DE2353750C3 - Elektrisches Filter mit einem magnetische Resonanz aufweisenden Körper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Durchlaßfilter mit mindestens einem Körper aus einem ferromagnetischen Werkstoff.

Ein aus der Zeitschrift »Archiv elektr. Übertragung« Band 18 1964 Heft 11 S. 643 bis 650 bekanntes Filter dieser Art weist zwei sich senkrecht kreuzende Übertragungsleitungen auf, die magnetisch über einen Körper aus einem ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere eine Kugel aus YIG-Metall, miteinander gekoppelt sind. Dabei ist dieser Körper in einer Richtung senkrecht zu den Richtungen der Übertragungsleitungen magnetisch vorpolarisiert. Normalerweise sind zwei sich senkrecht kreuzende Übertragungsleitungen nicht miteinander gekoppelt. Bei der magnetischen Resonanzfrequenz, die von der Stärke des vorpolarisierenden Feldes abhängt, tritt jedoch eine Präzession des magnetischen Vektors auf, durch die die Kopplung herbeigeführt wird. Diese Kopplung ist frequenzabhängig.

Weiter ist aus der US-PS 34 00 343 ein Filter dieser Art bekannt, das eine Kaskade von mindestens zwei derartigen magnetischen Kopplungskörpern aufweist, die durch eine Öffnung in einer leitenden Zwischenwand miteinander gekoppelt sind.

Aus der DT-OS 21 19 210 ist eine Diodenmischschaltung für hohe Frequenzen, z. B. für 2 GHz, bekannt, bei der ein derartiges magnetisches Filter Verwendung findet, um die Zwischenfrequenz genau zu trennen und ggf. unmittelbar aus ihr mittels einer zweiten Übertragungsleitung eine zweite Zwischenfrequenz zu bilden. Bei dieser Vorrichtung ist ein Ortsosziüator über eine erste Übertragungsleitung mit einer Diodenringmischschaltung verbunden. Auf diese Übertragungsleitung treten Gegentaktwellen, d. h. Wellen, deren Ströme gegenphasig sind, mit der Frequenz des Ortsoszillators und Gleichtaktwellen, d.h. Wellen, deren Ströme gleichphasig sind, auf, die dtm erwünschten Zwischenfrequenzsignal entsprechen.

Dieses Signal wird mittels eines YIG-Kristallfilters herausgetrennt. Zu diesem Zweck sind die beiden Leiter derart symmetrisch in bezug auf den vorpolarisierten magnetischen Körper angeordnet, daß das Magnetfeld der Gleichtaktwellen suf der Übertragungsleitung an der Stelle des Körpers im wesentlichen senkrecht auf der Vorpolarisationsrichtung steht, so daß eine Kopplung mit dem Präzessionsfeld auftritt, während das Magnetfeld der Gegentaktwellen im wesentlichen parallel zur Vorpolarisationsrichtung ist, so daß die Kopplung Null oder wenigstens sehr schwach ist.

Obgleich in der Praxis die Frequenzdifferenz iS zwischen den Gleichtakt- und Gegentaktwellen häufig verhältnismäßig gering sein kann, ist die Filterwirkung dennoch infolge des Unterschiedes in der Kopplungsstärke der Gleichtakt- und Gegentaktwellen mit dem magnetischen Körper sehr wirkungsvoll.
Drs erwünschte Zwischenfrequenzsignal wird mit Hilfe einer zweiten Übertragungsleitung entnommen, welche die erste senkrecht kreuzt und magnetisch mit dem magnetischen Körper gekoppelt ist, ggf. über eine Kaskade von miteinander gekoppelten magnetischen Körpern. Diese zweite Übertragungsleitung kann ebenso wie die erste aus mehreren Leitern bestehen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Durchlaßfilter, bei dem eine erste Übertragungsleitung über mindestens einen Körper aus ferromagnetischem Werkstoff magnetisch mit einer senkrecht auf ihr stehenden zweiten Übertragungsleitung gekoppelt ist. Dabei ist der Körper in einer Richtung senkrecht zu den Richtungen der Übertragungsleitungen mit einer derartigen Stärke magnetisch vorpolarisiert, daß sich be· der erwünschten Durchlaßfrequenz magnetische Resonanz ergibt, wobei die erste Übertragungsleitung aus zwei Leitern und einem geerdeten Rückleiter besteht und wobei auf den beiden Leitern Gleichtakt- und Gegentaktwellen auftreten können, deren Frequenzen von der gleichen Größenordnung sein können und wobei ferner die beiden Leiter derart symmetrisch in bezug auf den magnetischen Körper angeordnet sind, daß das Magnetfeld der Gleichtaktwellen an der Stelle des magnetischen Körpers im wesentlichen senkrecht auf der Vorpolarisationsrichtung steht und daß das Magnetfeld der Gegentaktwellen im wesentlichen parallel zur Vorpolarisationsrichtung verläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkung des genannten Filters auf einfache Weise zu verbessern und dabei die Durchgangsverluste des Filters erheblich herabzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Durchlaßfilter der eingangs genannten Art nach der Erfindung die erste Übertragungsleitung auf einer Seite durch eine Umwegleitung mit einer elektrischen Länge von etwa einer halben Wellenlänge, bezogen auf die magnetische Resonanzfrequenz, abgeschlossen.

Die Umwegleitung bedeutet an der Stelle des magnetischen Körpers für die Gleichtaktwellen praktisch einen Kurzschluß zwischen den Leitern und dem Rückleiter, während für die Gegentaktwellen zwischen den Leitern und dem Rückleiter an dieser Stelle eine verhältnismäßig hohe Impedanz vorhanden ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine doppelte Mischschaltung einer an sich bekannten Art, in der das Filter gemäß der Erfindung Anwendung findet.

Pe 2 und 3 die Form des Magnetfeldes, das durch in der gleichen Richtung bzw. in entgegengeschenfrequenzsignal von 2000 MHz vertreten, sina somit magnetisch stark mit der Kugel Y\ S^ekoP^p^

^ Linie V-V der Pig,

De doppeie Mischschaltung nach F i g. 1 kann , B. al; ßngangsmischschaitung in einem Fernsehempfän- .o

r dtenen die es ermöglicht, ohne Umschaltung bestimmter Kreise durch bloße Änderung der Prpnuenz eines Ortoszillators sämtliche Fernsehbänder Ξ einem Frequenzbereich von z.B. 50 MHz bis 900 "™be streichen. Das Eingangssignal wird hierzu ,_s Mischstufe mit einem Oszillator gSte^Ce^

sehr schwach mit der ^P

Kraftlinien parallel zum Feld ^J

anregen und zum andern weil d.e ^Osz'^lla%™_nz! verhältnismäßig stark von der magnetischen Resonanz

frequenz abweicht. . «,irkiinesvolle

Auf diese Weise erfolgt ^e£V * " "

Trennung zwischen den beiden Wellenden.

Die Kugel Y₁ ist über d.e Kop^ungsoffnung

Säie.uenz »on .Iw, 35

des Fernsehe- Ej* »daß an derSt *.^ ™*«.a,*ug elK wird STSS15 "S⁰

-Krislail bestehende Kugel V, angeordnet, die Höchst«en sein k»™«"·

Kugel vie, «einer ais

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_sie„ ist, da6 bei 2000 MHz
(Kittelmode) auftritt.

Resonanz

_uLbder Seft UnTwegleitung L₅ abgeschlossen deren Länge g.e.ch einer halben Wellenlänge be. der Resonanzfrequenz ,st Die Punkte 1 und 2 smd ferner über Le.ter U bzw. L₁

Ä3Ä^F Ä infolgedessen kann ,m^ter eine hohe übergangs-

zwischen den Punkten 1 und 2 Dies bedeutet eine gewisse ist weiter jedoch nicht von

^ Strome in den Leitern gegenphasig sind (Gegentaktder Kuge.

Ser de, Einwirkung des Signals des Oszillators G₁ und des Eingangssignals bildet die Diodenbrucke U₁ Mischprodukte, unter anderen das Zwischenfrequenzsignalvon 200MHz, das den Leitern L₃ und L₄ gleichphasig (Gleichtaktwelle) zugeführt wird.

₄₅

^"ausgebildet und auf eine Seite eines dielektrischen Trägers D aufgebracht. Auf der anderen Seite des Trägers D ist eine geerdete Metallplatte A mit e.ner Kop'plungsöffnung /!angeordnet. Die Kugel ^befindet sich in einer Aussparung im Träger D und w.rd durch ein Magnetfeld Ha vorpolarisiert.

Fi g. 2 zeigt weiter Kraftlinien M des Hochfrequenzmagnetfeld«, das durch Gleichtaktwellen au den Leitern L₃ und L₄ erzeugt wird. Diese Krafthmen umfassen beide Leiter L₃ und L₄ und sind an der Stelle

der Kugel Y_x im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld Ha gerichtet. Bekannthch tntt unter diesen Umständen eine Präzession des magnetischen Vektors um die Richtung des Feldes Ha aut. Diese rra.cMOt, hat ₅₅

6o

beträgt l^^X^J^^ 4 mnj Au[*£™^άζ"JJ _{dn Leitersystem} L₈, i* L₁₀, g^estr'^che^ ^" Gestalt, das gegen das erste System ^d %_{{ 5} '_zeigiΓ einen längs der Linie

^ Schnitt durch das Filter. Das

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Kugel Y₁ gekoppe ^ ^ ^ _angeordnet

zweite Leitersys«"·*.... _y gekoppelt. Zwischen

und rn^^^^SricheÄtaHplatte A den Jägern « JJj^ ^ ^ ^ ^^ ^ _{p { g ß}

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Ό«Ä dJi Löcher in den Trägern D₁ bzw. D₂ Hi ^beJJ^st£ ™ _{ittds der} Trägerstäbe W₁ und H₂ können ™ _{der Ku}|_etn Y_x bzw. Y₂ derart

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J'^nfl-:^cn .-_{h Frequenz} abgestimmt. Dadurch erg.bt

Oizillato, _ft ve_rb_Onde„, dessen Pr.^enz

einen festen Wert von 1965 MHz hat. Der Oszillator G2 erzeugt auf dem Leitersystem Le, Lu bzw. L₉, Ln Gegentaktwellen.

Das magnetische Drehfeld in der Kugel V₂ induziert in den Leitern Le und Lg Gleichtaktwellen mit einer Frequenz von 2000 MHz, die sich zur Diodenbrücke /?₂ ausbreiten und in dieser mit dem Oszillatorsignal gemischt werden. An den Ausgangsklemmen U\ und LZ₂ erscheint das Zwischenfrequenzsignal mit einer Frequenz von 35 MHz.

Die Umwegleitung Z,io. deren elektrische Länge gleich einer halben Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz von 2000 MHz ist und die die Punkte 3 und 4 miteinander verbindet, bildet einen Kurzschluß für die Gleichtaktwellen zwischen den Leitern Le, L₉ und der geerdeten Metallplatte A. Dadurch wird verhindert, daß sich die geradzahligen Wellen über die Leiter Lu und L_]2 zum Oszillator G7 ausbreiten, was Verluste herbeiführen würde.

Durch die Anwendung der Umwegleitungen Ls und Lio gemäß der Erfindung hat es sich als möglich erwiesen, die Durchgangsverluste (insertion loss) des Filters drastisch von z. B. 16 dB auf 2,6 dB herabzusetzen. Außerdem wird durch diese Maßnahme die Filterwirkung verbessert, indem das Verhältnis der Stärken der Gleichtakt- und Gegentaktwellen in der Umgebung der YIG-Kristallkugeln gesteigert ist.

Die Erfindung kann auch für ein Filter verwendet werden, das entsprechend an die bekannte Dioden-Mischschaltung nach der DT-OS 21 19 210 angepaßt ist. In diesem Fall ist dann anstelle von zwei Kugeln nur eine angeordnet. Auch ist es bei dieser einfachen Mischschaltung nicht erforderlich, daß die beiden sich kreuzenden Übertragungsleitungen aus je zwei Leitungen bestehen, sondern es kann dann eine der Übertragungsleitungen nur aus einem einzigen Leiter bestehen, der dann aber keine λ/2-Umwegleitung aufweisen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrisches Durchteßfilter, bei dem eine erste Übertragungsleitung mittels mindestens eines Körpers aus ferromagnetischen Material magnetisch mit einer senkrecht auf der ersten stehenden zweiten Übertragungsleitung gekoppelt ist, welcher Körper in einer senkrecht zu den Richtungen der Übertragungsleitungen verlaufenden Richtung magnetisch mit einer derartigen Stärke vorpolarisiert ist, daß bei der erwünschten Durchlaßfrequenz magnetische Resonanz auftritt, wobei die erste Übertragungsleitung aus zwei Leitern und einem geerdeten Kückleiter besteht, auf welchen zwei Leitern Gleichtakt- und Gegentaktwellen auftreten können und welche zwei Leiter derart symmetrisch in bezug auf den magnetischen Körper angeordnet sind, daß das Magnetfeld der Gleichtaktwellen an der Stelle des magnetischen Körpers im wesentlichen senkrecht auf der Vorpolarisationsrichtung steht und daß das Magnetfeld der Gegentaktwellen sich im wesentlichen parallel zur Vorpolarisationsrichtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Übertragungsleitung auf einer Seite durch eine Umwegleitung mit einer elektrischen Länge von etwa einer halben Wellenlänge, bezogen auf die magnetische Resonanzfrequenz, abgeschlossen ist.