DE3416225A1

DE3416225A1 - Schaltung eines auf mikrowellenfrequenzen abstimmbaren filters mit ausfuehrungsbeispiel

Info

Publication number: DE3416225A1
Application number: DE19843416225
Authority: DE
Inventors: Simo Salo Murtojärvi
Original assignee: Salora Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1983-10-13
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1985-04-25
Also published as: FI67980C; EP0138438A3; FI67980B; GB2148067A; FI833732A0; EP0138438A2; GB8411247D0

Description

KAIX)R · KLUNKER · SCHMITT-NILSGX · HIRSCH - RVTENT\N^ÄLTE

ElROFEAN KrEVTATIX)KNEYS _

K 21 354/7kl

SALORA OY Salorankatu 5-7 24100 SaIo Finnland

Schaltung eines auf Mikrowellenfrequenzen abstimmbaren Filters mit Ausführungsbeispiel

Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaltung eines auf Mikrowellenfrequenzen abstimmbaren Filters, welche Schaltung zwei hintereinander befindliche gleichartige Querzweige umfasst, deren jeder in Reihe geschaltet eine erste Induktivität, die nicht einstellbar sein muss, eine zweite Induktivität, die einstellbar ist, eine Kapazitätsdiode sowie einen Hochfrequenznebenschluss enthält, wobei beide Enden der Reihenschaltung geerdet sind, die Kapazität der Kapazitätsdiode mit einem DC-Signal gesteuert wird, die Eingangsstelle (Input) der Schaltung sich zwischen der konstanten und der einstellbaren Induktivität des ersten Querzweiges und die Ausgangsstelle sich am entsprechenden Punkt des zweiten Querzweiges befindet, und zwischen Eingangs- und Ausgangsstelle eine Reiheninduktivität vorhanden ist. Weiter betrifft die Erfindung ein praktisches Ausführungsbeispiel der Schaltung unter Verwendung einer zweiseitigen Leiterplatte.

Durch internationale Verträge wurde als Sendefrequenzbereich für Rundfunksatelliten der Frequenzbereich 11, 7...12, 5 GHz festgelegt. In der der Empfangsantenne zugeordneten sog. Ausseneinheit wird der ursprüngliche Frequenzbereich auf das Frequenzband 950...1750 MHz konvertiert. Das in diesem Frequenzband liegende Signal wird über Kabel der sog. Inneneinheit zugeführt, deren Vorstufen in Fig. 1 als allgemeines Blockschema dargestellt sind. Das Signal wird zum Verstärker 1 und weiter zum abstimmbaren Bandpassfilter 2 geleitet, welches letztere durch das DC-Signal Sl gesteuert wird. Das gefilterte Signal wird der Mischsstufe 3 zugeführt, wo es mit der vom abstimmbaren Oszillator 5 kommenden Frequenz so gemischt wird, dass als Ergebnis ein Signal der mittleren Zwischenfrequenz 134 MHz entsteht, das für die weitere Verarbeitung im Elock 4 einer Bandpassfilterung unterzogen wird. Die Erfindung hat die Schaltung der Filters 2 sowie ein praktisches Ausführungsbeispiel derselben zum Gegenstand.

r 3Λ 1 6225

In Fig. 2 ist die Grundschaltung des abstiinmbaren zweistufigen Bandpassfilters dargestellt. In dieser Figur bezeichnen Dl und D2 Kapazitätsdioden, deren Kapazitäten durch das DC-Signal Sl gesteuert werden. Die Kondensatoren Cl und C2 sind Blockkondensatoren, welche die Steuerspannung vom Erdniveau trennen. Ll, L2, L3, L4 und L5 sind Induktivitäten. Die Schaltung hat man in Fernseh-Kanalwählern im Frequenzbereich 47...860 MHz angewendet; als Beispiel sei der Kanalwähler MTS 200/1 von GTE Sylvania angeführt, der in der Schrift GTE T.B No. 24/1980 beschrieben ist.

Die Anwendung der oben beschriebenen Schaltung auf den Frequenzbereich 950...1750 MHz führt jedoch zu den nachstehend dargelegten Schwierigkeiten. Die Blockkondensatoren Cl und C2 dienen neben der Trennung der DC-Steuerspannung vom Erdniveau auch dazu, die Anoden der Kapazitätsdioden hochfrequenzmässxg zu erden. Ab Frequenzen von ungefähr 1000 MHz verursacht die Reiheninduktivität des Kondensators gegen Erde eine grosse induktive Reaktanz, welche die Resonanzfrequenz des Filters verringert. Da die induktive Reaktanz des Kondensators gross ist, müssen die Kapazitäten der Kapazitätsdioden Dl und D2 entsprechend klein sein, damit eine genügend hohe Resonanzfrequenz erreicht wird.

Die Abstimmbereiche der in TV-Kanalwählern verwendeten Si-Kapazitätsdioden haben bei kleinen Kapazitätswerten schmale Bandbreiten, so dass sich mit ihnen nicht der gesamte Frequenzbereich von 950...1750 MHz überstreichen lässt. Einen ausreichenden Abstimmbereich erzielt man durch Einsatz von GAS-Dioden statt Si-Dioden. Allerdings liegt der Preis der ersteren um mehrere Grössenordnungen höher als der Preis von Si-Dioden.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Problerne beseitigt und soll eine solche Filterschaltung geschaffen werden, die sich unter Verwendung preisgünstiger Si-Kapazitätsdioden verwirklichen lässt und trotzdem den gesamten Frequenzbereich 950...1750 MHz deckt. Zur Erreichung dieser Zielsetzung ist für die erfindungsgemässe Schaltung im wesentlichen kennzeichnend, dass der Hochfrequenznebenschluss von einem Reihenresonanzkreis gebildet wird, dessen Resonanzfrequenz gleich der Resonanzfrequenz der ersten beiden Induktivitäten des Querzweiges sowie der Kapazitätsdiode ist.

Der Reihenresonanzkreis wird am besten von einer Kapazitätsdiode und einer einstellbaren Induktivität gebildet.

Die bevorzugte Ausführungsform der erfxndungsgemassen Schaltung geht aus Patentanspruch 4 hervor.

Die Erfindung und ihre sonstigen Merkmale und Details sollen im folgenden an Hand eines Beispiels und unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 das bereits erläuterte Blockschaltbild der Vorstufen der Empfangsantennen-Inneneinheit;

Fig. 2 das zum Blockschaltbild gehörende konventionelle Bandpassfilter;

Fig. 3 die erfindungsgemässe Schaltung als Schaltkreisschema; Fig. 4 die Ausführungsform der Schaltung auf dem Schaltkreisträger;
Fig. 5 den Frequenzgang des erfindungsgemässen Filters.

Die erfindungsgemässe Schaltung geht also aus Fig. 3 hervor. Die einander entsprechenden Komponenten tragen in Fig. 2 und Fig. 3 die gleichen Bezugszeichen. Das Wesentliche an der Erfindung ist, dass die Querkondensatoren Cl und C2 durch die Reihenresonanz-

kreise D3-L6 und D4-L7 ersetzt wurden. Die Resonanzfrequenzen dieser Kreise wurden über die Komponentenwerte so gewählt, dass sie den Resonanzfrequenzen der Kreise (L1,L4)-D1 und (L2,L5)-D2 entsprechen. Die besagten Resonanzkreise bewirken, dass sich bei FilterMittenfrequenz an dem Zwischenpunkt der Kapazitätsdioden in Bezug auf die Hochfrequenz ein Erdpunkt bildet. Da die induktive Reaktanz des Kreises klein bleibt, können als Kapazitätsdioden Hochkapazitäts-Si-Dioden eingesezt werden, deren Abstimmbereich den gesamten 950...1750 MHz Frequenzbereich als Regelbereich der Filter-Mittenfrequenz ermöglicht.

Durch passende Bemessung der erfindungsgemässen Schaltung erzielt man damit auch eine wirksame Dämpfung der Spiegelfrequenz fp. Bei passender Wahl in Bezug auf die Werte der Induktivitäten Ll und L4 liegt die Reihenresonanzfrequenz des Kreises L4-D1-D3L3 etwas über der Filter-Mittenfrequenz fo und folgt auch der Mittenfrequenz bei Änderung der Abstimmung. Der Frequenzgang des Filters nimmt die in Fig. 5 gezeigte Form an.

Die praktische Ausführung der erfindungsgemässen Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Schaltung ist auf einer Zweiebenenleiterplatte in der Weise aufgebaut, dass die untere Folie in der Hauptsache ein einheitliches Erdniveau bildet. In Fig. 4 sind der unterseitige Folienbereich und der oberseitige folienfreie Bereich in Weiss dargestellt. Die Folien der Oberseite sind punktiert, die folienfreien Stellen der Unterseite schraffiert. In fig. 4 sind die in Fig. 3 enthaltenen Schaltkreiselemente eingetragen. Die Induktivitäten Ll und L2 sind durch Folien auf der Unterseite der Leiterplatte verwirklicht, desgleichen die Induktivität L3 auf der Oberseite der Leiterplatte. Die Induktivitäten L4, L5, L6 und L7 werden in der Weise von den Kapazitätsdioden-Leitern gebildet, dass sich jede von ihnen in zwei Teile gliedert. Z.B. entsprechen der Induktivität L4 die Induktivitäten L4' und L4", der Induktivität L5 entsprechen die Induktivitäten L5' und

L5" usw. Die zwischen den Dioden befindlichen Punkte sind leiterplattenoberseitig in der Luft miteinander gekoppelt; angeschlossen sind dort auch die Widerstände Rl und R2. Die Komponenten Wl und W2 in Fig. 4 sind Abstimmdrähte, die an beiden Enden ans Erdniveau angeschlossen sind. Durch Verbiegen der Drähte kann Einfluss auf die Leiterinduktivitäten der Dioden und damit auch auf die Arbeitsfrequenzen des Filters genommen werden.

Claims

Patentansprüche

(l/ Schaltung eines auf Mikrowellenfrequenzen abstimmbaren Filters, welche Schaltung zwei hintereinander befindliche gleichartige Querzweige umfasst, deren jeder in Reihe geschaltet eine erste Induktivität Ll; L2), die nicht einstellbar sein muss, eine zweite Induktivität (L4; L5), die einstellbar ist^eine Kapazitätsdiode (Dl; D2) sowie einen Hochfrequenznebenschluss enthält, wobei beiden Enden der Reihenschaltung geerdet sind, die Kapazität der Kapazitätsdioden (Dl; D2) mit einem DC-Signal (S) gesteuert wird, die Eingangsstelle (Input) des Kreises sich am ersten Querzweig zwischen der konstanten Induktivität (Ll) und der einstellbaren Induktivität (L4) und die Ausgangsstelle (Output) sich am entsprechenden Punkt (L2; L5) des zweiten Querzweiges befindet, und zwischen Eingangs- und Ausgangsstelle eine Reiheninduktivität (L3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hochfrequenznebenschlüsse von je einem Reihenresonanzkreis (D3, L6) und (D4, L7) gebildet werden, deren Resonanzfrequenz gleich der Resonanzfrequenz der beiden oberen Qumerzweige ist, die aus den Induktivitäten und Kapazitäten (Ll, L4, DL, L2, L5, D2) aufgebaut sind.
2. Filterschaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reihenresonanzkreise von je einer Kapazitätsdiode (D3) bzw (D4) mit in Serie liegender einstellbarer Induktivität (L6) bzw (L7) gebildet werden.
3. Filterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das DC-Signal über einen Reihenwiderstand (Rl) bzw (R2) an die Zwischenverbindung der Kapazitätsdioden (Dl, D3) bzw (D2, D4) des einzelnen Querzweiges zugeführt wird.
4. Filterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf einer Zweiebenenleiterplatte in der Weise aufgebaut ist, dass die im wesentlichen einheitliche Folie der

Leiterplattenunterseite das Erdniveau bildet, dass oberseitig in der Luft je zwei Kapazitätsdioden (Dl, D3) und (D2, D4) eines jeden der beiden Querzweige in Reihe geschaltet sind und an die Zwischenverbindung dieser Dioden ein Reihenwiderstand (Rl) bzw (R2) angeschlossen ist, wobei die beiderseits der Verbindungsstelle verbleibenden Drahtstücke Teilinduktivitäten (L4", L6'; L5", L7') bilden, und dass die Reiheninduktivität (L3) des Schaltkreises von einem Leitungszug der worzugsweise oberseitigen Folie gebildet wird.