DE3504383A1 - Filter structure constructed as branching circuit - Google Patents
Filter structure constructed as branching circuitInfo
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- H03H9/542—Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material including passive elements
Abstract
Description
Als Abzweigschaltunq ausgebildete FilterstrukturFilter structure designed as a branch circuit
Die Erfindung betrifft eine Filterstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a filter structure according to the preamble of Claim 1.
In der Nachrichtenübertragungstechnik werden zum Trennen von Frequenzbändern bestimmter vorgegebener Breite aus einem Frequenzgemisch Filter verwendet. Oft ist es erforderlich, zusätzlich im Übergangsbereich zwischen Durchlaß- und Sperrbereich solcher Filter einen Pilotton oder einen Träger zu unterdrücken. Dazu wird nach dem Stand der Technik u.a. den Filtern eine Quarzbandsperre nachgeschaltet, die neben dem Quarz zusätzlichen Aufwand an Spulen und Kondensatoren erfordert und außerdem zusätzliche Dämpfung und Laufzeitverzerrungen erzeugt.In communications technology, frequency bands are used to separate certain predetermined width from a frequency composite filter is used. Often is it is also necessary in the transition area between the pass band and the stop band such filter to suppress a pilot tone or a carrier. This is done according to the state of the art, inter alia, the filters are followed by a quartz band stop which in addition to the quartz requires additional expenditure on coils and capacitors and also additional attenuation and delay time distortion generated.
Wenn darüberhinaus die Schaltung Übertrager enthält, können die Ubertragungseigenschaften ungünstig beeinflußt werden, weil bekanntlich Übertrager wegen ihrer parasitären Induktivitäten und Kapazitäten besonders bei höheren Frequenzen schlecht beherrschbar sind.If the circuit also contains transformers, the transmission properties be adversely affected because it is known that transformers are parasitic Inductivities and capacitances are difficult to control, especially at higher frequencies are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, minimalphasige Filterschaltungen anzugeben, bei denen zur Realisierung von Quarzbandsperren kein zusätzlicher Bauteileaufwand erforderlich ist.The invention is based on the object of minimum-phase filter circuits for which no additional components are required for the implementation of quartz band locks is required.
Ausgehend von Abzweigschaltungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.Based on branch circuits according to the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention according to the characterizing features of patent claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are given in the subclaims.
Bei der Erfindung wird von folgender Überlegung ausgegangen.The invention is based on the following consideration.
Die Pilot- bzw. Trägerunterdrückung läßt sich technisch vorteilhaft und kostengünstig durchführen, wenn ein Quarz unmittelbar an geeigneter Stelle in eine vorgegebene Filterstruktur so einbezogen wird, daß ein brauchbarer Quarzsperrbereich entsteht. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, sowohl zur Erzeugung eines Hochpaßquarzpoles wie auch eines Tiefpaßquarzpoles den Quarz der Kapazität eines Serienschwingkreises parallel zu schalten.The pilot or carrier suppression can be technically advantageous and can be carried out inexpensively if a quartz is placed directly in a suitable place a given filter structure is included so that a usable crystal cut-off area arises. It has proven to be useful both for generating a high-pass quartz pole as well as a low-pass quartz pole, the quartz of the capacitance of a series resonant circuit to connect in parallel.
In Fig. la ist als Beispiel eine Bandpaßstruktur dargestellt, in die je ein Quarz in einen Hochpaßpol bzw.In Fig. La, a bandpass structure is shown as an example in which one quartz each in a high-pass pole or
Tiefpaßpol unmittelbar einbezogen ist.Tiefpaßpol is directly involved.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in greater detail below with the aid of exemplary embodiments explained.
Es zeigen in der Zeichnung Fig. la einen Bandpaß mit integrierten Quarzbandsperren, Fig. lb das elektrische Ersatzschaltbild eines Quarzes Q mit der Parallelschaltung aus einem Serienresonanzkreis mit den Schaltelementen L und CQ und der Kapazität CP, Fig. 2 den Betriebsdämpfungsverlauf einer Schaltung nach Fig. la, Fig. 3 äquivalente Zweipolschaltungen die einen mit Q bzw. Q' bzw. Q" bezeichneten Quarz enthalten, Fig. 4 die Lage der Pole und Nullstellen der charakteristischen Funktion in der komplexen p-Ebene, Fig. 5a einen regulären Schaltungsabbau nach den Regeln der Betriebsparametertheorie, Fig. Sb einen Ausschnitt aus einer Quarzfilterstruktur, bei der sowohl im Querzweig als auch im Längszweig Quarze enthalten sind, Fig. 5c Zweipoläquivalenzen zur Umwandlung der Struktur nach Fig. 5a in Schaltungen nach Fig. 5b, wenn der Kondensator CL den Wert Unendlich und der Kondensator Cp den Wert Null annimmt, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Interpolation, Fig. 7 einen Ausschnitt der charakteristischen Dämpfung ak = ln |#| nach Gleichung (8), Fig. 8 die charakteristische Dämpfung ak = ln |#| des Sperrbereiches der Quarzbandsperre nach Gleichung (8), Fig. 9 einen Bandpaß mit integrierter Quarzsperre nach Gleichung (8).It shows in the drawing Fig. La a bandpass filter with integrated Quartz band locks, Fig. Lb the electrical equivalent circuit diagram of a quartz Q with the Parallel connection from a series resonant circuit with the switching elements L and CQ and the capacitance CP, FIG. 2 shows the operational damping curve of a circuit according to FIG. la, Fig. 3 equivalent two-pole circuits with one designated with Q or Q 'or Q " Quartz contain, Fig. 4 the position of the poles and zeros of the characteristic Function in the complex p-plane, 5a shows a regular circuit breakdown according to the rules of the operating parameter theory, Fig. Sb a section of a Quartz filter structure in which both the transverse branch and the longitudinal branch contain quartz 5c are two-terminal equivalences for converting the structure according to FIG. 5a into circuits according to FIG. 5b, when the capacitor CL is infinite and the capacitor Cp assumes the value zero, FIG. 6 shows a schematic representation of an interpolation, 7 shows a section of the characteristic damping ak = ln | # | according to equation (8), FIG. 8 shows the characteristic damping ak = ln | # | the blocking range of the quartz band stop according to equation (8), FIG. 9 a bandpass filter with an integrated crystal barrier according to equation (8th).
Die Schaltung von Fig. la zeigt einen Ausschnitt aus einer Abzweigschaltung.The circuit of Fig. La shows a section from a branch circuit.
Abzweigschaltung bedeutet dabei in bekannter Weise, daß Längs- und Querreaktanzen alteInierend angeordnet sind.Branch circuit means in a known manner that series and Cross reactances are arranged alternately.
Die gestrichelten Linien in der Eingangs- und Ausgangsleitung machen kenntlich, daß weitere Schaltungsteile enthalten sein können, die hier nicht mehr im einzelnen gezeichnet sind. Die Schaltung besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei in Kette geschalteten Schaltungsa-bschnitten I und II, die durch die gestrichelten vertikalen Linien erkennbar sind. Der Schaltungsabschnitt I erzeugt eine Hochpaßpol, die dort auftretenden Serienresonanzen sind mit fC 1 und fTl bezeichnet. Die Schaltung besteht aus einem Kondensator Kl, der im Eingangslängszweig liegt.Make the dashed lines in the input and output lines recognizable that further circuit parts can be included that are no longer here are drawn in detail. The circuit consists of two in the exemplary embodiment Circuit sections I and II connected in a chain, indicated by the dashed lines vertical lines can be seen. The circuit section I generates a high-pass pole, the series resonances occurring there are denoted by fC 1 and fTl. The circuit consists of a capacitor Kl, which is located in the input longitudinal branch.
Im Querzweig nachgeschaltet ist ein Serienresonanzkreis mit der Induktivität L1 und der Kapazität C1. Dem Kondensator C1 parallelgeschaltet ist ein Quarz Q1' mit der Serienresonanzfrequenz fQ1. Im darauffolgenden Querzweig liegt ein Kondensator C0. Der Schaltungsabschnitt II erzeugt einen Tiefpaßpol und die dort auftretenden Paralellresonanzen sind mit f#2 und fT2 bezeichnet. Es liegt dabei in Längszweig die Parallelschaltung aus einem Kondensator C3 und einem Serienresonanzkreis mit dem Kondensator C2 und der Spule L2. Parallel zum Kondensator ist ein Quarz Q2 geschaltet, der die Serienresonanzfrequenz fQ2 hat. Im Ausgangsquerzweig liegt ein Kondensator K2. In Fig. la sind die Zusammensetzung der Kapazitäten für die Kondensatoren C1 und C2 unmittelbar gleichungsmäßig angegeben.A series resonance circuit with the inductance is connected downstream in the shunt branch L1 and the capacitance C1. A crystal Q1 'is connected in parallel with the capacitor C1 with the Series resonance frequency fQ1. In the next branch there is a capacitor C0. The circuit section II generates a low-pass pole and the parallel resonances occurring there are denoted by f # 2 and fT2. It lies the parallel connection of a capacitor C3 and a series resonant circuit in the series branch with the capacitor C2 and the coil L2. There is a quartz parallel to the capacitor Q2 switched, which has the series resonance frequency fQ2. Located in the output branch a capacitor K2. In Fig. La the composition of the capacities for Capacitors C1 and C2 are indicated immediately as equations.
In Fig. lb ist allgemein das elektrische Ersatzschaltbild eines Quarzes Q dargestellt, das bekanntlich aus der Parallelschaltung eines Kondensators Cp und eines Serienresonanzkreises mit der Induktivität L und der Kapazität C besteht. Die dort auftretende Serienresonanzfrequenz ist mit fQ bezeichnet.In Fig. Lb is generally the electrical equivalent circuit diagram of a quartz Q shown, which is known from the parallel connection of a capacitor Cp and a series resonant circuit with inductance L and capacitance C. The series resonance frequency occurring there is denoted by fQ.
In Fig. 2 ist zur besseren Übersicht die Dämpfung aB in Abhängigkeit von der Frequenz f dargestellt. Die Polfrequenzen fcols fTlX fT2 und f#2 stimmen unmittelbar mit der Bezeichnung nach Fig. la überein. Die zusätzlichen schmalen Sperrbereiche sind mit 5 und 6 bezeichnet.In FIG. 2, for a better overview, the attenuation aB is dependent represented by the frequency f. The pole frequencies fcols fTlX fT2 and f # 2 are correct corresponds directly to the designation according to Fig. la. The additional narrow ones Blocked areas are denoted by 5 and 6.
Bei den in den Figuren la und lb gezeigten Quarzkreisstrukturen L1,
Cl, CO, Q1 bzw. L2, 2' C3, Q2 ist zur Anpassung der hochohmigen Quarzimpedanz an
die LC-Kreise L1 C1 bzw. L2 C2 kein Übertrager erforderlich. Für die Kapazitäten
gilt C1 > Cpl bzw. C2# Cp2. Um bei der Frequenz f einen Quarzpol zu erzeugen,
muß bei gegebener Quarzinduktivität LQ1 und bekannten Parametern C1, f# 1 die Quarzresonanzfrequenz
fQl wie folgt gewählt werden
(# bedeutet: "mit guter Näherung gleich")
Die durch den Quarz verursachte geringe Veränderung der Pol frequenz f#1 kann an
der Induktivität L01 der Ausgangsschaltung ohne Quarz korrigiert werden, wobei 1
L1 = L01 + #L1 und ##1² = ist. Es wird #L1 1 # - (2) L01 LQ1C1(#²T1 - ##1²) bzw.
#²#2 C2C3 Das Verhältnis der Parallelkapazität C1 bzw. C2 zur Quarzserienkapazität CQ1 bzw. CQ2 wird C# = #Q#² LQ# C# mit # = 1,2. (7) CQ# Um einen bezüglich der Breite und Höhe möglichst optimalen Quarzsperrbereich erzeugen zu können, soll die Quarzinduktivität im allgemeinen möglichst klein gewählt werden, d.h. möglichst an der unteren Realisierbarkeitsgrenze. # ² # 2 C2C3 The ratio of the parallel capacitance C1 or C2 to the quartz series capacitance CQ1 or CQ2 becomes C # = # Q # ² LQ # C # with # = 1,2. (7) CQ # To one in terms of width and height to be able to generate the best possible quartz blocking range, the quartz inductance should should generally be chosen to be as small as possible, i.e. if possible at the lower feasibility limit.
Der relative Abstand ##T =|1 - f#/fT| soll ca. 10 % betragen. Bei kleinerem Abstand wird der Quarz wirksamer, der Quarzsperrbereich jedoch bezüglich der Elementetoleranzen empfindlicher und umgekehrt. In flache" Schwingkreise einbezogen, wirkt der Quarz bei gleichem relativem Abstand ##T effektiver als in "steilen" Kreisen.The relative distance ## T = | 1 - f # / fT | should be approx. 10%. at The closer the distance, the more effective the quartz, but the quartz blocking range becomes more effective the element tolerances more sensitive and vice versa. Included in flat "oscillating circles, the quartz works more effectively at the same relative distance ## T than in "steep" circles.
Die in Fig. 3 dargestellten Zweipoläquivalenzen zu der in Fig. 1 gezeigten Standard-Struktur führen - im Längs- oder Querzweig eines Filters angeordnet - ebenfalls zu guten Ergebnissen.The two-terminal equivalences shown in FIG. 3 to that shown in FIG. 1 Standard structures also lead - arranged in the longitudinal or transverse branch of a filter good results.
Die linke Schaltung besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators und eines Serienschwingkreises, dessen Kondensator ein Quarz Q parallel geschaltet ist.The left circuit consists of the parallel connection of a capacitor and a series resonant circuit, the capacitor of which is a quartz Q connected in parallel is.
Gemäß der mittleren Schaltung ist hierzu äquivalent die Serienschaltung aus einem Parallelresonanzkreis und einer Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Quarz Q'. Gemäß dem rechten Bild ist wiederum äquivalent die Parallelschaltung aus einer Spule, einem Kondensator und einem Quarz Q" der in Serie ein Kondensator nachgeschaltet ist.According to the middle circuit, the series circuit is equivalent to this from a parallel resonant circuit and a parallel connection from a capacitor and a quartz Q '. According to the picture on the right, the parallel connection is again equivalent from a coil, a capacitor and a quartz Q "which in series is a capacitor is downstream.
Ein geringer Einfluß der Quarze auf die Reflexionsdämpfung an den Durchlaßkanten des LC-Filters ist in den meisten Fällen ohne praktische Bedeutung, kann aber gegebenenfalls durch Nachoptimierung der LC-Filterschaltung beseitigt werden. Die beschriebene Methode ist bei allen Arten von LC-Filterschaltungen anwendbar. Neben dieser einfachen, für viele praktische Fälle ausreichenden Vorgehensweise, läßt sich auch ein exakter Entwurf der gesamten Filterschaltung einschließlich der Quarzsperre nach der Betriebsparametertheorie durchführen, wie im folgenden gezeigt wird. Hierzu ist allgemein in Fig. 4 die Lage der Pole und Nullstellen der charakteristischen Funktion # in der komplexen p-Ebene dargestellt, wobei mit p = a +j WO die komplexe Frequenz bezeichnet ist.A small influence of the crystals on the reflection attenuation at the The passage edges of the LC filter are in most cases of no practical importance, but can possibly be eliminated by further optimizing the LC filter circuit will. The method described can be used with all types of LC filter circuits. In addition to this simple procedure, which is sufficient for many practical cases, an exact design of the entire filter circuit including the Carry out a quartz lock according to the operating parameter theory, as shown below will. For this purpose, the position of the poles and zeros of the characteristic is generally shown in FIG. 4 Function # shown in the complex p-plane, where with p = a + j WO the complex Frequency is designated.
Die Nullstellen #O# des Durchlaßbereiches sind mit Punkten kenntlich gemacht, die Pole ~QL y des Sperrbereiches durch Kreuze, ebenso der Quarzpol Der nummerische Wert des Realteiles ist mit ctund der nummerische Wert des Imaginärteiles ist mit ß bezeichnet.The zeros # O # of the pass band are marked with dots, the poles ~ QL y of the stop band by crosses, as is the quartz pole The numerical value of the real part is denoted by ct and the numerical value of the imaginary part is denoted by ß.
Die charakteristische Funktion, die eine vorgegebene Dämpfungsforderung approximiert, wird um ein oder mehrere konjugiert komplexe Nullstellenpaare - je nach Anzahl der benötigten Quarzpole - so erweitert, daß zwischen einem regulären Sperrbereich und dem geforderten Quarzsperrbereich ein tiefes Dämpfungsminimum mit einem bestimmten charakteristischen Dämpfungswert auftritt.The characteristic function that a given damping requirement is approximated by one or more conjugate complex zero pairs - each according to the number of quartz poles required - so extended that between a regular one Restricted area and the required Quartz cut-off area a deep attenuation minimum occurs with a certain characteristic damping value.
Fig. 4 zeigt schematisch die Lage der Pole und Nullstellen der charakteristischen Funktion in der komplexen Frequenzebene (p-Ebene) für den Fall eines Hochpaßsperrbereichs und eines davor liegenden Quarzsperrbereiches.Fig. 4 shows schematically the position of the poles and zeros of the characteristic Function in the complex frequency plane (p-plane) for the case of a high-pass blocking range and a quartz blocking area in front of it.
Der zugehörige Betriebsdämpfungsverlauf ist in Fig. 2, linke Seite, skizziert. Die Lage des oder der Quarzpole kann an einer beliebigen Stelle innerhalb des Ubergangsbereiches zwischen Durchlaß- und Sperrbereich gewählt werden. Um realisierbare Quarzinduktivitäten zu erhalten, muß der relative Abstand zwischen je einem Quarzpol und dem Imaginärteil ß der zugehörigen komplexen Nullstelle etwa 1 Promill betragen, ß dient also zur Steuerung der Größe der Quarzinduktivität. Der Realteil Ct- der komplexen Nullstelle wird zur Steuerung der Elementewerte CL bzw. CP gemäß Fig.The associated operational damping curve is sketched in FIG. 2, left side. The location the quartz pole or poles can be selected at any point within the transition area between the pass band and the stop band. In order to obtain realizable quartz inductances, the relative distance must between each one quartz pole and the imaginary part ß of the associated complex zero are about 1 per thousand, so ß is used to control the size of the quartz inductance. The real part Ct- of the complex zero is used to control the element values CL or CP according to FIG.
5a verwendet.5a is used.
In der Ersatzschaltung von Fig. 5a, die wiederum nur einen Schaltungsausschnitt zeigt, ist mit der Bezugsziffer 1 ein Dämpfungspol im unteren Sperrbereich bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 2 ist ein Quarzpol bezeichnet, ein Pol also, der nach Umwandlung der Schaltung (Fig. 5b) mit Hilfe eines Quarzes erzeugt wird.In the equivalent circuit of Fig. 5a, which in turn is only a circuit section shows, the reference number 1 denotes a damping pole in the lower blocking range. The reference number 2 denotes a quartz pole, i.e. a pole that is after conversion the circuit (Fig. 5b) is generated with the aid of a crystal.
Im nächsten Schaltungsabschnitt ist mit der Bezugsziffer 3 ein Dämpfungspol im oberen Sperrbereich bezeichnet, der dort durch einen Parallelresonanzkreis im Längszweig der Schaltung dargestellt ist. Es folgt darauf ein Quarzpol 4 durch einen ebenfalls im Längszweig symboliesierten Parallelschwingkreis. Der Dämpfungspol und der Quarzpol 2 werden durch im Quer zweig liegende Schaltungsabschnitte erzeugt. Gestrichelt angedeutet ist ein im Längszweig liegender Kondensator CL, dessen Kapazitäts- wert gegen der gesteuert wird. Auch findet sich im Querzweig ein Kondensator CP, dessen Kapazitätswert gegen Null gesteuert wird. Im Eingangslängszweig liegt ein Kondensator, und im Ausgangsquerzweig die Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Serienresonanzkreis. In Fig. 5b ist die realisierbare Quarzfilterstruktur gezeigt, bei der die Quarze dem jeweiligen Kondensator der Serienschwingkreise parallel geschaltet sind.In the next circuit section, the reference number 3 is a damping pole referred to in the upper blocking range, which is there by a parallel resonance circuit in the Line branch of the circuit is shown. This is followed by a quartz pole 4 through a parallel resonant circuit also symbolized in the longitudinal branch. The damping pole and the quartz pole 2 are generated by circuit sections lying in the transverse branch. Indicated by dashed lines is a capacitor CL located in the series branch, the capacitance of which value against which is controlled. There is also a capacitor CP in the shunt branch, its Capacitance value is controlled towards zero. In the input branch there is a capacitor, and in the output branch the parallel connection of a capacitor and a series resonant circuit. In Fig. 5b the realizable quartz filter structure is shown in which the quartz are connected in parallel to the respective capacitor of the series resonant circuits.
In Fig. 5 c sind Zweipoläquivalenzen zur Umwandlung der Struktur nach Fig. 5a in Fig. 5b dargestellt für den Fall, daß der Kondensator CL im Längszweig den Wert Unendlich und der Kondensator CP im Querzweig den Wert Null annimmt. In der ersten Zeile von Fig. 5c wird ausgegangen von zwei parallel geschalteten Serienresonanzkreisen, denen eine Schaltung äquivalent ist, die aus der Serienschaltung einer Spule und der Paralleschaltung aus einem Kondensator und einen Serienschwingkreis besteht. In der zweiten Zeile von Fig. 5c wird ausgegangen von der Serienschaltung aus zwei Parallelresonanzkreisen und einem Kondensator. Die hierzu äquivalente Schaltung besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators und einen Serienschwingkreis, zu dessen Kondensator ein weiterer Serienschwingkreis parallelgeschaltet ist. In beiden Fällen ergibt sich dadurch ein realisierbares Quarzersatzschaltbild.In Fig. 5c are two-pole equivalences for converting the structure to Fig. 5a shown in Fig. 5b for the case that the capacitor CL in the series branch the value infinite and the capacitor CP in the shunt branch assumes the value zero. In the first line of FIG. 5c is based on two series resonance circuits connected in parallel, to which a circuit is equivalent that consists of the series connection of a coil and the parallel circuit consists of a capacitor and a series resonant circuit. The second line of FIG. 5c is based on the series connection of two Parallel resonance circuits and a capacitor. The circuit equivalent to this consists of the parallel connection of a capacitor and a series resonant circuit, a further series resonant circuit is connected in parallel to its capacitor. In In both cases, this results in a realizable quartz equivalent circuit.
Die angestrebte, mit Quarzen realisierbare Schaltungsstruktur, Fig. 5b/ wird aus der durch den regulären Schaltungsabbau nach den bekannten Regeln der Betriebsparametertheorie gewonnenen Schaltung, Fig. 5a, durch äquivalente Umwandlung entsprechend Fig. 5c ermittelt.The desired circuit structure that can be implemented with crystals, Fig. 5b / is derived from the regular circuit breakdown according to the known rules of Operating parameter theory obtained circuit, Fig. 5a, by equivalent conversion determined according to FIG. 5c.
Dazu ist es erforderlich, den Realteil & der jeweiligen komplexen Null stelle interativ so zu bestimmen, daß die Längskapazität bzw. die Querkapazität geht.To do this, it is necessary to determine the real part & of the respective complex zero interatively in such a way that the longitudinal capacitance or the transverse capacitance goes.
Im Normalfall liegt der auf den Imaginärteil bezogene Realteil @/ß der komplexen Nullstelle im Bereich -0.002...+0.002, und zwar umso dichter an der imaginären Achse der p-Ebene, je kleiner der Abstand zwischen Quarzpol und zugehörigem ist. Der richtige Wert des Realteils (für bzw. Normally the real part @ / ß of the complex zero related to the imaginary part lies in the range -0.002 ... + 0.002, the closer to the imaginary axis of the p-plane, the smaller the distance between the quartz pole and related is. The correct value of the real part (for respectively.
wird durch mehrfache Approximation der charakteristischen Funktion mit unterschiedlichenoo-Werten und nachfolgenden Reaktanzabbau sowie Interpolation der Ergebnisse ermittelt. Der Realteil α ist für praktische Anwendungen ausreichend genau, wenn C1 1000 mal größer bzw. C p 1000 mal kleiner ist als der größte Kapazitätswert der restlichen Schaltung.is obtained by multiple approximation of the characteristic function with different o-values and subsequent reactance reduction and interpolation of the results determined. The real part α is sufficient for practical applications exactly, if C1 is 1000 times larger or C p 1000 times smaller than the largest capacitance value the rest of the circuit.
Zum besseren Verständnis sei die Erfindung noch an einem speziellen Beispiel näher erläutert, das den Ablauf der Dimensionierung veranschaulichen soll. Ein Bandpaß mit folgender Spezifikation ist zu entwerfen (ak = 1n |#| = charakteristische Dämpfung).For a better understanding, let the invention be based on a special one Example explained in more detail, which is intended to illustrate the dimensioning process. A bandpass filter with the following specification must be designed (ak = 1n | # | = characteristic Damping).
Durchlaßbereich 10 # f/MHz # 15 ak #-16 dB Unterer Sperrbereich 0 # f/MHz # 9.5 ak # 30 dB Quarzsperrbereich fT = 9.8 MHz # 500 Hz ak # 30 dB Oberer Sperrbereich 16 # f/MHz # # ak = 10 dB Die charakteristische Funktion eines parametrischen Bandpasses mit A = 2α, B = α² + + ß2 und p = i5L = j f/fN wird vorgegeben.Passband 10 # f / MHz # 15 ak # -16 dB Lower blocking range 0 # f / MHz # 9.5 ak # 30 dB Crystal blocking range fT = 9.8 MHz # 500 Hz ak # 30 dB Upper blocking range 16 # f / MHz # # ak = 10 dB The characteristic function a parametric bandpass with A = 2α, B = α² + + ß2 and p = i5L = jf / fN is specified.
Die Normierungsfrequenz ist fN = 10 MHz. Der zur Realisierung der Quarzs-truktur erforderliche Werts wird nach Vorschrift durch mehrfache Approximation der charakteristischen Funktion T mit unterschiedlichen Werten α , ausgehend von α1 = 0.001 und α2 = 0.002, nachfolgendem Reaktanzabbau und z.B. lineare Interpolation der zugehörigen Kapazitätswerte CLl und CL2, ermittelt.The normalization frequency is fN = 10 MHz. The one to realize the Quartz structure of the required value is determined by multiple approximation starting with the characteristic function T with different values α of α1 = 0.001 and α2 = 0.002, subsequent decrease in reactance and e.g. linear interpolation of the associated capacitance values CLl and CL2 determined.
In Fig. 6 ist der bekannte Vorgang der Interpolation dargestellt. Auf der Abzisse ist ein Werte α x 10³ aufgetragen, auf der Ordinate ein erster Wert l/CLl und ein zweiter Wert l/CL2. Der verbesserte Werte A ist als Schnittpunkt mit der Abszisse zu erkennen.In Fig. 6, the known process of interpolation is shown. A value α x 10³ is plotted on the abscissa, a first on the ordinate Value l / CLl and a second value l / CL2. The improved value A is as the point of intersection to be recognized with the abscissa.
Der Imaginärteil ß = k#T soll nach Vorschrift 1 o/oo kleiner sein als t T folglich ist k = 0.999 und ß = 0.979020.The imaginary part ß = k # T should be 1 o / oo smaller according to the rule as t T consequently k = 0.999 and ß = 0.979020.
Die endgültige Approximation nach drei Interpolationsschritten liefert folgende Parameter: a2 = 1.25 a = 0.001010, ß = 0.979020 #²O1 = 1.011302 #²#1 = 0.366461 #²O2 = 1.138040 #²#2 = 0.768591 #²O3 = 1.591592 #²#3 = 0.891262 #²O4 = 2.173537 #²#4 = 0.960400 = K = 1.682837 #²#5 = 2.703819 In Fig. 7 ist ein Ausschnitt der charakteristischen Dämpfung aK = ln |# | nach Gl. (8) dargestellt. Der Quarzsperrbereich mit einer beachtlichen Sperrdämpfung von 33 dB im Inkonstanzbereich des Quarzes ist Fig. 8 zu entnehmen.The final approximation after three interpolation steps provides the following parameters: a2 = 1.25 a = 0.001010, ß = 0.979020 # ²O1 = 1.011302 # ² # 1 = 0.366461 # ²O2 = 1.138040 # ² # 2 = 0.768591 # ²O3 = 1.591592 # ² # 3 = 0.891262 # ²O4 = 2.173537 # ² # 4 = 0.960400 = K = 1.682837 # ² # 5 = 2.703819 FIG. 7 shows a section of the characteristic damping aK = ln | # | according to Eq. (8) shown. The quartz blocking area with a considerable blocking attenuation of 33 dB in the inconstancy area of the quartz can be found in FIG. 8.
(Bei Quarzbandsperren auf Allpaßbasis rechnet man demgegenüber im Mittel mit einer realisierbaren Sperrdämpfung von 25 dB).(In contrast, with quartz band locks based on all-pass, one calculates in Medium with a feasible blocking attenuation of 25 dB).
Fig. 9 zeigt die Schaltung des Filters sowie die in diesem Zusammenhang interessierenden Schaltelementewerte.Fig. 9 shows the circuit of the filter as well as that in this context switching element values of interest.
In der Schaltung von Fig. 9 wird also ein Bandpaß mit einer Quarzsperre integriert und damit eine Schaltung gemäß Gleichung 8 realisiert.In the circuit of FIG. 9, a bandpass filter with a quartz barrier is used integrated and thus a circuit according to equation 8 is realized.
Der Serienschwingkreis mit der Resonanzfrequenz ##4 = #T = 0.98 ##2 = 0.876693 wird mit dem Serienschwingkreis kombiniert, so daß sich ein sinnvoller relativer Abstand zwischen den beiden Resonanzfrequenzen ergibt. Der Schaltungsteil zwischen den gestrichelten Linien (Fig. 9) wird unter Vernachlässigung der Längskapazität CL = 0.620 uF #1000 Cmax äquivalent umgewandelt. Die dadurch entstehende Quarzstruktur mit den Daten -Q = 6. 16 mH f @ = 9.793281 MHz f fT - fQ = 6.718 kHz , bzw. 1 - = .686 o/oo ist gut realisierbar. Die Vernachlässigung der Kapazität C1 = 0.620 pF beeinflußt aK an der unteren Durchlaßgrenze fd = 10 MHz um weniger als 5 mB. Die Empfindlichkeit des Quarzsperrbereiches bezüglich der Bauteiletoleranzen bzw.The series resonant circuit with the resonance frequency ## 4 = #T = 0.98 ## 2 = 0.876693 is combined with the series resonant circuit, so that a meaningful relative distance between the two resonance frequencies results. The circuit part between the dashed lines (FIG. 9) is converted equivalently, neglecting the series capacitance CL = 0.620 μF # 1000 Cmax. The resulting quartz structure with the data -Q = 6. 16 mH f @ = 9.793281 MHz f fT - fQ = 6.718 kHz, or 1 - = .686 o / oo can be easily implemented. Neglecting the capacitance C1 = 0.620 pF affects aK at the lower transmission limit fd = 10 MHz by less than 5 mB. The sensitivity of the quartz blocking area with regard to the component tolerances or
-inkonstanzen ist vergleichbar mit der einer konventionellen Quarzsperrenschaltung auf Allpaßbasis.-inconsistencies is comparable to that of a conventional crystal barrier circuit on an all-pass basis.
Die beschriebenen Schaltungen haben zusammenfassend folgende Vorteile.In summary, the circuits described have the following advantages.
Zur Realisierung der Quarzbandsperre ist außer den Quarzen kein zusätzlicher Aufwand an Bauteilen erforderlich.Apart from the crystals, no additional quartz is required to implement the quartz band stop Expenditure on components required.
Die Sperre wird nicht abgeglichen, daher kein Prüffeldaufwand.The lock is not compared, so there is no need for a test field.
Zur Anpassung der Quarzimpedanz an die Schaltung wird kein Ubertrager benötigt, daher ergeben sich auch keine Störungen der elektrischen Eigenschaften durch Übertragerparasitäten.No transformer is used to adapt the crystal impedance to the circuit required, so there are no disturbances in the electrical properties due to transmitter parasities.
Die Quarzbandsperre ist minimalphasig, daher treten keine zusätzlichen Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen im Übertragungsband auf. Das ist besonders vorteilhaft bei laufzeitentzerrten Filtern.The quartz band stop is minimally phased, so no additional ones occur Attenuation and delay time distortions in the transmission band. This is particularly beneficial with runtime equalized filters.
3 Patentansprüche 9 Figuren3 claims 9 figures
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853504383 DE3504383A1 (en) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | Filter structure constructed as branching circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853504383 DE3504383A1 (en) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | Filter structure constructed as branching circuit |
Publications (2)
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| DE3504383A1 true DE3504383A1 (en) | 1986-08-14 |
| DE3504383C2 DE3504383C2 (en) | 1988-02-04 |
Family
ID=6262050
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853504383 Granted DE3504383A1 (en) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | Filter structure constructed as branching circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3504383A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1343250A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-10 | Thales | Continuous time integrato filter with minimum phase variation, passband Sigma-Delta modulator using this filter |
-
1985
- 1985-02-08 DE DE19853504383 patent/DE3504383A1/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1343250A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-10 | Thales | Continuous time integrato filter with minimum phase variation, passband Sigma-Delta modulator using this filter |
| FR2837035A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-12 | Thales Sa | CONTINUOUS TIME AND MINIMUM PHASE VARIATION FILTER, SIGMA-DELTA BAND PASS MODULATOR USING SUCH A FILTER |
| SG114603A1 (en) * | 2002-03-08 | 2005-09-28 | Thales Sa | Continuous-time integrating filter with minimum phase variation, and bandpass eo modulator using such a filter |
| US7136001B2 (en) | 2002-03-08 | 2006-11-14 | Thales | Continuous-time integrating filter with minimum phase variation, and bandpass ΣΔ modulator using such a filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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