DE1926501B2 - Tiefpaßfilter für elektrische Schwingungen - Google Patents
Tiefpaßfilter für elektrische SchwingungenInfo
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Description
*LU
erfüllt ist; hierbei bedeutet YL„ den auf den Wellenleitwert
Y0 = 1/Z0 der Anschlußleituhgen (8, 8')
bezogenen Wellenleitwert des jeweiligen Leitungszuges höheren Wellenwiderstandes (2, 4, 6), wenn
Z0 der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen (8, 8') ist und 1 y(„_,,,„+,, den auf den Wellenleitwert
Y0 der Anschlußleitungen (8, 8') bezogenen Koppelwellenleitwert, der zwischen zwei benachbarten,
am Leitungszug (z. B. 4) mit dem Wellenleitwert YL/1 angeschalteten Leitungszügen kleineren
Welienwiderstands (z. B. 3,5) wirksam ist.
2. Tiefpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungszüge kleineren Wellenwiderstandes
(1, 3, 5, 7) als rechteckförmige metallische Beläge mit untereinander gleicher Länge ausgebildet und derart auf der Isolierstoffplatte
(9,9') angeordnet sind, daß ihre Begrenzung durch eine in Richtung der Anschlußleitungen (8,8')
verlaufende gerade Linie (12) erfolgt, und daß der maximale Abstand (b) der gefalteten Leitungszüge
(2, 4, 6) von dieser Linie gleich der Länge (b) der rechteckförmigen metallischen Beläge (1, 3, 5, 7)
ist (F i g. 3).
6o
Die Erfindung betrifft ein Tiefpaßfilter für elektrische Schwingungen, das nach Art gedruckter Schaltungen
als erdsymmetrisches oder erdunsymmetrisches Streifenleitungsfilter derart ausgebildet ist, daß
zwischen zwei Isolierstoffplatten bzw. auf einer Seite einer Isolierstoffplatte wenigstens ein Leitungszug
fsotrstoSatte mit einem durchgehenden metall,- «-hen Belag versehen sind. .
Tiefpaßfilter, deren Grenzfrequenzen zwischen etwa
300 und etwa 1500 MHz Hegen, werden häufig noch mU sogenannten konzentrierten Schr.ltelemen en d. h.
Ξ"ο mit Spulen und Kondensatoren, aufgebaut. Solche
Schalungen lassen sich häufig verhältnismäßig raumsparend
aufbauen, jedoch tritt die Schwierigkeit auf. daß insbesondere die Induktivitäten kaum mit gcnüeender
Genauigkeit reproduzierbar herzustellen
Snd wodurch der für den Abgleich des Hlters erforderliche
Aufwand verhältnismäßig hoch wird. Darüber hinaus zeilen solche Filter Dämpfungsanbruche ,m
sSrrbercich. deren Frequenzlage wegen der auftre enden Fertigungsstreuungen praktisch nur schwer
vorauszusehen ist. Um diesen Schw.engke.ten ,u
Leonen, »st es bereits bekanngeworden. T.efpaU-finals
Streifenleitungsfilter in der Art gedruckter Schaltungen auszubilden, bei deren Dimensionierung
eine bei koaxialen Mikrowellenfiltern bereits bekannte
Technik dahingehend angewendet wird, daß mehrere
einzelne Lcitungselemente mit jeweils gleicher e ek-Sicher
Lan« in Kette geschaltet werden Die Wellenwiderstände^
dieser einzelnen Lcitungselemente s,nd
dabei abwechselnd kleiner und großer als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen. Derartige F.her
haben jedoch den Nachteil, daß für das gesamte Filter
eine verhältnismäßig große Baulänge erforderlich ist.
F ine spürbare Verringerung der erforderlichen Baulänge läßt sich demgegenüber mit einem weiterhin
bekannten, als Streifenleitungsfilter ausgebildeten Tiefpaßfilter erreichen, dessen Aufbau schematisch in
Fi e la dargestellt ist und dessen Grundkonzept
beispielsweise durch die Zeitschrift »IEEE Transactions on Mii-Towave Theory and Techniques«.
Januar 1964. 5.94 bis 111, bekanntgeworden ist. Ein derartigem HUer besteht aus zwei Isolierstoffplatten
die j. n.ü einem durchgehenden metallischen
Belag versehen Sind, der als Massebelag dient und der
in einem Vierpol die durchgehende Leitung nachbildet Zwischen den beiden Isolierstoffplatten ist die
in Fig la dargestellte Leitungsstruktur angeordnet,
die nach Art der Druck- oder Ätztechnik auf eine der Platten aufgebracht ist. Die Anschlußleitungen des
Filters sind mit 8 und 8' bezeichnet und können beispielsweise an einen zur besseren Übersicht nicht
näher dargestellten koaxialen Anschluß herangeführt sein Die Leitungen 8 und 8' sind über Leitungsabschnitte
2, 4 und 6, deren Wellenwiderstand großer als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen
und 8' ist, miteinander verbunden. Senkrecht zu den Leitungszügen 8,2,4,6 und 8' liegen weitere Leitungszüge, die mit den Bezugsziffern 1, 3, S und 7 versehen
sind und deren Wellenwiderstand kleiner ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen 8 bzw. 8'.
Alle Leitungsabschnitte haben untereinander die gleiche Länge /.
Für die Tiefpaßstruktur nach Fig. la ist in
Fig. Ib das elektrische Ersatzschaltbild unter Verwendung
von Zweidrahtleitungen dargestellt, und es sind Tür wirkungsgleiche Leituagsabschnitte die gleichen
Bezugszeichen wie in F i g. 1 a verwendet. Die Leitungsabschnitte 8 und 8' stellen die Anschlußleitungen
dar und haben den Wellenwidei stand Z0.
Den Leitungsabschnitten 2, 4 und 6 sind die Wellenwiderotände Z2, Z4 und Z6 zugeordnet. Die Leitungsabschnitte
1, 3, 5 und 7 bilden einseitig offene . Stichleitungen jeweils mit dem Wellenwiderstand Z1,
Z3, Z5 und Z7. Der geometrischen Länge/ der einzelnen
Leitungsabschnitte in Fig. la ist im elektrischen Ersatzschaltbild nach Fi g. 1 b die elektrische
Länge b zugeordnet, die sich nach an sich bekannten Formeln in Winkelgraden ausdrücken läßt.
Die Struktur nach Fig. la und 1 b ähnelt einer
LC-Abzweigschaltung, wobei an Stelle jedes L ein
Vierpol-Leitungselement, an Stelle jedes C ein am Ende offenes Leitungstlement vorhanden ist und alle
diese Leitungselemente wieder die gleiche elektrische Länge b, jedoch verschiedene Wellenwiderstände Z1.
haben. Ein derartiges Filter hat je einen (n -1- l),'2fachen Dämpfungspol bei b = τ'2, 3 n/2, 5.-1 /2 usw. und einen
(« — l)/2fachen Dämpfungspol bei «>
= x, wenn η is der Grad des Filters ist, d. h., η ist die Zahl aller
Leitungselemente. Eine exakte Dimensionierung ist. basierend auf einer älteren Arbeit von E. M. T.
Jones in »IRE-Convention Record«, 1956, Part 5,
S. 19, »Synthesis of wide-band microwave filters to have prescribed insertion loss«, mit den Methoden der
Netzwerksynthese möglich. Die geometrische Gesamtlänge ist wegen der endlichen Breite der Stichleitungen
meist wesentlich größer als l(n - l)/2.
Bekanntl;ch haben alle Leitungselement-Tiefpässe
periodisch wiederkehrende Durchlaßbereiche. Ist b„ die elektrische Länge der Leitungselemente für
<·> = <·>Β (mit aiD = 2nfD und /Dals Grenzfrequenz), so beginnt
der zweite, im allgemeinen unerwünschte Durchlaßbereich bei hD = ι - bD. Um das Verhältnis
<"ό··Ό = hD!kD = ("f - bD)fhD
möglichst groß zu machen, wird man bD so klein wie
möglich wählen. Hierdurch verringert sich zwar zusätzlich die erforderliche Baulänge, jedoch weichen
die in Schaltungen nach den Fig. la bzw. Ib auftretenden
Wellenwiderstände um so mehr vom Wellenwiderstand Z0 der Anschlußleitungen 8, 8' nach größeren
und kleineren Werten ab, je kleiner bD wird. Die Grenze für bD liegt dort, wo die hochohmigen
Leitungselemente zu schmal für eine ätztechnische Fertigung werden, und es zeigt sich, daß bD im allgemeinen
größer als 30° gewählt werden muß. Auf Grund dieser durch die Praxis gesetzten Grenze ergeben sich
noch immer relativ große Abstände zwischen den einzelnen als Stichleitungen wirkenden Leitungsabschnitten,
so daß insbesondere bei Tiefpaßfiltern, bei denen zur Erzielung der geforderten Filtercharakteristik
eine größere Anzahl von Stichleitungsabschnitten erforderlich ist, eine verhältnismäßig langgezogene
Anordnung unvermeidlich ist. Es hat dies zur Folge, daß der für die gesamte gedruckte Schaltung zur
Verfugung stehende Raum nicht optimal ausgenutzt wird.
Zum möglichst raumsparenden Aufbau von Tiefpaßfiltern der einleitend genannten Art ist es durch
die britische Patentschrift 579 414 bereits bekanntgeworden, die einzelnen Resonatorabschnitte über Koppelleitungen
miteinander zu koppeln, die in der Art von Mäanderabschnitten ausgebildet sind. Dies bedeutet
aber, daß diese Leitungszüge zwischen den Leitungszügen niedrigeren Wellenwiderstandes angeordnet
sind, was zur Folge hat, daß eine Kopplung zwischen den einzelnen Leitungsabschnitten nicht
auftreten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Streifenleitungsfilter ausgebildetes Tiefpaßfilter anzugeben,
bei dem die Vorteile der Streifenleitungstechnik erhalten bleiben, jedoch der für ein derartiges Filter
erforderliche Platzbedarf in sofern erheblich verringert wird, als durch vorgebbare Verkopplungen zwischen
einzelnen Leitungsabschnitten eine Versteilerung der Dämpfungscharakteristik ermöglicht wird, so daß
vorgegebene Dämpfungsforderungen bereits mit einer geringeren Anzahl von Resonatoren erfüllt werden
können.
Ausgehend von einem Tiefpaßfilter für elektrische Schwingungen, das nach Art gedruckter Schaltungen
als erdsymmetrisches oder erdunsymmetrisches Streifenleitungsfilter derart ausgebildet ist, daß zwischen
zwei Isolierstoffp'.utten bzw. auf einer Seite einer Isolierstoffplatte
wenigstens ein Leitungszug angeordnet ist. dessen Wellenwiderstand größer ist als der Wellenwiderstand
zweier mit diesem Leitungszug beidseitig verbundener, die Anschlußleitungen des Tiefpaßfilters
bildender Leitungszüge. und bei dem weiterhin an den Enden des Leitungszuges höheren Wellenwiderslandes
weitere, als einseitig offene Stichleitungen ausgebildete Leitungszüge angeschaltet sind, deren Wellenwiderstand
kleiner ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen, und bei dem weiterhin die den
Leitungszügen ubgewandten Oberflächen bzw. Oberfläche der lsolicrstoffplatten bzw. Isolierstoffplatte
mit einem durchgehenden metallischen Belag versehen sind, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch
gelost, daß der Leitungszug höheren Wellenwiderstandes derart gefaltet und derart angeordnet
ist, daß zwischen benachbarten Leitungszügen kleineren Wellenwiderstandes eine elektromagnetische
Kopplung auftritt, und daß der Abstand zwischen den den kleineren Wellenwiderstand aufweisenden
Leitungszügen derart gewühlt ist, daß die Beziehung
'111 1
> 1 y
11« +11 = Ί ' l
CrPuIIt ist; hierbei bedeutet YLll den auf den Wellenlcitwert
V0 =■ 1 Z0 der Anschlußleitungen bezogenen Wellenleitwert
des jeweiligen Leitungszuges höheren WeI-lcnwiderstandes,
wenn Z0 der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen ist und I V(M-ιηο+ιι den au^ den
Wellenleitwert V0 der Anschlußleitungen bezogenen
Koppelwellenleitwcrt, der zwischen zwei benachbarten, am Leitungszug mit dem Wellenleitwert YLß
angeschalteten Leitungszügen kleineren Wellenwiderstandes wirksam ist.
Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen,
daß sich der Abstand zwischen den einzelnen Stichleitungesabschnitten erheblich verringern läßt,
wenn die in F i g. 1 mit den Bezugsziffern 2. 4 und 6 bezeichneten Leitungsabschnitte, deren Wellenwiderstand
größer ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen 8 und 8', nicht als langgestreckte,
sondern als gefaltete Leitungszüge ausgebildet werden. Durch diese Maßnahme ergibt sich zwar eine zusatz-
liehe Kopplung zwischen den einzelnen gefalteten Leitungshälften und auch zwischen den als Stichleitungen
wirkenden Leitungsabschnitten, die zunächst als störende Erscheinung zu bewerten sind. Wie sich
zeigt.gelingt es jedoch, diese zusätzlichen Kopplungen in die Bemessung des Tiefpaßfilters einzubeziehen.
An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend noch näher erläutert. Es zeigt
in der Zeichnung
Fig. la und 1 b ein bereits erläutertes bekanntes
Filter.
Fig. 2a und 2b ein Filter gemäß der Erfindung,
Fig. 3 die Schallung des zu F i g. 2 äquivalenten
normierten Tiefpasses.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, bei dem die Fig. 2 a eine Draufsicht auf die Leitungsstruklur und
die Fig. 2 b eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von Fig. 2a zeigt, ist die aus dielektrischem Material
bestehende Schaltungsplatte 9 zu erkennen. Auf einer Seite der Platte 9 ist ein durchgehender metallischer
Belag IO aufgebracht, der zweckmäßig so groß ausgebildet ist, daß der Großteil aller elektrischen Streufeldlinien,
die von den auf der gegenüberliegenden Seite angebrachten Leitungszügen ausgehen, auf ihn
auftreffen. In Fig. 2b sind auch die auf der anderen Seite der Isolierstoffplatte 9 liegenden Leitungszüge 8,
1 und 2 zu erkennen. Zur Erzielung eines erdsymmetrischen Aufbaus liegt auf den Leitungszügen eine zur
Platte 9 gleichartige Platte 9' dielektrischen Materials, auf deren Außenseite ein weiterer durchgehender
metallischer Belag 10' aufgebracht ist. Die Beläge 10 und 10' bilden gemeinsam den Masseanschluß und
können beispielsweise über die Außenleiter koaxialer Anschlußleitungen miteinander verbunden werden.
Für diesen Fall sind die Innenleiter der koaxialen Anschlußleitungen mit den Anschlußstreifenleitungen
8 bzw. 8' zu verbinden.
Zum besseren Vergleich sind beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 genau so viele Leitungselemente wie
auch beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 verwendet, und es sind wiederum wirkungsgleiche Abschnitte
mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Im Ausführungsbeiel der Fig. 2a haben die Leitungsabschnitte
2, 4 und 6 wiederum einen Wellenwiderstand, der größer ist als der Wellenwiderstand
der Anschlußleitungen 8 und 8'. Die als Stichleitungen wirkenden Leitungsabschnitte 1,3,5 und 7 haben einen
Wellenwiderstand, der kleiner ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen. Die Leitungsabschnitte
2, 4 und 6 sind gefaltet, wodurch zwischen den als Stichleitungen wirkenden Abschnitten 1, 3, 5 und 7
Koppelleitwerte auftreten, die mit 1 Y13, 1 Y35 und
1 Y57 bezeichnet sind. Diese Koppelwellenleitwerte
sind auf den Wellenleitwert Y0 der Anschlußleitungen 8, 8' bezogen, und es gilt die Beziehung Y0 = 1/Z0.
wenn Z0 der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen
ist. Der Abstand der Stichleitungen 1. 3, 5 und 7 muß nun so gewählt werden, daß. in allgemeiner Schreibweise
ausgedrückt, die Beziehung
iv > l y
Bezogen auf die Stichleitungsabschnitte 3 und 5 bedeutet die vorstehende Bedingungung:
Wie aus Fig. 2a ferner zu erkennen ist, sind den Leitungsabschnitten 2, 4 und 6 die Wellenleitwerte
^i.2- YiA und YL6 zugeordnet, die zwischen den
einzelnen Leitungshälften der gefalteten Leitungsabschnitte 2,4 und 6 auftretenden Kopplungen sind durch
auf V0 bezogene Leitwerte I Y2, I Y4 und I Y6 berücksichtigt.
Im Ausfuhrungsbeispiel der F i g. 2 ist ein für die Praxis besonders günstiges Ausführurjgsbeispiel insofern
dargestellt, als die einzelnen Stichleitungsabschnitte 1, 3, 5 und 7 als rechteckförmige leitende Beläge
ausgebildet und derart auf der Isolierstoffplatte 9 angeordnet sind, daß ihre eine Begrenzung durch eine
gerade Linie 12 erfolgt. Die elektrische Länge der Stichleitungsabschnitte ist mit b bezeichnet, und es
sind nun auch die gefalteten Leitungen 2, 4 und 6 derart ausgebildet, daß ihr maximaler Abstand von der
Begrenzungslinie 12 ebenfalls den Wert b hat. Auf diese Weise läßt sich ein möglichst gedrängter Aufbau aller
Leitungszüge erreichen.
Im folgenden soll noch die Bemessung und die Wirkungsweise der in Fig. 2a gezeigten Struktur erläutert
werden.
Man kann sich die Schaltungsstruktur nach Fig. 2 a
dadurch entstanden denken, daß man bei der Struktur nach F i g. 1 a die gegenüber den Anschlußleitungen
8 den größeren Wellenwiderstand aufweisenden Leitungselemente 2, 4, 6 faltet und derart verlängert,
daß das gefaltete Element wieder die elektrische Länge h bekommt. Durch die Faltung entsteht zwangsläufig
eine elektromagnetische Kopplung zwischen den beiden Leitungselementhälften; weiterhin entsteht
durch das damit verbundene Zusammenrücken der am Ende offenen Stichleitungsabschnitte 1, 3. 5. 7
zwischen benachbarten Stichleitungsabschnitten eine elektromagnetische Kopplung. Diese letztere Kopplung
ist durchaus erwünscht und beeinflußt die Eigenschaften des Tiefpasses wesentlich.
Der in Fig. 2a gezeigte Streifenleitungs-Tiefpaß
ähnelt äußerlich einer Schaltung aus konzentrierten Elementen. Er ist jedoch im Gegensatz zu Ausführungen
mit 7. B. wendelförmig gestalteten Induktivitäten einer exakten Berechnung auch bei Grcnzfrequenzcn
im Mikrowellenbereich zugängig.
Im folgenden werden Dimensionierungsformeln für einen derartigen Streifenleitungs-Tiefpaß mit maximal
flacher oder Tschebyscheffscher Durchlaßcharakteristik
angegeben. Die Bemessungsformeln gelten für einen solchen Tiefpaß, der je einen n-fachen
Dämpfungspol bei b, = τ/Ζ 3 .-τ/Z 5 .τ/2 usw. hat,
wenn η der Grad des Filters ist, d. h.. /7 ist die Zahl
aller Leitungselemente.
Die aus den Selektionsforderungen gegebenen Frequenzen /„ und fs mit /„ als Durchlaßgrenzfrequenz
und /s als Sperrfrequenz werden nach Gleichung (1)
und (2) in den sogenannten Leitungs-Frequenzparameter Ω transformiert:
gilt. YL„ ist dabei der auf den Wellenleitwert Y0 der
Anschlußleitungen bezogene Wellenleitwert des Leitungszuges höheren Wellenwiderslandes, der jeweils
zwei benachbarte Stichleitungsabschnitte verbindet.
"Ό .
ft,=
"'s
u = tan/7v
s tan h
(1)
(21
w ir V V d d
Hierbei ist <·ν die Kreisfrequenz, bei der die elektrische
Lunge der Sirichleitungen 1. 3. 5, 7 den Wert n,2
hat.
Mit Rücksicht auf den erforderlichen Fächenbcdarf wird man die Länge der Stichleitungen, d.h. blh
möglichst klein wählen. Ein in der Praxis brauchbarer Wert liegt beispielsweise bei b„ % 15°. Hat man den
Wert für bn festgelegt, so ergibt sich aus Gleichung (I)
der Wert für ·■>, und daraus die geometrische Länge /
der Slichlcitungen nach Gleichung (3):
1
(3)
wobei ir die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierstoffplatlen
9 und 9', c die Lichtgeschwindigkeit und fr die zur Kreisfrequenz mr gehörende Frequenz
sind.
Die infolge des Streufelds am offenen Leitungsende notwenige Verkürzung ist hierin noch nicht berücksichtigt.
Aus den geforderten Werten für den maximal zulässigen Reflexionsfaktor r„ im Durchlaßbercich
und die Sperrdämpfung as bei /s sowie aus dem nach
Gleichung (2) errechneten Wert i>s ergeben sich der
erforderliche Grad /1 der für die folgenden Formeln als ungerade vorausgesetzt ist - und die Elementewerte
des äquivalenten normierten Tiefpasses.
Ein solcher Tiefpaß ist in F i g. 3 dargestellt, und
zwar für den Grad η = 7, den auch die in Fig. 2a
gezeigte Schaltung hat. Die Indizes der Elemente in Fig. 3 entsprechen zur besseren übersieht den Bezugsziffern
der Elemente von Fig. 2a.
Die gestrichelt eingezeichneten Kapazitäten C2. C4
und C,, sollen zunächst unberücksichtigt bleiben: der Zusammenhang dieser Elemente mit der Schaltonüsstruktur
nach Fig. 2a wird später noch erläutert.
Zum Aufbau eines Filters )7-ten Grades wären in der
Schaltung nach F i g. 3 entsprechend η Schaltelemente vorzusehen.
Die HlementcwcrteC,. L2. C3 . . Cn lassen sich
nach den Methoden der Betricbsparamciertheorie errechnen. Beispielsweise sei hier auf die Arbeit von
Saal und U 1 b r i c h »Op. the Design of Filters by
Synthesis« in der Zeitschrift »IRE-Transactions on Circuit Theory«. Dezember 1958. S. 284ff., und eine
weitere Arbeil von Saal »Der Entwurf von Filtern mit Hilfe des Katalogs normierter Tiefpässe« in der
Zeitschrift »Frequenz«. Bd. 15. 1961, Heft 4. verwiesen.
Die Streifenleitungs-Ausführung besteht nun aus
(n +■ 1)2 offenen Stichleitungselementen mit den Grundwellenleitwerten Yn. Y(3 ... YCn und den zwischen
denselben wirksamen Koppelwellenleitwerten 1 * i3- 1 y.i5 ■ ■ · 1 *'(«--2»» sowie aus (n - 1)2 gefa'teten
Loitungsclementen mit den Grundwcllenleitwerten
V,- V
IA
' IAn I)
und den zwischen deren Hälften '2. I)4 ...
rksamen Koppclwcllenleitwenen 1
I Yn. u (siehe F ig. 2 a).
I Yn. u (siehe F ig. 2 a).
Dii-se Wcllenleitwerte errechnen sich aus den F Iermnten
C1. /.2. C, ... Cn des normierten Tiefpasses
w.'bc: μ - 2. 4 ... (n 1) und ι = 3. 5 ... in - 2)
sind:
• cot h„
i)
■)
Yn =
Yn. = Yn, =
Yn. = Yn, =
C, · cot bB - YL1
Crcolbn - Κ,.(1,_,,
Cn-coib„ - YUn-u
Cn-coib„ - YUn-u
Hierbei sind die Werte für I Y11 frei wählbar, unc
man wird sie zweckmäßigerweise möglichst kleii wählen, während für die Werte I Y13, I Y3S usw. di<
Bedingung gilt: .
1Mb
1
11· ■
Diese Wellenleitwerte sind nuf den Wcllenlcit
wert Yn = 7 der Anschlußleitung normiert. Au
diesen Wellenleitwerten lassen sich nach bekanntei Methoden die geometrischen Abmessungen dei
Slreifenleitungselemente festlegen, z. B. nach der Arbei
von G e t s i η g e r »Coupled Rectangular Bars Bet ween Parallel Plates«, die in der Zeitschrift IRE-Trans
actions on Microwave Theory and Techniques, 1962 Nr. 1. S. 65 ff. erschienen ist.
In Gleichung (6) gilt das Gleichheitszeichen füi solche Filter nach Fig. 2 a, bei denen alle Dämpfungs
pole, wie eingangs bereits erläutert wurde, bei dei
Kreisfrequenz <■>, und deren ungeradzahligen Vielfachen
liegen. Ersetzt man in Gleichung (6) das Gleichheitszeichen durch das »Größerw-Zeichen, d. h.
ΙΗμ + M
dann läßt sich eine beliebige Frequenzverteilung der
Dämpfungspole erzwingen. Gleichung (6) gehl dadurch in Gleichung (7) über
\Y,
ItI 1 )(μ + 1 )
11 CO' "D
wobei unter C((I_1H/1 + 1| die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten
Kapazitäten C2, C4 und C6 zu versteher
sind. Bekanntlich lassen sich mit Tiefpaßschaltungen, bei denen die im Längszweig liegenden Induktivitäten
durch Kapazitäten überbrückt sind. Dämpfungspole bei beliebig vorgebbaren Frequenzen erzielen. Der
Berechnungsgang für die übrigen Schaltelemente verläuft in der vorstehend bereits angegebenen Weise.
Die vorstehenden Überlegungen gelten auch für erdunsymmetrisch ausgebildete Streifenleitungsfilter, bei denen jeweils nur eine Isolierstoffplatte verwendet ist, die auf einer Seite die Schaltungsstruktur und aul der anderen den durchgehenden metallischen Belag trägt. In F i g. 2b würde dies bedeuten, daß beispielsweise die Isolierstoffplatte 9' und der zugehörige Belag 10'fortfallen. Die angegebenen Bemessungsformeln gelten entsprechend, wobei lediglich zu berücksichtigen ist. daß die effektive Dielektrizitätskonstante bei diesem Leitungstyp von der Breite des jeweiligen Leitungszuges abhängig ist.
Die vorstehenden Überlegungen gelten auch für erdunsymmetrisch ausgebildete Streifenleitungsfilter, bei denen jeweils nur eine Isolierstoffplatte verwendet ist, die auf einer Seite die Schaltungsstruktur und aul der anderen den durchgehenden metallischen Belag trägt. In F i g. 2b würde dies bedeuten, daß beispielsweise die Isolierstoffplatte 9' und der zugehörige Belag 10'fortfallen. Die angegebenen Bemessungsformeln gelten entsprechend, wobei lediglich zu berücksichtigen ist. daß die effektive Dielektrizitätskonstante bei diesem Leitungstyp von der Breite des jeweiligen Leitungszuges abhängig ist.
Wie bereits erwähnt, ist bei der beschriebenen Tiefpaßstruktur die minimale, noch praktisch realisierbare
elektrische Länge der Leitungselementc etwa halb so groß wie bei bisher bekannten Strukturen
Das resultiert daraus, daß die Werte für Y1^11. die die
Breite der gefalteten Leitungselemente bestimmen, etwa doppelt so groß sind wie bei bekannten Strukturen.
Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß einerseits der Flächen bedarf bei gleichen Selektionseigenschaften
wesentlich kleiner ist und andererseits das für die Breite des Sperrbcrcichs maßgebende Verhältnis
··■» '■·„ sich bis etwa um den Faktor 2 größer erzielen
läßt.
Hier/u 1 Blatt Zeichnungen
409 551/183
Claims (1)
1. Tiefpaßfilter Tür elektrische Schwingungen, das nach Art gedruckter Schaltungen als erdsymmetrisches
oder erdunsymmetrisches Streifenleitungsfilter derart ausgebildet ist, daß zwischen zwei
Isolierstoffplatten bzw. auf einer Seite einer Isolierstoffplatte wenigstens ein Leitungszug angeordnet
ist, dessen Wellenwiderstand größer ist als der Wellenwiderstand zweier mit diesem Leitungszug
beidseitig verbundener, die Anschlußleitungen des Tiefpaßfilters bildender Leitungszüge, und bei
dem weiterhin an den Enden des Leitungszuges höheren Wellenwiderstandes weitere, als einseitig
offene Stichleitungen ausgebildete Leitungszüge angeschaltet sind, deren Wellenwiderstand kleiner
ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen, und bei dem weiterhin die den Leitungszügen abgewandten Oberflächen bzw. Oberfläche
der Isolierstoffplatten bzw. Isolierstoffplatte mit einem durchgehenden metallischen Belag versehen
sind, dadurchgekennzeichnet, daß der Leitungszug höheren Wellenwiderstandes (2, 4, 6) derart gefaltet und derart angeordnet ist. daß
zwischen benachbarten Leitungszügen kleineren Wellenwiderstandes (1, 3, 5, 7) eine elektromagnetische
Kopplung auftritt, und daß der Abstand zwischen den den kleineren Wellenwiderstand
aufweisenden Leitungszügen (1, 3, 5. 7) derart gewählt ist, daß die Beziehung
α t ict Hessen Wellenwiderstand größer ist TZ Welenwidetand zweier mit diesem Ldiung,-
£. wÄiSndeoer.die Anschlußleitungen des
XoXw bildender Leitungszuge, und be; dem
Xei Knan den Enden des Leitungszuges höheren
Sienwiderstandes weitere, als cinseiüg offene Stich-S
üngen ausgebildete Leitungszüge angeschaltet sind,
deren Wellenwiderstand kleiner .st als der Wellenderen
we'lcl Acnlußleitungen und bei dem
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19691926501 DE1926501C3 (de) | 1969-05-23 | 1969-05-23 | Tiefpaßfilter fur elektrische Schwingungen |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19691926501 DE1926501C3 (de) | 1969-05-23 | 1969-05-23 | Tiefpaßfilter fur elektrische Schwingungen |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1926501A1 DE1926501A1 (de) | 1970-11-26 |
DE1926501B2 true DE1926501B2 (de) | 1974-12-19 |
DE1926501C3 DE1926501C3 (de) | 1975-07-31 |
Family
ID=5735068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691926501 Expired DE1926501C3 (de) | 1969-05-23 | 1969-05-23 | Tiefpaßfilter fur elektrische Schwingungen |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE1926501C3 (de) |
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DE3929362A1 (de) * | 1989-09-04 | 1991-03-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Filter |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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