DE874496C - Veraenderbares elektrisches Bandfilter fuer kurze und ultrakurze Wellen - Google Patents
Veraenderbares elektrisches Bandfilter fuer kurze und ultrakurze WellenInfo
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- DE874496C DE874496C DES3192D DES0003192D DE874496C DE 874496 C DE874496 C DE 874496C DE S3192 D DES3192 D DE S3192D DE S0003192 D DES0003192 D DE S0003192D DE 874496 C DE874496 C DE 874496C
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0123—Frequency selective two-port networks comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements
-
- H—ELECTRICITY
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
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- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
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- H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
- H03H7/1708—Comprising bridging elements, i.e. elements in a series path without own reference to ground and spanning branching nodes of another series path
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- H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
- H03H7/1775—Parallel LC in shunt or branch path
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Description
Die Erfindung betrifft ein veränderbares elektrisches
Bandfilter für kurze und ultrakurze Wellen, insbesondere für Dezimeterwellen. Bekanntlich kann
man elektrische Filter für kurze Wellen z. B. aus koaxialen Leitungsstücken mit verteilter Induktivität
und Kapazität aufbauen. · Die bekannten Filter bedingen jedoch im allgemeinen einen großen Raumbedarf
und ergeben konstruktive Schwierigkeiten, wenn es sich darum handelt, den Durchlaßbereich
ίο des Bandfilters in einem verhältnismäßig großen
Frequenzbereich veränderbar zu gestalten.
Ein^verhältnismäßig großer Änderungsbereich der Frequenz bei geringem Raumbedarf läßt sich jedoch
erzielen, wenn das Filter nach dem Prinzip des Abzweigfilters mit Kapazitäten oder Induktivitäten
als Längswiderstände aufgebaut ist und als Querwiderstand einen Parallelschwingungskreis aufweist.
Der Parallelschwingungskreis wird dann gemäß der Erfindung als veränderbarer Toroidkreis (Topfkreis)
ausgebildet. Bei Toroidkreisen wird die Induktivität bekanntlich durch eine Ringspule mit einer einzigen
Windung gebildet, deren Anfang und Ende zweckmäßig auf der Innenseite des Toroids liegen und hier
in die beiden Platten des Kondensators übergehen; insbesondere benutzt man dazu rotationssymmetrisehe
Hohlkörper mit innenliegenden, die Kapazität bildenden Kreisplatten. Die Strahlung eines solchen
Kreises nach außen ist Null, da sowohl das magnetische als auch das elektrische Feld ausschließlich im
Innern des Hohlraumes verbleiben. Die Abstimmung
erfolgt ζ. B. durch Änderung des Plattenabstandes,
wobei das Toroid beispielsweise elastisch ausgebildet
ist." Gleichzeitig mit der Abstimmungsänderung des Toroidkreises kann bei einer derartigen Ausbildung
bequem eine Änderung der Längswiderstände (kapazitive oder induktive Ankopplung) vorgenommen
werden, mit dem Ziel, durch eine geeignete Ausbildung der Ankopplung in einem verhältnismäßig großen
Änderungsbereich der Frequenz, insbesondere im
ίο gesamten Äbstimmbereich des Filters, einen annähernd
konstanten Wellenwiderstand z. B. in der Größenordnung von 70 Ohm sowie eine annähernd
konstante relative Bandbreite zu erzielen.
Die kapazitive und die induktive Ankopplung sind theoretisch gleichartig. Die kapazitive Kopplung
läßt sich jedoch praktisch wesentlich reiner herstellen. Im folgenden wird daher die Erfindung an
Hand der kapazitiven Kopplung noch näher erläutert. Das grundsätzliche Schaltbild eines Abzweigfilters,
das Kapazitäten als Längswiderstände und einen Parallelschwingungskreis enthält, ist in der Fig. 1
dargestellt. Der Parallelschwingungskreis soll dabei durch einen Toroidkreis mit der Induktivität L, der
Kapazität K und dem Resonanzleitwert G gebildet
sein. Die Koppelkapazitäten sind mit C bezeichnet. Für ein solches Filter ergibt sich bei kleiner relativer
Bandbreite eine (mittlere) Resonanzfrequenz
COn —
Yl (k + c)
Die Grenzfrequenzen des Filters sind
(O1 !=ü (O0
CO0
2,R
Tk)-
Die relative Bandbreite ist
A =
ω2 —
C
~K
~K
und die Güte des Abstimmkreises
Es ist ferner die Dämpfung (J0) des Filters für die
Resonanzfrequenz
1BlUb0 =
γ Α
und der Wellenwiderstand des Filters für die Resonanzfrequenz
.
Z- -i-
Aus den obigen Formeln ist zu ersehen, daß es bei einem solchen Filter möglich ist, den Wellenwiderstand
und die relative Bandbreite im ganzen Nutzfrequenzbereich im wesentlichen konstant zu halten.
Es ist lediglich erforderlich, die Ankopplung mit der Abstimmung entsprechend zu ändern. Bei einer
Ausführung nach diesem grundsätzlichen Schema ergeben sich jedoch noch unter Umständen Dimensionierungsschwierigkeiten,
insbesondere dann, wenn der Wellenwiderstand sehr niedrig, z. B. in der Größenordnung von 70 Ohm sein soll.
Führt man in das Schaltbild der Fig. 1 noch Quer-,
kondensatoren ein, so kann man dadurch den Wellenwiderstand des Filters erniedrigen und erhält das
Schema der Fig. 2. Um die Schaltung nach Fig. 2 formal in die Schaltung nach Fig. ι zu überführen,
wird von der bekannten Identität der Schaltungen nach Fig. 3 a und 3 b Gebrauch gemacht. Mit den
Bezeichnungen dieser Figuren ist bekanntlich
C1-C2
C =
C1+C2
C1+ C2
u ist dabei das Übersetzungsverhältnis des idealen
Übertragers der Fig. 3 b. Nach Überführung der Schaltung nach Fig. 2 in die Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 erhält man für das transformierte Filter den Wellenwiderstand
7 1 _ ^o _
0 — 9 —
0 — 9 —
4J. *
A =
k + K
ω0 Cu2 ω0 (C1 + C2)
während die relative Bandbreite
C _C_ _ C2 a
"~K" (C^C2)K
wird.
Nimmt man beispielsweise an, der Wellenwiderstand soll im gesamten Nutzfrequenzbereich etwa
70 0hm betragen und die relative Bandbreite sei im ganzen Nutzfrequenzbereich annähernd 1Z80, so erhält
man für die Kapazitäten C1 und C2 die Werte
C2 =
C1 =
5600 co0
— C,
70CO0
Die Resonanzfrequenz ω0 und die Schwingkreiskapazität K können nun beispielsweise vorgeschrieben
und hieraus die Kapazitäten C1 und C2 bestimmt
werden. *
Es sei beispielsweise angenommen, daß ein Toroidkreis
verwendet wird, bei dem sich durch Änderung des Plattenabstandes die Resonanzfrequenz f0 — —
zwischen 200 MHz und 800 MHz ändern läßt. Da die Resonanzfrequenz bei einem Toroidkreis etwas lang-"
samer wächst als es der reinen Plattenkapazität entspricht (durch den Einfluß der verteilten Kapazität
im Toroid selbst), wurde in Abhängigkeit vom Plattenabstand δ in Millimetern die Resonanzfrequenz
geraessen und die wirksame Kapazität aus der Resonanzfrequenz und der berechneten Induktivität
errechnet. Der Einfluß der Zusatzkapazität k wurde dabei vernachlässigt, da sie klein gegen K ist.
Unter Verwendung der bereits angegebenen Gleichungen für die einzelnen Größen ergeben sich damit die
folgenden Werte:
Plattenabstand
δ nun
δ nun
0,1
0,2
o,5
Ge | "0 | Wirksame | Längs | Quer |
messene | XIO9 | Kapazität | kapa | kapa |
Resonanz | £/pF = | zität | zität | |
frequenz J7 /TlTTJr? |
1,32 |
/ r
I |
C2ZPF | |
/o/MHz | 1,885 | wfL | 3,94 | 6,88 |
210 | 2,83 | U5 | 2,31 | 5,21 |
3OO | 3,77 | 56,3 | 1,26 | 3,75 |
450 | 5,03 | 25,0 | 0,82 | 2,94 |
6OO | 14,1 | o,53 | 2,29 | |
8OO | 7,9 | |||
Zusatzkapazität Ä/pF = C1 · C2
C1 + C2
2,5
1,6
0,94
0,64
0,64
o,43
Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß die Kapazitäten C1 und C2 in einer günstigen Größenordnung
liegen und sich keine konstruktiven Schwierigkeiten für ihre praktische Ausführung ergeben können.
Um die geforderte Abhängigkeit der Kapazitäten C1 und C2 in möglichst einfacher Weise von der Plattenbewegung
abzuleiten, sieht die Erfindung weiter vor, bei einem elektrischen Bandfilter mit kapazitiver
Ankopplung die Meßspannung dem Toroidkreis über je eine Anschlußplatte zuzuführen und abzunehmen,
die in der einen Kapazitätsplatte des Toroidkreises fest angeordnet, jedoch von ihr isoliert sind, und in
der anderen Kapazitätsplatte gegenüber jeder Anschlußplatte eine ringförmige, über die jeweilige Anschlußplatte
herausragende Platte isoliert einzulassen. In Fig. 4 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform,
und zwar für einen der Anschlüsse bei kapazitiver Ankopplung dargestellt. Die-Meßspannung
wird über die Anschlußplatte 2 zugeführt. Diese ist in der einen Kapazitätsplatte 1 des Toroidkreises
fest angeordnet, jedoch von ihr isoliert. Die Kapazitätsplatte ι kann dabei beispielsweise geerdet sein.
Gegenüber ist in der anderen Kapazitätsplatte 3 des Schwingkreiskondensators der Ring 4 isoliert, und
zwar möglichst kapazitätsarm, eingelassen. Eine der beiden Kapazitätsplatten soll dabei beweglich sein,
beispielsweise die Platte 3. Der in ihr eingelassene Ring wird dabei mit 3 gemeinsam bewegt. Man erhält
das Schaltungsschema der Fig. 5, das grundsätzlich gleich dem Schaltungsschema der Fig. 2 ist, wenn
man es auf der rechten Seite auch noch für den anderen Anschluß ergänzt. Es läßt sich nämlich der Kapazitätsstern
mit dem Sternpunkt 4 und den Kapazitäten C14, C24 und C34 in ein Kapazitätsdreieck nach bekannten
Formeln umwandeln. Man erhält so Kapazitäten, die sich parallel zu den Kapazitäten C12, C23 und K
legen und damit wieder das Schema der Fig. 2 ergeben, das vorstehend behandelt wurde. Nach
Umwandlung des Kapazitätssternes in ein Dreieck erhält man für die Kapazitäten C1 und C2 die folgenden
Werte:
C1 = C12 +
o — C23 -f-
C14 C2
C14 + C2
^24
+ C
34
C14 -f- C24 +
'34 Zur Schwingkreiskapazität K liegt ferner noch eine
Kapazität C3 parallel, die den folgenden Wert hat:
Co =
•Ί4
C1
■14 "T C24 -f- C34
und in diese einbezogen werden kann.
Nimmt man beispielsweise an, daß die festen Kapazitäten C12 und C34 des Schemas nach Fig. 5 die folgenden
Werte besitzen:
C12 = 2,3 pF
und daß ferner
C34 = 2,0 pF
Cad —■
1,2
ö/mm
1,0
o/mm
o,3
pF
pF
-23- ., PF
o/mm
sei, so erhält man die folgenden Werte:
sei, so erhält man die folgenden Werte:
Platten | C2JoF | C1JoB | C2JoF | Ci/pF | C /pF | C /pF |
abstand | ||||||
i/mm | 12 | IO | 3,o | 7,30 | 4,00 | 0,83 |
0,1 | 6 | 5 | !,5 | 4,61 | 2,42 | 0,77 |
0,2 | 2,4 | 2 | 0,6 | 3,05 | i,35 | 0,63 |
o,5 | 1,2 | I | 0,3 | 2,59 | 0,87 | 0,48 |
I | 0,6 | 0,5 | 0,15 | 2,40 | o,54 | 0,32 |
2 | ||||||
Die festen Werte der Kapazitäten C12 und C24 sowie
die angegebenen Abhängigkeiten der Kapazitäten C24,
C1, und Co» von dem Plattenabstand können ohne
weiteres durch entsprechende Ausbildung des in Fig. 4 gezeigten Anschlusses erreicht werden. Aus der vorstehenden
Tabelle ist nun zu ersehen, daß die Werte der sich ergebenden Kapazitäten C1 und C2 mit den
in der ersten Tabelle geforderten Werten annähernd übereinstimmen. Es kann nun umgekehrt aus den
gegebenen Werten von C1 und C2 (Tabelle 2) der
Wellenwiderstand und die Bandbreite des Filters bei der gewählten Ankopplung bestimmt werden. Man
findet
Die erreichte Näherung ist praktisch vollkommen ausreichend, da der Wellenwiderstand innerhalb des
Durchlaßbandes ohnehin nicht konstant, sondern eine Funktion der Frequenz ist und Schwankungen der
Bandbreite in dem angegebenen geringen Umfang vernachlässigbar sind. Außerdem sind die durch die
mechanische Ausführung bedingten Ungenauigkeiten in der gleichen Größenordnung.
Platten | Resonanz | Wellen- | Relative |
abstand | frequenz | wider | Bandbreite |
o/mm | /o/MHz | st tin ei Z'0/Ohm |
Δ |
0,1 | 210 | 67 | 0,0123 |
0,2 | 3OO | 75 | 0,0148 |
0,5 | 45Ο | 80 | o,oi66 |
I | 6OO | 77 | 0,0155 |
2 | 8OO | 68 | 0,0126 |
Ein vollständiges Bandfilter gemäß der Erfindung ist maßstäblich in der Fig. 6 dargestellt. Die Anschlüsse
für den Eingang und den Ausgang sind dabei nach dem Schema der Fig. 4 ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel
ist angenommen, daß die Kondensatorplatten des Schwingungskreises kreisförmig ausgebildet
sind. Eingang α und Ausgang b rücken dabei verhältnismäßig
nahe aneinander. Etwas günstigere Verhältnisse erhält man, wenn man die Platten elliptisch
ausführt und Eingang und Ausgang in der größeren Achse der Ellipse anordnet.
Parallel zum Abstimmkreis wird mit Vorteil ein Spannungsmesser, z. B. eine Diode, eingeschaltet,
durch die die richtige Abstimmung des Filters, z. B. auf die Meßfreqüenz, angezeigt werden kann. Das
Bandfilter eignet sich dann mit Vorteil auch als Frequenzmesser. ^
Claims (7)
- Patentansprüche:i. Veränderbares elektrisches Bandfilter für kurze und ultrakurze Wellen, insbesondere für Dezimeterwellen, nach dem Prinzip des Abzweigfilters, bei dem die Längswiderstände des Filtergliedes Kapazitäten oder Induktivitäten sind und der Querwiderstand ein Parallelresonanzkreis ist,dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelschwingungskreis durch einen abstimmbaren Toroidkreis (Topfkreis) gebildet wird.
- 2. Bandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abstimmbare Toroidkreis aus einem verstellbaren.Plattenkandensator und einem daran angeschlossenen elastischen Toroid besteht.
- 3. Bandfilter nach Anspruch I oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswiderstände so ausgebildet und so mit der Abstimmung des Toroidkreises veränderbar sind, daß sich im gesamten Nutzfrequenzbereich ein annähernd konstanter Wellenwiderstand und eine annähernd konstante relative Bandbreite ergibt.
- 4. Bandfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung dem Toroidkreis über je eine Anschlußplätte zugeführt und abgenommen wird, die in der einen Platte der Abstimmkapazität des Toroidkreises fest angeordnet, jedoch von ihr isoliert sind, und daß in der anderen Kapazitätsplatte gegenüber jeder Anschlußplatte eine ringförmige, im Durchmesser über die jeweilige Anschlußplatte herausragende Platte isoliert eingelassen ist.
- 5. Bandfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsplatten des Toroidkreises elliptisch und die Anschlußplatten in der größten Ausdehnungsrichtung der Kondensatorplatten angeordnet sind.
- 6. Bandfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß. parallel zum Toroidkreis ein Spannungsmesser, z.B. eine Diode, geschaltet ist.
- 7. Verwendung des Bandfilters nach Anspruch 6 zur Frequenzmessung.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 5105 4.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR956584D FR956584A (de) | 1943-04-03 | ||
BE456344D BE456344A (de) | 1943-04-03 | ||
DES3192D DE874496C (de) | 1943-04-03 | 1943-04-03 | Veraenderbares elektrisches Bandfilter fuer kurze und ultrakurze Wellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES3192D DE874496C (de) | 1943-04-03 | 1943-04-03 | Veraenderbares elektrisches Bandfilter fuer kurze und ultrakurze Wellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE874496C true DE874496C (de) | 1953-04-23 |
Family
ID=7470010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES3192D Expired DE874496C (de) | 1943-04-03 | 1943-04-03 | Veraenderbares elektrisches Bandfilter fuer kurze und ultrakurze Wellen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE456344A (de) |
DE (1) | DE874496C (de) |
FR (1) | FR956584A (de) |
-
0
- BE BE456344D patent/BE456344A/fr unknown
- FR FR956584D patent/FR956584A/fr not_active Expired
-
1943
- 1943-04-03 DE DES3192D patent/DE874496C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR956584A (de) | 1950-02-02 |
BE456344A (de) |
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