DE4293793C1 - Filterschaltkreis zum Dämpfen von Hochfrequenzsignalen - Google Patents
Filterschaltkreis zum Dämpfen von HochfrequenzsignalenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Filterschaltkreis gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Kommunikationssystem arbeitet zum Übertragen von In
formation (hiernach als "Informationssignal" bezeichnet)
zwischen zwei oder mehr Orten und umfaßt einen Sender und
einen Empfänger, die miteinander über einen Übertragungska
nal verbunden sind. Information wird über den Übertragungs
kanal von dem Sender zum Empfänger übertragen. Ein Funkkom
munikationssystem ist ein Kommunikationssystem, in dem der
Funkfrequenzkanal durch einen Frequenzbereich des elektroma
gnetischen Spektrums gebildet wird.
Der Sender, der einen Teil eines Funkkommunikationssy
stems bildet, umfaßt Schaltkreise zum Umwandeln des zu sen
denden Informationssignals in eine für dessen Sendung über
den Funkfrequenzkanal geeignete Form. Solche Schaltkreise
werden Modulationsschaltkreise genannt, die einen Modulation
bezeichneten Vorgang durchführen. In einem solchen Vorgang
wird das Informationssignal einer elektromagnetischen Funk
frequenzwelle überlagert. Die elektromagnetische Funkfre
quenzwelle besitzt eine Frequenz innerhalb des Frequenzbe
reichs, der den Funkfrequenzkanal bildet, über den das In
formationssignal zu übertragen ist. Die elektromagnetische
Funkfrequenzwelle wird allgemein "Trägersignal" bezeichnet,
und die elektromagnetische Funkfrequenzwelle wird, sobald
sie von dem Informationssignal moduliert ist, allgemein
als das modulierte Signal bezeichnet.
Verschiedene Modulationsarten zum Aufprägen des Informa
tionssignals auf das Trägersignal zum Bilden des modulierten
Signals sind bekannt. Zum Beispiel sind die Amplitudenmodu
lation, die Frequenzmodulation und die Phasenmodulation al
les Modulationsarten, durch die ein Informationssignal auf
eine Trägerwelle aufgeprägt werden kann, um ein moduliertes
Signal zu bilden.
Funkkommunikationssysteme sind vorteilhaft, da keine
physikalische Verbindung zwischen dem Sender und dem Empfän
ger erforderlich ist; sobald das Informationssignal modu
liert ist, um das modulierte Signal zu bilden, kann das mo
dulierte Signal über große Entfernungen gesendet werden.
Ein zelluläres Kommunikationssystem ist eine Art von
Funkkommunikationssystem. Funk-Sende/Empfänger (herkömmli
cherweise als Funktelephone bezeichnet), die in einem sol
chen zellulären Kommunikationssystem arbeiten, enthalten
Schaltkreise, die gleichzeitig die Erzeugung und den Empfang
von modulierten Signalen erlauben, um somit eine Zwei-Wege
Kommunikation zwischen einem Funktelephon und entfernt ange
ordneten Sende/Empfängern zu ermöglichen. Die entfernt ange
ordneten Sende/Empfänger, die "Basisstationen" bezeichnet
werden, sind physikalisch mit einem herkömmlichen Telephon
netz verbunden, um eine Kommunikation zwischen einem Funkte
lephon und einer festen Stelle in einem herkömmlichen Tele
phonnetz zu ermöglichen. Ein zelluläres Kommunikationssystem
wird durch Anordnen zahlreicher Basisstationen an getrennten
Orten über eine geographische Fläche gebildet. Jede Basis
station enthält Schaltkreise, um dorthin von einem oder
vielen Funktelephonen gesandte, modulierte Signale zu emp
fangen und modulierte Signale an eines oder viele Funktele
phone zu senden.
Ein Frequenzband des elektromagnetischen Frequenzspek
trum (in den Vereinigten Staaten zwischen 800 MHz und 900
MHz) ist der Funktelephonkommunikation über ein zelluläres
Kommunikationssystem zugewiesen. Das zugewiesene Frequenz
band ist weiterhin in eine Mehrzahl von Übertragungskanälen
definierter Bandbreite unterteilt. Modulierte, von den Funk
telephonen erzeugte Signale werden über ausgewählte der
Übertragungskanäle, die in dem für die Funktelephonkommuni
kation zugewiesenen Frequenzband gebildet sind, gesendet.
Auf ähnliche Weise werden von den Basisstationen erzeugte,
modulierte Signale ebenfalls über ausgewählte der Übertra
gungskanäle, die in einem solchen Frequenzband gebildet
sind, gesendet.
Als ein Nebenprodukt des Modulationsprozesses zum Bilden
des modulierten Signals werden auch Harmonische des ge
wünschten Signals erzeugt. Diese Harmonischen sind im we
sentlichen Duplikate des gewünschten Signals aber mit Fre
quenzen, die ein Vielfaches des gewünschten Signals sind.
Als Ergebnis besteht das tatsächlich erzeugte, modulierte
Signal nicht nur aus Spektralkomponenten der gewünschten
Frequenzen sondern auch aus Frequenzen, die Vielfache des
gewünschten Signals sind.
Als Beispiel erzeugt ein Funktelephon, das arbeitet, um
ein moduliertes Signal für die Sendung über einen Übertra
gungskanal, der innerhalb des für solche Kommunikationspro
zesse zugewiesenen Frequenzbandes gebildet ist, zu erzeugen,
ein moduliertes Signal, das nicht nur aus spektralen Kompo
nenten besteht, die das gewünschte Signal bilden (mit Fre
quenzen, die den den Übertragungskanal bildenden Frequenzen
entsprechen) sondern auch aus spektralen Komponenten der
Harmonischen des gewünschten Signals. Die spektralen Kompo
nenten der Harmonischen können Frequenzen bis zu und mehr
als 10 Gigahertz aufweisen.
Die Übertragung solcher spektraler Komponenten kann na
türlich modulierte Signale, die bei höheren Frequenzen ge
sendet werden, stören.
Demzufolge umfassen Funktelephone typischerweise Filter
schaltkreise, die versuchen, die Übertragung aller spektra
len Komponenten außer der gewünschten des modulierten Si
gnals zu dämpfen.
Keramische Blockfilter, die verteilte Schaltkreisele
mente enthalten, bilden oft die Filterschaltkreise, die ver
suchen, die Übertagung aller spektralen Komponenten außer
der gewünschten des modulierten Signals zu dämpfen. Jedoch
werden aufgrund des Aufbaus solcher keramischer Blockfilter
spektrale Komponenten des daran angelegten, modulierten Si
gnals mit Frequenzen, die den ungeraden Harmonischen der
Frequenzen des Durchlaßbandes eines solchen keramischen
Blockfilters entsprechen (solche Durchlaßbänder entsprechen
natürlich dem Frequenzbereich, der die spektralen Komponen
ten des gewünschten Signals umfaßt) nicht gedämpft.
Um die Übertragung von solchen ungeraden Harmonischen
des modulierten Signals zu verhindern umfassen die Sender
schaltkreise von solchen Funktelephonen außerdem oft Tiefpaß
filter, die in Reihe mit den keramischen Blockfiltern ange
ordnet sind. Die Tiefpaßfilter werden verwendet, um zu ver
suchen, alle spektralen Komponenten des modulierten Signals
über den Abschneidefrequenzen eines solchen Tiefpaßfilters
zu dämpfen.
In vielen Fällen sind die Tiefpaßfilter aus konzentrier
ten Elementen, also diskreten Elementen, aufgebaut. Solche
Tiefpaßfilter aus konzentrierten Elementen sind nützlich für
die Dämpfung von spektralen Komponenten eines daran angeleg ten, modulierten Signals mit Frequenz bis zu mehreren Giga hertz (GHz). Jedoch beschränken parasitäre Effekte, die mit den diskreten Elementen eines solchen Tiefpaßfilters aus konzentrierten Elementen verbunden sind, den Nutzen solcher Filter beim Dämpfen von spektralen Komponenten mit Frequen zen über einigen Gigahertz. In der Tat führen bei höheren Frequenzen solche parasitären Effekte zu einer dermaßen ver schlechterten Leistung der Tiefpaßfilter, daß wenig oder gar keine Dämpfung der hochfrequenten Spektralkomponenten des daran angelegten, modulierten Signals auftritt.
die Dämpfung von spektralen Komponenten eines daran angeleg ten, modulierten Signals mit Frequenz bis zu mehreren Giga hertz (GHz). Jedoch beschränken parasitäre Effekte, die mit den diskreten Elementen eines solchen Tiefpaßfilters aus konzentrierten Elementen verbunden sind, den Nutzen solcher Filter beim Dämpfen von spektralen Komponenten mit Frequen zen über einigen Gigahertz. In der Tat führen bei höheren Frequenzen solche parasitären Effekte zu einer dermaßen ver schlechterten Leistung der Tiefpaßfilter, daß wenig oder gar keine Dämpfung der hochfrequenten Spektralkomponenten des daran angelegten, modulierten Signals auftritt.
Tiefpaßfilter aus verteilten Elementen, also aus Elemen
ten, die aus Übertragungsleitungen bestehen, werden auf ähn
liche Weise oft zum Bilden von Teilen der Senderschaltkreise
eines Funktelephons verwendet. Solche Konstruktionen von
Tiefpaßfiltern (im Gegensatz zu Tiefpaßfiltern aus konzen
trierten Elementen) dämpfen die höherfrequenten Spektralkom
ponenten eines daran angelegten, modulierten Signals wir
kungsvoll. Jedoch werden die physikalischen Ausmaße der die
Elemente einer solchen Tiefpaßfilterkonstruktion bildenden
Übertragungsleitungen mit abnehmender, für das Tiefpaßfilter
erforderlicher Abschneidefrequenz zunehmend beträchtlich.
Das heißt, daß die physikalischen Dimensionen, die für die
Übertragungsleitungen, die die verteilten Elemente eines
solchen Tiefpaßfilters bilden, deutlich größer werden, wenn
die erforderliche Abschneidefrequenz für das Tiefpaßfilter
reduziert wird. Zum Beispiel wird durch Reduktion der Ab
schneidefrequenz auf ein GHz von vier GHz die für ein sol
ches Tiefpaßfilter erforderliche physikalische Dimension
deutlich vergrößert.
Außerdem dämpfen solche Filter, die aus verteilten Ele
menten bestehen, keine Frequenzen, die den ungeraden Harmo
nischen der zentralen Frequenzen des Durchlaßbandes eines
solchen Filters entsprechen (was auch bei keramischen Block
filtern auftritt, wie zuvor erwähnt). Wenn jedoch die Induk
tivitäts- und Kapazitätswerte der Komponenten von solchen
Filtern groß genug sind, sind die Frequenzen solcher un
gerader Harmonischer, die nicht gedämpft werden, so hoch,
daß das Vorhandensein solcher Harmonischer nur ein geringes
Problem darstellt.
Da jedoch die Minimierung der Größe ein kritisches Desi
gnziel für tragbare Funktelephone (wie auch für andere Funk
telephonkonstruktionen) ist, ist ein Tiefpaßfilterschalt
kreis, der nur aus verteilten Elementen aufgebaut ist und
zur Dämpfung aller unerwünschten Spektralkomponenten des mo
dulierten Signals arbeitet, unangemessen groß.
Da die tragbaren Funktelephone (und auch Funktelephone
anderer Konstruktion) in zunehmend miniaturisierten Gehäusen
verpackt werden, müssen die Schaltkreise solcher Funktele
phone gleichfalls reduzierte Dimensionen aufweisen. Die be
trächtlichen Dimensionserfordernisse, die von einem Tiefpaß
filter aus verteilten Elementen gefordert werden, wenn die
Abschneidefrequenz des Filters reduziert wird, können eine
ernstzunehmende Designanforderung werden.
Es wird weiterhin festgestellt, daß zum Minimieren der
zum Bilden der aus solchen verteilten Elementen bestehen den
Schaltkreise auf einer Oberfläche einer Leiterplatine
(ein auf der Oberfläche einer Leiterplatine gedrucktes,
verteiltes Element wird Mikrostreifen bezeichnet) erforder
lichen Fläche, solche verteilten Elemente unterhalb der
Oberfläche der Leiterplatine angeordnet werden können und
zum Beispiel eine Mittelschicht einer dreischichtigen
Leiterplatine bilden können (ein unter der Oberfläche ei
ner Leiterplatine angeordnetes, verteiltes Element wird
Streifenleitung bezeichnet).
Verteilte Elemente, die auf der Oberfläche einer Leiterplatine
gedruckte Mikrostreifen bilden, müssen abge
schirmt werden, um zu verhindern, daß elektromagnetische Ab
strahlungen, die dort erzeugt werden, die anderen Schalt
kreise des Funktelephons stören. Verteilte Elemente, die un
ter der Oberfläche der Leiterplatine angeordnete Streifen
leitungen bilden, können, auch wenn sie nicht abgeschirmt
werden müssen, nicht abgestimmt werden, wenn sie einmal herge
stellt sind.
Zum Dämpfen aller außer der erwünschten Spektralkompo
nenten eines von den Senderschaltkreisen verschiedener Funk
telephonkonstruktionen erzeugten, modulierten Signale, sind
zusätzlich zu den zuvor erwähnten, keramischen Blockfiltern,
zwei oder mehr Tiefpaßfilter in einer Reihenanordnung kas
kadiert. Ein erstes Tiefpaßfilter, das aus konzentrierten
Elementen besteht, wird zur Dämpfung einer ersten, nieder
frequenten Gruppe von spektralen Komponenten eines daran an
gelegten, modulierten Signals verwendet. Ein zweites Tief
paßfilter, das aus verteilten Elementen besteht, wird zum
Dämpfen einer zweiten, hochfrequenten Gruppe von daran ange
legten, spektralen Komponenten verwendet. Während eine sol
che kaskadierte Anordnung von Filtern die unerwünschten
Spektralkomponenten des modulierten Signals dämpft, verursa
chen solche kaskadierten Anordnungen zusätzlichen Zwischen
schaltverlust im übertragenen Signal und erhöhte Raumanfor
derungen aufgrund der Konstruktion von zwei separaten Fil
terschaltkreisen.
Aus der US-PS 4,423,396 ist ein UHF-Bandpaßfilter bekannt mit
einer Vielzahl von Resonatorstufen, welche jeweils aus einer
Parallelschaltung einer Induktivität mit einer Kapazität be
stehen. Die einzelnen Stufen sind über Koppelkapazitäten
seriell miteinander verbunden. Die Koppelkapazitäten können
in einer verteilten Art und Weise angeordnet werden, wobei in
diesem Fall ein der Phaseneinstellung dienendes Koaxialkabel
entfallen kann. Alternativ dazu kann das Koaxialkabel nach
Art einer Mikrostreifenleitung auf einem dielektrischen Sub
strat ausgebildet sein.
Aus der DE-OS 19 17 308 ist eine Abstimmeinrichtung für den
UHF-Bereich bekannt mit einem zwischen zwei Kapazitäten lie
genden Leitungskreis. Der Leitungskreis ist in sogenannter
Streifenleitungstechnik auf einem dünnen Isolierstreifen vor
gesehen der sich in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Lei
tungsplatine erstreckt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen auf einer
gedruckten Leiterplatine montierbaren Filterschaltkreis
anzugeben, dessen Platzbedarf gering ist und dennoch eine
gute Dämpfung von ausgewählten Frequenzkomponentenbereichen
bereitstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand
mehrerer Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung wird durch das Lesen im Lichte
der beigefügten Zeichnungen besser verstanden.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung eines von einem
Sender, wie etwa dem Senderschaltkreis eines Funktelephons,
erzeugten, modulierten Signals, das als Funktion der Fre
quenz aufgetragen ist.
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche, graphische Darstel
lung, die jedoch ein von einem Sender erzeugtes, moduliertes
Signal zeigt, bei dem harmonische Spektralkomponenten des
modulierten Signals durch Tiefpaßfilterschaltkreise gedämpft
worden sind.
Fig. 3 ist ein Schaltkreisdiagramm eins fünfpoligen Fil
ter, das ein Tiefpaßfilter entsprechend einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Filter
charakteristiken eines Tiefpaßfilters, das aus konzentrier
ten Elementen besteht, als Funktion der Frequenz aufgetragen
zeigt.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Bezie
hung zwischen der Abschneidefrequenz eines Tiefpaßfilters
aus verteilten Elementen und den für die in dem Filter mit
den entsprechenden Abschneidefrequenzen umfaßten Komponenten
benötigten Längen zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer kaskadierten Anord
nung von Tiefpaßfiltern, von denen ein erstes aus konzen
trierten Elementen besteht und ein zweites aus verteilten
Elementen besteht.
Fig. 7A ist ein Schaltkreisschema einer Induktivität,
die sowohl einen konzentrierten Elementbereich als auch
einen verteilten Elementbereich umfaßt.
Fig. 7B ist ein Schaltkreisschema einer Kapazität, die
sowohl einen konzentrierten Elementbereich als auch einen
verteilten Elementbereich umfaßt.
Fig. 8 ist teilweise ein Schaltkreis-, teilweise ein
schematische Diagramm eines Fünfpolfilters ähnlich dem in
dem Schaltkreisdiagramm der Fig. 3 gezeigten, eines bevor
zugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist teilweise ein Schaltkreis-, teilweise ein
schematisches Diagramm eines Fünfpolfilters ähnlich dem der
Fig. 8 aber von einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9A ist ein Modell des Fünfpolfilters der Fig. 9.
Fig. 10 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs
einer Leiterplatine, auf der das Filter der Fig. 9 ange
ordnet sein kann.
Fig. 11 ist eine aufgeschnittene Ansicht eines Bereichs
der Schaltkreistafel der Draufsicht der Fig. 9.
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm eines Funktelephons, in
dem der Filterschaltkreis des bevorzugten Ausführungsbei
spiels der vorliegenden Erfindung einen Bereich desselben
bildet.
In der graphischen Darstellung der Fig. 1 ist ein von
einem Sender, wie etwa von einem einen Bereich eines Funkte
lephons oder eines anderen, derartigen Funk-Sende/Empfängers
bildenden Schaltkreis, erzeugtes, moduliertes Signal ge
zeigt. Die Abszisse 106 ist in Einheiten von Frequenzen, wie
etwa Megahertz, skaliert, und die Ordinate ist in Einheiten
einer Größe, wie etwa Milliwatt (mW) oder Dezibel (dB) oder
dBm, skaliert.
Die Wellenform 118 ist auf dem durch die Achsen 106-112
gebildeten Achsensystem geplottet und stellt ein typisches,
moduliertes Signal dar, das von einem solchen Sender in der
Abwesenheit von oder mit ungeeigneten Filtern für uner
wünschte, harmonische Spektralkomponenten des von dem Sen
der erzeugten, modulierten Signals erzeugt wird.
Wie zuvor erwähnt, wird ein moduliertes Signal durch
Aufprägen eines Informationssignals auf ein Trägersignal er
zeugt. Die Wellenform 118, die ein solches moduliertes Si
gnal darstellt, wird durch Aufprägen eines Informationssi
gnals auf ein Trägersignal mit einer zentralen Frequenz fc,
die durch das Bezugszeichen 124 bezeichnet ist, erzeugt. Der
Informationsinhalt ist innerhalb eines um die zentrale Fre
quenz 124 des modulierten Signals zentrierten oder in der
Nähe liegen den Frequenzbandes enthalten. Ein derartiger
Frequenzbereich wird Modulationsspektrum bezeichnet und ist
in Fig. 1 durch den Wellenbereich 118A, der durch eine Pfeil
130 umschlossen ist, gekennzeichnet.
Während der Modulation des Informationssignals zum Bil
den des modulierten Signals werden auch Harmonische des er
wünschten Signals (durch den Wellenbereich 118A gekennzeich
net) mit Spektralkomponenten, die Vielfache der Frequenzen
der Spektralkomponenten des erwünschten Signals sind, er
zeugt. Solche Harmonische sind in der Figur durch die Wel
lenbereiche 118B und 118C der Wellenform 118 dargestellt.
Die durch den Wellenbereich 118B dargestellte Harmonische
wird von Spektralkomponenten mit einer zentralen Frequenz
fh1, durch das Bezugszeichen 136 gekennzeichnet, gebildet,
und die durch den Wellenbereich 118C dargestellte Harmoni
sche wird von Spektralkomponenten mit einer zentralen Fre
quenz fh2, durch das Bezugszeichen 142 gekennzeichnet, ge
bildet.
Auch wenn sie nicht in der graphischen Darstellung der
Fig. 1 gezeigt sind, werden weitere Harmonische, die aus
Spektralkomponenten höherer Vielfacher der Zentralfrequenz
124 bestehen, ebenfalls während der Modulation eines Infor
mationssignals auf ein Trägersignal erzeugt.
Da die Erzeugung solcher Harmonischer andere modulierte
Signale mit Frequenzen, die den Frequenzen der Spektralkom
ponenten der Harmonischen (wie in Fig. 1 durch die Wellenbe
reiche 118B und 118C dargestellt) entsprechen, stören kann,
ist eine Filterung der Harmonischen wünschenswert, um ihre
Übertragung und ihre mögliche, nachfolgende Störung an derer
modulierter Signale zu verhindern.
Die gestrichelt gezeigte Kurve 148 stellt die Filter
charakteristik eines Tiefpaßfilters dar. Das Tiefpaßfilter
arbeitet zur Dämpfung der Spektralkomponenten eines daran an
gelegten, modulierten Signals mit Frequenz oberhalb der Ab
schneidefrequenz des Tiefpaßfilters, und hier besitzt das
Tiefpaßfilter eine Abschneidefrequenz, die größer ist als
die maximale Frequenz des den Wellenbereich 118A umfassenden
Modulationsspektrums.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung eines modulierten
Signals, das keine harmonischen Spektralkomponenten besitzt,
die einen Teil des Signals bilden. Ein solches Signal wird
idealerweise von einem Sender, wie etwa dem Sendebereich ei
nes Funktelephons oder eines anderen Funk-Sende/Empfängers,
gesendet. Ähnlich wie die Abszisse und Ordinate, 106 und
112, der Fig. 1 sind die Achsen 156 und 162 jeweils in Ein
heiten von Frequenzen und Größen skaliert. Die Wellenform
168 umfaßt nur den Wellenbereich 168A. Die Wellenform 168
ist typisch für ein moduliertes Signal nach dem Anwenden ei
nes Tiefpaßfilters mit den Filtercharakteristiken ähnlich
den durch die Kurve 148 der Fig. 1 dargestellten Filtercha
rakteristiken. Der Informationsinhalt des modulierten Si
gnals ist in dem Wellenbereich 168A enthalten, und die Har
monischen des erwünschten, modulierten Signals sind gedämpft
und sind nicht länger Bestandteil des von dem Sender gesen
deten, modulierten Signals. Da die Harmonischen gedämpft
sind und nicht gesendet werden, stört das von dem Sender ge
sendete, modulierte Signal nicht andere modulierte Signale,
die bei den Frequenzen der Harmonischen erzeugt werden. Wie
hier oben erwähnt, filtern jedoch vorhandene Tiefpaßfilter
schaltkreise die höheren harmonischen Frequenzen entweder
unzureichend, oder sie besitzen große physikalische Ausmaße.
In dem Schaltkreisdiagramm der Fig. 3 ist ein L-C-
Schaltkreis, allgemein mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet,
gezeigt. Der Schaltkreis 200 bildet ein Fünfpol-Tiefpaßfil
ter, das entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung
aufgebaut sein kann.
Während die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung fünfpolige
Tiefpaßfilter beschreibt, ist klar, daß die Lehre der vor
liegenden Erfindung gleichfalls zum Bilden von Filtern
vieler anderer Ausführungen verwendet werden kann.
Der das fünfpolige Filter bildende Schaltkreis 200 be
steht aus drei Kapazitäten 202, 220 und 240, deren jeweils
erste Seiten mit dem Erdpotential verbunden sind. Die zwei
ten Seiten der Kapazitäten 202 und 220 sind über eine Induk
tivität 260 und die zweiten Seiten der Kapazitäten 220 und
240 sind über eine Induktivität 280 miteinander verbunden.
Außerdem sind Impedanzelemente 292 und 296 in dem Schalt
kreisdiagramm gezeigt und stellen jeweils Eingangs- und Ab
schlußimpedanzen dar. Wie bekannt, werden die Kapazitäts
werte der Kapazitäten 202-240 und die Induktivitätswerte der
Induktivitäten 260-280 in Abhängigkeit von den Werten der
Eingangs- und Abschlußimpedanzen und der gewünschten Ab
schneidefrequenz des aus der L-C-Kombination bestehenden
Filters 200 geformt.
Wie zuvor erwähnt, können die in einem Filterschaltkreis
wie in dem Schaltkreis 200 umfaßten Schaltkreiselemente kon
zentrierte, d. h. diskrete Elemente umfassen. Jedoch dämpft
die Filtercharakteristik eines Tiefpaßfilters, das solche
Elemente umfaßt, die Spektralkomponenten oberhalb von eini
gen GHz eines an ein solches Filter angelegten Signals in
unzureichender Weise.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Filtercha
rakteristik eines Tiefpaßfilters wie des Schaltkreis 200 der
Fig. 3, wenn die das Filter bildenden Schaltkreiselemente
konzentrierte Elemente umfassen. Die Abszisse ist in Einhei
ten von Frequenzen, hier Megahertz, skaliert, und die Ordi
nate 312 ist in Einheiten von Größen, wie Milliwatt (mW)
oder Dezibel (dB oder dBm) skaliert. Die Kurve 318 stellt
die Filtercharakteristik des Tiefpaßfilters dar, wenn es
konzentrierte Elemente umfaßt. Das erwünschte Durchlaßband
des Tiefpaßfilter umfaßt einen Frequenzbereich, der durch
die von dem Liniensegment 330 umfaßten Frequenzbereich und
eine Abschneidefrequenz einer mit dem Bezugszeichen 336 be
zeichneten Frequenz gebildet wird. In einem Funktelephon,
das zum Übertragen von modulierten Signalen in einem zellu
lären Kommunikationssystem in den Vereinigten Staaten arbei
tet, kann die Abschneidefrequenz eines Tiefpaßfilters, das
einen Teil der Senderschaltkreise eines solchen Funktele
phons bildet, zum Beispiel eine Frequenz mit einem Wert von
ungefähr einem GHz sein.
Ein ideales Tiefpaßfilter dämpft Spektralkomponenten ei
nes daran angelegten Signals, die Frequenzen oberhalb der
Abschneidefrequenz des Filters besitzen. Wenn jedoch, wie zu
vor festgestellt wurde, das Tiefpaßfilter aus konzentrierten
Schaltkreiselementen besteht, ist die Dämpfung von hochfre
quenten Spektralkomponenten eines daran angelegten Signals
unzureichend. Die rechte Seite der Kurve 318 zeigt an, daß
nur eine sehr geringe Dämpfung der hochfrequenten Spektral
komponenten eines an ein solches Filter angelegten Signals
stattfindet. In der Tat ist ein solches Tiefpaßfilter bei
sehr hohen Frequenzen fast gänzlich unwirksam als Tiefpaß
filter.
Wie zuvor erwähnt, kann ein Tiefpaßfilter, wie der
Schaltkreis 200 der Fig. 3 alternativ aus verteilten Ele
menten bestehen. Während ein Tiefpaßfilterschaltkreis aus
solchen verteilten Elementen höherfrequente Spektralkompo
nenten eines daran angelegten Signals in ausreichender Weise
dämpft, sind die, physikalischen Ausmaße, die für ein Tief
paßfilter aus verteilten Elementen erforderlich sind, wenn
die Abschneidefrequenz eines daraus gebildeten Filters von
einem relativ niedrigem Wert sein soll, wie etwa die Ein-
GHz-Abschneidefrequenz eines in einem Funktelephon, das in
einem zellulären Kommunikationssystem arbeitet, verwendeten
Tiefpaßfilters.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen der Länge, die für einen Tiefpaßfilterschaltkreis
aus verteilten Elementen erforderlich ist, und der Abschnei
defrequenz des daraus gebildeten Tiefpaßfilters. Die Ab
szisse 406 ist in Einheiten von Längen, wie etwa Millime
tern, skaliert, und die Ordinate 412 ist in Einheiten von
Frequenzen, wie etwa GHz, skaliert. Die Kurve 418 ist eine
Auftragung der Beziehung zwischen der erforderlichen Länge
der in den verteilten Elementen umfaßten Übertragungsleitun
gen eines solches Tiefpaßfilter, die für ein Tiefpaßfilter
mit Abschneidefrequenz verschiedener Werte erforderlich
sind. Mit abnehmender Abschneidefrequenz des Filters nimmt
die für die in dem Filter umfaßten Übertragungsleitungen er
forderliche Länge zu. Da die Minimierung ein kritisches De
signziel beim Design von tragbaren Funktelephonen ist, ist
ein Tiefpaßfilterschaltkreis, der nur aus verteilten Elemen
ten besteht und eine Abschneidefrequenz mit einer Frequenz
besitzt, die der Abschneidefrequenz eines einen Teil eines
Funktelephons, das zum Senden von Signalen in einem zellulä
ren Kommunikationssystem arbeitet, bildenden Tiefpaßfilters
entspricht, unangemessen groß.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer kaskadierten Anord
nung von zwei Tiefpaßfiltern. Ein erstes Tiefpaßfilter, das
durch den Block 456 bezeichnet ist, ist ein aus konzentrier
ten Elementen bestehendes Tiefpaßfilter. Ein zweites Tief
paßfilter, das durch den Block 462 bezeichnet ist, ist ein
aus verteilten Elementen bestehendes Tiefpaßfilter. Jedes
der Filter, die jeweils durch die Bezugszeichen 456 und 462
bezeichnet sind, kann zum Beispiel ein dreipoliges Tiefpaß
filter, wie der Schaltkreis 200 der Fig. 3 sein. Das aus den
konzentrierten Elementen bestehende Filter ist vorteilhafter
weise so konstruiert, daß es eine Abschneidefrequenz mit ei
nem niedrigen Wert, wie etwa die hier oben erwähnte Ein-GHz-
Abschneidefrequenz, besitzt. Das aus den verteilten Elemen
ten bestehende Tiefpaßfilter ist vorteilhafterweise so kon
struiert, daß es eine Abschneidefrequenz besitzt, die be
trächtlich höher als die hier oben erwähnte Ein-GHz-Ab
schneidefrequenz liegt, wodurch die Dimensionsanforderungen
für den Filterschaltkreis begrenzt werden.
Ein an eine Leitung 468 des Filter 456 angelegtes Signal
dämpft die Spektralkomponenten des Signals, die höher sind
als die Abschneidefrequenz des Filters. Jedoch werden auf
grund der Filtercharakteristik eines Tiefpaßfilters aus kon
zentrierten Elementen (wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 4
beschrieben) höherfrequente Spektralkomponenten des an das
Filter 456 auf Leitung 468 angelegten Signals nicht von dem
Filter gedämpft sondern über Leitung 472 weitergeleitet.
Das von dem Filter 4 auf Leitung 472 erzeugte Signal
wird an das Filter 462 angelegt. Das Filter 462 ist so auf
gebaut, daß es eine Abschneidefrequenz größer als die Ab
schneidefrequenz des Filters 456 besitzt, wobei das Filter
456 in geeigneter Weise niederfrequente Spektralkomponenten
oberhalb der Abschneidefrequenz des Filters 456 dämpft. Das
Filter 462 arbeitet zum Dämpfen der höherfrequenten Spek
tralkomponenten des auf Leitung 468 angelegten Signals, die
von dem Filter 456 nicht angemessen gedämpft werden.
Das von dem Filter 462 auf Leitung 476 erzeugte Signal
ist derart, daß Spektralkomponenten oberhalb der Abschneide
frequenzen der beiden Filter 456 und 462 gedämpft sind.
Jedoch erfordert eine solche kaskadierte Anordnung zwei
getrennte Filterschaltkreise, was zu erhöhten physikalischen
Dimensionsanforderungen und zu einem mit jedem Filter ver
bundenen Einsetzverlust führt. Daher ist eine kaskadierte
Anordnung von zwei getrennten Filterschaltkreisen bei weitem
nicht die ideale Lösung zum Dämpfen harmonischer Spektral
komponenten eines modulierten Signals, das von Sendeschalt
kreisen eines Funktelephons erzeugt wird.
Der Block 480, der gestrichelt dargestellt ist, stellt
das Filter eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vor
liegenden Erfindung dar. Ein an das Filter auf Leitung 468
angelegtes Signal wird gefiltert, und auf Leitung 476 wird
ein gefiltertes Signal erzeugt. Anstelle einer Kaskadierung
von zwei Filtern bildet das Filter des bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiels ein einziges Filter, aber die das Filter bil
denden Komponentenelemente umfassen sowohl diskrete Element
bereiche als auch verteilte Elementbereiche. Zusätzlich sind
die Werte der das Filter bildenden kapazitiven und indukti
ven Komponenten groß genug, so daß Frequenzen der ungeraden
Harmonischen, die nicht gedämpft werden, von so hohem Wert
sind, daß der Mangel von Dämpfung bei solchen Harmonischen
nur geringe Probleme bereitet.
Fig. 7A ist ein teilweises Schaltkreis-, teilweises
Blockdiagramm einer Induktivität, die allgemein mit dem Be
zugszeichen 500 bezeichnet ist, die nach der Lehre der vor
liegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Induktivität 500 um
faßt aus zwei Bereiche, einen ersten Bereich, der mit dem
Bezugszeichen 506 bezeichnet ist und aus einer diskreten in
duktiven Komponenten (also einer Spule) besteht, und einen
zweiten Bereich, der mit dem Bezugszeichen 512 bezeichnet
ist und aus einem verteilten Element (also einer Übertra
gungsleitung) besteht.
Fig. 7B ist ein teilweises Schaltkreis-, teilweises
Blockdiagramm einer Kapazität, die allgemein mit dem Bezugs
zeichen 550 bezeichnet ist, die nach der Lehre der vorliegen
den Erfindung aufgebaut ist. Die Kapazität 550 umfaßt aus
zwei Bereiche, einen ersten Bereich, der mit dem Bezugszei
chen 556 bezeichnet ist und aus einem diskreten Kondensator
besteht, und einen zweiten Bereich, der mit dem Bezugszei
chen 562 bezeichnet ist und aus einem verteilten Element
(also einer Übertragungsleitung) besteht.
Induktivitäten und Kapazitäten ähnlich der Induktivität
500 und der Kapazität 550 in den Fig. 7A und 7B können
verwendet werden, um einen Filterschaltkreis, wie etwa den
Schaltkreis 200 der Fig. 3 zu bilden. Die Verwendung von
konzentrierten Elementen, bezeichnet mit den Bezugszeichen
506 und 556 der Induktivität 500 und der Kapazität 550 der
Fig. 7A und 7B ermöglicht, daß ein daraus konstruiertes
Tiefpaßfilter eine Abschneidefrequenz von relativ niedrigem
Wert (wie etwa dem oben erwähnten Ein-GHz-Wert) besitzt.
Analog ermöglicht die Verwendung von verteilten Elementen,
die durch Bezugszeichen 512 und 562 der Induktivität 500 und
der Kapazität 550 der Fig. 7A und 7B bezeichnet sind, daß
ein daraus konstruiertes Tiefpaßfilter hochfrequente Spek
tralkomponenten eines daran angelegten Signals in angemesse
ner Weise dämpft. Da nur die Konstruktion eines einzigen
Filterschaltkreises erforderlich ist, um die unerwünschten
Spektralkomponenten eines daran angelegten Signals zu dämp
fen, werden die mit der Kaskadierung von zwei getrennten
Filterschaltkreisen verbundenen Probleme vermieden.
Fig. 8 ist teilweise ein Schaltkreis-, teilweise ein
schematisches Diagramm eines fünfpoligen Tiefpaßfilter
schaltkreises, der allgemein mit dem Bezugszeichen 600 be
zeichnet ist, eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Erfindung. Ähnlich dem in dem Schaltkreisdia
gramm der Fig. 3 gezeigten Schaltkreis 200 besteht der
Schaltkreis 600 aus drei Kapazitäten und zwei Induktivitä
ten.
Eine erste Kapazität, bezeichnet durch den Block 602,
der gestrichelt dargestellt ist, umfaßt sowohl eine diskrete
kapazitive Komponente als auch eine verteilte kapazitive
Komponente. Demzufolge umfaßt die Kapazität 602 eine Über
tragungsleitung 604, die an ihren gegenüberliegenden Enden
mit diskreten Kapazitäten 616 und 618 verbunden ist.
Auf ähnliche Weise umfaßt eine zweite Kapazität, be
zeichnet durch den Block 620, der gestrichelt dargestellt
ist, sowohl eine diskrete kapazitive Komponente als auch
eine verteilte kapazitive Komponente. Demzufolge umfaßt die
Kapazität 620 eine Übertragungsleitung 622, die an ihren ge
gen überliegenden Enden mit diskreten Kapazitäten 637 und
638 verbunden ist.
Außerdem umfaßt eine dritte Kapazität, bezeichnet durch
den Block 640, der gestrichelt dargestellt ist, sowohl eine
diskrete kapazitive Komponente als auch eine verteilte kapa
zitive Komponente. Demzufolge umfaßt die Kapazität 640 eine
Übertragungsleitung 642, die an ihren gegenüberliegenden En
den mit diskreten Kapazitäten 654 und 656 verbunden ist.
Die Kapazitäten sind alle an ihren ersten Enden gemein
sam mit einem Erdpotential verbunden. Die Kapazitäten 602
und 620 sind an ihren zweiten Enden mit einer gestrichelt ge
zeigten Induktivität 660 verbunden. Die Induktivität umfaßt
eine diskrete induktive Komponente und eine verteilte induk
tive Komponente. Demzufolge umfaßt die Induktivität 660 eine
Spule 664 und eine Übertragungsleitung 666.
Auf ähnliche Weise verbindet eine Induktivität 680 die
zweiten Seiten der Kapazitäten 620 und 640. Die durch einen
gestrichelt dargestellten Block bezeichnete Induktivität 680
umfaßt ebenfalls eine diskrete induktive Komponente und eine
verteilte induktive Komponente. Demzufolge umfaßt die Induk
tivität 680 eine Spule 688 und eine Übertragungsleitung 682.
Da die diskreten kapazitiven und induktiven Komponenten
bereiche der Komponenten des Filterschaltkreises 600 zum
Dämpfen der niederfrequenten Spektralkomponenten eines daran
angelegten Signals arbeiten, werden die physikalischen Aus
maße des Filterschaltkreises minimiert. Da außerdem die ver
teilten Komponentenbereiche der Komponenten des Filterschalt
kreises 600 auf angemessene Weise die höherfrequenten Spek
tralkomponenten eines an das Filter angelegten Signals dämp
fen, werden alle außer den erwünschten Spektralkomponenten
eines an den Filterschaltkreis 600 angelegten Signals auf
angemessene Weise gedämpft.
In dem teilweisen Schaltkreis-, teilweise schematischen
Diagramm der Fig. 9 ist ein weiterer fünfpoliger Tiefpaßfil
terschaltkreis, allgemein mit dem Bezugszeichen 700 bezeich
net, eines alternativen, bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die verteilte Elemente
umfassenden Bereiche jedes Schaltkreiskomponentenelements
des Schaltkreises 700 bestehen teilweise aus Streifenleitun
gen, die unterhalb einer Oberfläche einer Schaltkreistafel
angeordnet sind. Wie zuvor erwähnt, ist, wenn die die ver
teilten Elemente bildenden Übertragungsleitungen aus Strei
fenleitungen und nicht aus Mikrostreifen bestehen, eine zu
sätzliche Abschirmvorrichtung zum Verhindern des Abstrahlens
von Funkfrequenzwellen, die andere Schaltkreise stören könn
ten, nicht erforderlich.
Wiederum umfaßt der fünfpolige Tiefpaßfilterschaltkreis
700 drei Kapazitäten und zwei Induktivitäten. Jede Kapazität
und jede Induktivität des Schaltkreises 700 umfaßt sowohl
verteilte Elementkomponenten als auch diskrete Elementkompo
nenten. Es ist festzustellen, daß die verteilten Elementkom
ponenten des Schaltkreises 700, die Mikrostreifen bilden,
durch schraffiert dargestellte Blöcke dargestellt sind, und
daß die verteilten Elementkomponenten, die Streifenleitungen
bilden, durch Blöcke ohne Schraffierung dargestellt sind.
Eine erste Kapazität, durch den gestrichelten Block 702
dargestellt, umfaßt eine diskrete kapazitive Komponente und
eine verteilte kapazitive Komponente. Demzufolge umfaßt die
Kapazität 702 Streifenleitungen 704, 706, 708 und 710 und
Mikrostreifen 712 und 714. Die Mikrostreifen 712 und 714
sind elektrisch über Kontaktlöcher, die sich durch eine
Schaltkreistafel zwischen den Streifenleitungen und den da
mit verbundenen Mikrostreifen erstrecken, mit den Streifen
leitungen 708 und 710 verbunden. Diskrete Kapazitäten 716
und 718 sind jeweils mit ihren ersten Enden elektrisch mit
den Mikrostreifen 712 und 714 verbunden. Die zweiten Seiten
der Kapazitäten 716 und 718 sind mit dem elektrischen Erdpo
tential verbunden.
Eine zweite Kapazität, durch den gestrichelten Block 720
dargestellt, umfaßt eine diskrete kapazitive Komponente und
eine verteilte kapazitive Komponente. Demzufolge umfaßt die
Kapazität 720 Streifenleitungen 722, 724, 726, 728, 730 und
732 und Mikrostreifen 734 und 736. Die Mikrostreifen 734 und
736 sind elektrisch über Kontaktlöcher, die sich durch eine
Schaltkreistafel zwischen den Streifenleitungen und den da
mit verbundenen Mikrostreifen erstrecken, mit den Streifen
leitungen 730 und 732 verbunden. Diskrete Kapazitäten 737
und 738 sind jeweils mit ihren ersten Enden elektrisch mit
den Mikrostreifen 734 und 736 verbunden. Die zweiten Seiten
der Kapazitäten 737 und 738 sind mit dem elektrischen Erdpo
tential verbunden.
Eine dritte Kapazität, durch den gestrichelten Block 740
dargestellt, umfaßt eine diskrete kapazitive Komponente und
eine verteilte kapazitive Komponente. Demzufolge umfaßt die
Kapazität 740 Streifenleitungen 742, 744, 746 und 748 und
Mikrostreifen 750 und 752. Die Mikrostreifen 750 und 752
sind elektrisch über Kontaktlöcher, die sich durch eine
Schaltkreistafel zwischen den Streifenleitungen und den da
mit verbundenen Mikrostreifen erstrecken, mit den Streifen
leitungen 746 und 748 verbunden. Diskrete Kapazitäten 754
und 756 sind jeweils mit ihren ersten Enden elektrisch mit
den Mikrostreifen 750 und 752 verbunden. Die zweiten Seiten
der Kapazitäten 754 und 756 sind mit dem elektrischen Erdpo
tential verbunden.
Eine erste Induktivität, durch den gestrichelten Block
760 dargestellt, umfaßt eine diskrete induktive Komponente
und eine verteilte induktive Komponente. Demzufolge um faßt
die Induktivität 760 eine Streifenleitung 762 und Mi
krostreifen 764 und 766. Die Streifenleitung 762 ist elek
trisch über ein Kontaktloch, das sich durch eine Schaltkreis
tafel zwischen der Streifenleitung und dem Mikrostreifen er
strecken, mit der Mikroleitung 764 verbunden. Eine Spule 768
ist elektrisch mit den Mikrostreifen 764 und 766 verbunden.
Eine zweite Induktivität, durch den gestrichelten Block
780 dargestellt, umfaßt eine diskrete induktive Komponente
und eine verteilte induktive Komponente. Demzufolge umfaßt
die Induktivität 780 eine Streifenleitung 782 und Mi
krostreifen 784 und 786. Die Streifenleitung 782 ist elek
trisch über ein Kontaktloch, das sich durch eine Schaltkreis
tafel zwischen der Streifenleitung und dem Mikrostreifen er
strecken, mit der Mikrolenkung 784 verbunden. Eine Spule 788
ist elektrisch mit den Mikrostreifen 784 und 786 verbunden.
Die Länge der Streifenleitungen 762 und 782 der Indukti
vitäten 760 und 780 bestimmen jeweils den Betrag der Kopp
lung zwischen den verteilte Elemente umfassenden Kapazitäten
706 und 720 auf der einen und 720 und 740 auf der anderen
Seite.
Es ist festzustellen, daß die die verteilten Elemente
bildenden Streifenleitungen aus im allgemeinen rechtwinkli
gen Übertragungsleitungssegmenten bestehen, da die Charak
teristik solcher Segmente leicht modelliert werden kann. An
dere Kombinationen, von Leitungssegmenten oder andere Konfi
gurationen von Übertragungsleitungen sind natürlich auch
möglich.
In dem Blockdiagramm der Fig. 9A ist ein Modell des
Schaltkreises 700 der Fig. 9 gezeigt. Das Modelle wird all
gemein mit dem Bezugszeichen 700A bezeichnet. Elemente des
Schaltkreises 700 werden auf ähnliche Weise numeriert und
stellen eine ähnliche Struktur das. Demzufolge wird die
Struktur nicht wieder im Detail beschrieben. Es wird jedoch
festgestellt, daß die Kopplung zwischen Übertragungslei
tungssegmenten, die die verteilten Elemente von benachbarten
Kapazitäten des in dem Schaltkreis 700A um faßten dreipoli
gen Filters bilden, leicht modelliert werden kann, und eine
solche Kopplung wird durch das Modell 700A des Schaltkreises
700 gezeigt.
Insbesondere wird die Kopplung zwischen Streifenleitun
gen 708A und 726A durch das Element 802A dargestellt; die
Kopplung zwischen den Streifenleitungen 704A und 722A wird
durch das Element 804A dargestellt; die Kopplung zwischen
den Streifenleitungen 706A und 724A wird durch das Element
806A dargestellt; die Kopplung zwischen den Streifenleitun
gen 710A und 728A wird durch das Element 808A dargestellt.
Auf ähnliche Weise wird die Kopplung zwischen Streifen
leitungen 726A und 746A durch das Element 810A dargestellt;
die Kopplung zwischen den Streifenleitungen 722A und 742A
wird durch das Element 812A dargestellt; die Kopplung zwi
schen den Streifenleitungen 724A und 744A wird durch das
Element 814A dargestellt; die Kopplung zwischen den Streifen
leitungen 728A und 748A wird durch das Element 816A darge
stellt.
Da der Schaltkreis 700 der Fig. 9 durch den Schaltkreis
700A der Fig. 9 genau modelliert wird, kann ein Tiefpaßfil
ter mit den gewünschten Charakteristiken genau entworfen
werden.
In der Draufsicht der Fig. 10 ist ein Bereich einer
Schaltkreistafel gezeigt, allgemein mit dem Bezugszeichen
900 bezeichnet, auf der ein Filterschaltkreis wie der
Schaltkreis 700 der Fig. 8 angeordnet ist. Da nur die dis
kreten kapazitiven und induktiven Komponenten auf der Ober
fläche der Schaltkreistafel 900 angeordnet sind, sind nur
diskrete Kapazitäten 916, 918, 937, 938, 954 und 956 und
diskrete Induktivitäten 968 und 988 gezeigt. Da die verteil
ten Elemente Streifenleitungen umfassen, die unter der Ober
fläche der Schaltkreistafel 900 angeordnet sind, sind solche
Streifenleitungen nicht in der Figur gezeigt.
Fig. 11 ist ein Schnitt eines Bereichs der Schaltkreis
tafel 900 entlang der Linie 11-11 der Fig. 10. Der Schnitt
der Fig. 11 zeigt die Verbindung zwischen dem Mikrostreifen,
der einen Kontakt auf einer Oberfläche der Schaltkreistafel
900 bildet, und der Streifenleitung 910, die unter der Ober
fläche der Schaltkreistafel 900 angeordnet ist. Ein Kontakt
loch 910A verbindet den Mikrostreifen 914 mit der Streifen
leitung 910. Ähnliche Kontaktlöcher verbinden Kontakte bil
dende Mikrostreifen und Streifenleitungen an anderen Schalt
kreisstellen des den Filterschaltkreis des bevorzugten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung bildenden
Schaltkreises.
In dem Blockdiagramm der Fig. 12 ist ein Funktelephon,
allgemein mit dem Bezugszeichen 950 bezeichnet, gezeigt, das
einen Filterschaltkreis umfaßt, der nach der Lehre der vor
liegenden Erfindung aufgebaut ist. Das Funktelephon 950 um
faßt sowohl Sender- als auch Empfängerschaltkreise.
Die Senderschaltkreise des Funktelephons 950 bestehen
aus einem Wandler, wie etwa einem Mikrophon 954, das ein mo
duliertes Signal auf Leitung 958 an einen Modulator 962 an
legt. Der Modulator 962 erzeugt auf Leitung 966 ein modu
liertes Signal, das an ein Bandpaßfilter 970 angelegt wird,
das vorzugsweise einen Bereich eines Duplexers 974 bildet.
Das Filter 970 erzeugt auf Leitung 978 ein Signal, das an
ein Filter 982 angelegt wird, das vorzugsweise von einer dem
Filter 700 der Fig. 8 entsprechenden Konstruktion ist. Das
Filter 982 bildet ein Tiefpaßfilter, das zum Dämpfen aller
Bereiche des daran auf Leitung 978 angelegten Signals außer
der gewünschten Bereiche arbeitet. Das Filter 982 erzeugt
auf Leitung 986 ein Signal, das an eine Antenne 990 angelegt
wird, von der aus das gefilterte Signal gesendet wird.
Die Empfängerschaltkreise des Funktelephons 950 erhalten
ein Signal nach dem Empfang durch die Antenne 990 und dem
Anlegen an den Filterschaltkreis 982 über die Leitung 986
ein gefiltertes Signal auf Leitung 994, das an ein Bandpaß
filter 998 angelegt wird. Das Filter 998 umfaßt vorzugsweise
einen Bereich des Duplexers 974. Das Filter erzeugt ein ge
filtertes Signal auf Leitung 1000, das an einen Demodulator
1002 angelegt wird. Der Demodulator 1002 erzeugt ein demodu
liertes Signal auf Leitung 1004, das an einen Wandler, wie
etwa einen Lautsprecher 1006, angelegt wird.
Da das Filter des bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung minimale physikalische Ausmaße be
sitzt, während es immer noch ausreichend alle Spektralkompo
nenten eines daran angelegten Signals außer den erwünschten
Komponenten dämpft, bildet das Filter des bevorzugten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vor teilhafter
weise einen Bereich eines Funktelephons.
Claims (10)
1. Filterschaltkreis, der auf einer gedruckten Leiterplatine
montiert ist, zum Dämpfen von ausgewählten
Frequenzkomponentenbereichen eines an das Filter angelegten
Signals mit einem LC-Schaltkreis mit wenigstens einer Induk
tivität, wobei die Induktivität eine auf der Platine angeord
nete, diskrete Induktivitätskomponente umfaßt, und mit wenig
stens einer Kapazität, welche einen ersten und zweiten Teil
aufweist, wobei der erste Teil eine auf der Leiterplatine an
geordnete diskrete Kapazitätskomponente umfaßt und der zweite
Teil eine verteilte Kapazitätskomponente umfaßt, die eine
Streifenleitung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Streifenleitung (910) der verteilten Kapazitätskomponente in der Leiterplatine angeordnet ist und die verteilte Kapa zitätskomponente (556) weiterhin eine Mikrostreifenleitung (914) aufweist, die auf einer Oberfläche der Leiterplatine angeordnet ist, und
daß die Induktivität (500) weiterhin eine verteilte Indukti vitätskomponente (512) aufweist, die aus einer, in der Platine angeordneten Streifenleitung und einer, auf einer Oberfläche der Platine angeordneten Mikrostreifenleitung be steht.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Streifenleitung (910) der verteilten Kapazitätskomponente in der Leiterplatine angeordnet ist und die verteilte Kapa zitätskomponente (556) weiterhin eine Mikrostreifenleitung (914) aufweist, die auf einer Oberfläche der Leiterplatine angeordnet ist, und
daß die Induktivität (500) weiterhin eine verteilte Indukti vitätskomponente (512) aufweist, die aus einer, in der Platine angeordneten Streifenleitung und einer, auf einer Oberfläche der Platine angeordneten Mikrostreifenleitung be steht.
2. Filterschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die verteilte Induktivitätskomponente (512) weiterhin
eine Durchkontaktierung (910A) aufweist zum Verbinden der
Mikrostreifenleitung (914) und der Streifenleitung (910) der
verteilten Induktivitätskomponente (512).
3. Filterschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der LC-Schaltkreis wenigstens zwei voneinander
beabstandete Kondensatoren (602, 620) umfaßt, welche durch
eine Induktivität (660) verbunden sind, wobei die Kopplung
zwischen den Kondensatoren durch eine geeignete Auswahl der
Länge der verteilten Induktivitätskomponente (666) bestimmt
ist.
4. Filterschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitung der
verteilten Kapazitätskomponente aus wenigstens zwei
Streifenleitungssegmenten vorgegebener Größe gebildet ist.
5. Filterschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verteilte Kapazitäts
komponente wenigstens eine Durchkontaktierung (910A) zum Ver
binden der Mikrostreifenleitung (914) und der Streifenleitung
(910) der verteilten Kapazitätskomponente umfaßt.
6. Filterschaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Seite der diskreten Kapazitätskomponente den
ersten Teil der wenigstens einen Kapazität umfaßt und elek
trisch mit der Mikrostreifenleitung der verteilten Kapazi
tätskomponente verbunden ist, welche den zweiten Teil der
wenigstens einen Kapazität umfaßt.
7. Filterschaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Seite der diskreten Kapazitätskomponente,
welche den ersten Teil der wenigstens einen Kapazität umfaßt,
mit dem Massepotential gekoppelt ist.
8. Filterschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Induktivi
tätskomponente, welche den ersten Teil der wenigstens einen
Induktivität umfaßt, eine Spulenwicklung (664) aufweist.
9. Filterschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Kapazitäts
komponente (616, 618), welche den ersten Teil der wenigstens
einen Kapazität umfaßt, einen Plattenkondensator aufweist,
dessen parallele Platten durch ein dielektrisches Material
voneinander getrennt sind.
10. Filterschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der LC-Schaltkreis ein
mehrpoliges Tiefpaßfilter aufweist, wobei die Kapazitäten des
mehrpoligen Tiefpaßfilters durch Induktivitäten voneinander
getrennt sind und die hängen der verteilten
Induktivitätskomponenten, welche die zweiten Teile der Induk
tivitäten bilden, die Kopplung zwischen nebeneinanderliegen
den voneinander beabstandeten Kondensatoren bestimmen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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