DE4124924C2

DE4124924C2 - Band filter

Info

Publication number: DE4124924C2
Application number: DE19914124924
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Takahashi; Yoshihisa Hatano
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2011-07-27
Also published as: DE4124924A1; SE9102236D0; SE9102236L; JPH0438103U

Description

Die Erfindung betrifft ein Bandfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, das die Dämpfung eines Signals bei einer höheren Harmonischen der Resonanzfrequenz steigert und Falschansprechen reduziert.The invention relates to a band filter according to the preamble of claim that attenuation of a signal at a higher harmonic of the resonance frequency increases and reduces false responses.

Ein derartiges Bandfilter mit mehreren nebeneinander in Reihe angeordneten, elektromagnetisch gekoppelten Wendelresonatoren, bei dem die Wendelresonatoren jeweils einen napfförmigen beweglichen Körper aufweisen, der aus Metall oder dielektrischem Material besteht, ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-GM 17 59 503 bekannt. Such a band filter with several side by side in Row-arranged, electromagnetically coupled spiral resonators, in which the spiral resonators each have one Have cup-shaped movable body made of metal or dielectric material is from the German Utility model DE-GM 17 59 503 known.

Ein solches Bandfilter umfaßt normalerweise mehrere Wendelresonatoren und ist im folgenden auch als Wendelfilter (helical filter) bezeichnet. Die Wendelresonatoren bestehen aus Schraubenwicklungen, die in einer Linie und mit elektromagnetischer Kopplung untereinander angeordnet sind, wobei jede der Wicklungen ein offenes Ende sowie ein Ende an Masse aufweist. Insbesondere ist jede Schraubenwicklung um einen Spulenkörper in einem Metallgehäuse gewickelt, welches mit Kopplungsfenstern versehen ist, und die Seitenflächen beinhalten Fenster mehrerer Gehäuse, die mittels Lötens oder Klebens aneinander befestigt sind. Alternativ dazu sind Schraubenwicklungen um mehrere Spulenkörper gewickelt, welche auf einer gemeinsamen Basis angeordnet sind, und die Gesamtanordnung ist von einem Gehäuse umgeben, das Abteilungswände zwischen einzelnen Wicklungen umfaßt, wobei jede Wand ein Kopplungsfenster beinhaltet.Such a band filter normally comprises several spiral resonators and is also in the following as a helical filter (helical filter). The spiral resonators exist from screw windings that are in a line and with electromagnetic coupling arranged with each other are, with each of the windings having an open end as well has one end to ground. In particular, every screw winding around a bobbin in a metal case wound, which is provided with coupling windows, and the side panels contain windows of multiple housings, which are attached to each other by soldering or gluing are. Alternatively, screw windings are by several Coil body wound, which on a common base are arranged, and the overall arrangement is of one Surround the housing, the departmental walls between individual Windings includes, each wall a coupling window includes.

Jede Schraubenwicklung bildet einen Resonator, dessen Reso nanzfrequenz eingestellt werden kann, um die verteilte Ka pazität zwischen den Wicklungen und den diese umgebenden ge erdeten Gehäusen zu verändern. Die verteilte Kapazität wird dadurch verändert, daß ein beweglicher Körper aus einem di elektrischen Material zwischen die Schraubenwicklung und das Gehäuse gebracht wird und dann ein metallischer Körper, der in elektrischem Kontakt mit dem Gehäuse steht, in der Nachbarschaft der Schraubenwicklung bewegt wird.Each screw winding forms a resonator, the reso nanzfrequenz can be adjusted to the distributed Ka capacitance between the windings and the ge surrounding them to change earthed housings. The distributed capacity will changed that a moving body from a di electrical material between the screw winding and the housing is brought and then a metallic body, which is in electrical contact with the housing in which Neighborhood of the screw winding is moved.

Die Resonanzfrequenzen der Resonatoren sind praktisch die gleichen, und das Filter geht auf ein entsprechendes Eingangssignal hin in Resonanz. Die Bandbreite dieses Filters kann durch die Kopplungsbedingungen zwischen den Resonatoren eingestellt werden. Die Kopplungsbedingungen sind normaler weise entsprechend den Dimensionen der Innenseiten des Ge häuses und der Kopplungsfenster in den Abteilungswänden zwischen den Wicklungen gesetzt.The resonance frequencies of the resonators are practically those same, and the filter goes to a corresponding input signal towards resonance. The bandwidth of this filter can be due to the coupling conditions between the resonators can be set. The coupling conditions are more normal wise according to the dimensions of the inside of the Ge housing and the coupling window in the department walls placed between the windings.

Das oben beschriebene Wendelfilter hat einen einfachen Aufbau und kann einen hohen Gütefaktor (Q) haben, krankt jedoch an dem Nachteil, daß Falschansprechen auftritt, und zwar wegen der Resonanz bei ungeraden Harmonischen der Resonanzfrequenz.The helical filter described above has a simple one Structure and can have a high quality factor (Q) but with the disadvantage that false response occurs because of the resonance at odd harmonics the resonance frequency.

Von diesen Harmonischen bewirkt die dritte Harmonische, welche am nächsten bei der Resonanzfrequenz liegt, in erster Linie Falschansprechen.Of these harmonics, the third harmonic causes which is closest to the resonance frequency, in primarily false responses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wendelfilter zu schaffen, das die Dämpfung harmonischer Signale steigert und solches Falschansprechen praktisch eliminiert.The invention has for its object a helical filter to create the attenuation of harmonic signals increases and such false response practically eliminated.

Aufgrund von Studien und Untersuchungen haben die Erfinder herausgefunden, daß harmonische Oberwellen gedämpft werden, wenn man Resonator-Schraubenwicklungen, von denen jede mit einem Gehäuse abgedeckt ist, miteinander verbindet, wobei die Oberseite der einen Schraubenwicklung mit einem beweglichen Körper aus Metall und ihre Unterseite ebenfalls mit einem Metall abgedeckt ist und sich die Metalle von dem des Gehäuses unterscheiden, und wobei die Oberseite der anderen Schraubenwicklung mit einem anderen beweglichen Körper aus dielektrischem Material abgedeckt ist. Eine detaillierte Analyse der Gründe für diesen Effekt ist noch nicht abgeschlossen, jedoch stellen die Erfinder fest, daß Resonatoren mit unterschiedlichen verteilten Kapazitäten, jedoch mit derselben Resonanzfrequenz nicht die gleichen höheren harmonischen Frequenzen haben - diese Frequenzen sind leicht unterschiedlich.Based on studies and studies, the inventors found harmonic waves are damped when resonator screw windings, each of which is covered with a housing, with each other connects, the top of a screw winding with a movable Metal body and its underside also covered with a metal is and the metals differ from that of the housing, and with the top of the other screw winding moving with another Body made of dielectric material is covered. A detailed Analysis of the reasons for this effect is not yet completed, however, the inventors found that resonators with different distributed capacities, but not the same with the same resonance frequency have higher harmonic frequencies - these frequencies are slightly different.

Die Erfindung sieht daher ein Bandfilter mit den Merkmalen des einzigen Patentanspruchs vor.The invention therefore provides a bandpass filter with the features of the only claim.

Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigt The invention is based on preferred exemplary embodiments with reference to the enclosed Drawing explained in more detail with further details. Here shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausfüh rung eines Wendelfilters nach der Er findung, Fig. 1 shows a cross section through an exporting tion of a spiral filter according to the invention He,

Fig. 2 eine Ansicht der Basis desselben, Fig. 2 thereof, a view of the base,

Fig. 3 eine teilweise, perspektivische An sicht desselben und Fig. 3 is a partial, perspective view of the same and

Fig. 4 die Kennlinie desselben. Fig. 4 shows the same characteristic.

Ein Ausführungsbeispiel des Wendelfilters nach der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrie ben, wobei Fig. 1 eine Schnittansicht darstellt, Fig. 2 eine Ansicht der Basis desselben zeigt und Fig. 3 eine teil weise, perspektivische Explosionsansicht desselben darstellt.An embodiment of the helical filter according to the invention will now be described with reference to FIGS . 1 to 3, wherein FIG. 1 shows a sectional view, FIG. 2 shows a view of the base thereof, and FIG. 3 shows a partially exploded perspective view of the same .

Das Wendelfilter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt drei Schraubenwicklungen, die jeweils um einen Spulen körper gewickelt sind, in einem Gehäuse. Die linke Schrauben wicklung 1 stellt die Eingangsseite und die rechte Schrauben wicklung 2 stellt eine Ausgangsspule dar. Sie sind jeweils um identisch geformte Verbundharz-Spulenkörper 3 gewickelt, welche Abschnitte mit kleineren Außendurchmessern im oberen Bereich aufweisen. An der Oberseite jedes der beiden Spulen körper 3 ist ein napfartiger beweglicher Körper 4 angeordnet, der in ein Gehäuse 5 derart eingeschraubt ist, daß er verti kal beweglich ist. Das Gehäuse 5 ist in eine Basis 6 an der Unterseite der Spulenkörper 3 eingepaßt. Die Oberseite jeder der Wicklungen 1 und 2 hat ein offenes Ende und ein Massen ende, wobei jeweils Abgriffe an den unteren Seiten mit einem Anschluß 7 verbunden sind. Die mit den Abgriffen verbundenen Anschlüsse 7 bilden einen Eingangsanschluß bzw. einen Aus gangsanschluß.The helical filter according to one embodiment of the invention comprises three screw windings, each wound around a coil body, in a housing. The left screw winding 1 represents the input side and the right screw winding 2 represents an output coil. They are each wound around identically shaped composite resin bobbins 3 , which have sections with smaller outer diameters in the upper region. On the top of each of the two coil body 3 , a cup-like movable body 4 is arranged, which is screwed into a housing 5 such that it is verti cal movable. The housing 5 is fitted into a base 6 on the underside of the bobbin 3 . The top of each of the windings 1 and 2 has an open end and a ground end, taps on the lower sides being connected to a terminal 7 . The connections 7 connected to the taps form an input connection or an output connection.

Eine mittlere Schraubenwicklung 8 ist um einen Verbundharz- Spulenkörper 9 mit einem Abschnitt geringeren Durchmessers im oberen Bereich gewickelt, wobei jedoch die untere Seite von einem Flanschabschnitt 10 gebildet ist.A central screw winding 8 is wound around a composite resin bobbin 9 with a section of smaller diameter in the upper region, but the lower side is formed by a flange section 10 .

Ein offenes Ende der Schraubenwicklung 8 ist in einer Nut 11 in dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser im oberen Bereich befestigt, während ein Massenende mit einem Anschluß 12 ver bunden ist, der nach unten von dem Flanschabschnitt 10 her vorragt.An open end of the screw winding 8 is fastened in a groove 11 in the section with a smaller diameter in the upper region, while a mass end is connected to a connection 12 which projects downwards from the flange section 10 .

Eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils des Spu lenkörpers 9 ist in Fig. 3 gezeigt, wobei ein Metallkörper 13 in Plattenform an dem Flanschabschnitt 10 an der unteren Seite des Spulenkörpers 9 befestigt ist.An exploded perspective view of a part of the bobbin 9 is shown in FIG. 3, wherein a metal body 13 in plate form is fixed to the flange portion 10 on the lower side of the bobbin 9 .

Die Mitte des Metallkörpers 13 ist mit einem konkaven Ab schnitt 14 versehen. Der konkave Abschnitt 14, in den der Flanschabschnitt 10 eingesetzt ist, ist mit einer Öffnung 15 ausgestattet, durch die sich der Anschluß 12 erstreckt. Da sich der Anschluß 12 durch die Öffnung 15 erstreckt, sind der Anschluß 12 und der Metallkörper 13 praktisch aneinander be festigt, jedoch ist der Anschluß 12 gekürzt, so daß er nicht über die Unterseite des Metallkörpers 13 hervorsteht. Das Gehäuse 5 umschließt die Seitenflächen des Metallkörpers 13. Ein metallischer napfartiger beweglicher Körper 18 ist auf der Oberseite des Spulenkörpers 9 vorgesehen, und zwar in das Gehäuse 5 eingeschraubt.The center of the metal body 13 is provided with a concave section 14 . The concave portion 14 into which the flange portion 10 is inserted is provided with an opening 15 through which the terminal 12 extends. Since the connector 12 extends through the opening 15 , the connector 12 and the metal body 13 are practically attached to each other, but the connector 12 is shortened so that it does not protrude from the underside of the metal body 13 . The housing 5 encloses the side faces of the metal body 13 . A metallic cup-like movable body 18 is provided on the top of the bobbin 9 , namely screwed into the housing 5 .

Bezugszahl 16 bezeichnet eine Lötverbindung, die den Anschluß 12 und den Metallkörper 13 miteinander verbindet. Bezugszahl 17 bezeichnet eine Anschlußfahne, die das Gehäuse erdet. Be zugszahl 19 bezeichnet eine Öffnung in der Oberseite eines jeden Gehäuses 5, wodurch man mit einem Schraubenzieher den entsprechenden beweglichen Körper 4 oder beweglichen Körper 18 drehen kann. Schraubengewinde, in die die beweglichen Körper 4 und 18 eingeschraubt werden können, sind auf den Innenseiten eines jeden Gehäuses 5 vorgesehen. Sie ent sprechen den beweglichen Körpern 4 und 18.Reference numeral 16 denotes a solder joint that connects the terminal 12 and the metal body 13 to one another. Reference numeral 17 denotes a terminal lug which grounds the housing. Be numeral 19 denotes an opening in the top of each housing 5 , whereby one can rotate the corresponding movable body 4 or movable body 18 with a screwdriver. Screw threads into which the movable bodies 4 and 18 can be screwed are provided on the inside of each housing 5 . They correspond to the movable bodies 4 and 18 .

Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Spulenkörper 3 und 9 einen Abschnitt mit geringerem Durchmesser in ihrem oberen Bereich auf. Sie können jedoch auch gleiche Außendurchmesser haben.In this exemplary embodiment, the coil formers 3 and 9 have a section with a smaller diameter in their upper region. However, they can also have the same outside diameter.

Der bewegliche Körper 18 und der metallische Körper 13 können aus Messing oder Kupfer sein.The movable body 18 and the metallic body 13 can be made of brass or copper.

Bei dem Wendelfilter mit dem vorstehend erläuterten Aufbau sind die Schraubenwicklungen 1, 2 und 8 elektromagnetisch durch Koppelfenster 20 gekoppelt, welche in Seitenflächen der Gehäuse 5 ausgebildet sind, und zwar in gegenseitigem Kontakt.In the helical filter with the construction explained above, the screw windings 1 , 2 and 8 are electromagnetically coupled by coupling windows 20 , which are formed in side surfaces of the housing 5 , to be precise in mutual contact.

Da die beweglichen Körper 4 und 18 mittels Schraubenziehern gedreht werden können, um sich auf und ab zu bewegen, können ihre Resonanzfrequenzen eingestellt werden. Der bewegliche Körper 18 ist im Hinblick auf die Vertikalrichtung derart an geordnet, daß er die Schraubenwicklung zusammen mit dem me tallischen Körper 13 nach Art der Schichtung einschließt.Since the movable bodies 4 and 18 can be rotated by screwdrivers to move up and down, their resonance frequencies can be adjusted. The movable body 18 is arranged with respect to the vertical direction in such a way that it includes the screw winding together with the metallic body 13 in the manner of stratification.

Wie oben beschrieben ist die mittlere Schraubenwicklung 8 der drei Schraubenwicklungen zwischen den Gehäusen 5 auf jeder Seite, dem beweglichen Körper 18 oben und dem metal lischen Körper 13 angeordnet, welcher als Erdungsplatte unten wirkt. Darüber hinaus sind die beiden Spulen 1 und 2 auf der Eingangs- und Ausgangsseite von einem Gehäuse 5 an einer Seite abgedeckt.As described above, the middle screw winding 8 of the three screw windings is arranged between the housings 5 on each side, the movable body 18 above and the metallic body 13 , which acts as a grounding plate below. In addition, the two coils 1 and 2 on the input and output sides are covered by a housing 5 on one side.

Daher ist die Schraubenwicklung 8 stärker elektromagnetisch abgeschirmt als die Schraubenwicklungen 1 und 2 und ihre ver teilte Kapazität kann eingestellt werden. Darüber hinaus ist festzustellen, daß die verteilte Kapazität größer als die jenige der Schraubenwicklungen 1 und 2 ist, und zwar bei derselben Resonanzfrequenz.Therefore, the screw winding 8 is shielded more electromagnetically than the screw windings 1 and 2 and their ver shared capacity can be adjusted. In addition, it should be noted that the distributed capacitance is larger than that of the screw windings 1 and 2 at the same resonance frequency.

Die Kennlinie des Wendelfilters nach diesem Ausführungsbei spiel ist in Fig. 4 gezeigt. Die Dämpfung, welche die Ein fügungsdämpfung darstellt, ist auf der vertikalen Achse abge tragen, während die Frequenz auf der horizontalen Achse ab getragen ist. Die Resonanzfrequenz beträgt 480 MHz. Die drit te Harmonische bei einer Frequenz von etwa 1440 MHz ist um etwa 30 dB gedämpft verglichen mit der Resonanzfrequenz.The characteristic of the helical filter according to this embodiment is shown in FIG. 4. The attenuation, which represents the insertion loss, is abge worn on the vertical axis, while the frequency is worn on the horizontal axis. The resonance frequency is 480 MHz. The third harmonic at a frequency of approximately 1440 MHz is damped by approximately 30 dB compared to the resonance frequency.

Die gestrichelte Linie in Fig. 4 zeigt die Kennlinie eines Beispiels zum Vergleich, wobei die Schraubenwicklung 8 in der gleichen Weise wie die Schraubenwicklungen 1 und 2 um einen Spulenkern 3 gewickelt ist, jedoch die einzige Metall umfassung von dem Gehäuse 5 gebildet ist. In der Umgebung von 1440 MHz, dreifache Resonanzfrequenz, tritt nur eine geringe Dämpfung von etwa 7 dB, verglichen mit derjenigen bei der Resonanzfrequenz, auf. Es sei darauf hingewiesen, daß derjenige Teil der gestrichelten Kennlinie, welcher prak tisch mit der durchgezogenen Kennlinie übereinstimmt, in diesem Diagramm nicht dargestellt ist.The dashed line in Fig. 4 shows the characteristic of an example for comparison, wherein the screw winding 8 is wound in the same way as the screw windings 1 and 2 around a coil core 3 , but the only metal frame is formed by the housing 5 . In the vicinity of 1440 MHz, three times the resonance frequency, there is only a slight attenuation of about 7 dB compared to that at the resonance frequency. It should be noted that that part of the dashed curve which practically coincides with the solid curve is not shown in this diagram.

Die Erhöhung der Dämpfung bei der dritten Harmonischen wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß die harmonische Frequenz der Schraubenwicklung 8 leicht von derjenigen der linken und rechten Schraubenwicklungen 1 und 2 unterschiedlich ist.The increase in attenuation at the third harmonic is attributed to the fact that the harmonic frequency of the screw winding 8 is slightly different from that of the left and right screw windings 1 and 2 .

Es sei darauf hingewiesen, daß der plattenartige Metallkörper 13 nach diesem Ausführungsbeispiel dick genug ist, um den Spulenkörper 9 in dessen Mitte befestigen zu können, er kann jedoch durch einen dünnen plattenartigen Körper ersetzt wer den, der durch Ankleben an der Oberseite oder der Unterseite der Basis 6 der Spulenkörper 3 befestigt sein kann. It should be noted that the plate-like metal body 13 according to this embodiment is thick enough to be able to fasten the bobbin 9 in the middle thereof, but it can be replaced by a thin plate-like body, which can be glued to the top or the bottom of the Base 6 of the bobbin 3 can be attached.

Wie beschrieben, umfassen die beweglichen Körper des Wendel filters nach der Erfindung eine Kombination aus einem Körper aus Metall und Körpern aus einem dielektrischen Werkstoff, wobei der metallische Körper gegenüber einem metallischen Körper angeordnet ist, welcher sich unterhalb der entsprech enden Schraubenwicklung befindet.As described, the movable bodies of the helix include filters according to the invention a combination of a body made of metal and bodies made of a dielectric material, the metallic body versus a metallic one Body is arranged, which is below the corresponding ends of the screw winding.

Diese Auslegung verstärkt die Dämpfung bei der dritten Har monischen und kann den unerwünschten Effekt von Falschan sprechen eliminieren, der Auswirkungen auf Signale bei der Resonanzfrequenz hat.This design increases the damping on the third har monical and can have the undesirable effect of Falschan eliminate the effects on signals when talking Has resonance frequency.

Claims

Band filter with several electromagnetically coupled spiral resonators arranged side by side, consisting of screw windings ( 1, 2, 8 ), each of which is provided with a housing ( 5 ) which covers the screw winding ( 1, 2, 8 ), each screw winding ( 1, 2, 8 ) has a cup-shaped movable body ( 4, 18 ) which consists either of metal or of dielectric material and which is arranged above the screw winding ( 1, 2, 8 ) either in its immediate vicinity or separately from it , characterized in that a movable body ( 4 ) made of dielectric material is assigned to the screw windings ( 1, 2 ) of the spiral resonators on the input and output sides and that a movable body ( 18 ) made of metal is assigned to a further screw winding ( 8 ) and opposite a plate-shaped metal body ( 13 ) which is arranged below the further screw winding ( 8 ).