung
mindestens ein zusätzlicher Resonator.
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zugeordnet ist, der an eines der Glieder, Resonatoren, Transformationsglieder
angekoppelt und so bemessen ist, dass er bei einer vorbestimmten Frequenz nahe oder
ausserhalb einer oder beider Flanken des Filters in Resonanz ist. Dieser zusätzliche
Resonator kann induktiv oder auch kapazitiv angekoppelt sein. Vorteilhafterweise
wird man diesen zusätzlichen Resonator an das Transformationsglied am Eingang oder
auch am Ausgang der Filteranordnung ankoppeln.
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Die vorliegende Erfindung ist bildlich dargestellt und wird in Verbindung
mit den beigefugten Zeichnungen näher erläutert.
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Aus Ortinden für einen besseren Überblick sind die Figuren fortlaufend
numeriert: In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist in schematischer Ansicht von oben
und von vorn ein bekanntes Interdigital-Mikrowellenfilter dargestellt, die Figuren
3 und 4 zeigen schematische Ansichten zweier Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung entsprechend der Fig. 2, die Fig. 5 stellt ein Diagramm dar, das die Arbeitsweise
eines bekannten Filters gemäss der Fig. 1 und 2 der eines verbesserten Filter gemäss
dieser Erfindung gegenüberstellt und Fig. 6 ist das Ersatzschaltbild eines Filters
gemäss dieser Erfindung.
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Das bekannte Interdigitalfilter gemäss der Fig. 1 besteht aus einer
Anzahl von Stäben, die interdigital angeordnet sind, zwischen parallelen Grundplatten.
Das spezielle hier abgebildete Filter hat fUnf solcher Stäbe 1 bis 5, wobei benachbarte
Stäbe sich Jeweils an der gegenUberliegenden Grundplatte befinden. Die Stäbe 2,
3 und 4 sind einfache Resonatoren und die Stäbe 1 und 5 sind dazu bestimmt, in bekannter
Weise die Einkopplung bzw. Auskopplung transformatorisch vorzunehmen. Die Grundplatten
sind mit 6 und 7 bezeichnet, der Eingang ist mit "IN" und der Ausgang mit "OUT"
bezeichnet.
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Die Kurve A der Fig. 5 stellt das Diagramm eines bekannten Filters
gemäss der Fig. 1 und 2 dar. In der Kurve ist die Dämpfung in dB Uber der Frequenz
(f) aufgetragen. Der Durohlassbereich des Filters ist mit PB bezeichnet. Wie zu
erkennen ist, steigt die Dämpfung mehr oder weniger linear bei Frequenzen nahe,
aber zunehmend stärker ausserhalb des Durchlassbereiches an.
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Es besteht Jedoch eine allgemeine Forderung, eine festgelegte, aber
stark ansteigende Dämpfung bei einer bestimmten Frequenz oder bei Frequenzen nahe,
aber ausserhalb der Grenzen des Durchlassbereiches d.h. entweder bei einer oder
bei beiden ansteigenden Kurvenästen ausserhalb des Durchlassbereiches zu haben.
So kann z.B. die Forderung bestehen, eine Kennlinie zu bekommen, wie sie in Kurve.B
der Fig. 5 dargestellt ist,
die eine sehr steile Dämpfungsspitze
bei der Frequenz Fa aufweist. Die vorliegende Erfindung versucht, ein billiges Mikrowellen-Interdigital-Filter
oder ein entsprechendes Kammfilter zu vermitteln, das einen Kurvenverlauf vorgibt,
der eine stark ansteigende Dämpfung, einen sogenannten Dämpfungspol, bei einer oder
bei mehreren Frequenzen nahe oder ausserhalb der Grenzen des Durchlassbereiches
aufweist.
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Gemäss dieser Erfindung umfasst ein Interdigital- oder Kamm-Bandpass-Filter
zusätzlich zu dem Ublicherweise angeordneten Eingang und Ausgang und Resonatorelementen
besagten Filters mindestens einen zusätzlichen Parallelresonator, der mit mindestens
einem der üblicherweise angeordneten Elementen gekoppelt ist. Der erwähnte zusätzliche
Parallel-Resonator ist so bemessen, dass er bei einer vorbestimmten Frequenz nahe,
aber ausserhalb einer der Grenzen des Durchlassbereiches des Filters liegt.
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Der zusätzliche Parallel-Resonator oder die -Resonatoren können parallel
(induktiv) oder senkrecht dazu (kapazitiv) angekoppelt sein. In Jedem Fall erfolgt
die Kopplung entweder mit dem Eingangs- oder Ausgangs-Transformationsglied des Filters.
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Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht
dem
bekannten Filter der Fig. 1 und 2, abgesehen von der Anordung des hinzugefügten
Parallel-Resonators 83, der senkrecht (kapazitiv) mit dem Eingangs-Transformationsglied
gekoppelt ist. Die Frequenz, bei der der zusätzliche Dämlpfungspol, hervorgerufen
durch den Resonator 83, auftritt, wird durch die Lange besagten Resonators bestimmt,
während die Grösse des zusätzlichen Dämpfungspolse von der Stärke seiner Ankopplung
- in Fig. 3 an das Eingangstransformationsgleid 1 - bestimmt wird. Um einen Kurvenverlauf
mit einem zusätzlichen steilen Anstieg der Dämpfung bei einer Frequenz Fa (Kurve
B der Fig. 5) zu erreichen, wird der Resonator 83 gemäss bekannter Verfahren bemessen,
damit er bei der Frequenz Fa in Resonanz ist.
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Gemäss einer Weiterbildung ist in der Fig. 4 ein Resonator 84 hinzugefügt,
der mit dem Transformationsgleid 1 induktiv angekoppelt ist, anstatt wie in Fig.
3 kapazitiv.
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Des Ersatzschaltbild eines solchen Filters gemäss der Erfindung ist
in Fig. 6 dargestellt. Diese Figur spricht nach unserer Ansicht für sich selbst
im Hiblick auf die Tatsachse, dass sich entsprechende Teile durch dieselbe Bezeichnung
wiedergegeben werden, wie sie in den Fig. 3 und 4 angewendet sind..
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Es können verschiedene, zusätzliche Parallel-Resonatoren angebracht
werden, deren Resonanzfrequenz unterschliedlich ist, ansatt nur für eine Resonanzfrequenz
wir in den Fig. 3
und 4. Diese können entweder an das Eingangs-
oder Ausgangs-Transformationsgleid angekoppelt werden, oder es können auch einer
oder mehrere an ein Transformationsglied oder einer oder mehrere an das andere Transformationsglied
angekoppelt werden. Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung dieses Aufbaues.
In Fig. 7 sind drei solcher zusätzlicher Resonatoren 85, 86 und 87 eingezeichnet.
Im Hinblick auf die Beschreibung der vorausgehenden, schon beschriebenen Figuren
ist eine weitere Erörterung der Figur nicht mehr erforderlich.
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Die Stäbe 1 bis 5 einschliesslich können beliebigen, regelmässigen
oder unregelmässigen Querschnitt haben, aber in der Praxis wird man entweder runden
oder rechteckigen Querschnitt verwenden. Auch Stäbe unterschiedlicher Querschnitte
können im gleichen Filter verwendet werden.
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Obwohll die abgebildeten Ausführungsbeispiele Interdigitalfilter sind,
ist die Erfindung, wie es einem jeden Fachmann Setzt möglich sein wird, gleichfalls
bei Kammfiltern anwendbar, wobei lediglich kapazitiv belastete #/8-Resonatoren verwendet
werden müssen.
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Ein weiterer, aber wichtiger Vorteil dieser Erfindung besteht darin,
dass es verhältnismässig weniger Elemente bedarf, eine vorgegebene Eigenschaft zu
erreichen. Dies hat zur Folge, dass ein solches Filter ein Minimum an Durchlassverlusten
aufweisen wird.