DE2608582C3 - Elektrische Filterschaltung - Google Patents

Description

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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/2f_o)-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)

Patentansprüche:

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