FILTER CIRCUIT

Abstract: 1. Filter circuit for blocking partial frequency ranges or allowing partial frequency ranges to pass, with at least two resonant circuit for each partial frequency range, characterized in that the resonant circuits are constructed and dimensioned in such a way that each component of each resonnant circuit at the same part of at least one further resonant circuit for another partial frequency range.

Description: Filterschaltung Die Erfindung betrifft eine Filterschaltung mit mehreren Resonanzkreisen zum Sperren bzw. Durchlassen von Teilfrequenzbereichen, vorzugsweise Frsquenzweiche für Antennen steckdosen zum Auftrennen in Rundfunkbereiche tLSKU) und Fernsehbereiche (UHR, UHF, SHF). Bei solchen Filtern wird in der Praxis häufig eine hohe Sperrdämpfung bei möglichst steilen Filterflanken, geringe Durchgangsdämpfung und grosse Rückflussdämpfung benötigt. Des ist beispielsweise der Fall, wenn an einer Stelle einer Gemeinschaftsantennenanlage der Signalpegel so gering wird, dass eine einwandfreie Teilnehmerversorgung nur noch mit Hilfe eines Verstärkers oder mit Antennen steckdosen geringer An schlussdämpfung (z.B. 5 dB) möglich ist. Bei derartigen Antennensteckdosen, die die HF-Energie z.B. über einen Anpassungs- und einen Differentialübertrager auf den Stammleitungsausgang und den Filtereingang aufteilen, ist zwischen diesen beiden Anschlüssen eins Koppeldämpfung von nur etwa 20 dB (im UHF-Bereich) erreichbar. Auf der anderen Seite ist gemäss den Vorschriften der Deutschen Bundespost (Amtsblatt Nr. 125/1971 und FTZ-Richtlinie 1R8-15) fur die Entkopplung zwischen dem Rundfunk- und dem Fernsehanschluss beliebiger Antennensteckdosen ein Wert von mindestens 50 dB gefordert, um einen insoweit störungsfreien Empfang an den Teilnehmeranschlussen zu gewährleisten. Die dazu erforderliche Sperrdämpfung des Filters bsträgt somit z.B. bei einer Anschlussdämpfung von 5 dB mindestens 25 dB und wird mit einkreisigen oder lediglich aus einem Blindwiderstand bestehenden Filtern für jeden Teilfrequenzbereich, wie sie beispielsweise von der Antennensteckdose Gedu 2411 der Anmelderin bekannt sind, deren Schaltbild in Fig. 1 dargestellt ist, nicht erreicht. Auger dem ist bei Verwendung von Einzelresonanzkreisen auch die Flankensteilheit gering und die Durchgangsdämpfung sowie die R0ck- fluBdämpfung weisen Werte auf, die solche Antennensteckdosen für die Kaskadierung in einer Stammleitung ungeeignet machen. Schliesslich sind die Spulen der genannten Filter wegen der teilweise erforderlichen hohen Induktivitätswerte als Ferritkerndrosseln ausgeführt, die störende Eigenresonanzen und eine erhöhte Dämpfung in den Betriebsfrequenzbereichen aufweisen. Insgesamt sind diese Filter somit zwar wegen ihres geringen Bauteileaufwandes kostengünstig herstellbar, aus den genannten Gründen jedoch in ihrer praktischen Anwendbarkeit sterk eingeschränkt. Es ist grundsatzlich bekannt, Filterschaltungen auch aus zwei oder mehr voneinander unabhängigen Resonanzkreisen fur jeden Teilfrequenzbereich aufzubauen, deren elektrische Eigenschaften dann die angefuhrten Bedingungen erfüllen. Derartige Filter erfordern Jedoch einen hohen Bauteileaufwand und kommen damit fur die meisten praktischen Anwendungsfälle, wie z.B. Antennensteckdosen, sowohl aus Kostengründen als auch wegen des grossen Platzbedarfs nicht in Betracht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filterschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit möglichst wenig Bauteilen kostengünstig herstellbar ist und dabei möglichst gute Dämpfungswerte, insbesondere eine hohe Sperrdämpfung aufweist. Diese Aufgabs ist dadurch gelöst, dass die Resonanzkreise derart aufgebaut und bemessen sind, daB wenigstens ein Bauelement eines jeden Resonanzkreises zugleich Bestandteil mindestens eines wei teren Resonanzkreises fur einen anderen Teilfrequenzbereich ist. Durch diese Doppelnutzung aller Bauelemente sind mit einer denkt bar geringen Anzahl von Schaltungebauteilen, die etwa derjenigen der bekannten Einzelkreislösung entspricht, die elektrischen Daten von Schaltungen erreicht, bei denen für jeden Teilfre- quenzbereich ein besonderes Zweikreisfilter vorgesehen ist. Die Sperrdämpfung dieser Filterschaltung ist so hoch, dass zum Beispiel die geforderte Entkopplung von wenigstens 50 dB zwischen den Rundfunk- und Fernsehanschlüssen benachbarter An tennensteckdosen in allen Nutzfrequenzbereichen selbst dann noch gewährleistet ist, wenn im Extremfall die eine Antennensteckdose (Durchschleifdose) eine Anschlussdämpfung von 3 dB aufweist und die andere (Enddose ohne Verteiler) eine solche von ca. 1 dB. DarUberhinaus ist eine Durchgangsdämpfung von max. 1 dB, eine hohe RUckflussdämpfung, sowie ein sehr gleichmässiger Frequenzgang der Übertragungsfunktion in allen Teilfrequenzbereichen erreicht0 Damit eignet sich die erfindung gemäss Filterschaltung z.B. sehr gut für die Verwendung in hintereinandergeschalteten Antennensteckdosen mit geringer An schlussdämpfung. SchlieBlich liegen bei der erfindungsgemässen Filterschaltung die Induktivitätswerte der Spulen so günstig, dass diese selbst auf sehr kleinen Flächen wie der Einsatzplatine einer Antennensteckdose für 55 mm-Unterputzmontage in gedruckter Form ausführbar sind. Auf diese Weise ist ein äusserst einfacher, kostengünstiger und exakter Aufbau der Filterschaltung auf kleinstem Raum ermöglicht, der sich in besonderem Masse für die Serienfertigung eignet. Dieser Vorteil wird noch verstärkt durch eine Ausgestaltung der Erfindung gemäB Anspruch 2, die ohne Mehrkosten eine weitere Reduzierung des Platzbedarfs erlaubt. Durch die bei Zusammenfassung mehrerer Teilspulen zu einer einzigen Spule erhöhte Induktivität und bei engem räumlichen Aufbau kann die Eigenresonanz der Spule in einen Nutzfrequenzbereich fallen. Der dadurch bewirkte Einbruch im Frequenzgang der An schlussdämpfung ist durch den in Anspruch 3 angegebenen Aufbau auf einfache Weise vermeidbar. Die Figuren 2 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Filterschaltung, verwendet in einer Antennen steckdose. Dabei stellt Fig. 2 das Schaltbild dar und die Fig. 3 und 4 jeweils eine Draufsicht, zum einen auf die komplette Antennensteckdose von der der AnschluBseite gegenüber liegenden Seite her und zum anderen auf die Bauteileseite der Schaltungsplatine. Von dem Eingangsanschluss E wird die Hochfrequenzenergie über einen prinzipiell z.B. aus der DE-AS 28 o7 327 bekannten, hier wegen der besseren Kaskadierbarkeit der Antennensteckdose asymmetrisch ausgebildeten Zweifachverteiler auf den Stamm leitungsausgangsanschluss A und den Eingang III der Filterschaltung F aufgeteilt. Dabei ist Ü1 der AnpaBUbertrager, Ü2 der Differentialübertrager, R1 der Entkopplungswiderstand, AL die zur zwangsweise gleichmässigen Aufteilung der Energie vorgesehene Ausgleichsleitung, C7 ein zur Verbesserung der Anpassungswerte bei tiefen Frequenzen vorgesehener Kondensator und C7 ein Kondensator zur Erhöhung der oberen Grenzfrequenz, der zwischen Ausgleichsleitung AL und Masse eingeschaltet und in Form von kammartig ineinandergreifenden Metallflächen auf der einseitig mit Metallbelag versehenen Trägerplatine ausgebildet ist. Die asymmetrische Anzapfung des Differentialübertragers Ü2 ist so ausgelegt, daB die Durchgangsdämpfung des Verteilers im gesamten Frequenzbereich etwa 2 dB und die Anschlussdämpfung zwischen Eingang E der Antennensteckdose und dem Eingang III der Filterschaltung F ca 5 dB beträgt. Die unter Berücksichtigung von beispielsweise durch Schraub klemmen an den Anschlüssen erzeugten Störkapazitäten erreichte Koppeldämpfung zwischen dem Dosenausgang A und dem Filtereingang III beträgt hierbei etwa 20 dB im UHF-Bereich. IM LM-Bereich stellt dagegen der beschriebene Zweifach-Verteiler einen 3dB Verteiler ohne Entkopplung dar. Die Filterschaltung F besteht aus Je einem Zweig für Rundfunk und Fernsehen mit den entsprechenden Anschlüssen RF und TV und weist folgende prinzipielle Wirkungsweise auf: Im Fernsehzweig stellen die Induktivitäten L6 L7 eine Sperre (praktisch Kurzschluss) für den LMK-Bereich dar, L5, Cg und L6, Cio eine Bandsperre für UKW, L5, OB und L7, C10 ein Bandfilter für den Fernsehbereich I, sowie die Kapazitäten 08, C9 zusammen mit den Induktivitaten L6 L7 einen Hochpass ab dem Fernsehbereich I. Im Rundfunkzweig bilden die Induktivitäten L8, L9 und die Kapazitäten C12, C13 einen TiefpaB für den LMK-Bereich, Lg, C und L1o, C12 eine Bandsperre für den Fernsehbereich I, sowie L8, C und Llo' C13 ein Bandfilter für den UKW-Bereich. Bei dieser beispielhaften Ausführung der erfindungsgemässen Filterschaltung wirken somit alle Bauteile eines für einen Teilfrequenzbereich bemessenen Resonanzkreises voll als Hochfrequenz bauelement eines weiteren Resonanzkreises für einen anderen Teilfrequenzbereich mit, die Spulen L6, L7 sogar für zwei weitere Resonanzkreise in zwei weiteren Teilfrequenzbereichen. Durch diese Mehrfachausnutzung von Bauelementen ist bei einer geringen Durchgangsdämpfung von max. 1 dB und einer entsprechend hohen RückfluBdämpfung eine Sperrdämpfung von minimal 29 dL in allen zu sperrenden Teilfrequenzbereichen mit einer geringen Anzahl von Bauelementen erreicht, womit die genannten Entkopplungs forderungen der Deutschen Bundespost auch fUr die höchsten Betriebsfrequenzen und bei der geringen AnschluBdämpfung von hier 5 dB erreicht, bei niedrigeren Frequenzen sogar weit übertroffen wird ( > 70 d8 im LM-Bereich). Die sich durch die erfindungsgemäBen MaBnahmen ergebenden Induktivitätswerte der Spulen liegen sämtliche unter o,25 uH und konnten daher auch auf der verhältnismässig kleinen Trägerplatine der für einen Einbau in 55-mm-Unterputzdosen vorge sehenen Antennensteckdose in Drucktechnik ausgeführt werden. Dabei sind die Spulen L5, L6, L7 zu einer einzigen Spule mit zwei Anzapfungen V, VI zusammengefasst und bilden auf diese Weise eine sehr kleine räumliche Einheit. Die Spulen Log/'9 sind dagegen in diesem Ausführungsbeispiel getrennt angeordnet, weil einerseits die Platine auch fur Antennensteckdosen mit hoher Anschlussdämpfung verwendbar sein soll, bei denen die beiden Spulen nicht direkt galvanisch miteinander verbunden sind, sondern über ein RC-Glied zur Erhohung der Anschlussdampfung im LMK-Bereich und weil zum anderen bei diesem Aufbau in vorteilhafter Weise die Einfügung einer zur Verbesserung der Entkopplung bei hohen Frequenzen dienenden in Drucktechnik ausgeführten Spule L 1 zwischen den einander in der Symmetrieebene der Platine gegenüberliegenden Masseflächen ermöglicht ist. Grundsatzlich können jedoch selbst verständlich auch die Spulen Lgr LR, L1o zu einer einzigen Spule zusammengefasst werden, wobei sich ein symmetrischer Aufbau der gesamten Schaltung ergibt. Die Anzahl der Blindwiderstände der Filterschaltung ist dann sogar geringer als bei der aus dem Stand der Technik bekannten "Einkreisl8sung" gern. Fig. 1. Bei der beschriebenen Antennensteckdose ist somit eine Filterschaltung geschaffen, bei der mit einem Minimum an elektrischen Bauteilen optimale Hochfrequenz-Eigenschaften erreicht sind, die fur Kaskadierung geeignet ist, auch bei kleinen AnschluBdämpfungen eine hohe Sperrdämpfung aufweist und die einen einfachen, weitgehend in Drucktechnik ausführbaren und für die Serienfertigung besonders geeigneten Aufbau ermöglicht, der räumlich klein und kostengünstig herstellbar ist.

Claims: Patentansprüche 1. Filterschaltung mit mehreren Resonanzkreisen zum Sperren bzw. Durchlassen von Teilfrequenzbereichen, vorzugsweise Frequenzweiche für Antennensteckdosen zum Auftrennen in Rundfunkbereiche (LMKU) und Fernsehbereiche (vHF, UHF, SHF), dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzkreise der- art aufgebaut und bemessen sind, dass wenigstens ein Bau element eines jeden Resonanzkreises zugleich Bestandteil mindestens eines weiteren Resonanzkreises für einen ande ren Teilfrequenzbereich ist. 2. Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Übertragungsbereich (Rundfunk und/oder Fernsehbereich) alle Induktivitäten (L5, L6, L7) zu einer einzigen Spule mit einer entsprechenden Anzahl von Anzapfungen (V, VI) zusammengefasst sind. 3. Filterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Windung (L7) der einzigen Spule (L5, L6, L7) in einer den Windungsabstand entsprechenden Entfernung wenigstens auf einem Teil ihrer Länge von einer Massefläche umfasst ist, deren Enden nicht miteinander leitend verbun den sind.

Inventors: WENDEL, WOLFGANG, DIPL.-ING.
Applicants: RICHARD HIRSCHMANN RADIOTECHNISCHES WERK
Application year: 1983
Main classification: H03H7
IPC codes: H03H7