DE2148038B2 - Bandstop filter for radio transceiver - has fixed capacitors in series with LC elements to prevent accepted signal being reflected - Google Patents
Bandstop filter for radio transceiver - has fixed capacitors in series with LC elements to prevent accepted signal being reflectedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bandsperrenfilter für eine Frequenzweiche mit nahe benachbarten Betriebsfrequenzen, insbesondere eine Sende-ZEmpfangsweiche eines Funksprechgerätes mit geringen Gegensprechabständen, bei dem im Längszweig auf das zu sperrende Frequenzband abgestimmte Paraiieiresonanzkreise vorgesehen sind, die als Leitungskreise mit gewendeltem Innenleiter ausgeführt und über Koppelschleifen induktiv in den Längszweig eingekoppelt sind und denen eine weitere Reaktanz in Reihe geschaltet ist, die derart dimensioniert ist, daß der Längszweig für die durchzulassende Frequenz einen Serienresonanzkreis darstellt.The invention relates to a band-stop filter for a crossover with closely adjacent operating frequencies, in particular a transmit / receive switch of a radio communication device with low intercom distances, in the parallel branch matched to the frequency band to be blocked are provided, which are designed as circuit lines with a coiled inner conductor and via coupling loops are inductively coupled into the series branch and to which a further reactance is connected in series, the is dimensioned such that the series branch for the frequency to be passed is a series resonant circuit represents.
Ein solches Bandsperrenfilter ist mit Ausnahme des Teilmerkmals, daß den in den Längszweig über Koppelschleifen eingekoppelten Parallelresonanzkreisen eine weitere Reaktanz in Reihe geschaltet ist, die derart dimensioniert ist, daß der Längszweig für die durchzulassende Frequenz einen Serienresonanzkreis darstellt, bereits aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 7015 736 bekannt, während das besagte Teilmerkmal der DE-PS 8 92 202 entnehmbar ist.Such a band-stop filter is with the exception of the partial feature that the in the series branch over Coupling loops coupled parallel resonance circuits a further reactance is connected in series, the is dimensioned such that the series branch for the frequency to be passed is a series resonant circuit represents, already known from the German utility model 7015 736, while said partial feature the DE-PS 8 92 202 can be found.
Frequenzweichen für Funksprechgeräte, die im UHF-Bereich arbeiten, enthalten, wenn das Funksprechgerät mit geringem Gegensprechabstand arbeiten soll, Leitungskreise, da nur solche Kreise die für eine solche Frequenzweiche notwendige Güte aufweisen. So beschreibt die deutsche Gebrauchsmusterschrift 7015 736 eine abstimmbare Frequenzweiche, die Leitungskreise mit gewendeltem Innenleiter enthält.Crossovers for two-way radios operating in the UHF range are included when the two-way radio should work with a small intercom distance, line circles, since only such circles for one such crossover have the necessary quality. This is how the German utility model describes it 7015 736 is a tunable crossover that contains circuits with coiled inner conductors.
Diese Art der Ausführung eines Leitungskreises spart gegenüber einer Ausführung mit gestreckten Leitern erheblich Raum. Derartige Leitungskreise sind in geeigneter Weise in den elektrischen Leitungszug zwischen Antenne und Sender bzw. Antenne und Empfänger einzukuppeln. Dieses kann, wie in der genannten Gebrauchsmusterschrift beschrieben, mit Hilfe von Koppelschleifen erfolgen.This type of execution of a line circuit saves compared to an execution with straight conductors considerable space. Such circuit lines are in a suitable manner in the electrical cable run to be coupled between antenna and transmitter or antenna and receiver. This can, as in the described utility model, with the help of coupling loops.
Die vorliegende Erfindung hat ein Bandsperrenfilter für eine Frequenzweiche zum Gegenstand, bei dem Parallelresonanzkreise im Längszweig der jeweiligen Weichenhälften angeordnet sind und jeweils auf das zu sperrende Frequenzband abgestimmt sind. Dabei sindThe present invention has a band-stop filter for a crossover to the object in which Parallel resonance circles are arranged in the longitudinal branch of the respective switch halves and each towards the blocking frequency band are matched. Are there
ίο diese über Koppelschleifen induktiv in den Längszweig der Weichenhälften eingekoppelt. Diese Koppelschleifen stellen Induktivitäten dar, denen sich die im Durchlaßbereich der jeweiligen Weichenhälfte wirksamen Blindkomponenten der angekoppelten Leitungskreise überlagern.ίο this inductively into the series branch via coupling loops of the turnout halves coupled. These coupling loops represent inductances, which the im Passage range of the respective switch half effective reactive components of the coupled line circuits overlay.
Aus der DT-PS 8 92 202 ist eine Sende-Empfangsweiche für Betriebsfrequenzen höher als 100 MHz bekannt, bei der im Sende- und im Empfangsteil der Weiche jeweils ein als Topfkreis ausgebildeter Parallelschwingkreis direkt in den Längszweig eingeschaltet ist, wobei der Parallelschwingkreis im Sendeteil als Sperrkreis für die Empfangsfrequenz und der Parallelschwingkreis im Empfangsteil als Sperrkreis für die Sendefrequenz wirksam ist. Aufgrund der Tatsache, daß hier die Empfangsfrequenz höher liegt als die Sendefrequenz, ist dem Parallelschwingkreis im Sendeteil eine abstimmbare Kapazität, dem Parallelschwingkreis im Empfangsteil dagegen eine abstimmbare Induktivität in Serie geschaltet. Die Resonanzfrequenzen der so gebildeten Serienschwingkreise müssen mittels der abstimmbaren Kapazität bzw. Induktivität auf die jeweilige Durchlaßfrequenz, d. h. auf die Sende- bzw. Empfangsfrequenz, eingestellt werden. Infolge streukapazitiver Beeinflussung durch die Abstimmittel ergeben sich in der Praxis — obwohl die abstimmbare Kapazität und die abstimmbare Induktivität in je einer separaten Kammer untergebracht sind — jedoch große Schwierigkeiten beim Abgleich auf die jeweilige Resonanzfrequenz, da beide Anschlüsse der abzustimmenden Kapazität und induktivität auf Hochfrequenzpotential liegen.A transmit / receive switch for operating frequencies higher than 100 MHz is known from DT-PS 8 92 202, a parallel resonant circuit designed as a pot circle in the transmitting and receiving part of the switch is switched on directly in the series branch, the parallel resonant circuit in the transmitting part as a blocking circuit for the receiving frequency and the parallel resonant circuit in the receiving part as a blocking circuit for the transmitting frequency is effective. Due to the fact that the reception frequency is higher than the transmission frequency here the parallel resonant circuit in the transmitting part a tunable capacitance, the parallel resonant circuit in the receiving part on the other hand, a tunable inductance connected in series. The resonance frequencies of the so formed Series resonant circuits must be adjusted to the respective pass frequency by means of the tunable capacitance or inductance, d. H. to the transmission or reception frequency. As a result of stray capacitive influence by the tuning means result in practice - although the tunable capacity and the tunable inductance are each housed in a separate chamber - but great difficulties when adjusting to the respective resonance frequency, since both connections of the capacitance to be adjusted and inductance are at high frequency potential.
Es stellt sich hier die Aufgabe, die im Durchlaßbereich des Filters liegenden Blindkomponenten mit möglichst wenig Aufwand an Zeit und Material derart zu kompensieren, daß die über die jeweilige Weichenhälfte zu übertragende Betriebsfrequenz nicht reflektiert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in beiden Weichenhälften als weitere Reaktanz im Längszweig des Filters den Koppelschleifen in Serie geschaltete Festkondensatoso ren liegen, wobei im Falle, daß die zu sperrende Frequenz kleiner ist als die Durchlaßfrequenz der Längszweig ohne die weitere Reaktanz für die Durchlaßfrequenz durch eine Induktivität im Querzweig induktiv gemacht wird, und daß die Querzweige des Filters in beiden Weichenhälften abstimmbare Kondensatoren enthalten, mit deren Hilfe eine Feinabstimmung der Serienresonanzkreise auf die erwähnte Resonanzfrequenz im jeweiligen Durchlaßbereich des Filters durchführbar ist.The task here is to minimize the reactive components lying in the pass band of the filter To compensate little expenditure of time and material in such a way that the over the respective switch half The operating frequency to be transmitted is not reflected. According to the present invention, this The object is achieved in that in both halves of the switch as a further reactance in the longitudinal branch of the filter Coupling loops connected in series Festkondensatoso ren are, in the event that the to be blocked Frequency is less than the pass frequency of the series branch without the further reactance for the Pass frequency is made inductive by an inductance in the shunt arm, and that the shunt arms of the Filters contain tunable capacitors in both halves of the switch, with the help of which a fine-tuning of the series resonance circuits to the mentioned resonance frequency in the respective pass band of the filter is feasible.
Bei einem Bandsperrenfilter, bei dem die zu sperrende Frequenz größer ist als die Durchlaßfrequenz, wird sich aus dem an die Koppelschleife angekoppelten Parallelresonanzkreis in den Längszweig eine induktive Blindkomponente einkoppeln.In the case of a bandstop filter in which the frequency to be blocked is greater than the pass frequency, becomes from the parallel resonance circuit coupled to the coupling loop in the series branch couple in an inductive reactive component.
b5 Diese Blindkomponente, zu der der induktive Blindwiderstand der Koppelschleife hinzukommt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen in Serie geschalteten Kondensator kompensiert, so daß ein b 5 This reactive component, to which the inductive reactance of the coupling loop is added, is compensated according to the present invention by a capacitor connected in series, so that a
Serienresonanzkreis entsteht, der auf die Durchlaßfrequenz abzustimmen ist.Series resonance circuit is created, which is to be matched to the pass frequency.
Bei einem Bandsperrenfilter, bei dem die zu sperrende Frequenz kleiner ist als die Durchlaßfrequenz, wird aus dem angekoppelten Parallelresonanzkreis in den die Koppelschleife enthaltenden Leitungszug eine kapazitive Komponente eingekoppelt. Auch dieser Kreis ist wiederum durch einen Serienkondensator zu einem Serienresonanzkreis zu ergänzen, dessen Resonanz auf die Durchlaßfrequenz abgestimmt werden muß. Da ein solches Filter Hochpaßeigenschaften aufweist, sind im Querzweig dieses Filters Induktivitäten vorgesehen, die in diesen Serienkreis einzubeziehen sind. Ohne die erfindungsgemäße Kompensation durch einen Serienkondensator, der bei einem Hochpaß allerdings ohnehin vorhanden ist, würde dieser Kreis im Durchlaßbereich induktiv sein. Die Größe des Kondensators ist also so zu wählen, daß die insgesamt wirksamen induktiven Komponenten zusammen mit der transformierten kapazitiven Komponente des angekoppelten Parallelkreises einen Serienresonanzkreis für die Durchlaßirequenz bilden.In the case of a bandstop filter in which the to The blocking frequency is less than the pass frequency, is derived from the coupled parallel resonance circuit a capacitive component is coupled into the line run containing the coupling loop. Even this circuit is in turn to be supplemented by a series capacitor to form a series resonant circuit Resonance must be tuned to the pass frequency. Because such a filter has high pass characteristics has, inductances are provided in the shunt branch of this filter, which are included in this series circuit are. Without the compensation according to the invention by means of a series capacitor, which in the case of a high-pass filter however, if it is already present, this circuit would be inductive in the pass band. The size of the capacitor is therefore to be chosen so that the total effective inductive components together with the transformed capacitive component of the coupled parallel circuit a series resonant circuit for the Form pass rate.
Bei der Abstimmung auf die jeweilige Resonanzfrequenz ergeben sich jedoch in der Praxis Schwierigkeiten, wenn der Serienkondensator abgeglichen werden soll. Da dessen beide Elektroden auf Hochfrequenzpotential liegen, sind Beeinflussungen während der Abstimmung durch die Abstimmittel nicht leicht zu vermeiden. Die Erfindung sieht daher des weiteren vor, daß die den Koppelschleifen in Reihe liegenden Kondensatoren Festkondensatoren sind, deren Größen so gewählt sind, daß die Reihenschwingkreise schon vorabgestimmt sind, und daß in den Querzweigen des Filters abstimmbare Kondensatoren vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Feinabstimmung im Durchlaßbereich des Filters durchführbar ist. Bei einem Filter, das Tiefpaßeigenschaften aufweist, sind im Querzweig ohnehin Kondensatoren vorhanden. Diese können für diesen Feinabgleich herangezogen werden. Bei einem Filter mit Hochpaßeigenschaften kann man den im Querzweig liegenden Induktivitäten Kondensatoren in Reihe schalten, die abstimmbar sind, wobei jedoch der gesamte Querzweig immer noch so zu bemessen ist, daß er induktiv wirkt. Da die abstimmbaren Kondensatoren nun nicht mehr im Längs-, sondern im Querzweig angeordnet sind, können sie einseitig an Masse gelegt werden und an der kalten Elektrode abgestimmt werden.When tuning to the respective resonance frequency, however, difficulties arise in practice, when the series capacitor is to be balanced. Since both electrodes are at high frequency potential are, it is not easy to influence the voting by the voting means avoid. The invention therefore also provides that the capacitors in series with the coupling loops are fixed capacitors, their sizes are chosen so that the series resonant circuits are already matched, and that in the shunt branches of the Filters tunable capacitors are provided, with the help of which the fine tuning in the pass band of the filter is feasible. In the case of a filter that has low-pass properties, there are in the shunt branch capacitors already present. These can be used for this fine adjustment. At a Filters with high-pass properties can be incorporated into the inductance capacitors in the shunt branch Connect series that are tunable, but the entire branch is still to be dimensioned so that it acts inductively. Since the tunable capacitors are no longer in the series, but in the shunt branch are arranged, they can be connected to ground on one side and matched to the cold electrode will.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Fi g. 1 zeigt ein Bandsperrenfilter für eine Frequenzweiche, bei dem die Durchlaßfrequenz kleiner ist als die zu sperrende Frequenz, im Durchlaßbereich also eine induktive Komponente in den Längszweig eingekoppelt wird. Die F i g. 2 zeigt ein Bandsperrenfilter, bei dem die Durchlaßfrequenz größer ist als die zu sperrende Frequenz. Beide Filter zu einer Weiche zusammengeschaltet zeigt die F i g. 3.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. The Fi g. 1 shows a notch filter for a Crossover, in which the pass frequency is lower than the frequency to be blocked, in the pass band so an inductive component is coupled into the series branch. The F i g. 2 shows a bandstop filter, in which the pass frequency is greater than the frequency to be blocked. Both filters to one switch connected together, FIG. 3.
Im Längszweig der Filter sind Koppelschleifen L\, Lv, Lz bzw. Lu, L\2, La vorgesehen. Über diese Koppelschleifen wird der Resonanzwiderstand der von den Kondensatoren Q und L*, Q, und I^ usw. bis C\t und Z-ie gebildeten Parallelresonanzkreis eingekoppelt. Diese Parallelresonanzkreise sind auf die jeweils zu sperrende Frequenz abgestimmt. Das in F i g. 1 dargestellte Beispiel hat Tiefpaßeigenschaften und enthält demnach im Querzweig kapazitiv wirkende Glieder C7 und C8. Das in F i g. 2 dargestellte Beispiel hat Hochpaßeigenschäften und enthält demzufolge im Querzweig induktiv wirkende Glieder Lv und Lm sowie im Längszweig kapazitive Glieder Cn bis Cn, Coupling loops L \, Lv, Lz or Lu, L \ 2, La are provided in the series branch of the filters. The resonance resistance of the parallel resonance circuit formed by the capacitors Q and L *, Q, and I ^ etc. to C \ t and Z-ie is coupled in via these coupling loops. These parallel resonance circuits are matched to the frequency to be blocked. The in Fig. The example shown in FIG. 1 has low-pass properties and accordingly contains capacitively acting members C 7 and C 8 in the shunt branch. The in Fig. 2 has high pass properties and therefore contains inductively acting members Lv and Lm in the shunt branch and capacitive members Cn to Cn in the longitudinal branch,
Bei dem Filter nach F i g. 1 werden die induktiven Blindanteile der Koppelschleifen L\ bis Li zusammenIn the case of the filter according to FIG. 1 the inductive reactive components of the coupling loops L \ to Li are combined
ίο mit den induktiven transformierten Komponenten der angekoppelten Parallelresonanzkreise durch in Reihe geschaltete Kondensatoren Q bis G vorkompensiert, während der Feinabgleich mit Hilfe der Kondensatoren Q und Ce im Querzweig vorgenommen wird. Bei dem Filter nach Fig.2, das Hochpaßeigenschaften hat, werden die im Längszweig vorhandenen Kondensatoren Cn bis Cu in ihrer Größe so abgestimmt, daß sie zusammen mit der im Durchlaßbereich wirksamen kapazitiven Komponenten der angekoppelten Parallelkreise und den aus den Koppelschleifen bestehenden und den im Querzweig liegenden Induktivitäten zu Serienresonanzkreisen auf der Durchlaßfrequenz des Filters ergänzt werden. Wenn mit Hilfe der im Längszweig liegenden Kondensatoren nur eine Vorkompensation durchgeführt wird, dann ist die Feinabstimmung mit Hilfe der im Querzweig liegenden Glieder durchzuführen. Zu diesem Zweck könnte man die Induktivitäten L17 und Lis abstimmen; eleganter ist es jedoch, wenn man diesen Induktivitäten abstimmbare Kondensatoren in Reihe schaltet, die in der F i g. 2 mit Ci 7 und Ci8 bezeichnet sind.ίο precompensated with the inductive transformed components of the coupled parallel resonance circuits by capacitors Q to G connected in series, while the fine adjustment is carried out with the help of capacitors Q and Ce in the shunt branch. In the filter according to Figure 2, which has high-pass properties, the capacitors Cn to Cu present in the series branch are matched in size so that they together with the capacitive components of the coupled parallel circuits that are active in the pass band and those consisting of the coupling loops and those in the cross branch lying inductances are added to series resonance circuits on the pass frequency of the filter. If only precompensation is carried out with the help of the capacitors in the series branch, then fine-tuning must be carried out with the help of the links in the shunt branch. For this purpose one could tune the inductances L 17 and Lis; However, it is more elegant if one connects these inductors in series with tunable capacitors, which are shown in FIG. 2 are designated with Ci 7 and Ci8.
Die Fig.3 zeigt die Zusammenschaltung der zwei Bandsperrenfilter nach Fig. 1 und Fig. 2 zu einer Frequenzweiche für ein Funksprechgerät, bei der die Sendefrequenz /j kleiner ist als die Empfangsfrequenz /j«. An den Verbindungspunkt A zwischen zwei Filtern ist die Antenne angeschlossen, an dem freien Eingang Sdes einen Filters ist der Sender, am freien Eingang E des anderen Filters der Empfänger angeschlossen. Durch entsprechende Bezeichnungen fe bzw. fs an den Parallelresonanzkreisen und an den Serienresonanzkreisen ist angedeutet, auf welche Frequenzen diese Kreise jeweils abgestimmt sind. Durch unterbrochene Linien ist zugleich verdeutlicht, daß die einzelnen Kreise voneinander abgeschirmt anzuordnen sind. Die Zusammenschaltung der beiden Einzelfilter zur Sende-/Empfangsweiche am Antennenanschluß erfolgt zweckmäßigerweise über -^--Leitungen, was aufgrund der gutenFIG. 3 shows the interconnection of the two band-stop filters according to FIG. 1 and FIG. 2 to form a crossover for a radio communication device in which the transmission frequency / j is smaller than the reception frequency / j ". The antenna is connected to the connection point A between two filters, the transmitter is connected to the free input S of one filter, and the receiver is connected to the free input E of the other filter. Corresponding designations f e and f s on the parallel resonance circuits and on the series resonance circuits indicate the frequencies to which these circuits are each tuned. At the same time, it is made clear by broken lines that the individual circles are to be arranged so that they are shielded from one another. The interconnection of the two individual filters to the transmission / reception switch at the antenna connection is expediently done via - ^ - lines, which is due to the good
so Kompensation, die mit der Schaltung gemäß der Erfindung erreicht wird, rückwirkungsfrei möglich ist.so compensation, which is achieved with the circuit according to the invention, is possible without any reaction.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung von Bandsperrenfiltern ist es möglich, z. B. dreigliedrige Filter aufzubauen, die nach Einstellen der Sperrpole, im vorliegenden Fall an den Parallelresonanzkreisen, an nur noch zwei Punkten abgeglichen werden müssen. Es gelingt mit der Erfindung, eine Frequenzweiche für den Bereich 450 MHz aufzubauen, bei der der Gegensprechabstand 10 MHz, die Schaltbandbreite 1 MHz und bei einer Durchlaßdämpfung von g 1,5 dB eine Sperrdämpfung der Dämpfungspole von mehr als 70 dB erreicht wird; die Reflexionsdämpfung im Durchlaßbereich beträgt dabei £ 20 dB.With the inventive circuit of band-stop filters, it is possible, for. B. tripartite filters build up after setting the blocking poles, in the present case to the parallel resonance circuits only two points have to be compared. It succeeds with the invention, a crossover for the Build up the 450 MHz range, with the intercom distance 10 MHz, the switching bandwidth 1 MHz and with a transmission attenuation of g 1.5 dB, a blocking attenuation of the attenuation poles of more than 70 dB is achieved; the reflection attenuation in the pass band is £ 20 dB.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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