DE3205020C2

DE3205020C2 -

Info

Publication number: DE3205020C2
Application number: DE19823205020
Authority: DE
Inventors: Hein Ing.(Grad.) 8080 Emmering De Krause
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1988-07-28
Also published as: DE3205020A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Tiefpaßfilter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a low-pass filter according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 22 15 757 ist eine Koaxialsteckverbindung bekannt, die so ausgebildet ist, daß sie als trikoaxiale Steckverbindung eingesetzt werden kann. Es soll dort der Außenleiter isoliert mit einem Schirm umgeben werden, ohne daß an eine Ausbildung als Tiefpaßfilter gedacht ist.From DE-OS 22 15 757 a coaxial connector is known which is designed so that it is a tricoaxial connector can be used. The outer conductor is to be insulated there be surrounded with an umbrella without training is intended as a low-pass filter.

Aus der DE-OS 23 22 622 ist eine abgeschirmte Ölprüfzelle mit triaxialer Steckverbindung bekannt. Aufgrund dieses speziellen Verwendungszweckes wird ein Kunststoff aus Polytetrafluoräthylen verwendet. Für die Verwendung von keramischen Materialien mit einer großen relativen Dielektrizitätskonstante gibt es wegen dieses speziellen Verwendungszweckes deshalb keinen Grund.From DE-OS 23 22 622 is a shielded oil test cell with Triaxial connector known. Because of this special Intended use is a plastic made of polytetrafluoroethylene used. For the use of ceramic materials with a large relative dielectric constant because of this special purpose therefore none Reason.

Aus der DE-OS 22 35 655 ist eine Filteranordnung bekannt bei der es darum geht, verlustbehaftete keramische Materialien zu verwenden. Es wird dabei das Dielektrikum geschichtet und besteht aus einem verlustbehafteten Ferritrohr, das mit einer Barium- Titanat-Schicht überzogen ist.A filter arrangement is known from DE-OS 22 35 655 which is about lossy ceramic materials use. The dielectric is layered and made from a lossy ferrite tube, which is covered with a barium Titanate layer is coated.

Eine praktisch gleichartige Aufgabe stellt sich auch ein Hochfrequenzfilter, nachdem DE-GM 69 03 313 bei den Perlen aus einem Verlust behafteten magnetischen Material um den Durchgangsleiter angeordnet sind.A high-frequency filter also poses a similar task, after DE-GM 69 03 313 for the pearls from one Loss of magnetic material around the feedthrough conductor are arranged.

Schließlich ist aus der DE-PS 10 35 711 ein kontaktloser Kurzschlußschieber für Hohlleiter bekannt, bei dem eine keramische Masse mit einer Dielektrizitätskonstanten von wenigstens 1000 verwendet wird. Wesentlich ist es dabei unter anderem, daß im Inneren keine leitenden Elemente angebracht sind.Finally, from DE-PS 10 35 711 is a contactless short-circuit slide known for waveguides, in which a ceramic Mass with a dielectric constant of at least 1000 is used. It is essential, among other things, that in No conductive elements are attached inside.

Beispielsweise bei gleichstromgespeisten PCM- oder TF-Koaxialsystemen werden Frequenzweichen benötigt, die dem Streckenkabel den Fernspeisegleichstrom und den Signalstrom zuführen. An diese sogenannten Fernspeiseweichen werden u. a. bekanntlich hohe Anforderungen an die Nebensprechdämpfung zwischen Hin- und Rückrichtung und die Hochspannungsfestigkeit gestellt.For example, with DC-powered PCM or TF coaxial systems crossovers are required, which the line cable supply the remote supply direct current and the signal current. To this so-called remote feed points are u. a. known to be high Crosstalk attenuation requirements between forward and backward direction and the high withstand voltage.

Diese Anforderungen sind besonders bei isoliert geführtem Kabelaußenmantel, sogenanntem Schwebepotential, für hohe Frequenzen (z. B. f<300 MHz) nur mit relativ großem Aufwand zu erfüllen. Der Grund hierfür ist offenbar darin zu sehen, daß der sendeseitige Signalstrom I _s eine Spannung U _k zwischen den beiden Richtungen gemeinsamen Kabel-b- und -c-Potentialen erzeugt, die ihrerseits den unerwünschten Verkopplungsstrom I _k auf der Empfangsseite hervorruft.These requirements can only be met with relatively great effort, especially in the case of insulated cable outer sheath, so-called floating potential, for high frequencies (e.g. f <300 MHz). The reason for this is apparently to be seen in the fact that the transmission-side signal current I _s generates a voltage U _k between the two directions of common cable b and c potentials, which in turn causes the undesired coupling current I _k on the reception side.

Der Strom I _k wird somit hauptsächlich durch die zwischen den b- und c-Potential liegenden kapazitiven bzw. ohmschen Impedanzen C _B und R _cB beeinflußt, wobei praktisch nur C _B gesteuert werden kann, da R _cB durch den Kabelaufbau gegeben ist.The current I _k is thus mainly influenced by the capacitive or ohmic impedances C _B and R _cB lying between the b and c potentials, wherein practically only C _B can be controlled, since R _{cB is given} by the cable structure.

Bei bisherigen Realisierungsformen von Fernspeiseweichen mit Schwebepotential wurden zur Erhöhung der Nebensprechdämpfung hochspannungsfeste Folien- oder Keramikkondensatoren mit extrem kurzen Anschlüssen verwendet. Aber auch bei Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren konnte die erforderliche Niederohmigkeit nur unbefriedigend gut erreicht werden.With previous forms of implementation of remote feed points with Levitation potential has been used to increase crosstalk attenuation high-voltage resistant film or ceramic capacitors with extreme short connections used. But also with parallel connection several capacitors could achieve the required low resistance can only be achieved unsatisfactorily.

Die Verwendung von aufwendigen Potentialtrennfiltern liefert zwar bessere Ergebnisse als die obengenannten Realisierungsformen, führt aber zu aufwendigen Konstruktionen mit unzweckmäßig großem Platzbedarf.The use of elaborate isolation filters delivers better results than the above-mentioned forms of realization, but leads to elaborate constructions with unusually large Space requirements.

Die Aufgabe besteht also darin, den die Verkopplung beeinflussenden Kondensator C _B so auszuführen, daß die Spannung U _k auch für hohe Frequenzen näherungsweise kurzgeschlossen wird. Zur Erfüllung dieser Forderung muß die Zuleitungsinduktivität des Kondensators möglichst klein gehalten werden. Außerdem sollte das Volumen dieses hochspannungsfesten Kondensators möglichst klein sein.The task is therefore to design the capacitor C _B influencing the coupling such that the voltage U _{k is} also short-circuited for high frequencies. To meet this requirement, the lead inductance of the capacitor must be kept as small as possible. In addition, the volume of this high-voltage-resistant capacitor should be as small as possible.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird für ein Tiefpaßfilter der einleitend genannten Art erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The above task is for a low pass filter introductory type according to the invention according to the characterizing Features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert. Es bedeutet in der ZeichnungThe invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail. It means in the drawing

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung als Schnittzeichnung und Fig . 1 is an overall representation as a sectional drawing and

Fig. 2 das beidseitig metallisierte Keramikrohr von Fig. 1. Fig . 2 the ceramic tube from FIG . 1.

In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 eine Metallhülse gezeichnet, die gleichzeitig c-Potential führt. Unter c-Potential ist dabei das einleitend schon erläuterte Potential zu verstehen. Ein Keramikrohr 2 ist an seiner Innen- und Außenseite mit einer Metallisierung versehen, die an der Innenseite mit der Bezugsziffer 2 a und an der Außenseite mit der Bezugsziffer 2 b kenntlich gemacht ist, wie dies im einzelnen auch in Fig. 2 zu erkennen ist. Der Außendurchmesser des Keramikrohres ist mit D, sein Innendurchmesser mit d bezeichnet. Mit Bezugsziffer 4 ist ein Kontaktring bezeichnet, der mit der äußeren Metallisierung 2 b des Keramikrohres mittels einer Befestigungshülse 5 verbunden ist und der es ermöglicht, daß dort die bereits erwähnte Metallhülse 1 anliegt. Der Innenleiter 6 der Gesamtanordnung führt a-Potential, während die Metallhülse 3 auf b-Potential liegt und es setzt sich diese Metallhülse 3 unmittelbar als innere Metallisierung 2 a des Keramikrohres 2 fort.In the Fig . 1 is drawn with the reference numeral 1, a metal sleeve which at the same time leads c potential. The c potential is the potential already explained in the introduction. A ceramic tube 2 is provided at its inner and outer side with a metallization, which is b on the inside by the reference numeral 2 a and on the outside by the reference numeral 2 indicated, as shown in detail in Fig. 2 can be seen. The outer diameter of the ceramic tube is denoted by D , its inner diameter by d . With reference numeral 4, a contact ring is indicated, which is connected to the outer metallization 2 b of the ceramic tube by means of a fastening sleeve 5 is connected and which enables that there the above-mentioned metal shell 1 rests. The inner conductor 6 of the overall arrangement results in a zeta potential, while the metallic shell 3 is to b -potential and it sets this metal sleeve 3 directly as an internal metallization of the ceramic tube 2 a 2 continues.

Gemäß der Erfindung ist die am kabelseitigen Ausgang der Fernspeiseweiche vorgesehene triaxiale Buchse (Bild 3 a) so ausgebildet, daß die zwischen den b- und c-Potentialen befindliche Isolation durch ein beidseitig metallisiertes Keramikrohr aus einer Masse mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante (z. B. HKK- Masse mit e _r≈4000) gebildet wird, welche wegen der extrem niederohmigen Eingangsimpedanz des als Leitung aufzufassenden Rohrkondensators C _B die Einhaltung sehr hoher Nebensprechdämpfungswerte auch bei hohen Frequenzen erlaubt, wobei in vorteilhafter Weise auch die durch äußere Beschaltung üblicherweise verursachte ungünstige Beeinflussung der Nebensprechdämpfung weitgehend vermieden wird. Der Keramikrohrkondensator C _B ist hierbei als leerlaufendes Leitungsstück mit dem sehr niedrigen Wellenwiderstand. According to the invention, the triaxial socket (Figure 3 a) provided at the cable-side output of the remote feed switch is designed such that the insulation located between the b and c potentials is made from a mass with a high relative dielectric constant (e.g. HKK mass with e _r ≈4000) is formed, which, due to the extremely low-impedance input impedance of the tube condenser C _B to be regarded as a line, allows compliance with very high crosstalk attenuation values even at high frequencies, advantageously also the unfavorable influencing of the external circuitry Crosstalk is largely avoided. The ceramic tube capacitor C _B is an idling line section with the very low characteristic impedance.

aufzufassen, dessen Parallelresonanzen beito understand, whose parallel resonances at

störend auftreten würden, wenn die hohen Verluste der Keramikmasse die Ausprägung dieser Resonanzen nicht verhinderten. Dabei bedeuten f _PM eine Parallelresonanzfrequenz, M = 1, 2, 3 . . . den einen Schwingungsmodus, ε _r die relative Dielektrizitätskonstante, l die in Fig. 2 erkennbare Länge der äußeren Metallisierung 2 b, D einen Rohraußendurchmesser, d die Rohrinnendurchmesser und c₀ die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.would be disruptive if the high losses of the ceramic mass did not prevent the development of these resonances. Here, f _{PM means} a parallel _{resonance frequency} , M = 1, 2, 3. . . one oscillation mode, ε _r the relative dielectric constant, l the one in Fig . 2 recognizable length of the outer metallization 2 b , D an outer tube diameter, d the inner tube diameter and c ₀ the speed of light in a vacuum.

Das Keramikrohr 2 kann auch durch äußere Zusatzkonstruktionen mit der Buchse kombiniert werden, was aber an sich ein zusätzliches Volumen erfordert.The ceramic tube 2 can also be combined with the socket by means of additional external structures, but this in itself requires an additional volume.

Wie im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführte Messungen gezeigt haben, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Triaxialbuchse im Frequenzbereich zwischen 1 bis 1200 MHz eine Erhöhung der Nebensprechdämpfung bis zu 35 dB erreichen.As performed in connection with the invention Have shown measurements can be with the invention Triaxial socket in the frequency range between 1 to 1200 MHz an increase in crosstalk attenuation to reach 35 dB.

Claims

1. Low-pass filter in the form of a tubular capacitor using sleeves made of loss-free, ceramic material of high dielectric constant, in which an inner conductor (6) and two metallic outer conductors ( 2 a , 2 b) are arranged coaxially to one another, characterized in that the two metallic Outer conductors are formed as inner or outer metallization ( 2 a , 2 b) of a ceramic tube ( 2 ) and the ceramic tube ( 2 ) consists of a ceramic mass whose relative dielectric constant ( ε _r ) is at least 4000 ( ε _r <4000, HDK) -Mass, high dielectric constant), and that a contact element ( 4 ) on the outer metallization ( 2 b) of the ceramic tube ( 2 ) is soldered, which in turn bears another metal sleeve ( 1 ).

2. Low-pass filter according to claim 1, characterized in that the ceramic tube ( 2 ) is only partially arranged in the interior of the metal sleeve ( 1 ).

3. Low pass filter according to one of the preceding claims, characterized by its use in Power supply switches of DC-powered PCM or TF systems.