DE2104779B2

DE2104779B2 - Bandfilter-Schaltung

Info

Publication number: DE2104779B2
Application number: DE2104779A
Authority: DE
Inventors: William George Lombard Ahillen; Richard Glen Lake Zurich Barrows; James Lawrence Glen Ellyn Dailing; Corwin Edward Hickory Hills Livenick; Stanley Park Ridge Malinowski
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1974-07-25
Also published as: GB1324921A; FR2065275A5; NL174314B; NL7013920A; DE2104779C3; US3727154A; JPS5489460A; SE373995B; FR2078805A5; US4196407A; NL174314C; US3633134A; DE2046421A1; DE2104779A1; US3676724A; GB1332141A; DE2046421B2

Description

;ine Quarzfilter-Schaltung zu schaffen, mit der die einem beliebigen Frequenzbereich arbeiten, der sich

Auswii klingen von Fremdimpulsen unter Beibehal- für einen beweglichen Einsatz eignet. Das am Aus-

tung der ursprünglichen Frequenzdämpfungs-Charak- gang der Eingangsschaltung 10 anliegende Signal

teristik außerhalb des Durchlaßbereiches für beliebige wird über einen Widerstand 12 und ein Induktivitäts-

Filtertypen weitgehendst eingeschränkt werden kann. 5 element 21 eingeprägt. Dieses von der Eingangs-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- schaltung 10 her zugeführte ZF-Signal enthält Nutzlöst, daß die die beiden Quarzresonatoren koppelnde signale innerhalb eines bestimmten Frequenzberei-/?C-Scha'Jung derart dimensioniert ist, daß sich die ches und darüber hinaus Störsignale oberhalb und Rundung der Durchlaßkurve der Filterschaltung unterhalb dieses Frequenzbereiches. Die erfindungsmöglichst einer Kurvenform annähert, die der io gemäß aufgebaute Quarzfilter-Schaltung hat nunmehr Gaußschen Fehlerverteilungskurve entspricht. die Aufgabe, die Nutzsignale innerhalb des Frequenz-

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung auf- bereiches auszuwählen. Hierzu ist ein Paar von gebauten Bandfilter läßt sich durch die geeignete Resonatoren 14 und 16 mit einer zwischengeschal-Dimensionierung der die Quarzresonatoren koppeln- teten i?C-Schaltung 15 in den Signalweg zwischen den ÄC-Glieder die Gaußsche Fehlerverteilungs- 15 die Eingangsschaltung 10 und eine Verstärkerkurve so weit annähern, daß auf unerwünschte Schaltung 18 eingeschleift. Die Resonatoren 14 und Impulssignale zurückführbare Störungen in vorteil- 16 können Quarzkristallplättchen oder solche aus hafter Weise ausgeblendet werden. Für den Aufbau einem piezoelektrischen Material anderer Art, wie des Bandfilters können in Abhängigkeit von der ge- ζ. B. aus Keramik, enthalten. Die Resonatoren werwählten Konstruktion die Resonanzflächen jedes der 20 den hierbei durch ihre Ersatzschaltung dargestellt doppelt gekoppelten Quarzresonatoren auf der glei- und besitzen vorzugsweise die Form von doppelt chen oder einer geringfügig voneinander abweichen- gekoppelten monolithischen Quarznlterelementen.
den Frequenz liegen, wobei jedoch in jedem Fall die Die Ersatzschaltung des Quarzresonators 14 entFrequenz des Netzwerkes, mit dem jede Resonanz- hält eine Eingangskapazität C₁, die die Elektrodenfläche verbunden ist, die gleiche ist, wodurch der 25 kapazität enthalten kann und die durch die Fremdgewünschte, verhältnismäßig schmale und genau induktivität 21 nebengeschlossen wird, deren Wert festgelegte Durchlaßbereich gegeben ist. derart bemessen ist, daß die Eingangskapazität C₁

Für die ÄC-Schaltung wird eine .τ-Schaltung ge- voll ausgekoppelt wird. Die Reihenkondensatoren C, maß weiterer Ausgestaltungen, der Erfindung ver- und C₃ sowie die Reiheninduktivitäten L₁ und L₃ erwendet, womit es möglich ist, die unerwünschten 30 möglichen einen Signalverlauf durch das Filter- und auf Fremdsignale zurückführbare kurzzeitigen element, wobei die Induktivität L., die effektive Störimpulse weitgehendst zu dämpfen und auszu- Nebenschlußinduktivität bildet. Eine Ausgangsblenden, kapazität C₄ enthält ebenfalls eine Elektroden-

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben kapazität. In ähnlicher Weise ist die Ersatzschaltung

sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von 35 des Quarzresonators 16 mit einer Vielzahl von

Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den An- Induktivitäten und Kondensatoren in praktisch glei-

sprüchen und der Zeichnung. Es zeigt eher Form dargestellt und mit den gleichen Bezugs-

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Ersatz- zeichen wie das Element 14 bezeichnet. Im Interesse

schaltung einer erfindungsgemäß aufgebauten Quarz- eines symmetrischen Aufbaus sind die Elemente in

filter-Schaltung, 4° umgekehrter Reihenfolge dargestellt. Der Ausgang

F i g. 2 die Durchlaßbereichs-Kurve des Filters des Quarzresonators 16 wird über eine Fremdinduk-

gemäß Fig. 1, tivität 35 nebengeschlossen, die die Kapazität C₁ aus-

Fig. 3 und 4 die Impuls-Kennlinien der Filter koppelt. Das über die in dieser Form aufgebaute jeweils vorh;r und nachdem die Kennlinie des Quarzfilter-Schaltung übertragene Signal wird an die Durchlaßbereiches einer Gaußschen Kurve ange- 45 Last 42 angelegt, bei der es sich um die Eingangsnähert wurde und impedanz des Verstärkers 18 handeln kann.

F i g. 5, 6, 7 und 8 die einzelnen erfindungsgemäß Entsprechend den wesentlichsten Merkmalen der

möglichen Quarzfilter-Schaltungen. Erfindung wird die Widerstandsschaliung 16 hier als

In den Zeichnungen sind vergleichbare oder Vierpolkreuzglied-Schaltung dargestellt, die zwischen

gleiche Teile der einzelnen Figuren mit gleichen 50 den Ausgang des Quarzresonators 14 und den Ein-

Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus sind die gang des Quarzresonators 16 gekoppelt ist. Diese

einzelnen Ausführungsformen der Bandfilter-Schal- Vierpolkreuzglied-Schaltung umfaßt die Widerstände

tung als zwischen eine Empfänger-Eingangsschaltung R_v R₂, R₃ und /?₄, die in der Darstellung jeweils

10 und einen Verstärker geschaltet dargestellt, wo- durch "einen zugeordneten Kondensator C₉, C₁₀, C₁₁

bei zu bemerken ist, daß auch jede andere übliche 55 und C₁₂ nebengeschlossen sind. Ausgehend von die-

Schaltungsanordnung verwendet werden kann. In ser Vierpolkreuzglied-Schaltung, kann irgendeine der

Fig. 1 wird eine schematische Darstellung der vielen möglichen ftC-Schaltungen durch Änderung

Ersatzschaltung einer erfindungsgemäß aufgebauten der Werte bzw. durch Herausnahme bestimmter

Bandfilter-Schaltung dargestellt, und zwar im Zu- Widerstände und/oder Kondensatoren gebildet wer-

sammenhang mit doppelt gekoppelten Resonatoren 60 den. Lediglich durch Änderung der entsprechenden

und einer Kreuzglied-Widerstandsschaltung, die mit Werte der Bauelemente, die die Vierpolkreuzglied-

den Resonatoren zusammengeschaltet ist. Hierbei Schaltung 15 bilden, kann somit eine Reihenwider-

liefert die Eingangsschaltung 10 eines FM-Empfän- stands-Koppelschaltung, eine ji-Schaltung, eine

gers, der mit einem HF-Verstärker, einem Über- L-Schaltung oder eine aus einer Kombination ent-

lagerungsoszillator und einem Mischer verbunden 65 stehende Schaltung gebildet werden. Neben den ge-

sein kann, eine ZF-Frequenz am Ausgang, die auf nannten ergeben sich noch weitere Aufbaumöglich-

die erfindungsgemäß aufgebaute Quarzfilter-Schal- keiten auf der Grundlage dieser Vierpolkreuzglied-

tung übertragen wird. Der FM-Empfänger kann auf Schaltung.

Erfindungsgemäß werden die Widerstandswerte, bereiches der betreffenden Filter-Schaltung liegt. Wie unabhängig vom Typ der aus der Vierpolkreuzglied- bereits vorher erwähnt, kann das ZF-Signal Anteile Schaltung gebildeten Schaltung, in der Form gewählt, aufweisen, die oberhalb und unterhalb der gewünschdaß sich die Form der Leistungskurve der Bandfilter- ten Bandfrequenz liegen. Um sicherzustellen, daß Schaltung ändert, und zwar einer Gaußschen Fehler- 5 sämtliche Frequenzen, die außerhalb der gewünschverteilungskurve innerhalb des Durchlaßbereiches ten Bandbreite liegen, ausgeblendet werden, umfaßt annähen. Beispielsweise ergibt ein Paar monolithi- die Bandfilter-Schaltung ein Paar monolithischer scher Quarzresonatoren des dargestellten Typs und Quarzresonatoren 14 und 16 sowie einen einzelnen in direkter Reihenverbindung eine Übertragungs- Widerstand 32 und besitzt die Eigenschaft, eine kurve der Form wie diese im gestrichelten Teil 17 a io Signalauswahl zu treffen, bevor die ausgewählten der Kurve 17 in F i g. 2 dargestellt wurde. Die ver- Signale in einer Verstärkerschaltung 18 verstärkt hältnismäßig scharfen bzw. schroffen Krümmungen werden.

am unteren Ende der Kurve zeigen eine im wesent- Innerhalb der in F i g. 5 gezeigten Anwendungs-

lichen gleichbleibende Mindestdämpfung für Fre- form wird das ZF-Signal über einen Widerstand 12 quenzen in dem Bandbereich, der oberhalb und 15 einem Kondensator 20 und einem Induktivitätsunterhalb der Mittenfrequenz liegt und darüber element 22 zugeführt, die einen abgestimmten Kreis hinaus maximale Dämpfungswerte für sämtliche bilden. Ein Anschluß 22 a des Induktivitätseleiments Frequenzen außerhalb dieser Werte. Diese beson- 22 ist über ein zweites Induktivitätselement 24 mit deren Merkmale führen als Ergebnis impulsartiger dem ersten Quarzresonator 14 gekoppelt. Bei den Signale zu Störerscheinungen am Ausgang der Filter. 20 Parallelkondensatoren 26 und 28 kann es sich um Diese Erscheinungen sind in Fig. 3 durch einen getrennte Bauelemente handeln, wobei diese jedoch Impuls dargestellt, der eine Reihe von Keulen bildet, auch als innere Kapazität zwischen den Elektroden die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 19 belegt des Quarzresonators 14 auftreten können, wie z. B. sind und im Laufe der Zeit in ihrer Amplitude ab- als KapazitätC₁ in Fig. 1. In diesem Falle wird der nehmen, wobei die Störeffekte innerhalb jeder Keule 45 Wert dieser Kapazität durch die Kennwerte des jebei oder in Nähe der Mittenfrequenz des Quarzfilters weils verwendeten Quarzresonators bestimmt. Der auftreten. Infolge des wiederholten Auftretens dieser Quarzresonator 14 besteht vorzugsweise aus einem Impulse und dem hieraus entstehenden Übergangs- einzelnen flachen oder gewölbten Kristallkörper mit signal sind Störanteile bei der Tonfrequenzwieder- diffundierten oder aufgedampften Elektroden. Der gäbe des Empfängers wahrnehmbar und können zu 30 Kristallkörper besitzt zwei Elektrodenpaare, und einer beträchtlichen Geräuschstörung führen. zwar derart, daß die Resonanzfläche jedes Quarz-

Demgegenüber wurde festgestellt, daß bei ent- resonators durch den Teil gebildet wird, der zwisprechender Auslegung der Widerstands-Schaltung sehen den gegenüberliegenden Anschlüssen liegt. Sozwischen den Quarzresonatoren 14 und 16 die Über- mit besitzt beispielsweise der Quarzresonator 14 tragungskurve (Fig. 2) der Filterschaltung in der 35 einen Eingangsanschluß 14a für den Empfang von durch das Bezugszeichen 17 b angegebenen Form in Signalen und einen Ausgangsanschluß 14 ft zur Überder Weise beeinflußt werden kann, daß eine tragung von Signalen der gewünschten ZF-Frequenz. Gaußsche Fehlerverteilungskurve entsteht, die auf Die Anschlüsse auf der gegenüberliegenden Seite des beiden Seiten der senkrecht verlaufenden Achse Kristallkörpers werden zusammengeführt und über symmetrisch ist. Eine solche Änderung des Verlaufes 40 eine Leitung 30 an ein Bezugspotential, z. B. Erdder Übertragungskurve der Filterschaltung führt, wie potential, geführt. Die Signale werden über den in Fig. 4 dargestellt, zu einer wesentlichen Ver- Kristallkörper oder das Plättchen von dem einen ringerung der Amplitude jedes Impulses. Somit wird Resonanzteil geleitet, und zwar, wie in F i g. 1 darauch der hörbare Geräuschanteil am Ausgang des gestellt, durch das Zusammenwirken von Induktanz Empfängers herabgesetzt. Diese Veränderung wird 45 und Kapazität.

in Diagrammform durch eine einzelne Störkeule 21 Ein Widerstand 32 ist zwischen den Ausgang des

dargestellt, der unmittelbar eine stark gedämpfte Quarzresonators 14 und den Eingang des Quarz-Keule folgt, wonach im wesentlichen keine Stör- resonators 16 gekoppelt, wobei die Anschlüsse des wirkung zu beobachten ist. Dieser Einzelimpuls 21 Widerstandes 32 mit den Parallelkondensatoren 28 ist von verhältnismäßig kurzer Dauer und praktisch 50 und 34 verbunden sind. Die Parallelkondensatoren unhörbar, wenn dieser mit den vorher in F i g. 3 dar- 28 und 34 bewirken hierbei die eigentliche Signalgestellten Impulse verglichen wird. kopplung zwischen den Resonatoren 14 und 16. AnWerden die Quarzresonatoren 14 und 16 durch schließend wird das Signal an den Eingangsanschlu" doppelt gekoppelte monolithische Kristall-Anord- 16 a des Quarzresonators 16 übertragen und am Ausnungen gebildet, so können die Resonanzflächen auf 55 gangsanschluß 16 ft in der gleichen Weise wie für den dem Quarzkristall in der Form gewählt werden, daß Quarzresonator 14 beschrieben empfangen. Hierbei eine Resonanz bei leicht veränderten Frequenzen wird darauf hingewiesen, daß es sich bei dem einzelauftritt, um Änderungen auszugleichen, die auf Ein- nen Widerstand 32 um eine aus der in F i g. 1 gangskapazitäts- oder Induktivitätswerte der hiermit gezeigten Vierpolkreuzglied-Schaltung abgeleiteter verbundenen Schaltung zurückzuführen sind. Ob- 60 Schaltung handelt.

wohl durch die Konstruktion des Filters bedingt, die Das in dieser Bandfilter-Schaltung umgesetzte

Resonanzfrequenz der Resonanzflächen leicht ab- Signal wird von hier aus in einem Induktivitätsweichen kann, bleiben die Resonanzfrequenzen der element 36, einem Paar in Reihe verbundenen Kon· mit der Schaltung verbundenen Netze die gleichen. densatoren 38 und 40 und über einen Widerstand 42 F i g. 5 zeigt eine spezifische Ausführungsform der 65 weiterverarbeitet, der nur über den Kondensator 4( Erfindung und wiederum die Eingangsschaltung 10 angeschlossen ist. Anschließend wird das Signal ai eines FM-Empfängers, der ein ZF-Signal liefert, das den Verstärker 18 übertragen und von hier aus einei im allgemeinen innerhalb des Frequenz-Durchlaß- nicht dargestellten Demodulator- bzw. Diskriminator

Schaltung zugeführt. Auch hier kann es sich bei dem schwinger übertragen werden, die auf einem einzigen

Kondensator 34 um die eigene Kapazität der Ein- Quarzplättchen mehr als zwei gekoppelte Resona-

gangsanschlüsse des Quarzresonators 16 handeln. toren aufweisen.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Schaltung verringert F i g. 6 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die Ansprechfähigkeit der Quarzresonatoren 14 und 5 bei der einige Änderungen vorgenommen wurden. 16 gegenüber Störimpulsen, wobei die eigene Fre- Hier ist der Quarzresonator 14 mit einem Kondenquenzdämpfung beibehalten wird. Im Grunde ge- saior 44 und der Quarzresonator 16 mit einem Konnommen enthält die beschriebene Schaltung Vor- densator 46 nebengeschlossen. Der Einsatz dieser richtungen, die eine Bandpaß-Kennlinie eines belie- Kondensatoren führt zu einer Versteilerung der Flanbigen Filters (Butterworth-, Tschebyscheff-, Le- io ken der Resonanzkurve. Ein Oszillatorschwingkreis gendre-System, Wellenparameter usw.) einer Gauß- 48 ist mit dem Ausgang des Quarzresonators 16 verschen Fehlerverteilungskurve für jeden normalerweise bunden und über einen festen Widerstand 50 nebenerforderlichen Bandpaß-Dämpfungspegel anpassen. geschlossen. Bei dieser Anwendungsform wird die Diese Eigenschaft wird durch das Widerstandsnetz- Widerstandsschaltung zwischen den beiden Quarzwerk hervorgerufen, das eine Anpassungsschaltung 15 resonatoren 14 und 16 durch eine L-Schaltung gedarstellt und zwischen den Quarzresonatoren 14 und bildet, die einen ersten Widerstand 52 und einen 16 liegt, wobei gleichzeitig die ursprünglichen Fre- zweiten Widerstand 54 umfaßt, deren Werte in der quenzdämpfungs-Werte im Sperrbereich, die Gleich- Form gewählt wurden, daß sich die gewünsche Anmäßigkeit der Frequenzdämpfung um die Mitten- derung der Durchlaßkurve ergibt, frequenz und die dem ursprünglichen Entwurf züge- 20 Bezugnehmend auf F i g. 7, ist hier eine weitere ordneten Kettenleiter-Frequenzen erhalten bleiben. erfindungsgemäße Anwendungsform dargestellt. Hier Der Aufbau der Filterschaltung wurde im Hinblick wird das Signal von der Eingangsschaltung 10 über auf die Annäherung der gewünschten Frequenzband- eine Drosselschaltung mit einer Induktivität 56 und eigenschaften gewählt, wobei gegebenenfalls eine einem Kondensator 58 geführt. Das Signal wird an-Welligkeit im Durchlaßbereich oder gegeneinander 25 schließend über einen Kondensator 60 auf eine zweite verstimmte Kristallfrequenzen auftreten können. Der Drosselschaltung gekoppelt, die eine Induktivität 61 Durchlaßbereich wird anfänglich breiter ausgelegt, und einen Kondensator 62 umfaßt. Die Filterwirkung da die Ausformung der Spitze der Durchlaßkurve zur wird hier von einem Quarzresonator 64 übernommen, Verringerung der Impulsresonanz eine entsprechende der mit einem Querkondensator 65 zwischen den geAbnahme der Bandbreite zur Folge hat, so daß sich 30 trennten Resonanzteilen des Körpers ausgerüstet ist. schließlich die erforderliche Bandbreite ergibt. Die Die Ausgangsseite des Quarzresonators 64 ist mit neutrale Einführung der Widerstands-Schaltung zwi- einem Widerstand 67 nebengeschlossen, der an der sehen die entsprechenden Quarzresonatoren 14 und Bildung der Gaußschen Fehlerverteilungskurve mit 16 kann zu einer Verschiebung einiger Polungs- beteiligt ist. Bei dieser Anwendungsform ist die Einfrequenzen und/oder einer Unsymmetrie in der Fre- 35 gangsseite eines zweiten Kristallelements 68 mit quenzdämpfungskurve gegenüber den ursprünglichen einem festen Widerstand 69 verbunden, der ebenfalls Kristallfilterelementen führen. Diese Wirkung kann an der Bildung der Gaußschen Fehlerverteilungsdann ein starkes Diskriminator-Ausgangssignal zur kurve beteiligt ist. Ein zweiter Festwiderstand 71 ist Folge haben, wenn die Filter-Diskriminator-Kombi- in Reihe mit der Ausgangsseite des Elements 68 genation impulsartig Eingangssignalen ausgesetzt wird. 40 schaltet, wobei in diesem Falle die unteren An-Dies ist unerwünscht. Aus diesem Grunde wird von Schlüsse des Quarzresonators nicht zusammengeder Widerstandskoppelschaltung gefordert, daß sie führt werden. Das ZF-Signal wird über das Kristall-Auswirkungen dieser Art verhindert, d. h. zu einer element 68 gekoppelt, über einen Widerstand 72 symmetrischen Gaußschen Fehlerverteilungskurven- geführt und von hier aus an einen Quarzresonator 73 charakteristik führt. 45 übertragen, dem ein Kondensator 74 nebengeschlos-Darüber hinaus verringert der Widerstand 32 eine sen ist. Das Signal wird nunmehr auf eine Drosselandere Aufbauform der Widerstandsschaltung 15 der schaltung übertragen, die aus einer Induktivität 76 F i g. 1 den Gütefaktor »Q« der zugeordneten Quarz- und einem Kondensator 77 am Ausgang der Filterresonatoren 14 und 16, woraus sich eine nicht so schaltung gebildet wird. Das auf diese Weise verempfindliche Filteranordnung ergibt, da diese An- 50 arbeitete ZF-Signal wird nunmehr mit dem Verderungen des Belastungswiderstandes weniger stark scärker 18 über einen Kopplungskondensator 78 zuanspricht. So wird etwa eine Änderung von plus geführt Innerhalb dieser Anwendungsform umfaßt oder minus 50 ⁰Zo gegenüber dem normalen Wider- die an der Bildung der Gaußschen Fehlerverteilungsstandswert ohne nennenswerte Durchlaßbereichs- kurve beteiligte Widerstandsschaltung die WiderBeeinflussung oder ohne ausgeprägte Unsymmetrie 55 stände 67, 69, 71 und 72, die den Kristallelementen der Frequenzdämpfungskurve aufgenommen, die 64, 68 und 73 zugeordnet sind. Auch hier handelt es andernfalls auftreten würde, wenn der Gütefaktor sich bei jedem Kristallelement um einen doppelt »Q« der Quarzresonatoren 14 und 16 auf seinem gekoppelten Resonator der in den Fig. 5 und 6 benormalerweise hohen Wert, z. B. in der Größen- schriebenen Form.

Ordnung von 20 000 gehalten würde. 60 In F i g. 8 wird noch eine weitere erfindungs-

Die ÄC-Schaltung bildet einen festen Bestandteil gemäße Anwendungsform beschrieben. In diesem

der Kristallfilterkonstruktion und kann entweder Falle wird von der Eingangsschaltung aus das ZF-

außerhalb der Kristall elemente oder einstückig mit Signal an eine Drosselschaltung übertragen, die eine

dem Kristallelement auf dem Kristallplättchen aus- Induktivität 80 und der da zu parallelgeschalteten

gebildet sein. Darüber hinaus kann die Schaltung 65 Reihenschaltung zweier Kondensatoren 81 und 82

auch als Dünnschicht- oder Dickschicht-Schaltung sowie einen Widerstand 79 umfaßt. Ein erster Quarz-

iuf ein Quarzsubstrat aufgebracht werden. Der resonator 83 läßt das gewünschte ZF-Signal durch

Kxistallfilteraufbau kann auch auf gekoppelte Quarz- und wird mit einem Kondensator 84 nebengeschlos-

sen. Mit der Ausgangsseite des Quarzresonators 83 ist ein Widerstand 86 in Reihe geschaltet. Ein zweiter Quarzresonator 87 empfängt die ZF-Signale, wobei diesem ein Festwiderstand 88 zugeordnet ist, der in Reihe mit der Eingangsseite liegt. Innerhalb dieser Anwendungsform ist ein Widerstand 89 in Parallelschaltung mit den beiden Quarzresonatoren und ihren zugehörigen und in Reihe geschalteten Widerständen 86 und 88 gekoppelt. Zur Herstellung dieser Parallelschaltung ist der Widerstand 89 über eine Leitung 91 mit den Quarzresonatoren 83 und 87 verbunden, wodurch zusammen mit den in Reihe geschalteten Widerständen 86 und 88 die Annäherung der gewünschten Gaußschen Fehlerverteilungskurve erfolgt. Das Signal wird darüber hinaus über einen Querkondensator 90 auf eine Induktivität 92 und einen Kondensator 93 gekoppelt. Das ZF-Signal wird schließlich einem Verstärker 18 über einen Kopplungskondensator 94 zugeführt.

Die Mittenfrequenz des hier beschriebenen Bandfilters kann jeden gewünschten Wert besitzen, wobei vorzugsweise Frequenzen von 5,26 MHz und 11,7 MHz vorgesehen sind. Handelt es sich um einen 11,7-MHz-Filter, so liegt der Durchlaßkurventeil 17 b der F i g. 2 zwischen etwa 5,5 und 6 kHz oberhalb und unterhalb der Mittenfrequenz um etwa 6 db niedriger und bei 26 kHz oberhalb und unterhalb der Mittenfrequenz um etwa 110 db niedriger.

Beispielsweise können bei der für 5,26 MHz ausgelegten Filterschaltung die Quarzresonatoren auf verschiedenen Frequenzen arbeiten. Bei der für 11,7 MHz ausgelegten Filterschaltung können die Quarzresonatoren auf der gleichen Frequenz arbeiten; in jedem Falle wird jedoch die Durchlaßkurve durch den entsprechenden Wert der ÄC-Schaltung in der Form geändert, daß sich letztere einer Gaußschen Fehlerverteilungskurve annähert.

Die folgenden beispielhaften Werte sind unter Verwendung der beiden genannten Frequenzen für die in F i g. 1 gezeigte Ersatzschaltung typisch:

	Werte für	Werte für
	5,26 MHz	11,7MHz
Induktivität L₁ ....	0,066 H	0,025 H
Induktivität L, ....	13OaH	5OuH
Induktivität L₃	0.066 H	0,025 H
Induktivität 21	200 μΗ	60 μΗ
Induktivität 35	200 μΗ	60 μΗ
Kondensator C₁ ...	4,OpF	3,OpF
Kondensator C, ...	0,014 pF	0,007 pF
Kondensator C₃ ...	0,014 pF	0,007 pF
Kondensator C₄ ...	4,OpF	3,OpF
Kondensator C₉ ...	1,OpF	1.0 pF
Kondensator C₁₀ ...	1,OpF	1,OpF
Kondensator C₁₁ ...	1,OpF	1,OpF
Kondensator C₁., ...	1,OpF	1,OpF
Widerstand R₁ "	1,5 Kiloohm	330 Ohm
Widerstand R₀	33,0 Kiloohm	18,0 Kiloohm
Widerstand /?~	33,0 Kiloohm	18,0 Kiloohm
Widerstand R_i ....	1,5 Kiloohm	330 Ohm
Widerstand A₁₂	1,0 Kiloohm	1,0 Kiloohm
Widerstand 42	5,6 Kiloohm	3,3 Kiloohm

Es kann erwünscht sein, den Widerstand R_i und den Kondensator C₁₂ herauszunehmen, um somit zu ermöglichen, daß alle Nebenschlußelemente mit einem einzigen Bezugs- bzw. Erdpotential verbunden werden können. In einem solchen Falle ist der Wert des Widerstandes R₁ zu verdoppeln.
F i g. 9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Anwendungsform, die sich durch hohe Wirksamkeit auszeichnet. Die Signale der Eingangsschaltung 10 werden an einem Widerstand 112 wirksam, wobei diese Signale im allgemeinen innerhalb eines durch

ίο die Durchlaßbreite festgelegten Frequenzbereiches liegen. Um Signale ausblenden zu können, deren Frequenzen außerhalb der jeweiligen Durchlaßbreite des Empfängers liegen, sind zwei monolithische Quarzresonatorschaltungen 114 und 116 vorgesehen, die die Signalinformation an Verstärker weitergeben, die mit den Bezugszeichen 118 und 120 bezeichnet sind.

Die monolithischen Quarzresonatorschaltungen 114 und 116 umfassen Resonatoren, die an Stelle gegeneinander verstimmter und nahe beieinanderliegender

ao Frequenzen vorzugsweise auf übereinstimmende Mittenfrequenzen abgestimmt sind. Somit haben die beiden Resonatoren 122 und 124 innerhalb der Schaltung 114 die gleichen Mittenfrequenzen und sind über eine ^-Schaltung gekoppelt, die aus einem Serienwiderstand und zwei Nebenschlußwiderständen 128 und 130 besteht. Vorzugsweise liegt jedem Widerstand 128 bzw. 130 ein Kondensator 132 bzw. 134 parallel. Der Wert des Widerstandes 126 wurde zusammen mit denen der Widerstände 128 und 130 in der Form gewählt, daß sich hieraus eine maximale Signalkopplung zwischen dem Ausgang des Resonators 122 und dem Eingang des Resonators 124 ergibt, wobei unerwünschte Störeffekte, die auf in die Filterschaltung eindringende Fremdimpulse zurückzuführen sind, weitgehendst ausgeblendet werden. Hierbei handelt es sich um ein oft bei beweglichen Funkausrüstungen auftretendes Problem, bei dem die durch Zündfunken erzeugte elektromagnetische Energie Störimpulse im Empfänger auftreten lassen kann.

Die Eingangsseite des Resonators 122 ist mit dem Belastungswiderstand 112 über einen Koppelkondensator 136 verbunden, der seinerseits über eine Induktivität 138 an Massepotential liegt. Die Werte des Koppelkondensators 136 und der Induktivität 138 sind derart gewählt, daß sich eine Impedanzanpassung zwischen der Eingangsschaltung 10 und dem Eingang des Resonators 122 ergibt. Darüber hinaus ist ein Widerstand 140 vorzugsweise mit der Induktivität 138 parallel geschaltet.

Um die Steilheit der durch die Filterschaltung in F i g. 9 erreichten Durchlaßkurve zu erhöhen, ist ein Kondensator 142 zwischen die Eingangs- und Ausgangsseite des Resonators 122 eingeschleift. Sofern gewünscht, kann der Kondensator 142 auch zum Eingang und Ausgang des Quarzresonators 124 parallel geschaltet sein.

Um eine Anpassung der Ausgangsimpedanz de; Resonators 124 an die Eingangsimpedanz des Ver stärkers 118 sicherzustellen, wird ein Koppelkonden sator 144 bestimmten Wertes mit einem Ende eine; Drossel 146 verbunden, die gegenüber dem Konden sator 144 ebenfalls einen bestimmten Wert hat, wo bei ein Widerstand 148 in Parallelschaltung mit de Induktivität 146 verbunden ist. Der eine Anschlul eines Kondensators 150 ist mit einem Kondensate 144 verbunden, dessen anderes Ende an Masse po tential liegt.

Die Koppelschaltung, die aus den Widerständen 126, 128 und 130 sowie den Kondensatoren 132 und 134 besteht, bildet zusammen mit der verbesserten Eingangsimpedanz-Anpassungsschaltung des Kondensators 136, der Induktivität 138 und der Ausgangsimpedanz-Anpassungsschaltung des Kondensators 144 und der Induktivität 146 eine sehr genau definierte und mit hoher Trennschärfe arbeitende Bandfilter-Schaltung, die weder durch äußere Störimpulse noch durch Änderungen der reflektierten Impedanz stark beeinflußt wird. Somit vermeidet die Koppelschaltung unerwünschtes Anschwingen des Filters, wobei die Impedanzänderung am Eingang des Verstärkers 118 in der Größenordnung von 3 :1 oder darüber liegen kann, während die reflektierte Impedanz zum Resonator 124 stark gedämpft wird, und zwar infolge der neuen Kombination von Elementen und Schaltungsanordnungen, die die Impedanzanpassungs-Schaltung aus den Kondensatoren 144 und 150, der Induktivität 146 und dem Widerstand 148 umfassen. Diese Schaltung setzt beispielsweise die übliche 3:1-Änderung auf eine solche von annähernd 20 zu 30" Ό herab oder bewirkt eine etwa zehnfache Verringerung.

Der Ausgang des Verstärkers 118 ist mit dem Eingang eines Resonators 152 über eine Leitung 154 und eine nachfolgende Impedanzanpassungs-Schaltung verbunden, die einen Kondensator 156, ein Induktivitätselement 158, einen Widerstand 160 und einen weiteren Kondensator 162 umfaßt, von dem ein Anschluß mit dem Kondensator 156 und der andere Anschluß mit Massepotential verbunden ist.

Auch in diesem Falle ergibt sich eine jr-Schaltung für die Kopplung des Ausgangs des Resonators 152 mit dem Eingang des Resonators 164. Diese Koppelschaltung umfaßt einen Serienwiderstand 166, zusammen mit zwei Querwiderständen 168 und 170 auf jeder Seite des Widerstandes 166 und zwei Querkondensatoren 172 und 174, Die Koppelschaltung zwischen den Resonatoren 152 und 164 entspricht vorzugsweise der zwisctien den Resonatoren 122 und 124. Darüber hinaus stimmt die Mittenfrequenz der Resonatoren 152 und 164 überein, wobei es sich um die gleiche wie die der Resonatoren 122 und 124 handelt. Ein Kondensator 176 ist zwischen die Eingangs- und Ausgangsseite des Resonators 164 eingeschleift und erfüllt die gleiche Funktion wie der Kondensator 142 des Quarzresonators 114.

Die Eingangsimpedanz der Verstärkerstufe 120 wird mit einem Kondensator 178 eines bestimmten Wertes in Kombination mit einer Induktivität 180 angepaßt, die ihrerseits mit dem Widerstand 182 parallel geschaltet ist. Ein Ende eines Kondensators 184 ist mit dem Kondensator 178 und das andere Ende mit Massepotential verbunden. Der Ausgang der Verstärkerstufe 120 kann einer Diskriminator- und Tonverstärker-Schaltung zugeführt werden.

Die Mittenfrequenz der in F i g. 9 dargestellten Bandfilter-Schaltung beträgt vorzugsweise 11,7MHz

ίο und ist zwischen etwa 5,5 und 6 kHz oberhalb und unterhalb der Mittenfrequenz von 11,7 MHz um etwa 6 db niedriger und bei 26 kHz oberhalb und unterhalb der Mittenfrequenz von 11,7 MHz um etwa 110 db niedriger.

Wie bereits vorher erwähnt, handelt es sich bei den Resonatoren 122, 124, 152 und 164 um monolithische Schaltungen, die vorzugsweise die gleiche Mittenfrequenz und die gleichen Aufbaumerkmale aufweisen. Die elektrischen Kennwerte der Resonatoren bewirken, daß die Eingangs- und Ausgangs-Serienkapazität bei 0,0066 pF liegt, der Serienwiderstand etwa 50 Ohm und die Serieninduktivität etwa 28 Millihenry beträgt. Darüber hinaus lassen diese Kennwerte eine Querinduktivität von etwa 25,15 Mikrohenry entstehen. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, besteht der Resonator 122 aus einem Quarzkristall 123 oder einem vergleichbaren Material. Dieser Quarzkristall 123 hat etwa einen Durchmesser von 10,3 mm und eine Stärke zwischen 0,12 und 0,25 mm, die mehr oder weniger von der zu wählenden Mittenfrequenz abhängt. Ein erstes Paar von Kontaktelektroden 123 a und 123 b ist auf gegenüberliegenden Oberflächenteilen des Quarzkristalls 123 aasgebildet, während ein zweites Paar von Kontaktelektroden 123 c und 123 d auf angrenzenden und gegenüberliegenden Oberflächenteilen angeordnet ist. In Anbetracht der speziellen Frequenz kann der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelektroden-Paar etwa 0,65 mm betragen, wobei die Kontaktelektroden selbst quadratisch ausgebildet sind und eine Fläche von etwa 0,05 mm² bedecken.

Beschrieben wurde ein einfaches Kristallbandfilter,

bei dem eine .RC-Schaltung zwischen monolithische Quarzresonatoren geschaltet ist und die Kennwerte der Bauelemente in der Form gewählt sind, daß die Durchlaßkurve der Gaußschen Fehlerverteilungskurve weitgehendst angenähert wird. Die Zeitkonstante gegenüber Fremdsignalen wird verringert, um auf diese Weise die Auswirkung von Störeffekten oder anderen Signalen herabzusetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

stand (69) geschaltet ist und parallel mit einem Patentansprüche: weiteren Widerstand (67) und einem Kondensator zum Elektrodenpaar der Ausgangsseite des

1. Bandfilter-Schaltung, insbesondere i:ur ersten Quarzresonators liegt und dessen Elektro-Unterdrückung von impulsförmigen Störsignalen 5 denpaar der Ausgangsseite in Serie mit einem bei mobilen Funkempfängern, mit zumindest Widerstand (71) parallel zu einem weiteren zwei in Kaskade geschalteten und über RC- Widerstand (72) und einem Kondensator sowie Glieder gekoppelten Quarzresonatoren, welche zu dem Elektrodenpaar der Eingangsseite des jeweils aus einem Quarzkristallplättchen mit zweiten Quarzresonators geschaltet ist.
unterteilten Elektroden bestehen, und jeweils das io

eine Elektrodenpaar der Eingangsseite und das

andere Elektrodenpaar der Ausgangsseite des

Quarzresonators zugeordnet ist, mit einem im
Durchiaßbereich gerundeten Kurvenverlauf, dadurch gekennzeichnet, daß die die bei- 15 Die Erfindung betrifft, eine Bandfilter-Schaltung, den Quarzresonatoren (14, 16) koppelnde RC- insbesondere zur Unterdrückung von impulsförmigen Schaltung derart dimensioniert ist, daß sich die Störsignalen bei mobilen Funkempfängern, mit zuRundung der Durchlaßkurve der Filterschaltung mindest zwei in Kaskade geschalteten und über RC-möglichst einer Kurvenform annähert, die der Glieder gekoppelten Quarzresonatoren, welche je-Gaußschen Fehlerverteilungskurve entspricht. 20 weils aus einem Quarzkristallplättchen mit unter-

2. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 1, da- teilten Elektroden bestehen, und jeweils das eine durch gekennzeichnet, daß die ÄC-Schaltung als Elektrodenpaar der Eingangsseite und das andere .-!-Schaltung mit einem Widerstand (32) im Elektrodenpaar der Ausgangsseite des Quarz-Längszweig und Kondensatoren (28. 34) in den resonators zugeordnet ist, mit einem im Durchlaß-Querzweigen aufgebaut ist. 25 bereich gerundeten Kurvenverlauf.

3. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 1, da- Werden Bandfilter-Schaltungen unter Verwendung durch gekennzeichnet, daß die KC-Schaltung als von monolithischen Quarzfiltern eingesetzt, so er-π-Schaltung mit einem Widerstand (54) im weist es sich als sehr schwierig, die auf uner-Längszweig und der Parallelschaltung eines wünschte Impulssignale zurückführbaren Störungen Widerstandes (52) und eines Kondensators (28) 30 auszublenden. Obgleich Quarzfilter-Elemente einen im Querzweig auf der Eingangsseite und einem gut abgegrenzten Durchlaßbereich bieten, der für ein Kondensator (34) auf der Ausgangsseite der Quarzelement mit einer Resonanzfrequenz von etwa rr-Schaltung aufgebaut ist. 5 bis 30 MHz in der Größenordnung von 4 bis

4. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 1, da- 30 kHz liegen kann, wurden unerwünschte Stördurch gekennzeichnet, daß die i?C-Schaltung 35 effekte festgestellt, die sich auf die steilen Flanken einen in Serie zum Elektrodenpaar der Ausgangs- der Ansprechkurve in Nähe der Kurvenspitze und seite des ersten Quarzresonators (83) geschalte- den hiermit verbundenen schroffen Wechsel zurückten Widerstand (86) umfaßt. führen lassen.

5. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 4, da- Dieser Umstand tritt besonders in Verbindung mit durch gekennzeichnet, daß die ÄC-Schaltung 40 Funkeinrichtungen in Kraftfahrzeugen in Erscheieinen in Serie zu dem Elektrodenpaar der Ein- nung, in denen eine Zündfunkentladung die Hauptgangsseite des zweiten Quarzresonators (87) ge- Ursache von Störsignalen darstellt, die wiederum schalteten Widerstand (88) umfaßt. Störeffekte im Filter verursachen können, die im

6. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 1, da- Lautsprecher des Funkempfängers hörbar sein köndurch gekennzeichnet, daß die RC-Schaltung 45 nen. Signale dieser Art können auch zu einem fehlereinen zwischen die Ausgangsseite des ersten haften Betrieb führen, sofern der Empfänger mit Quarzresonators (123) und die Eingangsseite des verschlüsselten Signalen arbeitet.

zweiten Quarzresonators (124) geschalteten Wi- Es sind bereits Bandfilter-Schaltungen bekannt,

derstand (126) umfaßt, daß ferner ein zweiter die dieses Problem zu lösen versuchen (US-PS

und ein dritter Widerstand (128, 130) an der 50 2 652 542). Die bekannte Schaltung zielt darauf ab,

einen bzw. der anderen Seite des ersten Wider- die zwischen den steil abfallenden Flanken und dem

Standes parallel zu dem Elektrodenpaar der im wesentlichen flach verlaufenden Teil der Durch-

Ausgangsseite des einen Quarzresonators bzw. laßkurve entstehenden Kanten durch die Schaffung

parallel zu dem Elektrodenpaar der Eingangs- eines elektromechanischen Filters mit zum Teil

seite des zweiten Quarzresonators angeschlossen 55 magnetostriktivem Material abzuschneiden. Dabei

ist und daß parallel zu dem zweiten bzw. dem wird jedoch davon ausgegangen, daß ein Dämpfen

dritten Widerstand jeweils ein Kondensator (132, des Filters in einem solchen Umfang, daß ein wei-

134) vorgesehen ist. eher gerundeter Kurvenverlauf im Durchlaßbereich

7. Bandfilter-Schaltung nach einem der An- entsteht, nicht zu dem gewünschten Erfolg führt, sprüche 1, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, 60 Mit diesen bekannten Bandfiltern ist es auch tatdaß zwischen das Elektrodenpaar der Eingangs- sächlich nicht möglich, die auf unerwünschte Impulsseite und das Elektrodenpaar der Ausgangsseite signale zurückführbaren Störungen auszublenden,
eines Quarzresonators jeweils ein Kondensator Es ist auch bereits bekannt zum Aufbau von (44, 46, 65, 74, 84, 90, 142, 176) geschaltet ist. Filtern piezoelektrische Elemente zu benutzen

8. Bandfilter-Schaltung nach Anspruch 1, da- 65 (US-PS 2 459 019 und DT-PS 742 179) und derdurch gekennzeichnet, daß ein dritter Quarz- artige piezoelektrische Elemente über ÄC-Glieder resonator vorhanden ist, dessen Elektrodenpaar miteinander zu verkoppeln.

auf der Eingangsseite in Serie zu einem Wider- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,