DE3213436C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bandfilter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ein derartiges Bandfilter ist beispielsweise bekannt aus "Frequenz" Band 15, Seiten 111-121. Beim Durchstimmen derartiger Bandfilter über einen größeren Frequenzbereich ist es vielfach problematisch, die Form der Filterkurve, welche die Eigenschaften des Bandfilters über den gesamten Frequenzbereich widerspiegelt, konstant zu halten. Von Interesse ist bei der Durchstimmung über einen weiten Frequenz­ bereich vor allem die Konstanz der auf die Mittenfrequenz be­ zogenen Kurvenform, d. h. der relativen Daten des Filters, wie z. B. die relative Bandbreite des Durchlaßbereichs.

Aus der Druckschrift von J. Holland: A Variable Bandwidth Band- Pass Filter, Electronic Engineering, Vol. 33, 1961, No. 2, Seiten 100-105, ist weiterhin ein Bandpaßfilter mit umschaltbaren Kapazitäten bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein anderes einfach aufgebautes Filter anzugeben, welches mit geringem Aufwand über ein breites Frequenzband durchgestimmt werden kann und dabei eine gute Konstanz der relativen Filtereigen­ schaften, insbesondere der relativen Filterbandbreite, zeigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Band­ filter mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das Filter zeichnet sich bei sehr guten Selektionseigen­ schaften durch die geringe Anzahl benötigter Bauelemente aus, von denen zudem nur zwei Bauelemente für die Durch­ stimmung über das Frequenzband veränderbar sein müssen. Bei der gleichzeitigen Veränderung der Kapazitäten in den beiden Resonanzkreisen zur Einstellung der jeweils ge­ wünschten Mittenfreqeunz des Bandfilters bleibt die relative Bandbreite sowie die Lage der Dämpfungspole relativ zur Mittenfrequenz unverändert.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen anhand von Ausführungsbeispielen noch veran­ schaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Bandfilters,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit zuschaltbaren Teil­ kapazitäten und Erdung der Schaltmittel,

Fig. 3 die Dämpfungskurve eines erfindungsgemäßen Filters.

Die Resonanzkreise sind auf verschiedene, im allgemeinen annähernd symmetrisch zur Durchlaßfrequenz des Filters liegende Seitenfrequenzen abgestimmt. Der Parallelkreis aus der Induktivität L3 und der Kapazität C3 sperrt bei seiner Resonanzfrequenz 3 und bildet damit einen der Dämpfungspole der Durchlaßpole des Filters. Der Serien­ resonanzkreis L4, C4 schließt bei seiner Resonanzfrequenz f₄ kurz und bewirkt damit den zweiten Dämpfungspol. Bei der Mittenfrequenz des Filters wirken beide Resonanzkreise kapazitiv und bilden mit den Induktivitäten L1 bzw. L2 weitere Resonanzanordnungen, deren Resonanzfrequenz gleich ist und die Mittenfrequenz f_o des Durchlaßbereichs des Filters darstellt. Die Kapazitäten C3 und C4 sind ver­ änderbar nach Maßgabe der gewünschten Filtermitten­ frequenz. Da bei der Durchstimmung zwei Resonanzanordnun­ gen, einerseits L2, L4, C4 und andererseits L1, L3, C3, auf die gleiche Frequenz abgestimmt werden müssen, sind Veränderungen an den Kapazitäten C3 und C4 jeweils gleich­ zeitig und im gleichen Verhältnis durchzuführen. Es läßt sich zeigen, daß dabei die relative Lage der verschiedenen Resonanzfrequenzen (Pole, Durchlaß) von den Kapazitäten unabhängig ist und nur durch das Verhältnis der Induktivi­ täten bestimmt ist.

Die Durchstimmung der Kapazitäten ist gemäß einer vorteil­ haften Ausführungsform in Schritten möglich. Die relative Schrittweite ist dabei bei C3 und C4, wie dargelegt, gleich groß zu wählen. Bei einer bevorzugten Ausführungs­ form sind hierzu die Kapazitäten aus mehreren zuschalt­ baren Teilkapazitäten binär gestaffelt. Die Einstellung der Kapazitäten kann dann vorteilhafterweise für beide Kapazitäten über eine Zuordnungseinrichtung durch dasselbe Binärwort erfolgen.

Vorteilhafterweise sind die Längsglieder vor den Quer­ gliedern im Eingangskreis (1, 1′) angeordnet. Dadurch wird vermieden, daß bei der Resonanz des Serienkreises L4, C4 die Eingangsseite mit einem Kurzschluß belastet wird. Wenn, wie bei einer weiteren günstigen Ausführungsform vorgesehen, die Induktivität L1 groß gewählt ist gegenüber den anderen Induktivitäten, so ist gewährleistet, daß das Bandfilter auch über einen weiten Bereich im niederfre­ quenten Teil des Sperrbereichs eine hohe Eingangsimpedanz aufweist. Damit können vorteilhafterweise mehrere, auf verschiedene Durchlaßfrequenzen abgestimmte Bandfilter an dieselbe Quelle angeschlossen werden.

Nachteilig an dem in Fig. 1 dargestellten Filter kann sich bei der Verwendung von aus mehreren, zuschaltbaren Einzel­ kapazitäten aufgebauten, veränderbaren Kapazitäten C3 auswirken, daß die hierzu erforderlichen Schaltmittel auf gegenüber Masse höhergelegenem Potential liegen. Die Schaltmittel können gegen das Massepotential störende Kapazitäten aufbauen, die zudem sich bei Umschalten der Teilkapazitäten verändern und den Gleichlauf der Stufung der Kapazitätswerte sehr stark stören. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 2 dargestellt, vermeidet diesen Nachteil.

Die zweite Induktivität, die als Querglied in der Schal­ tung angeordnet ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Übertrager Ü ausgebildet. Von den beiden Wicklungen des Übertragers kann jede getrennt mit dem Massepotential verbunden sein. Damit sind der Eingangskreis und der Ausgangskreis des Filters galvanisch entkoppelt. In Serie geschaltete Glieder in jedem der Kreise können nun inner­ halb des Kreises in der Reihenfolge beliebig angeordnet werden.

Der Parallelresonanzkreis L3, C3 kann demnach auch zwischen die Primärwicklung des Übertragers und dem Masse­ potential gelegt werden, ohne daß die elektrischen Eigen­ schaften des Filters dadurch verändert werden. Damit liegen aber die Teilkapazitäten C3 einseitig auf Masse. Die Schaltmittel zum Zuschalten der Teilkapazitäten sind vorteilhafterweise dann so angeordnet, daß diese Schalt­ mittel unabhängig vom Schaltzustand der Kapazitäten immer auf Massepotential liegen und damit keine störenden Kapazitäten gegenüber dem auf Masse liegenden Gehäuse mehr verursachen können.

Claims (6)

1. Bandfilter mit zwei Eingangspolen (1, 1′) und zwei Ausgangs­ polen (2, 2′), bei denen der zweite Eingangspol (1′) und der zweite Ausgangspol (2′) durch eine Verbindungsleitung unmittelbar verbunden sind, bestehend aus

• - einem zwischen dem ersten Eingangspol (1) und dem ersten Ausgangspol (2) geschalteten Längsglied, das aus einer Serienschaltung aus einem Parallelresonanzkreis (L3, C3) und einer ersten Induktivität (L1) besteht, und
• - einem zwischen die Ausgangspole (2, 2′) geschalteten Quer­ glied, das aus einer Parallelschaltung von einer zweiten Induktivität (L2) und einem Serienresonanzkreis (L4, C4) besteht, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die zweite Induktivität (L2) als Übertrager (Ü) mit zwei Wicklungen ausgebildet ist,
• - daß die erste Induktivität (L1) mit einem Anschluß an den ersten Eingangspol (1) und mit dem zweiten Anschluß an einen Anschluß der ersten Wicklung des Übertragers (Ü) verbunden ist,
• - daß der Parallelresonanzkreis (L3, C3) zwischen dem zweiten Anschluß der ersten Wicklung des Übertragers (Ü) und der Verbindungsleitung angeschlossen ist,
• - daß die zweite Wicklung des Übertragers (Ü) zwischen den ersten Ausgangspol (2) und die Verbindungsleitung ange­ schlossen ist und
• - daß der Serienresonanzkreis (L4, C4) parallel zu der zweiten Wicklung des Übertragers (Ü) angeschlossen ist.

2. Bandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Serienresonanzkreis (L4, C4) und dem Parallelresonanzkreis (L3, C3) vorhandenen Kapazitäten (C3, C4) jeweils aus parallel geschalteten Teilkapazitäten aufgebaut sind, die synchron schrittweise schaltbar sind durch Schalter, deren jeweils ein Anschluß an die Verbindungsleitung angeschlossen ist.

3. Bandfilter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilkapazitäten binär gestaffelt und schritt­ weise schaltbar sind, so daß eine binär gestaffelte Einstellung der Kapazitäten (C3, C4) möglich ist.

4. Bandfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Induktivität (L1) groß ist gegen­ über den anderen Induktivitäten.

5. Bandfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung mit Masse verbunden ist.

6. Bandfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmte Bandfilter an die gleiche Quelle angeschlossen sind.