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Bandfilter, insbesondere für Vielfachfernsprechen und Vielfachtelegraphie.
Die Erfindung bezieht sieh auf sogenannte Bandfilter, die im Fernsprechwesen und in der Hochfrequenzteehnik verwendet werden, um Schwingungen verschiedener Frequenz oder verschiedene Frequenz- bänder voneinander zu trennen. Insbesondere in Analgen für Vielfachfernsprechen oder Vielfachtelegraphie kommt es vor, dass zwei oder mehrere Bandfilter mit verschiedenen Frequenzbändern untereinander parallel geschaltet oder reihengesehaltet werden sollen, u. zw. entweder an den Eingangsseiten oder an den Ausgangsseiten.
Bei bisher bekannten einfachen, eingliedrigen Bandfiltern sind die Charakteristiken auf beiden Seiten (Eingangs-und Ausgangscharakteristiken) untereinander gleichartig, insofern als sie beiderseits des Frequenzbandes des Siebes entweder beide abfallend oder beide ansteigend sind. Im ersteren Falle sind die Siebe nicht zur Parallelschaltung geeignet, weil die Charakteristik jedes der parallel zu schaltenden Siebe niedrige Impedanzwerte für Schwingungen innerhalb der Frequenzbänder der übrigen Siebe aufweist, so dass jedes Sieb praktisch genommen einen Kurzschluss für die ändern Siebe bilden würden.
Anderseits sind die Siebe der letztgenannten Art. bei welchen also die Charakteristik beiderseits des Frequenzbandes ansteigend ist. nicht zur Reihenschaltung geeignet, weil in diesem Falle jeder der in Reihe zu schaltenden Siebe eine sehr grosse Impedanz für Schwingungen innerhalb der Frequenzbänder der übrigen Siebe bildet. Vorliegende Erfindung hat den Zweek. ein einfaches Bandfilter herzustellen. welches in vorteilhafter Weise sowohl in Parallelschaltung als in Hintereinanderschaltung verwendet werden kann.
Es wird ferner mit der Erfindung bezweckt, ein effektiv wirkendes Filter in möglichst einfacher Form herzustellen und in einem solehen einfach zusammengesetzten Filter die für ein Bandfilter erwünschten Eigenschaften zu vereinigen. welche Eigenschaften bischer nur mit verhältnismässig komplizierten Anordnungen erreicht werden konnten.
Die Erfindung soll an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines eingliedrigen Filters nach der Erfindung. Fig. 2 und 3 sind Diagramme.
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und 10 zeigen Abänderungen des eingliedrigen Siebes nach Fig. 1, Fig. 11 und 2 zeigen Ausführungen von Reihen- bzw. Parallelschaltungen von Sieben nach der Erfindung.
Das eingliedrige Filter nach Fig. 1 setzt sich aus zwei induktiv miteinander gekoppelten Induk-
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Kondensator C2 zusammen. Die Eingangsklemmen 1 des Filters sind dures die mit dem Kondensator C'i verbundenen Klemmen der Induktanz Li gebildet. Das freie Ende der Wicklung L2 und der äussere Pol des Kondensators O2 bilden die Ausgangsklemmen 2 des Filters. Durch passende Wahl des übersetzungverhältnisses des Transformators und des Kopplungsfaktors k desselben. sowie durch passende Bemessung der Induktanzen und Kapazitäten kann das Filter den an die Eingaangs- bzw.
Ausgangsklemmen angeschlossenen Impedanzen Zi und Z2 (Linien oder Apparaten) angepasst werden, u. zw. derart, dass Sehwin- gungen innerhalb des gewünschten Frequenzbandes ohne Reflexionsverluste durch das Filter durch-
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angepasst ist und unter Voraussetzung, dass die Verluste in den Spulen und Kondensatoren vernachlässigt werden können, erhält man auf der allgemeinen Vierpoltheorie (vgl. Breisig. Theoretische Telegraphie.
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Die beschriebene Anordnung des Filters ergibt die nachstehend beschriebenen Vorteile : 1.
Wie aus den Diagrammen Fig. 2 und 3 ersichtlich, die die Eingangs- und Ausgangscharakte-
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zur Reihenschaltung mit andern gleichartigen Filtern mit verschiedenen Frequenzbändern geeignet, während die Ausgangsseite 2-2 zur Parallelsehaltung geeignet ist.
2. Die Filterglieder nach der Erfindung besitzen weiters sowohl auf der Eingangs-als auf der Ausgangsseite eine Impedanz, die über den grössten Teil des Frequenzbandes praktisch genommen konstant ist.
3. Das Filter lässt überdies infolge der Transformierung innerhalb des Filters eine reflexionsfreie Verbindung zweier Impedanzen verschiedener Grösse zu. Die Bandbreite ist hiebei. wie aus der dritten Gleichung hervorgeht, unabhängig von dem Übersetzungsverhältnis des Transformatots und nur durch den Kopplungsfaktor k bestimmt.
4. Beim Einschalten des Filtergliedes in den Anodenkreis einer Verstärkerühre nach Fig. 4 kann die Anode direkt durch die Spule Limit Gleichstrom gespeist werden, also ohne dass es nötig wird. eine besondere Drosselspule für den Gleichstrom und Blockkondensator oder andere Kopplungselemente vorzusehen.
5. Beim Einschalten eines Filtergliedes in den Gitterkreis einer Audionröhre ist es ferner erwünscht. für die dem Gitter zugekehrte Seite des Filters eine hohe Impedanz zu erhalten, d. h. das Filter mit einem hohen Übersetzungsverhältnis der Transformation auszuführen. Dabei würde jedoch bei anderer An- ordnung des Filters die maximal zu erreichende Transformation dadurch begrenzt sein. dass die Wicklungs- kapazität der Induktanz Li seheinbar den Wert dieser Impedanz herabsetzt. Bei der vorliegenden Erfinduns ; kann jedoch sowohl die Wicklungskapazität als die Gitterkapazität in Ci hineingerechnet werden und man sieht, dass die Wirkungsweise des Filters hier von der sonst störenden Wieklungskapaxität unab- hängig wird.
6. Das Filterglied nach der Erfindung ist weiteis dadurch charakterisiert. dass die Dämpfung beiderseits des Frequenzbandes sehr grosse Werte annimmt. Die Abhängigkeit der Dämpfung von der Frequenz ist in Fig. 6 symbolisch dargestellt. Aus dieser Kurve gehen die sehr günstigen Dämpfungseigenschaften dieses Filters bei der Verwendung desselben als Bandfilter hervor.
Es gibt kein bekanntes Filter, das sämtliche obengenannte Eigenschaften in sich vereinigt.
In Fig. 2 und 3 stellen die gestrichelten Zweige der Impedanzkurven rein imaginäre Werte der Impedanzen dar (reine Impedanzen und Kapazitäten), während der zwischen den Grenzfrequenze f1, f2 verlaufende, mit ganz ausgezogener Linie dargestellte Teil der Impedanzkurve in jeder Figur rein reelle Werte darstellt (Ohmsche Widerstände).
Um das Filter symmetrisch zu machen, kann man den in Reihe mit der Induktanz L2 (Fig. 1) geschalteten Kondensator C2 durch zwei Kondensatoren mit je einer Kapazität von 2 C2 ersetzen. die nach Fig. 9 eingeschaltet werden.
Durch Kaskadenschaltung einer Anzahl von Filtergliedern nach der Erfindung entstehen die in Fig. 7 und 8 dargestellten Siebe. Wenn bei solcher Kaskadenschaltung zwei Kondensatoren parallel geschaltet oder in Reihe geschaltet werden, können dieselben offenbar zu einem einzigen Kondensator mit der doppelten bzw. halben Kapazität vereinigt werden.
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Ausser den oben angegebenen Ausführungen des Filters sind auch andere AusfÜhrungsformen desselben denkbar, z. B. kann der Transformator Li, L2 durch sein gleichwertige Ersatzbild nach Fig. 10 ersetzt werden. Hier ist :
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Fig. 11 zeigt die Ausführung der Reihenschaltung mehrerer Filter mit verschiedenen Frequenzbändern. Die Reihenschaltung erfolgt, wie aus der Figur hervorgeht, auf denjenigen Seiten, wo die Nebenschlusskondensatoren 01 eingeschaltet sind und wo die Charakteristiken. wie aus Fig. 2 hervorgeht, beiderseits der zugehörigen Frequenzbänder abfallend sind. Jeder der reihengeschalteten Siebe ergibt also nur eine sehr kleine Impedanz für Schwingungen innerhalb der Frequenzbänder der übrigen Siebe.
Die Parallelschaltung mehrerer Siebe erfolgt dagegen, wie aus Fig. 12 hervorgeht, auf denjenigen Seiten, wo die Reihenkondensatoren O2 eingeschaltet sind. Die verschiedenen Siebe ergeben also nach Fig. 3 grosse Impedanzwerte für andere Schwingungen als diejenigen, die innerhalb der eigenen Frequenzbänder fallen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bandfilter, besonders für Vielfachfernsprechen und Vielfachtelegraphie, bestehend aus einem oder mehreren hintereinander geschalteten Gliedern, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Glied aus zwei induktiv gekoppelten Induktanzen (LI, L2), einer der einen Induktanz (L1) parallel geschalteten Kapazität (Cl) und einer in Reihe mit der andern Induktanz (L2J gekoppelten Kapazität (C) besteht, wobei Induktanzen, die Kapazitäten und der Kopplungsfaktor (k) zwischen den Induktanzen so bemessen sind, dass das Filterglied unsymmetrisch ist, derart, dass die eine Charakteristik beiderseits des Frequenzbandes abfallend (Fig. 2), die andere Charakteristik beiderseits des Frequenzbandes ansteigend ist (Fig.
3) und ferner bei verschwindenden Verlusten in den Kopplungsgliedern die eine Charakteristik (Fig. 2) bei den Grenzfrequenzen unendlich, die andere dagegen (Fig. 3) Null ist.