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In der Vielfachtelephonie ist schon vorgeschlagen worden, durch hintereinandergeschaltete Schwingungskreise die gewünschten Frequenzen auszusieben. Man verfährt dabei rein empirisch, indem die Schwingungskreise mit einstellbarer Kapazität und einstellbarer Induktivität versehen werden, und die einstellbaren Elemente abwechselnd so lange verstellt werden, bis die gewollten Resonanzbedingungen erfüllt sind.
Derartige Einstellungen sind in Anbetracht der grossen Zahl einzustellende Elemente äusserst langwierig und das Resultat ist ein unregelmässiges Gebilde, indem die Einzelelemente des einen Schwingungskreises anders eingestellt sind als die des andern. Ferner wird durch eine derartige Siebreihe nur die Resonanzbedingung erfüllt, jedoch keine Anpassung der Siebreihe an verschiedene Wellenwiderstände.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit der Verwendung derartiger Siebreihen verbundenen Übelstände zu beseitigen und nicht nur die Resonanzbedingung zu erfüllen, sondern auch eine Anpassung an Leitungen verschiedenen Wellenwiderstandes zu erzielen.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Siebreihe aus induktiv gekoppelten Schwingungskreisen mit gleicher Kopplung bei Vernachlässigung des Ohmschen Widerstandes, wie in Fig. 1 dargestellt, als eine Kette aus lauter gleichen Gliedern von der Form des zwischen Al, A2 und Bl > B2 eingeschlossenen Gliedes angesehen werden kann.
Ersetzt man den Übertrager durch eine Sternschaltung nach Fig. 2 mit den Impedanzen A im Zuge der Leitung und M quer dazu, so sind beide äquivalent, wenn man setzt A ion wobei in der komplexen Rechnungsweise unter Vernachlässigung des Widerstandes S = y M L und i to M.
Man kann also diejenige Reihe von induktiv gekoppelten Schwingungskreisen der Fig. 1 als eine Wagnersche Kettenleitung (vgl. K. W. Wagner, Archiv für Elektrotechnik, III. Bd., S. 315 ff., 1915) auffassen, die für eine bestimmte Frequenz einer homogenen Leitung äquivalent ist mit einem Wellenwiderstand W, einer Dämpfungskonstante ss und einer Wellenlängenkonstante a.
Setzt man (= ss + ja, so gibt die Auffassung als Kettenleitung nach Wagner die Beziehung wobei
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für R = 0 folgt
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Die Rechnung ergibt dann für
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Der Verlauf von ss als Funktion von o) ist dann durch Fig. 3 (Äste a und b) dargestellt.
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für 00 = 0 und @ = oo ist 28 = oo Fig. 4 zeigt den Verlauf von 28 als Funktion von 00.
Im Durchlässigkeitsgebiet hat 28 ein Maximum für W = ss u. zw. ist für diese Frequenz
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Für so starke Kopplung, dass M = L, wird für @ = 9 der Wellenwiderstand
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Die drei Gleichungen (1), (2), (3) gestatten die Berechnung der Konstanten L, M, C der Kette aus vorgeschriebenen Werten der mittleren Frequenz (Resonanzfrequenz) Q, der relativen Lochbreite b und des Wellenwiderstandes SI für @ = Q. Diese Schaltung bietet gegenüber den bekannten Siebketten den Vorteil, dass man die relative Lochbreite b allein durch Änderung der induktiven Kopplung zwischen den Kreisen (M) verändern kann ohne gleichzeitige Veränderung der mittleren Frequenz Q
Derartige induktiv gekoppelte Ketten können auch beiderseits verschieden grossen Wellenwiderwiderständen angepasst werden.
In der Fig. 5 ist beispielsweise eine solche Kette einfachster Form, die nur aus einem Glied besteht, dargestellt. Zwecks Anpassung an die verschiedenen Wellenwiderstände müssen allerdings die Induktivitäten und Kapazitäten zu beiden Seiten der Kopplung verschieden gewählt werden. Es wird aber dadurch die Siebwirkung nicht beeinträchtigt. In dem Ausführungsbeispiel Fig. 5 ist gleichzeitig der Fall dargestellt, dass nicht die ganze Induktivität zur Kopplung verwendet wird.
Die Spulen sind vielmehr in zwei Teile L1, R2 und L3, R2 bzw. L2, R2 und L3, R3 zerlegt und nur die Induktivitäten L3 und L4 sind zur Kopplung verwendet worden. Dieses ist insbesondere zweckmässig, wenn lose Kopplungen verwendet werden sollen.
Mittels einer in dieser Weise ausgebildeten Siebreihe werden die unterhalb der vorbestimmten Lochbreite liegenden Frequenzen fast vollkommen unterdrückt, dagegen ist für die oberhalb der Lochbreite liegenden Frequenzen die Drosselung nicht genügend gross, um die höheren Frequenzen in praktischer Hinsicht vollkommen auszuscheiden.
Die Verhältnisse sind aus der Dämpfungskurve nach Fig. 3 ersichtlich. Während der Ast a steil nach aufwärts verläuft, ist das für Ast b nicht der Fall, vielmehr steigt dieser gegenüber dem Ast a nur verhältnismässig langsam an.
Um die Lochbreiten aber möglichst dicht aneinander bringen zu können, ist es erwünscht, dass beide Äste der Dämpfungskurve möglichst steil ansteigen, und dies wird erfindungsgemäss beispielsweise dadurch erreicht, dass mit der aus Schwingungskreisen zusammengesetzten Siebreihe einige Glieder
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kombiniert werden, welche die Eigenschaft haben, die höheren Frequenzen stärker abzudrosseln, dagegen die niederen Frequenzen nur mangelhaft dämpfen. Eine Schaltungsanordnung, bei welcher an die aus Schwingungskreisen zusammengesetzte Siebreihe einige Glieder einer Drosselkette angeschlossen sind, ist in Fig. 6 veranschaulicht, in welcher die in Reihe in die Leitung eingeschalteten Induktivitäten einen grösseren Widerstand und die parallel geschalteten Kapazitäten gewissermassen einen Nebenschluss für die höheren Frequenzen bilden.
Durch eine derartige Ausbildung der Siebreihe erhält man ein Ansteigen des Astes b wie in Fig. 3 durch die Linie b'gestrichelt'angedeutet. Die unterhalb und oberhalb der gewünschten Lochbreite liegenden Frequenzen werden demnach gleich vollkommen abgedrosselt.
Das gewünschte Resultat lässt sich auch noch in einfacherer Weise dadurch erzielen, dass je ein Kondensator geeigneter Grösse zu den beiden Wicklungen der Kopplung parallel geschaltet wird. Man erreicht dadurch Dämpfungskurven von unendlich grossen Grenzwerten zu beiden Seiten der Loehbreite.
Das Kettenglied hat dann allgemein die Gestalt nach Fig. 7, die sich von der des Kettengliedes nach Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, dass die Kondensatoren Cg und C4 hinzugekommen sind, deren Werte rechnerisch bestimmt werden. Die erzielte Dämpfungskurve ist in Fig. 8 dargestellt. Wie ersichtlich, verlaufen die beiden Dämpfungsäste sehr steil, so dass Frequenzen ober-und unterhalb der Grenzfrequenzen sich während des Betriebes nicht bemerkbar machen.
Die Siebreihen Fig. 7 besitzen ausserdem den Vorteil, ausser der vorbeschriebenen Siebwirkung auch eine Anpassung an Stromkreise von verschiedener Charakteristik, die miteinander zu verbinden sind, zu ermöglichen.
Die Schwingungskreissiebreihe wird durch Anpassung an die beiderseitig verschiedenen Wellenwiderstände zwar inhomogen, indem C*i und 0"sowie L, und L2 verschiedene Werte erhalten. Dieses entspricht völlig dem früher erwähnten Fall, dass aus den Ketten nach Fig. 1 die inhomogenen Ketten nach Fig. 5 entstehen, falls man sie an zwei Stromkreise mit verschiedener Charakteristik anpassen wird.
Wie Theorie und Praxis ergibt, bleibt auch bei den inhomogenen Siebketten nach Fig. 7 genau wie bei denen nach Fig. 5 die gewünschte Siebwirkung erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Siebreihe, insbesondere für Vielfachtelephonie, zum Aussieben eines bestimmten Frequenzgebietes, aus induktiv gekoppelten Schwingungskreisen bestehend, dadurch gekennzeichnet, dass die
Induktanz (L) und die Kapazität (C) der einzelnen Schwingungskreise identische, vorher bestimmte Werte erhalten, welche-sowie die gegenseitige Induktanz (M) zwischen den Kreisen-aus den gegebenen Werten der mittleren, zu übertragenden Frequenz (Resonanzfrequenz 9), den beiden Grenzfrequenzen (00'und 00"), der relativen Lochbreite (b) und dem maximalen Wellenwiderstand ('mo) nach den Formeln ermittelt werden :
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