[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP1212806A1 - High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles - Google Patents

High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles

Info

Publication number
EP1212806A1
EP1212806A1 EP00960529A EP00960529A EP1212806A1 EP 1212806 A1 EP1212806 A1 EP 1212806A1 EP 00960529 A EP00960529 A EP 00960529A EP 00960529 A EP00960529 A EP 00960529A EP 1212806 A1 EP1212806 A1 EP 1212806A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blocking
resonator
resonators
line
bandpass filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00960529A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1212806B1 (en
Inventor
Heinz Chaloupka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cryoelectra GmbH
Original Assignee
Cryoelectra GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cryoelectra GmbH filed Critical Cryoelectra GmbH
Publication of EP1212806A1 publication Critical patent/EP1212806A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1212806B1 publication Critical patent/EP1212806B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20381—Special shape resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/202—Coaxial filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20363—Linear resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/209—Hollow waveguide filters comprising one or more branching arms or cavities wholly outside the main waveguide

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency bandpass filter arrangement, consisting of a main resonator and at least one blocking resonator coupled to the main resonator, the main resonator being defined by a line piece delimited on both sides by discontinuities in the form of an interruption or metal wall, and one at a center frequency Has electromagnetic natural vibration.
  • the invention relates to the construction of bandpass filters from coupled resonators for the highly selective filtering of high-frequency electromagnetic signals in one
  • Operating frequency range which is above approx. 0.5 GHz and below approx. 100 GHz.
  • High-frequency bandpass filters form an important component in systems of communication technology, such as B. in terrestrial and satellite-based broadcasting, radio and cellular as well as in radar and navigation systems.
  • B. in radio receivers individual filters the function of preselection, that is the negative pressure of unwanted interference signals and filter banks the function of frequency sewerage.
  • individual bandpass filters are used, among other things, to suppress out-of-band spectral components in the output signal of the amplifiers, and filter banks are used in the form of output multiplexers Merging different carrier signals on a common antenna.
  • passive electromagnetic filters With high-frequency bandpass filters, a distinction can first be made between active and passive designs. If high demands are placed on linearity and low noise, only the passive filters considered further here can be considered.
  • the function of passive electromagnetic filters is based on the storage of electrical and magnetic field energy. In the case of filters made of discrete components, the storage of electrical and magnetic field energy takes place separately from one another, in a finite number of spatially separated discrete elements, namely in capacitors and inductors. Since the geometrical dimensions of these discrete components have to be much smaller than the operating wavelength, typically less than one tenth of the guided wavelength, and on the other hand the idle quality of these components decreases sharply with a reduction in dimensions, structures are preferred for steep-sided filters above approx. 1 GHz Coupled resonators used instead of interconnections of discrete capacitors and inductors.
  • Coaxial resonators or cavity resonators are formed from coaxial TEM line pieces and waveguide pieces, in which the electromagnetic field is completely enclosed by conductive surfaces. These resonators can partially or to reduce the volume and change the spatial field profile completely filled with low loss dielectric material. In dielectric resonators, the field is mainly enclosed by the interface between the dielectric material and the surrounding air, and the field that decays outwardly from this interface is shielded by a metal housing, if necessary.
  • Planar resonators which include microstrip, stripline and coplanar resonators, consist of planar interconnects on a dielectric substrate.
  • the selection of the design of the resonators is u. a. influenced by the idling quality of the resonators required by the filter specification (see below).
  • a high idling quality means a relatively large geometric dimension of the resonators.
  • the volume available for all the resonators of a filter is limited in the lower GHz range. The volume requirement is reduced by approx. 50% by using resonators in two ways using orthogonal modes
  • the electrical behavior of a bandpass filter is characterized by the frequency bandwidth (passband width) and the position of the passband, by the maximum insertion loss and minimum reflection attenuation in the passband, by the width of the transition areas between the passband and the stopband, and by the minimum blocking attenuation in the stopband.
  • the number N of attenuation zeros (reflection zeros) in the pass band and the number M of attenuation poles (transmission zeros) at finite frequencies in the stop band are used. This characterization by reflection zeros and transmission zeros is based on the behavior in the (fictitious) lossless case and zeros are paid several times according to their order.
  • the number N of the necessary zero damping points and thus the minimum number of necessary resonators follows.
  • the necessary number N of damping zeros in the pass band decreases monotonically with increasing M / N.
  • the way in which filters from coupled resonators are predominantly used today to produce transmission zeros consists in the introduction of couplings between non-directly adjacent resonators (“overcouplings”), in addition to the direct couplings of neighboring resonators.
  • This bandstop is used to eliminate interference frequencies that are outside the pass band.
  • M 0.
  • a bandstop is connected in series to the filter second gate.
  • a band-stop filter with two separated blocking ranges can also be used instead of a bandpass filter.
  • the used pass band lies between the two band band stop band.
  • Capacitive-coupled stub lines can also be used instead of the galvanically coupled stub lines.
  • a continuous transmission line with stub lines (branch lines) coupled to it is also known from DE 24 42 618 C2.
  • a disadvantage of the use of such filter structures from a main line with N passing from the filter input to the filter output R coupled stub lines as blocking resonators is the fact that the high blocking attenuation remains limited to frequency ranges of finite width and thus lets the filter through again beyond these ranges.
  • the second disadvantage is that the number N of the dampers in the utilized passband between the two blocking ranges gs zeros is less than the number of resonators and thus the maximum steepness of the filter flanks between the pass band and the stop band that can be achieved for a given resonator number N R cannot be achieved.
  • the object is achieved according to the invention by the subjects presented in the claims.
  • bandpass filter structures are proposed in which blocking resonators are integrated into the structure in such a way that each blocking resonator realizes both one of the desired transmission zero points in the blocking area and, together with the rest of the filter structure, a damping zero point in the pass band.
  • the length of the main resonator will be like this chosen so that it corresponds approximately to half the line wavelength at the center frequency of the bandpass filter.
  • the blocking frequency of the one blocking resonator is chosen to be lower and that of the other blocking resonator is chosen to be larger than the center frequency and as a result each of the two blocking resonators generates a transmission zero and an additional pole by interaction with the main resonator.
  • a single impedance-symmetrical filter element serves as a bandpass filter, one end of the main resonator is coupled electrically, galvanically or magnetically to the filter input and the other end to the filter output.
  • the bandpass filter is constructed from a cascade of several impedance-symmetrical filter elements, the adjacent main resonator ends that are not coupled to the input or output port are electrically, galvanically or magnetically coupled.
  • the length of the main resonator is chosen so that it is approximately the same corresponds to m times half the line wavelength at the center frequency and the distance between the outer blocking resonator pairs and the ends of the main resonator is approximately a quarter line wavelength.
  • the blocking frequencies of the two blocking resonators of each of the m blocking resonator pairs are chosen such that one is smaller and the other larger than the center frequency, and thereby each of the two blocking resonators generates a transmission zero and by interacting with it Main resonator an additional pole.
  • a single impedance-symmetrical filter element serves as a bandpass filter, one end of the main resonator is coupled to the filter output and the other end is electrically, galvanically or magnetically coupled to the filter output.
  • the bandpass filter is constructed from a cascade of several impedance-symmetrical filter elements, the adjacent main resonator ends that are not coupled to the input or output port are electrically, galvanically or magnetically coupled.
  • the impedance-unbalanced filter elements consist of a main resonator whose length corresponds to approximately a quarter of the line wavelength at the center frequency of the bandpass filter, in which one end is coupled to the adjacent filter element in such a way that this line end is terminated with high impedance (maximum of the electric field strength) and the other end is coupled to the adjacent filter element or the em or output gate of the bandpass in such a way that the line end is terminated with low impedance (current maximum at the line end), and at the low impedance end of the Main resonator a pair of blocking resonators is electrically or galvanically coupled.
  • impedance-symmetrical and impedance-asymmetrical filter elements are to be understood in such a way that with an impedance-symmetrical filter element when the input and output gates are connected with the same terminating resistance, the maximum values of the power transmission factor reach negligible losses , while with the transmission-asymmetrical filter element, complete power transmission can only be achieved for highly asymmetrical gate resistors.
  • Figures la to ld show in a schematic manner structures which correspond to the prior art and therefore only in steps Explanation of the basic principle of the structure according to the invention according to figure le serve.
  • Fig. La symbolically shows a homogeneous high-frequency line 1, in which this line as a metallic TEM line z. B. as a coaxial line, as a planar line such. B. a microstrip line or strip line or coplanar line, or as a waveguide or as a dielectric line. If the dissipation is neglected, the frequency response of the power transmission factor 2, i.e. the frequency dependence of the ratio of the power P 2 emerging at the reflection-free gate 2 to the power P incident at the gate 1 in the operating frequency range of the line considered, is equal to one regardless of the frequency.
  • FIG. 1b schematically shows a structure modified compared to FIG. 1 a, in which two discontinuities 3 are introduced symmetrically into the cable run.
  • These discontinuities define a line segment of finite length a, on which electromagnetic natural vibrations occur at those frequencies at which the length a corresponds to an integer multiple of half a line wavelength, and these natural vibrations are characterized by standing waves with nodes and bulges of the electrical and magnetic field strength along the line , where m of the plane of symmetry 4 at the resonance frequency is a node of the electric or magnetic field strength.
  • the structure thus created represents a 1-pole bandpass, which is well known in the prior art and which has a maximum due to a frequency response of the power transmission factor 5 1 (damping zero point) is marked at a frequency f 0 .
  • the discontinuities delimiting the line piece can technically e.g. B. in In the form of line interruptions or in the form of metallic diaphragms, and it is also well known from the prior art that the frequency bandwidth ⁇ f of the transmission curve can be changed via the strength of the coupling between the supply lines and the ends of the line piece serving as a resonator ,
  • FIG. 1 c shows a structure modified from FIG. 1 a, in which a resonance circuit 6 (“blocking resonator”) is coupled to the line, so that the frequency response of the power transmission factor 7 has a transmission zero at the frequency f s .
  • This structure represents the construction of a single-pole bandstopper (“notch filter”), which is well known in the prior art.
  • FIG. 1d shows a structure modified from FIG. 1c, in which instead of a blocking resonator two blocking resonators 8 with different resonance frequencies are coupled and lead to two transmission zeros at f s ⁇ and f s2 .
  • An essential aspect of the invention now consists in forming the structure according to FIG. Le from a combination of the structure according to FIG. 1b and the blocking resonator pair from FIG.
  • the line section of finite length forms a resonator, here referred to as the main resonator, which has a node of the electric or magnetic field in the middle.
  • An important aspect of the invention is the choice of the coupling between the blocking resonators and the main resonator in such a way that this coupling disappears at the frequency f 0 , this z. B.
  • the two blocking resonators thus take on a double function by, on the one hand, realizing two transmission zeros - as in the structure according to FIG.
  • the frequency response 10 of the structure according to FIG. Le is thus characterized by a suitable choice of the resonance frequencies and coupling strengths by three transmission maxima (damping zeros) at f x , f 2 and f 3 and two transmission zeros at f s ⁇ and f s2 .
  • the frequency position of the transmission zeros is determined by the resonance frequencies of the blocking resonators and the frequency position of the average transmission maximum by the length of the main resonator.
  • the position of the two outer transmission maxima can be changed by the coupling strength between the main resonator and the blocking resonators, with an increase in the coupling these frequencies shifting towards the middle frequency.
  • the electric field at frequency fo has a node in the plane of symmetry and thus the two blocking resonators must be electrically coupled according to the above design rules, while in the case of magnetic field maxima at the ends, because of the node of the magnetic field , there must be a magnetic coupling.
  • the length of the line stub In order to be able to use a magnetic coupling between the blocking resonators and the main resonator in the case of magnetic field maxima at the ends, the length of the line stub must correspond to a full wavelength instead of half a center frequency line wavelength.
  • N N g xQ
  • M NQ transmission zeros
  • An impedance-unbalanced filter element is realized in accordance with the invention by modifying an impedance-symmetrical filter element with a pair of blocking resonators according to FIG. 1e, one of the two discontinuities being brought close to where the blocking resonator is located -Pair is coupled.
  • At least one impedance-symmetrical element is added in a cascade of impedance-asymmetrical filter elements.
  • the impedance-symmetrical element 5 can be located at one end of the cascade, or it can be inserted centrally (see FIG. 4c).
  • the main resonator 1 has a rectangular outer and inner conductor and a length equal to 1.5 times the center frequency wavelength.
  • the discontinuities delimiting the line piece are designed in the form of capacitive couplers.
  • the blocking resonators 2 are as on Realized short-circuited coaxial line pieces of a length of about a quarter of a line wavelength, which are capacitively coupled to the main resonator.
  • FIG. 6 shows a modification of the structure according to FIG. 5, in that the blocking resonators 2 are now galvanically connected to the inner cavity of the main resonator, but are capacitively loaded at the end.
  • FIG. 7 shows a structure consisting of two impedance-asymmetrical filter elements and one impedance-symmetrical element, in which one obtains 9 poles and 8 transmission zeros.
  • FIG. 8 shows a filter consisting of an impedance-symmetrical filter element with 5 poles and 4 transmission zeros, which is implemented on the basis of rectangular hollow lines for the HIO wave type.
  • the main resonator 1 consists of a rectangular waveguide short-circuited at both ends, which has a length at the center frequency corresponding to a waveguide wavelength.
  • the 4 blocking resonators 2 are realized in the form of short-circuited 1/4 hollow pieces.
  • the coupling to the gates can e.g. B. via a coaxial transition 3.
  • FIG. 9 shows an example of an implementation with dielectric resonators in the case of a filter comprising two impedance-symmetrical filter elements, each filter element producing three poles and two transmission zeros, and thus the bandpass filter has a total of 6 poles and 4 transmission zeros.
  • Those made of a suitable dielectric material that is to say material with the highest possible dielectric constant, a low loss angle and a low one Temperature coefficients (eg barium titanate zirconate) produced main resonators 1 and blocking resonators 2 are spacers 3, z. B. made of quartz material; positioned to avoid excessive ohmic losses at a sufficient distance from the bottom of the metallic housing 5.
  • the dimension of the main resonator is chosen so that it has a natural resonance at fo with the field distribution shown in Fig. 9b, and the dimension of the blocking resonators are chosen so that they resonate at the 4 blocking frequencies fi to f 4 and thereby a field distribution according to Fig. 9c. Because of the spatial field distribution of the main resonator, it does not couple to the resonance fields of the blocking resonators at f 0 . For frequencies other than f 0 , however, a coupling is obtained between the main resonator and the blocking resonators, with the result that an additional 4 natural resonances occur.
  • the coupling to the gates can e.g. B. via conductor loops 4.
  • the main resonator 5 consists of a dielectric cuboid of length a, which corresponds approximately to a wavelength of the surface wave on the dielectric cuboid. In this way, a field distribution corresponding to FIG. 10b is obtained on the main resonator.
  • the 4 blocking resonators 1 to 4 also consist of dielectric cuboids, the individual lengths bl to b4 of which influence the frequency position of the 4 transmission zeros.
  • the entire structure of the main dielectric resonator and 4 dielectric blocking resonators realizes 5 natural vibrations.
  • the frequency position of the poles can be adjusted via the coupling strength between the main and Resonators are changed.
  • the “gaps” filled with air or a dielectric material with a relatively low dielectric number serve to change this coupling strength between the resomators with the widths hi to h 4 .
  • planar resonator structures such as, for. B.
  • microstrip line structures are used, microstrip line structures made of high-temperature superconductors are also of interest, since they have a high level of idling despite an enormous degree of miniaturization.
  • FIG. 11 shows the well-known structure of a microstrip line resonator 3, which at its ends is capacitively connected to the leads 4, 5 is coupled.
  • the frequency response of the power transmission factor 6 shows a maximum at the frequency f 0 and the width of this maximum can be changed via the strength of the coupling at the line ends (discontinuities).
  • FIG. 11b shows how an impedance-asymmetrical filter element according to the invention can be realized in microstrip line technology.
  • a T-shaped conductor structure is used, in which the length of the individual arms is approximately a quarter Line wavelength corresponds to the center frequency, whereby a well-defined asymmetry in the length or width of the side arms 3 is necessary for the function.
  • the side arms represent a simple implementation of the blocking resonators, the blocking frequencies being influenced over the length of the arms. Together with the third arm, the side arms form e structures, which resonate at two different frequencies and thus the T-structure represents a special form of a dual-mode resonator.
  • the output gate can be capacitively connected to the T in the manner shown in FIG. 11b Structure to be coupled.
  • the frequency response 6 of the two-port thus created is characterized by two transmission maxima and two transmission zeros, the absolute value of the transmission maximum being able to be far below one due to the asymmetry. For this reason, an individual asymmetrical filter element - in contrast to the impedance-symmetrical filter element - is not yet a usable bandpass filter.
  • this microstrip line structure can also be modified in a variety of ways, e.g. B. by using inhomogeneous pipe pieces of variable width.
  • FIG. 12 shows an example of how 4 impedance-asymmetrical filter elements 1 and a conventional half-wave resonator 2 can be used to form a 9-pole filter with 8 transmission zeros.
  • the resonator 2 in the cascade transforms the impedance at gate 2 (e.g. 50 ohms) to the low impedance level at the coupling point to the branching point of the T-shaped resonators.
  • the dimensioning of the parameters of each Filter elements, here z. B. done so that a Cauer characteristic is achieved for the frequency response.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

The invention relates to a high-frequency band pass filter assembly, comprising a master resonator and at least one stop-band resonator which is coupled thereto. The aim of the invention is to construct a filter structure in such a way, that with a given number of poles, the highest possible number of transmission zero positions occur in the stop bands, whereby in relation to known resonator configurations, no overcoupling is used between non-adjoining resonators. To this end, the stop-band resonator(s) is/are coupled to the master resonator in such a way that the stop-band resonator generates both transmission zero positions and transmission pole positions in tandem with the master resonator.

Description

Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung mit DämpfungspolenHigh frequency bandpass filter arrangement with attenuation poles
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz- Bandpassfilteranordnung, bestehend aus einem Hauptresonator und mindestens einem an den Hauptresonator angekoppelten Sperr-Resonator, wobei der Hauptresonator durch ein, an beiden Seiten durch Diskontinuitäten in Form einer Unterbrechung oder Metallwand begrenztes Leitungsstuck definiert ist, und bei einer Mittenfrequenz eine elektromagnetische Eigenschwingung aufweist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Aufbau von Bandpass-Filtern aus gekoppelten Resonatoren zur hochselektiven Filterung hochfrequenter elektromagnetischer Signale in einemThe invention relates to a high-frequency bandpass filter arrangement, consisting of a main resonator and at least one blocking resonator coupled to the main resonator, the main resonator being defined by a line piece delimited on both sides by discontinuities in the form of an interruption or metal wall, and one at a center frequency Has electromagnetic natural vibration. In particular, the invention relates to the construction of bandpass filters from coupled resonators for the highly selective filtering of high-frequency electromagnetic signals in one
Betriebsfrequenzbereich, welcher oberhalb von ca. 0,5 GHz und unterhalb von ca. 100 GHz liegt.Operating frequency range, which is above approx. 0.5 GHz and below approx. 100 GHz.
Hochfrequenz-Bandpassfilter bilden eine wichtige Komponente in Systemen der Kommunikationstechnik, wie z. B. im terrestrischen und satellitengestützten Rund-, Rieht- und Mobilfunk als auch in Radar- und Navigationssystemen. Hierbei übernehmen z. B. in Funkempfangern einzelne Filter die Funktion der Vorselektion, also des Unterdruckens unerwünschter Interferenzsignale und Filterbanke die Funktion der Frequenzkanalisation. In Funksendern dienen einzelne Bandpassfilter u. a. zur Unterdrückung von Außerband- Spektralanteilen im Ausgangssignal der Verstärker und Filterbanke dienen in Form von Ausgangsmultiplexern zum Zusammenfuhren verschiedener Tragersignale auf eine gemeinsame Antenne.High-frequency bandpass filters form an important component in systems of communication technology, such as B. in terrestrial and satellite-based broadcasting, radio and cellular as well as in radar and navigation systems. Here take over z. B. in radio receivers individual filters the function of preselection, that is the negative pressure of unwanted interference signals and filter banks the function of frequency sewerage. In radio transmitters, individual bandpass filters are used, among other things, to suppress out-of-band spectral components in the output signal of the amplifiers, and filter banks are used in the form of output multiplexers Merging different carrier signals on a common antenna.
Bei Hochfrequenz-Bandpassfiltern kann zunächst eine Unterscheidung zwischen aktiven und passiven Ausfuhrungen vorgenommen werden. Bei hohen Anforderungen an die Linearitat und Rauscharmut kommen nur die hier weiter betrachteten passiven Filter in Frage. Die Funktion passiver elektromagnetischer Filter beruht auf der Speicherung elektrischer und magnetischer Feldenergie. Bei Filtern aus diskreten Bauelementen findet die Speicherung elektrischer und magnetischer Feldenergie separat voneinander, in einer endlichen Zahl räumlich getrennter diskreten Elemente, namlich in Kapazitäten und Induktivitäten statt. Da die geometrischen Abmessungen dieser diskreten Bauelemente sehr viel kleiner als die Betriebswellenlange, typischerweise kleiner als ein Zehntel der geführten Wellenlange, sein müssen und andererseits die Leerlaufgute dieser Bauelemente mit Verkleinerung der Abmessungen stark abnimmt, werden für steilflankige Filter oberhalb von ca. 1 GHz bevorzugt Strukturen aus gekoppelten Resonatoren anstelle von Zusammenschaltungen aus diskreten Kapazitäten und Induktivitäten benutzt.With high-frequency bandpass filters, a distinction can first be made between active and passive designs. If high demands are placed on linearity and low noise, only the passive filters considered further here can be considered. The function of passive electromagnetic filters is based on the storage of electrical and magnetic field energy. In the case of filters made of discrete components, the storage of electrical and magnetic field energy takes place separately from one another, in a finite number of spatially separated discrete elements, namely in capacitors and inductors. Since the geometrical dimensions of these discrete components have to be much smaller than the operating wavelength, typically less than one tenth of the guided wavelength, and on the other hand the idle quality of these components decreases sharply with a reduction in dimensions, structures are preferred for steep-sided filters above approx. 1 GHz Coupled resonators used instead of interconnections of discrete capacitors and inductors.
Für die Bauformen von Resonatoren, welche die Bausteine der hier betrachteten Filterklasse darstellen, steht eine große Zahl unterschiedlicher Typen zur Auswahl. Aus koaxialen TEM-Leitungsstucken und Hohlleiterstucken werden Koaxialresonatoren bzw. Hohlraumresonatoren gebildet, bei denen das elektromagnetische Feld vollständig durch leitende Flachen eingeschlossen wird. Diese Resonatoren können zur Volumensreduktion und zur Veränderung des räumlichen Feldverlaufs teilweise oder vollständig mit verlustarmen dielektrischen Material gefüllt werden. In dielektrischen Resonatoren erfolgt der Feldeinschluß hauptsächlich durch die Grenzflache zwischen dem dielektrischen Material und der umgebenden Luft und das von dieser Grenzflache nach außen raumlich abklingende Feld wird gegebenenfalls durch Metallgehause abgeschirmt. Planare Resonatoren, zu denen Mikrostreifenleitungs- , Streifenleitungs- und Koplanarresonatoren gehören, bestehen aus planaren Leiterbahnen auf einem dielektrischen Substrat.A large number of different types are available for the designs of resonators, which are the building blocks of the filter class considered here. Coaxial resonators or cavity resonators are formed from coaxial TEM line pieces and waveguide pieces, in which the electromagnetic field is completely enclosed by conductive surfaces. These resonators can partially or to reduce the volume and change the spatial field profile completely filled with low loss dielectric material. In dielectric resonators, the field is mainly enclosed by the interface between the dielectric material and the surrounding air, and the field that decays outwardly from this interface is shielded by a metal housing, if necessary. Planar resonators, which include microstrip, stripline and coplanar resonators, consist of planar interconnects on a dielectric substrate.
Die Auswahl der Bauform der Resonatoren wird u. a. von der von der Filterspezifikation (siehe unten) erforderlichen Leerlaufgute der Resonatoren beeinflußt. Eine hohe Leerlaufgute bedeutet in konventioneller Technologie eine relativ große geometrische Abmessung der Resonatoren. Andererseits ist im unteren GHz-Bereich das für die Gesamtheit aller Resonatoren eines Filters zur Verfugung stehende Volumen begrenzt. Eine Reduktion des Volumenbedarfs um ca. 50 % erhalt man durch Doppelausnutzung von Resonatoren über orthogonale ModenThe selection of the design of the resonators is u. a. influenced by the idling quality of the resonators required by the filter specification (see below). In conventional technology, a high idling quality means a relatively large geometric dimension of the resonators. On the other hand, the volume available for all the resonators of a filter is limited in the lower GHz range. The volume requirement is reduced by approx. 50% by using resonators in two ways using orthogonal modes
(Dual-Mode-Resonatoren) . Eine Ausnahme von der Regel, daß hohe Leerlaufgüten große geometrische Abmessungen bedeuten, erreicht man bei Verwendung gekühlter planarer Resonatoren aus Hochtemperatur-Supraleitern. Eine weitere technologische Entwicklung in Richtung auf kompakte Hochguteresonatoren ergibt sich aus den Fortschritten bei der Entwicklung extrem verlustarmer dielektrischer Materialien mit hoher Dielektrizitätszahl für dielektrische Resonatoren. Auf die Auswahl der Resonator- Bauform hat auch die geforderte Leistungsvertraglichkeit(Dual mode resonators). An exception to the rule that high no-load quality means large geometric dimensions is achieved when using cooled planar resonators made of high-temperature superconductors. A further technological development in the direction of compact high-quality resonators results from the progress in the development of extremely low-loss dielectric materials with a high dielectric constant for dielectric resonators. The selection of the resonator design also has the required performance compatibility
(Erwärmung, Multipakting) einen Einfluß. Das elektrische Verhalten eines Bandpassfilters wird charakterisiert durch Frequenz-Bandbreite (Durchlaßbreite) und Lage des Durchlassbereichs, durch die maximale Einfugungsdampfung und minimale Reflexionsdampfung im Durchlaßbereich, durch die Breite der Ubergangsbereiche zwischen Durchlaßbereich und Sperrbereich sowie durch die minimale Sperrdampfung im Sperrbereich.(Warming, multipacting) an influence. The electrical behavior of a bandpass filter is characterized by the frequency bandwidth (passband width) and the position of the passband, by the maximum insertion loss and minimum reflection attenuation in the passband, by the width of the transition areas between the passband and the stopband, and by the minimum blocking attenuation in the stopband.
Zur weiteren quantitativen Charakterisierung der Eigenschaften einer Filterstruktur wird die Zahl N der Dampfungs-Nullstellen (Reflexions-Nullstellen) im Durchlaßbereich und die Zahl M der Dampfungspole (Transmissions-Nullstellen) bei endlichen Frequenzen im Sperrbereich herangezogen. Bei dieser Charakterisierung durch Reflexions-Nullstellen und Transmissions- Nullstellen wird das Verhalten im (fiktiven) verlustfreien Fall zugrunde gelegt und Nullstellen werden entsprechend ihrer Ordnung mehrfach gezahlt.For further quantitative characterization of the properties of a filter structure, the number N of attenuation zeros (reflection zeros) in the pass band and the number M of attenuation poles (transmission zeros) at finite frequencies in the stop band are used. This characterization by reflection zeros and transmission zeros is based on the behavior in the (fictitious) lossless case and zeros are paid several times according to their order.
Zur Realisierung eines Bandpassfilters können NR Resonatoren untereinander so verkoppelt werden, daß das Gesamtsystem aus gekoppelten Resonatoren insgesamt N =NR Dampfungs-Nullstellen im Bereich des Durchlaßbereichs aufweist (N=2NR bei Doppelausnutzung von Resonatoren) . Weiterhin kann durch geeignete Koppelmaßnahmen (siehe weiter unten) erreicht werden, daß in den Sperrbereichen insgesamt M<N Dampfungspole (Transmissions-Nullstellen) bei endlichen Frequenzen auftreten.To implement a bandpass filter, N R resonators can be coupled to one another such that the overall system of coupled resonators has a total of N = N R damping zeros in the region of the pass band (N = 2N R when resonators are used twice). Furthermore, by means of suitable coupling measures (see below), a total of M <N damping poles (transmission zero points) can occur at finite frequencies in the restricted areas.
Aus dem Verhältnis der Ubergangsbreite zur Durchlaßbreite („relative Steilheit der Filterflanken,,) folgt die Zahl N der notwendigen Dampfungs-Nullstellen und somit die Mindestzahl notwendiger Resonatoren. Für die folgende Beschreibung der mit der Erfindung erzielten Vorteile ist von großer Wichtigkeit, daß bei gegebener relativer Steilheit der Filterflanken die notwendige Zahl N von Dampfungs-Nullstellen im Durchlassbereich mit wachsendem M/N monoton abnimmt. Bei gegebener Durchlaßbreite kommt man für eine verlangte Flankensteilheit mit einer geringeren Zahl N, und damit einer geringeren Zahl NR von Resonatoren aus, wenn man anstelle eines Tschebyscheff-Filters mit M = 0, ein quasi-elliptisches Filter mit M>0 verwendet. Die erforderliche Zahl N wird weiter verringert, wenn man anstelle eine quasi-elliptischen Filters mit M < N-l ein „echt elliptisches,, Filter mit M= N-l verwendet.From the ratio of the transition width to the passage width (“relative slope of the filter edges”), the number N of the necessary zero damping points and thus the minimum number of necessary resonators follows. For the following description of the advantages achieved by the invention, it is of great importance that, given the relative steepness of the filter edges, the necessary number N of damping zeros in the pass band decreases monotonically with increasing M / N. For a given pass width, a smaller number N, and thus a smaller number N R, of resonators are sufficient for a required edge steepness if, instead of a Chebyshev filter with M = 0, a quasi-elliptical filter with M> 0 is used. The required number N is further reduced if, instead of a quasi-elliptical filter with M <Nl, a "really elliptical" filter with M = Nl is used.
Aufgrund der ohmschen und dielektrischen Verluste in den Resonatoren des Filters wird der Frequenzgang des Filters in der Weise degradiert, daß die erzielbare Steilheit der Filterflanken durch Abrundungseffekte begrenzt wird und die dissipative Emfugungsdampfung im Durchlaßbereich erhöht wird. Da diese Degradation aber in erster Näherung nur von N und nicht von der Zahl M der Transmissions- Nullstellen abhangt, kann man also bei gegebener Leerlaufgute der Resonatoren Filter mit höheren Flankensteilheiten und geringerer dissipativer Emfugungsdampfung realisieren, wenn man M/N erhöht.Due to the ohmic and dielectric losses in the resonators of the filter, the frequency response of the filter is degraded in such a way that the achievable steepness of the filter edges is limited by rounding effects and the dissipative evaporation in the pass band is increased. However, since this degradation depends in the first approximation only on N and not on the number M of the transmission zeros, filters with higher slope steepness and less dissipative evaporation damping can be realized for a given idling quality of the resonators if M / N is increased.
Der bei Filtern aus gekoppelten Resonatoren heute überwiegend beschπttene Weg zur Erzeugung von Transmissions-Nullstellen besteht in der Einfuhrung von Kopplungen zwischen nicht direkt benachbarten Resonatoren („Uberkopplungen,,) , zusätzlich zu den direkten Kopplungen benachbarter Resonatoren. Der konventionelle Bandpaß besteht aus einer Kaskade von Resonatoren, wobei die inneren Resonatoren mindestens mit ihren beiden Nachbarn gekoppelt und die beiden äußeren Resonatoren mit den Filtertoren gekoppelt sind. Ohne zusatzliche Kopplung zwischen nicht-benachbarten Resonatoren, treten keine Transmissions-Nullstellen bei endlichen Frequenzen auf, d. h. es gilt M = 0. Uberkopplungen mit geeigneter Starke und Vorzeichen, also Kopplungen zwischen nichtbenachbarten Resonatoren, fuhren zu Transmissions- Nullstellen in den Sperrbereichen, wobei pro Uberkopplung, je nach Lage des Koppelpfades, ein bis zwei Transmissions-Nullstellen produziert werden. Strebt man aus den oben erwähnten Gründen ein möglichst großes Verhältnis M/N sowie die höchste Freiheit bei der Wahl der Frequenzlage der einzelnen Transmissions-Nullstellen an, so fuhrt dies zu einem Kopplungsschema, welches als „kanonische Kopplungsstruktur,, bezeichnet wird und bei geradzahliger Zahl N unter Benutzung von N-2 verschiedenen Uberkopplungen auf N-2 frei plazierbare Transmissions-Nullstellen fuhrt. Für M=N-2 Nullstellen, welche symmetrisch zum Durchlaßbereich liegen, benötigt man wenigstens (N-2)/2 Uberkopplungen. Die praktische Realisierung solcher Filter mit einer hohen Zahl von Uberkopplungen fuhrt in der Regel auf topologische Probleme bei der Wahl der raumlichen Anordnung der Resonatoren und Koppelelemente. Da bei der kanonischen Kopplungsstruktur erster und letzter Resonator gekoppelt und damit in unmittelbarer Nahe zueinander angeordnet werden müssen, ergibt sich bei Filtern hoher Ordnung N ein Problem bei der Realisierung genügend hoher Sperrdampfungen .The way in which filters from coupled resonators are predominantly used today to produce transmission zeros consists in the introduction of couplings between non-directly adjacent resonators (“overcouplings”), in addition to the direct couplings of neighboring resonators. The conventional bandpass consists of a cascade of resonators, the inner resonators having at least their two neighbors coupled and the two outer resonators are coupled to the filter gates. Without additional coupling between non-adjacent resonators, no transmission zeros occur at finite frequencies, i.e. M = 0 applies. Overcouplings with a suitable strength and sign, i.e. couplings between non-adjacent resonators, lead to transmission zeros in the blocking areas, whereby pro Overcoupling, depending on the position of the coupling path, one to two transmission zeros are produced. If one strives for the largest possible ratio M / N and the greatest freedom in the choice of the frequency position of the individual transmission zeros for the reasons mentioned above, this leads to a coupling scheme which is referred to as a "canonical coupling structure" and with an even number N using N-2 different overcouplings leads to N-2 freely placeable transmission zeros. For M = N-2 zeros, which are symmetrical to the pass band, at least (N-2) / 2 overcouplings are required. The practical implementation of such filters with a high number of overcouplings usually leads to topological problems in the choice of the spatial arrangement of the resonators and coupling elements. Since in the canonical coupling structure the first and the last resonator have to be coupled and thus arranged in close proximity to one another, a problem arises in the case of filters of high order N in the implementation of sufficiently high blocking vapors.
Nach dem Stand der Technik wird zur Realisierung von Transmissions-Nullstellen alternativ zur Verwendung einer Resonatoranordnung mit Uberkopplungen zwischen nichtbenachbarten Resonatoren, eine in der angelsachsischen Literatur als „Extracted-Pole-Structure„ bezeichnete Konfiguration verwendet, wobei an die Zuleitungen zum Eingangs- und/oder Ausgangstor eines Bandpassfilters ohne Transmissions-Nullstellen bei endlichen Frequenzen (M = 0) , zusatzliche Resonatoren so angekoppelt werden, daß sie Transmissions-Nullstellen in den Sperrbereichen realisieren. Eine solche Anordnung ist aus DE 42 32 054 AI bekannt, bei dem einem Mikrowellen-Keramikfilter ohne Transmissions-Nullstellen bei endlichen Frequenzen (M = 0) eine Bandsperre aus mindestens einem Koaxialresonator in Reihe geschaltet wird (Kaskade aus Bandpassfilter mit M = 0 und Bandsperre) . Diese Bandsperre dient dazu, Storfrequenzen, die außerhalb des Durchlassbereichs liegen, zu eliminieren. In US 3,747.030 A wird ein etwa eine viertel Wellenlange langer Leitungsresonator dem Ein- oder Ausgang eines Filters aus konzentrierten Elementen mit M = 0 parallelgeschaltet. Dadurch wird dem Filterzweitor eine Bandsperre in Reihe geschaltet. Der Nachteil dieses Konzepts der Kaskadierung einer Bandsperre mit einem Bandpassfilter mit M = 0 liegt in der Notwendigkeit der Verwendung zusatzlicher Resonatoren für die Bandsperre, also in der Notwendigkeit für ein Filter mit N Dampfungsnullstellen im Durchlassbereich, insgesamt NR > N Resonatoren verwenden zu müssen.According to the prior art, in order to implement transmission zeros, one alternative to using a resonator arrangement with overcouplings between non-adjacent resonators is the Anglo-Saxon one Literature used as "Extracted-Pole Structure" configuration used, where additional resonators are coupled to the leads to the input and / or output port of a bandpass filter without transmission zeros at finite frequencies (M = 0) so that they zero transmission Realize in the restricted areas. Such an arrangement is known from DE 42 32 054 AI, in which a band-stop filter made of at least one coaxial resonator is connected in series in a microwave ceramic filter without transmission zeros at finite frequencies (M = 0) (cascade of band-pass filter with M = 0 and band-stop filter ). This bandstop is used to eliminate interference frequencies that are outside the pass band. In US Pat. No. 3,747,030 A, a line resonator about a quarter of a wavelength long is connected in parallel to the input or output of a filter composed of concentrated elements with M = 0. As a result, a bandstop is connected in series to the filter second gate. The disadvantage of this concept of cascading a bandstop with a bandpass filter with M = 0 is the need to use additional resonators for the bandstop, i.e. the need for a filter with N damping zeros in the pass band, to have to use a total of N R > N resonators.
Für die Funktion, die Signale in einem zusammenhangenden Frequenzbereich durchzulassen und die Signale in angrenzenden Frequenzbereichen zu sperren, kann anstelle eines Bandpassfilters auch eine Bandsperre mit zwei voneinander separierten Sperrbereichen eingesetzt werden. Hierbei liegt der ausgenutzte Durchlaßbereich zwischen den beiden Sperrbereichen der Bandsperre. Aus US 5,291,161 A ist ein Filter dieser Art bekannt, welches aus einer durchgehenden Hauptleitung und an diese galvanisch angekoppelten Stichleitungen besteht und bei dem jede Stichleitung eine Transmissionsnullstelle erzeugt. Aus I. C. Hunter und J.R. Rhodes „Electronically tunable microwave bandstop filters" in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , vol. MTT-30, No . 9, September 1982, Seiten 1361 bis 1367, ist bekannt, daß zur Erzeugung von Transmissions-Nullstellen anstelle der galvanisch angekoppelten Stichleitungen auch kapazitiv angekoppelte Stichleitungen Verwendung finden können. Aus DE 24 42 618 C2 ist ebenfalls eine durchgehende Transmissionsleitung mit an diese angekoppelten Stichleitungen (Zweigleitungen) bekannt. Ein Nachteil der Verwendung solcher Filterstrukturen aus einer vom Filtereingang zum Filterausgang durchgehenden Hauptleitung mit NR angekoppelten Stichleitungen als Sperr-Resonatoren ist die Tatsache, daß die hohe Sperrdämpfung auf Frequenzbereiche endlicher Breite beschränkt bleibt und somit das Filter jenseits dieser Bereiche wieder durchläßt. Der zweite Nachteil ist, daß im ausgenutzten Durchlaßbereich zwischen den beiden Sperrbereichen die Zahl N der Dampfungs-Nullstellen geringer als die Zahl der Resonatoren ist und damit nicht die zu einer gegebenen Resonatorzahl NR maximal erreichbare Steilheit der Filterflanken zwischen Durchlass- und Sperrbereich erzielbar ist.For the function of allowing the signals to pass through in a coherent frequency range and to block the signals in adjacent frequency ranges, a band-stop filter with two separated blocking ranges can also be used instead of a bandpass filter. Here, the used pass band lies between the two band band stop band. From US 5,291,161 A a filter of this type is known, which consists of a continuous main line and to this galvanically coupled stub lines exist and in which each stub line generates a transmission zero. From IC Hunter and JR Rhodes "Electronically tunable microwave bandstop filters" in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-30, No. 9, September 1982, pages 1361 to 1367, it is known that for the generation of transmission zeros Capacitive-coupled stub lines can also be used instead of the galvanically coupled stub lines. A continuous transmission line with stub lines (branch lines) coupled to it is also known from DE 24 42 618 C2. A disadvantage of the use of such filter structures from a main line with N passing from the filter input to the filter output R coupled stub lines as blocking resonators is the fact that the high blocking attenuation remains limited to frequency ranges of finite width and thus lets the filter through again beyond these ranges. The second disadvantage is that the number N of the dampers in the utilized passband between the two blocking ranges gs zeros is less than the number of resonators and thus the maximum steepness of the filter flanks between the pass band and the stop band that can be achieved for a given resonator number N R cannot be achieved.
Mit der vorliegenden Erfindung soll dementsprechend ein Weg zur Realisierung von Bandpassfiltern aus gekoppelten Resonatoren mit bis zu M=N-1 beliebig im Sperrband plazierbaren Dämpfungspolen angegeben werden, wobei keine Überkopplungen und keine „Extracted-Pole„-Resonatoren und keine Bandsperr-Struktureri mit durchgehender Hauptleitung eingesetzt werden und damit die oben beschriebenen Nachteile dieser Konzepte vermieden werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die in den Patentansprüchen dargestellten Gegenstande gelost. Gemäß der Erfindung werden Bandpassfilter-Strukturen vorgeschlagen, bei denen Sperr-Resonatoren derartig in die Struktur integriert sind, daß jeder Sperr-Resonator sowohl eine der erwünschten Transmissions-Nullstellen im Sperrbereich als auch zusammen mit der übrigen Filterstruktur eine Dampfungs-Nullstelle im Durchlassbereich realisiert. Diese Bandpassfilter- Strukturen gemäß den bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet:Accordingly, the present invention is intended to provide a way of realizing bandpass filters from coupled resonators with up to M = N-1 damping poles that can be placed anywhere in the stop band, with no overcouplings and no “extracted-pole” resonators and no band-stop structures with continuous ones Main line are used and thus the disadvantages of these concepts described above are avoided. The object is achieved according to the invention by the subjects presented in the claims. According to the invention, bandpass filter structures are proposed in which blocking resonators are integrated into the structure in such a way that each blocking resonator realizes both one of the desired transmission zero points in the blocking area and, together with the rest of the filter structure, a damping zero point in the pass band. These bandpass filter structures according to the preferred embodiments of the invention are characterized by the following features:
(a) Die Bandpassfilter werden aus einem, unten näher beschriebenen impedanz-symmetrischen Filterglied mit N = 2m+l (m = naturliche Zahl) Polen und N-l Transmissions-Nullstellen, oder aus einer Kaskade solcher impedanz-symmetrischen Filterglieder, oder einer Kaskade aus weiter unter beschriebenen impedanz-unsymmetrischen Filtergliedern mit jeweils N= 2 Polen und M =2 Transmissions-Nullstellen gebildet .(a) The bandpass filters are made up of an impedance-symmetrical filter element with N = 2m + l (m = natural number) poles and Nl transmission zeros, described below, or from a cascade of such impedance-symmetrical filter elements, or a cascade formed under described impedance-asymmetrical filter elements, each with N = 2 poles and M = 2 transmission zeros.
(b) Ein impedanz-symmetrisches Filterglied mit N = 3 Polen und M= 2 Transmissions-Nullstellen besteht aus einem durch zwei Diskontinuitäten begrenztem Leitungsstuck, als Hauptresonator bezeichnet, an das in der Mitte ein Paar von Sperr-Resonatoren angekoppelt ist, derart, daß aufgrund der longitudinalen Feldverteilung auf dem Hauptresonator die Kopplung zu den Sperr-Resonatoren bei der Resonanzfrequenz des Hauptresonators (Mittenfrequenz) verschwindet, jedoch bei davon abweichenden Frequenzen einen endlichen Wert annimmt. Die Lange des Hauptresonators wird so gewählt, daß sie etwa gleich der halben Leitungswellenlange bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters entspricht. Die Sperrfrequenz des einen Sperr-Resonators wird kleiner und die des anderen Sperr-Resonators großer als die Mittenfrequenz gewählt und dadurch erzeugt jeder der beiden Sperr-Resonatoren eine Transmissions- Nullstelle und durch Zusammenwirken mit dem Hauptresonator einen zusatzlichen Pol. Dient ein einzelnes impedanz-symmetrisches Filterglied als Bandpassfilter, so wird ein Ende des Hauptresonators mit dem Filtereingang und das andere Ende mit dem Filterausgang elektrisch, galvanisch oder magnetisch verkoppelt. Wird das Bandpassfilter aus einer Kaskade mehrerer impedanz-symmetrischer Filterglieder aufgebaut, werden die nicht an das Eingangs- oder Ausgangstor angekoppelten benachbarten Hauptresonator-Enden elektrisch, galvanisch oder magnetisch verkoppelt.(b) An impedance-symmetrical filter element with N = 3 poles and M = 2 transmission zeros consists of a line piece delimited by two discontinuities, referred to as the main resonator, to which a pair of blocking resonators is coupled in the middle, such that due to the longitudinal field distribution on the main resonator, the coupling to the blocking resonators at the resonance frequency of the main resonator (center frequency) disappears, but assumes a finite value at frequencies that deviate therefrom. The length of the main resonator will be like this chosen so that it corresponds approximately to half the line wavelength at the center frequency of the bandpass filter. The blocking frequency of the one blocking resonator is chosen to be lower and that of the other blocking resonator is chosen to be larger than the center frequency and as a result each of the two blocking resonators generates a transmission zero and an additional pole by interaction with the main resonator. If a single impedance-symmetrical filter element serves as a bandpass filter, one end of the main resonator is coupled electrically, galvanically or magnetically to the filter input and the other end to the filter output. If the bandpass filter is constructed from a cascade of several impedance-symmetrical filter elements, the adjacent main resonator ends that are not coupled to the input or output port are electrically, galvanically or magnetically coupled.
(c) Ein impedanz-symmetrisches Filterglied mit N = 2m+l Polen (m = natürliche Zahl großer 1) und M= N-l = 2m Transmissions-Nullstellen besteht aus einem durch zwei Diskontinuitäten begrenztem Leitungsstück, als Hauptresonator bezeichnet, an den m Paare von Sperr- Resonatoren im gegenseitigen Abstand von ca. einer halben Mittenfrequenz-Wellenlange angekoppelt sind, derart daß aufgrund der longitudinalen Feldverteilung auf dem Hauptresonator die Kopplung zu den Sperr-Resonatoren bei der Resonanzfrequenz des Hauptresonators (Mittenfrequenz) verschwindet, jedoch bei davon abweichenden Frequenzen einen endlichen Wert annimmt. Die Lange des Hauptresonators wird so gewählt, daß sie etwa gleich dem m-fachen der halben Leitungswellenlange bei der Mittenfrequenz entspricht und der Abstand der äußeren Sperr-Resonator-Paare von den Enden des Hauptresonators betragt ca. eine viertel Leitungswellenlange. Die Sperrfrequenzen der beiden Sperr-Resonatoren eines jeden der m Sperr-Resonator- Paare werden so gewählt, daß eine kleiner und die andere großer als die Mittenfrequenz ist, und dadurch erzeugt jeder der beiden Sperr-Resonatoren eine Transmissions-Nullstelle und durch Zusammenwirken mit dem Hauptresonator einen zusatzlichen Pol. Dient ein einzelnes impedanz- symmetrisches Filterglied als Bandpassfilter, so wird ein Ende des Hauptresonators mit dem Filteremgang verkoppelt und das andere Ende mit dem Filterausgang elektrisch, galvanisch oder magnetisch verkoppelt. Wird das Bandpassfilter aus einer Kaskade mehrerer impedanz-symmetrischer Filterglieder aufgebaut, werden die nicht an das Eingangs- oder Ausgangstor angekoppelten benachbarten Hauptresonator-Enden elektrisch, galvanisch oder magnetisch verkoppelt.(c) An impedance-symmetrical filter element with N = 2m + l poles (m = natural number of large 1) and M = Nl = 2m transmission zeros consists of a line section, delimited by two discontinuities, called the main resonator, on the m pairs of Blocking resonators are coupled at a mutual distance of approximately half a center frequency wavelength, such that due to the longitudinal field distribution on the main resonator, the coupling to the blocking resonators at the resonance frequency of the main resonator (center frequency) disappears, but a finite one at frequencies that deviate therefrom Assumes value. The length of the main resonator is chosen so that it is approximately the same corresponds to m times half the line wavelength at the center frequency and the distance between the outer blocking resonator pairs and the ends of the main resonator is approximately a quarter line wavelength. The blocking frequencies of the two blocking resonators of each of the m blocking resonator pairs are chosen such that one is smaller and the other larger than the center frequency, and thereby each of the two blocking resonators generates a transmission zero and by interacting with it Main resonator an additional pole. If a single impedance-symmetrical filter element serves as a bandpass filter, one end of the main resonator is coupled to the filter output and the other end is electrically, galvanically or magnetically coupled to the filter output. If the bandpass filter is constructed from a cascade of several impedance-symmetrical filter elements, the adjacent main resonator ends that are not coupled to the input or output port are electrically, galvanically or magnetically coupled.
(d) Zusätzlich zu den impedanz-symmetrischen Filtergliedern können zum Aufbau eines Bandpassfilters aus einer Kaskade mehrerer Filterglieder impedanz-unsymmetrische Filterglieder mit jeweils N= 2 Polen und M = 2 Transmissions- Nullstellen Verwendung finden. Die impedanzunsymmetrischen Filterglieder bestehen aus einem Hauptresonator dessen Lange ca. einer viertel Leitungswellenlange bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters entspricht, bei dem das eine Ende so an das benachbarte Filterglied angekoppelt ist, daß dieses Leitungsende hochohmig abgeschlossen ist (Maximum der elektrischen Feldstarke) und das andere Ende so an das benachbarte Filterglied oder das Em- oder Ausgangstor des Bandpasses angekoppelt ist, daß das Leitungsende niederohmig abgeschlossen ist (Strommaximum am Leitungsende) , und bei dem am niederohmigen Ende des Hauptresonators ein Paar von Sperr-Resonatoren elektrisch oder galvanisch angekoppelt ist.(d) In addition to the impedance-symmetrical filter elements, impedance-asymmetrical filter elements, each with N = 2 poles and M = 2 transmission zeros, can be used to construct a bandpass filter from a cascade of several filter elements. The impedance-unbalanced filter elements consist of a main resonator whose length corresponds to approximately a quarter of the line wavelength at the center frequency of the bandpass filter, in which one end is coupled to the adjacent filter element in such a way that this line end is terminated with high impedance (maximum of the electric field strength) and the other end is coupled to the adjacent filter element or the em or output gate of the bandpass in such a way that the line end is terminated with low impedance (current maximum at the line end), and at the low impedance end of the Main resonator a pair of blocking resonators is electrically or galvanically coupled.
Die oben getroffene Unterscheidung zwischen impedanz- symmetrischen und impedanz-unsymmetrischen Filtergliedern ist so zu verstehen, daß bei einem impedanz-symmetrischen Filterglied bei Beschaltung von Ein- und Ausgangstor mit dem gleichen Abschlußwiderstand, die Maximalwerte des Leistungs-Ubertragungsfaktors bei vernachlassigbaren Verluste den Wert Eins erreichen, wahrend beim ubertragungs-unsymmetrischen Filterglied vollständige Leistungsubertragung nur für stark unsymmetrische Tor- Widerstände erreichbar ist.The above distinction between impedance-symmetrical and impedance-asymmetrical filter elements is to be understood in such a way that with an impedance-symmetrical filter element when the input and output gates are connected with the same terminating resistance, the maximum values of the power transmission factor reach negligible losses , while with the transmission-asymmetrical filter element, complete power transmission can only be achieved for highly asymmetrical gate resistors.
Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand des in den Zeichnungen 1 bis 4 dargestellten Grundprinzips und der in den Zeichnungen 5 bis 12 dargestellten Ausfuhrungsbeispiele .The further explanation of the invention is based on the basic principle shown in the drawings 1 to 4 and the exemplary embodiments shown in the drawings 5 to 12.
Figur le zeigt auf schematische Weise den prinzipiellen Aufbau eines erfmdungsgemaßen impedanz-symmetrischen Filterglieds mit N = 3 Polen und M =2 Transmissions- Nullstellen und die Figuren la bis ld zeigen auf schematische Weise Strukturen, welche dem Stand der Technik entsprechen und daher nur zur schrittweisen Erläuterung des Grundprinzips der erfindungsgemaßen Struktur nach Figur le dienen. Fig. la zeigt symbolhaft eine homogene Hochfrequenzleitung 1, bei der diese Leitung als metallische TEM-Leitung z. B. als eine Koaxialleitung, als eine planare Leitung wie z. B. eine Mikrostreifenleitung oder Streifenleitung oder Koplanarleitung, oder als Hohlleiter oder als dielektrische Leitung ausgeführt sein kann. Bei Vernachlässigung der Dissipation wird der Frequenzgang des Leistungsubertragungsfaktors 2, also die Frequenzabhangigkeit des Verhältnisses der am reflexionsfrei abgeschlossenem Tor 2 heraustretenden Leistung P2 zu der am Tor 1 einfallenden Leistung Peιnfr im betrachteten Betriebsfrequenzbereich der Leitung unabhängig von der Frequenz gleich Eins.Figure le shows in a schematic way the basic structure of an inventive impedance-symmetrical filter element with N = 3 poles and M = 2 transmission zeros, and Figures la to ld show in a schematic manner structures which correspond to the prior art and therefore only in steps Explanation of the basic principle of the structure according to the invention according to figure le serve. Fig. La symbolically shows a homogeneous high-frequency line 1, in which this line as a metallic TEM line z. B. as a coaxial line, as a planar line such. B. a microstrip line or strip line or coplanar line, or as a waveguide or as a dielectric line. If the dissipation is neglected, the frequency response of the power transmission factor 2, i.e. the frequency dependence of the ratio of the power P 2 emerging at the reflection-free gate 2 to the power P incident at the gate 1 in the operating frequency range of the line considered, is equal to one regardless of the frequency.
Figur lb zeigt schematisch eine gegenüber Figur la abgeänderte Struktur, bei der zwei Diskontinuitäten 3 symmetrisch in den Leitungszug eingeführt sind. Diese Diskontinuitäten definieren ein Leitungsstuck endlicher Lange a, auf dem elektromagnetische Eigenschwingungen bei denjenigen Frequenzen auftreten, bei denen die Lange a einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Leitungswellenlange entspricht und diese Eigenschwingungen sind durch stehende Wellen mit Knoten und Bauchen der elektrischen und magnetischen Feldstarke entlang der Leitung gekennzeichnet, wobei m der Symmetrieebene 4 bei der Resonanzfrequenz ein Knoten der elektrischen oder magnetischen Feldstarke existiert. Die so entstandene Struktur stellt einen, nach dem Stand der Technik wohlbekannten 1-polιgen Bandpass dar, der durch einen Frequenzgang des Leistungsubertragungsfaktors 5 mit einem Maximum 1 (Dampfungs-Nullstelle) bei einer Frequenz f0 gekennzeichnet ist. Die das Leitungsstuck begrenzenden Diskontinuitäten können technisch z. B. in Form von Leitungsunterbrechungen oder in Form metallischer Blenden ausgebildet sein, und es ist nach dem Stand der Technik ebenfalls wohlbekannt, daß über die Starke der Kopplung zwischen den Zuleitungen und den Enden des als Resonator dienenden Leitungsstucks, die Frequenz-Bandbreite Δf der Transmissionskurve verändert werden kann.FIG. 1b schematically shows a structure modified compared to FIG. 1 a, in which two discontinuities 3 are introduced symmetrically into the cable run. These discontinuities define a line segment of finite length a, on which electromagnetic natural vibrations occur at those frequencies at which the length a corresponds to an integer multiple of half a line wavelength, and these natural vibrations are characterized by standing waves with nodes and bulges of the electrical and magnetic field strength along the line , where m of the plane of symmetry 4 at the resonance frequency is a node of the electric or magnetic field strength. The structure thus created represents a 1-pole bandpass, which is well known in the prior art and which has a maximum due to a frequency response of the power transmission factor 5 1 (damping zero point) is marked at a frequency f 0 . The discontinuities delimiting the line piece can technically e.g. B. in In the form of line interruptions or in the form of metallic diaphragms, and it is also well known from the prior art that the frequency bandwidth Δf of the transmission curve can be changed via the strength of the coupling between the supply lines and the ends of the line piece serving as a resonator ,
Figur lc zeigt eine gegenüber Figur la abgeänderte Struktur, bei dem ein Resonanzkreis 6 („Sperr-Resonator,,) an die Leitung angekoppelt ist, so daß der Frequenzgang des Leistungsubertragungsfaktors 7 eine Transmissions- Nullstelle bei der Frequenz fs aufweist. Diese Struktur stellt den nach dem Stand der Technik wohlbekannten Aufbau einer einpoligen Bandsperre („Notch-Filter,,) dar.FIG. 1 c shows a structure modified from FIG. 1 a, in which a resonance circuit 6 (“blocking resonator”) is coupled to the line, so that the frequency response of the power transmission factor 7 has a transmission zero at the frequency f s . This structure represents the construction of a single-pole bandstopper (“notch filter”), which is well known in the prior art.
Figur ld zeigt eine gegenüber Figur lc abgeänderte Struktur dar, bei der anstelle eines Sperr-Resonators zwei Sperr-Resonatoren 8 mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen angekoppelt sind und zu zwei Transmissions-Nullstellen bei fsι und fs2 fuhren.FIG. 1d shows a structure modified from FIG. 1c, in which instead of a blocking resonator two blocking resonators 8 with different resonance frequencies are coupled and lead to two transmission zeros at f s ι and f s2 .
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht nun darin, aus einer Kombination der Struktur nach Figur lb und des Sperr-Resonator-Paars von Figur ld, die Struktur nach Figur le zu bilden. Das Leitungsstück endlicher Lange bildet einen Resonator, hier als Hauptresonator bezeichnet, welcher in der Mitte einen Knoten des elektrischen oder magnetischen Felds besitzt. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die Wahl der Kopplung zwischen den Sperr-Resonatoren und dem Hauptresonator in der Weise, daß bei der Frequenz f0 diese Kopplung verschwindet, wobei dies z. B. dadurch erreicht wird, daß bei Vorliegen eines Knoten des elektrischen Felds eine elektrische Kopplung und bei Vorliegen eines Knotens des magnetischen Felds, eine magnetische Kopplung zwischen Hauptresonator und den Sperr-Resonatoren gewählt wird. Durch diese Maßnahme wird einerseits die Resonanz des Hauptresonators bei der Frequenz f0 nicht durch das Sperr-Resonator-Paar gestört und andererseits erhalt man aufgrund der Kopplung zwischen Sperr-Resonator-Paar und Hauptresonator für Frequenzen verschieden von fn zwei zusatzliche Eigenschwingungen. In dieser erfmdungsgemaßen Struktur übernehmen die beiden Sperr- Resonatoren damit eine Doppelfunktion, indem sie einerseits - wie in der Struktur nach Figur ld - zwei Transmissions-Nullstellen realisieren und andererseits zusammen mit dem Leitungsstuck insgesamt 3 Eigenschwingungen (3 Pole) produzieren. Der Frequenzgang 10 der Struktur nach Fig. le ist also bei geeigneter Wahl der Resonanzfrequenzen und Koppelstarken durch drei Transmissionsmaxima (Dampfungs-Nullstellen) bei fx, f2 und f3 sowie zwei Transmissions-Nullstellen bei fsι und fs2 gekennzeichnet. Bei diesem Filterglied zur Realisierung von 3 Polen und zwei Transmissions-Nullstellen wird die Frequenzlage der Transmissions-Nullstellen durch die Resonanzfrequenzen der Sperr-Resonatoren bestimmt und die Frequenzlage des mittleren Transmissions-Maximums durch die Lange des Hauptresonators. Die Lage der beiden äußeren Transmissionsmaxima kann durch die Koppelstarke zwischen Hauptresonator und Sperr-Resonatoren verändert werden, wobei bei einer Vergrößerung der Kopplung, diese Frequenzen sich in Richtung auf die mittlere Frequenz verschieben.An essential aspect of the invention now consists in forming the structure according to FIG. Le from a combination of the structure according to FIG. 1b and the blocking resonator pair from FIG. The line section of finite length forms a resonator, here referred to as the main resonator, which has a node of the electric or magnetic field in the middle. An important aspect of the invention is the choice of the coupling between the blocking resonators and the main resonator in such a way that this coupling disappears at the frequency f 0 , this z. B. is achieved in that in the presence of a node of the electrical Field an electrical coupling and in the presence of a node of the magnetic field, a magnetic coupling between the main resonator and the blocking resonators is selected. By this measure, on the one hand, the resonance of the main resonator at frequency f 0 is not disturbed by the blocking-resonator pair, and on the other hand, due to the coupling between the blocking-resonator pair and the main resonator, two additional natural oscillations are obtained for frequencies different from fn. In this structure according to the invention, the two blocking resonators thus take on a double function by, on the one hand, realizing two transmission zeros - as in the structure according to FIG. 1d - and on the other hand producing a total of 3 natural oscillations (3 poles) together with the line piece. The frequency response 10 of the structure according to FIG. Le is thus characterized by a suitable choice of the resonance frequencies and coupling strengths by three transmission maxima (damping zeros) at f x , f 2 and f 3 and two transmission zeros at f s ι and f s2 . In this filter element for realizing 3 poles and two transmission zeros, the frequency position of the transmission zeros is determined by the resonance frequencies of the blocking resonators and the frequency position of the average transmission maximum by the length of the main resonator. The position of the two outer transmission maxima can be changed by the coupling strength between the main resonator and the blocking resonators, with an increase in the coupling these frequencies shifting towards the middle frequency.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die in Figur 2a bis 2c dargestellte Verallgemeinerung des Prinzips nach Figur le zur Realisierung von Filtergliedern mit M = 2m Transmissions-Nullstellen und N = M+l =2m+l Polen. In Figur 2a ist nochmals der Fall m=l entsprechend Figur le dargestellt. Falls das Leitungsstuck bei der Mittenfrequenz eine halbe Wellenlange lang ist ( „Mittenfrequenz-Leitungswellen- lange,,), hangt die Art der Kopplung zwischen den Sperr- Resonatoren und dem Hauptresonator davon ab, ob sich an den Enden des Leitungsstucks die Betrags-Maxima des elektrischen oder magnetischen Felds befinden. Im Falle elektrischer Feldmaxima an den Enden besitzt das elektrische Feld bei der Frequenz fo einen Knoten in der Symmetrieebene und damit müssen nach obigen Designregeln die beiden Sperr-Resonatoren elektrisch gekoppelt werden, wahrend im Falle magnetischer Feldmaxima an den Enden, wegen des Knoten des magnetischen Felds, eine magnetische Kopplung vorliegen muß. Um im Falle magnetischer Feldmaxima an den Enden trotzdem eine magnetische Kopplung zwischen Sperr-Resonatoren und Haupresonator verwenden zu können, muß die Lange des Leitungsstucks anstelle einer halben Mittenfrequenz-Leitungswellenlange gleich einer vollen Wellenlange entsprechen.Another essential aspect of the invention is the generalization of the principle according to FIG Filter elements with M = 2m transmission zeros and N = M + l = 2m + l poles. In Figure 2a the case m = 1 is shown again according to Figure le. If the line piece at the center frequency is half a wavelength long (“center frequency line wave length”), the type of coupling between the blocking resonators and the main resonator depends on whether the magnitude maxima of the electric or magnetic field. In the case of electric field maxima at the ends, the electric field at frequency fo has a node in the plane of symmetry and thus the two blocking resonators must be electrically coupled according to the above design rules, while in the case of magnetic field maxima at the ends, because of the node of the magnetic field , there must be a magnetic coupling. In order to be able to use a magnetic coupling between the blocking resonators and the main resonator in the case of magnetic field maxima at the ends, the length of the line stub must correspond to a full wavelength instead of half a center frequency line wavelength.
Figur 2b zeigt die erfmdungsgemaße Verallgemeinerung für m=2, also N=5 Pole und M=4 Transmissions-Nullstellen, wobei zwei Paare von Sperr-Resonatoren im gegenseitigen Abstand von etwa einer halben Leitungswellenlange verwendet werden.FIG. 2b shows the generalization according to the invention for m = 2, that is to say N = 5 poles and M = 4 transmission zeros, two pairs of blocking resonators being used at a mutual spacing of approximately half a line wavelength.
Figur 2c zeigt die erf dungsgemaße Erweiterung auf ein Filterglied mit N =7 Polen und M =N -1=6 Transmissions- Nullstellen.FIG. 2c shows the extension according to the invention to a filter element with N = 7 poles and M = N -1 = 6 transmission zeros.
Die Vergrößerung der Polzahl N eines Filterglieds nach dem in den Abbildungen 2a bis 2c gezeigtem Prinzip wird durch die Frequenzlage höherer unerwünschter Eigenschwingungen des Hauptresonators begrenzt, wobei die Verlängerung des Hauptresonators zur Erhöhung der Polzahl, die Eigenresonanzen des Hauptresonators im Frequenzbereich immer weiter zusammenruckt. Um trotz dieser Begrenzung Filter höherer Polzahl realisieren zu können, werden in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwei alternative Wege beschritten, namlich eine Kaskadierung von impedanz-symmetrischen Filtergliedern nach Fig. 2a bis 2c und die Einfuhrung impedanzunsymmetrischer Filterglieder mit zwei Polen und zwei Transmissions-Nullstellen pro Filterglied.The increase in the number of poles N of a filter element according to the principle shown in Figures 2a to 2c is limited by the frequency position of higher unwanted natural vibrations of the main resonator, the extension of the main resonator to increase the number of poles, the natural resonances of the main resonator in the frequency range more and more compressed. In order to be able to implement filters with a higher number of poles despite this limitation, in a further embodiment of the invention two alternative paths are followed, namely a cascading of impedance-symmetrical filter elements according to FIGS. 2a to 2c and the introduction of impedance-asymmetrical filter elements with two poles and two transmission zeros per filter element.
Figur 3 zeigt, wie aus einer Kaskade von Q Filtergliedern mit jeweils Ng Polen und Mg=N-l Transmissions-Nullstellen ein Filter mit der Polzahl N=NgxQ und M=N-Q Transmissions- Nullstellen gebildet wird. Beispielhaft sind der Fall eines 9-polιgen ( 9-kreιsιgen) Filters mit 6 Transmissions-Nullstellen aus 3 Filtergliedern mit Ng=3 sowie eines 10-polιgen Filters mit 8 Transmissions- Nullstellen aus 3 Filtergliedern mit Ng=5 dargestellt.FIG. 3 shows how a filter with the number of poles N = N g xQ and M = NQ transmission zeros is formed from a cascade of Q filter elements, each with N g poles and M g = Nl transmission zeros. The case of a 9-pole (9-circuit) filter with 6 transmission zeros from 3 filter elements with Ng = 3 and a 10-pole filter with 8 transmission zeros from 3 filter elements with Ng = 5 are shown as examples.
Ein impedanz-unsymmetrisches Filterglied wird erf dungsgemaß dadurch realisiert, daß ein impedanz- symmetrisches Filterglied mit einem Sperr-Resonatoren- Paar nach Fig. le modifiziert wird, wobei eine der beiden Diskontinuitäten in die Nahe der Stelle gebracht wird, an der das Sperr-Resonator-Paar angekoppelt ist. Damit entsteht die in Fig. 4a gezeigte T-formige Struktur mit einer von der Ankoppelstelle des Sperr-Resonator-Paars ca. um eine viertel Mittenfrequenz-Leitungswellenlange entfernten Diskontinuität 2 ( „hochohmiges Ende,,) und einer zweiten Diskontinuität („niederohmiges Ende,,, 3), welche sich nahe an der Koppelstelle des Sperr-Resonator- Paars befindet.An impedance-unbalanced filter element is realized in accordance with the invention by modifying an impedance-symmetrical filter element with a pair of blocking resonators according to FIG. 1e, one of the two discontinuities being brought close to where the blocking resonator is located -Pair is coupled. This results in the T-shaped structure shown in FIG. 4a with a discontinuity 2 (“high-resistance end”) and a second discontinuity (“low-resistance end,” approx. A quarter of the center frequency line wavelength away from the coupling point of the blocking-resonator pair). ,, 3), which is close to the coupling point of the blocking resonator pair.
Um die Impedanz-Unsymmetrie zu kompensieren, wird in einer Kaskade aus impedanz-unsymmetrischen Filtergliedern mindestens ein impedanz-symmetrisches Glied hinzugefügt. Hierbei kann sich, wie in Fig. 4b gezeigt, das impedanz- symmetrische Glied 5 an einem Ende der Kaskade befinden, oder es kann zentral (siehe Fig. 4c) eingefugt werden.In order to compensate for the impedance asymmetry, at least one impedance-symmetrical element is added in a cascade of impedance-asymmetrical filter elements. Here, as shown in FIG. 4b, the impedance-symmetrical element 5 can be located at one end of the cascade, or it can be inserted centrally (see FIG. 4c).
Für die in den Abbildungen le, 2a bis 2c, 3 und 4 prinzipiell schematisch dargestellten erfindungsgemaßen Filterstrukturen ergibt sich eine sehr große Zahl von technischen Ausgestaltungsmoglichkeiten, die sich u. a. unterscheiden hinsichtlichFor the filter structures according to the invention, which are shown schematically in principle in the figures le, 2a to 2c, 3 and 4, there is a very large number of technical design possibilities, which can be achieved. a. make a difference
a) des Leitungstyps aus dem der Hauptresonator aufgebaut ist, b) der Bauform der Sperr-Resonatoren c) der Kopplungsart zwischen Sperr-Resonator und Hauptresonator d) der Gestaltung der Diskontinuitäten (Kopplung) zwischen Hauptresonatoren in Kaskade und dem Hauptresonatoren und Toren.a) the type of conduction from which the main resonator is built, b) the design of the blocking resonators c) the type of coupling between the blocking resonator and the main resonator d) the design of the discontinuities (coupling) between the main resonators in a cascade and the main resonators and gates.
Fig. 5 zeigt exemplarisch die Realisierung eines 7- poligen Filters mit 6 Transmissions-Nullstellen in Form eines einzelnen Filterglieds nach dem in Fig. 2c gezeigten Prinzip in Koaxialleitungstechnik. Der Hauptresonator 1 hat einen rechteckformigen Außen- und Innenleiter und eine Lange gleich dem 1,5-fachen der Mittenfrequenz-Wellenlange. Die das Leitungsstuck begrenzenden Diskontinuitäten sind in Form kapazitiver Koppler ausgebildet. Die Sperr-Resonatoren 2 sind als am Ende kurzgeschlossenen Koaxilleitungsstucke einer Lange von ca. einer viertel Leitungswellenlange realisiert, welche kaspazitiv an den Hauptresonator gekoppelt sind.5 shows an example of the implementation of a 7-pole filter with 6 transmission zeros in the form of a single filter element according to the principle shown in FIG. 2c in coaxial line technology. The main resonator 1 has a rectangular outer and inner conductor and a length equal to 1.5 times the center frequency wavelength. The discontinuities delimiting the line piece are designed in the form of capacitive couplers. The blocking resonators 2 are as on Realized short-circuited coaxial line pieces of a length of about a quarter of a line wavelength, which are capacitively coupled to the main resonator.
Fig. 6 zeigt eine Modifikation der Struktur nach Fig. 5, indem nun die Sperr-Resonatoren 2 galvanisch m t dem Innenle ter des Hauptresonators verbunden sind, aber am Ende kapazitiv belastet sind.FIG. 6 shows a modification of the structure according to FIG. 5, in that the blocking resonators 2 are now galvanically connected to the inner cavity of the main resonator, but are capacitively loaded at the end.
Fig. 7 zeigt eine Struktur aus zwei impedanz- unsymmetrischen Filtergliedern und einem impedanz- symmetrischen Glied , bei der man 9 Pole und 8 Transmissions-Nullstellen erhalt.FIG. 7 shows a structure consisting of two impedance-asymmetrical filter elements and one impedance-symmetrical element, in which one obtains 9 poles and 8 transmission zeros.
Fig. 8 zeigt em Filter aus einem impedanz-symmetrischen Filterglied mit 5 Polen und 4 Transmissions-Nullstellen, welches auf der Basis von Rechteckhohlleitungen für den HIO-Wellentyp realisiert ist. Der Hauptresonator 1 besteht aus einer an beiden Enden kurzgeschlossenen Rechteckhohlleitung, welche bei der Mittenfrequenz eine Lange entsprechend einer Hohlleiter-Wellenlänge hat. Die 4 Sperr-Resonatoren 2 sind in Form von kurzgeschlossenen 1/4-Hohlleιterstucken realisiert. Die Ankopplung zu den Toren kann z. B. über einen Koaxial-Ubergang 3 erfolgen.FIG. 8 shows a filter consisting of an impedance-symmetrical filter element with 5 poles and 4 transmission zeros, which is implemented on the basis of rectangular hollow lines for the HIO wave type. The main resonator 1 consists of a rectangular waveguide short-circuited at both ends, which has a length at the center frequency corresponding to a waveguide wavelength. The 4 blocking resonators 2 are realized in the form of short-circuited 1/4 hollow pieces. The coupling to the gates can e.g. B. via a coaxial transition 3.
Fig. 9 zeigt beispielhaft eine Realisierung mit dielektrischen Resonatoren im Fall eines Filters aus zwei impedanz-symmetrischen Filtergliedern, wobei jedes Filterglied drei Pole und zwei Transmissions-Nullstellen produziert und somit das Bandpassfilter insgesamt 6 Pole und 4 Transmissions-Nullstellen aufweist. Die aus geeignetem dielektrischen Material, also Material mit einer möglichst hohen Dielektrizitatszahl, einem niedrigen Verlustwinkel und einem geringen Temperaturkoeffizienten (z.B. Bariumtitanat Zirkonat) hergestellten Hauptresonatoren 1 und Sperr-Resonatoren 2 sind über Abstandshalter 3, z. B. aus Quarzmaterial; zur Vermeidung zu starker ohmscher Verluste in einer genugenden Entfernung vom Boden des metallischen Gehäuses 5 positioniert. Die Abmessung des Hauptresonators wird so gewählt, daß dieser bei fo eine Eigenresonanz mit der in Fig. 9b gezeigten Feldverteilung aufweist, und die Abmessung der Sperr-Resonatoren werden so gewählt, daß diese bei den 4 Sperrfrequenzen fi bis f4 resonieren und dabei eine Feldverteilung entsprechend Fig. 9c aufweisen. Aufgrund der raumlichen Feldverteilung des Hauptresonators koppelt dieser bei f0 nicht an die Resonanzfelder der Sperr-Resonatoren. Für von f0 verschiedene Frequenzen erhält man jedoch eine Kopplung zwischen dem Hauptresonator und den Sperr-Resonatoren mit dem Resultat, daß zusatzlich 4 Eigenresonanzen entstehen. Die Ankopplung an die Tore kann z. B. über Leiterschleifen 4 erfolgen.FIG. 9 shows an example of an implementation with dielectric resonators in the case of a filter comprising two impedance-symmetrical filter elements, each filter element producing three poles and two transmission zeros, and thus the bandpass filter has a total of 6 poles and 4 transmission zeros. Those made of a suitable dielectric material, that is to say material with the highest possible dielectric constant, a low loss angle and a low one Temperature coefficients (eg barium titanate zirconate) produced main resonators 1 and blocking resonators 2 are spacers 3, z. B. made of quartz material; positioned to avoid excessive ohmic losses at a sufficient distance from the bottom of the metallic housing 5. The dimension of the main resonator is chosen so that it has a natural resonance at fo with the field distribution shown in Fig. 9b, and the dimension of the blocking resonators are chosen so that they resonate at the 4 blocking frequencies fi to f 4 and thereby a field distribution according to Fig. 9c. Because of the spatial field distribution of the main resonator, it does not couple to the resonance fields of the blocking resonators at f 0 . For frequencies other than f 0 , however, a coupling is obtained between the main resonator and the blocking resonators, with the result that an additional 4 natural resonances occur. The coupling to the gates can e.g. B. via conductor loops 4.
Fig. 10 zeigt beispielhaft eine weitere mögliche Bauform eines Filterglieds aus dielektrischem Material. Der Hauptresonator 5 besteht aus einem dielektrischen Quader der Länge a, welche etwa gleich einer Wellenlange der Oberflachenwelle auf dem dielektrischen Quader entspricht. Dadurch erhalt man auf dem Hauptresonator eine Feldverteilung entsprechend Fig. 10b. Die 4 Sperr- Resonatoren 1 bis 4 bestehen ebenfalls aus dielektrischen Quadern, deren individuelle Langen bl bis b4 die Frequenzlage der 4 Transmissions-Nullstellen beeinflussen. Das gesamte Gebilde aus dielektrischem Hauptresonator und 4 dielektrischen Sperr-Resonatoren realisiert 5 Eigenschwingungen. Die Frequenzlage der Pole kann über die Koppelstarke zwischen Haupt- und Sperr- Resonatoren verändert werden. Zur Veränderung dieser Koppelstärke dienen die mit Luft oder einem dielektrischen Material relativ geringer Dielektrizitatszahl gefüllten „Lücken,, zwischen den Resomatoren mit den Weiten hi bis h4.10 shows an example of a further possible design of a filter element made of dielectric material. The main resonator 5 consists of a dielectric cuboid of length a, which corresponds approximately to a wavelength of the surface wave on the dielectric cuboid. In this way, a field distribution corresponding to FIG. 10b is obtained on the main resonator. The 4 blocking resonators 1 to 4 also consist of dielectric cuboids, the individual lengths bl to b4 of which influence the frequency position of the 4 transmission zeros. The entire structure of the main dielectric resonator and 4 dielectric blocking resonators realizes 5 natural vibrations. The frequency position of the poles can be adjusted via the coupling strength between the main and Resonators are changed. The “gaps” filled with air or a dielectric material with a relatively low dielectric number serve to change this coupling strength between the resomators with the widths hi to h 4 .
Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch auf planare Resonatorstrukturen, wie z. B. Mikrostreifenleitungs- strukturen angewendet werden, wobei auch Mikrostreifen- leitungs-Strukturen aus Hochtemperatur-Supraleitern von Interesse sind, da diese trotz eines enormen Miniaturisierungsgrads über eine hohe Leerlaufgute verfugen .The principle according to the invention can also be applied to planar resonator structures, such as, for. B. microstrip line structures are used, microstrip line structures made of high-temperature superconductors are also of interest, since they have a high level of idling despite an enormous degree of miniaturization.
In Fig. 11 wird die Realisierung eines erfindungsgemäßen impedanz-unsymmetrischen Filterglieds in Mikrostreifen- leitungs-Technologie erläutert. In Fig. 11a wird zunächst das nach dem Stand der Technik wohlbekannte Prinzip eines Mikrostreifenleitungs-Resonators in Erinnerung gebracht. Bei dieser Struktur befindet sich auf einem geeigneten dielektischem Substrat 1 eine durchgehende Leiterschicht 2 auf der einen und eine strukturierte Leiterschicht auf der anderen Seite, Fig. 11a zeigt die wohlbekannte Struktur eines Mikrostreifenleitungs-Resonators 3, welcher an seinen Enden kapazitiv mit den Zuleitungen 4,5 verkoppelt ist. Der Frequenzgang des Leistungsubertragungsfaktors 6 zeigt ein Maximum bei der Frequenz f0 und die Breite dieses Maximums läßt sich über die Stärke der Kopplung an den Leitungsenden (Diskontinuitäten) verandern. Fig. 11b zeigt, wie ein erfindungsgemäßes impedanz-unsymmetrisches Filterglied in Mikrostreifen- leitungs-Technologie realisiert werden kann. Dazu wird eine T-förmige Leiterstruktur verwendet, bei der die Länge der einzelnen Arme etwa einer viertel Leitungswellenlange bei der Mittenfrequenz entspricht, wobei eine wohldef ierte Unsymmetrie in der Lange oder Breite der Seitenarme 3 für die Funktion notwendig ist. Die Seitenarme stellen eine einfache Realisierung der Sperr-Resonatoren dar, wobei die Sperrfrequenzen über die Lange der Arme beeinflußt wird. Zusammen mit dem dritten Arm, bilden die Seitenarme e Gebilde, welches bei zwei unterschiedlichen Frequenzen resoniert und damit stellt die T-Struktur eine Sonderform eines Dual-Mode-Resonators dar. Das Ausgangstor kann auf die in Fig. 11b gezeigte Weise kapazitiv an die T-Struktur angekoppelt werden. Der Frequenzgang 6 des so entstandenen Zweitors ist durch zwei Transmissionsmaxima und zwei Transmissions- Nullstellen gekennzeichnet, wobei aufgrund der Unsymmetrie der absolute Wert des Transmissionsmaximums weit unter Eins liegen kann. Aus diesem Grund stellt em einzelnes unsymmetrisches Filterglied - im Gegensatz zum impedanz-symmetrischen Filterglied- noch kein brauchbares Bandpassfilter dar. Wie bei allen oben gezeigten Realisierungsbeispielen, laßt sich auch diese Mikrostreifenleitungsstruktur in vielfaltiger Weise abändern, z. B. durch Verwendung inhomogener Leitungsstucke veränderlicher Breite.11, the implementation of an impedance-asymmetrical filter element according to the invention in microstrip line technology is explained. 11a, the principle of a microstrip line resonator, which is well known in the prior art, is first brought to mind. In this structure there is a continuous conductor layer 2 on one side and a structured conductor layer on the other on a suitable dielectric substrate 1. FIG. 11 a shows the well-known structure of a microstrip line resonator 3, which at its ends is capacitively connected to the leads 4, 5 is coupled. The frequency response of the power transmission factor 6 shows a maximum at the frequency f 0 and the width of this maximum can be changed via the strength of the coupling at the line ends (discontinuities). 11b shows how an impedance-asymmetrical filter element according to the invention can be realized in microstrip line technology. For this purpose, a T-shaped conductor structure is used, in which the length of the individual arms is approximately a quarter Line wavelength corresponds to the center frequency, whereby a well-defined asymmetry in the length or width of the side arms 3 is necessary for the function. The side arms represent a simple implementation of the blocking resonators, the blocking frequencies being influenced over the length of the arms. Together with the third arm, the side arms form e structures, which resonate at two different frequencies and thus the T-structure represents a special form of a dual-mode resonator. The output gate can be capacitively connected to the T in the manner shown in FIG. 11b Structure to be coupled. The frequency response 6 of the two-port thus created is characterized by two transmission maxima and two transmission zeros, the absolute value of the transmission maximum being able to be far below one due to the asymmetry. For this reason, an individual asymmetrical filter element - in contrast to the impedance-symmetrical filter element - is not yet a usable bandpass filter. As with all the implementation examples shown above, this microstrip line structure can also be modified in a variety of ways, e.g. B. by using inhomogeneous pipe pieces of variable width.
Fig. 12 zeigt exemplarisch, wie aus 4 impedanz- unsymmetrischen Filtergliedern 1 und einem konventionellen Halbwellen-Resonator 2 em 9-polιges Filter mit 8 Transmissions-Nullstellen gebildet werden kann. Der Resonator 2 übernimmt in der Kaskade neben der Bereitstellung eines zusätzlichen Pols, die Transformation der Impedanz an Tor 2 (z. B. 50 Ohm) auf das niedrige Impedanzniveau an der Koppelstelle zum Verzweigungspunkt der T-formigen Resonatoren. Die Dimensionierung der Parameter der einzelnen Filterglieder, kann hierbei z. B. so erfolgen, daß eine Cauer-Charakteristik für den Frequenzgang erzielt wird. FIG. 12 shows an example of how 4 impedance-asymmetrical filter elements 1 and a conventional half-wave resonator 2 can be used to form a 9-pole filter with 8 transmission zeros. In addition to the provision of an additional pole, the resonator 2 in the cascade transforms the impedance at gate 2 (e.g. 50 ohms) to the low impedance level at the coupling point to the branching point of the T-shaped resonators. The dimensioning of the parameters of each Filter elements, here z. B. done so that a Cauer characteristic is achieved for the frequency response.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung, bestehend aus einem Hauptresonator (1) und mindestens einem an den Hauptresonator (1) angekoppelten Sperr-Resonator (4, 6, 8), wobei der Hauptresonator (1) durch ein, an beiden Seiten durch Diskontinuitäten (2 und 3 in Fig. bis 2c) in Form einer Unterbrechung oder Metallwand begrenztes Leitungsstück definiert ist, und bei einer Mittenfrequenz (fo)eine elektromagnetische Eigenschwingung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Hauptresonator angekoppelte Sperr-Resonator (4) bei seiner Sperrfrequenz (fs) für eine Welle auf dem Leitungsstück des Hauptresonators (1) einen Reflexionsfaktor vom Betrag Eins realisiert, und daß der mindestens eine Sperr-Resonator an denjenigen Orten entlang des Leitungsstücks mit dem Hauptresonator gekoppelt sind, an denen aufgrund der raumlichen Variation des elektrischen und magnetischen Felds entlang der Leitung die frequenzabhängige Kopplung zwischen dem Sperr-Resonator und dem Hauptresonator bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters verschwindet.1. High-frequency bandpass filter arrangement, consisting of a main resonator (1) and at least one blocking resonator (4, 6, 8) coupled to the main resonator (1), the main resonator (1) being caused by discontinuities (2 and 3 in Fig. to 2c) is defined in the form of an interruption or metal wall, and has an electromagnetic natural vibration at a center frequency (fo), characterized in that the blocking resonator (4) coupled to the main resonator at its blocking frequency ( f s ) for a wave on the line section of the main resonator (1) realizes a reflection factor of one, and that the at least one blocking resonator is coupled to the main resonator at those locations along the line section where, due to the spatial variation of the electrical and magnetic field along the line, the frequency-dependent coupling between the blocking resonator and the main resonator at d the center frequency of the bandpass filter disappears.
2. Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sperr- Resonator durch ein Paar von symmetrisch zueinander angeordneten Sperr-Resonatoren gebildet ist. 2. High-frequency bandpass filter arrangement according to claim 1, characterized in that the at least one blocking resonator is formed by a pair of blocking resonators arranged symmetrically to one another.
. Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung des mindestens einen Sperr-Resonators an den Hauptresonator elektrisch erfolgt., High-frequency bandpass filter arrangement according to Claim 1, characterized in that the coupling of the at least one blocking resonator to the main resonator takes place electrically.
4. Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung des mindestens einen Sperr-Resonators an den Hauptresonator magnetisch erfolgt.4. High-frequency bandpass filter arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling of the at least one blocking resonator to the main resonator takes place magnetically.
5. Hochfrequenz-Bandpassfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung des mindestens einen Sperr-Resonators an den Hauptresonator galvanisch erfolgt.5. High-frequency bandpass filter arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling of the at least one blocking resonator to the main resonator is carried out galvanically.
6. Bandpassfilter nach Anspruch 1 mit drei Eigenfrequenzen (Polen) und zwei Transmissions- Nullstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der6. Bandpass filter according to claim 1 with three natural frequencies (Poland) and two transmission zeros, characterized in that the
Hauptresonator durch em Leitungsstuck mit einer Lange, welche bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters etwa einer halben Leitungswellenlange entspricht, gebildet wird, daß zwei Sperr-Resonatoren in der Mitte des Leitungsstucks so an den Hauptresonator so angekoppelt werden, daß die frequenzabhangige Kopplung bei der Mittenfrequenz verschwindet, daß die Sperrfrequenz eines der beiden Sperr- Resonatoren kleiner als die Mittenfrequenz des Bandpassfilters und die Sperrfrequenz des anderen Sperr-Resonators großer als die Mittenfrequenz des Bandpassfilters ist, daß für die Sperrfrequenzen der beiden Sperr- Resonatoren diejenigen Frequenzen im Sperrbereich gewahlt werden, bei denen Transmissions-Nullstellen des Bandpassfilters gewünscht werden, und daß mit der Starke der Kopplung zwischen den Sperr-Resonatoren und dem Hauptresonator die drei Transmissionsmaxima innerhalb des Durchlassbereichs so verschoben werden, daß die Reflexionsdampfung im Durchlassbereich über einem vorgegebenen Minimalwert liegt.The main resonator is formed by a line piece with a length which corresponds to about half a line wavelength at the center frequency of the bandpass filter, so that two blocking resonators in the center of the line piece are coupled to the main resonator in such a way that the frequency-dependent coupling disappears at the center frequency. that the blocking frequency of one of the two blocking resonators is lower than the center frequency of the bandpass filter and the blocking frequency of the other blocking resonator is higher than the center frequency of the bandpass filter, that for the blocking frequencies of the two blocking resonators those frequencies in the blocking range are selected, at which transmission zeros of the bandpass filter are desired, and that with the strength of the coupling between the blocking resonators and the main resonator, the three transmission maxima are shifted within the pass band in such a way that the reflection attenuation in the pass band lies above a predetermined minimum value.
7. Bandpassfilter nach Anspruch 1 mit fünf Eigenfrequenzen (Polen) und vier Transmissions- Nullstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptresonator durch ein Leitungsstuck mit einer Lange, welche bei der Mittenfrequenz etwa einer Leitungswellenlange entspricht, gebildet wird, daß zwei Paare von Sperr-Resonatoren in einem gegenseitigen Abstand von ca. einer halben Mittenfrequenz-Leitungswellenlange längs des Leitungsstucks des Hauptresonators und einem Abstand von ca. einer viertel Leitungswellenlange zwischen den äußeren Sperr-Resonator-Paaren und den Enden des Leitungsstucks an den Hauptresonator so angekoppelt werden, daß die frequenzabhangige Kopplung bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters verschwindet.7. Bandpass filter according to claim 1 with five natural frequencies (Poland) and four transmission zeros, characterized in that the main resonator is formed by a line piece with a length which corresponds approximately to a line wavelength at the center frequency, that two pairs of blocking resonators at a mutual distance of approximately half a center frequency line wavelength along the line section of the main resonator and a distance of approximately a quarter line wavelength between the outer blocking-resonator pairs and the ends of the line section are coupled to the main resonator in such a way that the frequency-dependent coupling disappears at the center frequency of the bandpass filter.
8. Bandpassfilter nach Anspruch 1 mit 2m+l (mit m als naturlicher Zahl) Eigenfrequenzen (Polen) und 2m Transmissions-Nullstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptresonator durch ein Leitungsstuck mit einer Lange von ca. dem m-fachen einer halben Mittenfrequenz-Leitungswellenlange gebildet wird, daß m Paare von Sperr-Resonatoren in einem gegenseitigen Abstand von einer halben Mittenfrequenz- Leitungswellenlange längs des Leitungsstucks und einem Abstand ca. einer viertel Leitungswellenlänge zwischen den äußeren Sperr-Resonator-Paaren und den Enden des Leitungsstücks an den Hauptresonator so angekoppelt werden, daß die frequenzabhängige Kopplung bei der Mittenfrequenz des Bandpasses verschwindet.8. bandpass filter according to claim 1 with 2m + l (with m as a natural number) natural frequencies (Poland) and 2m transmission zeros, characterized in that the main resonator by a piece of line with a length of about m times half a center frequency Line wavelength is formed that m pairs of blocking resonators at a mutual distance of half a center-frequency line wavelength along the line piece and one A distance of about a quarter of the line wavelength between the outer blocking resonator pairs and the ends of the line section are coupled to the main resonator in such a way that the frequency-dependent coupling disappears at the center frequency of the bandpass.
9. Bandpassfilter nach Anspruch 1 mit 2m+l (mit m als natürlicher Zahl) Eigenfrequenzen (Polen) und 2m Transmissions-Nullstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptresonator durch ein Leitungsstück mit einer Länge von ca. dem (m+1) -fachen einer halben Mittenfrequenz-Leitungswellenlänge gebildet wird, daß m Paare von Sperr-Resonatoren in einem gegenseitigen Abstand von einer halben Mittenfrequenz- Leitungswellenlänge längs des Leitungsstücks und einem Abstand ca. einer halben Leitungswellenlänge zwischen den äußeren Sperr-Resonator-Paaren und den Enden des Leitungsstücks an den Hauptresonator so angekoppelt werden, daß die frequenzabhängige Kopplung bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters verschwindet.9. bandpass filter according to claim 1 with 2m + l (with m as a natural number) natural frequencies (Poland) and 2m transmission zeros, characterized in that the main resonator by a line piece with a length of about (m + 1) times half a center frequency line wavelength is formed that m pairs of blocking resonators at a mutual distance of half a center frequency line wavelength along the line section and a distance of about half a line wavelength between the outer blocking resonator pairs and the ends of the line section the main resonator are coupled so that the frequency-dependent coupling disappears at the center frequency of the bandpass filter.
10. Bandpassfilter nach Anspruch 1 mit einer Kaskade von Filtergliedern (Anzahl Q) , bei dem diese Filterglieder aus Bandpassfiltern nach einem der Ansprüche 2 bis 5 gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des als Hauptresonator dienenden Leitungsstücks eines Filterglieds elektrisch oder magnetisch oder galvanisch mit dem benachbarten Ende des Leitungsstücks des nächsten Filterglieds gekoppelt ist, und bei dem die beiden äußeren Enden der Leitungsstücke der äußeren Filterglieder mit dem Eingangs- bzw. dem Ausgangstor gekoppelt sind. 10. Bandpass filter according to claim 1 with a cascade of filter elements (Q number), in which these filter elements are formed from bandpass filters according to one of claims 2 to 5, characterized in that one end of the line section serving as the main resonator of a filter element is electrically or magnetically or galvanically is coupled to the adjacent end of the line section of the next filter element, and in which the two outer ends of the line sections of the outer filter elements are coupled to the input and output ports, respectively.
1.Bandpassfilter nach Anspruch 1, mit zwei1.Bandpass filter according to claim 1, with two
Transmissions-Polen und zwei Transmissions-Nullstellen (Fig. 4a), bestehend aus einem Hauptresonator in Form eines Leitungsstucks (1 in Fig. 4a), welches bei der Mittenfrequenz des Bandpassfilters ca. eine viertel Leitungswellenlange lang ist, dadurch gekennzeichnet, daß em Ende (2) mit dem Eingangstor (Tor 1) des Bandpassfilters derart elektrisch, magnetisch oder galvanisch gekoppelt ist, daß bei der Mittenfrequenz em Maximum der elektrischen Feldstarke an diesem Ende entsteht, und dessen anderes Ende (3) so mit dem Ausgangstor des Bandpasses elektrisch, magnetisch oder galvanisch verkoppelt ist, dass bei der Mittenfrequenz em Minimum der elektrischen Feldstarke an diesem Ende entsteht, daß em Paar von Sperr-Resonatoren galvanisch oder elektrisch oder magnetisch in der Nahe des zweiten Tors (3 in Fig. 4a) angekoppelt ist, daß die Sperrfrequenzen der beiden Sperr-Resonatoren gleich den vorgegebenen Frequenzen der Transmission- Nullstellen im Sperrbereich gewählt werden, daß die Frequenzlage der beiden Transmissions-Maxima im Durchlassbereich durch Veränderung der Kopplungsstarke zwischen den Sperr-Resonatoren und dem ca. eine viertel Wellenlange langem Leitungstuck verändert werden kann.Transmission poles and two transmission zeros (Fig. 4a), consisting of a main resonator in the form of a line piece (1 in Fig. 4a), which is approximately a quarter of a line wavelength long at the center frequency of the bandpass filter, characterized in that an end (2) is electrically, magnetically or galvanically coupled to the input gate (gate 1) of the bandpass filter in such a way that the electric field strength is produced at this end at the center frequency em, and the other end (3) is thus electrically connected to the output gate of the bandpass, is magnetically or galvanically coupled that at the center frequency em minimum of the electric field strength arises at this end that em pair of blocking resonators is galvanically or electrically or magnetically coupled in the vicinity of the second gate (3 in Fig. 4a) that the Blocking frequencies of the two blocking resonators are selected to be equal to the predetermined frequencies of the transmission zero points in the blocking range, that the F Requirement position of the two transmission maxima in the passband can be changed by changing the coupling strength between the blocking resonators and the approximately a quarter wavelength long line piece.
12.Bandpassfilter nach Anspruch 11, mit galvanischer12.Bandpass filter according to claim 11, with galvanic
Kopplung zwischen dem Sperr-Resonator-Paar und dem ca. eine viertel Leitungswellenlange langem Leitungsstuck, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Leitungsstuck zusammen mit den beiden Sperr-Resonatoren einen T- formigen Resonator (Fig. 11b) mit zwei verschiedenen Eigenfrequenzen bildet, und daß der Filtereingang elektrisch mit dem unter Ende des vertikalen Teils des „T „ und der Filterausgang mit dem oberen Ende des vertikalen Teils des „T„ elektrisch gekoppelt ist.Coupling between the blocking resonator pair and the approximately one quarter line wavelength long line piece, characterized in that this line piece together with the two blocking resonators forms a T-shaped resonator (FIG. 11b) with two different natural frequencies, and that the filter input is electrically coupled to the lower end of the vertical portion of the "T" and the filter output is electrically coupled to the upper end of the vertical portion of the "T".
13.Bandpassfilter aus einer Kaskade von Filtergliedern, welche zum Teil aus Bandpass-Strukturen nach den Ansprüchen 11 oder 12, und zum anderen Teil aus Bandpass-Strukturen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bestehen.13.Bandpass filter from a cascade of filter elements, which partly consist of bandpass structures according to claims 11 or 12, and partly consist of bandpass structures according to one of claims 1 to 9.
14.Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren als Koaxialresonatoren ausgebildet sind.14. Bandpass filter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the resonators are designed as coaxial resonators.
15. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren als Hohlraumresonatoren ausgebildet sind.15. Bandpass filter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the resonators are designed as cavity resonators.
16. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren als dielektrische Resonatoren ausgebildet sind.16. Bandpass filter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the resonators are designed as dielectric resonators.
17. Bandpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit planaren Mikrostreifenleitungsresonatoren oder Koplanar-Resonatoren einschließlich planarer Resonatoren aus Hochtemperatur-Supraleitern. 17. Bandpass filter according to one of claims 1 to 13, with planar microstrip line resonators or coplanar resonators including planar resonators made of high-temperature superconductors.
EP00960529A 1999-08-31 2000-08-26 High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles Expired - Lifetime EP1212806B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19941311 1999-08-31
DE19941311A DE19941311C1 (en) 1999-08-31 1999-08-31 Band filter
PCT/EP2000/008333 WO2001017057A1 (en) 1999-08-31 2000-08-26 High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1212806A1 true EP1212806A1 (en) 2002-06-12
EP1212806B1 EP1212806B1 (en) 2003-03-05

Family

ID=7920218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00960529A Expired - Lifetime EP1212806B1 (en) 1999-08-31 2000-08-26 High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1212806B1 (en)
JP (1) JP2003508948A (en)
KR (1) KR20020047141A (en)
CN (1) CN1241289C (en)
AT (1) ATE233956T1 (en)
AU (1) AU7280000A (en)
CA (1) CA2383777A1 (en)
DE (2) DE19941311C1 (en)
ES (1) ES2191642T3 (en)
IL (1) IL148267A0 (en)
WO (1) WO2001017057A1 (en)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3917164B2 (en) * 2003-12-08 2007-05-23 松下電器産業株式会社 Duplexer and multiplexer
US7321884B2 (en) 2004-02-23 2008-01-22 International Business Machines Corporation Method and structure to isolate a qubit from the environment
US7719382B2 (en) * 2005-11-18 2010-05-18 Superconductor Technologies, Inc. Low-loss tunable radio frequency filter
CN101689692B (en) 2007-06-27 2013-11-06 超导技术公司 Low-loss tunable radio frequency filter
US20140055215A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 Harris Corporation Distributed element filters for ultra-broadband communications
US9165723B2 (en) 2012-08-23 2015-10-20 Harris Corporation Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
US9053874B2 (en) 2012-09-20 2015-06-09 Harris Corporation MEMS switches and other miniaturized devices having encapsulating enclosures, and processes for fabricating same
US9053873B2 (en) 2012-09-20 2015-06-09 Harris Corporation Switches for use in microelectromechanical and other systems, and processes for making same
US8907849B2 (en) 2012-10-12 2014-12-09 Harris Corporation Wafer-level RF transmission and radiation devices
US9203133B2 (en) 2012-10-18 2015-12-01 Harris Corporation Directional couplers with variable frequency response
WO2014129233A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 三菱電機株式会社 Speech enhancement device
CN104659452B (en) * 2013-11-22 2017-06-27 南京理工大学 A kind of dual trap frequency ultra wide band bandpass filter based on cross resonator
JP6158780B2 (en) * 2014-03-14 2017-07-05 レゾナント インコーポレイテッドＲｅｓｏｎａｎｔ Ｉｎｃ． Low loss variable radio frequency filter
EP4029508A1 (en) 2014-10-10 2022-07-20 Idera Pharmaceuticals, Inc. Treatment of cancer using tlr9 agonists and checkpoint inhibitors
CN106257933B (en) * 2015-06-18 2019-08-30 雅马哈株式会社 Acoustic construction and acoustic board
KR102413037B1 (en) 2016-03-15 2022-06-23 메르사나 테라퓨틱스, 인코포레이티드 NAPI2B Targeted Antibody-Drug Conjugates and Methods of Using Same
US11135307B2 (en) 2016-11-23 2021-10-05 Mersana Therapeutics, Inc. Peptide-containing linkers for antibody-drug conjugates
TW201834697A (en) 2017-02-28 2018-10-01 美商梅爾莎納醫療公司 Combination therapies of her2-targeted antibody-drug conjugates
EP3717021A1 (en) 2017-11-27 2020-10-07 Mersana Therapeutics, Inc. Pyrrolobenzodiazepine antibody conjugates
JP2021506883A (en) 2017-12-21 2021-02-22 メルサナ セラピューティクス インコーポレイテッド Pyrrolobenzodiazepine antibody conjugate
CN108594646A (en) * 2018-03-12 2018-09-28 上海电力学院 A kind of unstable Continuous-time System Identification method based on filtering about point-score
CN110729536B (en) * 2018-07-16 2021-09-10 罗森伯格技术有限公司 Coaxial cavity dual-passband filter
JP2022513400A (en) 2018-10-29 2022-02-07 メルサナ セラピューティクス インコーポレイテッド Cysteine-manipulated antibody with peptide-containing linker-drug conjugate
CN109326858A (en) * 2018-11-27 2019-02-12 安徽阖煦微波技术有限公司 A kind of high inhibition cavity body filter
CN110148816B (en) * 2019-04-19 2020-07-10 华中科技大学 Multi-pass zero-reflection filter
JP6764163B1 (en) 2019-11-21 2020-09-30 株式会社Ｓｐａｃｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Microstrip antenna, information equipment
CN111709154B (en) * 2020-07-21 2023-05-23 西安烽矩电子科技有限公司 Design method for generating transmission zero point by hybrid electromagnetic coupling in cavity filter
CN112072238B (en) * 2020-07-31 2022-01-28 南京邮电大学 Hairpin-type band-pass filter

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE893523C (en) * 1943-02-03 1953-10-15 Telefunken Gmbh High frequency broadband transmitter
US3747030A (en) * 1971-06-07 1973-07-17 Oak Electro Netics Corp Band pass filter with transmission line section
AU470870B2 (en) * 1973-10-29 1976-04-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Filters employing elements with distributed constants
FR2546340B1 (en) * 1983-05-20 1985-12-06 Thomson Csf TUNABLE COAXIAL BAND CUTTER MICROPHONE FILTER WITH DIELECTRIC RESONATORS
ATE55847T1 (en) * 1985-12-13 1990-09-15 Siemens Ag SHORT ELECTROMAGNETIC WAVE REMOVAL WITH CONDUCTING ELEMENTS.
JPH0334305U (en) * 1989-08-14 1991-04-04
US5291161A (en) * 1991-07-22 1994-03-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Microwave band-pass filter having frequency characteristic of insertion loss steeply increasing on one outside of pass-band
DE4232054A1 (en) * 1992-09-24 1994-03-31 Siemens Matsushita Components Microwave ceramic filter - incorporates throughput frequency band-defining filter and series-connected coaxial resonator as band stop

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0117057A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1371534A (en) 2002-09-25
AU7280000A (en) 2001-03-26
KR20020047141A (en) 2002-06-21
JP2003508948A (en) 2003-03-04
EP1212806B1 (en) 2003-03-05
IL148267A0 (en) 2002-09-12
CN1241289C (en) 2006-02-08
ES2191642T3 (en) 2003-09-16
WO2001017057A1 (en) 2001-03-08
DE19941311C1 (en) 2001-06-07
CA2383777A1 (en) 2001-03-08
DE50001421D1 (en) 2003-04-10
ATE233956T1 (en) 2003-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1212806B1 (en) High-frequency band pass filter assembly, comprising attenuation poles
DE69122748T2 (en) HIGH FREQUENCY DEVICE
DE69718548T2 (en) Integrated filter construction
DE60306067T2 (en) Dielectric monoblock microwave delay filter with triple mode
DE69924168T2 (en) Bandpass filter, duplexer, high frequency module and communication device
DE69231171T2 (en) Dielectric filter
DE10248477B4 (en) LC high-pass filter circuit device, LC laminated high-pass filter device, multiplexer and radio communication device
DE69728104T2 (en) Push-microstrip filters
DE68918918T2 (en) Microwave filter.
DE10008018A1 (en) Dielectric resonator has strip line on surface of dielectric layer by providing slotted electrode with spiral shaped slot and shield conductor provided in predetermined gap by slotted electrode
DE69805095T2 (en) RESONATOR COUPLED WITH DIFFERENT SURFACES
DE69712802T2 (en) Dielectric filter
WO1998027607A1 (en) Microwave filter
DE60107883T2 (en) Circuit arrangement for suppression of parasitic modes on planar waveguides
DE10325595B3 (en) High-frequency filter, especially in the manner of a duplex filter
KR100618422B1 (en) Coplanar waveguide filter and method of forming same
DE2727485A1 (en) RESONATOR FOR HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC VIBRATIONS
EP1388206B1 (en) Filter arrangement for symmetrical and asymmetrical line systems
DE68917373T2 (en) Magnetically tunable bandpass filter.
DE10065510C2 (en) Resonator, filter and duplexer
DE3835480A1 (en) HIGH FREQUENCY BAND PASS FILTER
EP2100343B1 (en) Ferrite filter from iris-coupled finlines
DE69715035T2 (en) microwave
Belmajdoub et al. Design and optimization of a new compact 2.4 GHz-bandpass filter using DGS technique and U-shaped resonators for WLAN applications
DE3111106C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020221

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030305

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030305

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030305

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20030305

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50001421

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030410

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030605

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030606

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Payment date: 20030812

Year of fee payment: 4

LTIE Lt: invalidation of european patent or patent extension

Effective date: 20030305

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030826

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030826

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030826

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20030826

Year of fee payment: 4

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20030829

Year of fee payment: 4

Ref country code: ES

Payment date: 20030829

Year of fee payment: 4

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030831

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030831

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2191642

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

Ref document number: 1212806E

Country of ref document: IE

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20031208

BERE Be: lapsed

Owner name: *CRYOELECTRA G.M.B.H.

Effective date: 20030831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040826

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040826

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040827

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040827

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040831

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040831

EUG Se: european patent has lapsed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20040826

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050429

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050826

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20040827

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20060926

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080301