DE2608582C3 - Elektrische Filterschaltung - Google Patents
Elektrische FilterschaltungInfo
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Description
f ?
haben, wenn 2b das Phasenmaß jedes einzelnen, das π-Glied bildenden Leitungsabschnittes (20,21, 22,5'
bzw. 20', 2V, 22', 5") ist.
6. Filterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kettenschaltung
enthaltenen einzelnen Filterabschnitte zumindest teilweise untereinander unterschiedliche Bandbreite
/'S; 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 2C) andere Umladekapazitäten (Ci S Cs) vorgesehen sind als in den äußeren
Querzweigen der Anschlußleitungen, so daß der zugehörige Ladungsverstärkungsfaktor für die
Querzweige des inneren jr-Gliedes —K beträgt
Die Erfindung betrifft eine 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
'St, daß sie undirektionales Übertragungsverhalten hat und weiterhin der Wellenwiderstand der in sich
geschlossenen Leitungsschleife unterschiedlich ist gegenüber dom der Zuführungs- und Entnahmeleitung
nach Patent 24 53 669.4.
Die vorstehend angegebene Filterschaltung ist im Hauptpatent im einzelnen beschrieben, auch sind im
Hauptpatent Literaturstellen angegeben, denen die Wirkungsweise vor. CTD-Leitungen entnommen werden
kann. Weiterhin sind im Hauptpatent spezielle 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 ^-Gliedes zusammengeschaltet sind, von denen jeweils ein
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 π-Gliedes verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein Grundglied einer erfindungsgemäßen Schaltung,
Fig.2 die Kettenschaltung zweier Grundglieder gemäß Fig. 1.
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltungsbeispiel stimmt
in seinem Grundkonzept in wesentlichen Teilen mit der im Hauptpatent bereits beschriebenen Filterschaltung
übercin, und es sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie im Hauptpatent bezeichnet.
Auch in F i g. 1 ist zu erkennen, daß an der Eingangsleitung 1 die Signalgrößen Z\ zugeführt
werden. Entsprechend sind auch die am Eingang 4 einlaufenden Signalgrößer, mit Zi bezeichnet, und es
sind auch die beiden Ausgänge 2 und 3 der Schaltung zu erkennen, an denen jeweils die Signalgrößen Wi 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
resonanzfähigen 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 Obereinstimmung mit dem Hauptpatent mit Ci und Cj 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 Ausgang 3 erscheint
Aus Fig. 1 ist weiter zu erkennen, daß abweichend
von der Schaltung nach dem Hauptpatent die Umladekapazitäten der Ein- und Ausgangsleitungen 1
bis 4 den Wert Q, 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 C* und C\ (bzw. Ck und G) 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 π-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 jr-Glied, wobei die jeweils
entsprechenden Leitungsabschnitte mit einer weiteren Apostrophierung, also mit 2Γ, 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 Fi g. 1 sind dies
die Leitungen 5' und 5", die zusammen mit den Leitungen 5 die in sich geschlossene resonanzfahige
Leiterschleife bilden. In allen Längszweigen der jr-Glieder, also in den Leitungsabschnitten 21, 22 bzw.
2V und 22' haben die Umladekapazitäten den Wert C1,
ϊ in den äußeren Querzweigen 20 und 20' haben sie den
Wert C$. Aus F i g. 1 ist weiter zu erkennen, daß
sämtliche Zweige der jr-Glieder das gleiche Phasenmaß
2b haben. Der Zusammenhang zwischen dem Phasenmaß, der Taktfrequenz und der Anzahl der Einzelglieder
mi 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 k das Phasenmaß 2n π
haben, und als Spezialfall ist im Ausführungsbeispiel für die Zählvariable π der Wert gleich 1 gewählt. Wenn also
die Querzweigleitungen der jr-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
3d 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 Fig. 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 Kop-
•4 3 pelleitungen, 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 Fig. 2 bedeutet dies,
daß dort die Leitungen 3,1 bzw. 4,2 das Phasenmaß
(*r/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
wähli werden können, wodurch sich die Schaltung
vorgegebenen Dämpfungs- bzw. Übertragungsforderungen anpassen läßt. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit
besteht in der Abänderung der Umladekapazitäten
in den Querzvwigtn der Koppelleitungeri zwischen zwei
benachbarten Resonatorschaltungen 20 und 20' auf CV gegenüber den Umladekapazitäien Cj in den äußeren
Querzweigen /TV < Cs), so daß der zugehörige Ladur.gsverstärkungsfektor
lüi die Querzweige des inneren .^-Gliedes - K beträgt (\K\<
\R\). Weuei hin sind an sie!
beücbisr vielkreisige Schaltungen mit einer einzige!
Taktfrequenz bei gleichzeitiger geringer Anzahl vo;
CTD- bzw. CCD-Gliedern zu betreiben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektrische Filterschaltung, bei der an eine in sich geschlossene Leitungsschleife an unterschied!]- ~>
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- ι ο terschaltung 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 r>
Übertragungsverhalten hat und weiterhin der Wellenwiderstand der in sich geschlossenen Leitungsschleife
unterschiedlich ist gegenüber dem der Zuführungs- und Entnahmeleitung, nach Patent
24 53669.4, dadurch gekennzeichnet, daß 2» 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 ίτ-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 so Längszweig (22,22') und der zweite mit dem zweiten
Querzweig(20,20')des jr-Gliedes verbunden ist.
2. Füterschaltung 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 jr-Glied bildenden
CTD-Leitungen (20, 21, 22, 5' bzw. 20', 21', 22', 5") 4> 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 (/0) das Phasenmaß In π hat, mit w
/7= 1,2,3...
5. Filterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kettenschaltung
der einzelnen Resonatorschaltungen (6), derart, daß die miteinander verbundenen Leitungen (Kop- γ,
pelleitungen 3,1; 4,2) jeweils das Phasenmaß
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