DE2428942A1

DE2428942A1 - Gedruckte schaltung

Info

Publication number: DE2428942A1
Application number: DE2428942A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Fukai; Michimasa Komatsubara; Akito Satuka; Toshihiko Waku
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd; Sony Corp
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd; Sony Corp
Priority date: 1973-06-16
Filing date: 1974-06-15
Publication date: 1975-01-09
Also published as: NL7408096A; FR2233790B1; IT1015090B; CA1016614A; DE2428942C2; US4063201A; GB1470695A; NL185050C; FR2233790A1; NL185050B

Description

It 2928

1. SONY CORPORATION, Tokyo, Japan

2. SOSHIN ELECTRIC CO., LTD., Tokyo, Japan

Gedruckte Schaltung

Die Erfindung betrifft allgemein eine gedruckte Schaltung und insbesondere eine gedruckte Schaltung, die zur Verwendung als elektrisches Wellenfilter geeignet ist.

Rundfunk- und Fernsehempfänger haben üblicherweise eine Anzahl von Resonanzkreisen, die als elektrische Wellenfilter verwendet werden, um ein gewünschtes Frequenzsignal auszuwählen. Solche Filter bestehen allgemein aus einer Primär- und einer Sekundärspule und einem Kondensator und werden üblicherweise als Bandbaßfilter bezeichnet. Das Filter hat oft eine Einrichtung zur Einstellung des Kopplungsfaktors, z.B. einen Stab aus magnetischem Material. Da derzeit das Bestreben besteht, Rundfunkempfänger und andere elektronische Geräte so klein wie möglich zu machen, versuchte man, den Aufbau und die Form dieser Filter zu verbessern.

Hierzu und zur Verkleinerung der Filter wurde vorgeschlagen, eine gedruckte Schaltkreistechnik anzuwenden, bei der die Leiter entsprechend den Primär- und Sekundärspulen auf eine oder beide Seiten einer dünnen Isolierplatte

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gedruckt werden. Unter diesen Umständen wird die Isolierplatte mit den Leitern auch als Kondensator verwendet. Bei Anwendung einer solchen Drucktechnik kann das Filter eine geringe Größe haben, es ist jedoch schwierig, die Gegeninduktivität bzw. den Kopplungsfaktor zu bestimmen oder einzustellen. Beispielsweise wird beim Stand der Technik die oben erwähnte Bestimmung bzw. Einstellung durch Einführen in die oder Herausführen aus der Mitte der gedruckten Spule oder durch Änderung der Form der Spule durchgeführt. Bei der Methode, bei der ein bestimmter Kopplungsfaktor durch Bestimmung der Form der Spule erhalten wird, ist es möglich, die Größe des Filters zu verringern, jedoch hat sich diese Methode wegen der Schwierigkeit, einen hohen Q-Faktor zu erzielen, als unzweckmäßig erwiesen.

Da bei dem bekannten, als gedruckte Schaltung hergestellten Filter außerdem die elektromagnetische Kopplung und die elektrostatische Kopplung unabhängig voneinander sind, ist die Frequenzwählcharakteristik nicht scharf und es treten Störsignale in den Hochfrequenzbändern mit einem relativ hohen Pegel auf.

Durch die Erfindung wird eine gedruckte Schaltung mit einem ersten Leiter auf einer Isolierplatte als Induktivitätselement, einem zweiten Leiter auf der Isolierplatte als Induktivitätselement, der mit dem ersten Element induktiv gekoppelt ist, und einem gemeinsamen Leiter auf der Isolierplatte zwischen dem ersten und zweiten Element, der das erste und zweite Element gegenseitig induktiv koppelt, um einen bestimmten Kopplungskoeffizienten zwischen den ersten und zweiten Element zu erhalten, geschaffen.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung weist zusätzlich gedruckte Kapazitätselemente auf, die mit den Induktivitätselementen zusammengeschaltet sind, um ein elektrisches Bandpaßfilter zu schaffen.

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Bei der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung sind Induktivitätselemente an einer oder an beiden Seiten einer Isolierplatte gebildet und ein zusätzlicher gedruckter Leiter ist vorgesehen und so angeordnet, daß er einen Kopplungskoeffizienten zwischen dem ersten und zweiten Induktivitätselement bildet, der einen gewünschten Wert hat. Außerdem kann durch die Erfindung ein Bandpaßfilter dadurch geschaffen werden, daß zusätzlich Kapazitätselemente auf die Isolierplatte gedruckt werden, die mit den ersten und zweiten Induktivitätselementen elektrisch zusammengeschaltet werden.

Bei der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung sind die gedruckten Induktivitätselemente induktiv gekoppelt und ein gedrucktes Gegeninduktivitatselement ist gebildet, so daß es leicht ist, einen gewünschten Kopplungsfaktor zu erhalten bzw. einzustellen. Außerdem hat die gedruckte Schaltung einen hohen Q-Faktor.

Bei der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung sind Spulen auf beide Flächen einer Isolierplatte gedruckt und die Isolierplatte dient als Kondensator zur Bildung eines Filters geringer Größe.

Die gedruckte Schaltung kann als Filter mit kapazitiver Kopplung und elektromagnetischer Kopplung in Reihenschaltung auf der Isolierplatte zur Verbesserung der Frequenzwahlcharakteristik ausgebildet sein.

Bei der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung wird die Erzeugung von Störsignalen erheblich vermindert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

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Figur IA eine schematische Darstellung eines elektrischen Kreises mit zwei induktiv gekoppelten Induktivitätselementen,

Figur IB das Ersatzschaltbild des Kreises in Fig. IA,

Figur 2 eine Vorderansicht, aus der der Aufbau der Ausführungsform der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung hervorgeht,

Figur 3 das Schaltbild des Aufbaus der gedruckten Schaltung in Fig. 2,

Figur 4 eine Vorderansicht, aus der der Aufbau einer weiteren Ausführungsform der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung hervorgeht,

Figur 5 das Schaltbild des Aufbaus der gedruckten Schaltung in Fig. 4,

Figur 6A bis 6C Diagramme, aus denen die Frequenzkennlinien der Schaltung der Fig. 5 hervorgehen, und

Figur 7A und 7B Diagramme, aus denen die Kennlinien hervorgehen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der gedruckten Schaltung in Fig. 4 verwendet werden.

In einem Kreis, in dem die Primärspule und die Sekundärspule elektromagnetisch gekoppelt sind, wie Fig. IA zeigt, wird, wenn die Selbstinduktivitäten der Primärspule und der Sekundärspule mit La bzw. Lb und die Gegeninduktivität zwischen diesen mit M bezeichnet wird, sein Ersatzschaltbild ein T-Glied wie Fig. IB zeigt. In Fig. IB können die Induktivitäten der ersten, zweiten und dritten Spule 1, und 3 durch La + M, Lb + M bzw. + M bezeichnet werden.

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Die dritte Spule 3, die die Gegeninduktivität M hat, kann unabhängig ausgedrückt werden.

Bei der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung wird die dritte Spule, die in dem Ersatzschaltbild gezeigt ist, als eine gedruckte Spule hergestellt, um die Gegeninduktivität bzw. den Kopplungsfaktor unabhängig zu wählen.

Eine Ausführungsform der gedruckten Schaltung gemäß der Erfindung wird nun anhand der Fig. 2 beschrieben. Eine Isolierplatte 10 aus Mica oder dergleichen wird hergestellt. Ein erster und zweiter Leiter 15 und 16 werden gebildet bzw. auf die Fläche 10a der Isolierplatte 10 durch irgendeine übliche Drucktechnik aufgeschichtet, um ein Spulenmuster bzw. ein diesem ähnliches Muster mit Induktivitäten zu bilden. Die Leiter 15 und 16 sind durch einen Verbindungspunkt P verbunden und ein Abschnitt 19 geht von dem Verbindungspunkt P als gemeinsamer Leiter bzw. gemeinsame Spule aus. Der von dem ersten und zweiten Leiter 15 und ausgehende gemeinsame Leiter wird zugeschnitten, um den Kopplungsfaktor zwischen dem ersten und zweiten Leiter 15 und 16 genau einzustellen. In Fig. 2 bezeichnet 11 einen Eingangsanschluß, der an der anderen Fläche 10b der Isolierplatte 10 gebildet ist, 12 einen Erdanschluß, der an der Fläche 10a der Isolierplatte 10 gebildet und mit der gemeinsamen Elektrode 19 verbunden ist, 13 einen Ausgangsanschluß, der an der Fläche 10b der Isolierplatte 10 gebildet ist und 14 leitende Verbindungsvorrichtungen in Form von Durchgangsöffnungen, die den Leiter 15 mit dem Anschluß 11 bzw. den Leiter 16 mit dem Anschluß 13 verbinden.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Ausführungsform der erfindungsgemäßen gedruckten Schaltung in Fig. 2. Wie Fig. 3 zeigt, dient der erste Leiter 15 als Induktivität L , der zweite Leiter 16 als Induktivität L₂ und der gemeinsame Leiter 19 als Gegeninduktivität L_Q. Die Induktivitäten

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L₁ und L₂ sind magnetisch gekoppelt. Bei dieser Anordnung sind die Teile 15a und 16a des ersten und zweiten Leiters 15 und 16 vorzugsweise so gebildet/ daß sie zueinander parallel sind, wie Fig. 2 zeigt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bildet der gemeinsame Leiter 19 die gemeinsame Induktivität L_Q, so daß der Kopplungsfaktor zwischen den Leitern 15 und 16 so gewählt werden kann, daß er einen hohen Wert hat, im Vergleich zu dem Fall, wo die beiden Leiter unabhängig gebildet werden, z.B. 0,1 bis 0,3. Dadurch kann die gewünschte Kopplung erreicht werden. Da außerdem der gemeinsame Leiter 19 nahe dem Verbindungspunkt P zugeschnitten wird, kann der Kopplungsfaktor zwischen den Leitern 15 und 16 selbst bei der Größenordnung von 0,1 oder weniger genau eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform von Filtern, bei der die Erfindung angewandt ist und Fig. 5 zeigt ihr Schaltbild. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens ein erster, zweiter und dritter Resonanzkreis A, B und C vorgesehen, wie Fig. 5 zeigt. Hierbei wird die Kopplung zwischen jeder Stufe durch einen Kondensator und ein elektromagnetisches Kopplungselement erreicht. Bei der Ausführungform der Fig. 4 und 5 ist die Kopplung zwischen der ersten und zweiten Stufe (d.h. dem ersten und zweiten Resonanzkreis A und B) eine kapazitive Kopplung (C-Kopplung), die durch einen Kondensator C. erreicht wird, und die Kopplung zwischen der zweiten und dritten Stufe (d.h. den Resonanzkreisen B und C) ist eine elektromagnetische Kopplung (M-Kopplung), die durch Induktivitäten L₂, L₃ und L₄ erhalten wird. Bei dieser gezeigten Ausführungsform wird die Kopplung zwischen den Kreisen B und C durch Verbindung der Induktivitäten L₃ und L_ an ihren unteren Enden mit der gemeinsamen Induktivität L₄ erreicht. In der Figur bezeichnen L. und C₁ eine Induktivität und eine Kapazität, die den ersten Resonanzkreis A

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bilden, L«, L₄ und C, Induktivitäten und einen Kondensator, die den zweiten Resonanzkreis B bilden, und L_, L. und C₃ Induktivitäten und einen Kondensator, die den dritten Resonanzkreis C bilden. In der Figur bezeichnet außerdem 26 einen Eingangsanschluß, 28 einen Ausgangsanschluß und 27 und 30 den Erdanschluß.

Es wird nun anhand der Fig. 4 der Aufbau des in Fig. 4 gezeigten Filters beschrieben. Eine folienähnliche Isolierplatte 4? aus Mica oder dergleichen wird hergestellt und zwei -ebena Elektroden 42 und 43 werden auf beid'- : Flächen 41a und 41b der Isolierplatte 41 einander durch die Platte

41 gegenüberliegen durch eine übliche Drucktechnik gebildet bzw. aufgeschichtet, um den Kondensator C zu bilden. Ein Leiter 44, der die ebenen Elektroden 42 und 43 verbindet, wird an einer der beiden Flächen 41a und 41b spiral- oder dergleichen-förmig gebildet, um eine vorbestimmte Induktivität bei einer vorbestimmten hohen Frequenz zu ergeben. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist der Leiter 44 in zwei Teile 44a und 44b geteilt. Der Teil 44a ist auf der Fläche 41a der Isolierplatte 41 gebildet bzw. aufgeschichtet und der andere Teil 44b ist auf der anderen Fläche 41b der Isolierplatte 41 aufgeschichtet. Ein Ende der Leiter 44a und 44b ist durch eine Verbindungsvorrichtung 45 aus elektrisch leitendem Material, das durch die Platte 41 mittels einer sogenannten Durchgangsloch-Einrichtung verläuft, elektrisch verbunden.

Der Eingangsanschluß 26 ist mit einer der ebenen Elektroden

42 und 43 bzw. der ebenen Elektrode 43 und der Erdanschluß 27 ist mit der anderen ebenen Elektrode 42 bei der dargestellten Ausführungsform verbunden.

Ebene Elektroden 51 und 52 sind außerdem an der Fläche 41a der Isolierplatte 41 gebildet bzw. aufgeschichtet und eine ebene Elektrode 53 ist an der anderen Fläche 41b der Isolierplatte 41 gegenüber der ebenen Elektrode 51 gebildet

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bzw. aufgeschichtet, um den Kondensator C₂ zu bilden. Die ebenen Elektroden 51 und 53 sind durch Leiter 54 und 55, die zusammen mit den Elektroden 51 und 53 auf die Flächen 41a und 41b der Isolierplatte 41 aufgeschichtet werden, über die Verbindungsvorrichtung 45 elektrisch verbunden. Die ebene Elektrode 51 liegt teilweise der ebenen Elektrode 53 gegenüber, um den Koppelkondensator C. zu bilden. Somit wird hier die C-Kopplung durchgeführt.

Der zweite und dritte Resonanzkreis B und C sind M-gekoppelt und die unteren Enden der Induktivitäten L₂ und L₃ sind mit der gemeinsamen Induktivität L. bei der Ausführungsform in Fig. 5 verbunden. Hierzu ist bei der Ausführungsform der Fig. 4 ein spiralförmiger Leiter 56 auf der Fläche 41b der Isolierplatte 41 gebildet und ein Teil 56a hiervon ist so ausgebildet, daß er im wesentlichen parallel zu den Teilen 54a und 55a der spiralförmigen Leiter- 54 bzw. 55 verläuft, um den M-Kopplungsteil dazwischen zu bilden. Der Kopplungsteil 56a ist mit dem Leiter 55 an der Stelle P verbunden, um den Teil von dem Verbindungspunkt P bis zur ebenen Elektrode 53 als Induktivität L₄ in Fig. 5 zu bilden. Ein spiralförmiger Leiter 57 ist ebenfalls auf der Fläche 41a der Platte 41 gebildet, der mit der ebenen Elektrode 52 und an seinem einen Ende über die Verbindungsvorrichtung 45 mit dem Leiter 56 elektrisch verbunden ist. Obwohl die ebenen Elektroden 52 und 53 einander teilweise gegenüberliegen, um den Kondensator C₃ zu bilden, ist dies nicht immer erforderlich, unter bestimmten Umständen kann die Streukapazität zwischen den Leitern 56 und 57 als Kondensator C₃ verwendet werden. Aufgrund der Verwendung der M-Kopplung bei dieser Ausführungsform kann die Kapazität der Kondensatoren C₂ und C₃ im Vergleich zu der C-Kopplung groß gewählt werden, so daß die Induktivitätselemente leicht auf die Flächen 41a und 41b der Platte 41 aufgeschichtet werden können, um einen maximalen Q-Faktor zu bilden. Dadurch wird der Leiter 41 die Induktivität L , Teile der Leiter 54 und 55 werden die Induktivität L₂ und

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die Leiter 56 und 57 werden die Induktivität L₃.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 sind Ausnehmungen 59 in den ebenen Elektroden 43 und 51 nahe dem Erdanschluß 27 zwischen der Ausgangsseite des Resonanzkreises A und dem Kondensator C. gebildet.

Allgemein neigt, wie das Diagramm der Fig. 6A zeigt, bei dem die Ordinate das Ansprechverhalten R und die Abszisse die Frequenz f darstellt, bei der C-Kopplung der Flankenteil der Bandpaßcharakteristik an der oberen Seite dazu, im Vergleich zu der unteren Seite expandiert zu werden, während bei der M-Kopplung die Flanke an der unteren Seite dazu neigt, im Vergleich zu der oberen Seite expandiert zu werden, wie Fig. 6B zeigt. Dies bedeutet, daß die Kennlinien unsymmetrisch werden.

Bei der Erfindung sind dagegen der erste und zweite Resonanzkreis A und B nach Art einer sogenannten C-Kopplung durch den Kondensator C. gekoppelt und der zweite und dritte Resonanzkreis B und C sind nach Art einer sogenannten M-Kopplung gekoppelt, die in Fig. 5 gezeigt ist. Damit hat, wie Fig. 6C zeigt, die Kennlinie des Filters gemäß der Erfindung die Eigenschaft, daß sie an ihrer unteren Seite gleich der Kennlinie der Fig. 6B ist*. Daher hat die Bandpaßkennlinie des Filters gemäß der Erfindung insgesamt eine bessere Symmetrie und damit hat das Filter gemäß der Erfindung eine scharfe Bandpaß charakteristik.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 wurden der erste, zweite und dritte Resonanzkreis A, B und C beispielsweise verwendet, es kann jedoch eine größere Anzahl von Resonanzkreisen, ähnlich der oben erwähnten Art in Kaskade geschaltet verwendet werden, um die gleichen Wirkungen zu erzielen.

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Wenn die ebenen Elektroden 42 und 43 an beiden Seiten der dünnen Platte 41 gebildet und von diesen die Leitungen bzw. Eingangs- und Erdanschlüsse 26 und 27 herausgeführt werden, wie Fig. 4 zeigt, ist es manchmal schwierig, die Elektroden 26 und 27 von den durch die Platte 41 gegenüberliegenden Stellen herauszuführen. Wenn daher hierbei die Anschlüsse 26 und 27 von verschiedenen bzw. versetzten Stellen herausgeführt werden, kann die Herstellung erleichtert werden.

Bei dem oben erwähnten Aufbau wird ein Strompfad zwischen dem EingangsanSchluß 26 und dem Erdanschluß 27 gebildet, der vom Hochfreguenzstandpunkt aus eine ·κ.-jk ei vi tat hat, so daß eine Spannungsdifferenz auftreten kann. Daher kann eine bestimmte Spannung an dem Teil der ebenen Elektrode 43 erhalten werden, der den Kondensator C. bildet. Diese Spannung kann Störsignale hervorrufen. Bei dem Aufbau der Fig. 4 jedoch ist die Ausnehmung 59 in der Elektrode 43 an der dem Erdanschluß 27 gegenüberliegenden Stelle bzw. nahe diesem gebildet, so daß, wenn der Strom, der von der oben erwähnten Stufe hervorgerufen wird, zu der Ausgangsanschlußseite fließen will, er von der Ausnehmung 59 auf den schmalen Teil der Elektrode 43 konzentriert wird. Da der Erdanschluß 27 an einer gegenüberliegenden Stelle bzw. nahe dieser vorgesehen ist, wie oben erwähnt wurde, fließt ein Teil des Stroms nach Erde ab und damit fließt nahezu kein Strom zu der Ausgangsseite. Daher wird die Erzeugung von Störsignalen erheblich verringert.

Die Fig. 7A und 7B zeigen den oben erwähnten Unterschied. Fig. 7A zeigt den Fall, wenn keine Ausnehmung vorhanden ist, und Fig. 7B den Fall, wenn die Ausnehmung 59 vorgesehen ist. In den Fig. 7A und 7B stellt die Ordinate ein Ausgangssignal 0 und die Abszisse die Frequenz f dar. Die Ausnehmung 59 in der Elektrode 51 wirkt in der gleichen Weise.

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Claims

Ansprüche

l.J Gedruckte Schaltung, gekennzeichnet durch einen ersten Leiter auf einer Isolierplatte als Induktivitätselement, einen zweiten Leiter auf der Isolierplatte als Induktivitätseletaent, und einen gemeinsamen Leiter, der mit dem ersten und zweiten Leiter verbunden ist und einen Verbindungspunkt zwischen diesen bildet, wobei ein Teil des gemeinsamen Leiters von dem Verbindungspunkt zu dem ersten und zweiten ,aiter ausgeht und eine Gegeninduktivität bildet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Leiter einen zugeschnittenen Abschnitt nahe der Stelle hat, an der der erste und zweite Leiter damit verbunden sind, um die Einstellung des Kopplungsfaktors zwischen dem ersten und zweiten Leiter zu ermöglichen.
3. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste ebene Elektrode mit einem ersten Anschluß an einer Fläche der Isolierplatte, eine zweite ebene Elektrode an der anderen Fläche der Isolierplatte gegenüber der ersten ebenen Elektrode, und eine Einrichtung zur Verbindung der zweiten ebenen Elektrode mit dem ersten Leiter.
4. Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine dritte ebene Elektrode an der anderen Fläche der Isolierplatte gegenüber der ersten ebenen Elektrode, und einen dritten Leiter an der Isolierplatte, der zwischen die erste und dritte ebene Elektrode geschaltet ist.
5. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Erdanschluß, der mit der dritten ebenen Elektrode ver-

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bunden ist und eine Ausnehmung in der ersten ebenen Elektrode .
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung nahe dem Erdanschluß gebildet ist.
7. Gedruckte Schaltkreisplatte, gekennzeichnet durch gedruckte Induktivitätselemente, wobei wenigstens zwei Induktivitätselemente miteinander elektromagnetisch gekoppelt sind und ein Leiter ein Ende eines jeden der beiden Elemente verbindet und ein Gegeninduktivitätselement bildet, das den Kopplungsfaktor der beiden Induktivitätselemente auf einen bestimmten Wert einstellt.
8. Elektrisches Bandpaßwellenfilter, gekennzeichnet durch eine Isolierplatte mit mehreren spiralförmigen, gedruckten Leitern, die Induktivitätselemente bilden, von denen wenigstens einige so angeordnet sind, daß zwei elektromagnetisch gekoppelte Induktivitätselemente gebildet werden, einen gedruckten Leiter auf der Platte, der ein Gegeninduktivitätselement bildet, das so angeordnet ist, daß es den Kopplungsfaktor der beiden Induktivitätselemente steuert, mehrere gedruckte Elektroden an gegenüberliegenden Seiten der Platte, um mehrere Kapazitätselemente zu bilden, Eingangs- und Ausgangsanschlüsse an der Platte, und mehrere gedruckte Leiter auf der Platte, die die Indtktivitäts- und Kapazitätselemente in einer Bandpaßfilteranordnung verbinden.
9. Bandpaßfilter, das vollständig auf eine Isolierplatte gedruckt ist, gekennzeichnet, durch ein erstes, zweites und drittes Resonanznetzwerk, von denen jedes Induktivitäten und Kapazitäten aufweist, wobei das erste Netzwerk mit dem zweiten Netzwerk kapazitiv und das zweite Netzwerk mit dem dritten Netzwerk induktiv gekoppelt ist,und eine Gegeninduktivität, die den Kopplungsfaktor der induktiv gekoppelten Netzwerke steuert.

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