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Il Perfectionnements dans les filtres de bande ou de gamme de fréquences ".
La présente invention est relative aax filtres ap- pelés filtres de bande, employés dans lés téléphones et systèmes à fréquence élevée, pour séparer des oscilla- tions de fréquences différentes, oa de bandes différentes de fréquences. Principalement, avec des téléphones ou té- légraphes multiples, il arrive fréquemment que deux ou un plus grand nombre de filtres de bandes différentes de fréqaences, doivent être montés en parallèle ou en série l'un par rapport à l'sutre: soit, sur les côtés d'entrée, (paissance)soit sar les côtés de sortie (débit).
Dans les filtres de bande connus jusqu'ici, c'est-à-dire ceux consistent en une section unique; les caractéristiques des deux cotres (c'est-à-dire les caractéristiques de l'admis- sion et celle da débit) sont semblables en tant qu'elles
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sont toutes les deux tombant oa toutes les deux s'élevant de chaque côté de la bande de fréquences du filtre. Dans le premier cas, le filtre ne peat pas être monté en paral- lèle, parce que la oaractérietique de chacun des filtres possède de faibles valears poar les oscillations compri- ses dans la bande de fréquences des autres filtres, les différents filtres montés en parallèle formant ainsides court-cireaits les ans pour les autres.
Les filtres du deuxième genre, dans lesquels la caractéristique monte sur les deux côtés de la bande de fréquences, ne -peuvent pas être montés en série, parce que, dans ce cas, chacun des filtres monté en série forme une impédance très éle- vée pour les oscillations comprises dans la bande de fré- quences des autres filtres. L'objet de la présente inven- tion consiste en nn simple filtre de bande poavant être monté avantageusement à la fois en parallèle et en série.
L'objet de l'invention consiste,, en entre à produire an filtre efficace d'un modèle aussi simple que possible, et à combiner dans an tel filtre simplé, toates les qua- lités qai sont désirables dans an filtre de bande, et qui ne pourraient autrement être obtenues, que par des dispo- sitifs relativement compliqués.
L'invention sera plas complètement décrite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
La figare 1 montre an mode de réalication d'un fil- tre à section aniqae; les figures 2 et 3 sont des schémas montrant les variations des caractéristiques de la paissance et du dé- bit da filtre, saivant la figure 1, en fonction de la fréquence.
La figare 4 montre la liaison da filtre suivant la figure 1, aa côté de l'anode d'un tabe électron;
La figare 5 montre la liaison de ce même filtre au côté de grille d'an tabe électron;
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La figure 6 est un schéma montrant l'amortissement en fonction de la fréquence dans le filtre suivant la fi- gure 1 ;
Les figures 7 et 8 montrent différentes connexions en cascade ou en chaîne de sections suivant la figure) 1;
Les figures 9 et 10 montrent des variantes da filtre
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à section unique suivant la figore 1; et Les figaras 11 et 12 montrent des montages en série ou en parallèle, de filtres suivant l'invention.
Le filtre à section unique suivant la figare 1 se
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compose de deux inductances Il et L s accouplées tndacti- vement et d'an aondensateoe Cl monté é en parallèle avec L et d'an condonsear C8 monté en série avec L2' Les bor- nes 1 de puissance du. filtre, sont formées par les bornes de l'indaotance fi, qai sont reliées au condensateur C .
L'extrémité libre de l'indllct81lce 12 et le pale extérieur du condensatea.r constituent les bornes de débit 2 da fil- tre . En sélectionnant convenablement le rapport de trans- formation et le coefficient dtaccoüplemant k et en donnant- aax inductances et aux capacités des valears correspon- dantes' le fi1dlI'e peat 3tI'e réglé pour convenir à deux impédances Z, et Zg (lignes oa appareils) reliées res- pectivement aux bornes du. côté paissance et dun coté; débit, d'une manière tella que des oscillations comprises dans la bande désirée de. fréquences, traversent le filtre sans
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pertes par réflexion.
Les impédances Zl et Z2, qui pallvert être de valeur différentes l'une par rapport à l'antre, peuvent être supposées avoir, au mouns approximativement
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des valeurs parement réelles d rimpédanc dans la bande de fréqtioaces, et spécialement pour la valeur moyenne géomé- tr4que des deux fréquences limites flo f2 da. filtre, goan va que le filtre soit ainsi réglé pour des valeurs pré- déterminées de Z1 et Z2, à la fréquence géométrique moyenne, en fl et!2. et pourvu que les pertes dans les
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- .
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enroulements et condensateurs soient négligeables, on obtient, suivant la théorie générale, de la ligne idéale artificielle-, avec deux bornas de puissanceet deax bornes de débit ou ce qui est appelé "transducer" (voir par exemple "Breisig, Theoretische Telegraphie" 2nd edition page 401) les formules saivantes poar une dimension convenable da filtre suivant la figare 1.
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Une disposition da filtre telle que décrite, pré- senteles avantages suivants:
A/ Ainsi qu'il peat être facilement compris, de l'examen des diagrammes des figures 2 et 3 quimontrent les caractéristiques de 'puissance et de débit da filtre, tracées suivant une méthode symbolique, exposée par ZOBLE, entre autres (The Bell System Technical Journal for Janaary 1925 page 62), le fjltre peut convenablement être monté en série avec d'autres filtres semblables (ayant toutefois des bandes différentes) sur le côté de puissance 1-1, tandis que le côté du débit 2-2 peat con- venablement être mont parallèle.
B/ Une section de filtres saivant l'invention possè- de une impédance? à la fois sur le- côté puissance et sur le côté débit, qai est pratiquement constante, sur la plos
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grande portion de la bande de fréquences.
' C/ Etant donné la transformation dans le filtre, ce dernier petit être connecté, sans pertes par réflexion, aax deux impédances de dimensions différentes. La lar- gear de la bande est alors comme on petit le voir par la troisième formule, dépendante du rapport de transforma- tion du transformateur et déterminée seulement par le coefficient d'accouplsment:Il:
D/ Lorsqu'on relie la section de filtre au. circuit de l'anode d'un tube amplificateur, suivant la figure 4, l'anode peut êtredirectsment allmentée par da courant continu, traversant la bobine L1, sans introduire une bobine spéciale de choc dans le conducteur d'alimenta- t ion, et un condensateur de blocage ou autres éléments d'accouplsment.
E/ Lorsqu'on relie la section de filtre au circuit de grille d'an tube andion, il est habituellement dési- rable de donner au côté du filtre faisant face à la gril- le, la dimensions voulue, pour une impédance élevée, c'est-à-dire de donner au filtre an rapport élevé de transformation. La rapport de transformat ionmaximum sus- ceptible d'être obtenu est alors toutefois, limité en ce que la capacité interne de la bobine d'inductance Ll ré- duit apparemment la valeur de, L1. Dans le présent fil- tre, on peat, toutefois, supposer que la capacité inter ne de 1 ' enroulement ainsi que celle da circuit de grille, sont comprises dans C1, le filtre fonctionnant ainsi in- dépendamment , ce qui pourrait autrement (troubler la capacité interne de l'enroalement.
F/ La section de filtre, suivant la présente inven- tion est caractérisée, en ce que l'amortissement sur les deux côtés de la bande de fréquence atteint des valeurs très élevées. L 'amortissement comme fonction de la fré-
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quence, est tracé symboliquement sar la figaxe 6. Ce dia- gramme montre que les très bonnes qualités d'amortisse- ment du filtre le rendent parfaitement convenable comme filtre de bande.
Il n'existe pas de filtre corlna jusqu'ici dans le- quel sont combinées toutes les qualités mentionnées ci- dessas.
Sur les figures 2 et 3, les lignes constituées par des traits pleins dans les diagrammes d'impédance, re- présentent des valears parement imaginaires des impédan- ces, (inductances et capacitances pures), tandis que la portion non brisée des diagrammes d'impédance s'étendant entre les fréquences limitatives f , f , dans chacune -1 -2 des figures , représentei. des valeurs véritablement réel- les (résistances ohmiques).
Afin de rendre le filtre symétrique, le condensa- tear C2 monté en série avec l'inductance L2 (figuré 1) peut être divisé en deux condensateurs chacun ayant la capacitéde C , montés en circuit suivant la figure 9.
De cette façon, un autre mode de réalisation de l'inven- tion est obtenu.
Il est également possible de réunir plusieurs sec- t ions de filtre, saivant la présente invention, au moyen d'un accouplement en cascade, résultant des diagrammes de circuit suivant les figures 7 et 8. Dans ces cas, lorsque deux condensateurs sont montés en circait,, en parallèle oa en série, au moyen de cet accoaplement en cascade , ils peuvent êvidemment être connectés à un con- densatear ayant respectivement le doulle ou la moitié de la vapacité,
On peut également concevoir d'antres modes de réali- sation da :
filtre, en plus de ceux mentionnés ci-dessus, tels par exemple qae celai obtenu par le remplacement da transformateur L1, L2 par son diagramme de circuit équi-
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valent, suivant la figure 10, Dans ces conditions: 1
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La figure 11 montre la réalisation du montage en sé- rie, de plusieues filtres à bandes différentes de fré- quences, Le montage: en série est, suivant le diagramme, disposé sur les côtés pour lesquels les capacités montées en parallèle C1 sont mises en circuit et pour lesquels les caractéristiques suivant la figure 2, tombent des deux:
côtés de la bande de fréquence appartenant au filtre con- sidéré. chacun des filtres montés en série, offre ainsi seulement une impédance insignifiante pour des oscilla- tions comprises ,dans la bande de fréquence des autres filtres.
Le montage en parallèle de plusieurs filtres est, diantre part, réalisé suivant la figure 12, sur les côtés pour 'lesquels les capacités montées en série C sont
2 mises en circuit. Les différents filtres offrent ainsi, suivant la figure 3, des valeurs d'impédance élevée, pour des oscillations autres que celles comprises dans chacune des bandes de fréquence correspondante.
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There Improvements in band or range filters ".
The present invention relates to filters called band filters, employed in telephones and high frequency systems, to separate oscillations of different frequencies, or of different frequency bands. Mainly, with multiple telephones or telegraphs, it frequently happens that two or a greater number of filters of different bands of frequencies, must be connected in parallel or in series with respect to each other: either, on the inlet sides, (grazing) or the outlet sides (flow).
In the band filters known hitherto, that is to say those consist of a single section; the characteristics of the two cutters (that is to say the characteristics of the inlet and that of the discharge) are similar in so far as they are
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are both falling oa both rising on either side of the filter frequency band. In the first case, the filter cannot be mounted in parallel, because the characteristic of each of the filters has low values for the oscillations included in the frequency band of the other filters, the different filters mounted in parallel. thus forming bypassing the years for others.
Filters of the second kind, in which the characteristic rises on both sides of the frequency band, cannot be connected in series, because in this case each of the filters connected in series forms a very high impedance. for the oscillations included in the frequency band of the other filters. The object of the present invention is to provide a simple band filter which can advantageously be mounted both in parallel and in series.
The object of the invention is, between to produce an efficient filter of as simple a model as possible, and to combine in such a simplified filter, all the qualities qai are desirable in a band filter, and which could otherwise only be obtained by relatively complicated devices.
The invention will be fully described with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 shows an embodiment of a filter with an aniqae section; FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the variations in the characteristics of the grazing and of the filter flow, according to FIG. 1, as a function of the frequency.
Fig. 4 shows the connection da filter according to figure 1, aa side of the anode of an electron tab;
Fig. 5 shows the connection of this same filter to the grid side of an electron tab;
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FIG. 6 is a diagram showing the damping as a function of frequency in the filter according to FIG. 1;
Figures 7 and 8 show different connections in cascade or chain of sections according to figure) 1;
Figures 9 and 10 show variants of the filter
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single section according to Fig. 1; and Figaras 11 and 12 show series or parallel connections of filters according to the invention.
The single section filter according to fig. 1 is
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composed of two inductors Il and L s connected actively and an aondensateoe Cl mounted in parallel with L and an condonsear C8 mounted in series with L2 'The power terminals 1 of the. filter, are formed by the terminals of the indaotance fi, qai are connected to the capacitor C.
The free end of the indllct81lce 12 and the outer condensate blade constitute the flow terminals 2 of the filter. By appropriately selecting the transformation ratio and the supply coefficient k and giving aax inductances and capacities of the corresponding valears' the fi1dlI'e peat 3tI'e set to suit two impedances Z, and Zg (lines oa devices) connected to the terminals of the. grazing side and on one side; flow, in a manner such that oscillations included in the desired band of. frequencies, pass through the filter without
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losses by reflection.
The impedances Zl and Z2, which may be of different value with respect to each other, can be assumed to have, at approximately mouns
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real face values of impedance in the frequency band, and especially for the geometric mean value of the two limit frequencies flo f2 da. filter, goan that the filter is thus adjusted for predetermined values of Z1 and Z2, at the geometric mean frequency, in fl and! 2. and provided that losses in
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-.
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windings and capacitors are negligible, one obtains, according to the general theory, of the artificial ideal line, with two power terminals and ax flow terminals or what is called "transducer" (see for example "Breisig, Theoretische Telegraphie" 2nd edition page 401) the salient formulas for a suitable size of the filter according to fig. 1.
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A filter arrangement as described has the following advantages:
A / As can be easily understood, from an examination of the diagrams in figures 2 and 3 which show the characteristics of power and flow rate of the filter, plotted according to a symbolic method, exposed by ZOBLE, among others (The Bell System Technical Journal for Janaary 1925 page 62), the filter may conveniently be mounted in series with other similar filters (however having different bands) on the power side 1-1, while the flow side 2-2 peat con - venably be mounted parallel.
B / A filter section according to the invention has an impedance? both on the power side and on the flow side, qai is practically constant, on the plos
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large portion of the frequency band.
'C / Given the transformation in the filter, the latter can be connected, without losses by reflection, to two impedances of different dimensions. The width of the band is then as we can see it by the third formula, dependent on the transformation ratio of the transformer and determined only by the coupling coefficient: Il:
D / When connecting the filter section to. circuit of the anode of an amplifier tube, according to figure 4, the anode can be ignited directly by a direct current, passing through the coil L1, without introducing a special shock coil in the supply conductor, and a blocking capacitor or other coupling elements.
E / When connecting the filter section to the grid circuit of an andion tube, it is usually desirable to give the side of the filter facing the grill the desired size for high impedance, c that is, to give the filter a high transformation ratio. The maximum transformation ratio which can be obtained is then, however, limited in that the internal capacitance of the inductance coil L1 apparently reduces the value of, L1. In the present filter, however, it is assumed that the internal capacitance of the winding as well as that of the gate circuit are included in C1, the filter thus functioning independently, which might otherwise (disturb the grid). internal capacity of the winding.
F / The filter section according to the present invention is characterized in that the damping on both sides of the frequency band reaches very high values. Damping as a function of the frequency
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sequence, is symbolically plotted in fig. 6. This diagram shows that the very good damping qualities of the filter make it perfectly suitable as a band filter.
So far there is no corlna filter in which all the qualities mentioned above are combined.
In Figures 2 and 3, the lines formed by solid lines in the impedance diagrams represent imaginary facing values of the impedances, (pure inductances and capacitances), while the unbroken portion of the diagrams of impedance extending between the limiting frequencies f, f, in each -1 -2 of the figures, shown. truly real values (ohmic resistances).
In order to make the filter symmetrical, the capacitor C2 mounted in series with the inductor L2 (figure 1) can be divided into two capacitors each having the capacitance of C, connected in circuit according to figure 9.
In this way, another embodiment of the invention is obtained.
It is also possible to join together several filter sections, according to the present invention, by means of a cascade coupling, resulting from the circuit diagrams according to figures 7 and 8. In these cases, when two capacitors are connected in sequence. circait ,, in parallel or in series, by means of this coupling in cascade, they can obviously be connected to a condenser having respectively the pain or the half of the vapor,
It is also possible to conceive of other embodiments of:
filter, in addition to those mentioned above, such as for example that obtained by the replacement of the transformer L1, L2 by its circuit diagram equi-
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are worth, according to figure 10, Under these conditions: 1
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Figure 11 shows the realization of the assembly in series, of several filters with different bands of frequencies, The assembly: in series is, according to the diagram, arranged on the sides for which the capacitors connected in parallel C1 are put in circuit and for which the characteristics according to figure 2, fall from both:
sides of the frequency band belonging to the considered filter. each of the filters mounted in series thus offers only an insignificant impedance for oscillations included, in the frequency band of the other filters.
The parallel assembly of several filters is, on the other hand, carried out according to figure 12, on the sides for which the capacitors connected in series C are
2 switches on. The various filters thus offer, according to FIG. 3, high impedance values, for oscillations other than those included in each of the corresponding frequency bands.