DE2608582B2 - Elektrische Filterschaltung - Google Patents
Elektrische FilterschaltungInfo
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Description
/ο 2 -
haben, wenn 2b das Phasenmaß jedes einzelnen, das π-Glied bildenden Leitungsabschnittes (20,21,22,5'
bzw. 20', 2Γ, 22', 5") ist.
6. Filterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kettenschaltung
enthaltenen einzelnen Filterabschnitte zumindest teilweise untereinander unterschiedliche Bandbreite
(B) haben.
7. Filterschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei den in der Kettenschaltung
enthaltenen Filterabschnitten für die Querzweige der Koppelleitungen zwischen benachbarten Resonatorschaltungen
(20 und 20') andere Umladekapazitäten (Cs' £ C5) vorgesehen sind als in den äußeren
Querzweigen der Anschlußleitungen, so daß der zugehörige Ladungsverstärkungsfaktor für die
Querzweige des inneren π-Gliedes -K beträgt
(\K\<\R\).
i-i Die Erfindung betrifft eine elektrische Filterschaltung,
bei der an eine in sich geschlossene Leitungsschleife an unterschiedlicheil 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, bei der zur Realisierung der Filterschaltung in integrierter Schaltkreistechnik die
Ankopplung jeweils als ungerichtete Kopplung ausge-
bildet ist, daß sie undirektionales Übertragungsverhalten hat und weiterhin der Wellenwiderstand der in sich
geschlossenen Leitungsschleife unterschiedlich ist gegenüber dem der Zuführungs- und Entnahmeleitung
nach Patent 24 53 669.4.
jo Die vorstehend angegebene Filterschaltung ist im
Hauptpatent im einzelnen beschrieben, auch sind im Hauptpatent Literaturstellen angegeben, denen die
Wirkungsweise von CTD-Leitungen entnommen werden kann. Weiterhin sind im Hauptpatent spezielle
j5 Ausführungsformen solcher Filterschaltungen angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Filterschaltungen nach dem Hauptpatent eine günstige
Realisierungsform anzugeben, bei der eine möglichst geringe Anzahl von Verstärkern pro Resonatorschaltung
benötigt, und zugleich die für integrierte Halbleiterschaltungen auftretenden Erfordernisse berücksichtigt
werden.
Ausgehend von der einleitend angegebenen Filterschaltung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Einkopplung und jede dazugehörige Auskopplung aus mehreren kurzen CTD-Leitungen besteht, die jeweils in der Topologie eines π-Gliedes zusammengeschaltet sind, von denen jeweils ein
Ausgehend von der einleitend angegebenen Filterschaltung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Einkopplung und jede dazugehörige Auskopplung aus mehreren kurzen CTD-Leitungen besteht, die jeweils in der Topologie eines π-Gliedes zusammengeschaltet sind, von denen jeweils ein
so Querzweig zusammen mit zwei weiteren Leitungsabschnitten in die in sich geschlossene Leiterschleife
bilden, und daß in jede Einkopplung ein Verstärker mit zwei Ausgängen eingeschaltet ist, von denen einer mit
dem Längszweig und der zweite mit dem zweiten Querzweig des jr-Gliedes verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher beschrieben. Es zeigt
bo F i g. 1 ein Grundglied einer erfindungsgemäßen
Schaltung,
Fig. 2 die Kettenschaltung zweier Grundglieder gemäß Fig. 1.
Das in F i g. 1 dargestellte Schaltungsbeispiel stimmt
Das in F i g. 1 dargestellte Schaltungsbeispiel stimmt
b5 in seinem Grundkonzept in wesentlichen Teilen mit der
im Hauptpatent bereits beschriebenen Filterschaltung überein, und es sind wirkungsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugsziffern wie im Hauptpatent bezeichnet.
Auch in Fig. 1 ist zu erkennen, daß an der Eingangsleitung 1 die Signalgrößen Zx zugeführt
werden. Entsprechend sind auch die am Eingang 4 einlaufenden Signalgrößen mit Z* bezeichnet, und es
sind auch die beiden Ausgänge 2 und 3 der Schaltung zu erkennen, an denen jeweils die Signalgrößen IV2 bzw.
Wz der Schaltung entnommen werden können. In F i g. 1
ist ferner zu erkennen die gesamte Resonatorschaltung 6, die jeweils für sich aus einer in sich geschlossenen
resonanzfähijen Leiterschleife besteht, wobei die einzelnen Leitungen als sogenannte CTD-Leitungen
ausgebildet sind. Die in sich geschlossene Leiterschleife selbst ist aus den Leitungen 5 im Längszweig und den
Leitungen 5' und 5" in den Querzweigen zusammengesetzt. Die Umladekapazitäten sind auch in der Schaltung
von F i g. 1 in Übereinstimmung mit dem Hauptpatent mit C2 und C3 bezeichnet. Auch die einzelnen Leitungslängen, d. h. also das Phasenmaß der einzelnen
Leitungsabschnitte, ist als Ausführungsbeispiel unmittelbar an die jeweiligen Leitungsabschnitte angeschrieben.
Auch die physikalische Wirkungsweise der in F i g. 1 angegebenen Schaltung beruht darauf, daß bei der
Resonanzfrequenz des in sich geschlossenen Leitungsringes am Eingang 1 eingespeiste Wellenenergie
vollständig am Ausgang 3 abgegeben wird, während bei Einspeisung am zweiten Eingang 4 die elektrische
Signalenergie nur am zweiten Ausgang 2 erscheint. Mit zunehmender Abweichung von der Resonanzfrequenz
der in sich geschlossenen Leiterschleife erscheint bei Einspeisung am Eingang 1 zunehmend mehr Signalenergie
auch am zweiten Ausgang 2, während am Eingang 4 eingespeiste Signalenergie zunehmend mehr auch am
ersten Ausgang3 erscheint.
Aus F i g. 1 ist weiter zu erkennen, daß abweichend von der Schaltung nach dem Hauptpatent die
Umladekapazitäten der Ein- und Ausgangsleitungen 1 bis 4 den Wert G. haben. Weiterhin ist im Eingang 1 ein
Verstärker 30, im Eingang 4 ein Verstärker 30' vorgesehen. Jeder dieser Verstärker speist zwei CTD-Eingänge,
und es sind die ladungsmäßigen Verstärkungsfaktoren zwischen Q, und Q (bzw. G, und C5) unmittelbar in der
Zeichnung angegeben.
Jede Ein- und Auskopplung ist weiterhin so ausgebildet, daß die einzelnen Leitungsabschnitte in
der Topologie eines π-Gliedes zusammengeschaltet
sind. Das dem Verstärker 30 zugeordnete jr-Glied besteht dabei aus den Leitungsabschnitten 21 und 22
sowie den weiteren Leitungsabschnitten 20 und 5', von denen die Leitungsabschnitte 21 und 22 in den
Längszweigen des π-Gliedes liegen, während die Leitungsabschnitte 20 und 5' in den Querzweigen dieses
π-Gliedes liegen. Analog gilt dies auch für das dem
Verstärker 30' zugeordnete π-Glied, wobei die jeweils
entsprechenden Leitungsabschnitte mit einer weiteren Apostrophierung, also mit 21', 22', 20' und 5" bezeichnet
sind. Es ist nun darauf zu achten, daß die Verstärker 30 bzw. 30' in der zu den jeweils nachgeschalteten
Längsgliedern 22 bzw. 22' weisenden Richtung den ladungsmäßigen Verstärkungsfaktor 1 + R haben,
während sie in den zu den Querzweigen weisenden Richtungen 20 bzw. 20' den ladungsmäßigen Verstärkungsfaktor
— R haben. Durch das Minuszeichen soll dabei verdeutlicht werden, daß die Signalgrößen auf
diesem Verstärkungsweg eine Phasenumkehr erfahren. Weiterhin ist darauf zu achten, daß jeweils einer der
Querzweige des π-Gliedes zugleich Bestandteil der in
sich geschlossenen Leiterschleife ist. In F i g. 1 sind dies die Leitungen 5' und 5", die zusammen mit den
Leitungen 5 die in sich geschlossene resonanzfähige Leiterschleife bilden. In allen Längszweigen der
π-Glieder, also in den Leitungsabschnitten 21, 22 bzw.
2V und 22' haben die Umladekapazitäten den Wert Q, > in den äußeren Querzweigen 20 und 20' haben sie den
Wert Q. Aus F i g. 1 ist weiter zu erkennen, daß sämtliche Zweige der π-Glieder das gleiche Phasenmaß
2b haben. Der Zusammenhang zwischen dem Phasenmaß, der Taktfrequenz und der Anzahl der Einzelglieder
einer CTD-Leitung ist im einzelnen bereits im Hauptpatent angegeben. Die in sich geschlossene
Leiterschleife aus den Leitungsabschnitten 5, 5', 5" soll bei ihrer Resonanzfrequenz /0 das Phasenmaß 2n π
haben, und als Spezialfall ist im Ausführungsbeispiel für die Zählvariable η der Wert gleich 1 gewählt. Wenn also
die Querzweigleitungen der π-Glieder das Phasenmaß
2b haben, dann müssen demzufolge die Leitungen 5 das Phasenmaß
π ■ f/fo-2b
haben.
In F i g. 1 sind zugleich auch noch die Bemessungsformeln
für die einzelnen Umladekapazitäten, die Bandbreite und den in den Verstärkungsfaktoren enthaltenen
Wert R angegeben.
Die in F i g. 1 gezeigte Schaltung hat, wie einleitend bereits angedeutet, den Vorteil, daß an solchen Punkten,
an denen einzelne Leitungsabschnitte aufeinanderstoßen, nur mehr maximal drei Leitungsabschnitte
aufeinandertreffen, und es ist weiterhin die für die gesamte Resonatorschaltung erforderliche Verstärkung
nur mehr an zwei Punkten, nämlich in den Verstärkern 30 und 30', konzentriert.
In F i g. 2 ist noch eine Möglichkeit dargestellt, mit der
einzelne Resonatorschaltungen gemäß F i g. 1 in Kette geschaltet werden können. Es sind in F i g. 2 für die
einzelnen Filterabschnitte wiederum genau die gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 verwendet, so daß
diesbezüglich unmittelbar auf die zu F i g. 1 gemachten Ausführungen verwiesen werden kann.
Bei der Kettenschaltung, bei der also die Leitungen 3, 1 bzw. 4, 2 von Schaltungen nach F i g. 1 zweier
aufeinanderfolgender Glieder aufeinandertreffen, wirken diese Leitungsabschnitte gewissermaßen als Koppelleitungen,
die in Fig. 2 mit den Bezugsziffern 3, 1 bzw. 4, 2 versehen sind. Bei der Realisierung der
Leitungen 3,1 bzw. 4,2 ist lediglich darauf zu achten, der
sich aus diesen beiden Leitungen zusammen mit den Leitungen 20 und 20' ergebenden geschlossenen
Leitungsschleife ein ungeradzahliges Vielfaches von π ist. Im Ausführungsbeispiel von F i g. 2 bedeutet dies,
daß dort die Leitungen 3,1 bzw. 4,2 das Phasenmaß
{nf/2fo)-2b
haben.
Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, läßt sich für die einzelne Resonatorschaltung die 3-dB-Bandbreite B durch Wahl der Umladekapazitäten einstellen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, daß bei der Kettenschaltung mehrerer Glieder die Bandbreitewerte aufeinanderfolgender Resonatorschaltungen unterschiedlich ge-
Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, läßt sich für die einzelne Resonatorschaltung die 3-dB-Bandbreite B durch Wahl der Umladekapazitäten einstellen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, daß bei der Kettenschaltung mehrerer Glieder die Bandbreitewerte aufeinanderfolgender Resonatorschaltungen unterschiedlich ge-
h5 wählt werden können, wodurch sich die Schaltung
vorgegebenen Dämpfungs- bzw. Übertragungsforderungen anpassen läßt. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit
besteht in der Abänderung der Umladekapazitäten
in den Querzweigen der Koppelleitungen zwischen zwei benachbarten Resonatorschaltungen 20 und 20' auf C5'
gegenüber den Umladekapazitäten Ck in den äußeren
Querzweigen (Cs S C5), so daß der zugehörige Ladungsverstärkungsfaktor für die Querzweige des inneren
jr-Gliedes - K beträgt (\K |< |Ä|). Weiterhin sind an s
beliebig vielkreisige Schaltungen mit einer einzig Taktfrequenz bei gleichzeitiger geringer Anzahl \
CTD- bzw. CCD-Gliedern zu betreiben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektrische 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, bei der zur Realisierung der
Filterschaltung in integrierter Schaltkreistechnik die Ankopplung jeweils als ungerichtete Kopplung
ausgebildet ist, und die einzelne Leitungsschleife derart ausgebildet ist, daß sie unidirektionales
Übertragungsverhalten hat und weiterhin der Wellenwideritand der in sich geschlossenen Leitungsschleife
unterschiedlich ist gegenüber dem der Zuführungs- und Entnahmeleitung, nach Patent
24 53 669.4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einkopplung (1, 4) und jede dazugehörige
Auskopplung (2, 3) aus mehreren kurzen CTD-Leitungen (20,21,22,5' bzw. 20', 21', 22', 5") besteht, die
jeweils in der Topologie eines w-Gliedes zusammengeschaltet
sind, von denen jeweils ein Querzweig (5' bzw. 5") zusammen mit zwei weiteren Leitungsabschnitten
(5) die in sich geschlossene Leiterschleife (5, 5', 5") bilden, und daß in jede Einkopplung (1, 4)
ein Verstärker (30, 30') mit zwei Ausgängen eingeschaltet ist, von denen einer mit dem
Längszweig (22,22') und der zweite mit dem zweiten Querzweig(20,20')des π-Gliedes verbunden ist.
2. Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (30, 30') in der
zum jeweiligen π-Glied-Längszweig (22, 22') weisenden
Richtung einen Ladungsverstärkungsfaktor 1 + R haben und in Richtung des jeweiligen
Querzweiges (20, 20') den Ladungsverstärkungsfaktor R mit gleichzeitiger Phasenumkehr, mit
R = C3/C2, wenn C2 und C3 die Größen der
Umladekapazitäten der in der Leiterschleife (5, 5', 5") enthaltenen Leitungen (5,5', 5") sind.
3. Filterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das π-Glied bildenden
CTD-Leitungen (20, 21, 22, 5' bzw. 20', 21', 22', 5") untereinander das gleiche Phasenmaß (2b) haben.
4. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die in sich
geschlossene Leiterschleife (5, 5', 5") bei ihrer Resonanzfrequenz (fo) das Phasenmaß In π hat, mit
η = 1,2,3...
5. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kettenschaltung
der einzelnen Resonatorschaltungen (6), derart, daß die miteinander verbundenen Leitungen (Koppelleitungen
3,1; 4,2) jeweils das Phasenmaß
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