DE1926501C3 - Tiefpaßfilter fur elektrische Schwingungen - Google Patents

Description

1) (μ

♦η *; ν,

Lß

erfüllt ist; hierbei bedeutet Y_Lll den auf den Wellenleitwert Y₀ = MZ₀ der Anschlußleitungen (8, 8') bezogenen Wellenleitwert des jeweiligen Leitungszuges höheren Wellenwiderstandes (2, 4, 6), wenn Z₀ der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen (8, 8) ist und I V₀,,,,, ₊₁₎ den auf den Wellenleitwert y„ der Anschlußfutungen (8, 8') bezogenen Koppelwellenleitwert, der zwischen fcwei benachbarten, am Leitungszug (z. B. 4) mit dem Wellenleitwert Y_Lß angeschalteten Leitungszügen kleineren Wellenwiderstands (z. B. 2, 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 de.art auf der Isolierstoffplatte (9, 9') angeordnet sind, daß ihre Begrenzung durch eine in Richtung H>»r Anschlußleitungen (8.8') verlaufende gerade Linie (ιΓ> prfolgt, und daß der maximale Abstand (b) der gefalteten Leitungszüge (2, 4. 6) von dieser Linie gleich der Länge (/>) der rechteckförmigen metallischen Beläge (1. 3, 5. 7) ist (F ig. 3).

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Die Erfindung betrifft ein Tiefpaßfilter für elektrische Schwingungen, das nach Art gedruckter Schaltungen als erdsymmetrisches oder erdunsymmctrisches 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 Wellenwiderstand» 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 lsolierstoffplatten bzw. Isolierstoffplatte mit einem durchgehenden metallischen Belag versehen sind.

Tiefpaßfilter, deren Grenzfrequenzen zwischen etwa 300 und etwa 1500MHz liegen, werden häufig noch mit sogenannten konzentrierten Schaltelementen, d. h. also mit Spulen und Kondensatoren, aufgebaut. Solche Schaltungen lassen sich häufig verhältnismäßig raumsparend aufbauen, jedoch tritt die Schwierigkeit auf. daß insbesondere die Induktivitäten kaum mit genügende Genauigkeit reproduzierbar herzustellen sind, wodurch der für den Abgleich des Filters erforderliche Aufwand verhältnismäßig hoch wird. Darüber hinaus zeigen solche Filter Dämpfungseinbrüche im Sperrbereich, deren Frequenzlage wegen der auftretenden Fertigungsstreuungen praktisch nur schwer vorauszusehen ist. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist es bereits bekanngeworden. Tiefpaßfilter als Streifenleitungsfilter in der Art gedruckter Schaltungen auszubilden, bei deren Dimensionicrung eine bei koaxialen Mikrowellenfiltern bereits bekannte Technik dahingehend angewendet wird, daß mehrere einzelne Lcitungselemente mit jeweils gleicher elektrischer Länge in Kette geschallet werden. Die Wellenwiderstände dieser einzelnen t.eitungselemente sind dabei abwechselnd kleiner und größer als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen. Derartige Filter haben jedoch den Nachteil, daß für das gesamte Filter eine verhältnismäßig große Baulänge erforderlich ist

Eine spürbare Verringerung der erforderlichen Baulänge läßt sich demgegenüber mit einem weiterhin bekannten, als Streifenleitungsfilter ausgebildeten Tiefpaßfilter erreichen, dessen Aufbau schematisch in Fig. la dargestellt ist und dessen Grundkonzept beispielsweise durch die Zeitschrift »IFIF Transactions on Microwave Theory and Techniques«, Januar 1964, S.94 bis 111, bekanntgeworden ist. Ein derartiges Filter besteht aus zwei lsolierstoffplatten, die je mit einem durchgehenden metallischen Belag versehen sind, der als Masschclag dient und der in einem Vierpol die durchgehende Leitung nachbildet. Zwischen den beiden lsolierstoffplatten ist die in tig. la dargestellte Leilungsstruktur 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 fbcrsicht nicht näher dargestellten koaxialen Anschluß herangeführt sein. Die Leitungen 8 und 8' sind über Leitungsabschnitte 2, 4 und 6, deren Wellenwiderstand größer als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen 8 und 8' ist, miteinander verbunden. Senkrecht zu den Leitungszügen 8, 2,4,6 und 8' liegen weitere Leitungszüge, die mit den Bezugsziffern I, 3, 5 und 7 versehen sind und deren Wellenwiderstand kleiner ist als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen 8 bzw. 8'. Alle Leitungsabschnilte haben untereinander die .deiche Läntic /.

Für die Tiefpaßstruktur nach Fig. l_a ist in p,g. Ib das elektrische Ersatzschaltbild unter Verwendung von Zweidrahtleitungen dargeste'lt, und es sind tür wirkungsgleiche Leitungsabschnitte die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. la verwendet. Die L>eitungsabschnitte8 und 8' stellen die Anschlußleitungen dar und haben den Wellenwiderstand 7_y Den Leitungsabschnitten 2,, 4 und 6 sind du.· Wellenwiderstände Z, Z₄ und Z₆ zugeordnet. Die Leitungsabschnitte 1, 3, 5 und 7 bilden einseitig offene Stichlcitungen jeweils mit dem Wellenwiderstand Z₁, Zy /<, und Z₇. Der geometrischen Lange / der einzelnen Leitungsabschnitle in F i g. 1 a ist im elektrischen Ersatzschaltbild nach F i 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 Ib ähnelt einci LC-Abzweigschaltung, wobei an Stelle jedes L ein Vierpol-Leitungselement, an Stelle jedes C ein am Ende offenes Leitungselement vorhanden ist und alle diese Leitungselemente wieder die gleiche elektrische Länge f>, jedoch verschiedene Wellenwidcrslände Z₁. haben, linderartiges Filter hat je einen Oi f l)<2fachen Dämpfungspol bei ft = .τ/2, 3.τ'2, 51'2 usw. und einen (π 1) 2fachen Dämpfungspol bei <·> = x, wenn π der Grad des Filters ist, d.h.. η ist die Zahl aller Leitungselemente. Eine exakte Dimensionierung ist. basierend auf einer älteren Arbeit von I-..M.T. Jones in »IRF.-Convention Record«. 1956, Part 5. S. 19. »Synthesis of wide-band microwa\e filters Io have prescribed insertion loss«, mit den Methoden der Netzwerksynthese möglich. Die geometrische Gesamtlänge ist wegen der endlichen Breite der Stiehleitungen meist wesentlich größer als/(« I)/2.

Bekanntlich haben alle Leitungselement-Tiefpässe periodisch wiederkehrende Durchlaßbereiche. Is! b_n die elektrische Länge der Leitungselemente für m = -·■„ (mit <■·,) = 2.7/_D und f₀ als Grenzfrequenz), so beginnt der /weite, im allgemeinen unerwünschte Durchlaßbereich bei bn - ⁷ "" f>»· Um das Verhältnis

möglichst groß zu machen, wird man b_u so klein wie möglich wählen. Hierdurch verringert sich zwar /usätzlich 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 .'>„ wird. Die Grenze für ft„ liegt dort, wo die hoehohmigen l.ritungaclcmcnte zu schmal für eine iil/lcchnische Fertigung werden, und es zeigt sich, daß b_n im allgemeinen größer als 30' gewählt werden muß. Auf Grund dieser durch die Praxis gesetzten Grenze ergehen sich noch immer relativ große Abstände zwischen den einzelnen als Stichlcitungen wirkenden Lcilungsabschnitlen, so daß insbesondere bei Tiefpaßfiltern, bei denen zur Erzielung der geforderten Filtcrcharakteristik eine größere Anzahl von Stichleitungsabschnitteii erforderlich ist, eine verhältnismäßig langgezogene Anordnung unvermeidlich ist. Es hat dies zur Folge, daß der für die gesamte gedruckte Schaltung zur Verfügung stehende Raum nicht optimal ausgenutzt wird.

Zum möglichst raumsparenden Aufbau von Tiefpaßfiltern der einleitend genannten Art ist es durch «lic britische Patentschrift 579 414 bereits bekanntge

worden, 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 L>ämpfungscharakteristik 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 Schallungen als erdsymmetrisches oder erdunsymmetrisches Streifenleitungsfilter deiart 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 L eilungs/üge, und bei dem weitet hin an den Enden des Leitungszuges höheren Wellenwidcrstandes weitere, als einseitig offene Stiehleitungen 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, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Leitungs/ug höheren Wellenwidcrstandes derart gefaltet und derart angeordnet ist. daß zwischen benachbarten Leitungszügen kleineren Wellenwiderstandes eine elektromagnetische Kopplung auftritt, und daß der Abstand /wischen den den kleineren Wellenwiderstand aufweisenden Leitungszügen derart gewählt ist. daß die Beziehung

¹ 'III Hill + 11 ., ' fjl

erfüllt ist: hierbei bedeutet Υ,_μ den auf ilen Wellenleit wert V₀ - 1'Z₁, der Anschlußleitungen bezogenen Wellenleitwert des jeweiligen Leitungszuges höheren Wellenwiderstandes, wenn Z₁, der Wellenwidersland der Anschlußleitungen ist und I V,„ _lH„,ii 'len auf den Wellenleitwert V₀ der Anschlußleilungen Iv/ogcncn Koppelwellenleitwert, der zwischen zwei benachbarten, am Leitungszug mit dem Wellenleitwert >,„ angeschalteten Leitungszügen kleineren Wellcnwiilerstav»dcs wirksam ist.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß sich der Abstand /wischen ilen einzelnen Stichlcilungesabschnitlen erheblich verringern läßt, wenn die in Fig. 1 mit den Bezugsziffern 2. 4 und 6 bezeichneten Leitungsabschnitle. deren Wellenwiderstand größer ist als der Wellenwiderstand 'der Anschlußleitungen 8 und 8'. nicht als langgestreckte, sondern als gefaltete Leitungszüge ausgebildet werden. Durch diese Maßnahme eruibl sich /war eine zusatz-

liehe Kopplung zwischen den einzelnen gefalteten Leitungshälften und auch zwischen den als Stichleitungen wirkenden Leitungsabschnilten. die zunächst als störende Erscheinung zu bewerten sind. Wie sich zeigt,gelingl es jedoch, diese zusätzlichen Kopplungen in die Bemessung des Tiefpaßfilters einzubeziehen.

An Hand eines Ausführungsbeispicls wird die Erfindung nachstehend noch näher erläutert. Fs zeigt in der Zeichnung

Fig. la und 1 b ein bereits erläutertes bekanntes Filter,

F i g. 2a und 2b ein Filter gemäß der Erfindung.

F i g. 3 die Schaltung des 7U F i g. 2 äquivalenten normierten Tiefpasses.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2, bei dem die F i g. 2a eine Draufsicht auf die Leitungsstruktur und die Fig. 2b eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von Fig. 2a zeigt, ist die aus dielektrischem Material bestehende Schaltungsplatte 9 /u erkennen. Auf einer Seite der Platte 9 ist ein durchgehender metallischer Belag 10 aufgebracht, der /weckmäßig so groß ausgebildet ist. daß der Großteil aller elektrischen Slreufeldlinien, 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 Anschlußieitungen. Die Leitungsabschnitte 2. 4 und 6 sind gefaltet, wodurch zwischen den als Stichlcitungen wirkenden Abschnitten 1, 3, 5 und 7 Koppeliekwerte auftreten, die mit 1 V₁₃, 1 V₃₅ und 1 V₅₇ bezeichnet sind. Diese Koppelwellenleitwerte sind auf den Wellenleitwert V₀ der Anschlußleitungen 8. 8' bezogen, und es gilt die Beziehung Y₀ = 1 /Z₀. wenn Z„ der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen ist. Der Abstand der Stichleitungcn 1. 3. 5 und 7 muß nun so gewählt werden, daß. in allgemeiner Schreibweise ausgedrückt, die Beziehung

'i

Bezogen auf die Stichleitungsabschnittc 3 und 5 bedeutet die vorstehende Bedingungung:

Wie aus I'ig. 2a ferner zu erkennen ist, sind den Leitungsabschnitten 2. 4 und 6 die Wellenleitwerte Y1.1· YiA und Y_Lb zugeordnet, die zwischen den einzelnen Leitungshälften der gefalteten Leitungsabschnitte 2.4 und 6 auftretenden Kopplungen sind durch auf V₀ bezogene Leitwerte I V₂. I V₄ und I V₆ berücksichtigt.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist ein für die Praxis besonders günstiges Ausführungsbeispiel insofern dargestellt, als die einzelnen Stichleitungsabschnitte I. 3, 5 und 7 als rechteckförmigc 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 Bcgrenzungslinie 12 ebenfalls den Wert b hai. 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 F i g. 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 Leitungsclemente 2. 4, 6 faltet und derart verlängert, daß das gefaltete Element wieder die elektrische Länge b bekommt. Durch die Faltung entsteht zwangsläufig eine elektromagnetische Kopplung zwischen den beiden I eilungselementhälften; 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 1 i ü. 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 Grenzfrequenzen im Mikrowellen bereich zugängig.

Im folgenden werden Dimensionierungsformeln für einen derartigen Streifenleitungs-Tiefpaß mit maximal flacher oder Tschebyscheffscher Dnrchlaßcharakteristik angegeben. Die Bemessungsfonnein gelten für einen solchen Tiefpaß, der je einen n-fachcn Dämpfungspol bei b_r = τ'2, 3-r/2, 5 .τ/2 usw. hat. wenn π der Grad des Filters ist, d. h„ π ist die Zahl aller Leitungselemente.

Die aus den Selektionsfordcrungen gegebenen Frequenzen /„ und f_s mit f„ als Durch!aßgrenzfrequen7 und )_s als Sperrfrequenz werden nach Gleichung (1 und (2) in den sogenannten Lcitungs-Frequenzparameter U transformiert:

"'s

gilt. Υ_Ιλ ist dabei dei auf den Wcllcnleilwert V₀ der Anschluftlcitungcn be/occm.· Wcllenlcitwcri des Ecitunps/u.iics höheren Wellenwiderstand«, der jeweils /wci benachbarte Slichleitunusabschnittc verbindet.

lan h_s
l.in/j,,

Hierbei ist w_r die Kreisfrequenz, bei der die elektri- >che Länge der Sirichleitungen 1, 3. 5, 7 den Wert n/2 hat.

Mit Rücksicht auf den erforderlichen Fächenbedarf wird man die Länge der Stichleitungen, d. h. b_n, möglichst klein wählen. Ein in der Praxis brauchbarer Wert liegt beispielsweise bei b_D =s 15°. Hat man den Wert für b_D festgelegt, so ergibt sich aus Gleichung (1) der Wert für <·>,. und daraus die geometrische Länge / der Stichleitungen nach Gleichung (3):

4 Λ Κ

(3)

'Un-I) ^{U11U u}

IY₂, IV₄

cot b_r

- IV.

IO

15

wobei f_r die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierstoffplatten 9 und 9', c die Lichtgeschwindigkeit und f_r die zur Kreisfrequenz <»_r gehörende Frequenz sind. ϊο

Die infolge des Streufelds am offenen Leitungsende notwenige Verkürzung ist hierin noch nicht berücksichtigt. Aus den geforderten Werten für den maximal zulässigen Reflexionsfaktor r_D im Durchlaßbereich und die Sperrdämpfung a_s bei f_s sowie aus dem nach Gleichung (2) errechneten Wert U_s ergeben sich der erforderliche Grad η — 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 Tür den Grad 11 = 7. den auch die in Fig. 2a gezeigte Schaltung hat. Die Indizes der Elemente in F i g. 3 entsprechen zur besseren Übersicht den Bezugsziffern der Elemente von Fig. 2a.

Die gestrichelt eingezeichneten Kapazitäten C₂- C₄ und C₆ sollen zunächst unberücksichtigt bleiben; der Zusammenhang dieser Elemente mit der Schaltungsstruktur nach Fig. 2a wird später noch erläutert.

Zum Aufbau eines Filters n-ten Grades wären in der Schaltung nach F i g. 3 entsprechend π Schaltelemente vorzusehen.

Die Elementewerte C₁. L₁. C₃ . . . C_n lassen sich nach den Methoden der Betriebsparametertheorie errechnen. Beispielsweise sei hier auf die Arbeit von Saal und U 1 b r i c h »On the Design of Filters b> Synthesis« in der Zeitschrift »IRE-Transactions on Circuit Theory«. Dezember 1958. S. 284 ff., und eine weitere Arbeit 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 Y_a. Y_c3 ... Y_c„ und den zwischen denselben wirksamen Koppelwellenleitwerten I Y₁₃. 1 Y₃₅ ... I Y,„-2,n sowie aus (n - l)/2 gefalteten Leitungselementen mit den Grundwellenleitwerten und den zwischen deren Hälften

wirksamen Koppelwellenleitwerten
lY_B_,,(sieheFig. 2a>.

Diese Wellenleitwerte errechnen sich aus den Elementen C₁, L₂, C₃ ... C_n des normierten Tiefpasses wobei μ = 1. 4 ... in — 1) und r = 3, 5 ... (n — 2) sind:

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= C₁ · cot b_D - Y_L2

= C„ · cot O₀ — V/, (p—i) — Yl

= C_n- cot b_ü - Y_Un-n

₁₁ frei wählbar, und

Hierbei sind die Werte für I Y₁ man wird sie zweckmäßigerweise möglichst klein wählen, während für die Werte I Y₁₃, I Y₃₅ usw. die Bedingung gilt: ,

'ViM^u-j^· ⁽⁶⁾

Diese Wellenleitwerte sind auf den Wellenleitwert Y₀ = ~- der Anschlußleitung normiert. Aus

diesen Wellenleitwerten lassen sich nach bekannten Methoden die geometrischen Abmessungen der Streifenleitungselemente festlegen, z. B. nach der Arbeit von Getsinger »Coupled Rectangular Bars Between Parallel Plates«, die in der Zeitschrift IRE-Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1962, Nr. 1, S. 65 ff. erschienen ist.

In Gleichung (6) gilt das Gleichheitszeichen für solche Filter nach Fig. 2 a, bei denen alle Dämpfungspole, wie eingangs bereits erläutert wurde, bei der Kreisfrequenz f-i_r und deren ungeradzahligen Vielfachen liegen. Ersetzt man in Gleichung (6) das Gleichheitszeichen durch das »Größer«-Zeichen, d. h.

Μμ-

dann läßt sich eine beliebige Frequenzverteilung der Dämpfungspole erzwingen. Gleichung (6) geht dadurch in Gleichung (7) über

IV — C rnt h 4- - V. il)

wobei unter C_(/I__{1H)1 + n} die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten Kapazitäten C₂, C₄ und C₆ zu verstehen sind. Bekanntlich lassen sich mit Tiefpaßschaltungen, bei denen die im Längszweig liegenden Induktivitäten durch Kapazitäten überbrückt sind. Dämpfungspole bei beliebig vorgebbaxen 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 auf 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 Bemessungsformelri gelten entsprechend, wobei lediglich zu berücksichtigen ist. daß die effektive Dielektrizitätskonstante be diesem Leitungstyp von der Breite des jeweiligen Lei tungszuges abhängig ist.

Wie bereits erwähnt, ist bei der beschriebener Tiefpaßstruktur die minimale, noch praktisch reali sierbare elektrische Länge der Leitungselemente etw; halb so gToß wie bei bisher bekannten Strukturer Das resultiert daraus, daß die Werte für Y₁^₁, die di Breite der gefalteten Leitungselemente bestimmer etwa doppelt so groß sind wie bei bekannten Struktu ren. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß einerseit der Flächenbedarf bei gleichen Selektionseigenschafte wesentlich kleiner ist und andererseits das Tür di Breite des Sperrbereichs maßgebende Verhältni "•f> ¹O ^s'^ch bis etwa um den Faktor 2 größer erziele laßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen 509 631 /ft

Claims (1)

Patentansprüche:

1. 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 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 rs offene Stichleitungen ausgebildete Leitungszüge angeschaltet sind, deren Wellenwiderstand kleiner ist als der Wellenwiderstand der AnschJuUleitungen. und bei dem weiterhin die den Leitungszügen abgewandten Oberflächen bzw. Oberfläche der Isolierstoffplatten bzw. Isolierstoffplatte mit einem durchgehenden metallischen Belag versehen sind, dadurchgekennzeichne t, 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