DE3781479T2 - Fallenfilter. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Fallenfilter und insbesondere ein Fallenfilter, das eine hervorragende Abweisung bei der Filterfrequenz und eine geringe Einfügungsdämpfung über ein sehr breites Passband aufweist.
• Ein Fallenfilter ist ein Gerät, das im allgemeinen alle Frequenzen bis auf ein sehr schmales Band durchlassen soll, das "herausgespaltet" wird. Diese Filterart wird manchmal auch Bandeliminationsfilter genannt. In der Praxis hat ein Fallenfilter nur ein schmales Band zum Durchlassen von Signalen, typischerweise ist die Bandbreite jedoch mehrere Oktaven breit. Diese Filter werden vielfach eingesetzt, um diskrete Frequenzbereiche zu eliminieren, in denen von benachbarten Kanälen oder anderen Quellen ungewollte Träger erscheinen. Darüber hinaus werden sie eingesetzt, um den Zugang zu bestimmten Signalen zu verweigern oder in anderer Verwendung zur Beseitigung von Interferenz in einigen Signalen.
• Es ist typischerweise erwünscht, daß ein Fallenfilter die gerinstmögliche Einsatzdämpfung ohne Welligkeit im Durchlaßbereich und so viel Abweisung wie möglich über dem Spaltbereich aufweist.
• Fallenfilter werden im allgemeinen mit Induktoren und Kondensatoren verwirklicht und können verschiedene Formen haben. Sie neigen jedoch zur Temperaturdrift und haben bei UHF-Frequenzen einen schlechten Q-Faktor. Das Endergebnis ist, daß Fallenfilter bzw. Spaltfilter, die unter Verwendung von LC-Komponenten verwirklicht worden sind, gerne von der gewünschten Frequenz wegdriften und in vielen Fällen die Spaltbreite zu groß ist oder die Filterdämpfung zu hoch ist oder beides. Für Frequenzen oberhalb von ungefähr 150 NHz werden Fallenfilterschaltkreise wegen dieser Probleme in der Regel nicht eingesetzt.
• Oberflächenakustikwellengeräte (SAW-Geräte) haben von Hause aus einen viel höheren Q-Faktor als LC-Filterelemente und weisen in der Regel viel bessere Temperaturstabilität auf verglichen mit LC-Elementen. Es ist deshalb wünschenswert, Fallenfilter unter Verwendung von SAW-Geräten insbesondere im UHF-Band zu verwirklichen.
• Eine Schwierigkeit bei der Verwirklichung eines Fallenfilters mit SAW-Geräten rührt von der Tatsache her, daß SAW-Geräte selbst Bandpasselemente in ihrer normalen Konfiguration sind, in der ein Wandler eine Welle aussendet und ein zweiter Wandler die Welle empfängt. Um also eine Spaltcharakteristik hervorzurufen, muß das Gerät in Verbindung mit irgendeinem anderen Kreis benutzt werden, der den Bandpassbereich des SAW-Gerätes zu einem Bandabweisungsbereich und umgekehrt verändert.
• Ein solches Fallen- oder Spaltfilter ist in der US-A- 4,577,168 offenbart, in der ein erster Kreis einen einkanaligen, einphasigen, unidirektionalen Oberflächenakustikwellenwandler (SPUDT) als Impedanzelement enthält, das an einen und parallel zu einem Induktor angeschlossen ist, dessen Wert so gewählt ist, daß er mit der statischen Kapazität des Wandlers in der Mittenfrequenz des Spaltes in Resonanz steht. Das bedeutet, daß dieser erste parallele Schaltkreis primär reaktiv ist, ausgenommen bei der Spaltfrequenz, bei der der Schaltkreis der Natur nach primär resistiv ist. Durch Anordnen eines Widerstandes parallel mit dem ersten parallelen Schaltkreis zur Bildung eines zweiten parallelen Schaltkreises und durch Wählen eines Wertes des Widerstandes, der im wesentlichen gleich dem Widerstandswert des ersten parallelen Schaltkreises im Zentrum der Spaltfrequenz ist, und durch Anordnen eines Phasenvertauschungswandlers in Reihe mit entweder dem Widerstand oder dem ersten parallelen Schaltkreis besorgt der Gesamtschaltkreis gleiche und entgegengesetzte Beseitigung von Signalen bei der Spaltfrequenz, erlaubt jedoch allen anderen Frequenzen, hindurchzugehen, so daß insgesamt ein Fallen- oder Spaltfilter gebildet wird.
• Dieser Schaltkreis funktioniert gut als Fallenfilter, er hat jedoch eine ihm eigene Schwierigkeit. Bei dem Schaltkreis gemäß dem Stand der Technik wird das SAW-Gerät als ein Übertragungselement benutzt. Um eine maximale Abweisung der Signalfrequenz im Spaltbereich zu haben, muß der parallele Schaltkreis mit einem Induktorimpedanzelement resistiv werden und dem Wert nach gleich dem Widerstand sein, der den zweiten parallelen Schaltkreis bildet. Der Widerstand, der den zweiten parallelen Schaltkreis bildet, muß so gewählt werden, daß er einen Wert hat, der 2Z&sub0; entspricht, worin Z&sub0; die Eingangslast ist, so daß die Einsatzdämpfung in dem Passband eben ist. Dieser Wert 2Z&sub0; für den Widerstand sorgt dafür, daß der Schaltkreis in der Spaltregion perfekt auf die Quelle Z&sub0; abgestimmt ist. Es ist daher eine totale Absorption der Leistung über den Spaltbereich vorhanden.
• Jedoch bei Frequenzen in dem Passband wird der parallele Schaltkreis mit dem Induktorimpedanzelement im wesentlichen rein reaktiv oder ein offener Schaltkreis. Das bedeutet, daß das Signal nur durch den Widerstand hindurchgeht, der den zweiten parallelen Schaltkreis bildet. Der Widerstand ist nun jedoch zweimal so hoch wie der Widerstand der Eingangslast, wodurch eine Unstimmigkeit erzeugt wird. Aufgrund der Unstimmigkeit gibt es eine Reflexionsdämpfung, und es gibt einen Dissipationsverlust in dem Widerstand, der zu einer Gesamteinsatzdämpfung von GdB in dem Filter führt. Diese Einsatzdämpfung kann mit dieser Schaltkreistype nicht beseitigt werden, weil der Fallen- bzw. Spaltfilterschaltkreis tatsächlich das Äquivalent der beiden parallelen Widerstände bei der Spaltfrequenz ist, und, um ein flaches Ansprechen in dem Passband zu bekommen, müssen sie einen doppelt so hohen Wert haben wie die Eingangslast. In dem Bandpassbereich besteht das Fallenfilter ausschließlich aus dem Widerstand des zweiten parallelen Schaltkreises, der, für sich gesehen, den doppelten Wert der Eingangslast hat.
• Die Reflexionen von dem Spaltschaltkreis in dem Passband und die minimale GdB-Einsatzdämpfung sind beide unerwünscht.
• Andere Fallenfilter, bei denen das SAW-Gerät oder die SAW-Geräte ebenfalls als Transmissionselemente benutzt werden, sind in dem Dokument US-A-4,126,837 offenbart.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fallenfilter zur Abweisung eines vorgegebenen Bandes von Signalfrequenzen von einem Eingangssignal vorzusehen, das eine minimale Einsatzdämpfung über einen weiten Passbandbereich aufweist.
• Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Fallenfilter zum Aussondern eines vorgegebenen Bandes von Signalfrequenzen aus einem Eingangssignal vorgesehen, das durch einen Vierfachkuppler mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Anschluß, wobei der erste Anschluß ein Signaleingangsanschluß und der vierte Anschluß ein Signalausgangsanschluß ist, durch ein erstes abgestimmtes Gerät mit einer Oberflächenakustikwelle (SAW), das an den zweiten Anschluß zum Empfang des Eingangssignales mit einer 0º-Phasenverschiebung angeschlossen ist, wobei das erste SAW-Gerät primär reaktive charakteristiken bei Signalfrequenzen aufweist, die höher oder niedriger als ein Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken im Schmalbandbereich aufweist, und durch ein zweites abgestimmtes SAW-Gerät gekennzeichnet ist, das an dem dritten Anschluß zum Empfang des Eingangssignals mit einer 90º-Phasenverschiebung angeschlossen ist, wobei das zweite SAW-Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen aufweist, die höher oder niedriger als der Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken im schmalbandbereich aufweist, wodurch kein Ausgangssignal an dem vierten Anschluß im Schmalbandbereich, jedoch ein Ausgangssignal in einem Bandpassbereich vorhanden ist.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines Fallenfilters zur Aussonderung eines vorgegebenen Bandes von Signalfrequenzen aus einem Eingangssignal vorgesehen, das durch die Schritte der Bildung eines Vierfachkupplers mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Anschluß, wobei der erste Anschluß ein Signaleingangsanschluß und der vierte Anschluß ein Ausgangsanschluß ist, des Anschließens eines ersten abgestimmten Gerätes mit einer Oberflächenakustikwelle an den zweiten Anschluß für den Empfang des Eingangssignales mit einer 0º-Phasenverschiebung, wobei das erste abgestimmte Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen hat, die höher oder niedriger als ein Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken über den Schmalbandbereich hat, und des Anschließens eines zweiten abgestimmten Gerätes mit Oberflächenakustikwelle an den dritten Anschluß für den Empfang des Eingangssignals mit einer 90º-Phasenverschiebung gekennzeichnet ist, wobei das zweite abgestimmte Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen hat, die höher oder niedriger als der Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken über den Schmalbandbereich hat, in der Weise, daß im wesentlichen kein Ausgangssignal an dem vierten Amschluß im Bereich des Schmalbandbereiches, jedoch ein Ausgangssignal im Bandpassbereich vorhanden ist.
• Das Fallenfilter arbeitet folgendermaßen. Der parallele Induktor-SAW-Schaltkreis ist als Last an den zweiten Anschluß zum Empfang des Eingangssignals mit einer 0º- Phasenverschiebung angeschlossen. Die Last hat eine primär reaktive Charakteristik bei einer Signalfrequenz, die höher oder niedriger liegt als die Bandbreite der Schmalbereich- oder Spaltfrequenz (innerhalb des Passbandes), und primär resistive Charakteristiken über den Schmalbandbereich wie beschrieben beim Stand der Technik aufweist. Eine zweite Last ist an den dritten Kuppleranschluß zum Empfang des Eingangs mit einer 90º-Phasenverschiebung angeschlossen. Diese Last ist ebenso primär reaktiv bei Signalfrequenzen in den Passband und ist primär resistiv über den Schmalbandbereich. Wenn ein Eingangssignal an den Eingangsanschluß mit einer Frequenz im Schmalbandbereich gegeben wird, sind beide Lasten, die an den zweiten und dritten Anschlüssen angeschlossen sind, primär resistiv und auf die Quellenimpedanz abgestimmt, und sie absorbieren die Last, wodurch im wesentlichen kein Ausgang vorgesehen wird, wodurch der Spalt oder der Schmalbereich geschaffen wird.
• In dem Bandpassbereich findet jedoch ein anderer Ablauf statt. Bei dem zweiten Kanal oder Anschluß, der das Eingangssignal mit einer 90º-Phasenverschiebung erhält, ist die Last in dem Bandpassbereich nun primär reaktiv. Deshalb wird das Eingangssignal reflektiert. Es wird zurückreflektiert an den Eingangsanschluß mit einer 0º-Phasenverschiebung und an den vierten oder Ausgangsanschluß mit einer 90º-Phasenverschiebung.
• Die Last, die an den dritten Kanal oder Anschluß angeschlossen ist, ist ebenso primär reaktiv und reflektiert folglich das um 90º phasenverschobene Signal zurück zu dem Eingangsanschluß, phasenverschoben um 90º, so daß es wieder 0º an dem Eingangsanschluß ist. Es ist jedoch direkt (mit 0º Phasenverschiebung) an dem vierten oder Ausgangsanschluß angekoppelt und bleibt das um 90º phasenverschobene Signal, wodurch es sich mit dem um 90º phasenverschobenen Signal addiert, das von dem zweiten Anschluß reflektiert wird. In dieser Weise ist das Eingangssignal zu dem Ausgangsanschluß in dem Bandpassbereich mit sehr geringer Einsatzdämpfung überführt worden, und es gibt dennoch eine hohe Signalaussonderung über den Schmalbandbereich, und deshalb hat das Gerät alle Eigenschaften eines guten Fallen- oder Spaltfilters.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen als Anwendungsbeispiel beschrieben, in denen
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fallenfilterkonfiguration gemäß dem stand der Technik ist;
• Fig. 2 ist eine schematische Wiedergabe eines Vierfachkopplers gemäß dem Stand der Technik;
• Fig. 3 ist eine schematische Wiedergabe einer Fallenfilterkonfiguration der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Vierfachkopplers;
• Fig. 4 ist eine schematische Wiedergabe des Fallenfilters gemäß der Erfindung unter Verwendung von Induktor- und Kondensatorbauteilen, um einen Vierfachkoppler zu bilden; und
• Fig. 5 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung des Frequenzverhaltens des vorliegenden Fallenfilters über einen sehr breiten Frequenzbereich.
• Eine schematische Wiedergabe des Fallenfilters gemäß dem Stand der Technik wie in der US-A-4,577,168 offenbart ist in der Fig. 1 gezeigt. Das Filter umfaßt einen ersten Stromkreis 10, der ein zusammengefaßtes, einphasiges, unidirektionales Wandler-Impedanzelement 12 einschließt, das als ein Einkanalgerät parallel mit einer Drossel 14 verbunden und durch diese abgestimmt ist. Ein zweiter Stromkreis ist parallel mit dem ersten Stromkreis 10 geschaltet und umfaßt einen phasenumkehrenden Umformer 16 und einen in Reihe geschalteten Widerstand 18. Eine Frequenzquelle 20 gibt ein Signal durch eine Eingangslast oder einen Widerstand 22 auf die parallele Anordnung des ersten und zweiten Stromkreises auf. Der Ausgangslastwiderstand 24 ist an den Ausgang der ersten und zweiten parallelen Stromkreise angeschlossen.
• Die breite Bandfrequenzcharakteristik dieses parallelen SAW-Drosselstromkreises kann dadurch verstanden werden, daß man sich ins Gedächtnis ruft, daß außer für einen schmalen Frequenzbereich nahe der Resonanz der einphasige, unidirektionale Wandler 12 lediglich ein Kondensator mit endlichem Q-Faktor ist. Wenn der Wandler 12 lediglich als ein Kondensator mit einem endlichen Q-Faktor angesehen wird, hat der Stromkreis Eigenschaften des totalen Durchgangs.
• Für eine optimale Leistung ist die Übertragungscharakteristik des gesamten Stromkreises nominell eben bei allen Frequenzen in dem Passband, wenn der überbrückende Widerstand 18 mit einem Widerstandswert ausgewählt ist, der zweimal so hoch ist wie der Widerstandswert des Eingangslastwiderstandes 22 und des Ausgangslastwiderstandes 24 (die nominell den gleichen Wert haben).
• In der Umgebung der Schmalbandbereichfrequenz oder dem Spaltbereich wird die Drossel 14 auf den statischen Kondensator des Wandlers 12 abgestimmt und ist mit diesem in Resonanz. Diese Resonanzbedingung, die zwischen der Drossel 14 und dem Wandler 12 besteht, veranlaßt den ersten oder oberen parallelen Stromkreis 10 zu primär resistiven Charakteristiken in der Umgebung der Schmalbandbereichsfrequenz, weil sich die Drosselreaktanz und die SAW-kapazitive Reaktanz aufheben. Die Übertragung der Signalfrequenzen ist dann eine Balance des Stromes, der in dem oberen resonanten Stromkreis 10 und dem zweiten oder unteren Stromkreis fließt, der den Phasenumkehrtransformer 16 und den Widerstand 18 enthält. Wenn der Widerstand 18 ungefähr gleich dem äquivalenten Widerstand des resonanten Stromkreises 10 mit dem endlichen Q-Faktor bei Resonanz gewählt wird, bewirkt der Phasenumkehrtransformer, daß die ausbalancierten Signale von dem ersten und zweiten parallelen Stromkreis sich an dem Ausgang aufheben. Deshalb wird in dem Schmalbandbereich kein Signal von der Eingangsquelle 20 zu der Ausgangslast 24 übertragen. Bei allen Frequenzen außer denen in dem Schmalbandbereich ist die Übertragung von der Signaluelle 20 zu der Ausgangslast 24 die Summe der frequenzabhängigen Zusammenkupplung durch den parallelen, resonanten Stromkreis 10, der Veränderungen sowohl hinsichtlich Größe und Phase hat, sowie der frequenzunabhängigen Zusammenkupplung durch den Umkehrtransformer 16 und den Widerstand 18. Wenn die Quelle und die Lastwiderstände 22 und 24 so gewählt werden, daß sie einen Wert haben, der gleich der Hälfte des Überbrückungswiderstandes 18 ist, sind die Größe und die Phase der beiden Beitragenden (paralleler Stromkreis 10 und Widerstand 18) so, daß die Größe der Übertragung ungefähr eben bei allen Frequenze außer bei der Schmalbandfrequenz ist. Mit anderen Worten, es geht kein Signal durch den parallelen Stromkreis 10 in den Passband hindurch, weil er im wesentlichen eine hohe Reaktanz wird. Es passiert lediglich den Widerstand 18, und dann ist die Übertragung im wesentlichen eben.
• Angenommen, die Widerstände des oberen parallelen Stromkreises 10 und des Widerstandes 18 seien in dem Schmalbandbereich gleich, dann ist der Wert der parallelen Kombination die Hälfte des Wertes entweder des Widerstandes 18 oder des äquivalenten Widerstandsstromkreises 10 für sich gesehen. Dies ist deshalb der Fall, weil parallele Widerstände, wenn sie gleiche Werte haben, einen äquivalenten Gesamtwiderstand haben, der gleich der Hälfte des Wertes der Einzelwiderstände ist.
• Nochmals, der Widerstand 18, der den zweiten parallelen Stromkreis bildet, muß so gewählt werden, daß er einen Wert hat, der gleich dem doppelten Wert des Eingangslastwiderstandes 22 (Z&sub0;) ist, so daß die Einsatzdämpfung in dem Passbandbereich eben ist. Dieser Wert 2Z&sub0; sorgt dafür, daß der Stromkreis in dem Schmalbandbereich perfekt auf die Quelle Z&sub0; abgestimmt ist. Deshalb gibt es eine totale Absorption der Energie über den Schmalbandbereich.
• Bei Frequenzen in dem Passbandbereich wird jedoch der parallele, abgestimmte Stromkreis 10 im wesentlichen reaktiv oder ein offener Stromkreis. Das Signal geht deshalb lediglich durch den Widerstand 18 hindurch. Der Widerstand 18 hat den doppelten Wert der Eingangslast 22 und sorgt so für eine Mißabstimmung. Wegen dieser Mißabstimmung gibt es eine Reflexionsdämpfung, und es gibt einen Dissipationsverlust in dem Widerstand 18, der dazu führt, daß in dem Filter eine Gesamteinsatzdämpfung von ungefähr GdB vorhanden ist.
• Der Stromkreis aus dem Stand der Technik der Fig. 1 funktioniert gut, um das Fallenfilter bereitzustellen, wie in der US-A-4,577,168 offenbart ist. Es hat jedoch in seiner Natur liegende Nachteile, wie voranstehend erläutert wurde.
• Die vorliegende Erfindung gestattet die Benutzung eines Vierfachkopplers in Verbindung mit einem SAW-Gerät, um ein Fallen- oder Spaltfilter zu erhalten, das eine geringe Einsatzdämpfung und ein breites Passband aufweist bei guter Inpedanzabstimmung über die gesamte Breite. Es ist außerdem klein in der Baugröße und in der Lage, starke Ströme zu verarbeiten.
• Vierfachkoppler in Übertragungsleitungen sind im stand der Technik gut bekannt, und ein solcher Koppler ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Vierfachkoppler 26 hat einen ersten Anschluß 28, zweite und dritte Anschlüsse 30 und 32 und einen vierten Anschluß 34. Wenn ein Eingangssignal an den Anschluß 28 gegeben wird, wird es direkt zu dem zweiten Anschluß 30 durch einen Kopplungsstromkreis mit 0º Phasenverschiebung übertragen. Es wird außerdem zu dem dritten Anschluß 32 durch einen Kupplungsschaltkreis mit einer 90º-Phasenverschiebung gegeben. Wenn ein Signal an den zweiten Anschluß 30 gegeben wird, wird es in derselben Weise direkt über einen Kopplungsstromkreis mit einer 0º-Phasenverschiebung an den ersten Anschluß 28 und über einen Kopplungsschaltkreis 42 mit einer 90º-Phasenverschiebung an den vierten Anschluß 34 gegeben. Der dritte und vierte Anschluß 32 und 34 funktionieren in gleicher Weise.
• Wie eingangs gesagt wurde, sind Vierfachkoppler im Stand der Technik hinreichend bekannt. Sie können als handelsübliche Bauteile über den Ladentisch gekauft werden. Sie sind in der Lage, extrem hohe Frequenzen zu verarbeiten und können ebenso niedrige Frequezen verarbeiten. Sie variieren hinsichtlich der Größe und der Kosten mit der Frequenz, die sie verarbeiten sollen. In dem Maße, wie die Frequenz abnimmt, werden die Koppler größer und teurer.
• Die Kopplermerkmale des Vierfachkopplers wie im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben können in einer neuen Art mit Oberflächenakustikwellengeräten eingesetzt werden, um ein hervorragendes Fallenfilter zu bilden.
• Es soll nun der Betrieb des Stromkreises betrachtet werden, der in der Fig. 3 dargestellt ist, insbesondere im Frequenzbereich der Schmalbandbreite. Es kann aus Fig. 3 erkannt werden, daß ein entsprechend abgestimmter Laststromkreis 10 mit einem SAW-Gerät 12 und einer Drossel 14 an den dritten und vierten Anschluß 30 und 32 des Vierfachkopplers 26 angeschlossen ist. Während die Drossel 14 in Fig. 3 in Parallelschaltung gezeigt ist, kann auch eine andere Abstimmung benutzt werden, wie z. B. eine Reihe von miteinander gekoppelten Drosseln. Es sei aus der früheren Diskussion daran erinnert, daß in dem Schmalbandbereich die Reaktanz der Drossel 14 so eingestellt ist, daß sie gleich der statischen, kapazitiven Reaktanz des SAW-Gerätes 12 ist, wodurch ein im wesentlichen resistiver Stromkreis wie der parallele Stromkreis 10 bereitgestellt wird. Das Eingangssignal an dem ersten Anschluß 28 wird dann direkt an den zweiten Anschluß 30 ohne phasenverschiebung geleitet, wo es eine im wesentlichen resistive Last vorfindet, die durch den parallelen Stromkreis 10 im Schmalbandbereich gebildet wird. Deshalb wird die Energie in dem resistiven Stromkreis 10 einfach über den Schmalbandfrequenzbereich vernichtet.
• Das Eingangssignal an dem ersten Anschluß 28 wird in derselben Weise an den dritten Anschluß 32 mit einer Phasenverschiebung von 90º gegeben, jedoch ebenso in einem im wesentlichen resistiven parallelen Stromkreis 10 vernichtet, der durch das SAW-Gerät 12 und die abgestimmte Drossel 14 gebildet wird, und zwar lediglich über den Schmalbandfrequenzbereich. Alle Energie im Bereich der Schmalbandfrequenz wird also durch die abgestimmten Stromkreislasten 10 vernichtet, die an den zweiten und dritten Anschluß 30 und 32 angeschlossen sind.
• Der Betrieb des Stromkreises ist in dem Passbandbereich vollkommen unterschiedlich. Die Aufmerksamkeit sei wiederum auf ein Eingangssignal gerichtet, das an den ersten Anschluß 28 gegeben wird. Das Signal wird wiederum ohne Phasenverschiebung an den zweiten Anschluß 30 übertragen. An diesem Punkt ist jedoch wegen der Passbandfrequenz der parallele Stromkreis 10 im wesentlichen reaktiv. Folglich wird das an dem Anschluß 30 ankommende Signal von dem Anschluß 30 zurückreflektiert und direkt zu dem Eingangsanschluß 28 mit 0º Phasenverschiebung und zu dem Ausgangsanschluß 34 mit einer 90º-Phasenverschiebung übertragen.
• In gleicher Weise trifft das an dem dritten Anschluß 32 von dem Eingangsanschluß 28 einer 90º-Phasenverschiebung einkommende Signal auf einen reaktiven Stromkreis 10, weil die Last bei dieser Frequenz im wesentlichen eine kapazitive Reaktanz ist, und wird ebenso reflek- tiert. Es wird zurück zu dem Eingangsanschluß 28 reflektiert und dabei um weitere 90º phasenverschoben, so daß es an dem Anschluß 28 mit einer 180º-Phasenverschiebung im Vergleich zu dem Signal ankommt, das von dem zweiten Anschluß 30 reflektiert worden ist; beide heben sich auf. Es wird jedoch ebenso direkt zu dem Ausgangsanschluß 34 mit einer 0º-Phasenverschiebung übertragen, und, da es bereits um 90º phasenverschoben ist, erscheint die ursprüngliche 90º-Phasenverschiebung an dem Ausgangsanschluß 34 und addiert sich zu dem um 90º phasenverschobenen Signal von dem zweiten Anschluß 30. Folglich ist das gesamte Eingangssignal nun an dem Ausgangsanschluß 34 vorhanden.
• Der in der Fig. 3 gezeigte Stromkreis verwendet also die refektierenden Eigenschaften des Oberflächenakustikwellengerätes. Derartige Geräte können in der Reflexion große Beträge an Leistung verarbeiten, jedoch nicht so viel Leistung beim Durchleiten, wie z. B. bei einer Benutzung gemäß dem Stand der Technik als Stromkreis nach der Fig. 1. Darüber hinaus ist der Stromkreis in Fig. 3 bei allen Frequenzen innerhalb des vorgesehenen Bereiches des Vierfachkopplers perfekt abgestimmt. Außerdem wird in jedem parallelen Stromkreis 10 in dem Passbandbereich keine Energie vernichtet, weil sie im wesentlichen reaktive Stromkreise sind. Die Lasten 10 vernichten nur Energie in dem Schmalbandbereich, weil sie im wesentlichen resistive Stromkreise werden. In den in der Fig. 3 gezeigten Stromkreisen ist deshalb die Einsatzdämpfung sehr gering, und in einem tatsächlichen Stromkreis, der wie in der Fig. 3 konstruiert war, betrug die Einsatzdämpfung lediglich 1,5 dB. Der in der Fig. 3 gezeigte Stromkreis wird weiterhin ein sehr breitbandiger Stromkreis und ist im wesentlichen eben im Passbandbereich.
• Die Fig. 5 veranschaulicht das Frequenzansprechverhalten des vorliegenden Fallenfilters über ein sehr breites Frequenzband und die Größe. Wie der Zeichnung entnommen werden kann, hat der Stromkreis ungefähr 1,5 dB Einsatzdämpfung und ist im wesentlichen eben in der Bandpassregion.
• Wie vorangehend schon erwähnt worden ist, arbeitet der Stromkreis in der Fig. 3 zufriedenstellend über einen großen Frequenzbereich wie z. B. von 700 MHz bis 1 300 MHz, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Wie bereits eingangs ebenfalls erwähnt worden ist, muß mit niedrigerer Frequenz, bei der der Stromkreis arbeitet, der vierfache Hybridkoppler in seinen baulichen Abmessungen größer werden mit stark ansteigenden Kosten.
• Dieses Problem kann durch die Anwendung eines auf Niedrigfrequenzen konzentriertes Element als Vierfachhybrid 26 gelöst werden, das in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall sind die erste, zweite, dritte und vierte Drossel 36, 38, 40 und 42 jeweils in Serie miteinander verbunden, um einen kontinuierlichen Stromkreis zu bilden. Der Anschluß 28 ist an einer Verbindung 44 zwischen der Drossel 36 und 42 angeschlossen. Der Anschluß 30 ist an einer Verbindung 46 zwischen der Drossel 36 und 38 angeschlossen. Der Anschluß 32 ist an einer Verbindung 48 zwischen der Drossel 38 und 40 angeschlossen, und der Anschluß 34 ist an einer Verbindung 50 zwischen der Drossel 40 und 42 angeschlossen. Zusätzlich ist ein entsprechender Kondensator zwischen jedem der Anschlüsse 28, 30, 32 und 34 und dem Erdpotential 54 eingeschoben. Der Vierfachkoppler 26 gemäß der Fig. 4 arbeitet in derselben Weise wie der Vierfachkoppler 26 in der Fig. 3. Das bedeutet, daß ein Signal, das an den Anschluß 28 gegeben wird, an den Anschluß 30 mit 0º phasenverschiebung und an den Anschluß 32 mit einer 90º-Phasenverschiebung weitergegeben wird. Jeder andere Anschluß 30, 32 und 34 arbeitet in derselben Weise. Der Unterschied zwischen dem Stromkreis in der Fig. 4 und dem Vierfachhybridstromkreis für eine Übertragungsleitung in Fig. 3 liegt darin, daß der Stromkreis in Fig. 4 nicht über ein so breites Band funktioniert wie der Vierfachkoppler für eine Übertragungsleitung der Fig. 3. Der Stromkreis in Fig. 4 funktioniert beispielsweise bis zu einer Frequenz von ungefähr 800 MHz, bei der Störeinflüsse spürbar werden und die Leistung abnimmt. Die Stromkreise in Fig. 3 und Fig. 4 überlappen sich jedoch zwischen ungefähr 500 MHz und 800 MHz, und die Wahl des einen gegenüber dem anderen hängt von der Größe des Gerätes, den Kosten, der Leistung und dergleichen ab. Generell arbeitet der Stromkreis der Fig. 4 gleich dem Stromkreis der Fig. 3 mit Ausnahme des niedrigeren Frequenzbereiches.
• Ein Fallen- oder Spaltfilter ist deshalb offenbart worden, das einen vierfachen Koppler einsetzt, der ein Eingangssignal an einem Anschluß hat, sowie eine erste Last mit einem parallelen, abgestimmten Stromkreis, der aus einer Drossel und einem SAW-Gerät gebildet ist, das an den Anschluß mit 0º-Phasenverschiebung gekoppelt ist, und eine zweite, ebenfalls abgestimmte Last aufweist, die an den Anschluß mit der 90º-Phasenverschiebung gekoppelt ist. Jede dieser parallelen, abgestimmten Lasten ist primär resistiv im Schmalbandbereich und primär reaktiv im Bandpassbereich, wodurch es den Signalen ermöglicht wird, von der resistiven Natur der parallelen, abgestimmten Schaltkreise in dem Schmalbandbereich absorbiert zu werden, jedoch den Bandpassfrequenzen gestattet, zu dem Ausgangsanschluß in aufsummierter Weise reflektiert zu werden, so daß ein Fallen- bzw. Spaltstromkreis erhalten wird, der eine geringe Einsatzdämpfung, ein breites Passband und eine gute Impedanzabstimmung über den gesamten Frequenzbereich hat. Das Fallenfilter ist ebenfalls klein und kann Signale von hoher Leistung verarbeiten, da es diese Signale im Passband reflektiert.

Claims (12)

1. Ein Fallenfilter zum Aussondern eines vorgegebenen Bandes von Signalfrequenzen aus einem Eingangssignal, gekennzeichnet durch einen Vierfachkuppler (26) mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Anschluß (28, 30, 32, 34), wobei der erste Anschluß ein Signaleingangsanschluß und der vierte Anschluß ein Signalausgangsanschluß ist; mit einem ersten abgestimmten Gerät (10) mit einer Oberflächenakustikwelle (SAW), das an den zweiten Anschluß zum Empfang des Eingangssignals mit einer 0º-Phasenverschiebung angeschlossen ist, wobei das erste SAW-Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen aufweist, die höher oder niedriger als ein Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken im Schmalbandbereich aufweist; und mit einem zweiten abgestimmten SAW-Gerät (10), das an den dritten Anschluß zum Empfang des Eingangssignals mit einer 900-Phasenverschiebung angeschlossen ist, wobei das zweite SAW- Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen aufweist, die höher oder niedriger als der Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken im Schmalbandbereich aufweist; wodurch kein Ausgangssignal an dem vierten Anschluß im Schmalbandbereich, jedoch ein Ausgangssignal in einem Bandpaßbereich vorhanden ist.

2. Ein Fallenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes abgestimmte Gerät (10) mit einer Oberflächenakustikwelle, das jeweils an den zweiten bzw. den dritten Anschluß (30, 42) angeschlossen ist, ein Impedanzelement (12) mit einer Oberflächenakustikwelle umfaßt, das eine Eingangsadmittanz aufweist, die im wesentlichen hinsichtlich Größe und Phase über eine vorgegebene Bandbreite im Schmalbandbereich konstant ist; sowie einen Induktor (14) umfaßt, der das Impedanzelement abstimmt, um einen Schaltkreis zu bilden, der primär resistiv im Schmalbandbereich und primär reaktiv im Bandpaßbereich ist.

3. Ein Fallenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (12) ein Resonator mit Oberflächenakustikwelle ist.

4. Ein Fallenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (12) ein einanschlüssiger, einphasiger Resonator mit Oberflächenakustikwelle ist.

5. Ein Fallenfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einphasige Oberflächenakustikwellengerät (12) von Hause aus eine statische Kapazität hat und daß der Wert des Induktors (14) so gewählt wird, daß er mit der statischen Kapazität im Zentrum des Schmalbandbereiches in Resonanz ist, wodurch ein im wesentlichen resistiver Schaltkreis bei der Schmalbandfrequenz gebildet wird.

6. Ein Fallenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vierfachkuppler (26) einen ersten, zweiten, dritten und vierten Induktor (36, 38, 40, 42) umfaßt, die seriell zur Bildung eines fortlaufenden Schaltkreises verbunden sind, Mittel zur Verbindung jeweils eines Anschlusses (28, 30, 32, 34) des ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlußes mit jeder Verbindung von zwei seriell miteinander verbundenen Induktoren und eine entsprechende Kapazität (52) umfaßt die zwischen jedem der Anschlüsse und einem Erdpotential angeschlossen ist.

7. Ein Verfahren zur Bildung eines Fallenfilters zur Aussonderung eines vorgegebenen Bandes von Signalfrequenzen aus einem Eingangssignal gekennzeichnet durch die Schritte der Bildung eines Vierfachkupplers (26) mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Anschluß (28, 30, 32, 34), wobei der erste Anschluß ein Signaleingangsanschluß und der vierte Anschluß ein Ausgangs anschluß ist; des Anschließens eines ersten abgestimmten Gerätes (10) mit einer Oberflächenakustikwelle an den zweiten Anschluß für den Empfang des Eingangssignals mit einer 0º-Phasenverschiebung, wobei das erste abgestimmte Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen hat, die höher oder niedriger als ein Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken über den Schmalbandbereich hat; und des Anschließens eines zweiten abgestimmten Gerätes (10) mit Oberflächenakustikwelle an den dritten Anschluß für den Empfang des Eingangssignals mit einer 90º-Phasenverschiebung, wobei das zweite abgestimmte Gerät primär reaktive Charakteristiken bei Signalfrequenzen hat, die höher oder niedriger als der Schmalbandbereich sind, und primär resistive Charakteristiken über den Schmalbandbereich hat, in der Weise, daß im wesentlichen kein Ausgangssignal an dem vierten Anschluß im Bereich des Schmalbandbereiches, jedoch ein Ausgangssignal im Bandpaßbereich vorhanden ist.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anschließens des abgestimmten Gerätes (10) mit Oberflächenakustikwelle an den zweiten und dritten Anschluß (30, 32), außerdem den Schritt des Bildens eines Impedanzelementes (12) mit einer Oberflächenakustikwelle einschließt, das eine Eingangsadmittanz hat, die im wesentlichen hinsichtlich Größe und Phase über eine vorgegebene Bandbreite über den Schmalbandbereich konstant ist, sowie den Schritt des Abstimmens jedes Impedanzelementes mit einem jeweiligen Induktor (14) umfaßt, um einen Schaltkreis zu bilden, der primär resistiv über den Schmalbandbereich und primär reaktiv über den Bandpaßbereich ist.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens des Impedanzelementes (12) aus einem einzelanschlüssigen, einzelphasigen Gerät mit Oberflächenakustikwelle.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens des Impedanzelementes (12) aus einem Resonator mit einer Oberflächenakustikwelle.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte des Bildens des einphasigen Gerätes (10) mit einer Oberflächenakustikwelle mit einer von Hause aus statischen Kapazität und des Auswählens des Wertes des Induktors (14), so daß er mit der statischen Kapazität im Zentrum des Schmalbandbereiches in Resonanz ist, wodurch ein im wesentlichen resistiver Schaltkreis gebildet wird.

12. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des vierfachen Kupplers (26) außerdem die Schritte des seriellen Anschließens des ersten, zweiten, dritten und vierten Induktors (36, 38, 40, 42) zur Bildung eines fortlaufenden Schaltkreises sowie das Ankuppeln jeweils des einen Anschlusses des ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlusses (28, 30, 32, 34) an jede Verbindung zwischen jeweils zwei seriell verbundenen Induktoren und das Anschließen einer jeweiligen Kapazität (52) zwischen jedem der Anschlüsse und einem Erdpotential umfaßt.