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Die Erfindung betrifft ein UHF-Bandpaßfilter mit wenigstens zwei in je
einem Hohlraum befindlichen Resonatoren.
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Derartige Filter sind bekannt und werden insbesondere zum Filtern der
verschiedenen Fernsehkanäle in den Kabelnetzwerken verwendet.
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Der größte Nachteil klassischer UHF-Filter ist, daß die Kopplung
zwischen Resonatoren mittels Leiterdrähte von Hand erfolgt, deren gute Positionierung
sich außerordenflich schwierig finden läßt, um die gewünschte Bandbreite und die
verlangte Selektivität um die Zwischenfrequenz jedes Kanals herum zu erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen.
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In der Zeitschrift "Siemens-Bauteile-Informationen, Vol. 6, Nr. 6,
Dezember 1968, S. 200-201, München, DE; K. Pichler et al.: Vierkreis-UHF-
Bandfilter YH AF 1010" wird ein Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
beschrieben, in dem die Kopplungen zwischen zwei benachbarten Resonatoren mit Hilfe
von Metallstücken verwirklicht werden, die durch die Hohlraumwände geführt und
durch Strahlung nach den Resonatoren gekoppelt werden.
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In der Patentschrift US-A-3 693 115 erfolgen die Kopplungen zwischen
zwei benachbarten Resonatoren direkt mittels Strahlung durch große Öffnungen in den
Hohlraumwänden.
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Erflndungsgemäß ist ein Bandpaßfilter besonders dadurch gekennzeichnet,
daß die Kopplung zwischen Eingang oder Ausgang und Resonator sowie zwischen
Resonatoren untereinander mit Hilfe auf einer Leiterplatte gezeichneter Leitungen durch
die Trennwände von Hohlräumen verwirklicht wird, wobei die Leitungen derart
angeordnet werden, daß die Energieübertragung zwischen den Leitungen und den
Resonatoren ausschließlich auf dem Strahlungsweg erfolgt.
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Da weiter die auf einer Leiterplatte gezeichneten Leitungen ortsfest sind,
haben die bei der Herstellung erhaltenen Kopplungen eine ausgezeichnete
Reproduzierbarkeit und die Anfertigung ist frei von Handeinstellungen, sobald im
Zeichenbüro die Schaltungsleitungen vorgezeichnet und also optimiert sind.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Filter noch dadurch
gekennzeichnet, daß die Hohlräume durch den Zusammenbau von zwei Guß-
Halbschalen gebildet werden, von denen eine derart geformte Elemente enthält, daß sie
jeweils den Selbstinduktivitätsteil jedes Resonators bilden, wobei der zugeordnete
Kondensator zwischen diesem Selbstindukltivitätselement und dem Boden der anderen
Halbschale angebracht wird.
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Durch Anwendung der Gußtechnik ist eine ausgezeichnete
Reproduzierbarkeit bei der Herstellung aller Filterelemente gewährleistet. Außerdem
wird das Selbstinduktivitätselement wirtschaftlich hergestellt.
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Bekannt ist, jeden Resonator mit einem Drehkondensator für die Regelung
der mittleren Frequenz des Filters auszurüsten, wobei es vorteilhaft ist, wenn die
Selbstinduktivitätselemente eine Zylinderform haben und der Drehkern jedes
Drehkondensators im Hohlraum des entsprechenden zylinderförmigen Elements derart
lagert, daß der Drehkern zum Regeln durch das Rohr zugänglich ist.
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Bekannt ist, daß die UHF-Wellen sich derart über die Oberfläche
fortpflanzen, daß die momentane Einführung eines Schraubenziehers in den Hohlraum
des Selbstinduktivitätselements den Betrieb des Resonators nicht ändert.
Zum Gewährleisten eines guten elektrischen Kontakts der Einheit ist es
vorteilhaft, zwischen den Elementen der Resonatoren eine metallische federnde
Unterlegscheibe anzubringen, die den möglichen Herstellungsspielraum zwischen den
zwei Halbschalen ausgleicht und in allen Fällen einen guten Kontaktdruck gewährleistet.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Kopplungs-
Leiterplatte aus einem halbstarren Werkstoff; sie ist in den in jeder Halbschale
angebrachten Schlitzen zwischengelegt und die Schlitze sind etwas versetzt, um die
Leiterplatte einzuklemmen und gemeinsam die Massekontakte zwischen der Leiterplatte
und den Halbschalen zu gewährleisten.
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Auf diese Weise enthält das Filter keine Lötverbindungen, was die
Herstellungskosten senkt und weiter vorteilhaft die Reproduzierbarkeit der Qualität
garantiert.
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Beim Fernsehen enthält das UHF-Filter 45 von 21 bis 65 numerierte
Kanäle, für die Selektivitätsnormen angelegt werden (1/300(ΔF/F(1/30). Um diese
Selektivität im ganzen Band zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn alle Umstände gleich
bleiben, mehrere Drucke der Leiterplatte vorzunehmen, wobei ein bestimmter
Druckvorgang es möglich macht, für eine Reihe mehrerer benachbarter Kanäle das
gesuchte Kopplungsverhältnis zu erhalten.
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Beim Kabelfernsehen ist es wichtig, homogene Pegelsignale zu liefern,
und dazu wird auf der Leiterplatte ein Regelabschwächer zum Ändern der
Übertragungsabschwächung angeordnet.
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Dieser Abschwächer wird auf der Leiterplatte verlötet, befindet sich aber
in einem weiteren Hohlraum auf eine solche Weise, daß die Filterselektivität nicht
beeinflußt wird.
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Ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird
nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine aufgebrochene perspektivische Paralleldarstellung eines
Formteils,
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Fig. 2 einen Durchschnitt durch das Filter mit weiteren Einzelheiten,
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Fig. 3 eine Ansicht einer Leiterplatte.
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In Fig. 1 ist die untere Halbschale (DCI) des Filters mit einer länglichen
allgemeinen Rechteckform und mit vier inneren Trennwänden P1, P2, P3 und P4
dargestellt, die fünf Hohlräume abgrenzen. Die äußersten Hohlräume enthalten die
Selbstinduktivitätselemente D1, S2, S3 und S4, die in diesem Fall zylinderförmig sind,
d.h. rohe, aus Zamac hergestellte Hohlprodukte, was aber nicht unbedingt notwendig
ist. Ähnliche Formen sind dabei möglich, sogar eine oberflächenmetallisierte Kunststoff-
Gußform. Die Innenwände sind mit Ausnehmungen versehen, die zum Aufnehmen der
Leiterplatte (CI) mit den Koppelspuren dienen.
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Das Filtergehäuse enthält ebenfalls eine obere Halbschale (DCS) und die
Einheit ist in Fig. 2a im Querschnitt dargestellt. Der Schnitt des Gehäuses (DCS, DCI)
erfolgt an der rechten Seite eines der Selbstinduktivitätselemente (SI), demgegenüber
sich eine Lagerstelle (LI) befindet. Die Elemente LI und SI dienen bei der Montage zum
Festhalten eines Drehkondensator (COV gestrichelt dargestellt) an seinem Platz, dessen
Drehkern (NA) in den Hohlraum des Selbstinduktivitätselements ragt und auf diese
Weise mit einem Schraubenzieher in der Pfeilspitzenrichtung (TV) erreichbar ist. Zum
Ausgleichen des Herstellungsspielraums und zum Gewährleisten eines guten elektrischen
Kontakts wird eine federnde Metall-Unterlegscheibe (RE) vorgesehen, beispielsweise
vom Typ ONDUFLEX. Die obere Halbschale enthält offensichtlich vier Trennwände
gegenüber den Trennwänden P1, P2, P3 und P4. Sie weisen ebenfalls Ausnehmungen
auf, um einen Durchgang (OP) für die Leiterplatte zu bilden. In der Fig. 2b ist der
Durchgang (OP) vergrößert dargestellt, um zu veranschalichen, daß die Ausnehmungen
derart etwas versetzt sind, daß die Leiterplatte (CI) bei der Montage klar verformt und
von den Halbschalen eingeklemmt wird. Auf diese Weise kann ein elektrischer Kontakt
beispielsweise an den Punkten A und B zwischen den Gehäusen und den an der rechten
Seite der Trennwände befindlichen Kupferspuren erhalten werden. Für ein gutes
Verständnis sei bemerkt, daß der Außendurchmesser des Selbstinduktivitätselements 6
mm und seine Höhe 50 mm beträgt, jede Halbschale eine Höhe von 35 mm hat, d.h.
insgesamt 700 mm für das Filter, das eine Breite von 20 mm und eine Länge von 90
mm hat. Der mittlere Hohlraum dient zum Aufnehmen des allgemein benutzten
Abschwächers, der in diesem Fall auf der Leiterplatte verlötet ist.
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Jedes Selbstinduktivitätselement (51) mit seinem zugeordneten Kondensator
(COV) bilden eine regelbare Oszillationsschaltung. Da die Hf-Ströme sich mittels des
Flächeneffekts fortpflanzen, d.h. in diesem Fall über die Außenfläche jedes
Selbstinduktivitätselements, ändert das momentane Einführen des Regelschraubenziehers
(TV) in das Rohrinnere den Betrieb der Schwingschaltung nicht.
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In Fig. 3 ist ein Beispiel der Druckverdrahtung dargestellt. Die
Kupferspuren sind hier in gestrichelter Form oder schraffiert dargestellt.
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Jede Leiterplatte hat unbedingt dieselbe Außenabmessung, z.B. 25x90,
und besteht aus halbstarrem Material zum federnden Unterstützen der erwähnten
Verformung, jedoch nur die Kupferverdrahtungen sind von jeder Druckverdrahtung zur
anderen verschieden.
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In Fig. 3 sind die Durchgangsachsen der Selbstinduktivitätselemente S1,
S2, S3, S4 und der Trennwände P1, P2, P3, P4 vertikal angegeben; und die möglichen
Kontaktachsen A und B mit dem Gehäuse an der rechten Seite der Trennwände sind
ebenfalls derart angegeben, daß auf jeder Leiterplatte eine Kupferspur an Masse liegt,
wenn sie sich am Schnittpunkt der Achsen A oder B mit den Achsen P1, P2, P3 und P4
befindet. Diese Punkte sind jeweils mit einem Kreuz X bezeichnet.
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Um die betreffende Positionierung und die Abmessungen der
Filterelemente gut darzustellen, ist das Selbstinduktivitätselement S1 mit seinem
zugeordneten Kondensator COV gestrichelt dargestellt.
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Das zu filtrierende Eingangssignal kommt im Punkt EN an und erregt
über die Spur L10 das Selbstinduktivitätselement S1, das mit seiner Kapazität COV
anspricht und selbst die Spur L11 erregt. Die Energieübertragung erfolgt hier
ausschließlich durch Strahlung. Das über L11 ankommende Signal wird vom Leiter G1
galvanisch übertragen, der auf der Spur L20 die Trennwand P1 durchquert. Das
Selbstinduktivitätselement S2 wird durch das Signal an L20 erregt und erregt selbst die
Spur L21. Die Energieübertragung zwischen S2 und L21 erfolgt hier ebenfalls
ausschließlich durch Strahlung. Das Signal wird also über den Leiter G2 übertragen, der
durch die Trennwand P2 bis zu einem mit den Klemmen A1 und A2 verbundenen
Abschwächer geht. Das Signal wird also über den Leiter G3, usw. übertragen, um nach
dem Durchgang durch die Trennwände P3 und P4 und durch die
Selbstinduktivitätselemente an die Ausgangsklemme SO zu gelangen, an dem das
filtrierte Signal zur Verfügung steht.
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Es sei bemerkt, daß der Punkt jedes Resonators mit großer Überspannung,
d.h. bei dem sich die Unterlegscheibe RE befindet, nur in Kontakt mit der Luft unter
Ausschluß jeder Dielektrizität ist, was zum Erhalten des möglichst besten
Überspannungskoeffizienten entscheidend ist.