DE2453669B1

DE2453669B1 - Elektrische filterschaltung

Info

Publication number: DE2453669B1
Application number: DE19742453669
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Kuenemund
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-11-12
Filing date: 1974-11-12
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2291643B1; LU73686A1; FI62436B; IT1048619B; DE2555835A1; DK145128C; FI62436C; DE2608582C3; DK145128B; JPS562450B2; DE2608582B2; FR2291643A1; JPS5171652A; BE835506A; NO143775C; NO143775B; AU8653075A; AU476941B2; IE42349B1; NL7513234A

Description

Bei der Übertragung von Informationen mittels elektrischer Nachrichtenübertragungssysteme tritt häufig das Problem auf, daß nur innerhalb gewisser Frequenzbereiche liegende Signale übertragen werden sollen, unter gleichzeitiger Unterdrückung von Signalen, die in benachbarten oder anschließenden Frequenzbereichen liegen. Für diesen Zweck werden Filter eingesetzt, die in der herkömmlichen Technik meist aus Spulen und Kondensatoren bestehen. Diese elektrischen Bauelemente haben indes den Nächteil, daß sie vor allem im Bereich der niedrigeren Frequenzen, wie im Niederfrequenzbereich und im Frequenzbereich bis etwa einige hundert Megahertz, relativ große Abmessungen aufweisen.

Vor allem im Zusammenhang mit der sogenannten integrierten Bauweise wurden deshalb neue Filterkonzepte gesucht und auch gefunden. Diese bestehen bislang im wesentlichen darin, daß Spulen nach Möglichkeit überhaupt vermieden und ihre elektrischen Eigenschaften durch entsprechende Wandler aus dem elektrischen Verhalten von Kondensatoren abgeleitet werden (Gyrator-Filter). Es wurde auch dazu übergegangen, aus Widerständen und Kondensatoren entsprechende Filter zu bilden, gegebenenfalls unter Einfügung von Verstärkern, um die relativ hohe Grunddämpfung solcher Filter auszugleichen. Bei einer weiteren Gruppe moderner Filterschaltungen, den sogenannten Rechnerfiltern, wird die frequenzabhängige Beeinflussung der Signale durch besondere logische Verknüpfungsschaltungen vorgenommen. Allen diesen und auch noch einer Reihe weiterer zwischenzeitlich bekannter integrierter Filterkonzepte ist indes gemeinsam, daß der bei ihnen erforderliche Aufwand relativ hoch ist.

Im Gebiet der sehr kurzen elektromagnetischen Wellen, beispielsweise mit Frequenzen über 2 bis 3 GHz, ist ein Filterkonzept bekannt, bei dem die elektrischen Signale einer Leitung zugeführt werden, an die über einen Richtkoppler wenigstens eine in sich geschlossene Leitungsschleife, ein sogenannter Leitungsring, angeschaltet ist (»NTZ«, 1963, Heft 6, S. 297 bis 302.) Für diese Filtertype ist es wesentlich, daß die Ankopplung über einen Richtungskoppler erfolgt, der in die Leitungsschleife in der einen Umlaufrichtung möglichst ungeschwächt, oder einem vorgegebenen Kopplungsfaktor entsprechend einkoppelt, während er in der anderen Umlaufrichtung der Leitungsschleife eine Einkopplung bzw. Ankopplung weitgehend unterdrückt. Diese Filtertype scheiterte bislang im Bereich niedrigerer Frequenzen daran, daß sowohl eine elektrische als auch eine magnetische Kopplung zur Nachbildung des Richtungskoppler benötigt wird und daß die Leitungsschleife im Regelfall viel zu große Abmessungen haben müßte, um beispielsweise im Niederfrequenzbereich oder im Bereich bis zu einigen Megahertz die gewünschte Durchlaßcharakteristik der elektrischen Filterschaltung zu gewährleisten.

Es sind weiterhin auch Rechnerfilter bekanntgeworden, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift »IEEE Transactions on Circuits and Systems«, Vol. Cas 21, Nr. 4, Juli 1974, beschrieben sind. Es sind dies sogenannte rekursive Rechnerfilter, bei denen zwar Schleifen mit unidirektionalem Übertragungsverhalten gebildet wer-

den, jedoch ist es für die Funktion solcher Filter erforderlich, daß in der in sich geschlossenen Schleife weitere Schaltmittel, wie Bewerter, Summierer od. dgl., vorgesehen sind, wodurch sich die Integrierbarkeit erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Filterschaltungen anzugeben, bei denen einerseits die bei relativ niedrigen Frequenzen nur schwer realisierbaren Koppelverhältnisse von Richtungskopplern nicht benötigt werden und bei denen andererseits in der in sich geschlossenen Schleife keine zusätzlichen, die Integrierbarkeit erschwerenden Schaltmittel erforderlich sind.

Ausgehend von einer elektrischen Filterschaltung, bei der an eine in sich geschlossene Leitungsschleife an unterschiedlichen Stellen jeweils wenigstens eine Zuführungsleitung und jeweils wenigstens eine Leitung zur Entnahme der elektrischen Signale angeschaltet ist und bei der die geschlossene Leitungsschleife das frequenzabhängige Übertragungsverhalten der Filterschaltung bestimmt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Realisierung der Filterschaltung in integrierter Schaltkreistechnik die Ankopplung jeweils als ungerichtete Kopplung ausgebildet ist, daß die einzelne Leitungsschleife derart ausgebildet ist, daß sie unidirektionales Übertragungsverhalten hat und daß der Wellenwiderstand der in sich geschlossenen Leitungsschleife unterschiedlich ist gegenüber dem der Zuführungs- und Entnahmeleitung.

Es können auch mehrere Leitungsschleifen im erfindungsgemäßen Sinne in an sich bekannter Weise in Kette geschaltet sein.

Von bescnderer Bedeutung ist die Erfindung für Kanalfilter von Trägerfrequenzeinrichtungen und Zeitmultiplexeinrichtungen. Unter einem Kanalfilter wird bekanntlich ein Filter mit Bandpaßverhalten verstanden, das beispielsweise zu» Aussiebung eines Sprachfrequenzbandes von 3 bis 4 kHz Bandbreite dient.

Die unidirektionalen Übertragungseigenschaften der einzelnen Leitungsschleife lassen sich in verschiedener Weise realisieren. Nach einer vorteilhaften Möglichkeit wird eine sogenannte Eimerkettenschaltung, das ist eine elektrische Speichereinrichtung für Analogsignale, benutzt, bei der die Übertragungsgeschwindigkeit oder mit anderen Worten die Laufzeit eines Signals vom Eingang bis zum Ausgang durch den Fortschaltetakt der Eimerkettenschaltung bestimmt ist. Solche Einrichtungen sind z. B. durch »IEEE Solid State Circuits«, Vol. SC 4 (Juni 1969), Heft 3, S. 131 bis 136, an sich bekannt. An Stelle von solchen Eimerkettenschaltungen können auch sogenannte CCD verwendet werden, das sind Einrichtungen, die nach dem Prinzip der gekoppelten Ladungen arbeiten, wie sie beispielsweise in »BSTJ«, Bd. 49 (1970), S. 589 bis 593, beschrieben sind. Auch hier dient ein sogenannter Taktgenerator zur Festlegung der Laufzeit einer Signalprobe, die in den Eingang eingespeist und im Ausgang der CCD entnommen wird. Ergänzend wäre noch die Zeitschrift »Elektronik«, erschienen im Franzis-Verlag, München, 23. Jahrgang, Nr. 1/1974, S. 3 bis 8, und dort die Arbeit mit dem Titel »Leitungsverschiebeschaltungen« nebst Literaturverzeichnis, zu nennen. Schließlich ist noch eine weitere vorteilhafte Möglichkeit dadurch gegeben, daß die unidirektionalen Eigenschaften durch Einführung eines im wesentlichen nur einseitig übertragenden Vierpols erzwungen werden. Als Beispiel hierzu wäre eine als Verzögerungsleitung in an sich bekannter Bauart ausgebildete Leitungsschleife zu nennen, in die eine Emitterfolgerstufe in Halbleiterausführung eingefügt ist. Vorteilhaft ist es des weiteren, wenn in die einzelne Leitungsschleife wenigstens ein Verstärkungselement eingeschaltet ist, dessen Verstärkungswert in Abhängigkeit von der Übertragungsdämpfung in der Leitungsschleife derart gering gewählt ist, daß eine von Null verschiedene, jedoch möglichst geringe Restdämpfung in der Leitungsschleife verbleibt.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt ein bekanntes Ringfilter in Hohlleitungsbauweise, wie es beispielsweise in der Zeitschrift »Nachrichtentechnik«, 1963, S. 293 ff., von Dr. J a u m a η η beschrieben ist. Über eine Leitung 1,2 werden die in der Frequenz mit dem Filter zu behandelnden Signale zu- bzw. abgeführt. Über einen Richtungskoppler RK ist ein erster Ringresonator R1 an die Leitung 1, 2 angeschaltet, und an diesen Ringresonator R1 ist über einen weiteren Richtungskoppler RK ein zweiter Ringresonator R 2 angeschlossen, der über einen weiteren Richtungskoppler RK mit einer Leitung 3,4 verbunden ist. Durch Pfeile ist in den einzelnen Leitungen bzw. Resonatoren die Ausbreitungsrichtung angedeutet, die durch die Richtungskoppler und die Einspeisungsrichtung festgelegt ist. Eine in 1 eingespeiste Welle erscheint im Ausgang von 3 dann, wenn die elektrische Länge des einzelnen Leitungsresonators jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der entsprechenden Wellenlänge der Welle ist. Wesentlich ist zur Sicherstellung bei diesem bekannten Filterkonzept jeweils der Richtungskoppler an den einzelnen Ankopplungsstellen.

Die F i g. 2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Filter im Vergleich mit der an sich bekannten Filterschaltung nach F i g. 1. Es ist bewußt die gerichtete Einkopplung von der Leitung 1,2 in die Leitungsschleife R1 vermieden und statt dessen über ein Kopplungsorgan eine ungerichtete Ankopplung von R1 an 1, 2 vorgesehen. Desgleichen ist eine ungerichtete Kopplung zwischen R 1 und R 2 sowie zwischen R 2 und 3, 4 vorgesehen. Die Kopplungen sind mit Ki, K 2 und K 3 bezeichnet und können, je nach den vorliegenden Filterforderungen, gleich oder unterschiedlich gewählt sein. Wesentlich für das erfindungsgemäße Filter ist weiterhin, daß gegensätzlich zu der bekannten Ausführung nach F i g. 1 die Leitungsschleifen bzw. Ringe R 1, R 2 derart ausgebildet sind, daß sie unidirektionale Übertragungseigenschaften haben. Unidirektional bedeutet hierbei, daß in der einen Übertragungsrichtung, nämlich der gegen den eingezeichneten Pfeil verlaufenden praktisch überhaupt keine Energieausbreitung sich vollzieht, während in der mit der Pfeilrichtung übereinstimmenden Ausbreitungsrichtung eine möglichst ungeschwächte Übertragung der über Ki bzw. K 2 eingespeisten Energie erfolgt. Wichtig ist auch, daß die Auskopplung der Energie aus einer solchen Leiterschleife Rv, z. B. R 2, ebenfalls üngerichtet erfolgt. In den F i g. 3, 4 und 5 sind zunächst einige Formen unidirektionaler Leitungen gezeigt.

Fig.3 zeigt zunächst eine bekannte Eimerkettenschaltung, bei der in der Pfeilrichtung zwischen Bezugspotential und Steuerelektrode das schrittweise zu übertragende Analogsignal eingespeist wird. Mittels der Taktleitungen Φι und Φ2 wird in an sich bekannter Weise (s. die Literaturstellen) schrittweise das Analogsignal in Form von Proben fortgeschaltet. Es kann entsprechend zeitverzögert an dem mit einem Ausgangspfeil versehenen Ausgang abgenommen werden.

Die Taktphasen Φι und Φ2 sind, wie angedeutet, im Regelfall um 180° phasenverschoben. Die F i g. 4 zeigt eine solche Eimerkettenschaltung in der Ausführung als integrierte Schaltung, wie sie an sich auf dem Markt frei käuflich ist. Beispielsweise auf einem n-leitenden Siliziumsubstrat sind geometrisch nebeneinander in Reihe liegend, durch entsprechende Diffusion, p-leitende Bereiche ρ geschaffen. Die gesamte Anordnung ist mit einem gleichzeitig der Isolierung dienenden Kondensator-Dielektrikum aus Silizium-Dioxyd über- ό zogen, und die Kondensatoren der Ersatzschaltung nach F i g. 3 sind als leitende Aluminiumbeläge aufgebracht. In der Zeichnung ist das Siliziumsubstrat mit nSi bezeichnet.

Die Fig.5 zeigt noch eine Weiterbildung einer "5 derartigen Eimerkettenschaltung in der neuesten Bauform, der sogenannten CCD (Charge-Coupled-Device). Die Bezeichnungen stimmen im wesentlichen mit denen nach den F i g. 3 und 4 überein. Es sind lediglich drei Taktleitungen Φι, Φι und Φ% vorgesehen. Hinsichtlieh der Wirkungsweise wird auf die einleitende Literatur verwiesen. Es gibt auch CCDs mit weniger Taktleitungen und mehr Taktleitungen, beispielsweise mit zwei oder mit vier Taktleitungen. Alle diese Bauformen sind ebenfalls im Sinne der Erfindung verwendbar.

Die derartigen CCDs oder Eimerkettenschaltungen werden nun nach der Erfindung dadurch zu einem Ring geschaltet, daß man ihren Eingang £"mit ihrem Ausgang A verbindet. Die elektrische Länge eines solchen Leitungsrings ist dann im wesentlichen ausschließlich durch die Taktfrequenz Φι, Φ2, ..., Φ,, bestimmt, je nachdem, wieviel Taktphasen die Eimerkettenschaltung bzw. das CCD benötigt. Die Bemessung der elektrischen Länge der zu einer Schleife bzw. einem Ring geführten Eimerkettenschaltung bzw. Leitungsschleife wird nun gleichartig zu den einleitend geschilderten bekannten Mikrowellenringleituhgsfiltern gewählt, d. h., für durchzulassende elektrische Wellen muß die Umlauflänge in der Leitungsschleife ein ganzzahliges Vielfaches der elektrischen Wellenlänge des Signals sein, also π ■ 2π (mit η= 1, 2, 3,... ganze Zahl) sein. Das bedeutet, die elektrische Länge der Leitungsschleife, bezogen auf das Signal, wird durch die Phasenangaben ersetzt. ·

F i g. 6 zeigt zunächst den Kopplungsbereich KB, von dem ausgegangen wird. Dieser ist durch eine gestrichelte Linie umgrenzt, um ihn in der Gesamtschaltung nach F i g. 2 erkennbar zu machen.

Es ist die rein galvanische Kopplung möglich (Fig. 7). Es ist möglich, in jede der beiden Verbindungsleitungen der miteinander zu verbindenden Leitungen Teile einzufügen.

Die F i g. 8 zeigt das entsprechende Symbol.

In Fig.9 sind die netzwerktheoretischen Grundlagen der Filterschaltungen aus unidirektionalen Leitungen wiedergegeben. Zwischen den gezeichneten Anschlußklemmen 1, 2 bzw. 3, 4 soll sich jeweils der Einfachheit halber nur ein Leitungselement befinden.

In der F i g. 9 haben die Leitungen 1, 2 und 3, 4 ein Leitungselement gemeinsam, oder jeweils wenigstens ein Leitungslement verschiedener Leitungen sind leitend miteinander verbunden. Hier unterscheiden sich die Wellenwiderstände beider Leitungen 1, 2 und 3, 4. Das Verhältnis /to zu Ä12 ist als Kopplungsfaktor m bezeichnet, in Anlehnung an das in der Mikrowellentechnik ebenfalls mit m bezeichnete Stehwellenverhältnis (»VSWR«).

Unter dem Koppelpunkt ist unter der Figurenbezeichnung 9 die zugehörige Betriebskettenmatrix B angegeben, da es zur verallgemeinerten Anwendung des hier beschriebenen Prinzips zunächst leichter verständlich ist, mit Wellengrößen zu rechnen, anstatt mit Strömen und Spannungen. Wie als Zeile e angegeben, verknüpft bekanntlich die Betriebskettenmatrix Wellengrößen am Eingang mit Wellengrößen am Ausgang eines Netzwerks. Dabei sind als Eingangsgrößen die auf den Koppelpunkt zulaufende Welle Zi und die vom Koppelpunkt weglaufende Welle Wi bezeichnet. Die Ausgangsgrößen sind dann Wi und Zt.

Diese Matrixform wurde gewählt, damit sich daraus möglichst einfache Kettenmatrizen, die als Zeile c angegeben sind, berechnen lassen und sich damit entsprechend einfache bekannte Ersatzschaltungen ergeben, die entsprechend als Zeile d eingetragen sind.

In den F i g. 9 bis 11 zeigt die Zeile e in Verbindung mit der Zeile d, wie die Kettenmatrix jeweils Spannung und Strom am Eingang mit Spannung und Strom am Ausgang verknüpft.

Auf diese Weise können die neuartigen Viertorschaltungen für die Berechnung auf bekannte Zweitorschaltungen zurückgeführt werden.

Dies wurde auch für zwei wenigstens angenähert parallelgeführte, in zueinander entgegengesetzter Richtung durchlässige unidirektionale Leitungen in Fig. 10 dargestellt. Der Wellenwiderstand der Leitungen 1, 2 und 3,4 wurde wieder auf 1 normiert angenommen.

Das Minuszeichen vor der Matrix in Zeile c der Fig. 10 sowie die entsprechende Leitungskreuzung in Zeile d von Fig. 10 wurden eingeführt, um die Resonatorberechnung in der Fig. 11 durch einfache Multiplikation von Kettenmatrizen durchführen zu können, wie dies in Zeile c der F i g. 11 gezeigt ist. Dies trifft auch für die gewählte Bezeichnung der Anschlußklemmen zu.

In Fig. 10, Zeile f, ist angegeben, wie sich die alle Netzwerk-Eigenschaften eines Vierpols beinhaltende Dämpfungsfunktion e? aus der Kettenmatrix (Fig. 10, Zeile e) oder der Betriebskettenmatrix gewinnen läßt. Hinsichtlich des Phasenmaßes im Hinblick auf elektronische Leitungen sei folgendes bemerkt: Wenn die Taktfrequenz der elektronischen Leitung

ausreichend höher ist als die Frequenz k des zu übertragenden Signals, so kann die Wellen-Fortpflanzungsgeschwindigkeit i" ausgedrückt werden durch

2
ν = 2 Leitungselemente: TJ, = — .

Die eine Wellenlänge darstellende Anzahl von Leitungselementen λ bei der Frequenz Λ ergibt sich dann mit

υ _ 2

Jo T₀J₀

und damit eine Leitung der Phase 2π.

In Fig. 11 sind Schaltungen mit Resonatorwirkung dargestellt, die aus entsprechender Kettenschaltung von Elementen der F i g. 9 und 10 bestehen. Die Resonatorwirkung wird deutlich durch die Dämpfungsfunktion in den Zeilen d und e der Fig. 11. In der Zeile e der F i g. 11 sind die Beziehungen für die Leitungsphase angegeben, unter denen die entsprechenden Dämpfungsfunktionen — vgl. Zeile d — gleich Eins werden.

Beides sind aus der Leitungstechnik an sich bekannte Beziehungen (s. W. P. Mason, Electromechanical Transducers and Wave-Filters, S. 75 bis 77, Van Nostrand Co., 1942). Damit ergibt sich die weitere Möglichkeit, durch entkoppelte Kettenschaltung derartiger Resonatoren die nach der Filtertheorie zwangläufig in der linken Hälfte der komplexen p-Frequenzebene liegenden Nullstellen der Dämpfungsfunktion direkt und einzeln zu realisieren, da dies auf eine Multiplikation der einzelnen Dämfpungsfunktionen hinausläuft und damit auf die von R. Feldtkeller vorgeschlagenen Rundfunksiebschaltungen (»Einführung in die Theorie der Rundfunksiebschaltungen«, Prof. Dr. R. Feldtkeller, 3. Auflage, 1945, IX, S. Hirzel Verlag, Leipzig). Zu erwähnen ist noch, daß die Anzahl der geschlossenen Leiterschleifen sich danach richtet, wieviel Resonanzen bzw. Kreise von der Filterschaltung her gefordert werden. Der Fall des behandelten zwei Kreise aufweisenden Filters ist daher nur ein Beispiel, das ein einfaches Verständnis ermöglichen soll. In der Praxis dürfte es sich empfehlen, vor allem beim Eimerkettenprinzip, das Analogsignal zunächst über einen sogenannten Sampler zu führen, der zu äquidistanten Zeiten aus dem Analogsignal Amplitudenproben für die weitere Verarbeitung entnimmt. Aus Gründen der Erfüllung des bekannten Abtasttheorems ist hierbei darauf zu achten, daß die Abtastfrequenz wenigstens doppelt so hoch ist wie die höchste der zu übertragenden Frequenzen. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, diese Abtastfrequenz nennenswert höher zu wählen; denn es ist auch die Frequenz der Fortschaltung in den Leitungsschleifen, also die Taktfrequenz, beispielsweise in der Eimerkettenschaltung zu berücksichtigen, die vorzugsweise gleich der Samplingfrequenz gewählt wird.

In den Fig. 12 und 13 sind mögliche Realisierungsformen für erfindungsgemäße Filterschaltungen gezeigt. Fig. 12 zeigt eine erste Form einer Hybridbauform. Auf einer Grundplatte oder einem Substrat Su sind Kondensatoren Ko aufgebracht und über aufgedampfte oder mittels Ätztechnik hergestellte Induktivitäten Jn zu Laufzeitketten ergänzt. Trennverstärker TV dienen der Entkopplung und weitere Kondensatoren, z. B. der Kondensator K1, dienen der Verkopplung des aus der Fig. 12 erkennbaren Leitungsrings LR mit der Leitung 1,2. In gleichartiger Weise ist eine Ausgangsleitung 3, 4 mit dem Leitungsring LR verkoppelt. Die einzelnen Kondensatoren und Trennverstärker können als in sich abgeschlossene Bauelemente nachträglich in die als gedruckte Schaltung zu betrachtende Leitungsstruktur auf dem Substrat Su eingebracht werden (eine der möglichen hybriden Formen).

In der Fig. 13 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der auf einer Grundplatte Su zwei als in sich geschlossene Schieberegister SR1 bzw. SR 2 ausgebildete Leitungsschleifen über Kondensator AToI, Ko 2 und Ko3 zu einer Grundschaltung nach Fig.2 zusammengefügt sind. Die Schieberegister sind handelsübliche Schieberegister mit einer entsprechenden Stellenzahl, z. B. mit acht oder mit 16 Speicherstellen. Ihr Eingang ist jeweils mit dem Ausgang verbunden. Zugleich ist auf der Grundplatte Su noch der Taktgenerator TG für die Schieberegister mit aufgebracht. Die entsprechenden Verbindungen sind der üblichen Schaltsymbolik entsprechend angedeutet. Aus Vereinfachungsgründen sind auch hier Trennverstärker 7Vmit vorgesehen. Diese können ebenfalls integrierte Schaltungen, beispielsweise in Form von Operationsverstärkern, sein, die in die Grundplatte eingesetzt und entsprechend mit den Zuleitungen verbunden werden. Die zusätzlichen Anschlüsse BL dienen dabei der Betriebsspannungszuführung zu diesen Verstärkern. Die Masseanschlüsse sind ebenso wie in der Fig. 12 angedeutet.

Man sieht, daß demzufolge ein erfindungsgemäßes Filter in verschiedenen Bauformen realisierbar ist, nämlich als integrierte Schaltung mit aufgebrachten Bauelementen, vorzugsweise ICs, als Dünnfilmschaltung oder Dickschichtschaltung, wobei teilweise die Kondensatoren, Induktivitäten und auch Widerstände unmittelbar in Dünnfilm- oder Dickschichttechnik aufgebracht werden und schließlich als reine Halbleiterschaltung in IC-Technik. Durch Wahl der Frequenz der Taktgeneratoren ist das Durchlaßverhalten der Filter festgelegt. Es

kann nachträglich durch Änderung der Taktfrequenz in bestimmten Grenzen noch verändert bzw. auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.

Wie bereits erwähnt, werden erfindungsgemäß, z. B. bei Anwendung des Eimerkettenprinzips oder des Prinzips der Ladungskopplung (CCD), in sich geschlossene Leitungsringe bzw. Leitungsschleifen, z. B. an jeweils gegenüberliegenden Stellen, aneinander angekoppelt (Fig. 14 als Beispiel für den Fall der Wellenwiderstandskopplung m), so daß eine Kette von Ringen auf einer ebenen Substratoberfläche (vgl. F i g. 12) entsteht, wobei an den ersten und letzten Ring jeweils eine Übertragungsleitung an Stelle eines weiteren Ringes angekoppelt ist. Es sind auch Hybridschaltungen mit Vorteil anwendbar.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

609 517/320

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Filterschaltung, bei der an eine in sich geschlossene Leitungsschleife an unterschiedli- S chen Stellen jeweils wenigstens eine Zuführungsleitung und jeweils wenigstens eine Leitung zur Entnahme der elektrischen Signale angeschaltet ist und bei der die geschlossene Leitungsschleife das frequenzabhängige Übertragungsverhalten der FiI-terschaltung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Filterschaltung in integrierter Schaltkreistechnik die Ankopplung jeweils als ungerichtete Kopplung (la, h, fa) ausgebildet ist, daß die einzelne Leitungsschleife (R\, Ri) derart ausgebildet ist, daß sie unidirektionales Übertragungsverhalten hat und daß der Wellenwiderstand der in sich geschlossenen Leitungsschleife (Ri, R2) unterschiedlich ist gegenüber dem der Zuführungs- und Entnahmeleitung (1,2,3,4).

Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Ankopplung (k\, fo, L·) als reelle Ankopplung in Form einer galvanischen Verbindung oder über einen ohmschen Widerstand ausgebildet ist.

3. Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren in Kette geschalteten Leitungsschleifen die einzelnen Leitungsschleifen über Trennstufen, die eine Rückwirkung am einzelnen Kopplungsbereich auf die jeweils speisende Schleife verhindern, miteinander verbunden sind.

4. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsschleife als Eimerkettenschaltung ausgebildet ist, der zur Festlegung ihrer in der Filterschaltung wirksamen elektrischen Länge ein in der Frequenz entsprechend eingestellter Taktgenerator zur Fortschaltung der einzelnen Abschnitte in der Eimerkette zugeordnet ist( F ig. 3).

5. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsschleife als »Coupled-Charge-Device«-Einrichtung ausgebildet ist und daß ihr zur Einstellung der den Durchlaßbereich festlegenden elektrischen Länge ein in der Frequenz entsprechend eingestellter Taktgenerator zugeordnet ist (F i g. 4,5).

6. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsschleife als echter Leitungsabschnitt mit Laufzeiteigenschaften ausgebildet ist und daß zum Erzwingen des unidirektionalen Übertragungsverhaltens in diese ■ Leitungsschleife wenigstens ein Vierpol eingefügt ist, der in der einen Übertragungsrichtung eine möglichst geringe und in der anderen Übertragungsrichtung eine möglichst hohe Übertragungsdämpfung aufweist, wie eine Halbleiterschaltung nach Art einer Emitterfolgestufe.

7. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verlustausgleich in die einzelne Leitungsschleife wenigstens ein Verstärkungselement eingeschaltet ist, dessen Verstärkungswert in Abhängigkeit von der Übertragungsdämpfung in der Leitungsschleife derart gering gewählt ist, daß eine von Null verschiedene, jedoch möglichst geringe Restdämpfung in der Leitungsschleife verbleibt.

8. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kanalfilter für eine Trägerfrequenz- oder Zeitmultiplex-Einrichtung ausgebildet ist.