DE3642934A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Filter­ vorrichtung und mehr im speziellen auf eine solche Filtervor­ richtung, die sich zur Kopplung eines Aufwärtsumsetzers (oder Aufwärtsmischers oder Aufwärtskonverters = up-converter) und eines Abwärtsumsetzers (oder Abwärtsmischers oder Abwärts­ konverters = down-converter) in einem Tuner oder einem CATV (Kabelfernsehen)-Umsetzer oder Konverter des doppelten Super­ heterodyn-Typs eignet.

In den letzten Jahren werden CATV-Konverter des Auf­ wärtsumsetzertyps vertrieben. Bei solchen CATV-Konvertern werden ein Tiefpaßfilter und ein Bandpaßfilter zwischen einem Aufwärtsumsetzer und einem Abwärtsumsetzer zwischengeschaltet.

Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm eines CATV-Konverters der bekannten Art dar, wie es sich beispielsweise aus den veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Sho 58-31 622 oder Sho 59-81 925 ergibt. Ein von einem Eingangs­ anschluß A eingeleitetes Signal wird zunächst durch einen Eingangsfilter 1 geführt. Das Ausgangssignal des Eingangs­ filters 1 wird in eine erste Zwischenfrequenz durch eine Mischschaltung 2, kurz einen Mischer, gewandelt. Das gewandelte Signal wird durch einen Tiefpaßfilter 4 und dann durch einen Bandpaßfilter 5 geführt; der Tiefpaßfilter 4 ist in der Zeich­ nung mit LPF = low-pass filter, der Bandpaßfilter 5 mit BPF = band-pass filter kenntlich gemacht. Das aus dem Bandpaßfilter 5 kommende Signal wird durch einen ersten Zwischenfrequenzver­ stärker 6 verstärkt. Dessen Ausgangssignal wird durch eine Mischschaltung 7, kurz Mischer, in eine zweite Zwischenfre­ quenz gewandelt, die niedriger ist als die erste Zwischen­ frequenz. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 7 wird durch einen zweiten Zwischenfrequenzverstärker 9 geleitet und dann am Ausgangsanschluß B angelegt.

Der Eingangsfilter 1, die Mischschaltung 2 und ein erster Empfangsoszillator (oder Überlagerer) 3 bilden einen Aufwärtsumsetzerteil C. Der erste Zwischenfrequenzverstärker 6, die Mischschaltung 7, ein zweiter Empfangsoszillator (oder Überlagerer) 8 und der zweite Zwischenfrequenzverstärker 9 bilden einen Abwärtsumwandlerteil D. Der Tiefpaßfilter 4 und der Bandpaßfilter 5 sind zwischen dem Aufwärtskonverter­ teil C und dem Abwärtskonverterteil D zwischengeschaltet.

Fig. 2A stellen eine Draufsicht des Tiefpaßfilters 4 und des Bandpaßfilters 5, Fig. 2B ein Schaltungsdiagramm des Tiefpaßfilters 4 und des Bandpaßfilters 5 und Fig. 2C eine Schnittdarstellung des Tiefpaßfilters 4 und des Bandpaß­ filters 5 nach dem Stand der Technik dar. Der Bandpaßfilter 5 ist auf dem Substrat 10 vorgesehen. Der Tiefpaßfilter 4 be­ steht aus Kondensatoren 12 und 14 und einer kernlosen Spule 13. Die kernlose Spule 13 ist in einer Abschirmplatte 15 einge­ schlossen. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 4 ist mit einem Verbindungsdraht 16 verbunden, der seinerseits mit einem Ein­ gangsanschluß des Bandpaßfilters 5 über eine leitfähige Schicht 17 verbunden ist. Die Kennlinie des Tiefpaßfilters 4, nämlich die Amplitude in dB über der Frequenz in MHz, ist in Fig. 3A, die entsprechende Kennlinie des Bandpaßfilters 5 in Fig. 3B dargestellt. Eine entsprechende Kennlinie der Kombina­ tion aus Tiefpaßfilter 4 und Bandpaßfilter 5 ist in Fig. 3C dargestellt.

Bei einer solchen Filtervorrichtung besteht das Problem, daß Nebenwelleninterferenz stattfinden kann, indem eine Dif­ ferentialkomponente der Empfangsschwingungsfrequenzen des ersten und zweiten Empfangsoszillators 3 bzw. 8 und deren höhere, harmonische Frequenzen miteinander in Interferenz treten. Der Tiefpaßfilter 4, der höhere Frequenzen als die Frequenzen der Empfangsschwingung wegfiltert, ist vorgesehen, derartige Nebenwelleninterferenz auszufiltern. Der Bandpaß­ filter 5 dient dazu, Kreuzmodulation u.dgl. zu verhindern, indem Signale von unerwünschten Kanälen ausgefiltert werden.

Bei einer solchen konventionellen Filtervorrichtung muß der Tiefpaßfilter 4 in der Abschirmplatte 15 eingeschlos­ sen werden. Ferner ist ein Aufwind- (oder Aufwickel-) und Ein­ lötvorgang der kernlosen Spule 13 erforderlich. Schließlich müssen die Kondensatoren 12 und 14 bzw. entsprechende Kapazi­ täten in einer Weise gewonnen werden, indem man sie auf dem Substrat 20 zerfließen läßt. Deshalb sind komplexe Herstellungs­ schritte erforderlich. Fernerhin besteht ein großer Raumver­ brauch, da der Tiefpaßfilter 4 und der Bandpaßfilter 5 geson­ dert vorgesehen werden.

Wenn beide Filter 4 und 5 auf ein und demselben Sub­ strat oder keine Abschirmplatte 15 vorgesehen wären, würde ein Signal mit höheren harmonischen Frequenzen, welches in dem Tiefpaßfilter 4 eingeleitet wird, direkt an den Aus­ gangsanschluß des Bandfilters 5 gelangen. Das würde den Wir­ kungsgrad der Filtervorrichtung reduzieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung zu schaffen, die im Vergleich mit dem Stand der Technik raumsparend und mit einfacheren Herstellungs­ mitteln produziert werden kann.

Eine derartige erfindungsgemäße Filtervorrichtung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel noch mehr im ein­ zelnen erläutert. Dabei veranschaulichen die Fig. 1 bis 3C den Stand der Technik und die Figuren ab 4A das Ausführungs­ beispiel der Erfindung, welches auch auf das bekannte System­ blockdiagramm der Fig. 1 gelesen werden kann.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Systemblockdiagramm des Umsetzers oder Kon­ verters;

Fig. 2A eine Draufsicht auf ein Tiefpaßfilter des Stands der Technik;

Fig. 2B ein Schaltungsdiagramm des Tiefpaßfilters und des Bandpaßfilters nach dem Stand der Technik;

Fig. 2C eine Schnittdarstellung des Tiefpaßfilters und des Bandpaßfilters nach dem Stand der Technik;

Fig. 3A eine Kennlinie des Tiefpaßfilters nach dem Stand der Technik;

Fig. 3B eine Kennlinie des Bandpaßfilters nach dem Stand der Technik;

Fig. 3C eine Kennlinie der Kombination aus Tiefpaß­ filter und Bandpaßfilter;

Fig. 4A das Muster einer leitfähigen Beschichtung auf einer Frontseite eines Substrats nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4B das Muster einer leitfähigen Beschichtung auf einer Rückseitenfläche des Substrats;

Fig. 4C eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von unten einer Filtervorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm der Filtervorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6A eine Kennlinie des Tiefpaßfilters nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6B eine Kennlinie des Bandpaßfilters nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 6C eine Kennlinie der Kombination von Tiefpaß­ filter und Bandpaßfilter.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr im Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.

Fig. 4A zeigt ein Muster einer leitfähigen Beschichtung auf einer Frontseite eines Substrats. Fig. 4B zeigt ein Muster einer leitfähigen Beschichtung auf einer Rückseite des Sub­ strats. Fig. 4C zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Filtervorrichtung. Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm des dabei gewonnenen Tiefpaßfilters kombiniert mit einem Bandpaß­ filter. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Bandpaßfilter ein dielektrischer Filter des koaxialen Resonanztyps ver­ wendet.

Gemäß Fig. 4A sind ein Eingangsanschluß 24 und ein Ausgangsanschluß 25 auf der einen Oberfläche des Substrats 20 vorgesehen. Eine als Erdung dienende leitfähige Beschichtung 27 oder sonstige Leitfähigkeitsschicht ist auf der ganzen Oberflä­ che des Substrats 20 mit Ausnahme der Teile des Eingangsan­ schlusses 24 und des Ausgangsanschlusses 25 eines Bandpaßfil­ ters 29 vorgesehen. Die leitfähige Beschichtung 27 erfüllt die Betriebsfunktion einer Abschirmplatte. Wenn man dabei einen Erdungsanschluß 29 c des Bandpaßfilters 29 mit der leitfähigen Beschichtung 27 verbindet, verbessert man die Charakteristik außerhalb der Bandbreite des Bandpaßfilters 29.

Fig. 4B zeigt das Belegungsmuster auf einer Rückseite des Substrats 20. Der Eingangsanschluß 24 und der Ausgangs­ anschluß 25 erscheinen dabei auf einer Seite der Rückseite des Substrats 20. Von dem Eingangsanschluß 24 und dem Aus­ gangsanschluß 25 erstrecken sich leitfähige streifenförmige Schichten 30 und 32 als Eingangs- und Ausgangsleitungen. Diese streifenförmigen Schichten 30, 32 sind zum Zweck der Bildung der Eingangs- bzw. der Ausgangsleitung deshalb als streifenförmige Transmissionslinien ausgebildet, da an der anderen Seite des Substrats 20 gemäß Fig. 4A die abschirmende leitfähige Beschichtung 27 vorgesehen ist. Gemäß Fig. 4B ist an der ersten Oberfläche des Substrats 20 der Tiefpaßfilter vorgesehen. Dieser Tiefpaßfilter besteht aus einem Eingangs­ anschluß 21, einer Spule 28, die als gedruckter Belag ausgebildet ist, und Kapazitäten oder auch Kondensatoren 22 und 23. Auf der einen Seite der Rückseite ist die Leitfähig­ keitsschicht 27 für Erdungszwecke ausgebildet mit Ausnahme der Teile, wo der Eingangsanschluß 24 und der Ausgangsan­ schluß 25 hindurchgehen. Eine Reihe von Durchgangslöchern 26, in denen Verbindungsleiter angeordnet sind, ist so vorge­ sehen, daß diese Reihe den Tiefpaßfilter umgibt und dabei die leitfähigen Beschichtungen 27 an der Oberseite und an der Rückseite miteinander verbindet. Eine weitere Reihe von Durch­ gangslöchern 26 vorzugsweise der gleichen Bauart ist zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 24 und 25 so vorgesehen, daß diese gegeneinander abgeschirmt sind. Die Teilung der Durchgangslöcher, also deren relativer Achsabstand, beträgt vorzugsweise 2 mm bei dieser Ausführungsform, bei der das Substrat eine Dicke von 0,8 mm hat. Die Durchgangslöcher schirmen dabei eine Signaleinstreuung zwischen dem Tiefpaß­ filter und dem Bandpaßfilter ab.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen der Tiefpaß­ filter 4 die in Fig. 6A gezeigte Charakteristik und der Band­ paßfilter 5 die in Fig. 6B gezeigte Charakteristik. Eine Kom­ binationscharakteristik von Tiefpaßfilter und Bandpaßfilter ist in Fig. 6C dargestellt.

Durch Einführung der geerdeten leitfähigen Beschich­ tung 27 oder sonstigen geerdeten leitfähigen Schicht und der Durchgangslöcher 26 erhält man außerhalb der Bandbreite eine Dämpfung von 40 dB oder mehr. Deshalb kann man zufriedenstel­ lend eine Interferenz mit der Empfangsschwingungsfrequenz unterdrücken. Vor allen Dingen wird der Herstellungsschritt einfach und die Filtervorrichtung kompakt, insbesondere als Ergebnis der Ausbildung der gedruckten Leitfähigkeitsschicht auf einer Oberfläche des Substrats und des Bandpaßfilters auf der anderen Oberfläche des Substrats.

Claims (2)

1. Filtervorrichtung, gekennzeichnet durch
ein Substrat (20) aus isolierendem Material,
ein Tiefpaßfilter mit wenigstens einer Kapazität auf einer ersten Oberfläche des Substrats (20) und wenigstens einer Spule (28), die als entsprechendes Muster einer leit­ fähigen Schicht oder Beschichtung an der ersten Oberfläche des Substrats (20) vorgesehen ist,
einen Bandpaßfilter (29), der auf einer zweiten Ober­ fläche vorgesehen ist und einen Eingangsanschluß (24) und einen Ausgangsanschluß (25) aufweist, die an der ersten Oberfläche des Substrats (20) vorgesehen sind,
eine erste als Erdung dienende leitfähige Beschichtung (27) oder sonstige leitfähige Schicht, die sich auf im wesent­ lichen dem ganzen Teil der ersten Oberfläche des Substrats (20) erstreckt mit Ausnahme schmaler Abschnitte für den Durchgang des Eingangsanschlusses (24) und des Ausgangsanschlusses (25) für den Bandpaßfilter (29),
eine zweite geerdete Leitfähigkeitsschicht (27), die auf der zweiten Oberfläche des Substrats (20) mit Ausnahme der schmalen Teilabschnitte vorgesehen ist, die zum Durchgang des Eingangsanschlusses und des Ausgangsanschlusses des Band­ filters (29) dienen, und
Durchgangslöcher (26), die in sich einen Verbindungs­ leiter enthalten und sich zwischen dem Tiefpaßfilter und den Anschlüssen des Bandpaßfilters erstrecken und dabei die erste als Erdung dienende Leitfähigkeitsschicht (27) und die zweite als Erdung dienende Leitfähigkeitsschicht (27) miteinander verbinden.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bandpaßfilter ein dielektrischer Filter (29) des koaxialen Resonanztyps ist.