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Perfectionnements aux réseaux électriques.
La présente invention se rapporte à un réseau d'impédance et plus particulièrement à des réseaux em- ployés dans les lignes téléphoniques et dans les lignes à service multiple avec des courants à haute fréquence, le but du réseau étant alors de séparer les courants de fréquences ou de directions de propagation différentes.
Dans les lignes comprenant des répétiteurs, le réseau peut être utilisé en connexion avec des transformateurs différentiels et des réseaux compensateurs pour éliminer les perturbations dues au phénomène de réflexion.
Le réseau selon cette invention est disposé
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suivant un montage dit en T, en pont, c'est-à-dire compren nant une inductance de shunt et des inductances en série reliées symétriquement par rapport au @ernier, ées demies res inductances étant connectées deux par deux en pont par des impédances de pont.
Les impédances comprises dans le réseau forment,selon l'invention, deux chaînes de filtrer les inductances en série mentionnées formant une partie commune des deux chaînes de filtres ci-dessus, ces chaînes étant munies chacune d'une paire de bornes libres extérieu- res. L'une des deux chaînes de filtres comprend également l'impédance de shuntage, l'autre chaîne comprenant l'impé- , dance ou les impédances montées en pont.
Les caractéris- tiques des deux filtres aux bornes intérieures c'est-à- dire celles connectées dans le réseau, sont réglés de façon que ceux-ci s'adaptent l'un à l'autre et à la caractéris- tique de la ligne d'une façon spéciale indiquée ci-après';' Bien que le réseau fonctionne comme une chaîne de filtres dans son intégrité, il a été possible, toutefois, par un réglage mutuel et approprié des chaînes de filtres de rendre les Impédances d'entrée et de sortie du réseau indépendantes de la fréquence, au voisinage des fréquen- ces limites des deux chaînes de filtres.
Cette propriété a une grande importance étant donné qu'elle rend possible un montage sans phénomènes une de réflexion,avec le réseau fonctionnant comme/chaîne de filtres,ce qui jusqu'à présent n'a pas été possible.
L'invention se réfère également à des réalisa- tions spéciales des chaînes de filtres comprises dans le réseau et à diverses dispositions et combinaisons de plu- sieurs réseaux similaires permettant d'obtenir la meilleu- re utilisation possible de l'énergie fournie.
Dans l'application de l'invention pour le service multiple dans la télégraphie et la téléphonie
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en employant des ondes porteuses à haute fréquence, plu- sieurs réseaux correspondant à diverses connexions de con- versation peuvent suivant cette invention être connectés en cascade, des appareils séparés de transmission et de ré- ception pouvant être reliés aux bornes extérieures des deux filtres dans chaque section de réseau. De même leréseau ainsi composé peut,indépendamment du nombre de sections de réseau connectées en cascade, être réglé pour rendre la ligne sans phénomènes de réflexion.
Il sera donné maintenant une description dé- taillée de la présente invention, en se référant au dessin annexé, qui donne un certain nombre de réalisations
La figure 1 montre schématiquement une ,réali- sation du réseau monté en T, en pont, suivant une dispo-
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sition uo Asymétrique.
Les figures 2 et 3 montrent les deux chaînes de filtres comprises dans le réseau, selon la fig. 1 et séparées l'une de l'autre.
La figure 4 montre un montage correspondant à celui de la figure 1, mais disposé symétriquement.
La figure 5 représente deux chaînes de filtres pour la constitution du réseau.
La figure 6 indique deux impédances correspon- dant l'une à l'autre dans les deux châines de filtres de la figure 5.
La figure 7 représente une disposition spé- ciale des impédances de la fig. 6.
La figure 8 montre une réalisation de la présente invention, dans laquelle un transformateur dif- férentiel a été introduit.
La figure 9 donne schématiquement le montage d'un amplificateur à deux directions dont les réseaux
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sont muni s.
La figure 10 montre une partie de l'amplifica- teur à deux directions exécuté en pratique.
La figure 11 représente un réseau suivant la présente invention.
Les figures 12 à 15 montrent d'autres constitu-' tions d réseaux.
La figure 16 est un/; schéma de connexion d'un ensemble de transmission-réception pour des signaux à haute et basse fréquence.
L'installation comprend un certain nombre de réseaux connectés en cascade suivant la présente invention.
La figure 17 est une réalisation d'une connexion d'une ligne à deux circuits avec un montage en quadrangle en charge ou pupinisé, les deux circuits de conversation de ce montage étant employés pour des directions de conversation mutuellement opposées.
La figure 18 montre une autre réalisation d'un tel montage, les deux lignes du montage en quadran- gle étant reliées en parallèleet formant ensembleun seul circuit de conversation.
Le réseau de la fig. 1 disposé suivant un mon- tage nodissymétrique en T, en pont, comprend l'inductance de shunt 17, les deux impédances de série 11 et 12 con- nectées symétriquement par rapport à l'impédance de shunt, l'impédance de pont 18 étant shuntée à travers les deux impédances en série. Au point de vue électrique le réseau se compose de deux chaînes de filtre A et B, indiquées séparément sur les figures 2 et 3. Dans les chaînes de filtres, les deux impédances en série 11 et 12 forment une partie commune. La chaîne de filtres A comprend en plus desdites impédances en série l'impédance de shunt 17
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et la chaîne de filtres B comprend en dehors des impédances en série 11 et 12, l'impédance de pont 18 connectée en shunt.
Le réseau est muni de bornes d'entrée et de sortie
1,2,3 et 4 et les connexions entre ces deux paires de bornes peuvent être considérées comme formant deux lignes a,b de passage direct. Les deux chaînes de filtres A et B sont chacune munies d'une paire de bornes extérieures 7-8 et 5-6 pour le montage des lignes secondaires ou d'appareils et similaires, par exemple un ensemble de transmission et de récpption. Les bornes 7-8 de la chaîne de filtre A sont disposées sur l'impédance de shunt 17 et les bornes
5-6 de la chaîne de filtr@ B sont disposées sur l'impé- dance de pont 18.
Les deux couples de bornes c-d et e -f des deux chaînes peuvent être considérés comme des points de jonction. des couples
L'un c des bornes intérieures de la chaîne A est un point de jonction imaginaire pouvant être considéré comme formé par la connexion des extrémités extérieures des impédances en série connectées en parallèle 11 et 12.
L'autre couple d des bornes intérieures de la chaîne A est formée par le point central de la ligne b. Les bornes intérieures de la chaîne B ppuvent être considérées comme coïncidant avec les bornes 1 et 3 du réseau . ,
En réalisant cette invention pratiquement, on relie.généralement des impédances de même grandeur, telles que des lignes ou des sections de ligne à deux paires le bornes 1 et 2 et 3 et 4 respectivement.
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Ainsi qu'il sera indiqué dans ce qui suit il est possible par un arrangement appropria des deux chaînes de -filtr A, B de faire en sorte que les caractéristiques d'en- trée et de sortie des réseaux, teltesque les caractéristiques aux bornes 1, 2, et 3,4 soient égales tant par rapport l'une à l'autre que par rapport aux impédances reliées à cesréseaux, afin d'éviter lesréflexions aux bornes .
On a introduit dans la spécification les désigna- tions suivantes: X1 = impédance de la chaine de filtre'': A entre le bornes c et d.
X2 = impédance de la chaîne de filtrege B entre les bornes e et f.
K = impédance branchée dans le circuit entre les bornes 1 e t 2.
L'impédance d'entrée entre lesbornes 3 et4 peuvent être exprimée comme suit :
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EMI6.2
Si maintenant on a W2 z on obtient suivant l'équation (1) Z r K \(Xl. X2 (2) On suppose maintenant que l'une des chaînes s de filtre? par exemple A, comptée à. partir des s borneinté- rieures c, d, commence avec une demi chaine de filtrée ayant une caractéristique en T, l'autre chaine de filtrée par exemple B, comptée à partir des bornes e, f, commence avec une de-il chaine de filtre) du type opposé, obtenant ainsi une caractéristique en # comme indiqué dans l'a figure 5.
Chacune des deux sections de filtres consiste en deux impédancesx3, x4 et y3, y4, l'impédance d'entrée entre les bornes c, d, (caractéristique en T) étant égale à Z1 etl'impédance d'entrée entre lesbornese,f (caracté- ristique en # ) étant égale à Z2. La demi-section en T
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consiste en une impédance en série X4 = 'il et une impédance de shunt X3 = 2A1 et la déni-section en # consiste en une impédance :le série y3=S2/@ et t une impédance de shunt y4= 2A .
2 2 Lescaractéristiques Z1 etZ 2 ont levaleurs suivante s :
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Afin de simplifier on a introduit tes abréviations suivante s :
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On obtient ainsi les expressions suivantes : Z1 = R1. # 1 (3')
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Quand les chaires de filtrege A, B, sont terminées sans qu'il y ait réflexion.
leurs impédances d'entrée X1,X2 sont égales aux caractéristiques d'entrée Z1,Z2 et l'impé- dancs 3'entrée du réseau aux bornes 3,4 devient alors suivant
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Suivant la présente invention on eT?ploie des fil- tres dans lesquelsles produits desimpédances en série etde shunt dans une section de filtrege sont indépendantesde la fréquence, ce qui est le cas par exemple quant S1,S2 représen- tent desimpédancespurement inductivesetA1, A2 desimpé-
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dances purement de capacité. Dans les formulée ci-dessus 3,4 les produits A1.S1 et A2.S2, de même que les deux expressions sous radical R1.R2 sont alors constants,,! Dans les deux expres- sions sous radical # 1 et # 2 la fréquence est toutefois com- prise.
S'il est possible d'éliminer lesdeux expressions sous radical mentionnées de la formule de l'impédance du réseau selon (5), cette impédance serra indépendante de la fréquence.
Ce résultat peut être obtenu en sélectionnant les impédances en série etles impédances de shunt deschaînes de filtrée A e t B de façon que :
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A Ai A2 Si ' Sa de ce tte façon on a : (6) 1 1 2 Suivant la formule (5) on obtient ;
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L'impédance d'entrée du réseau sera alors constante etégale aune résistance ohmique pure.
Il n'est pas nécessaire que lesdeux chaînes de filtres commencent directement avec une section en T ou une section en # . Il y a des fil très, par exemple comme ceux suivant le brevet suédois ( demande de brevet suédois N 965/28) qui peuvent avoir une caractéristique en T ou # sans que pour cela ils apparaissent à l'extérieur commencé@ avec une. section en T ou une section en # .
A part la condition que lesdeux chaînesde filtres ge A, B possèdent lescaractéristiques opposées à leurs bornes intérieures on présume suivant la théorie deschaînesde fil- trege que les deux chaines de filtrée ont la même fréquence limite. La condition que les chaines de filtrée finissent sans réflexion ne doit pas toujours être satisfaite ainsi que
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l'on verra des explications données ci-dessous par rapport à la fig. 5.
Dans ces conditions l'impédance d'entrée du réseau est indépendante de la fréquence , également au voisinage de la fréquence limite desdeux chaînesde filtrer. Quand ce résul- tat est obtenu, on peut facilement obtenir par addition d'im- pé3ances appropriée± une impédance d'entrée qui soit variable avec la fréquence, si ceci est désirable, .par exemple, quand une le réseau est branché sur ligne dont la caractéristique varie d'une certaine façon avec la fréquence.
Entre les divers couples de bornes du réseau on peut obtenir desdifférents effets de filtrage. Entre le cotés d'entrée et de sortie du réseau, c'est-à-dire entre les couples de bornes 1, 2 et 3, 4, toutes les oscillations dans la limite des fréquences du réseau sont supprimées.
Le réseau travaille ainsi entre lesdits couplede bornes comme un filtre de suppression des bandes.
Entre l'un desdeux couplesde bornespar exemple
1,2, etun descouplesde bornesextérieurs 5,6ou 7,8, res- pectivement du réseau l'effet de filtrege est obtenu et touteslesfréquencessont suppriméesentre lesdeux couples de bornes extérieurs 5,6 et 0,8 des deux chaînes de filtres.
La réalisation selon la fig. 4 est équivalente celle indiquée dans la fig. 1, se différenciant de la dernière seulement en ce que les deux lignes a, b de passage direct du réseau sont égales mutuellement, la chaine de fil- trege B étant substituée par lesdeux chaînes de filtrée
D, E, connectéeschacune à l'une desdeux lignesa, b , Cha- cune desdeux chainede filtrée D, E est analogue à la chaîne de filtrée B de la fig. 1 composée de deux impédances de série égales 13 et14 et15, 16 respectivement etune impédance de pont 19, 20 respectivement. Lescoupless de bornes
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externesdeschaînesde filtrai D, E correspondant aux bornes
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5, 6 de la fige 1 sont désignés 6, 6 et 9, 10 res ct1vem!nt.
Le réseau C comprend dans ce cas à part l'impédance de shunt 21 les deux impédances '11. série connectées en-,pariÉtl:lèle/14 et 15,16.
La fig, 5 montre la réalisation de deux chaînes de
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filtr$4-,-c du réseau. La chaîne de filtre B est pourvue du coté de l'entrée avec une impédance aux bornes R2 et comprend une impédance dé série y1 branchée sur la chaine, lesimpé-
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lance de shunt Y21 31"4 """" comptées dans la direction du côté de l'entrée, alternat avec les impédances de série
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.Y3 ........ Le bornes d'entrée de la chaîne B sont désignés e, f. La chaîne A est terminée de la même manière par une im-
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pédaiice RI et comprend en comptant dans la direction des bornes c, d, les impédances de shunt xl, x3, , , , entamant avec le impédances s a2, x4 ........ Les impédances des bornes IL, R2 ont dess valeurs telleque :
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où k désigne une constate.
Las impédances ;,x2' et y, y2 .. comprises dans les deux chaînes de filtrée sont sélectionnées de façon que la moyenne géométrique de chaque impédance xn
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dans l'une de chaîne s de filtre"- et l'impédance y ayant le nombre correspondant n, compté à partir des bornes de sortie dans l'autre chaîne soit de me'9 éale à , c'est-à-dire :
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Si on suppose que les deux réseaux sont réalisés
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en ajoutant graduellem.ent les diverses impédances s x, y aux impédancesdes bornes R1, R2, le impédances se correspondant: mutuellement étant ensuite ajoutées chaque fois aux deux chaînes, on trouve que la moyenne géométrique desimpédances d'entrée dans les deux chaîne de filtrée croissant graduel- lement 'maintiendra toujours la valeur k.
Si donc on ajoute
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l'impédance de série x.. a R, et l'impédance de shunt y, à R2 la moyenne géométrique desdeux impédancesainsi forméesest
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Si on ajoute maintenant leImpédances x2 ety2
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rg 903 0 t i va ye ,nt on trouve de même que le produit des deux impédances composées est aussi égal à k2. Ceci parait être
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le cas indép1dant du nombre de sections de chaînes de fil- tre,,-> ajoutées graduellement, En composant les deux chaines A, B de façon que la moyenne géométrique de leurs impédances de sortie représentent une certaine valeur constante k, il faut seulement rembarquer que lesimpédances deux par deux satis- fassent lesconditions -mentionnéesci-dessus.
Le même? raisonnements peut être employé en ce qui concerne la composition de chacune desimpédances xl, x2 etc... et y1, jr2 etc... respectivement. La fig. 6 montre schématique-
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ment comment les impédances x et y peuvent être composées afin de satisfaire à la condition correspondante. Chaque connection en shunt de deux impédances en x par exemple a1 et
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ar, correspond à une eônnec tion en série de deux impédances correspondantes bl et b2 on et vice-versa.
Si on choisit maintenant les impédances partielles s a,l, '82t',"a3 etc.. et bl, b2, et t b3 e tc .... dans les deux impédances s ic, y, de façon que l'on ait.*-',-- , ¯ . ,
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on trouve par leM.ai8on.[B!Baa!te ci-dessus que la moyenne géométrique ;les impédances x, y, composées de cette façon
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est t égàl.e à k.
La manière la plus simple de satisfaire à cette condition pour la composition de x et y est de disposer lesimpédancespartielles a, b, de façon que dans chaque couple d'impédancespartiellesa1 etb1 etc.... une impédance partielle consiste en uns capacité C el'autre impédance
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partielle en une Inductance L, ce qui revient à. choisir :
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ou autrement lesdeux impédancespartielles de chaque couple d'impédances a, b, peuvent consister en résistances ohmiques r1 et r2 choisies de manière que l'on ait
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Si touteslesimpédancespartielles a, b sont formées par descapacités etdesinductancesellesdoivent avoir lesperteslesplus faiblespossible, car autrement la condition indiquée ci-dessus ne pourra pas être satisfaite exactement pour lesfréquencespour lesquellesil y a réson- nance et ou la résistance de perte est le plus prononcée.
La fig. 3 montre deux impédancess partiellex, y, se correspondant mutuellement etconstituéeschacune par une capacité Cx et 0.. respectivement, et par une inductance
Lx etLy respectivement, ainsi que par une résistance rx et ry respectivement. En négligeant la résistance de perte on chei- les capacités etlesinductancesde façon à avoir :
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En cas de résonriance on a:
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Afin de faire la moyenne géométrique x et y égale à k en cas de résonnance il faut choisir:
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Afin de rendre l'influence des résistances de perte sur les conditions de dimensionnements aussi faibles que possible les angles de perte des inductances Lx,Ly doivent
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être égales ce qui peut être obtenu, , par exemple, en munissant lesinductances de noyaux en fer iden- tiquesetde distancesd'enroulement égales.
La formule 7 a été déduite en supposant que les impédancesd'entrée x1,x2, entre les bornes c,d ete,f respec- tivement dans le'3chaînesde filtrer de la fig. 5 coïncident avec les caractéristiques Z1,Z2, entre ces bornes, c'est-à-dire que lechaînes de filtrerfinissent sans phénomènes de rérle@ion dans des impédances des bornes dimensionnées proportionnelle- ment.
En pratique, il est naturellement difficile de construire des impédances de bornes appropriées susceptibles de terminerà touteles fréquences s lechaînes de filtrer sans phénomènes de réflexion. La condition à laquelle ceci a lieu est que leimpédances de bornespour toutes les s fré- quences sont égalesaux caractéristiquesde sortie deschaînes de filtre. Le résultat désiré tendant à ce que l'impédance d'entrée du réseau soit indépendante, de la fréquence peut alors, ainsi qu'il sera expliqué plus bas, être obtenue sans terminer les chaînes de filtre sans phénomènesde réflexion.
Les caractéristiques d'entrée des deux chaînes A,B de la fig. 5 peut, suivant l'équation 3', 4', être exprimée de la façon suivante:
Z1 = R1. 1
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Comme avanon suppose que :
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De la ravina façon, on obtient pour la caractéris- tique de sortie desjeux chaînesde filtre aux bornes5, 6 et 7,8 lesvaleurs suivantes :
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#et R 2 - f respectivement. f respectiverrnt, ru
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Du côté de sortie des chaînes de filtres, 0 test- à-dire aux bornes 7,8 et 5,6 respectivement des impédances de bornes sont raccordées égales à R et R respectivement.
1 2 ss 1 = le facteur d'atténuation de chaque section de filtre dans la chaîne de filtres A
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li = Il Il Il Il Il Il fi Il B [alpha]1 = l'angle de ligne pour chaque section de filtre dans la chaîne de filtre A
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J..2= Il Il Il Il Il n Il B p1 = la constante d'atténuation de réflexion de la chaîne de filtre A
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p 2 Il Il Il Il Il fi Il q, l'angle de ligne de réflexion de la chaine dem't):>é9A q2 ^ Il Il Il Il Il Il n n B n n1 = le nombre de sections de filtre de la chaîne de filtre A
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n2== Il Il Il Il Il Il n2
Les valeurs absolues des impédances d'entrée des deux chaînes de filtres A, B aux bornes c, d et
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e, f respectivement seront ( comparër"3 ektrische tachrichtentechn3k" volume 5 N 5 1928:
"Ueber das Dtebêzs- prechen und andere damit zusammenhangende Brsc#einungen" z Laurent)1 i
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Les angles de phase des impédances sont :
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Si on fai1flnl =sn2etrn =n2' par exemple en construisant les chaînes de filtres avec la même cons-
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tante pour chaque section de filtre et le même nombre de sections de fil tre, ou :[alpha] 1 = [alpha]2 = [alpha]@ ss 1 = ss 2 = ss
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"I = '2 * n n étant un nombre pair ou impair.
Ainsi qu'il en résulte facilement de l'article ci-dessus mentionné de "Elektrische Nachrichtungtechnik" nous avons plus loin :
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on a e 2(Pl+jql) = e2 (P2+ j q2 )
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Ceci signifie que :
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pr p 2 = p et ql - q2 + 2 = q
Si lesdites valeurs de l'expression ci-dessus sont insérées pour la valeur absolue des impédances d'entrée on obtient :
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et en remplaçant dat1a,J.expreuiS1-d.nlie:.+' agllB l,de.CtJP{\,!e l'a valant des impéillanoeà ,.on 8l! 1:J;. e.1Ç:res{1?!,!1!:hy:atr.b<
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Si la moyenne géométrique #X1 X2 est calculée de la formule (2) la valeur absolue des impédances d'entrée est :
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pour les angles de phase # Z des impédances d entrée on obtient, #R1, #R2 et ## étantles angles de phase des quan-
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La quantité Z joue ainsi le rôle, comme dans le cas précédent, d'une résistance ohmique. Le résultat impli- que le fait que les réflections représentées par P1, P2 ET ql,q2 se compensent mutuellement dans la moyenne gé- ométrique #X1.X2 , si les chaînes de filtres sent termi- nées par R1, R2 .
La figure 8 montre une réalisation d'un réseau comprenant un transformateur différentiel, disposé suivant un montage en T en pont. L'un des H des deux chafnes de de filtres se compose de l'impédance de shunt 17 et de l'enroulement primaire du transformateur différentiel. L'en- roul em ent primaire est constitué par quatre bobines L1, L2 L3,L4 enroulées survie même noyau magnétique et étroitement couplées l'une à l'autre, deux par deux étant connectées en série, les deux couples de bobines étant chacun compris dans l'une des deux lignes a, @ du réweau. L'impédance de shunt 17 est reliée entre les points médians des deux couples de bobines.
En raison de l'accouplement magnétique étroit dans le transformateur celui-ci n'introduit pas de self induction et de pertes dues au fer, mais seulement
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une petite résistance due au courant continu dans les chaînes de filtres.
La chaine de filtre I comprend les deux bobines primaires L1 à L 4 et l'enroulement secondaire L5 dans le transformateur différentiel ainsi que l'impédance de pont 18 reliée aux bornes des enroulements secondaires. La chaîne de fil très 1 est connectée sur le transformateur différentiel de la même manière aux deux lignes a, b du réseau, obtenant ainsi la symétrie du montage. Ledit réseau peut être employé avantageusement pour des amplifi- cateurs à deux directions ou similaires, une ligne ou section de ligne.étant reliée aux bornes 3,4 et un com- pensateur de ligne correspondante aux bornes 1,2.
On peut connecter aux couples de bornes extérieures 5,6,et 7,8 des deux chaînes de filtres I,H, si désiré, un cirè cuit transmetteur et un circuit récepteur ou les cir- cuits d'amplification correspondant chacun à une direction de conversation.d'un répétiteur.
La figure 9 montre schématiquement une réali- sation d'un amplificateur à deux directions selon la présente invention. On peut relier aux couples de bornes g,h et i,j les lignes ou les sections de ligne. Les com- pensateurs de ligne correspondant sont indiqués par N1, N2. Deux amplificateurs V,V2,un,pour chaque direction de conversation sont reliés au-travers de transformateurs différentielT1,T2 et au-travers de chaînes de filtres K'1K"1, K'2,K"2 connectées aux lignes. Les chaînes de fil- tre K"1, et K'2 forment ensemble avec le transfommateur différentiel T1 en réseau selon cette invention et les chaînes de filtre K'1 K"2 forment ensemble avec le trans- formateur différentiel TE un réseau similaire différent.
Comme indiqué sur la figure les chaînes de filtres K"1K'2
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disposées sur les côtés du transformateur différentiel T1 ont une caractéristique en T et en # respectivement et sur les côtés opposés également une caractéristique en T et en il, respectivement. Les deux chaînes de filtres du côté opposé de l'amplificateur sont disposées d'une maniè- re similaire. Dans cette disposition les deux chaînes de filtres ont ainsi dans chacun des réseaux, par exemple K"1 et K'des caractéristiques mutuellement différentes des deux côtés. Les deux chaînes de filtres ont également le même nombre de semi-section de filtre.ce nombre pouvant être pair ou impair.
La figure 10 montre une réalisation pratique de l'application de cette invention à un amplificateur à deux directions. La figure représente seulement les par- ties nécessaires pour la compréhension de la disposition du circuit. Cette disposition comprend deux soupapes d'amplification V1,V2 une pour chaque direction de conversation. Les directions de conversation#' sont indiquées par des flèches. Le côté de l'anode de la soupape V1 et le côté de la grille de la soupape V2 sont connectés à travers des chaînes de filtres correspondant au trans- formateur différentiel T.
La chaîne de filtre reliée à la soupape V1 comprend en dehors du transformeteur dif- férentiel d'une part une bobine La reliée en série avec l'enroulement secondaire du transformateur différentiel et d'autre part un condensateur Creliant en pont l'en- a roulement primaire du transformateur.
Dans la chaîne de filtre branchée à la soupape amplificatrice V2 il y a en dehors du transformateur dif- férentiel commun aux deux chaînes de filtres une bobine Lg connectée au point médian de l'enroulement primaire et un condensateur Cg connecté en série. Si le transformateur différentiel possède,comme supposé,,,un couplage très étroit entre les deux enroulements, une impédance à vide
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très élevée, et de faible résistance due au courant con- tinu, ou en d'autres mots s'il agit comme un transfor- mateur ibdéal, il n'aura aucune influence suit, les proprié- tés électriques des chaines de filtres. On relie aux bornes d'entrée g,h du réseau la ligne arrivant d'un côté de l'amplificateur à deux directions.
Aux bornes opposées du réseau on branche un compensateur de ligne corresponant;
N. Entre la soupape V2 et la chaîne de filtre correspon- te on branche dans le circuit un transformateur d'entrée
T1 ayant- une impédance primaire relativement élevée.
Les oscillations arrivant de la ligne par les bornes g.h chaine de
Bout renvoyées au transformateur T1 à travers la/filtres correspondante et un potentiomètre P connecté aux bornes de sortie de la chaine de filtres. Comme 'indique la figure la chai¯ne de filtres située entre la ligne et le côté anode de la soupape V1 possède du côté du couple de bornes g,h, une caractéristique en # tandis que l'au- tre chaîne de filtre du côté dudit couple de bornespos- aède une caractéristique en T.
A titre d'exemple d'une application pratique d'une disposition suivant cette invention on donne les dimensions de l'amplificateur décrit ci-dessus, suivant la figure 10. Les notations suivantes sont introduites : Ra = La résistance de l'anode de la soupape V1 Rp = la résistance totale de potentiomètre T L1 = l'inductance de la bobine I L2 = - - - L2 Ci = la capacité du condensateur C C2 = la capacité du condensateur C2 n = le rapport du transformateur différentiel T B = l'impédance du compensateur de ligne N
En raison du fait quela chaîne de filtres reliée à la soupape V1 correspond à la chaine de filtre A
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de la fig.
5 et la chaine de fil du cote grille de la soupape V2 correspond à B, la résistance anodique R est dans le cas présent évidemment parallèle à l'impédance de bornes R1, la résistance du potentiomètre Rp correspondant à l'impédance de bornes R2 de la figure 5, Bn supposant que l'enroulement primaire du transfor- mateur d'entrée Ti possède une impédance élevée.
Pour les impédances en série et shunt des chaînes de filtras dans la disposition de la fig. 10 on a les équations suivantes
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Il s'en suit:
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La condition (6) peut être dans ce cas exprimée comme suit L1C1n2 = L2C2.L'impédance du compensateur de ligne N doit avoir la valeur suivante appropriée à la ligne dont la caractéristique attrait à Ra,Rp, suivant l'équation 8 : B = # Rp Ra Les trois premières conditions peuvent être immédiatement satisfaites. La quatrième condition peut être satisfaite immédiatement pour des lignes à ciel ouvert et des câbles à faiblecharge et dans d'autres casen donnant une extension suffisante aux lignes.
La figure 11 donne une réalisation du réseau suivant la figure 1. La chaîne de filtres B comprend en comptant des bornes extérieures 5,6'une capacité en série composée de deux capacités C , l'enroule-nent secondaire LB d'un transformateur T dont l'enroulement primaire Lm divisé en deux parties égales forme partie commune des deux chaînes de filtres, finalement une capa- cité shunté à l'enroulement primaire L et consistant m
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en deux condensateurs CB2connectés en série.
La chaine de filtre A comprend à cpmpter des bornes de sortie 7,8 un condensateur de shunt CA1, un transformateur TA et un condensateur CA2 connectés en série avec l'enrou- lement primaire du transformateur et finalement les deux demi-enroulements de l'enroulement primaire Lm du transfor- mateur T montés en parallèle. Comme on peut le voir de la figure,. la connexion en parallèle de la capacité et de l'inductance dans l'un des réseaux correspond à une connexion en série de l'inductance et de la capacité dans l'autre réseau.
Afin d'obtenir la meilleure utilisa- tion possible de l'énergie, le réseau est dimensionné de façon que l'impédance du réseau à chacun des couples de bornes 1,2'et 3,4 soit égaleà k, entre les bornes exté- rieures 5,6 de la chaine B égale à 2k, et entre les bor- nes extérieures 7,8 de la chaîne de filtre A égale à k . Les impédances de l'appareil branché aux bornes 5,6 et 7,8 doivent également être égales à 2k et k respective-
2 ment.
L'énergie d'oscillation possédant des fréquences dans la limite des fréquences des chaînes de filtres et introduite aux bornes d'entrée 1,2 du réseau est distri- buée suivant les impédances aux bornes 2k et respecti- vement connectées aux bornes extérieures des deux chaines de filtres et de l'autre côté, la tension entre les bornes 3'4 du réseau sera égale à zéro aux dites fréquences. Le réseau fonctionne ainsi comme filtre de suppression de bandes. Si la tension entre les bornes 1,2 est V, la ten- sion entre les bornes 5,6 sera égale à V età V entre
2 les bornes 7,8. A strictement parler ceci n'est exact que pour la moyenne fréquence de la série de fréquences et auxrapports de 1 :1 desdeux transformateurs TAT.
Dans la réalisation de la figure 11 il est en général possible d'utiliser seulement l'énergie reçue aux bornes extérieures 5,6 et 7,8 de l'une des chafnes de
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filtres A ou B, c'est-à-dire une moitié seulement de l'énergie fournie. Une complète utilisation de l'énergie fournie peut par ailleurs être obtenue suivant la réa- lisation de la fig. 12, dont le montage se différencie de celui de la fig. 11, en ce que les deux cotés de sortie des deux chaines de filtres A,B sont connectées en parallè. le, ce montage en parallèle est rendu possible sans perte d'énergie du fait que les rapports de transformation des deux transformateurs sont choisis de façon que les volta- ges aux bornes de sortie des transformateur soient égaux mutuellement.
Le rapport de transformation du transforma- teur TA compté à partir des bornes de sortie, sera, par exemple., choisi moitié moins grand que celui du transforma- teur T. Il faut bien entendu remarquer que la réalisation de la connexion devra être telle que les deux voltages aient la même phase. Dans le montage de la figure 12, des bornes 5,6 et %,8 il est supposé que les enroulements primaire et secondaire des transformateurs sont bobinés dans le même sens.
Si le rapport A du transformateur TA est de 1:2 et le rapport du transformateur T égal à 1;1, la tension de sortie de chaque transformateur c'est-à-dire lestensionsaux bornes 5,6 et 7,8 seront égal es à la tension fournie V entre les bornes 1,2. L'impédance du réseau aux couples de bornes connectées en parallèle est :
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La figure 13 représente une disposition similai- re afin d'utiliser l'énergie complète fournie subornes d'entrée 1;2 du réseau.
Cette disposition se différencie de la figure 12 en ce que les cotés de sortie des deux chaines de filtres A,B dans ce cas, sont connectées en série On peut par exemple choisir lerapport de transformation des transformateurs comme suit A = 1 :1 = 2:1
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L'impédance duréseau entre les bornes 5'6 est dans ce cas:
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L'impédance k entre les bornes d'entrée 1,2 du réseau suivant la figure 12,13 est constante à toutes les fréquences comme par exemple dans un réseau suivant la figure 11, dans lequel il n'y a pas de jonction des bornes extérieures des deux chaines de filtres.
Entre les bornes 3,4 dans la figure 12,13 l'impédance ne sera constante que pour des fréquences en dehors de la gamme de fréquences des chaînes de filtres, par le fait que les tensions entre les bornes extérieures des deux chaînes de filtres, comptées de ce côté, sont décalées mutuellement d'un angle diphasé de 180 . Si les connexions entre les couples de bornes sont déplacées, les conditions seront renversées, c-à-d. que limpédance entre les bornes 3,4 sera constante à toutes les fréquences, tandisque l'impé- dance entre les bornes 1,2 ne sera constante que pour les fréquences en dehors de la gamme de fréquences des chaînes de filtres.
Dans certains cas, par exemple dans le'.coup- il est trèsimportant lage de plusieurs réseaux,/quel'impédance reste constan- te, tant à l'entrée qu'à la sortie. Dans la disposition indiquée sur la figure 14 on obtient cette condition en connectant ensemble deux réseaux I,II composé chacun suivant la figure 11. Le réseau I consiste en conséquence de deux chaînes de filtres A,B et leréseaux II de deux chaînes de filtres similaires A',B'. Le raccordement des deux réseaux se produit en reliant les bornes extérieures 5,6 et 7,8 dans la chaînes de filtres A, B aux bornes ex- térieures correspondantes 5', 6' et 7',8' dans la chaîne de filtres A'B'. Les quatre chaînes de filtres A,B,A',B' comprises dans le réseau composé sont toutes dimensionnées pour la même gamme de fréquences.
Si l'énergie d'oscilla-
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tion et fournie aux bornes d'entrée 1,2 du réseau I , elle sera transférée et distribuée également aux couples de bornes 5'-6'et 7'-8' à l'autre chaîne de filtre, et d'autre part, la tension entre les bornes de sortie 3,4 du réseau I sera égale à zéro. Le sens des enroulements des transformateurs T'At T'est supposé choisi de façon que les oscillations entrant dans la chaîne de filtre II des deux côtés et possédant une énergie mutuellement égale, compensent les effets mutuels par rapport aux bor- nes d'entrée 1',2' du réseau II, tandis que le voltage entre ces derniers sera égal à zéro et que les amplitudes d'oscillations sont ajoutées par rapport aux bornes 3',4' de la chaîne de filtres II.
Comme les oscillations de l'un des réseaux à l'autresont transférées de façon com- plètement symétrique par rapport aux bornes d'entrée 1,2 et aux bornes de sortie 3,4 du réseau I, l'impédance entre les bornes des deux couples de bornes sera constante pour toutes les fréquences. Afin de rendre possible une connexion des diverses chaines de filtres sans pertes d'énergie, le rapport des transformations du transforma- teur TA,T,T'A,T' compté dans le sens vers les bornes ex- térieures des chaînes de filtres doit être choisi de façon que
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ou A, 'A et B, 'B désignent les rapports des chaînes de filtres A, A', B,B' respectivement.
Pour faire égale l'impédance entre les bornes 1,2 et 3,4/à k et l'imnédance égale entre les bornes 3',4' a k et k,k'constants pour toutes les fréquences il faut que
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ouZA ,Z'A, ZB,Z'B, désignent les impédances
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aux bornes intérieures des chaines de filtres A,A',B,B' à la fréquence moyenne de la garnie de fréquences. Une composition analogue de réseau agit ainsi entre ses bornes 1,2 et 3',4' et entre les bornes 1',2' et 3,4 ou vice versa comme un filtre de bandes ordinaire. Entre les bornes 1,2 et 3,4, 1,2 et 1',2', 3,4, et 3',4' le réseau agit comme un filtre de suppression de bandes pour ladite gamme de fréquences des chaînes de filtres.
Par lefait que l'im- pédance tant entre les bornes 1,2 et entre les bornes 3,4 est indépendante des fréquences plusieurs constitutions de réseaux similaires peuvent être connectées en série sans avoir une influence perturbatrice mutuelle quelconque.
Dans la figure 15 on représente une autre réa- lisation et une combinaison de dispositions décrites en se référant aux fig. 12 et 14. Les deux chaînes de filtres A et B sont construites en principe d'une façon similaire à celle décrite pour les réseaux ci-dessus. En prenant certaines mesures, on peut obtenir que seulement un seul réseau soit nécessaire pour atteindre le même résultat que dans lus dispositions selon la figure 14.
Le réseau consis- te en deux chaînes de filtres A,B dimensionnées pour la même gamme de fréquences ayant chacune un rapport de trans- formation A, B compté vers les bornes extérieures, étant dans ce cas égal à 4 A et l'impédance entre les bornes intérieures de la chaine de filtres A étant ZA = et l'impédance de le chaîne'de filtres B,étant ZB= 2k où k est l'impédance entre les bornes 1,2 et 3,4 à la fréquence moyenne de la gamme de fréquences. L'enrou- lement secondaire du transformateur T1 est divisé en par- ties égales, le point médian a étant connécté à la borne 6 de la chafne de filtres B.
Cette disposition de compen- sation peut également être obtenue en divisant le conden- sateur C5 en deux condensateurs égaux connectés en série, le point médian a étant débranché entre les deux condensa- teurs. En dehors des bornes 1,2 et 3,4 le réseau est
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en outre muni de deux couples de bornes 1',2' et 3',4' , dont l'est connecté aux bornes 7,2' et 4' à la borne 5, et 3' à la borne 7. Si une tension V 1 ayant une fréquen- ce en dedans de'la gamme de fréquences des chaînes de fil- tres est envoyée à la borne d'entrée 1,2 du réseau, la tension entre les bornes 5,6 sera, ainsi qu'il résulte de
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ce qui précc.de; 2V1B 2V p À = VLPA 1 B 4 zig" et la tension entre les bornes 7,8 sera égale à AV1. La tension entre les bornes 3,4 et il.,21 est égale à zéro.
La tension entre le point 8 et a devient ainsi AV1 et
2 la tension entre les bornes 3',4' sera égale à AV1. Le réseau fonctionne comme un filtre de bandes ordinaire entre les bornes 1,2 et 3',4' ainsi qu'entre les bornes 3,4 et 1',2'. Entre les bornes 1,2 et 3,4,
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1, 2 et l',2t 1102' et 5',4' et 3141 et 3,4, toutes les fréquences de la gamme de fréquences sont supprimées.
En déplaçant les lignes de connexion aux bornes 5,B on obtient un fonctionnement comme filtre de bandes entre 1,2 et 1',2', et 3,4 et 3';4' un fonctionnement de suppression de bandes:, entre 1-2 et 3-4, 1-2 et 3'-4f, 1'-2' et 3'-4', et 1'-2' et 3-4. Si le réseau comme dans l'exemple précédent est dimensionné de façon que l'impé- dance entre les bornes d'entrée et de sortie 1,2 et 3,4 soit égale à k, l'impédance entre les bornes 1',2'et 3',4' sera égale à 2A k. Suivant cette invention k est constant pour toutes les fréquences.
Dans la figure 16 on représente un exemple de la disposition du réseau décrit par rapport à la figure 15 quand on branche un récepteur et un transmetteur pour la téléphonie à haute fréquence à une ligne tél éphonique ordinaire. La disposition comporte cinq réseaux I,II,III IV et V connectés en série ou en cascade. La composition -du réseau,d'une part entre les bornes 3v,4V ' est connectée à une
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ligne commune L et d'autre part terminée par une impédance k . Etant donné que l'impédance entre les bornes 3V,4V est constante pour toutes les fréquences, la ligne L peut se terminer sans réflexion à toutes les fréquences.
Chacun des différents réseaux I à V est réalisé suivant la fig. 15 et la connexion en série du réseau peut avoir lieu sans pertes d'énergie ou réflexions en raison du fait de l'impédance entra les bornes d'entrée et de sortie de chaque réseau est conante à toutes les fréquences.
Des impédances RI,RII sont connectées aux bornes 1'I-2'I'' 1'II- 2'II etc,. Une lige LF est connectée aux bornes 5'4' du réseau.
Les bornes 3'II,4'II et 3'IV,4'IV des réseaux II et IV sont cha@nne connectées à un transmetteur SII et SIV respectivement pour signaux à haute fréquence et les bornes 3III,4'III et 3'V4'V du réseau III et du réseauV sont chacune reliées à un récepteur MIII et MV pour signaux à haute fréquence. Si les divers réseaux sont dimensionnés chacun pour une garnie de fréquences ils pour- ront fonctionner comme il est indiqué ci-dessus simultané- ment sur la même ligne L sans apporter des perturbations l'un à l'autre. Des signaux arrivant de la ligne L de fréquences différentes sont chacun reçus par un récepteur.
Des signaux à basse fréquence passent à. travers le réseau V,IV,III, II avec une atténuation négligeable seulement et sont reçus par le réseau L, des bornés 3' 4' par les- quelles ils sont délivrés dans la ligne LF. Des signaux à haute fréquence en dedans des la gammes de fréquences différentes sont reçus par les réseaux V,III,les signaux désignés pour le dernier réseau passant par V et IV avec seulement une atténuation négligeable et sans apporter de perturbation au récepteur MV. Des signaux ayant des fréquences ne faisant pas partie de la gamme de fréquences de l'un des réseaux passent vers l'impédance de borne
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dans laquelle liasse dispersent. De LF,SII et SIV dans les diverses gammes de fréquences des signaux sont envoyés à la ligne L.
Des @ignaux arrivant de la ligne LF au réseau I sont dirigés de façon qu'ilspassent seulement à droite à travers les réseaux restants II,III,IV et V à la ligne L et non à gauche à 1 'impédance de borne k.
De la même façon des signaux à haute fréquence sont en- voyés de SII et SIV. Un signal envoyé par exemple de SII passe à travers les chaînes de filtres du réseau II au-dessus de ces bornes 3II,4II à travers II,IV et V à la ligne L. L'action directrice ensemble avec l'action des filtres des chaines de filtres empêche que de l'éner- gie passe à travers le réseau I à gauche.
En chargeant une ligne il est désirable, ainsi qu'on le sait,d'obtenir une charge aussi élevée que possi- ble et réduire ainsi l'atténuation autant que possible.
Comme toutefois la fréquence limite de ligne décroît avec la charge croissante et en raison du fait que la partie montante et descendante de/-la-courbe caractéristique est déplacée de plus en plus vers la garnie de fréquences de conversation,la gamme pour la caractéristique constante est, sur un accroissement de la charge,réduite, provoquant ainsi une mauvaise transmission de conversation. Le degré de charge est par conséquent assez limité. Dans la réalisa- tion de l'invention suivant les fig. 17 et 18, une augmentation considérable de la charge est toutefois rendue possible indépendamment du déplacement de la courbe caractéristique.
Ceci est obtenu par le fait que la ligne chargée est comprise dans l'un des filtres, ou en fait partie, dans le réseau d'impédances la ligne ou l'appareil ayant une caractéristique constante étant relié aux bornes d'entrée du réseau d'impédances. Cette dernire ligne ou cet appareil peuvent ainsi être branchés sans phénomènes de réflexion à la ligne chargée.
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Suivant la présente invention le réseau d'impé- dances est de préférence forné ensemble avec un transforma- teur différentiel dont les deux couples de bornes mutuel- lement symétriques forment les bornes d'entrée du réseau ou les bornes d'un compensateur de ligne, tandisquel'un des deux autres couples de bornes du transformateurs dif- férentiel, par exemple les bornes de l'enroulement du transformateur non divisé, sont connectées à la ligne pupinisée et l'autre couple, par exemple les prises médianes sont connectées à un filtre, dont les ca- ractéristiques varient avec la fréquence de façon opposée à la ligne chargée. Dans ces conditions, si la caractéris- tique de la ligne chargée monte, la caractéristique de l'autre filtre devra baisser et vice-versa.
La moyenne géométrique des caractéristiques des deux filtres est alors constante, suivant l'invention, pour différentes fréquences Les autres filtres peuvent également être composée d'une ligne chargée, l'invention permettant la connexion.sans réflexion de montage en quadrangle, consistant en deux lignes chargées avec une connexion à deux circuits possé- dant une caractéristique constante.
Une réalisation d'une telle connexion est in- diquée sur la figure 17, les deux circuits de conversa- tion dans le montage en quadrangle étant utilisés pour des directions de conversation mutuellement opposées tandis que dans le montage de la figure 18 les deux lignes de la connexion à deux fils sont connectées en parallèle et forment ensemble un seul circuit de conversa- tion.
Le transformateur différentiel T servant comme élément de connexion entre les lignes est branché par ses couples de bornes mutuellement symétriques 1,2 et 3,4 respectivement d'un côté à la ligne à ciel ouvert L, libre, et d'autre part à un compensateur de ligne B ayant la même impédance que la ligne L. La ligne chargée L1 est
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se ternine, près du transformateur différentiel, par une section de ligne non divisée, c-à-d. une partie de ligne ayant une longueur égale à une séparation entière 3 entre bobines, et une bobine de charge ± connectée à cette ligne l'inductance de cette bobine étant moitié moins élevée en comparaison de l'inductance destines de charge P extérieures à la ligne.
Une telle ligne chargée représente ainsi un flfl- tre à montage en T., c-à-d. un filtre possédant une carac- téristique descendante. L'autre ligne L2 est adjacente au transformateur différentiel terminé par une demi-section chargée de longueur s et représente un filtre à montage en #, c-à-d. un filtre ayant une caractéristique montante.
Si les deux lignes sont par ailleurs similaires et chargées avec des bobines de charge égales P, la moyenne géométrique de leurs caractéristiques, comptée à partir du transforma- teur différentiel, sera constante. Cette moyenne géométriques devra, suivant l'invention, être égale à l'impédance du com- pensateur de ligne B, ou rendue telle, par des prolongements de ligne convenablement disposés. La caractéristique d'en- trée du réseau comprenant le transformateur différentiel ensemble avec les lignes chargées L1 et L2 entre les bor- nes 1,2 est, dans ces conditions, constante et égale à la caractéristique du compensateur de ligne.
Dans la réalisation représentée, les deux lignes chargées forment, par supposition, chacune un circuit de conversation dans le montage en quadrangle et comprend cha- cune un amplificateur V1,V2 pour la direction de conversa- tion correspondante, chacune des deux lignes étant adjacen- te à l'amplificateur correspondant et terminée de la même façon que près du transformateur différentiel. La ligne L1 est ainsi terminée par une section de ligne non divisée a et une 'bobine de charge p connectéeà celle-ci, ayant la moitié de l'inductance normale, tandisque la ligne L2 se termine par une demi-section de ligne s.
2
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Dans le montage de la fig. 17, les bobines de charge sur l'une dess lignedans le montage en quadrangle sont déplacées d'une moitié de section par rapport aux bobi- nes de l'autre ligne, ce qui comporte certains désavantages pratiqueset a pour résultat une augmentation desfrais dons- tallation.
Cet inconvénient peut être toutefois supprimé facilement en munissant l'une des deux lignes pupinisées disposées près du transformateur différentiel avec un pro- longement deslignes représentant un déplacement deslignes par rapport l'une à l'autre, Une réalisation de ce type est représentée dans la figure 18, où les bobines de charge P de s deux ligne chargées s sont disposées en sens opposé l'une à l'autre. La ligne L2 est raccordée au transformateur différen- ciel T de la même manière que dans la figure 17, c'est-à-dire qu'elles se terminent au voisinage du transformateur différen- ciel par une demi-section s./2 La ligne L1 se termine également avec une demi-section de ligne, toutefois cette dernière est munie d'une prolongation de ligne F.
Cette prolongation de ligne comprend un condensateur shunt C, relié dans le circuit près de la ligne, etpossédant une capacité correspondant -? la capacité de la ligne d'une demi-section de ligne, et une in- ductance en série @ dont la dimension est égale à la moitié de l'inductance desbobines de charge P de la ligne. Si l'on désire, la prolongation de ligne peut également comprendre des résistances en série R correspondant ensemble à la moitié de la résistance ohmique par section de ligne. En additionnant la prolongation de ligne F, la ligne L1 fonctionne, en comp- tant à partir du transformateur différentiel exactement de la mime façon que la ligne correspondante dans la figure 17, c'est-à-dire comme un filtre monté en T.
Le montage en quadrangle est relié par son extré- mité opposé de la même manière, à une autre ligne L' à ciel ouvert ou à un appareil ayant une caractéristique constante
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par l'intermédiaire d'un transformateur différenciel T' du même type que le transformateur T et pourvu d'un compensateur de ligne correspondant B' , La connexion des deux 1 igne s char- gées avecr le transformateur différentiel T'est toutefois renversé par rapport à la connexion de T, étant donné que la ligne L2 est terminée en T' par une prolongation de ligne S' etconnectée à la prise médiane du transformateur différen- tiel,
la ligne L1 étant par contre reliée sans prolongation de ligne à l'enroulement non divisé du transformateur diffé- rentiel. Les éléments 0', p' et R' de la prolongation F' sont les mêmes que les éléments correspondant en F. Les deux lignesproprement ditesse terminent par une demi-section s./2 Dans la figure 18 lesdeux lignesL1,L2 sont évidemment totalement équivalentes, et peuvent former ensemble un seul ci'rcuit de conversation comprenant les deux lignes en connexion en parallèle.
Malgré le fait que lesquatre lignessoient employées pour la transmission du courant de conversation dans une seule direction seule.^,vent, la, ligne constituée ne sera toutefois pas beaucoup plus coûteuse qu'une seule ligne, car la surface de la: section de ligne combinée peut être maintenue égale à la surface de section de ligne d'une ligne ordinaire chargée à deux circuits sans augmentation de l'atté- nuation totale ou la conversation croisée. Ce fait peut être déduit du raisonnement suivant. L'atténuation par kilomètre d'une ligne ordinaire double, est comme ou le sait,
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où R est la résistance ohmique par kilomètre Z la caractéris- tique de la ligne et G la perditance par kilomètre.
Le deuxième terme à droite de l'équation peut être négligé, G étant très petit, seulement environ 10-6, et le terme en question représentant dans le cas le plus défavorable seulement à peu près 3 % de l'atténuation totale par kilomètre. De la formule ci-dessus, on déduitque la
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quantité R peut être doublée sans augmenter le facteur d'atté- nuation ss , pourvu que Z soitdoublé également. Lesconver- sations croiséesdans lescâbles sont, comme on le sait, en principe, fonction de la tension qui est égale à V = ZI ou I et l'ampérage.
Comme dans ce cas, le courant dans chaque ligne est réduite de moitié, on peut ainsi faire la caractéristique de Z deux fois aussi élevé que normalement, sans modifier le voltage V etchaque ligne L1,L2 peut être chargé avec une carac- téristique deux fois aussi élevé que celle d'une ligne ordinaire sans toutefois augmenter la conversation croisée. Si on double ainsi R en réduisant la surface de chacune desdeux lignes de moitié on obtient la même surface combinée que dans une ligne ordinaire. L'augmentation du nombre des bobines de charge peut être partiellement compensée parce quune bobine peut être réalisée sans inconvénients avec un noyau de fer plus petit et un fil plus mince. Une telle ligne en quadrangle ne prend pas une place beaucoup plus grande dans un câble qu'une ligne deux fils.
Elle peut notamment être tordue conçue dans un câble spirale, L'espace occupé par un fil en quadrangle tordu de cette manière dans un câble ne se ra pas beaucoup grand que l'espace occupé par deux fils tordu selon la méthode de
Die selhorst et t Martin,
Une ligne suivant la figure 18 est particulièrement adaptée à l'usage de la téléphonie à grande distance ou pour la transmission de musique.
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Improvements to electrical networks.
The present invention relates to an impedance network and more particularly to networks used in telephone lines and in multiple service lines with high frequency currents, the purpose of the network then being to separate the frequency currents. or different directions of propagation.
In lines comprising repeaters, the network can be used in connection with differential transformers and compensating networks to eliminate disturbances due to the phenomenon of reflection.
The network according to this invention is arranged
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according to a so-called T-bridge assembly, that is to say comprising a shunt inductance and series inductors connected symmetrically with respect to the last one, the half-res inductors being connected two by two in bridge by impedances bridge.
The impedances included in the network form, according to the invention, two chains of filtering the inductors in series mentioned forming a common part of the two chains of filters above, these chains each being provided with a pair of free external terminals. . One of the two chains of filters also comprises the shunt impedance, the other chain comprising the impedance or the impedances connected in bridge.
The characteristics of the two filters at the internal terminals, that is to say those connected in the network, are adjusted so that they adapt to each other and to the characteristics of the line. in a special way indicated below ';' Although the network functions as a chain of filters in its integrity, it has been possible, however, by mutual and appropriate adjustment of the filter chains to make the input and output impedances of the network frequency independent, in the vicinity of the limit frequencies of the two filter chains.
This property is of great importance since it makes possible an assembly without reflection phenomena, with the network functioning as / chain of filters, which until now has not been possible.
The invention also relates to special embodiments of the filter chains included in the network and to various arrangements and combinations of several similar networks making it possible to obtain the best possible use of the energy supplied.
In the application of the invention for multiple service in telegraphy and telephony
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by employing high frequency carrier waves, several networks corresponding to various conversation connections can according to this invention be connected in cascade, separate transmitting and receiving apparatus being able to be connected to the outer terminals of the two filters in each network section. Likewise, the network thus composed can, independently of the number of network sections connected in cascade, be adjusted to make the line free from reflection phenomena.
A detailed description of the present invention will now be given, with reference to the accompanying drawing, which gives a number of embodiments.
Figure 1 shows schematically an embodiment of the network mounted in T, in bridge, according to an arrangement.
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Asymmetric uo sition.
Figures 2 and 3 show the two filter chains included in the network, according to fig. 1 and separated from each other.
FIG. 4 shows an assembly corresponding to that of FIG. 1, but arranged symmetrically.
FIG. 5 represents two chains of filters for the constitution of the network.
Figure 6 shows two impedances corresponding to each other in the two filter chains of figure 5.
FIG. 7 shows a special arrangement of the impedances of FIG. 6.
Fig. 8 shows an embodiment of the present invention, in which a differential transformer has been introduced.
Figure 9 gives schematically the assembly of a two-way amplifier whose networks
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are equipped with.
Fig. 10 shows part of the two-way amplifier implemented in practice.
FIG. 11 represents a network according to the present invention.
Figures 12 to 15 show other network constructions.
Figure 16 is a /; Connection diagram of a transmission-reception assembly for high and low frequency signals.
The installation comprises a certain number of networks connected in cascade according to the present invention.
Fig. 17 is an embodiment of a two-circuit line connection with a loaded or pupinized quadrangle arrangement, the two talk circuits of this arrangement being employed for mutually opposite talk directions.
FIG. 18 shows another embodiment of such an assembly, the two lines of the quadrant assembly being connected in parallel and together forming a single conversation circuit.
The network of FIG. 1 arranged in a nodissymmetric T-bridge arrangement comprises the shunt inductance 17, the two series impedances 11 and 12 connected symmetrically with respect to the shunt impedance, the bridge impedance 18 being shunted through the two impedances in series. From the electrical point of view, the network consists of two filter chains A and B, shown separately in Figures 2 and 3. In the filter chains, the two series impedances 11 and 12 form a common part. The filter chain A comprises in addition to said series impedances the shunt impedance 17
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and the filter chain B comprises, apart from the series impedances 11 and 12, the bridge impedance 18 connected in shunt.
The network is provided with input and output terminals
1, 2, 3 and 4 and the connections between these two pairs of terminals can be considered as forming two lines a, b of direct passage. The two filter chains A and B are each provided with a pair of external terminals 7-8 and 5-6 for mounting secondary lines or devices and the like, for example a transmission and reception assembly. The terminals 7-8 of the filter chain A are arranged on the shunt impedance 17 and the terminals
5-6 of the filter chain @ B are arranged on the impedance of bridge 18.
The two pairs of terminals c-d and e -f of the two chains can be considered as junction points. couples
One c of the inner terminals of the chain A is an imaginary junction point which can be considered to be formed by the connection of the outer ends of the series impedances connected in parallel 11 and 12.
The other pair d of the inner terminals of chain A is formed by the center point of line b. The inner terminals of the B chain can be considered to coincide with terminals 1 and 3 of the network. ,
In practically realizing this invention, impedances of the same magnitude, such as two-pair lines or line sections, are generally connected to terminals 1 and 2 and 3 and 4 respectively.
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As will be indicated in what follows it is possible by an appropriate arrangement of the two filter chains A, B to ensure that the input and output characteristics of the networks, such as the characteristics at terminals 1 , 2, and 3, 4 are equal both with respect to one another and with respect to the impedances connected to these networks, in order to avoid reflections at the terminals.
The following designations have been introduced in the specification: X1 = impedance of the filter chain '': A between terminals c and d.
X2 = impedance of the filter chain B between terminals e and f.
K = impedance connected in the circuit between terminals 1 and t 2.
The input impedance between terminals 3 and 4 can be expressed as follows:
EMI6.1
EMI6.2
If now we have W2 z we obtain according to equation (1) Z r K \ (Xl. X2 (2) We now suppose that one of the filter chains s? For example A, counted from the s bounded - laughing c, d, starts with a half filtered chain having a T characteristic, the other filtered chain for example B, counted from terminals e, f, starts with one of the filter chain) of the type opposite, thus obtaining a characteristic in # as indicated in a figure 5.
Each of the two filter sections consists of two impedances x3, x4 and y3, y4, the input impedance between terminals c, d, (T-characteristic) being equal to Z1 and the input impedance between terminals, f ( characteristic in #) being equal to Z2. The half T-section
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consists of a series impedance X4 = 'il and a shunt impedance X3 = 2A1 and the denial-section in # consists of an impedance: the series y3 = S2 / @ and t a shunt impedance y4 = 2A.
2 2 The characteristics Z1 and Z 2 have the following values:
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In order to simplify, we have introduced your following abbreviations:
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The following expressions are thus obtained: Z1 = R1. # 1 (3 ')
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When the filter chairs A, B, are finished without any reflection.
their input impedances X1, X2 are equal to the input characteristics Z1, Z2 and the input impedance of the network at terminals 3,4 then becomes the following
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According to the present invention, filters are employed in which the products of the series and shunt impedances in a filter section are independent of the frequency, which is the case for example when S1, S2 represent purely inductive impedances and A1, A2 unimpeded.
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purely capacity dances. In the formulated above 3,4 the products A1.S1 and A2.S2, as well as the two expressions under radical R1.R2 are then constant ,,! In both expressions under radical # 1 and # 2, however, the frequency is included.
If it is possible to eliminate the two mentioned sub radical expressions of the formula of the network impedance according to (5), this impedance will be independent of the frequency.
This result can be obtained by selecting the series impedances and the shunt impedances of the filter chains A and B so that:
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A Ai A2 If 'Sa in this way we have: (6) 1 1 2 According to formula (5) we obtain;
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The input impedance of the network will then be constant and equal to a pure ohmic resistance.
The two filter chains do not need to start directly with a T section or a # section. There are very yarns, for example like those according to the Swedish patent (Swedish patent application N 965/28) which can have a T or # characteristic without for that they appear on the outside started with a. T section or # section.
Apart from the condition that the two filter chains ge A, B have the opposite characteristics at their inner terminals, it is assumed according to the filter chain theory that the two filter chains have the same cutoff frequency. The condition that the filtered strings end without reflection does not always have to be satisfied as well as
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explanations given below will be seen with respect to FIG. 5.
Under these conditions the input impedance of the network is independent of the frequency, also in the vicinity of the limit frequency of the two chains to be filtered. When this result is obtained, one can easily obtain by the addition of suitable impedances ± an input impedance which is variable with frequency, if this is desirable,. For example, when the network is connected to the line. whose characteristic varies in some way with frequency.
Between the various pairs of network terminals, different filtering effects can be obtained. Between the input and output sides of the network, that is to say between the pairs of terminals 1, 2 and 3, 4, all oscillations within the limits of the network frequencies are suppressed.
The network thus works between said terminal pairs as a band suppression filter.
Between one of the two pairs of terminals, for example
1,2, and a couple of external terminals 5,6 or 7,8, respectively of the network, the filtering effect is obtained and all the frequencies are removed between the two pairs of external terminals 5,6 and 0.8 of the two filter chains.
The embodiment according to FIG. 4 is equivalent to that shown in fig. 1, differing from the last only in that the two direct passage lines a, b of the network are mutually equal, the filter chain B being substituted by the two filter chains
D, E, each connected to one of the two lines a, b, Each of the two filtered chains D, E is analogous to the filtered chain B in fig. 1 composed of two equal series impedances 13 and 14 and 15, 16 respectively and a bridge impedance 19, 20 respectively. Lescoupless terminals
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external filter chains D, E corresponding to the terminals
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5, 6 of fig 1 are designated 6, 6 and 9, 10 res ct1vem! Nt.
The network C comprises in this case apart from the shunt impedance 21 the two impedances '11. series connected in-, pariÉtl: lèle / 14 and 15,16.
Fig, 5 shows the realization of two chains of
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filter $ 4 -, - c from the network. The filter chain B is provided on the input side with an impedance at terminals R2 and includes a series impedance y1 connected to the chain, the impedance
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shunt lance Y21 31 "4" "" "counted in the direction of the input side, alternating with the series impedances
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.Y3 ........ The input terminals of chain B are designated e, f. Chain A is terminated in the same way with an im-
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pedal RI and includes, counting in the direction of terminals c, d, the shunt impedances xl, x3,,,, starting with the impedances s a2, x4 ........ The impedances of terminals IL, R2 have dess values such as:
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where k denotes a finding.
The impedances;, x2 'and y, y2 .. included in the two filter chains are selected so that the geometric mean of each impedance xn
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in one of filter chain s "- and the impedance y having the corresponding number n, counted from the output terminals in the other chain is me'9 equal to, that is:
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If we assume that the two networks are realized
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by gradually adding the various impedances sx, y to the impedances of the terminals R1, R2, the impedances corresponding: mutually then added each time to the two chains, we find that the geometric mean of the input impedances in the two chain of increasing filtered gradually 'will always maintain the value k.
So if we add
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the series impedance x .. a R, and the shunt impedance y, at R2 the geometric mean of the two impedances thus formed is
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If we now add the Impedances x2 ety2
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rg 903 0 t i va ye, nt we also find that the product of the two compound impedances is also equal to k2. This seems to be
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the independent case of the number of filter chain sections ,, -> added gradually, By composing the two chains A, B so that the geometric mean of their output impedances represent a certain constant value k, it is only necessary to re-embark that the two-by-two impedances meet the above-mentioned conditions.
The same? reasoning can be used with regard to the composition of each of the impedances xl, x2 etc ... and y1, jr2 etc ... respectively. Fig. 6 schematic shows
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ment how the x and y impedances can be composed in order to satisfy the corresponding condition. Each shunt connection of two impedances in x for example a1 and
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ar, corresponds to a series connection of two corresponding impedances b1 and b2 on and vice versa.
If we now choose the partial impedances sa, l, '82t', "a3 etc .. and bl, b2, and t b3 e tc .... in the two impedances s ic, y, so that we have . * - ', -, ¯.,
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we find by the M.ai8on. [B! Baa! te above as the geometric mean; the impedances x, y, composed in this way
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is t equal to k.
The simplest way to satisfy this condition for the composition of x and y is to arrange the partial impedances a, b, so that in each pair of partial impedances a1 and b1 etc ... a partial impedance consists of a capacitor C el ' other impedance
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partial in an Inductance L, which amounts to. to choose :
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or otherwise the two partial impedances of each pair of impedances a, b, can consist of ohmic resistors r1 and r2 chosen so that we have
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If all the partial impedances a, b are formed by capacitances and inductances, they must have the lowest possible losses, otherwise the condition indicated above cannot be satisfied exactly for the frequencies at which there is resonance and where the loss resistance is most pronounced.
Fig. 3 shows two partial impedances x, y, corresponding to each other and each constituted by a capacitor Cx and 0 .. respectively, and by an inductance
Lx andLy respectively, as well as by a resistance rx and ry respectively. By neglecting the loss resistance we check the capacitances and the inductances so as to have:
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In case of resonance we have:
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In order to make the geometric mean x and y equal to k in the event of resonance, it is necessary to choose:
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In order to make the influence of the loss resistances on the design conditions as low as possible, the loss angles of the inductors Lx, Ly must
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be equal which can be obtained, for example, by providing the inductances with identical iron cores and with equal winding distances.
Formula 7 has been deduced by assuming that the input impedances x1, x2, between terminals c, d ande, f respectively in the filter chain of fig. 5 coincide with the characteristics Z1, Z2, between these terminals, that is to say that the filter chains end without rere @ ion phenomena in impedances of the terminals dimensioned proportionately.
In practice, it is naturally difficult to construct appropriate terminal impedances capable of terminating at all frequencies s the chains of filtering without reflection phenomena. The condition under which this takes place is that the terminal impedances for all s frequencies are equal to the output characteristics of the filter chains. The desired result tending to have the input impedance of the network independent of the frequency can then, as will be explained below, be obtained without terminating the filter chains without reflection phenomena.
The input characteristics of the two chains A, B of fig. 5 can, according to equation 3 ', 4', be expressed as follows:
Z1 = R1. 1
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As avanon assumes that:
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In this way, the following values are obtained for the output characteristic of the filter chain sets at terminals 5, 6 and 7.8:
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# and R 2 - f respectively. f respectiverrnt, ru
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On the output side of the filter chains, 0 test - i.e. across terminals 7,8 and 5,6 respectively terminal impedances are connected equal to R and R respectively.
1 2 ss 1 = the attenuation factor of each filter section in filter chain A
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li = He He He He He He fi He B [alpha] 1 = the row angle for each filter section in filter chain A
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J..2 = Il Il Il Il Il n Il B p1 = the reflection attenuation constant of filter chain A
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p 2 He He He He He fi He q, the line of reflection angle of the chain dem't):> é9A q2 ^ He He He He He He nn B n n1 = the number of filter sections of the chain filter A
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n2 == He He He He He He n2
The absolute values of the input impedances of the two filter chains A, B at terminals c, d and
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e, f respectively will be (compare "3 ektrische tachrichtentechn3k" volume 5 N 5 1928:
"Ueber das Dtebêzs- prechen und andere damit zusammenhangende Brsc # einungen" z Laurent) 1 i
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The phase angles of the impedances are:
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If we fai1flnl = sn2etrn = n2 'for example by building the filter chains with the same
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aunt for each filter section and the same number of filter sections, or: [alpha] 1 = [alpha] 2 = [alpha] @ ss 1 = ss 2 = ss
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"I = '2 * n n being an even or odd number.
As can easily be seen from the above mentioned article of "Elektrische Nachrichtungtechnik" we have further:
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we have e 2 (Pl + jql) = e2 (P2 + j q2)
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This means that:
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pr p 2 = p and ql - q2 + 2 = q
If the said values of the above expression are inserted for the absolute value of the input impedances we obtain:
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and by replacing dat1a, J.expreuiS1-d.nlie:. + 'agllB l, de.CtJP {\ ,! e being worth impéillanoeà, .on 8l! 1: J ;. e.1Ç: res {1?!,! 1!: hy: atr.b <
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If the geometric mean # X1 X2 is calculated from formula (2) the absolute value of the input impedances is:
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for the phase angles # Z of the input impedances we obtain, # R1, # R2 and ## being the phase angles of the quanti-
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The quantity Z thus plays the role, as in the previous case, of an ohmic resistance. The result implies that the reflections represented by P1, P2 AND ql, q2 compensate each other in the geometric mean # X1.X2, if the filter chains are terminated by R1, R2.
FIG. 8 shows an embodiment of a network comprising a differential transformer, arranged in a T-bridge assembly. One of the Hs of the two filter chains consists of the shunt impedance 17 and the primary winding of the differential transformer. The primary winding consists of four coils L1, L2 L3, L4 wound with the same magnetic core and tightly coupled to each other, two by two being connected in series, the two pairs of coils each being included in one of the two lines a, @ of the réweau. The shunt impedance 17 is connected between the midpoints of the two pairs of coils.
Due to the tight magnetic coupling in the transformer, it does not introduce self-induction and losses due to iron, but only
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a small resistance due to direct current in the filter chains.
The filter chain I comprises the two primary coils L1 to L 4 and the secondary winding L5 in the differential transformer as well as the bridge impedance 18 connected to the terminals of the secondary windings. The wire string very 1 is connected on the differential transformer in the same way to the two lines a, b of the network, thus obtaining the symmetry of the assembly. Said network can be employed advantageously for two-way amplifiers or the like, a line or line section being connected to terminals 3, 4 and a corresponding line compensator to terminals 1, 2.
One can connect to the pairs of external terminals 5,6, and 7,8 of the two chains of filters I, H, if desired, a transmitter circuit and a receiver circuit or the amplification circuits each corresponding to a direction of conversation. of a repeater.
Figure 9 schematically shows an embodiment of a two-direction amplifier according to the present invention. We can connect the lines or the sections of lines to the pairs of terminals g, h and i, j. The corresponding line compensators are indicated by N1, N2. Two amplifiers V, V2, one, for each direction of conversation are connected through differential transformers T1, T2 and through chains of filters K'1K "1, K'2, K" 2 connected to the lines. The filter chains K "1, and K'2 together form with the differential transformer T1 in network according to this invention and the filter chains K'1 K" 2 together with the differential transformer TE form a different similar network. .
As shown in the figure K "1K'2 filter chains
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arranged on the sides of the differential transformer T1 have a T and # characteristic respectively and on the opposite sides also a T and 11 characteristic, respectively. The two filter chains on the opposite side of the amplifier are arranged in a similar way. In this arrangement the two filter chains thus have in each of the networks, for example K "1 and K ', mutually different characteristics on both sides. The two filter chains also have the same number of filter semi-sections. can be odd or even.
Fig. 10 shows a practical embodiment of the application of this invention to a two-direction amplifier. The figure shows only the parts necessary for understanding the layout of the circuit. This arrangement includes two amplification valves V1, V2, one for each direction of conversation. Conversation directions # 'are indicated by arrows. The anode side of valve V1 and the gate side of valve V2 are connected through chains of filters corresponding to differential transformer T.
The filter chain connected to the valve V1 comprises apart from the differential transformer on the one hand a coil La connected in series with the secondary winding of the differential transformer and on the other hand a Creliant capacitor in bridge the primary bearing of the transformer.
In the filter chain connected to the amplifying valve V2 there is, apart from the differential transformer common to the two filter chains, a coil Lg connected to the midpoint of the primary winding and a capacitor Cg connected in series. If the differential transformer has, as assumed ,,, a very tight coupling between the two windings, a no-load impedance
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very high, and of low resistance due to direct current, or in other words if it acts as an ibdeal transformer, it will have no influence following, the electrical properties of the filter chains. The line arriving from one side of the two-way amplifier is connected to the input terminals g, h of the network.
A corresponding line compensator is connected to the opposite terminals of the network;
N. Between valve V2 and the corresponding filter chain, an input transformer is connected to the circuit.
T1 having a relatively high primary impedance.
The oscillations arriving from the line through the terminals g.h chain of
End returned to the transformer T1 through the corresponding filters and a potentiometer P connected to the output terminals of the filter chain. As the figure indicates the chain of filters located between the line and the anode side of the valve V1 has on the side of the terminal pair g, h, a characteristic in # while the other chain of filters on the side of said pair of terminals has a T-shaped characteristic.
As an example of a practical application of an arrangement according to this invention, the dimensions of the amplifier described above are given, according to FIG. 10. The following notations are introduced: Ra = The resistance of the anode of the valve V1 Rp = the total resistance of potentiometer T L1 = the inductance of the coil I L2 = - - - L2 Ci = the capacitance of the capacitor C C2 = the capacitance of the capacitor C2 n = the ratio of the differential transformer TB = l 'impedance of the line compensator N
Due to the fact that the filter chain connected to the valve V1 corresponds to the filter chain A
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of fig.
5 and the wire chain of the gate side of the valve V2 corresponds to B, the anode resistance R is in this case obviously parallel to the impedance of terminals R1, the resistance of the potentiometer Rp corresponding to the impedance of terminals R2 of FIG. 5, Bn assuming that the primary winding of the input transformer Ti has a high impedance.
For the series and shunt impedances of the filter chains in the arrangement of fig. 10 we have the following equations
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It follows:
EMI20.2
Condition (6) can in this case be expressed as follows L1C1n2 = L2C2 The impedance of the line compensator N must have the following value appropriate to the line whose characteristic attracts Ra, Rp, according to equation 8: B = # Rp Ra The first three conditions can be immediately satisfied. The fourth condition can be satisfied immediately for open-cut lines and low-load cables and in other cases by giving sufficient extension to the lines.
Figure 11 gives an embodiment of the network according to Figure 1. The filter chain B includes, counting external terminals 5.6'a series capacitor composed of two capacitors C, the secondary winding LB of a transformer T of which the primary winding Lm divided into two equal parts forms a common part of the two filter chains, finally a capacity shunted to the primary winding L and consisting of m
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into two capacitors CB2 connected in series.
The filter chain A comprises from the output terminals 7,8 a shunt capacitor CA1, a transformer TA and a capacitor CA2 connected in series with the primary winding of the transformer and finally the two half-windings of the transformer. primary winding Lm of transformer T connected in parallel. As can be seen from the figure ,. the parallel connection of the capacitor and the inductor in one of the networks corresponds to a series connection of the inductor and the capacitor in the other network.
In order to obtain the best possible use of energy, the network is dimensioned so that the impedance of the network at each of the pairs of terminals 1,2 ′ and 3,4 is equal to k, between the external terminals. lines 5.6 of chain B equal to 2k, and between the outer terminals 7.8 of filter chain A equal to k. The impedances of the device connected to terminals 5,6 and 7,8 must also be equal to 2k and k respectively -
2 ment.
The oscillation energy having frequencies within the limits of the frequencies of the chains of filters and introduced at the input terminals 1,2 of the network is distributed according to the impedances at terminals 2k and respectively connected to the external terminals of the two filter chains and on the other side, the voltage between the network terminals 3'4 will be zero at said frequencies. The network thus functions as a band suppression filter. If the voltage between terminals 1,2 is V, the voltage between terminals 5,6 will be equal to V and to V between
2 terminals 7.8. Strictly speaking, this is only correct for the mid-frequency of the frequency series and at the 1: 1 ratios of the two TAT transformers.
In the embodiment of FIG. 11, it is generally possible to use only the energy received at the external terminals 5, 6 and 7, 8 of one of the
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filters A or B, that is to say only half of the energy supplied. Full use of the energy supplied can moreover be obtained according to the embodiment of FIG. 12, the assembly of which differs from that of FIG. 11, in that the two output sides of the two filter chains A, B are connected in parallel. 1c, this parallel connection is made possible without loss of energy due to the fact that the transformation ratios of the two transformers are chosen so that the voltages at the output terminals of the transformers are mutually equal.
The transformation ratio of the transformer TA counted from the output terminals will be, for example, chosen to be half as large as that of the transformer T. It should of course be noted that the realization of the connection must be such that both voltages have the same phase. In the assembly of Figure 12, terminals 5,6 and%, 8 it is assumed that the primary and secondary windings of the transformers are wound in the same direction.
If the ratio A of the transformer TA is 1: 2 and the ratio of the transformer T equal to 1; 1, the output voltage of each transformer i.e. the voltages at terminals 5.6 and 7.8 will be equal to to the voltage supplied V between terminals 1,2. The network impedance to the pairs of terminals connected in parallel is:
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FIG. 13 shows a similar arrangement in order to use the complete energy supplied to input sub-terminals 1; 2 of the network.
This arrangement differs from figure 12 in that the output sides of the two filter chains A, B in this case are connected in series.For example, the transformation ratio of the transformers can be chosen as follows A = 1: 1 = 2 : 1
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The network impedance between terminals 5'6 is in this case:
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The impedance k between the input terminals 1,2 of the network according to figure 12,13 is constant at all frequencies as for example in a network according to figure 11, in which there is no junction of the terminals exterior of the two filter chains.
Between the terminals 3,4 in figure 12,13 the impedance will be constant only for frequencies outside the frequency range of the chains of filters, by the fact that the voltages between the external terminals of the two chains of filters, counted on this side, are mutually offset by a two-phase angle of 180. If the connections between the pairs of terminals are displaced, the conditions will be reversed, i.e. that the impedance between the terminals 3, 4 will be constant at all frequencies, while the impedance between the terminals 1, 2 will be constant only for frequencies outside the frequency range of the filter chains.
In certain cases, for example in the '. Cut - it is very important theage of several networks, / that the impedance remains constant, both at the input and the output. In the arrangement shown in figure 14, this condition is obtained by connecting together two networks I, II each composed according to figure 11. Network I consequently consists of two chains of filters A, B and network II of two chains of similar filters. A ', B'. The connection of the two networks is made by connecting the external terminals 5,6 and 7,8 in the filter chain A, B to the corresponding external terminals 5 ', 6' and 7 ', 8' in the filter chain A 'B'. The four chains of filters A, B, A ', B' included in the composite network are all dimensioned for the same range of frequencies.
If the energy of oscillating
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tion and supplied to the input terminals 1,2 of the network I, it will be transferred and distributed equally to the pairs of terminals 5'-6 'and 7'-8' to the other filter chain, and on the other hand, the voltage between the output terminals 3,4 of the network I will be equal to zero. The direction of the windings of the transformers T'At T is assumed to be chosen so that the oscillations entering the filter chain II from both sides and having a mutually equal energy, compensate for the mutual effects with respect to the input terminals 1 ', 2' of network II, while the voltage between them will be equal to zero and the oscillations amplitudes are added with respect to terminals 3 ', 4' of filter chain II.
As the oscillations from one of the networks to the other are transferred in a completely symmetrical manner with respect to the input terminals 1,2 and to the output terminals 3,4 of the network I, the impedance between the terminals of the two pairs of terminals will be constant for all frequencies. In order to make possible a connection of the various filter chains without energy losses, the transformation ratio of the transformer TA, T, T'A, T 'counted in the direction towards the outer terminals of the filter chains must be chosen so that
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or A, 'A and B,' B denote the ratios of the filter chains A, A ', B, B' respectively.
To make equal the impedance between terminals 1,2 and 3,4 / at k and the equal imnedance between terminals 3 ', 4' a k and k, k 'constant for all frequencies it is necessary that
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ouZA, Z'A, ZB, Z'B, designate the impedances
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at the inner terminals of the filter chains A, A ', B, B' at the average frequency of the frequency array. A similar network composition thus acts between its terminals 1,2 and 3 ', 4' and between terminals 1 ', 2' and 3,4 or vice versa like an ordinary band filter. Between terminals 1,2 and 3,4, 1,2 and 1 ', 2', 3,4, and 3 ', 4' the network acts as a band suppression filter for said frequency range of the filter chains .
Because of the fact that the impedance both between the terminals 1, 2 and between the terminals 3, 4 is independent of the frequencies, several constitutions of similar networks can be connected in series without having any mutual disturbing influence.
FIG. 15 shows another embodiment and a combination of arrangements described with reference to FIGS. 12 and 14. The two filter chains A and B are constructed in principle in a manner similar to that described for the networks above. By taking certain measures, it can be achieved that only one network is needed to achieve the same result as in the arrangements according to figure 14.
The network consists of two chains of filters A, B dimensioned for the same frequency range each having a transformation ratio A, B counted towards the external terminals, being in this case equal to 4 A and the impedance between the inner terminals of the chain of filters A being ZA = and the impedance of the chain of filters B, being ZB = 2k where k is the impedance between terminals 1,2 and 3,4 at the mean frequency of the frequency range. The secondary winding of transformer T1 is divided into equal parts, the midpoint a being connected to terminal 6 of the filter chain B.
This compensating arrangement can also be obtained by dividing the capacitor C5 into two equal capacitors connected in series, the midpoint a being disconnected between the two capacitors. Outside of terminals 1,2 and 3,4, the network is
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furthermore provided with two pairs of terminals 1 ', 2' and 3 ', 4', of which is connected to terminals 7,2 'and 4' to terminal 5, and 3 'to terminal 7. If a voltage V 1 having a frequency within the frequency range of the filter chains is sent to the input terminal 1,2 of the network, the voltage between the terminals 5,6 will be, as it results of
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the above; 2V1B 2V p À = VLPA 1 B 4 zig "and the voltage between terminals 7.8 will be equal to AV1. The voltage between terminals 3.4 and il., 21 is equal to zero.
The voltage between point 8 and a thus becomes AV1 and
2 the voltage between terminals 3 ', 4' will be equal to AV1. The network functions as an ordinary band filter between terminals 1,2 and 3 ', 4' as well as between terminals 3,4 and 1 ', 2'. Between terminals 1,2 and 3,4,
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1, 2 and l ', 2t 1102' and 5 ', 4' and 3141 and 3,4, all frequencies in the frequency range are deleted.
By moving the connection lines to the terminals 5, B one obtains an operation as band filter between 1,2 and 1 ', 2', and 3,4 and 3 '; 4' a band suppression operation :, between 1 -2 and 3-4, 1-2 and 3'-4f, 1'-2 'and 3'-4', and 1'-2 'and 3-4. If the network as in the previous example is dimensioned so that the impedance between the input and output terminals 1,2 and 3,4 is equal to k, the impedance between the terminals 1 ', 2 'and 3', 4 'will be equal to 2A k. According to this invention k is constant for all frequencies.
In FIG. 16 an example of the arrangement of the network described with respect to FIG. 15 is shown when a receiver and a transmitter for high frequency telephony are connected to an ordinary telephone line. The layout has five networks I, II, III IV and V connected in series or in cascade. The composition of the network, on the one hand between the 3v, 4V 'terminals is connected to a
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common line L and on the other hand terminated by an impedance k. Since the impedance between the 3V, 4V terminals is constant for all frequencies, line L can terminate without reflection at all frequencies.
Each of the different networks I to V is produced according to FIG. 15 and the series connection of the network can take place without energy losses or reflections due to the fact that the impedance between the input and output terminals of each network is constant at all frequencies.
Impedances RI, RII are connected to terminals 1'I-2'I '' 1'II-2'II etc ,. An LF line is connected to terminals 5'4 'of the network.
Terminals 3'II, 4'II and 3'IV, 4'IV of networks II and IV are chain connected to a transmitter SII and SIV respectively for high frequency signals and terminals 3III, 4'III and 3 ' V4'V of network III and network V are each connected to a receiver MIII and MV for high frequency signals. If the various networks are each dimensioned for a set of frequencies, they will be able to operate as indicated above simultaneously on the same line L without disturbing one another. Signals arriving from line L of different frequencies are each received by a receiver.
Low frequency signals pass to. through the network V, IV, III, II with only negligible attenuation and are received by the network L, bounded 3 '4' by which they are delivered in the line LF. High frequency signals within the different frequency ranges are received by the networks V, III, the signals designated for the last network passing through V and IV with only negligible attenuation and without disturbing the receiver MV. Signals having frequencies outside the frequency range of one of the networks pass to the terminal impedance
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in which bundle disperse. From LF, SII and SIV in the various frequency ranges signals are sent to the L line.
Signals arriving from line LF to network I are directed so that they pass only right through remaining networks II, III, IV and V to line L and not left at terminal impedance k.
Likewise high frequency signals are sent from SII and SIV. A signal sent for example from SII passes through the filter chains of network II above these terminals 3II, 4II through II, IV and V to line L. The directing action together with the action of the filters of the Filter chains prevent energy from passing through network I on the left.
When loading a line it is desirable, as is known, to obtain as high a load as possible and thereby reduce attenuation as much as possible.
As, however, the cutoff line frequency decreases with increasing load and due to the fact that the rising and falling part of the characteristic curve is shifted more and more towards the full talk frequencies, the range for the constant characteristic is, on increased load, reduced, thus causing poor conversation transmission. The degree of load is therefore quite limited. In the embodiment of the invention according to FIGS. 17 and 18, however, a considerable increase in load is made possible regardless of the shift in the characteristic curve.
This is obtained by the fact that the loaded line is included in one of the filters, or forms part of it, in the impedance network, the line or the device having a constant characteristic being connected to the input terminals of the network d 'impedances. This last line or this device can thus be connected without reflection phenomena to the loaded line.
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According to the present invention, the impedance network is preferably formed together with a differential transformer, the two pairs of mutually symmetrical terminals of which form the input terminals of the network or the terminals of a line compensator, while one of the other two pairs of terminals of the differential transformer, for example the terminals of the winding of the undivided transformer, are connected to the pupinized line and the other pair, for example the middle taps are connected to a filter , the characteristics of which vary with frequency opposite to the loaded line. Under these conditions, if the characteristic of the loaded line goes up, the characteristic of the other filter will have to decrease and vice versa.
The geometric mean of the characteristics of the two filters is then constant, according to the invention, for different frequencies The other filters can also be composed of a loaded line, the invention allowing the connection without reflection of a quadrangle assembly, consisting of two lines loaded with a connection to two circuits having a constant characteristic.
An embodiment of such a connection is shown in Figure 17, the two conversation circuits in the quadrangle arrangement being used for mutually opposite directions of conversation while in the arrangement of Figure 18 the two conversation lines. the two-wire connection are connected in parallel and together form a single conversation circuit.
The differential transformer T serving as a connection element between the lines is connected by its pairs of mutually symmetrical terminals 1,2 and 3,4 respectively on one side to the open line L, free, and on the other hand to a line B compensator having the same impedance as line L. The loaded line L1 is
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terminates, near the differential transformer, by an undivided line section, i.e. a line part having a length equal to an entire separation 3 between coils, and a ± load coil connected to this line the inductance of this coil being half as high in comparison with the inductance of the load terminals P outside the line .
Such a loaded line thus represents a T-mount filter, ie. a filter having a descending characteristic. The other line L2 is adjacent to the differential transformer terminated by a loaded half section of length s and represents a # mount filter, i.e. a filter having a rising characteristic.
If the two lines are otherwise similar and loaded with equal load coils P, the geometric mean of their characteristics, counted from the differential transformer, will be constant. This geometric mean must, according to the invention, be equal to the impedance of the line compensator B, or made such, by suitably placed line extensions. The input characteristic of the network comprising the differential transformer together with the loaded lines L1 and L2 between the terminals 1,2 is, under these conditions, constant and equal to the characteristic of the line compensator.
In the embodiment shown, the two loaded lines, by supposition, each form a conversation circuit in the quadrangle arrangement and each comprises an amplifier V1, V2 for the corresponding direction of conversation, each of the two lines being adjacent. te to the corresponding amplifier and terminated in the same way as near the differential transformer. Line L1 is thus terminated with an undivided line section a and a load coil p connected to it, having half the normal inductance, while line L2 ends with a half line section s.
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In the assembly of fig. 17, the load coils on one of the line in the quadrangle arrangement are displaced by one half of a section with respect to the coils of the other line, which has certain practical disadvantages and results in increased costs. installation.
This drawback can, however, be easily eliminated by providing one of the two pupinized lines arranged near the differential transformer with an extension of the lines representing a displacement of the lines with respect to one another. An embodiment of this type is shown in FIG. FIG. 18, where the charging coils P of two charged lines s are arranged in opposite directions to each other. The line L2 is connected to the differential transformer T in the same way as in figure 17, that is to say that they end in the vicinity of the differential transformer by a half-section s./2 La line L1 also ends with a half-section of line, however the latter is provided with an extension of line F.
This line extension includes a shunt capacitor C, connected in the circuit near the line, and having a corresponding capacitance -? the capacitance of the line of a half-section of a line, and a series inductance @ whose dimension is equal to half the inductance of the load coils P of the line. If desired, the line extension can also include R series resistors together corresponding to half the ohmic resistance per line section. Adding up the line extension F, line L1 operates, counting from the differential transformer in exactly the same way as the corresponding line in figure 17, i.e. as a T-mounted filter.
The quadrangle assembly is connected by its opposite end in the same way, to another line L 'in the open sky or to a device having a constant characteristic.
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by means of a differential transformer T 'of the same type as transformer T and provided with a corresponding line compensator B', The connection of the two loaded lines with the differential transformer T is however reversed by compared to the connection of T, given that the line L2 is terminated in T 'by an extension of line S' and connected to the center tap of the differential transformer,
line L1, on the other hand, being connected without line extension to the undivided winding of the differential transformer. The elements 0 ', p' and R 'of the extension F' are the same as the corresponding elements in F. The two properly speed lines end with a half-section s./2 In figure 18 the two lines L1, L2 are obviously totally equivalent, and can together form a single conversation circuit comprising the two lines connected in parallel.
Despite the fact that the four lines are used for the transmission of the conversation current in only one direction. ^, Wind, the, formed line will not, however, be much more expensive than a single line, because the area of the line section combined can be kept equal to the line section area of an ordinary two-circuit loaded line without increasing total attenuation or cross talk. This fact can be deduced from the following reasoning. The attenuation per kilometer of an ordinary double line, is as or known,
EMI32.1
where R is the ohmic resistance per kilometer Z is the line characteristic and G is the loss per kilometer.
The second term to the right of the equation can be overlooked, G being very small, only about 10-6, and the term in question representing in the worst case only about 3% of the total attenuation per kilometer. From the above formula, we deduce that the
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quantity R can be doubled without increasing the attenuation factor ss, provided that Z is also doubled. The cross conversions in the cables are, as is known, in principle, a function of the voltage which is equal to V = ZI or I and the amperage.
As in this case the current in each line is halved, so we can make the characteristic of Z twice as high as normal, without changing the voltage V and each line L1, L2 can be charged with a characteristic twice. as high as that of a regular line without increasing the cross talk. If we thus double R by reducing the area of each of the two lines by half we obtain the same combined area as in an ordinary line. The increase in the number of charging coils can be partially compensated because a coil can be made without inconvenience with a smaller iron core and thinner wire. Such a quadrangle line does not take up much more space in a cable than a two-wire line.
In particular, it can be twisted designed into a spiral cable, The space occupied by a quadrangle wire twisted in this way in a cable will not be much larger than the space occupied by two wires twisted according to the method of
Die selhorst and t Martin,
A line according to FIG. 18 is particularly suitable for the use of long-distance telephony or for the transmission of music.