DE1010121B

DE1010121B - Three-circle band filter with asymmetrical distribution of the attenuation over the three circles and with adjustable bandwidth

Info

Publication number: DE1010121B
Application number: DET10099A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bela Betzenhammer; Dipl-Math Ernst Henze
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1954-10-16
Filing date: 1954-10-16
Publication date: 1957-06-13

Description

Dreikreisiges Bandfilter mit unsymmetrischer Verteilung der Dämpfung auf die drei Kreise und mit regelbarer Bandbreite Es sind dreikreisige Bandfilter bekannt, bei denen die Kopplungen zwischen dem ersten und zweiten Kreis und zwischen dem zweiten und dritten Kreis voneinander verschieden sind und bei denen die Verteilung der Dämpfung auf die drei Kreise unsymme= trisch ist, bei denen also die Dämpfungen des ersten und dritten Kreises voneinander verschieden sind. Die Dämpfung des mittleren Kreises kann einen beliebigen Wert einschließlich des Wertes Null haben. Solche Bandfilter haben bei bestimmten Bemessungen die vorteilhafte Eigenschaft, daß ihre Resonanzkurve der idealen rechteckigen Kurve am nächsten kommt, also die größtmögliche Flankensteilheit bei gegebener maximaler Schwankung der Kurve im Durchlaßbereich besitzt. Es gibt zwar auch ein symmetrisches dreikreisiges Bandfilter, welche diese Bedingungen erfüllt, nämlich ein solches, bei dem die Dämpfung des mittleren Kreises den Wert Null hat und welches unter Verwendung eines Quarzes als mittlerer Kreis zu realisieren ist. Es hat aber den Nachteil, daß unter Umständen die Verstärkung zu klein wird, weil die gesamte Dämpfung des Bandfilters durch die Bandbreite vorgegeben ist und die Verstärkung lediglich durch die Ankopplung des Bandfilters an die Eingangsröhre und nicht durch den Eingangswiderstand des Bandfilters eingestellt werden kann, denn der Eingangswiderstand ist durch die Dämpfung des ersten Kreises festgelegt.Three-circle band filter with asymmetrical distribution of the attenuation on the three circles and with adjustable bandwidth There are three-circle band filters known in which the couplings between the first and second circle and between the second and third circles are different from each other and in which the distribution the damping is asymmetrical on the three circles, i.e. in which the damping of the first and third circles are different from each other. The attenuation of the middle Circle can have any value including zero. Such With certain dimensions, band filters have the advantageous property that their Resonance curve comes closest to the ideal rectangular curve, i.e. the largest possible Edge steepness for a given maximum fluctuation of the curve in the pass band owns. There is also a symmetrical three-circle band filter, which this Conditions met, namely one in which the damping of the middle circle has the value zero and which using a quartz as the middle circle is to be realized. But it has the disadvantage that under certain circumstances the gain becomes too small, because the entire attenuation of the band filter is given by the bandwidth and the gain is only due to the coupling of the band filter to the input tube and cannot be adjusted by the input resistance of the band filter, because the input resistance is determined by the damping of the first circle.

Es ist bekannt, daß bei überkritischer Kopplung von unsymmetrischen dreikreisigen Bandfiltern die beste Annäherung an die Rechteckform dann vorhanden ist, wenn im Durchlaßbereich die Maxima und Minima der Resonanzkurve in gleicher Höhe liegen (Tschebyscheffsche Form). Bei kritischer Kopplung, die bei unsvmmetrischen Bandfiltern als transitionale Kopplung bezeichnet wird und bei der die Resonanzkurve im Durchlaßbereich einen maximal flachen Verlauf hat, ist die Flankensteilheit festliegend. Bei unterkritischer Kopplung ist die Flankensteilheit von der Verschiedenheit der Kopplungen und der Dämpfungen abhängig.It is known that with supercritical coupling of asymmetrical three-circle band filters the best approximation of the rectangular shape then exists is when the maxima and minima of the resonance curve are the same in the pass band Height (Chebyshev shape). In the case of critical coupling, which is the case with unsvmmetric Band filtering is called transitional coupling and in which the resonance curve has a maximally flat profile in the pass band, the slope is fixed. In the case of subcritical coupling, the edge steepness is the difference between the Couplings and the attenuation dependent.

Die für die Erzielung der Tschebyscheffschen Form erforderlichen Bemessungen der Kopplungen und Dämpfungen sind bekannt (F e 1 d t k e 11 e r, »Hochfrequenz-Bandfilter«, 4. Auflage, 1953, S.169 bis 172), dagegen sind die für die Erzielung der kritischen Kopplung und die für die Erzielung der größten Flankensteilheit bei unterkritischer Kopplung erforderlichen Bemessungen der Kopplungen und Dämpfungen nicht bekannt.The dimensions required to achieve the Chebyshev shape the couplings and attenuations are known (F e 1 d t k e 11 e r, »high frequency band filter«, 4th edition, 1953, p.169 to 172), on the other hand those for achieving the critical Coupling and that for achieving the greatest edge steepness with subcritical Coupling required dimensions of the couplings and attenuation not known.

Die Erfindung zeigt, welche Bedingungen zur Erzielung der größten Flankensteilheit bei solchen Bandfiltern mit regelbarer Bandbreite zu erfüllen sind.The invention shows what conditions to achieve the greatest Edge steepness must be met in such band filters with an adjustable bandwidth.

Die Erfindung besteht darin, daß zur Erzielung der größtmöglichen Flankensteilheit bei allen Bandbreiten die Kopplungen zwischen dem ersten und zweiten Kreis und zwischen dem zweiten und dritten Kreis, die immer voneinander verschieden sind, zur Bandbreiteregelung in einem derart unterschiedlichen, bestimmten Maße geändert werden, daß die im Patentanspruch angegebenen Gleichungen erfüllt sind und daß die unsymmetrische Verteilung der Dämpfungen bei den verschiedenen Bandbreiten entweder unverändert bleibt oder geändert wird, aber dabei stets so bemessen ist, daß sie innerhalb der durch die im Patentanspruch genannten Gleichungen gegebenen Gebiete bleibt, die bei Tschebyscheffscher Form und bei der Form mit maximaler Flachheit sowie bei spitzer Form bis zu einer bestimmten Bandbreite herab übereinstimmen.The invention consists in that to achieve the greatest possible Edge steepness for all bandwidths the couplings between the first and second Circle and between the second and third circle, which are always different from each other are to regulate bandwidth in such a different, specific measure be changed so that the equations given in the claim are satisfied and that the asymmetrical distribution of the attenuations for the different bandwidths either remains unchanged or is changed, but is always measured in such a way that that they are within the given by the equations mentioned in the claim Areas that remain with the Chebyshev shape and with the shape with maximum flatness as well as in the case of a pointed shape down to a certain bandwidth.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erklärt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

In Abb. 1 und 2 sind die Gebiete, die durch die im Patentanspruch angegebenen Gleichungen festgelegt sind, graphisch dargestellt. Auf der Abszisse ist das Verhältnis der Dämpfung d2 des zweiten Kreises zur Dämpfung dl des ersten Kreises aufgetragen, während auf der Ordinate das Verhältnis der Dämpfung d3 des dritten Kreises zur Dämpfung dl des ersten Kreises aufgetragen ist. Die Abb. 1 gilt dann, wenn der Parameter a in den Gleichungen kleiner als 4 ist. Dieser Parameter a charakterisiert die Form der Resonanzkurve, und zwar gilt für überkritische Kopplung a < 1, für kritische Kopplung a = 1 und für unterkritische Kopplung a> 1. Die Abb. 1 gilt somit für überkritische, kritische und unterkritische Kopplung, soweit a<4 ist. Die Abb. 2 gilt für eine losere unterkritische Kopplung, bei der a > 4 ist. In Abb. 1 sind die Gebiete G1 und G2 diejenigen Gebiete, in denen die zulässigen Dämpfungsverhältnisse liegen. Die beiden Gebiete gehen beim Punkt P ineinander über. Dort liegt der erwähnte Fall eines symmetrischen Filters, dessen mittlerer Kreis die Dämpfung Null hat (symmetrisches Quarzfilter). Diese zulässigen Gebiete G1 und G., sind, wie gesagt, für die Tschebyscheffsche Form bekannt. Neu ist an dieser Abbildung lediglich die graphische Darstellung sowie die Tatsache, daß die Gebiete G1 und G2 auch für kritisch gekoppelte und bis zu der Grenze a<4 unterkritisch gekoppelte Filter gültig bleiben. Die Gebiete gemäß Abb. 2 sind bisher nicht bekannt. Die Gebiete G1 und G2 der Abb. 1 sind auch in Abb. 2 zu sehen. Innerhalb dieser zulässigen Gebiete entstehen jedoch Ausnahmegebiete, wenn der erwähnte Parameter a > 4 wird. Für a = 4 ergeben sich zwei Geraden, die in Abb. 2 mit a. = 4 bezeichnet sind, auf denen die Punkte liegen, die nicht zulässig sind, bei deren Verwendung sich also ein bezüglich der Flankensteilheit ungünstiges Filter ergibt. Wird die Kopplung noch loser bemessen, so entstehen aus diesen Geraden Ausnahmegebiete. Es bleiben dann als zulässige Gebiete nur die Gebiete G1 a, Gib, G2 a, G2 b. Dafür treten aber in dem bisher nicht zulässigen rechten Teil der Abbildung neue zulässige Gebiete G3 und G4 auf. Diese Abb. 2 stellt ein Beispiel für eine bestimmte unterkritische Kopplung, nämlich für a = 4,5 dar.In Fig. 1 and 2, the areas that are defined by the equations specified in the claim are shown graphically. The ratio of the attenuation d2 of the second circle to the attenuation dl of the first circle is plotted on the abscissa, while the ratio of the attenuation d3 of the third circle to the attenuation dl of the first circle is plotted on the ordinate. Fig. 1 applies when the parameter a in the equations is less than 4. This parameter a characterizes the shape of the resonance curve, namely applies to supercritical coupling a <1, for critical coupling a = 1 and for subcritical coupling a> 1. Fig. 1 thus applies to supercritical, critical and subcritical coupling, as far as a < 4 is. Fig. 2 applies to a looser subcritical coupling where a> 4. In Fig. 1, areas G1 and G2 are those areas in which the permissible damping ratios are located. The two areas merge at point P. There is the mentioned case of a symmetrical filter, the middle circle of which has zero attenuation (symmetrical crystal filter). As already mentioned, these permissible areas G1 and G. are known for the Chebyshev shape. What is new in this figure is only the graphical representation and the fact that the regions G1 and G2 also remain valid for critically coupled filters and filters that are subcritically coupled up to the limit a <4. The areas according to Fig. 2 are not yet known. The areas G1 and G2 of Fig. 1 can also be seen in Fig. 2. However, exceptional areas arise within these permissible areas if the aforementioned parameter becomes a> 4. For a = 4 there are two straight lines, which are denoted by a in Fig. 2. = 4, on which the points are located that are not permitted, so that if they are used, a filter that is unfavorable with regard to the slope is obtained. If the coupling is dimensioned even more loosely, exceptional areas arise from these straight lines. Only the areas G1 a, Gib, G2 a, G2 b then remain as permitted areas. For this, however, new permissible areas G3 and G4 appear in the right-hand part of the figure that was previously not permissible. This Fig. 2 shows an example of a certain subcritical coupling, namely for a = 4.5.

Man sieht beim Vergleich der Abb. 1 und 2, daß man bei geeigneter Wahl der Dämpfungsverhältnisse die Dämpfungen bei einer Kopplungsänderung zwecks Bandbreiteregelung unverändert lassen kann, nämlich dann, wenn der zugehörige Punkt auch bei losester unterkritischer Kopplung noch in einem zulässigen Gebiet liegt. Anderenfalls müssen die Dämpfungsverhältnisse bei der Bandbreiteregelung geändert werden. Zu jedem Punkt in den zulässigen Gebieten in Abb. 1 und 2 gehören ganz bestimmte verschiedene Kopplungen zwischen dem ersten und zweiten Kreis und dem zweiten und dritten Kreis. Diese Kopplungen sind durch die im Patentanspruch angegebenen Gleichungen festgelegt.When comparing Figs. 1 and 2, you can see that with a suitable Choice of damping ratios for the purpose of changing the coupling Bandwidth control can leave unchanged, namely when the associated point is still in a permissible area even with the loosest subcritical coupling. Otherwise, the attenuation ratios for the bandwidth control must be changed will. Each point in the permitted areas in Figs. 1 and 2 has very specific ones different couplings between the first and second circles and the second and third circle. These couplings are given by the equations given in the claim set.

Innerhalb der angegebenen zulässigen Gebiete in den Abb. 1 und 2 sind alle Punkte in bezug auf die Selektion gleichwertig. Die Verstärkung hängt dagegen von der Lage der Punkte innerhalb dieser Gebiete ab. Sie ist um so kleiner, je näher die Punkte an einer der Begrenzungslinien mit Ausnahme der Koordinatenachsen liegen. Die Verstärkung ist sogar gleich Null, wenn die Punkte auf den schräg verlaufenden Geraden selbst liegen. Sie ist um so größer, je näher der Punkt P liegt, der für ein symmetrisches Quarzfilter gilt.Within the specified permissible areas in Figs. 1 and 2 are all points are equivalent in terms of selection. The reinforcement, however, depends on the location of the points within these areas. The closer it is, the smaller it is the points lie on one of the boundary lines with the exception of the coordinate axes. The gain is even zero if the points are on the inclined Straight lines themselves. It is the greater, the closer the point P lies, which is for a symmetrical crystal filter applies.

Die Abb. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäß bemessene dreikreisige Bandfilter. In Abb. 3 sind die drei Kreise in bekannter Weise mittels der Kondensatoren C1 und C2 kapazitiv gekoppelt. Diese Kondensatoren sind zur Bandbreiteregelung veränderbar, z. B. stufenweise. Ist auch eine Dämpfungsänderung erforderlich, so werden gleichzeitig die Dämpfungswiderstände R1, R2 und R3 mit umgeschaltet.Figs. 3 and 4 show two embodiments for the invention sized three-circle band filter. In Fig 3, the three circles are in a familiar manner capacitively coupled by means of capacitors C1 and C2. These capacitors are can be changed for bandwidth control, e.g. B. gradually. Is also a change in attenuation required, the damping resistors R1, R2 and R3 are also at the same time switched.

In Abb. 4 liegt der mittlere Kreis in bekannter Weise als Reihenresonanzkreis zwischen dem ersten und dritten Kreis. Zur Bandbreiteregelung wird der mittlere Kreis an andere Anzapfungen der Spulen der beiden äußeren Kreise gelegt.In Fig. 4 the middle circle is known as a series resonance circle between the first and third circles. The middle one is used to control the bandwidth Circle placed on other taps of the coils of the two outer circles.

Die Erfindung ist insbesondere in kommerziellen Empfängern mit Vorteil anwendbar, weil in solchen Empfängern die Selektionsforderungen besonders hoch sind.The invention is particularly advantageous in commercial receivers applicable because the selection requirements are particularly high in such recipients.

Claims

PATENT CLAIM: Three-circle band filter with asymmetrical distribution of the attenuation over the three circles and with adjustable bandwidth, in which the resonance curve in the position of the greatest bandwidth is either a Chebyshev shape or a dome with maximum flatness and in the position of the smallest band width either a dome with maximum flatness or has a tip, characterized in that, in order to achieve the greatest possible edge steepness for all bandwidths, the couplings between the first and second circles and between the second and third circles, which are always different from one another, are changed to such a different, specific degree for bandwidth regulation, that the resulting equations are fulfilled and that the asymmetrical distribution of the attenuation in the various bandwidths either remains unchanged or is changed, but is always dimensioned in such a way that it is within the areas given by the equations below remains, which coincide with the Chebyshev shape and with the shape with maximum flatness and with a pointed shape down to a certain bandwidth. The equations for the couplings k12 between the first and second circles and k23 between the second and third circles are: The equations of the permissible damping areas 1) for a <4: D21 #: 0, D31 0, D31> D21 -I- 1 (area G2), D31 <-D21 -I- 1 (area GI),

It means: s = required selection of the filter at the given cutoff frequency.