DE762808C - Quarzbrueckenfilter, enthaltend je eine zur Vergroesserung der Bandbreite dienende Induktivitaet in jedem Brueckenzweig - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. MAI 1954

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 g GRUPPE

.T sygogVIIIc 12ig

Dr. Werner Herzog, Berlin

ist als Erfinder genannt worden

(Ges. v. 15. 7. 51) Patenterteilung bekanntgemacht am 25. Februar 1954

Quarzbrückenfilter werden bei der Erzeugung von Durchlaßkanälen mit einer Bandbreite für den Telegraphie- und Telephonieverkehr verwendet. Im Prinzip dienen hierzu zwei bekannte Arten Filter, und zwar Filter, bestehend aus Quarzen und Kapazitäten, welche relative Bandbreiten bis zu o,5 Prozent zu erreichen gestatten, und Filter, welche zusätzlich Induktivitäten enthalten und relative Bandbreiten von einigen Prozent erzielen lassen. Ein Beispiel eines Filters erster Art zeigen Abb. ι und 6, ein solches zweiter Art Abb. 2 und 7. Die untere Grenze der Bandbreite der Filter mit Induktivitäten ist von der erreichbaren Güte derselben abhängig, und zwar verlangt eine Bandbreite von 1 °/₀ eine Güte von größer als 100 und eine solche von o,2 % eine Güte von größer als 500. Die Bandbreite von Filtern mit Induktivitäten läßt sich also nicht beliebig schmal machen. Bei Filtern ohne Induktivitäten, den sogenannten Schmalbandfiltern, hängt die erzielbare Bandbreite von dem Verhältnis Quarzserienkapazität zu Quarzparallelkapazität ab. Da die Parallelkapazität nicht beliebig klein gemacht werden kann, beschränkt sie die Bandbreite. Zur Erläuterung der Verhältnisse seien Filter bei 10 MHz be-

trachtet, bei welcher Frequenz die Unmöglichkeit zur Herstellung von Quarzfiltern von TeIephoniebandbreite mit den bisherigen Mitteln klar zutage tritt. Ein Quarz der Frequenz io MHz läßt sich mit einer Serienkapazität von 4 · io-³ pF herstellen und hat hierbei eine Parallelkapazität von S pF. Zum Einstellen des Filters benötigt man eine kleine veränderliche Kapazität, die zuzüglich Schalt- und Röhrenkapazitäten beim Aufbau des Filters als klein mit ebenfalls S pF angenommen sei. Die resultierende relative Bandbreite beträgt hierbei 2,5 · IO""⁴, was einer absoluten Bandbreite von 2500 Hz entspricht. Eine Bandbreite von 2= 1250 Hz ist also die größte, ohne Induktivitäten erzielbare Breite. Xun werden Filter mit Induktivitäten betrachtet. Bei einer Güte von 300, die im allgemeinen den höchst erreichbaren Wert darstellt, ist die erzielbare Mindestbreite 33 000 Hz. Der ungefähre Bandbreitenbereich von 2500 Hz bis 33 000 Hz läßt sich also im Kurzwellenbereich mit Filtern gebräuchlicher Art nicht herstellen, was um so schwieriger ist, als die wichtigsten Bandbreiten 12 000 bis 20 000 Hz, entsprechend einem Modulationsfrequenzbereich von 6000 bis 10 000 Hz, innerhalb dieses Bereiches liegen.

Die erfindungsgemäßen Filter überbrücken diese Lücke. Die Erfindung geht von der bekannten Schaltung des erwähnten Quarzbrückenfilters aus, welches einen oder mehrere Quarze und je eine zur Vergrößerung der Bandbreite dienende Induktivität in jedem Brückenzweig in Reihe oder parallel zu dem Quarz oder zu der an Stelle eines Quarzes eingeschalteten Kapazität enthält. Erfindungsgemäß werden die Induktivitäten so bemessen, daß die durch diese Induktivitäten hervorgerufenen, zusätzlichen, untereinander gleichartigen Resonanzstellen (Parallelresonanz oder Serienresonanz) oberhalb oder unterhalb des Durchlaßbereiches genau oder angenähert zusammenfallen.

Bei der bekannten Bemessung fallen die zusätzlichen Resonanzstellen dagegen nicht zusammen, sondern die eine bildet die eine Grenze des Durchlaßbereiches und die andere fällt mit einer ungleichartigen Resonanzstelle des anderen Brückenzweiges zusammen.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Bei Anwendung der Erfindung werden die bekannten Schaltungen nach Abb. 2 und 7 zugrunde gelegt. Die erfindungsgemäße genaue Bemessung ist in den zugehörigen Kurvenbildern nach Abb. 5 und 10 durch einen kleinen Kreis angedeutet. Xun folgt eine genauere Erklärung der Erfindung.

Es werden zunächst zwei gebräuchliche Filter (Abb. ι und 2) mit einem einzigen Quarz ohne und mit Induktivitäten betrachtet, wobei in den Abbildungen die häufigst benutzte Form des Differentialbrückenfilters dargestellt ist, die Erfindung jedoch in gleicher Weise auf äquivalente Schaltungen, nämlich ganze Brücken sowie überbrückte T-Glieder anzuwenden ist. Der Scheinwiderstandsverlauf S der Brückenzweige I und II der in Abb. 1 und 2 gezeigten Schaltungen ist in Abhängigkeit von der Frequenz f in den Abb. 3 und 4 dargestellt. Die Sperrbereiche sind schraffiert eingezeichnet. Erwähnt sei hier nochmals, daß das Filter der Abb. ι und 3 zu schmale und das Filter der Abb. 3 und 4 zu breite Bandbreiten liefert. Man kann Abb. 4 als aus Abb. 3 hervorgegangen betrachten. Die im Brückenzweig I in Abb. 2 dazugeschaltete Spule rückt die Serienresonanz in bekannter Weise von f_s nach f_u und erzeugt ferner die neue Serienresonanzstelle f_Ue. Zusammen mit der durch die Spule im Brückenzweig II neu erzeugten Serienresonanzstelle f_2s erzielt man bekanntlich die wesentlich größere Bandbreite f_lse-f_ls gegenüber f„-f_s in Abb. 3.

Erfindungsgemäß wird die Resonanzstelle f_2s des Zweiges II in Abb. 2 auf die Stelle f_lse gelegt, so daß der Scheinwiderstandsverlauf das in Abb. 5 gezeigte Aussehen annimmt. Man erkennt eine Verringerung der Bandbreite um fise'fa gegenüber dem Breitbandfilter nach Abb. 2 und 4, jedoch eine um f_s-f_ls vergrößerte Bandbreite gegenüber dem Schmalbandfilter nach Abb. 1 und 3. Die Spulengüte ist, wie sich durch Rechnung zeigen läßt, nach wie vor durch den Abstand f_Ue-fis bestimmt und praktisch immer zu erreichen, so daß hier keinerlei Einschränkung auftritt.

Das Zusammenfallen der Resonanzstellen f_2s und f_lse ergibt eine Unendlichkeitsstelle des Dämpfungsverlaufes bei dieser Frequenz. Will man dieselbe vermeiden, um die Selektion in größerer Entfernung vom Durchlaßbereich zu verbessern, so verschiebt man beide Frequenzen um ein geringes gegeneinander. Diese Verschiebung kann beim Einstellen des Filters geschehen. Die Eigenschaften des Filters entsprechen im wesentlichen denjenigen des in Abb. ι gezeigten Schmalbandfilters.

Xun wird noch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Quarzen und Parallelspulen gezeigt. Das bekannte zu schmale Filter, nur aus Quarzen bestehend, zeigt Abb. 6, das bekannte zu breite Filter mit Quarzen und Induktivitäten Abb. 7. Der bekannte Scheinwiderstandsverlauf beider Filter ist in den Abb. 8 und 9 dargestellt. Man läßt erfindungsgemäß die beiden Resonanzstellen Z₁ „ und f₂ „ in Abb. 9 gemäß Abb. 10 zusammenfallen, was durch Abstimmen der Parallelkreise auf die Frequenz fur f.2 ρ geschieht. Das Filter hat den Aufbau nach Abb. 7, während seine Eigenschaften denjenigen des Aufbaues Abb. 6 nahekommen, wobei es jedoch die Herstellung der gewünschten fehlenden Bandbreiten erlaubt. Das erfindungs-

gemäße Verfahren läßt sich auf Filter mit einer beliebigen Quarzzahl anwenden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Quarzbrückenfilter, enthaltend einen oder mehrere Quarze und je eine zur Vergrößerung der Bandbreite dienende Induktivität in jedem Brückenzweig in Reihe oder parallel zu den Quarzen oder zu der an Stelle eines Quarzes eingeschalteten Kapazität, insbesondere für kurze Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten so bemessen sind, daß die durch diese Induktivitäten hervorgerufenen, zusätzlichen, untereinander gleichartigen Resonanzstellen (Parallelresonanz oder Serienresonanz) oberhalb oder unterhalb des Durchlaßbereiches genau oder angenähert zusammenfallen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 9509 5.S4