CH212047A - Bandfilter mit einstellbarer Bandbreite. - Google Patents

Description

  Bandfilter mit einstellbarer Bandbreite.    Bandfilter für möglichst hohe Selektivi  tät bestehen üblicherweise aus zwei Parallel  resonanzkreisen, die mittels eines Reihen  resonanzkreises geringer Dämpfung mitein  ander gekoppelt sind. Die Resonanzfrequen  zen der drei Schwingungskreise sind hierbei  auf dieselbe Resonanzfrequenz abgestimmt.  Diese Form eines Bandfilters wird besonders       .dann    bevorzugt, wenn der zur Kopplung die  nende     Reihenresonanzkreis    aus einem elektro  mechanischen     Resonator,    zum Beispiel aus  einem Quarzkristall, besteht.

   Die erreichbare       Selektivität    ist bei richtiger Bemessung der  einzelnen Schaltelemente beträchtlich, sie  kann aber in den bekannten Ausführungs  formen der Filter nur schlecht wahlweise ge  ändert werden,     weil        dieBandbreite    durch den  Quarzkristall gegeben ist, dessen Eigenschaf  ten gegeben und nicht veränderbar sind.  Beispielsweise hat     man    vorgeschlagen, zur  Einstellung der Bandbreite einen oder beide       Parallelresonanzkreise    gegenüber der Quarz  frequenz zu verstimmen.

   Wird nur einer der       greise    verstimmt, so erhält man wohl eine    etwas andere Brandbreite aber gleichzeitig  auch eine bezüglich der     mittleren        Durchlass-          frequenz    stark     unsymmetrische    Filterkurve.

    Verstimmt man hingegen beide     Parallelreso-          nanzkreise    bezüglich der     Quarzfrequenz     gegensinnig, so wird die     Änderung    der Band  breite sich dadurch     äussern,    dass die Filter  kurve auf beiden Seiten ihres mittleren schar  fen     Maximums    mehr oder weniger ausge  prägte     "Schultern"    bekommt. Eine technisch  brauchbare     Bandbreitenänderung    verlangt je  doch, dass der Verlauf der Filterkurve seiner  Grundform nach gleich bleibt und dass fer  ner die Bandbreite in einem möglichst gro  ssen Bereich von     etwa    1 : 5 oder mehr konti  nuierlich einstellbar ist.

   Die bisher bekann  ten Quarzfilter vermochten diesen Anforde  rungen nicht zu genügen, und es ist Zweck  der vorliegenden Erfindung, ein     Bandfilter    zu  bauen, welches die Beseitigung dieser Mängel       .der        bekannten    Filter ermöglicht.  



  Bei dem erfindungsgemässen Bandfilter  sind zwei     Parallelresonanzkreise    wenigstens  teilweise über einen     Reihenresonanzkreis    ge-           ringer    Dämpfung gekoppelt, wobei zwecks       Änderung    der Bandteile die Resonanzfre  quenzen der drei Schwingungskreise prak  tisch unverändert und je gleich gross belassen  werden und wenigstens einer der beiden Par  allelresonanzkreise mit einer einstellbaren  Dämpfung versehen ist. Ausführungsbei  spiele der Erfindung werden nachfolgend an  Hand der in der Zeichnung schematisch wie  dergegebenen Schaltungen und einer graphi  schen Darstellung von Filterkurven näher er  läutert.  



  Bei den Schaltungen nach     Fig.    1 und     \?     sind die Eingangsklemmen des Filters mit.  e, die Ausgangsklemmen mit a bezeichnet.  Der eingangsseitige     Parallelresonanzkreis    be  steht in beiden Schaltungen aus einer Selbst  induktion     Li    und einer zu ihr parallel ge  schalteten Kapazität     Ci.    In gleicher Weise  ist der ausgangsseitige     Parallelresonanzkreis     aus L2 und C2 aufgebaut. Die Kopplung die  ser beiden     Sch-,vingungskreise    erfolgt über  den Quarzkristall Q, dessen Ersatzschaltbild  bekanntlich aus einem     Reihenresonanzkreis     geringer Dämpfung     besteht.     



  In     Fig.    1 ist die unvermeidliche Parallel  kapazität des Quarzes mittels einer     Neutrali-          sationskapazität    Co unschädlich gemacht, die  mit dem Quarz die beiden Arme einer  elektrischen Brückenschaltung bildet, die  über die     Ankopplungsspule    12 mit dem trans  formierten     Wechselstromwiderstand    des     Pa.r-          allelresonanzkreises    L2,<I>C2</I> belastet ist.

   Die  durch den     Mittelabgriff    m hergestellte und  durch den Schwingungskreis     Li,        Ci    gespeiste  Brücke ist an die Eingangsklemmen e mittels  der Spule     1i    induktiv angekoppelt. Die Kopp  lung zwischen     1i    und     Li    einerseits und zwi  schen 12 und L2 anderseits wird zweck  mässig zur genauen     Abgleichung    des Filters  veränderlich ausgeführt.

   In der einen     Brük-          kendiagonale    liegt nun ferner ein einstell  barer     Hochohmwiderstand        Ri,    der durch einen  in Reihe mit ihm befindlichen Schalter s im  Bedarfsfall gänzlich abgeschaltet werden  kann. Bei geöffnetem Schalter s hat man also  ein durchaus bekanntes Quarzfilter vor sich,  bei welchem man wie üblich versuchen    könnte, die Bandbreite durch     Verstimmen     von     Li,        Ci    oder     L2,        C2    einzustellen.

   Dabei  ist zu beachten, dass bei einer Verstimmung  von     Li,        Ci    und bei richtig abgeglichener Ka  pazität Co die Bandbreite mit zunehmender  Verstimmung geringer wird, wobei gleichzei  tig unsymmetrische Resonanzkurven erhalten  werden. Im Gegensatz dazu werden jedoch  die Eigenfrequenzen von     Li,        Ci,   <I>L2,</I> C2 stets  gleich derjenigen des Quarzes     Q    gewählt.  Bei geöffnetem Schalter s wird unter diesen  Umständen die grösste Bandbreite erhalten,  weil ein hoher Resonanzstrom im Quarz Q  wegen des hohen     Wechselstromwiderstandes     von     Li,        Ci    für Resonanz nicht fliessen kann.

    Legt man nun den Schalter s ein und dämpft  den     Schwingkreis        Li,        Ci,    so wird mit zuneh  mender Dämpfung, das heisst mit geringerem  Widerstand     Ri    der Resonanzwiderstand des  Schwingungskreises     Li,        Ci,        Ri    geringer. Der  geringere Widerstand hat aber zur Folge,  dass sich ein grösserer Resonanzstrom im  Quarz Q ausbilden kann und es wird daher  mit wachsender Dämpfung von     Li,        Ci    die  Bandbreite abnehmen, ohne dass die bei den  üblichen, nicht gedämpften Filtern beobach  teten Mängel auftreten.

   In der     Fig.    3 sind  Kurven wiedergegeben, die mit dem Filter  nach     Fig.    1 erhalten wurden. Die Eingangs  klemmen e des Filters wurden unmittelbar  von einer     Hocbfrequenzpentode    gespeist, wäh  rend die Ausgangsklemmen a direkt den Git  terkreis einer nachfolgenden     leistungslos    ge  steuerten     Verstärkerröhre    bildeten. In der       Fig.    3 ist in der     Ordinatenrichtung    die Ver  stärkung des Filters in     Db    (Dezibel) aufge  tragen.

   Die     Abszissenrichtung    besitzt eine       Frequenzteilung    in     KHz    (Kilohertz) und  zeigt die Abweichung der Frequenz von der  gemeinsamen Resonanzfrequenz der drei  Schwingungskreise, die etwa 100     KHz    be  trägt. Bei optimaler Kopplung zwischen<B>11</B>  und     Li    und zwischen 12 und L2 ist der Wi  derstand     Ri    für die Kurve 1 in     Fig.    3 prak  tisch unendlich, für die Kurve 2 50000     S2     und für die Kurve 3 etwa 10000 92.

   Die  Selbstinduktion von     Li    und L2 war je  4,54     mH        (Millihenry)    und die Kapazität von           Ci    und     C2    je 550     pF.    Die     Neutralisations-          kapazität    betrug etwa 25     pF.    Die     Kurven     in     Fig.    3 zeigen deutlich,

   dass die Regelung  der Bandbreite keine     wesentlich    unsymmetri  schen     Durchlasskurven    erzeugt und die Flan  kensteilheit der Kurven bei grundsätzlich  gleichbleibendem Verlauf     kontinuierlich    ge  ändert werden kann.  



  Ein     weiteres    Filter mit ähnlichen Eigen  schaften ist in     Fig.    2 wiedergegeben, in wel  chem die Parallelkapazität des Quarzes     Q     kompensiert gedacht ist. Die     beiden    Parallel  resonanzkreise     Li,        Ci    und     L2,        C2    bilden un  mittelbar je den Eingang     bezw.    Ausgang des  Filters.

   Der     Quarzkristall        Q    liegt im Zuge  einer Kopplungsleitung 1, welche beispiels  weise mittels .der Spulen     1i    und     1.2    die beiden       Parallelresonanzkreise    miteinander koppelt.  Die Kopplungen zwischen den Spulen wer  den zweckmässig veränderlich     gewählt,    um  das Filter einmalig abzugleichen. Eine feste       Kopplung    bei richtigem     Übersetzungsverhält-          nis    der beiden Transformatoren erzielt Je  doch die besten Resultate. Die Resonanzfre  quenzen der drei Schwingungskreise sind, wie  in     Fig.    1, sämtlich gleich gross.

   Weil in die  ser     Ausführungsform    des Filters die Re  sonanzwiderstände beider Parallelresonanz  kreise die Ausbildung eines hohen Resonanz  stromes durch den Quarz verhindern, müssen  auch beide     Parallelresonanzkreise    zusätzlich  gedämpft werden. Die Widerstände     Ri    und       R2    sind daher gleichsinnig zu verändern, um  die Bandbreite zu regeln.  



  Die Dämpfung der     Parallelresonanzkreise     ist auf verschiedene Weise möglich. Es wäre  denkbar, jeweils in Reihe mit der     Induktivi-          tät    einen veränderlichen Widerstand zu legen  damit in diesem Fall bei zunehmendem Wi  derstand der Resonanzkreis stärker gedämpft  wird. Besser ist es jedoch, wie dies auch in       Fig.1    und 2 dargestellt ist, parallel zu Selbst  induktion und Kapazität einen regelbaren  Widerstand zu legen, so dass die Dämpfung  mit abnehmendem Widerstand wächst. Durch  einen     in    Reihe mit dem Widerstand liegenden  Schalter hat man es dann leicht in der     Hand,       die grösstmögliche Bandbreite zu erhalten.

    Die Paralleldämpfung gibt ausserdem prakti  schere Werte für .den     Dämpfungswiderstand,     weil sie in der Grössenordnung von 104 bis  108     ,S2    liegen, während bei reihengeschalteten  Widerständen nur wenige Ohm erforderlich  wären, so     dass'        Kontaktwiderstände    schon eine  wesentliche Rolle spielen können. An Stelle       eines        Quarzkristalles    kann man selbstver  ständlich auch einen     andern    elektromechani  schen     Resonator    verwenden. Ferner kann  man .den     Resonator    auch durch einen gewöhn  lichen     Reihenresonanzkreis    ersetzen.

   Die be  schriebene     Bandbreitenregelung    arbeitet je  doch nur dann zuverlässig, wenn die ur  sprüngliche Dämpfung des Reihenresonanz  kreises um mindestens eine Zehnerpotenz ge  ringer ist, als die Dämpfung der beiden Par  allelresonanzkreise.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Bandfilter mit einstellbarer Bandbreite, bei welchem zwei Parallelresonanzkreise we nigstens teilweise über einen Reihenresonanz kreis geringer Dämpfung miteinander gekop pelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenzen der drei Schwingungs kreise zwecks Änderung der Bandbreite des Filters praktisch unverändert und je gleich gross belassen werden und wenigstens einer der beiden Parallelresonanzkreise mit einer einstellbaren Dämpfung versehen ist. UNTERANSPRüCHE 1.

   Bandfilter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung des Reihenresonanzkreises um wenigstens eine Zehnerpotenz geringer ist als die geringste Dämpfung der beiden Parallelresonanz kreise., z. Bandfilter nach Unteranspruch 1, dadurcb gekennzeichnet, dass die beiden Parallel resonanzkreise aus Spulen und Konden satoren aufgebaut sind und der Reihen resonanzkreis aus einem elektromechani schen Resonator besteht. 3. Bandfilter nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reihenresonanz- kreis mittels eines Quarzkristalles aufge baut ist. 4.

   Bandfilter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unvermeidliche Parallellzapazität des Reihenresonanzkrei- ses in einer Brückenschaltung mittels einer zusätzlichen Kapazität, neutralisiert ist, und dass zwecks Änderung der Bandbreite nur der die Brückenschaltung speisende Parallelresonanzkreis hinsichtlich seiner Dämpfung veränderlich ist. 5.

   Bandfilter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reihenresonanz- kreis geringer Dämpfung im Zuge einer Kopplungsleitung liegt, welche die beiden Parallelresonanzkreise miteinander kop peln, und dass die Dämpfung der beiden Parallelresonanzkreise zur Einstellung der Bandfilter in gleichem Sinne veränderlich sind. 6.

   Bandfilter nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Dämpfung wenigstens eines der Parallel resonanzkreise ein veränderlicher Ohm- scher Widerstand dient, der parallel zu Spule und Kondensator des Schwingungs kreises liegt. 7. Bandfilter nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem ver änderlichen Widerstand ein Schalter liegt, so dass bei ausgeschaltetem Widerstand die grösste Bandbreite des Filters hergestellt ist.