DE2756019A1

DE2756019A1 - Bandsperr- und bandpassfilter fuer ein fernmeldesystem

Info

Publication number: DE2756019A1
Application number: DE19772756019
Authority: DE
Inventors: Giuliano Dipl Ing Brambilla
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1978-06-29
Also published as: BR7708131A; AU515523B2; AU3090377A; IT1074089B; IN148537B; MX143376A; US4182997A; NZ185985A

Description

Bandsperr- und Bandpassfilter für ein Fernmeldesystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bandsperr- und Bandpassfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Fernmeldesystemen ist es oft notwendig, eine bestimmte Frequenz F, mit minimaler Dämpfung zu gewinnen und gleichzeitig eine benachbarte Frequenz F zu sperren. Dieses Problem tritt beispielsweise bei den Duplexbetriebsfiltern von Sende-Empfangs-Geräten auf, wobei die Frequenz F z.B. die Senderfrequenz und F, die Empfängerfrequenz ist. Damit die Senderfrequenz nicht den Empfänger stört, muß am Empfängereingang ein Filter der hier behandelten Art vorhanden sein, das unter Sperrung der Frequenz F_a die Frequenz F, so wenig wie möglich dämpfen soll. Falls der Abstand zwischen der Senderfrequenz und der Empfängerfrequenz (der sogenannte Duplexbetriebsabstand) gering ist, muß die Dämpfungskurve des Filters ziemlich steile Flanken haben, damit die größte Selektivität und ein hoher Sperrfaktor bei der entsprechenden Frequenz gewährleistet wird.

Zur Realisierung eines Bandsperr- und Bandpassfilters ist es bekannt, einen koaxialen Bandpass-Hohlraum mit einem koaxialen Bandsperr-Hohlraum zu koppeln. Derartige kombinierte Koaxialhohlräume haben an sich gute elektrische Eigenschaften. Sie sind aber nicht nur unerwünscht groß und sperrig, sondern auch mechanisch aufwendig und schwierig herstellbar.

Es ist ferner bekannt, Bandsperr- und Bandpassfilter durch Schaltungen mit konzentrierten Komponenten aufzubauen, die kleinere Abmessungen und bei großem Duplexbetriebsabstand auch relativ gute elektrische Eigenschaften haben. Sie sind aber ebenfalls schwer zu realisieren und bringen vor allem unzulässig hohe Einfügungsverluste, wenn der Duplexbetriebsabstand herabgesetzt werden muß.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter mit dem gewünschten Dämpfungsgang anzugeben, dessen Grundelement aus einem sowohl als Bandpass als auch als Bandsperre arbeitenden Filterglied besteht, das kleine Abmessungen hat und bei großer Sperrwirkung minimale Einfügungsverluste selbst bei sehr kleinen Abständen zwischen den zu sperrenden und durchzulassenden Frequenzen (insbesondere Duplexbetriebsabständen) gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Filter gelöst.

Ein solches Filter ist konstruktiv leicht zu realisieren. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht aber darüberhinaus darin, daß aufgrund des Dämpfungsgangs des Filters mit Hilfe einfacher Einstellungen der Durchlaßbereich auf Frequenzen gelegt werden kann, die größer oder kleiner als der zu sperrende Bereich sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 das erfindungsgemäß realisierte Bandsperr- und Bandpassfilter;
Figur 2 das Ersatzschaltbild des Filters nach Figur 1; und

Figur 3 Frequenzkurven des Filters nach Figur 1.

Das in Figur 1 dargestellte Filter ist aus einem Hohlraumresonator gebildet, mit welchem parallel ein "konzentrierter" Regelkondensator C. (d.h. ein Kondensator mit konzentrierten Konstanten) mit hohem Gütefaktor verbunden ist.

Der Hohlraumresonator besteht aus einem parallelepipedförmigen Schachtelkörper 1, der eine Wendelspule 2 enthält, die auf einen Kern 3 aus verlustarmem dielektrischem Material gewickelt ist. Die Wendelspule hat eine Masse-Anschlußöse 4 zur Verbindung der

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Spule mit dem Schachtelkörper, eine Zuleitungsfahne 5, die durch ein an einer Wand des Schachtelkörpers vorgesehenes Loch 6 durchgezogen und dann an einer festgelegten Stelle 7 der Spule angeschweißt wird, und schließlich ein freies Ende 8. Der Spulenkern hat einen Hohlraum zur Aufnahme einer Stellschraube 9, die zum Verändern der kapazitiven Belastung der Spule dient. Darstellungsgemäß kann der Regelkondensator C. an die Anschlußöse 4 bzw. an Masse und an die Zuleitungsfahne 5 geschaltet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Regelkondensator C₁ innerhalb des Hohlraumresonators angeordnet, weil dadurch der Einfügungsverlust des Filters weiter reduziert und eine nahezu vollkommene Symmetrie des Dämpfungsgangs erreicht werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist am Eingang bzw. Ausgang des Resonators eine Eingangskapazität C₂ bzw. eine Ausgangskapazität C₃ vorgesehen. Die Kapazität C₂ bildet zusammen mit dem Kondensator C₁ einen kapazitiven Teiler, der bei einem festgelegten Kapazitätswert die Realisierung eines Filters ermöglicht, das sich für eine Vielzahl von Duplexbetriebsabständen eignet, wie im folgenden mit Bezug auf Figur 3 beschrieben wird.

Mit Hilfe des Ersatzschaltbildes nach Figur 2 soll zunächst die Arbeitsweise des Filters erläutert werden. In diesem Ersatzschaltbild ist mit L₁ die Induktivität des zwischen der Lötstelle 7 und dem freiem Ende 8 liegenden ersten Wendelspulenteils bezeichnet. C_d ist/verteilte Kapazität der Spule, welche die Kapazität der Windungen mit den Wänden des Schachtelkörpers 1, die Kapazität des genannten ersten Spulenteils mit der Stellschraube 8, die Kapazität der Anschlußstellen usw. umfaßt. Diese Kapazität C, kann durch Änderung der Einschraubtiefe der Stellschraube 9 im Kern 3 verändert werden. L₂ ¹ ist die Induktivität eines zweiten, zwischen der Lötstelle 7 und der Masse-

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Anschlußöse 4 liegenden Wendelspulenteils, während L-" die Induktivität der Zuleitungsfahne 5 darstellt. C.., C- und C₃ sind wieder der zum Hohlraumresonator parallel liegende Regelkondensator bzw. die eventuellen Ein- und Ausgangskapazitäten. Die Induktivität L₃ ¹ bildet zusammen mit der Induktivität L^" einen induktiven Teiler, der eine ähnliche Funktion wie der erwähnte kapazitive Teiler erfüllt.

Der Dämpfungsgang des Filters nach Figur 1 ist in Figur 3 dargestellt, wobei auf der Abszissenachse die Frequenz F und auf der Ordinatenachse die Dämpfung A aufgetragen sind. Mit der ausgezogen geraden Linie ist die Dämpfung von O dB markiert, mit den Strichlinien die die Frequenz F, beeinflussende minimale Dämpfung M. und die maximale Dämpfung M , durch welche die

Frequenz F im betrachtetem Filter beeinflußt wird, a

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, weist dieser Dämpfungsgang bei der zu sperrenden Frequenz F eine maximale Dämpfung

el

auf, die durch die Serienresonanz der Induktivität L₁ mit der Kapazität C, bedingt ist. Bei der Frequenz F, hat das Filter dagegen eine minimale Dämpfung, die durch eine Parallelresonanz des induktiven Teilers mit der Kapazität C₁ bedingt ist. Der Serienresonanzkreis bildet bei der zu sperrenden Frequenz F

einen Kurzschluß gegen Masse, während der Parallelresonanzkreis einen offenen Stromkreis für die Frequenz F, bildet, die das betrachtete Filter unverändert durchlaufen soll. Durch das Verändern der Schraubtiefe der Stellschraube 9 im Kern 3 wird die kapazitive Belastung der Spule und infolgedessen die Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises verändert, so daß es möglich ist, die zu sperrende Frequenz zu verändern. Durch Verändern der Kapazität C₁ wird hingegen die Resonanzfrequenz des Parallel-Resonanzkreises verändert, so daß auch diejenige Frequenz verändert werden kann, die die kleinste Dämpfung erfahren soll.

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Mit Strichlinien ist in Figur 3 der Dämpfungsgang bei einem festgelegtem Wert der Kapazität C, für den Fall dargestellt, daß die Kapazität C₁ einen minimalen Wert C. ' bzw. einen maximalen Wert C₁" hat. Durch Verstellen dieses Kondensators C₁ ist es daher möglich, eine Vielzahl von Zuständen, d.h. einen Dämpfungsgang zu erreichen, bei dem der Durchlaßbereich bei grösseren bzw. kleineren Frequenzen als das zu sperrende Frequenzband liegt. Diese Eigenschaft erweist sich vor allem dann als besonders nützlich, wenn das betrachtete Filter als Duplexbetriebsfilter in Sende-Empfangs-Geräten verwendet wird, da sie die Benutzung des gleichen Filters unabhängig davon ermöglicht, ob der Sender eine höhere oder eine niedrigere Frequenz als die des Empfängers verwendet.

Durch Optimierung des Wertes der Induktivität L-" (Optimierung der Länge des Zuleitungsdrahtes) und/oder des Wertes der Eingangs- und Ausgangskapazitäten C₂ und C₃ ist es mit dem hier beschriebenen Filter außerdem möglich, ein Filterglied zu realisieren, das bei allen üblichen Duplexbetriebsabständen benutzt werden kann. Das Filterglied kann die zu sperrende Frequenz um einige Dezibel (30 bis 40 dB) dämpfen und dank dem hohen Gütefaktor der Hohlraumresonatoren und des Kondensators C₁ ( > 1500) nur kleine Verluste im Durchlaßbereich bewirken.

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Leerse ite

Claims

10201/M/Elf

DB 377

Ital.Anm. No.30456 A/76

vom 16.12.76

Societä" Italiana Telecomunicazloni Siemens s.p.a., Piazzale Zavattari 12, 1-20149 Milano (Italien)

Patentansprüche :

Bandsperr- und Bandpassfilter für ein Fernmeldesystem, welches eine Frequenz F sperrt und eine der Frequenz F benachbarte Frequenz F, durchläßt, mit einem Hohlraumresonator, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Hohlraumresonator ein konzentrierter erster Regelkondensator (C₁) mit hohem Gütefaktor geschaltet ist, daß der Hohlraumresonator aus einem Schachtelkörper (1) besteht, der eine Wendelspule (2) mit einer Masse-Anschlußöse (4), einer Zuleitungsfahne (5) und einem freien Ende (8) enthält, deren Windungen zusammen mit einer Stellschraube (9) einen zweiten Regelkondensator mit verteilter Kapazität (C,) bildet, der mit dem sich von der Anschlußstelle (7) der Zuleitungsfahne (5) bis zum freien Ende (8) erstreckenden Spulenteil einen auf die Frequenz F_ abgestimmten Serienresonanz-

kreis bildet, während das sich von der Anschlußstelle (7) der Zuleitungsfahne (5) bis zur Massen-Anschlußöse (4) erstreckende Spulenteil mit der Induktivität der Zuleitungsfahne (5) und mit dem ersten Kondensator (C₁) einen auf die Frequenz F. abgestimmten Parallelresonanzkreis bildet.

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2.) Filter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator (C₁) im Innenraum des Hohlraumresonators angeordnet ist.

3.) Filter nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß es eine Eingangs- und eine Ausgangskapazität (C₂ bzw. C₃) aufweist.

4.) Filter nach Anspruch 1, 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet , daß der sich von der Masse-Anschlußöse (4) bis zur Anschlußstelle (7) der Zuleitungsfahne (5) erstreckende Spulenteil (Induktivität L-¹) zusammen mit der Zuleitungsfahne (5) einen induktiven Teiler bildet.

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