DE2017488B2 - Vierkreisfilter mit keramik-resonatoren - Google Patents

Description

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Der Einsatz eines integrierten Verstärkers im Zwischenfrequenzteil eines Rundfunkempfängers erfordert eine Konzentrierung der Selektion, da die gesamte Verstärkung in der integrierten Schaliung erfolgt und es somit im Gegensatz zu konventionellen Schaltungskonzepten nicht möglich ist, die Selektionsmittel aufzuteilen und zwischen den einzelnen Verstärkerstufen anzuordnen. Die gesamte Zwischenfrequenzselektion hat deshalb ein einzelner Filterblock zu übernehmen.

Ein solcvies Zwischenfrequenzfilter, im folgenden ZF-Filter genannt, wird vorzugsweise zwischen der Mischstufe und dem integrierten Verstärker angeordnet, um zu verhindern, daß die nach der Mischung noch vorhandene relativ große Oszillatoramplitude zum Verstärker gelangt und in diesem Signalver-Zerrungen bewirkt oder diesen sogar in die Begrenzung steuert. Von einem derartigen ZF-Filter wird eine möglichst geringe Durchlaßdämpfung gefordert, was sich mit einem nur aus Spulen und Kondensatoren bestehenden Filter nicht in genügendem Maße erreichen läßt.

In einem ZF-Filter für integrierte. Verstärker werden deshalb Keramik-Resonatoren verwendet, welche eine wesentlich höhere Güte aufweisen als Schwingkreise mit Spulen. Da Keramik-Resonatoren aber neben ihrer ausgenutzten Grundschwingung noch eine Vielzahl von Nebenresonanzen haben, welche eine schlechte Weitabselektion bedeuten, sind außer den Keramik-Resonatoren auch Spulenschvvingkreise zu verwenden, die in der Gesamtfilterkurve eine genügend große Dämpfung der unerwünschten Nebenresonanzen und somit eine gute Weitabselektion bewirken.

Durch die DT-PS 1085 574 ist es bekannt, die statische Kapazität eines Keramik-Resonators mittels eines Kondensators zu kompensieicn. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Vierkreisfilter mit zwei Keramik-Resonatoren eine Lösung anzugeben, wie die statischen Kapazitäten dieser Resonatoren in einfacher Weise kompensiert werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Vierkreisfilter mit zwei Keramik-Resonatoren, die zwischen zwei Schwingkreisen mit Spulen angeordnet sind, nach der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen eine der beiden Schwingkreisspulen und den Verbindungspunkt der beiden Keramik-Resonatoren ein Kondensator geschaltet ist und daß der Kapazitätswert dieses Kondensators größer als C_u- (w_}Zw₄) und etwa gleich

G)" (w₂/m>| + W)Zw₄)

gewählt ist, wenn C₀ die statische Kapazität eines Keramik-Resonators, w, die Windungszahl der Spule des Eingangsschwingkreises, w₂ die Windungszahl der Ankoppelspule zwischen Eingangsschwingkreis und erstem Keramik-Resonator, w₃ die Windungszahl der Ankoppelspule an den Ausgangsschwingkreis und w₄ die Windungszahl der Spule des Ausgangsschwingkreises sind.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein Kondensator eingespart und die zur Erlangung der Symmetrie der Durchlaßkurve erforderliche Kompensation der statischen Kapazitäten beider Keramik-Resonatoren durch einen einzigen Kondensator erzielt wird, während üblicherweise zur Kompensation der statischen Kapazitäten von zwei Keramik-Resonatoren zwei Kondensatoren erforderlich sind.

Unter der statischen Kapazität eines Keramik-Resonators ist die durch die Elektroden gebildete Kapazität C₀ zu verstehen, die in der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Ersatzschaltung eines Keramik-Resonators mit zwei Elektroden mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet ist. Diese Ersatzschaltung gilt in der Nähe der Resonanzstelle. Die weiteren Elemente der Ersatzschaltung der Fig. 1, d.h. die Kapazität 2, die Induktivität 3 sowie der Widerstand 4, bilden einen Serienresonanzkreis. Durch das Vorhandensein der mit der Bezugsziffer 1 bezeichneten statischen Kapazität C₀ tritt zusätzlich eine Parallel resonanz auf.

In dem nach der Erfindung vorgsschlagenen Vierkreisfilter wird die Serienresonanzfrequenz der Keramik-Resonatoren ausgenutzt. Da jedoch die Parallelresonanzfrequenz nur um wenige Prozent über der Serienresonanzfrequenz liegt und im Dämpfungsverlauf der Gesamtfilterkurve eine Polstelle ergibt, verursacht sie unterschiedlich steile Flanken der Durchlaßkurve. Diese Unsymmetrie ist unerwünscht. Eine Beseitigung der Polstelle ist jedoch nur möglich durch die Kompensation der statischen Kapazität C₀ der Keramik-Resonatoren, die nach der Erfindung durch einen einzigen entsprechend bemessenen Kondensator erreicht wird, welcher nach der Erfindung zwischen den Verbindungspunkten der beiden Keramik-Resonatoren und den Hochpunkt eines der beiden Spulenschwingkreise geschaltet ist.

In der Fig. 2 ist ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Vierkireisfilter dargestellt, welches aus zwei Spulenschwingkreisen und zwe. Keramik-Resonatoren besteht. Ein solches Filter wird wegen der Hybrid-Bauweise auch als Vierkreis-Hybrid-Filter bezeichnet.

Der Eingangsschwingkreis des Filters besteht aus dem Kondensator 5 und der Schwingkreisspule 6, welche die Windungszahl w\ aufweist. Sowohl dieser Eingangsschwingkreis als auch der Ausgangsschwingkreis, Destehend aus dem Kondensator 14 und der Schwingkreisspule 13 mit der Windungszahl w₄, sind als Parallelschwingkreis eingeführt. Die beiden Keramik-Resonatoren 8 und 10. deren Serienresonanz-

Frequenzen ausgenutzt werden, sind zwischen den Spulenschwingkreisen angeordnet. Zur Kopplung zwischen dem ersten Spulenschwingkräis und dem Keramik-Resonator 8 dient die Ankoppels>sule 7 mit der Windungszahl wv Entsprechend erfolgt die Ankopplung des Keramik-Resonators 10 an den Ausgangsschwingkreis mittels der Ankoppelspule 12 mit der Windungszahl w>₃. Zur Kopplung der beiden Keramik-Resonatoren untereinander dient der Kondensator 9. Zwischen die Schwingkreisspule 13 des Ausgangsschwingkreises und den Verbindungspunkt der beiden Resonatoren ist gemäß der Erfindung der Kondensator 11 geschaltet Seine Kapazität ist so bemessen, daß eine Kompensation der statischen Kapazitäten beider Resonatoren und dadurch eine symmetrische Filterdurchlaßkurve erzielt wird.

Als symmetrische Durchlaßkurve wird hierbei die Kurve bezeichnet, weiche bei charakteristischen Frequenzabständen zur Bandmittenfrequenz nach beiden Seiten dieselben Dämpfungswerte aufweist.

Die Kompensation ist allerdings nur dann möglich, wenn die Wicklungen 12 und 13 gegensinnig gepoll sind. In Fig. 2 ist dies durch die für die Wicklungsanfänge eingezeichneten Punkte angedeutet.

Um eine symmetrische Durchlaßkurve zu bekommen, kann der Kondensator 11 auch zwischen den Schwingkreishochpunkt des Eingangsschwingkreises und den Verbindungspunkt der beiden Keramik-Resonatoren geschaltet werden. Dann müssen aber die Wicklungen 6 und 7 gegensinnig gepolt werden. Der Kondensator 11 wird jedoch vorzugsweise mit der Spule des Ausgangsschwingkreises verbunden. Sein Kapazitätswert ist in diesem Falle größer als C₀- (n'₃/ii'₄), wenn C₀ die statische Kapazität eines Keramik-Resonators, u>₃ die Windungszahl der Ankoppelspule 12 und IV₄ die Windungszahl der Schwingkreisspule 13 sind. Die Kapazität des Kondensators 11 beträgt etwa

C₀ ^- (W^Wl+ W₃/W_A) ■ Wj

ist dabei die Windungszahl der Schwingkreisspule 6 und iv, die der Ankoppelspule 7.

Im folgenden wird noch ein spezielles Dimensionierungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes ZF-Filter angegeben.

Das Filter soll beispielsweise für die Zwischenfrequenz der AM-Rundfunkbereiche von 460 kHz gelten und für den Einsatz in Verbindung mit einem integrierten Verstärker vorgesehen sein. Damit die Bandmittenfrequenz 46OkHz beträgt, müssen die beiden Keramik-Resonatoren eine Serienresonanzfrequenz von etwa 459 kHz aufweisen. Derartige Resonatoren sind im Handel erhältlich. Die Kapazität 5 des ersten Spulenschwingkreises wie auch die Kapazität 14 des Ausgangsschwingkreises betragen dann beispielsweise jeweils 15OpF. Die Windungszahlen w, und iv₄ der Schwingkreisspulen 6 und 13 sollen beispielsweise 175 Windungen betragen, während für die Ankoppelspule 7 beispielsweise eine Windungszahl us von

2s 4 Windungen und für die Ankoppelspule 12 beispielsweise eine Windungszahl tv₃ von 7 Windungen gewählt werden. Die Kapazität 9 soll beispielsweise 1,8 nF und die Kapazität 11 beispielsweise 12 pF betragen.

Mit diesen Werten wird für die Filterkurvc des Vierkreis-Hybnd-Filters eine Bandmittenfrequenz von 460 kHz, eine Dämpfung bei 9 kHz Abstand zur Bandmitte von 44 dB, eine Durchlaßdämpfung von etwa 7.5 dB sowie eine Weitabselektion von mehr als 80 dB erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vierkreisfilter mit zwei Keramik-Resonatoren, die zwischen zwei Schwingkreisen mit Spulen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen eine der beiden Schwingkreisspulen (13) und den Verbindungspunkt der beiden Keramik-Resonatoren (8, 10) ein Kondensator (11) geschaltet ist und daß der Kapazitätswert dieses Kondensators (11) größer als C₀- (W₁Zw₄) und etwa gleich

C_u- ()v₂/W₁+ h>₃/h>₄)

gewählt ist, wenn C₀ die statische Kapazität eines Keramik-Resonators, W₁ die Windungszahl der Spule (6) des Eingangsschwingkreises (5, 6), w₂ die Windangszahl der Ankoppelspule (7) zwischen Eingangsschwingkreis (5, 6) und erstem Keramik-Resonator (8), w, die Windungszahl der Ankoppelspule (12) an den Ausgangsschwingkreis (13, 14) und H4 die Windungszahl der Spule (13) des Ausgangsschwingkreises (13, 14) sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (11) mit der Spule (13) des Ausgangsschwingkreises (13,14) verbunden ist.