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Kanalsperrfilter
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Die Erfindung betrifft ein Kanalsperrfilter zur möglichst weitgehenden
Unterdrückung eines Fernsehkanals, vorzugsweise in den UHF-Bereichen IV/V,und möglichst
ungedämpfter Übertragung im übrigen Betriebsfrequenzbereich, bestehend aus wenigstens
zwei über eine Verbindungsleitung zusammengeschalteten, durch eine metallische Trennwand
gegenseitig abgeschirmten, in Kammertechnik aufgebauten Parallelresonanzkreisen
mit induktiver Ankopplung an den Eingangs-bzw. Ausgangsanschluß.
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Derartige Kanalsperrfilter sind aus der Praxis, z.B. durch die Geräte
"Sperr 74o" und "Sperr 752" der Anmelderin, bekannt. Sie werden in Fernsehempfangsanlagen
dazu verwendet, Störsender auszublenden und die Pegel starker Ortssender derart
abzusenken, daß einem nachgeschalteten Mehrbereichsverstärker alle Eingangssignale
in etwa gleicher Stärke angeboten und dadurch Kreuzmodulations störungen vermieden
werden.
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Bei diesen bekannten Kanalsperren sind die Resonanzleitung.en parallel
zur Trennwand angeordnet; ein solcher Aufbau bedingt verhältnismäßig lange Verbindungsleitungen,
die bei sehr hohen Frequenzen des LMF-Bereichs, insbesondere bei einer Ausbildung
als Koaxial- oder Quasi-Koaxial-Leitung mit Dielektrikum größer ist als ein Viertel
der entsprechenden Wellenlänge. Außerdem sind sie so bemessen, daß ihr Wellenwiderstand
den gleichen Wert hat wie die Anschlußimpedanz.
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Diese bekannten Kanalsperrfilter weisen bei wirtschaftlich vertretbaren
Kreisgüten und damit entsprechend hohen Koppelinduktivitäten bei in einem begrenzten
Frequenzbereich durchstimmbaren Ausführungen RückfluBdämpfungen von weniger als
12 dB und Sperrdämpfungen von nur etwa 20 dB auf. Darüberhinaus ist die Selektion
verhältnis -mäßig
gering, sodaß insgesamt die Anwendung auf einfache
Einzelfälle beschränkt, ein sinnvoller Einsatz in hochwertigen Empfangsanlagen jedoch
nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache
und kostengünstige Weise ein hochselektives Kanalsperr filter der eingangs genannten
Art zu schaffen, welches bei hoher Sperrtiefe eine möglichst große Rückflußdämpfung
an den An -schlüssen aufweist.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Verbindungsleitung eine
Länge von einem Viertel der mittleren Betriebs wellenlänge aufweist und ihre übrigen
Abmessungen so gewählt sind, daß der Betrag ihres kapazitiven Widerstandes etwa
demJenigen der Summe der induktiven Widerstände der Koppelinduktivitäten entspricht,
und daß die Resonanzleitungen der Parallelresonanzkreise jeweils mit ihren an Masse
liegenden Endteilen der Trennwand zugewandt und zu dieser etwa senkrecht angeordnet
sind.
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Dadurch ist auf einfache und elegante Weise, sowie praktisch ohne
Mehrkosten gegenüber dem Stand der Technik erreicht, daR bei hinsichtlich der Kreisgüten
und Durchstimmbarkeit vergleichbaren Kanalsperrfiltern erheblich höhere Werte für
die Sperr- und Auckfluß dämpfung und eine bessere Selektion erreicht sind. Beispielsweise
erreicht bei einer Besonanzkreisgute von etwa 400, sowie voller Durchstimmbarkeit
in den Fernsehbereichen IV/V die Rückfluß -dämpfung Werte von zu 20 dB, wobei die
Sperrtiefe im Betriebs -kanal > 24 dB und in den Übernachbarkanälen bereits ,
1 dB beträgt.
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Für spezielle Fälle, bei denen zugunsten einer hohen Sperrdämpfung
auf Durchstimmbarkeit verzichtet und die Verbindungsleitung auf den zu sperrenden
Kanal abgestimmt werden kann, sind für die Rückfluß und Sperrdämpfung sogar Werte
von mehr als 30 dB erreichbar.
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Diese Kennwerte ermöglichen es, die erfindungsgemäße Kanalsperre auch
in hochwertigen Empfangsanlagen einzusetzen. Insbesondere eignen sie sich wegen
der Hochohmigkeit im Sperrbereich und der hohen Rückflußdämpfung auch zur Kaskadierung
bzw. zur Zusammen -schaltung
mit mehreren anderen passiven und/oder
aktiven Hochfrequenzgeräten.
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Die genannten Kennwerte sind dadurch erreicht, daß die Ver -bindungsleitung
einerseits transformierend und zum anderen als Kompensationsleitung wirkt, welche
durch 9o° - Phasendrehung die Resonanzkreise entkoppelt und die Induktivität L der
Ankoppelschleifen durch sntsprechende Wahl der Leitungsabmessungen und damit ihrer
Kapazität C derart kompensiert, daB die obere Grenzfrequenz des aus 2 L und C gebildeten
Tiefpasses außerhalb des Betriebsfrequsnzbereiches liegt. Dabei ist durch die erfindungsgemäße
Anordnung der Resonanzleitungen der Vorteil gegeben, die Verbindungsleitung so kurz
zu gestalten, daß sie auch bei sehr hohen Frequenzen (z.B. 2 GHz) und unter Berücksichtigung
des bei Verwendung von Koaxial- oder Pseudo-Koaxialleitungen durch das Dielektrikum
wirksamen Verkürzungsfaktors in der geforderten Lange von m/4 ausführbar ist.
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Die in Anspruch 2 angegebene Ausgestaltung der Verbindungsleitung
ist besonders vorteilhaft, weil durch die Drucktechnik die im Einzelfall zu wählenden
Leiterabmessungen äußerst einfach und doch genau reproduzierbar sind und damit eine
besonders günstigeSerienfertigung ermöglichen. Dabei ergibt sich in dem erwähnten
praktischen Beispiel ein optimaler Wellenwiderstand der Verbindungsleitung von etwa
45 Ohm.
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Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Kanalsperrfilters gemäß Anspruch
3 ist von weitreichender praktischer Bedeutung in Empfangs -anlagen, in denen ein
Fernsender empfangen werden soll, der etwa aus der gleichen Richtung kommt wie der
Ortssender und dabei der Pegel des Fernsenders angehoben werden muß.
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In solchen Fällen hat man seither nur mit Hilfe mehrerer Antennen
und Selektionsmittel oder mit Hilfe von Signalaufbereitungsanlagen mit Doppelumsetzung
und Trennung der Kanäle mit Hilfe hochwertiger keramischer Filter in der Zwischenfrequenzlage
einen brauchbaren Empfang erzielen können.
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Beide bekannten Lösungen sind indessen für kleinere und mittelgroße
Anlagen zu teuer. Demgegenüber ist das genannte Ziel durch die Erfindung auf kostengünstige
Weise mit nur einer Antenne erreicht.
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Um ein Schwingen des Verstärkers in einer derartigen Schaltung zu
vermeiden, muß seine Verstärkung kleiner sein, als die Sperr -dämpfung
des
Kanalsperrfilters. Dabei kann der Abstand umso geringer gewählt werden je besser
die Selektion des Sperrfilters und des Verstärkers ist. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen
Kanalsperrfilters ist der große Vorteil erreicht, daß wegen der hohen Sperrdämpfung
einerseits und der guten Selektion andererseits hohe Verstärkungen möglich sind.
Beispielsweise können in dem geschilderten praktischen Anwendungsfall bei einer
Sperrtiefe des Sperrfilters von etwa 24 dB Kanal verstärker mit einem Verstärkungsfaktor
von bis zu 20 dB verwendet werden.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kanalsperrfilters
mit zwei Parallelresonanzkreisen, wobei Fig. 1 den Aufbau in Draufsicht und Fig.
2 das Prinzipschaltbild einer Anwendungsmöglichkeit des Kanalsperrfilters in einer
Empfangseinrichtung darstellt.
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Das Kanalsperrfilter ist in einem Metallgehäuse 1 angeordnet, das
durch eine Trennwand 2 in zwei Kammern unterteilt ist, eine einseitig mit Metallbelag
versehene Schaltungsplatine 3, sowie zwei den Ein- bzw. Ausgang bildende Koaxialbuchsen
4, 5 aufweist, deren Außenleiter mit der Gehäuseaußenwand leitend verbunden sind.
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Das Gehäuse 1 ist durch nicht gezeigte Metalldeckel verschließbar.
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Ein Teil 6 des Metallbelages der Schaltungsplatine 3 ist mit dem Gehäuse
1 galvanisch verbunden und bildet das Massepotential.
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Die in den beiden Kammern angeordneten Parallelresonanzkreise bestehen
jeweils aus einem einseitig an Masse 6 liegenden Kondensator 7 und einer damit verbundenen
Resonanzleitung 8, die im Ab -stand von der Schaltungsplatine 3 senkrecht zur Trennwand
2 verläuft und mit ihrem dieser zugewandten Endteil 9 zur Schaltungsplatine 3 hin
abgewinkelt und mit deren Massebelag 6 verbunden ist.
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Die Abmessungen der Resonanzleitungen 8, sowie die Grundkapazität
und der Kapazitätshub der als Rohrtrimmer ausgebildeten Kondensatoren 7 sind so
gewählt, daß das Kanalsperrfilter im gesamten-UHF-Bereich IV/V durchstimmbar ist,
wobei die zwei Sperrpole bei wirtschaftlich tragbarem Aufwand eine hohe Flankensteilheit
der Selektionskurve bewirken.
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Die Ankopplung der Resonanzkreise an die Innenleiter lo, 11 des Ein-
bzw. Ausganges 4, 5 erfolgt induktiv über jeweils eine als Drahtschleife 12, 13
ausgebildete Koppelleitung, sowie kurze
Koplanar-Leitungen 14, 15,
deren Wellenwiderstand mit 75 Ohm gleich der Impedanz der Koaxialbuchsen 4, 5 ist.
Die Abmessungen und der durch Verbiegen einstellbare Abstand der Drahtschleifen
12, 13 von der jeweiligen Resonanzleitung 8 bestimmen den Koppelfaktor. Die beiden
einander zugewandten Enden der Drahtschleifen 12, 13 sind durch eine Koplanar-Leitung
16 miteinander-verbunden, deren "Innenleiter" durch eine in der Figur 1 nicht direkt
sichtbare Öffnung der Trennwand 2 hindurchgeführt ist und deren Wellenwiderstand
etwa 45 Ohm beträgt.
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Die Bemessung der beschriebenen Bauteile ist so gewählt, das ein preisgünstiger
Aufbau ermöglicht ist. Dabei beträgt die Güte der Resonanzkreise etwa 400, was für
die Frequenzbereiche IV/V einen' entsprechend günstigsten Koppelfaktor bedingt.
Die damit gegebene Induktivität der Koppelleitung 12, 13 erfordert zur Kompensation
eine Kapazität, die bei dem angegebenen Wellenwiderstand der Koplanar-Leitung 16
erreicht ist. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses, der aus den Koppelinduktivitäten
und der Kapazität der Verbindungsleitung 16 gebildet ist, liegt mit Sicherheit oberhalb
86c MHz.
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Dieses erfindungsgemaß aufgebaute Kanalsperrfilter stellt außerhalb
des zu sperrenden Kanals praktisch eine durchgehende 75 Ohm-Leitung mit'geringer
Durchgangsdämpfung ( C 0,5 dB ) dar und wird innerhalb des zu sperrenden Kanals
sehr schnell hochohmig (die Sperrdämpfung beträgt im Kanal a 24 dB, in den Übernachbarkanälen
bereits weniger als 1 dB). Dabei ist eine Rückflußdämpf;ng von ca. 20 dB erreicht,
sodaß sich das Kanalsperrfilter auch,zur Kaskadierung und/oder Zusammenschaltung
mit anderen Filtern oder Verstärkern eignet.
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Bei dem Verwendungsbeispiel gemäß Fig.-2 ist das beschriebene Kanalsperrfilter
in einer Empfangseinrichtung eingesetzt, in der über eine Antenne 17 die UHF-Signale
des Ortssenders (z.S. zweites und drittes deutsches Fernsehprogramm), sowie zwei
UHF-Signale eines aus etwa gleicher Richtung ankommenden Fernsenders, über eine
Antenne 18 die MHF-Fernsehsignale des Ortssenders und mittels einer Antenne 19 der
LMKU-Sereich empfangen werden. Sämtliche empfangenen Signale werden über einen Breitbandverstärker
am Anschlußpunkt A entweder direkt oder über eine Gemeinschaftsantennenanlage dem
bzw. den Teilnehmer(n) zugeführt.
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Die mit stark unterschiedlichen Pegeln an die Antenne 17 gelangenden
UHF-Signale des Orts- und Fernsenders sollen zusammen mit den VHF-Signalen bei brauchbar
hohen Pegeln in möglichst gleicher Stärke auf den Eingang des Bereichsverstärkers
20 gelangen, damit einerseits Kreuzmodulations -störungen durch Übersteuerung des
Verstärkers und andererseits Rauschstörungen wirksam vermieden sind. Dazu wird in
einem ersten erfindungsgemäßen Kanalsperrfilter 21 das erste UHF-Fernsendersignal
gesperrt und parallel dazu in einem Kanalverstärker 22 mit hochselektiven Kanalbandfiltern
im Ein- und Ausgang verstärkt. Eine entsprechende Behandlung erfährt das Signal
des zweiten Fernsendersignals in der nachgeschalteten Parallelschaltung aus entsprechend
abgestimmtem Kanalsperrfilter 23 und Kanalverstärker 24.
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Auf diese Weise ist durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Kanalsperrfilters
mit einfachen und kostengünstigen Mitteln ein Fernseh-Fernempfang auch dann ermöglicht,
wenn der Fernsender aus etwa gleicher Richtung empfangen wird wie der Ortssender.
Dabei kann der Verstärkungsfaktor der beiden Kanalverstärker 22,, 24 bis zu 20 dB
betragen, ohne daß ein Schwingen zu befürchten ist.
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