Title:
HF-Filter mit verringerter Einfügedämpfung
Kind Code:
A1


Abstract:

Es wird ein HF-Filter mit verringerter Einfügedämpfung angegeben. Das Filter hat ein erstes Bandpasssfilter mit einem Durchlassbereich, eine Schaltungseinheit mit einer unerwünschten Anregung bei einer kritischen Frequenz (fs) und einem Reflektor, der HF-Signale dieser Frequenz reflektiert, bevor die Schaltungseinheit unerwünscht angeregt wird und die Energie dadurch verloren geht.




Inventors:
Ruile, Werner, Dr. (80636, München, DE)
Bertl, Sebastian, Dr. (85241, Hebertshausen, DE)
Hauser, Markus, Dr. (82340, Feldafing, DE)
Meister, Veit, Dr. (82008, Unterhaching, DE)
Application Number:
DE102016112984A
Publication Date:
01/18/2018
Filing Date:
07/14/2016
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102008045346A1N/A2010-03-04
DE10352642A1N/A2005-06-09



Foreign References:
92149202015-12-15
201001098012010-05-06
75839362009-09-01
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. HF-Filter (F) mit verringerter Einfügedämpfung, umfassend
– einen Eingangsport (Pin),
– ein erstes Bandpassfilter (BPF1) mit einem ersten Durchlassbereich,
– eine Schaltungseinheit (SE), bei der HF-Signale der Frequenz fs zu unerwünschten Anregungen führen, – einen Reflektor (R), der HF-Signale der Frequenz fs reflektiert,
wobei
– das erste Bandpassfilter (BPF1) und die Schaltungseinheit (SE) mit dem Eingangsport (Pin) gekoppelt sind,
– die Frequenz fs im ersten Durchlassbereich liegt und
– der Reflektor (R) zwischen dem Eingangsport (Pin) und der Schaltungseinheit (SE) verschaltet ist.

2. HF-Filter nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Schaltungseinheit ein HF-Filter ist.

3. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Bandpassfilter (BPF1) und/oder die Schaltungseinheit (SE) mit akustischen Wellen arbeiten.

4. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Reflektor (R) ein Tiefpassfilter, ein Hochpassfilter oder ein Bandsperrfilter ist.

5. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Reflektor (R) mit akustischen Wellen arbeitet oder LC-Glieder umfasst.

6. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Reflektor (R) die Phase der HF-Signale der Frequenz fs so dreht, dass die reflektierten Signale sich konstruktiv mit HF-Signalen am ersten Bandpassfilter (BPF1) überlagern und die Einfügedämpfung des HF-Filters (F) reduzieren.

7. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die unerwünschten Anregungen
– Anregungen der Frequenz fs,
– Anregungen von Intermodulationsprodukten aus Signalen der Frequenz fs,
– Anregungen von Harmonischen,
– Anregungen aufgrund nichtlinearer Effekte,
– breitbandige Anregungen oder
– durch Volumenwellen bedingte Anregungen
sind.

8. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend zwei oder mehr kaskadierte Basiseinheiten mit jeweils einem Reflektor (R) und einer Schaltungseinheit (SE).

9. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche,
– bei dem der Reflektor (R) in einem Signalpfad verschaltet,
– bei dem das HF-Filter (F) noch weitere Reflektoren (R), die in Serie zum Reflektor (R) im Signalpfad verschaltet sind, umfasst,
– bei dem diese Reflektoren (R) entweder alle Hochpassfilter oder alle Tiefpassfilter sind,
– bei dem die Reflektoren (R) nach ihrer Grenzfrequenz sortiert im Signalpfad in Serie kaskadiert sind.

10. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche,
– bei dem das erste Bandpassfilter (BPF1) in einem Parallelpfad verschaltet ist und selbst eine unerwünschte Anregung bei einer Frequenz f aufweist,
– bei dem ein zusätzliches Schaltungssegment (IS) parallel zum ersten Bandpassfilter (BPF1) geschaltet ist und in Transmission ein der unerwünschten Anregung des ersten Bandpassfilters (BPF1) entgegen gerichtetes Signal erzeugt, das mit dem unerwünschten Signal des ersten Bandpassfilters (BPF1) destruktiv interferiert.

11. HF-Filter nach einem der vorherigen Ansprüche,
– bei dem das erste Bandpassfilter (BPF1) in einem Parallelpfad verschaltet ist und selbst eine unerwünschte Anregung bei einer Frequenz f aufweist,
– bei dem dem ersten Bandpassfilter (BPF1) im Parallelpfad ein zusätzliches Filter mit einem Sperrbereich um die Frequenz f nachgeschaltet ist.

12. Filterbauelement mit einem HF-Filter (F) nach einem der vorherigen Ansprüche.

13. Frontend-Schaltung mit einem Filterbauelement nach dem vorherigen Anspruch.

Description:

Die Erfindung betrifft HF-Filter, bei denen die Einfügedämpfung verringert ist, und ein Bauelement mit einem geringeren Energiebedarf durch ein entsprechendes Filter.

Aus dem Patent US 7,583,936 sind Filterschaltungen mit einem Bandpassfilter bekannt.

HF-Filter können in Frontend-Schaltungen mobiler Kommunikationsgeräte Verwendung finden. Solche Geräte sind üblicherweise mit einer netzunabhängigen Stromversorgung ausgestattet. Je höher die Einfügedämpfung eines HF-Filter ist, umso höher ist der Energiebedarf. Viel dissipierte Energie bedeutet nicht nur eine verringerte Betriebsdauer sondern führt zusätzlich zur Erwärmung des entsprechenden Bauelements, was sich nachteilig auf das Temperaturverhalten und die Leistungsverträglichkeit auswirkt.

Es ist deshalb eine Aufgabe, HF-Filter und Bauelemente mit solchen Filtern anzugeben, bei denen die Einfügedämpfung verringert ist.

Entsprechend besteht auch die Aufgabe, HF-Filter und Bauelemente mit solchen Filtern anzugeben, bei denen die elektrischen Eigenschaften weniger durch auf unerwünschte Weise erzeugte Wärme verschlechtert sind.

Diese Aufgaben werden durch das HF-Filter gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.

Das HF-Filter hat einen Eingangsport, ein erstes Bandpassfilter, eine Schaltungseinheit und einen Reflektor. Der Eingangsport ist dazu vorgesehen, HF-Signale, z. B. Sendesignale von einem Leistungsverstärker oder Empfangssignale von einer Antenne, von einer Schaltungsumgebung zu empfangen. Das erste Bandpassfilter hat einen ersten Durchlassbereich, sein Passband. Bei der Schaltungseinheit führen HF-Signale einer Frequenz fs zu unerwünschten Anregungen. Der Reflektor ist dazu vorgesehen, HF-Signale dieser Frequenz fs zu reflektieren. Das erste Bandpassfilter und die Schaltungseinheit sind mit dem Eingangsport gekoppelt. Die Frequenz fs liegt im ersten Durchlassbereich, d. h. im Durchlassbereich des ersten Bandpassfilters. Der Reflektor ist zwischen dem Eingangsport und der Schaltungseinheit verschaltet.

Das Bandpassfilter kann ein übliches Bandpassfilter, z. B. einer Frontend-Schaltung, sein. Die Schaltungseinheit des HF-Filters ist ein Teil des Filters, bei dem eine unerwünschte Anregung, z. B. eine Resonanz, ohne weitere Maßnahmen zu einem Energieverlust führen würde.

In typischen HF-Filtern können – insbesondere bei einer Vielzahl abzudeckender Bänder – ein Bandpassfilter und eine Schaltungseinheit, die HF-Energie im Durchlassbereich des Bandpassfilters dissipiert, so zusammen verschaltet sein, dass ein Teil der HF-Leistung in der Schaltungseinheit verloren geht und damit nicht mehr vom Bandpassfilter an seinem Ausgang an eine externe Schaltungsumgebung weitergeleitet werden kann. Das Dissipieren der Energie in der Schaltungseinheit erhöht somit die Einfügedämpfung des HF-Filters, selbst dann, wenn das eigentliche Bandpassfilter eine extrem niedrige Einfügedämpfung hat.

Die dissipierte Energie ist nicht einfach nur nicht mehr vorhanden, sie führt vielmehr zur Temperaturänderung des in der Nähe angeordneten Bandpassfilters, dessen charakteristische Frequenzen sich dadurch ändern können

Der Reflektor zwischen dem Eingangsport und der Schaltungseinheit reflektiert die HF-Signale, die ansonsten in der Schaltungseinheit dissipiert würden, idealerweise zum ersten Bandpassfilter, das nun ein Maximum an HF-Leistung an seinem Ausgangsport an die externe Schaltungsumgebung weiterleiten kann.

Prinzipiell problematisch sind Schaltungseinheiten, die sich bei der kritischen Frequenz fs anregen lassen. Zwar könnte die Schaltungseinheit in einem Frequenzbereich um die kritische Frequenz fs selbstreflektierend ausgestaltet werden, eine reine Reflexion ist aber nie möglich, da eine Anregung immer einen positiven Realteil der Eingangsadmittanz erzwingt, der nicht kompensiert werden kann.

Es ist möglich, dass die Schaltungseinheit ein HF-Filter ist.

Moderne tragbare Kommunikationsgeräte sollen eine Vielzahl an Funktionen zur Verfügung stellen und in einer Vielzahl von Frequenzbändern arbeiten. Dazu umfassen die Geräte eine Vielzahl von HF-Filtern mit den entsprechenden charakteristischen Durchlass- und Sperrfrequenzen. Um solche Geräte möglichst klein bauen zu können, bietet es sich an, elektroakustische Filter zu verwenden. Solche Filter, z. B. SAW-Filter (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle), BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) oder GBAW-Filter (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) haben Elektrodenstrukturen, die in einem piezoelektrischen Material akustische Wellen anregen und zwischen HF-Signalen und akustischen Wellen wandeln. Idealerweise sind in solchen elektroakustischen Filtern nur die gewollten Hauptmoden ausbreitungsfähig. In realen Bauelementen sind dabei häufig auch unerwünschte Moden, z. B. Plattenmoden oder unerwünschte Volumenwellen sowie andere nicht linear erzeugte Signale und höhere Harmonische anregungsfähig und stellen einen Energieverlustkanal dar. Selbst wenn die HF-Filter so ausgestaltet sind, dass durch unerwünschte Effekte erzeugte Signale an den Ausgangsport so schwache Pegel aufweisen, dass die benötigten Spezifikationen eingehalten werden, wird die Betriebsdauer durch diesen Energieverlust auf unerwünschte Weise verringert. Diese Problematik gewinnt insofern mehr und mehr an Bedeutung, wie Kommunikationsgeräte mehr und mehr Funktionen zur Verfügung stellen sollen und mehr und mehr Frequenzbänder abdecken sollen. Der anhaltende Trend zur Miniaturisierung verschärft dabei zusätzlich den Druck durch die vergrößerte thermische Belastung, da die Leistungsdichte ansteigt.

Damit nun ein für einen bestimmten Frequenzbereich vorgesehenes Teilfilter weniger oder keine Energie eines anderen Filtern abzweigt, ist der Reflektor vor diesem abzweigenden Filter vorgeschaltet. HF-Leistung, die am Eingangsport in das HF-Filter eingespeist wird, kann so zu einem Großteil das erste Bandpassfilter direkt passieren. Ein Teil der Leistung, die auf den Reflektor trifft, wird ebenfalls zum Bandpassfilter reflektiert, ohne in der Schaltungseinheit zu dissipieren.

Es ist deshalb insbesondere möglich, dass das erste Bandpassfilter und/oder die Schaltungseinheit mit akustischen Wellen arbeiten. Das erste Bandpassfilter kann somit ein BAW-Filter, ein SAW-Filter oder ein GBAW-Filter sein. Die Schaltungseinheit kann ebenfalls ein BAW-Filter, ein SAW-Filter oder ein GBAW-Filter sein.

Es ist möglich, dass der Reflektor ein Tiefpassfilter, ein Hochpassfilter oder ein Bandsperrfilter ist.

Insbesondere, wenn die Schaltungseinheit selbst ein HF-Filter ist, darf der Reflektor HF-Signale nicht im gesamten Frequenzbereich, in dem das Filter arbeitet, reflektieren. Der Reflektor muss deshalb frequenzselektiv arbeiten und HF-Leistung einer Frequenz, die im Durchlassbereich des ersten Bandpassfilters liegt, reflektieren. Ferner darf der Reflektor jedoch keine Signale, die das Schaltungselement benötigt, reflektieren.

Es ist möglich, dass der Reflektor mit akustischen Wellen arbeitet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Reflektor LC-Glieder umfasst. Ist der Reflektor ein Bandsperrfilter, so kann er zwei oder mehr elektroakustische Resonatoren umfassen. Ein elektroakustisches Bandsperrfilter kann z. B. erhalten werden, wenn ein Serienresonator und ein Parallelresonator in ihren charakteristischen Frequenzen so abgestimmt sind, dass die Frequenz der Antiresonanz des Serienfilters im Wesentlichen der Frequenz der Resonanz des Parallelresonators gleicht.

Aus LC-Gliedern (L: induktives Element, C: kapazitives Element) können Hochpass-, Tiefpass- oder Bandsperrfilter erhalten werden, deren Übergangsbreite deutlich größer als die Übergangsbreite von elektroakustischen Filtern ist. Liegen der erste Durchlassbereich des ersten Bandpassfilters und ein weiterer Durchlassbereich oder Arbeitsbereich der Schaltungseinheit hinreichend weit auseinander, so können Filter aus LC-Elementen leicht genügen.

Die Verwendung von Hochpassfiltern oder Tiefpassfiltern eignet sich gut zur Kaskadierung, wenn die HF-Filterschaltung mehrere Filter in Parallelpfaden, die entsprechend der Arbeitsfrequenz der Filter angeordnet sind, umfasst.

Es ist möglich, dass der Reflektor die Phase der HF-Signale der Frequenz fs so dreht, dass die reflektierten Signale sich konstruktiv mit HF-Signalen am ersten Bandpassfilter überlagern und die Einfügedämpfung des HF-Filters somit reduzieren.

Das HF-Filter erhält HF-Signale am Eingangsport. Ein Teil der HF-Leistung gelangt direkt zum ersten Bandpassfilter. Ein weiterer Teil der Leistung wird am Reflektor reflektiert und gelangt als sekundäre Leistung zum ersten Bandpassfilter. Idealerweise haben die primären Signalen und die sekundären Signale die gleiche Phasenlage, damit ein Maximum an HF-Leistung am Ausgang des ersten Bandpassfilters abgegeben werden kann. Der Reflektor kann dazu Elemente eines Allpassfilters aufweisen, dessen Einfluss auf die Phasenlage so eingestellt ist, dass primäre und sekundäre Signale am ersten Bandpassfilter in ihrer Phasenlage übereinstimmen.

Es ist möglich, dass die unerwünschten Anregungen in der Schaltungseinheit Anregungen der Frequenz fs, Anregungen von Intermodulationsprodukten aus Signalen der Frequenz fs, Anregungen von Harmonischen, Anregungen aufgrund nichtlinearer Effekte, breitbandige Anregungen oder durch Volumenwellen bedingte Anregungen sind.

Lässt sich die Schaltungseinheit bei der Frequenz fs direkt anregen, so würden diese Signale abgeschwächt. Werden Intermodulationsprodukte erzeugt, z. B. wenn Signale der Frequenz fs auf HF-Signale unterschiedlicher Frequenz treffen und die Schaltungseinheit ein nicht einhundertprozentig lineares Verhalten aufweist, werden Störsignale bei Frequenzen, die von ganzzahligen Vielfachen der Differenz der zusammentreffenden Signale abhängen, erzeugt. Diese stellen dann nicht nur einen Energieverlustkanal dar, sondern können in ihrer Frequenzlage mit eigentlich gewünschten Frequenzen übereinstimmen und die gewünschten Signale entsprechend stören.

Das geschilderte Prinzip zum Verhindern von Energieverlust funktioniert bei Anregungen schmaler Frequenzbereiche bis zu Anregungen breiter Frequenzbereiche. Anregungen durch Volumenwellen z. B. haben im Allgemeinen eine untere Frequenzbandkante (Volumenwellen-Onset), dem ein breiter Frequenzbereich mit störenden Anregungen folgt, die relativ einfach per Tiefpassfilter abgeschnitten werden können.

Im Übrigen gilt, dass die unerwünschten Anregungen eher bei höheren Frequenzen liegt, weshalb die Verwendung eines Tiefpassfilters (oder bei Kaskadierung die Verwendung mehrerer Tiefpassfilter) bevorzugt ist.

Der Reflektor verhindert dann nicht nur die Verringerung der Einfügedämpfung, sondern verbessert auch die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Isolation, des HF-Filters.

Wie schon erwähnt, ist die mehrfache Anwendung des hier beschriebenen Prinzips zur Erhöhung der Einfügedämpfung möglich. Dazu kann das HF-Filter zwei oder mehr kaskadierte Basiseinheiten mit jeweils einem Reflektor und einer Schaltungseinheit umfassen. Insbesondere ist es möglich, dass jeder Schaltungseinheit, die ohne weitere Maßnahmen HF-Leistung aus dem Signalpfad in unerwünschter Weise entfernen würde, einen zugehörigen Reflektor hat, der eben diese Schaltungseinheit von den Signalen der kritischen Frequenz abschneidet. Es ist dazu möglich, dass das HF-Filter einen Signalpfad aufweist. Der Reflektor ist in dem Signalpfad verschaltet. Der Signalpfad hat ferner weitere Reflektoren oder in Serie zum Reflektor im Signalpfad verschaltet. Diese Reflektoren können entweder alle Hochpassfilter oder alle Tiefpassfilter sein. Die Reflektoren sind im Signalpfad kaskadiert und nach ihrer Grenzfrequenz sortiert.

In Signalrichtung gesehen kann im Signalpfad nach jedem Reflektor eine zugehörige Schaltungseinheit, z. B. ein zugehöriges HF-Filter in einem Parallelpfad vom Signalzweig abzweigen.

Bei der Verwendung von Hochpassfiltern als Reflektoren gilt Folgendes: Die in abzweigenden Parallelpfaden angeordneten HF-Filter sind in Signalrichtung gesehen in absteigender Reihenfolge entsprechend ihrer Arbeitsfrequenz angeordnet. Das dem Eingangsport am nächsten gelegene Bandpassfilter arbeitet mit der höchsten Frequenz. Ein in Signalrichtung gesehen nachfolgend abzweigendes Bandpassfilter arbeitet bei einer geringeren Frequenz und hat eine Anregung bei der Arbeitsfrequenz des vorhergehenden Bandpassfilters. Das dazwischen angeordnete Tiefpassfilter lässt HF-Signale der Arbeitsfrequenz des zweiten Bandpassfilters passieren, aber reflektiert Signale der Arbeitsfrequenz des vorher abzweigenden Bandpassfilters, die ansonsten zu einer Anregung bei der Arbeitsfrequenz des ersten Filters im zweiten Filter führen würden.

Werden Hochpassfilter verwendet, so gilt für die Sortierung der Bandpassfilter anhand ihrer Arbeitsfrequenzen die umgekehrte Reihenfolge.

Etwas allgemeiner formuliert gilt, dass die Verwendung von breitbandig arbeitenden Reflektoren eine Kaskadierung ermöglicht, wenn die oben angegebene Reihenfolge der Reflektoren und Schaltungseinheiten eingehalten wird. Darin unterscheidet sich das aktuelle HF-Filter von Filtern aus der US 7,583,936.

Da das erste Bandpassfilter vorzugsweise selbst mit akustischen Wellen arbeitet und möglicherweise nichtlineare Effekte zeigt, kann das erste Bandpassfilter selbst eine unerwünschte Anregung bei einer Frequenz f aufweisen. Es ist deshalb möglich, dass das erste Bandpassfilter dann in einem Parallelpfad verschaltet ist und ein zusätzliches Schaltungselement parallel zum ersten Bandpassfilter geschaltet ist. Das zusätzliche Schaltungselement kann bei Anliegen eines entsprechenden HF-Signals in Transmission ein Signal erzeugen, das der unerwünschten Anregung des ersten Bandpassfilters entgegengerichtet ist. Der Ausgang des ersten Bandpassfilters und der Ausgang des zusätzlichen Schaltungselements können miteinander verkoppelt sein, sodass das entgegengerichtet erzeugte Signal und das unerwünschte Signal des ersten Bandpassfilters destruktiv interferieren.

Während bei einer Anregung eine einhundertprozentige Reflexion aufgrund des positiven Realteils der Eingangsadmittanz nicht kompensiert werden kann, so ist dies in Transmission möglich. Eine entsprechende Anordnung zur negativen Interferenz kann daher prinzipiell sehr effizient arbeiten.

Im Falle eines ersten Bandpassfilters in einem Parallelpfad, das selbst eine unerwünschte Anregung bei einer Frequenz f aufweist, ist es möglich, dem ersten Bandpassfilter in seinem Parallelpfad ein zusätzliches Filter mit einem Sperrbereich um die Frequenz f nachzuschalten. Ein solches nachgeschaltetes Filter kann ein Tiefpassfilter oder ein Hochpassfilter sein, das Signale der Arbeitsfrequenz des ersten Bandpassfilters passieren lässt, aber die erzeugten Störsignale ableitet oder direkt dissipiert. Insbesondere, wenn dies Signale eines Frequenzbereichs sind, die nicht an eine externe Schaltungsumgebung weitergeleitet werden sollen, wird die Einfügedämpfung dadurch nicht verringert.

Es ist möglich, dass das HF-Filter in einem Filterbauelement Verwendung findet und verschaltet ist. Es ist ferner möglich, dass ein entsprechendes Filterbauelement Teil einer Frontend-Schaltung ist.

Das HF-Filter und seine ihm zugrundeliegenden Funktionsprinzipien sowie mögliche Ausführungsformen werden anhand der nachfolgend beschriebenen schematischen Figuren näher beschrieben.

Es zeigen:

1: das Grundschema des HF-Filters F,

2: eine mögliche Form mit Filtern,

3: eine Illustration des Problems, das bei konventionellen Schaltungen zu einer erhöhten Einfügedämpfung führt,

4: eine Übertragung des Prinzips auf Schaltungen mit vielen parallel geschalteten Filtern,

5: die zusätzliche Möglichkeit, Störmoden durch ein paralleles Schaltungselement zu verringern,

6: die Möglichkeit, zusätzliche Störmoden durch ein zusätzliches serielles Schaltungselement zu verringern.

1 zeigt die prinzipielle Arbeitsweise zur Verbesserung der Einfügedämpfung eines HF-Filters F. Das Filter F hat einen Eingangsport Pin, an dem ein Signal S mit einer gewissen Intensität eingespeist wird. An den Eingangsport Pin ist ein erstes Bandpassfilter BPF1 gekoppelt. Das erste Bandpassfilter BPF1 hat einen Durchlassbereich um eine Frequenz fs. Parallel zum ersten Bandpassfilter BPF1 ist eine Schaltungseinheit SE verschaltet und an den Eingangsport Pin gekoppelt. Die Schaltungseinheit SE ist bei der Frequenz fs anregbar (symbolisiert durch das schraffierte Dreieck). Das am Eingangsport Pin eingespeiste Signal S gelangt zum ersten Bandpassfilter BPF1. Die volle Leistung kann am Ausgangsport P1out ausgegeben werden. Der Reflektor R ist zwischen dem ersten Bandpassfilter BPF1 und der Schaltungseinheit SE verschaltet und reflektiert entsprechende HF-Leistung der Frequenz fs zurück zum ersten Bandpassfilter BPF1.

2 zeigt eine mögliche Form des Filters, bei der der Reflektor R als Tiefpassfilter LP ausgestaltet ist. Die Schaltungseinheit SE ist als Bandpassfilter, hier neben dem ersten Bandpassfilter BPF1 als zweites Bandpassfilter BPF2, ausgestaltet. Signale der kritischen Frequenz fs werden über das erste Bandpassfilter BPF1 an dessen Ausgang P1out ausgegeben.

Signale der Frequenz f2, der Arbeitsfrequenz des zweiten Bandpassfilters BPF2, werden vom Tiefpassfilter LP praktisch unverändert weitergegeben und stehen am Ausgangsport P2out des zweiten Bandpassfilters BPF2 zur Verfügung. Der Reflektor R bzw. das Tiefpassfilter LP reflektiert Signale, die im zweiten Bandpassfilter BPF2 dissipiert oder in Störsignale umgewandelt würden, aber lässt Signale der Arbeitsfrequenz des zweiten Bandpassfilters BPF2 unverändert.

Je nach Frequenzlage der Arbeitsfrequenzen der Bandpassfilter und der Lage der störenden Anregung und je nach Reihenfolge der beiden Bandpassfilter vom Eingangsport Pin aus gesehen, ist entweder ein Tiefpassfilter oder ein Hochpassfilter als Reflektor vorteilhaft. Alternativ kann auch ein Bandsperrfilter oder ein Bandpassfilter als Reflektor dienen.

3 illustriert das Problem konventioneller HF-Filter. Die Intensität des Eingangssignals S spaltet sich in zwei Anteile auf. Der überwiegende Anteil S1 passiert das erste Bandpassfilter. Ein zweiter Anteil S2 gelangt allerdings in die Schaltungseinheit und bewirkt eine Anregung bei der kritischen Frequenz fs. Diese Intensität geht verloren. Die Einfügedämpfung für Signale um die kritische Frequenz fs des HF-Filters steigt unerwünschter Weise an.

4 zeigt eine Anwendung des Prinzips der Reflexion auf HF-Filter mit mehr als einem Bandpassfilter und einem Schaltungselement, symbolisiert durch die drei Punkte. Pro Schaltungseinheit mit möglicher kritischer Anregung oder Dissipation kann ein Reflektor, in 4 als Tiefpassfilter LPF1, LPF2 dargestellt, vorgesehen sein. Die Reihenfolge der Parallelpfade mit den Bandpassfiltern bzw. Schaltungseinheiten muss entsprechend der Lage der Arbeitsfrequenzen und der kritischen Frequenzen gewählt sein. Dann können als Reflektor Tiefpassfilter oder Hochpassfilter, kaskadiert im Signalpfad und sortiert gemäß ihrer Übergangsfrequenz, verwendet werden.

5 zeigt eine Inverterschaltung IS, die parallel zu einem Bandpassfilter oder einer Schaltungseinheit verschaltet sein kann. Hat das erste Bandpassfilter BPF1 (oder ein entsprechend anderes Element in einem Parallelpfad) selbst einen kritischen Frequenzbereich, bei dem Störsignale angeregt oder erwünschte Signale dissipiert werden, so kann eine Inverterschaltung IS vorgesehen sein, die bei dieser kritischen Frequenz ein Ausgangssignal erzeugt, das dem invertierten Störsignal gleicht. Dies führt zu einer Überlagerung an den zusammengeschalteten Ausgängen der entsprechenden Teilschaltungen, sodass die negativen Auswirkungen des ersten Bandpassfilters BPF1 aufgehoben sind.

6 zeigt eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit, Störsignale zu beseitigen. Wird die Leistung der Störsignale nicht anderweitig benötigt, kann ein einfaches Tiefpassfilter F‘ (oder gegebenenfalls ein Hochpassfilter oder ein Bandsperrfilter) dem Bandpassfilter BPF1 nachgeschaltet werden.

Das HF-Filter ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Das Filter kann weitere Schaltungselemente, Impedanzanpassschaltungen, Schaltungseinheiten zur Korrektur der Phasengänge, weitere Bandpassfilter und dergleichen umfassen.

Bezugszeichenliste

  • BPF1:
    erstes Bandpassfilter
    BPF2:
    zweites Bandpassfilter
    F:
    HF-Filter
    F‘:
    nachgeschaltetes Filter zur Störsignalunterdrückung
    f2:
    Arbeitsfrequenz im Passband des zweiten Bandpassfilters BPF2
    f3:
    Frequenz einer möglichen Störung des ersten Bandpassfilters
    fs:
    kritische Frequenz der unerwünschten Anregung
    HP:
    Hochpassfilter
    IS:
    Inverterschaltung
    LP:
    Tiefpassfilter
    LPF1:
    erstes Tiefpassfilter
    LPF2:
    zweites Tiefpassfilter
    P1out:
    Ausgangsport des ersten Bandpassfilters
    P2out:
    Ausgangsport der Schaltungseinheit
    Pin:
    Eingangsport des HF-Filters
    R:
    Reflektor
    S:
    Intensität des HF-Signals
    S1:
    erste Intensität
    S2:
    Intensität, die ohne Reflektor durch die unerwünschte Anregung in der Schaltungseinheit dissipiert würde
    SE:
    Schaltungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 7583936 [0002, 0033]