Filteranordnung zum Trennen oder Zusammenführen von Hochfrequenz weehselspannungen, insbesondere in Drahtfunkanlagen und leitungsgerichteten Trägerfr equenz-Nehrfachtelephonie-Anlagen: Es ist bekannt, auf Leitungen eine Über mittlung von Nachrichten mittels hoch- frequenter Wechselströme,
dem sogenannten Drahtfunk durchzuführen. Hierbei werden mehrere modulierte Trägerfrequenzen über Filteranordnungen zu gleicher Zeit auf eine gemeinsame Leitung oder eine Anzahl solcher Leitungen aufgedrückt. Auch in der lei tungsgerichteten Trägerfrequenz-Mehrfach- telephonie wird eine Anzahl von Träger frequenzen - mit verschiedenen Nachrichten moduliert - über Filteranordnungen und zu gleicher Zeit auf eine Leitung aufgedrückt und auf der Empfangsseite durch Filteran ordnungen wieder in die einzelnen Nachrich tenkanäle getrennt.
Eine derartige bekannte Filteranordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
In dieser bekannten Anordnung werden beispielsweise in drei Sendern S1,<B>82, 83</B> Trä gerfrequenzen erzeugt und nach Bedarf mo- duliert. Diese Träger werden über Filter F1., F2, F3 auf eine ihnen gemeinsame Leitung L aufgedrückt. Das Trennen der Träger auf der Empfangsseite erfolgt in gleicher Weise.
Die hierbei verwendeten Filter, z. B. F'1, F2, F'3, sind elektrische Siebmittel, deren Dämpfungskurven in Fig. 2 gezeigt sind. Die Dämpfung bist hier in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Es seien zum Bei spiel drei Trägerfrequenzen f 1,<B><I>f2,</I></B> f 3 nebst ihren Seitenbändern zu übertragen. Den drei Filtern sind die Dämpf ungskurven A, B,<I>C</I> eigen.
A ist zum Beispiel die Dämpfungs- kurve eines Tiefpasses, B die eines Filters, welches nur ein bestimmtes Frequenzband durchlässt, C die Kurve eines Hochpasses.
Schwierigkeiten bereitet hier das Einstellen des Bereiches des zu der Trägerfrequenz f 2 gehörenden Filters. Wenn zum Beispiel der Durchblattbereich eingestellt ist, kann die Trägerfrequenz nicht mehr geändert werden, ohne das Filter neu aufzubauen oder zu er setzen. Auch ist ein genaues Einstellen eines bestimmten, verhältnismässig schmalen Durch lassbereiches schwer durchzuführen und nur möglich mit Hilfe vieler Schaltteile.
Die Filter F1, F2, F3 der Anordnung nach Fig. 1 haben. die Aufgabe, das Fre quenzband je eines Senders durchzulassen, die Frequenzen, die in den übrigen Sendern er zeugt werden, aber abzusperren, z. B. die im Sender rS\1 erzeugten Frequenzen nur auf die Leitung L gelangen zu lassen, also zu verhin dern, dass diese Frequenzen über die Filter <I>F2, F3</I> in die Sender 82, 83 eindringen.
In den bekannten Anordnungen wird dies, wie aus den Kurven der Fig. 2 folgt, in der Weise erzielt, dass für das gesamte abzusperrende Frequenzgebiet die Dämpfung der Filter sehr gross gemacht wird. Hierbei müssen Filter schaltungen verwendet werden, bei denen der Wellenwiderstand Z im Sperrbereich hohe Werte annimmt und an den Grenzfrequenzen Minimumstellen hat. So zeigt zum Beispiel die Kurve B des Filters F2 sehr hohe Dämp- fungswerte für die im Sperrbereich liegen den Frequenzen<B><I>f l, f3.</I></B> Die Kurven D zeigen den Wellenwiderstand, der jeweils zu den Dämpfungskurven gehört.
Das Filter F2 be sitzt so einen verhältnismässig schmalen Durchlassbereich mit steil ansteigenden Flan ken der Dämpfungskurve. Dies hat zugleich den Nachteil, dass im Durchlassbereich eine verhältnismässig hohe Dämpfung herrscht.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, Filter zu verwenden, deren Wellenwiderstandsver- lauf an den Grenzfrequenzen Unendlichkeits stellen besitzt.
Anhand der Fig. 3 bis 5 sei die erfin dungsgemässe Filteranordnung in Ausfüh rungsbeispielen erläutert.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Dämpfungs- und Wellenwiderstands kurven, Fig. 4 das Schema einer Filteranordnung, Fig. 5 das Schaltbild einer Filteranord nung, die gegenüber der in Fig. 4 dargestell ten vervollkommnet ist. In Vig. A zeigt die Kurve B' den Dämp- fungsverlauf des mittleren Filters in Ab hängigkeit von der Frequenz.
Die Kurven A', <B>C</B> zeigen den Dämpfungsverlauf der zu den übrigen Frequenzen gehörenden Filter. Der Durchlassbereich des Filters F2 zum Beispiel, welches zur Frequenz<B>f2,</B> also zum Sender 82 gehört, wird nun nicht so schmal bemessen, wie Kurve B der Fig. 2 zeigt, sondern so er weitert, dass die Grenzfrequenzen des Filters mit den Frequenzen<B><I>f l,</I></B> f 3 zusammenfallen und das Filter in einem sehr weiten Fre quenzbereich, z. B. zwischen den Punkten a, b, eine sehr geringe Dämpfung hat. Erst an diesen Punkten steigt die Dämpfung an.
Die Filter werden ferner so bemessen, dass der Wellenwiderstand, dessen Verlauf als Kurve D' aufgezeichnet ist, für die abzusperrenden Frequenzen der übrigen Sender Unendlich keitsstellen besitzt. Wenn nun zum Beispiel die Frequenz f 3 mit ihren Seitenbändern von dem Sender<B>83</B> über das Filter F3 zu der Lei tung L geführt wird und diese Leitung zum Beispiel einen Wellenwiderstand von 150 Ohm hat, dann ist der Wellenwiderstand des Fil ters F2, zu dem die Wellenwiderstandskurve D' gehört, für diese Frequenz sehr hoch, z. B. einige Tausend Ohm.
Das Gleiche gilt für das Filter F1, dessen Dämpfungsverlauf durch Kurve A' dargestellt ist. Der grösste Teil der Energie wird also der Leitung L zu geführt, ohne dass ein Eindringen in die übri gen Filter- und Senderteile erfolgt. Der Dämpfungsverlauf im Sperrbereich spielt bei dieser Anordnung nur eine untergeordnete Rolle. Die gleichen Überlegungen, die hier für drei Frequenzen angestellt sind, gelten ebenso für eine grössere Anzahl von Frequen zen, nur dass dann die Dämpfungs- und Wel- lenwiderstandskurven komplizierter werden.
Die Grenzfrequenzen der Filter werden in diesem Falle so gewählt, dass sie mit den ab zusperrenden Nachbarfrequenzen zusammen fallen, und dass ihre Durchlassbereiche nicht wie in den bekannten Anordnungen die zu übertragenden Frequenzbänder eng umschlie ssen, sondern breiter sind. Hierdurch wird die Dämpfung, die im Durchlassbereich herrscht, verringert und vor allem ein be quemes Ändern der zu den Filtern gehören den Trägerfrequenzen ermöglicht.
Um auch in der Betriebsschaltung den Eingangs- oder Ausgangsscheinwiderstand der Filteranordnung in seiner Frequenzab- hängigkeit in Übereinstimmung zu bringen mit dem Wellenwiderstandverlauf der Filter, welcher für die Sperrwirkung ausgenutzt wird, werden zufolge Fig. 4 vor oder hinter die Filter F1, F2, F3 Endnetzwerke N1, N2, N3 geschaltet,
die den im Sperrbereich der Filter erfolgenden Scheinwiderstandsverlauf beeinflussen, im Gegensatz zu der bekannten Anwendung solcher Endnetzwerke, mit welcher eine Scheinwiderstandsebnung im Durchlassbereich bezweckt wird, ohne dass hierfür die Durchlassdämpfung der Filter ge ändert wird.
Als Filter werden zweckmässig die bekannten n-, T-, Brücken oder Differen tialschaltungen verwendet, bei denen bezüg lich der Grenzfrequenzen der Wellenwider stand der Grundglieder Unendlichkeitsstellen besitzt.
Dabei werden die Grenzfrequenzen nicht an die Grenzen des zu übertragenden Frequenzbandes gelegt, wie es bisher der Fall ist, sondern in Übereinstimmung gebracht mit den abzusperrenden Frequenzen der be nachbarten Sender:
Auf diese Art wird der Durchlassbereich wesentlich verbreitert und so im praktisch verwendeten Bereich eine Dämp- fungsverminderung erzielt, wie zum Beispiel in der Kurve B der Dämpfungswert für die Frequenz f 2 grösser als in der Kurve B' ist.
Die eigentliche Sperrwirkung für die Nachbarfrequenzen von der Leitungsseite aus wird, wie schon geschildert; durch Maximal stellen des Eingangsscheinwiderstandes der Filter erreicht. Der Eingangsscheinwider- stand im Sperrbereich wird dabei durch Zu schalten von Endnetzwerken oder Korrek- tionsgliedern zu den eigentlichen Filtern in der gewünschten Weise beeinflusst.
So enthält die in Fig. 5 gezeigte Schal tung des Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemässen- Filteranordnung Glieder- FL. F2, F3 des Grundfilters und Endnetzwerke <I>N1, N2,</I> N3 sowie Korrektionsglieder I±1, Durch die so angeordneten 1_nduk- tivitäten und Kapazitäten werden zum Bei spiel Scheinwiderstands- und Dämpfungs- kurven erzielt, wie sie zum Zusammenführen der in den Sendern S1,
82,<B>83,</B> erzeugten Trägerwechselströme dienen sollen, um diese Ströme in die Leitung L zu bringen.
Für den Fall der Frequenztrennung in Trägerfrequenz -Mehrfachtelephonie-Anlagen sind an die Stelle der Sender S1, S2, S3 die Empfänger zu denken. Die Form der End- netzwerke und Korrektionsglieder kann sich ändern, nämlich komplizierter oder einfacher werden je nach dem Frequenzabstand der Sender.
Filter arrangement for separating or merging high frequency alternating voltages, especially in wire radio systems and line-directed carrier frequency multiple telephony systems: It is known to transmit messages on lines by means of high-frequency alternating currents,
to carry out the so-called wire radio. In this case, several modulated carrier frequencies are pressed at the same time onto a common line or a number of such lines via filter arrangements. Also in the line-directed carrier frequency multiple telephony, a number of carrier frequencies - modulated with different messages - pressed through filter arrangements and at the same time on a line and separated again into the individual message channels on the receiving side by filter arrangements.
Such a known filter arrangement is shown schematically in FIG.
In this known arrangement, for example, carrier frequencies are generated in three transmitters S1, 82, 83 and modulated as required. These carriers are pressed onto a line L common to them via filters F1., F2, F3. The carriers are separated on the receiving side in the same way.
The filters used here, e.g. B. F'1, F2, F'3, are electrical screen means, the damping curves of which are shown in FIG. The attenuation is shown here as a function of the frequency. For example, let three carrier frequencies f 1, <B> <I> f2, </I> </B> f 3 along with their sidebands be transmitted. The three filters have their own damping curves A, B, <I> C </I>.
For example, A is the attenuation curve of a low-pass filter, B that of a filter that only allows a certain frequency band to pass, C the curve of a high-pass filter.
The setting of the range of the filter belonging to the carrier frequency f 2 presents difficulties here. For example, once the scroll range is set, the carrier frequency cannot be changed without rebuilding or replacing the filter. A precise setting of a certain, relatively narrow passage area is also difficult to carry out and only possible with the help of many switching parts.
The filters F1, F2, F3 of the arrangement according to FIG. 1 have. the task of the Fre quenzband ever to pass a transmitter, the frequencies that are generated in the other transmitters, but shut off, z. B. to allow the frequencies generated in the transmitter rS \ 1 only to reach the line L, that is, to prevent these frequencies from penetrating into the transmitters 82, 83 via the filters <I> F2, F3 </I>.
In the known arrangements, as follows from the curves in FIG. 2, this is achieved in such a way that the attenuation of the filters is made very large for the entire frequency range to be blocked. In this case, filter circuits must be used in which the characteristic impedance Z in the blocking range assumes high values and has minimum points at the cutoff frequencies. For example, curve B of filter F2 shows very high attenuation values for the frequencies <B> <I> fl, f3 in the stop range. </I> </B> Curves D show the characteristic impedance that is associated with belongs to the damping curves.
The filter F2 has a relatively narrow passband with steeply rising flanks of the damping curve. At the same time, this has the disadvantage that there is relatively high attenuation in the pass-through area.
In order to avoid these disadvantages, it is proposed according to the invention to use filters whose wave resistance profile has points of infinity at the cutoff frequencies.
3 to 5, the filter arrangement according to the invention is explained in Ausfüh insurance examples.
Fig. 3 shows a graphical representation of the attenuation and characteristic impedance curves, Fig. 4 shows the diagram of a filter arrangement, Fig. 5 shows the circuit diagram of a filter arrangement which is perfected compared to the illustrated in Fig. 4 th. In Vig. A, curve B 'shows the attenuation curve of the middle filter as a function of the frequency.
The curves A ', <B> C </B> show the attenuation curve of the filters belonging to the other frequencies. The pass band of the filter F2, for example, which belongs to the frequency f2, that is to say the transmitter 82, is now not dimensioned as narrow as curve B of FIG. 2 shows, but rather widened so that the cutoff frequencies of the filter with the frequencies <B> <I> fl, </I> </B> f 3 coincide and the filter in a very wide frequency range, z. B. between points a, b, has very little attenuation. Only at these points does the damping increase.
The filters are also dimensioned in such a way that the wave resistance, the course of which is recorded as curve D ', has infinity points for the frequencies of the other transmitters to be blocked. If, for example, the frequency f 3 with its sidebands is fed from the transmitter 83 via the filter F3 to the line L and this line has a characteristic impedance of 150 ohms, then the characteristic impedance is des Fil ters F2, to which the characteristic impedance curve D 'belongs, very high for this frequency, e.g. B. a few thousand ohms.
The same applies to the filter F1, whose attenuation curve is shown by curve A '. The major part of the energy is therefore fed to the line L without penetrating the other filter and transmitter parts. The attenuation curve in the blocked area only plays a subordinate role in this arrangement. The same considerations made here for three frequencies also apply to a larger number of frequencies, only that the attenuation and wave resistance curves then become more complicated.
The cut-off frequencies of the filters are selected in this case so that they coincide with the neighboring frequencies to be blocked, and that their pass bands do not closely enclose the frequency bands to be transmitted, as in the known arrangements, but are wider. This reduces the attenuation that prevails in the passband and, above all, enables the carrier frequencies belonging to the filters to be changed easily.
In order to bring the input or output impedance of the filter arrangement in its frequency dependence into agreement with the characteristic impedance curve of the filter, which is used for the blocking effect, according to FIG N1, N2, N3 switched,
which influence the impedance curve occurring in the blocking range of the filters, in contrast to the known application of such end networks, with which an impedance leveling in the passband is intended without changing the transmission attenuation of the filter.
The known n-, T-, bridges or differential circuits are expediently used as filters, in which the basic members have infinity points with respect to the limit frequencies of the wave resistance.
The cut-off frequencies are not placed at the limits of the frequency band to be transmitted, as has been the case up to now, but brought into line with the frequencies to be blocked from the neighboring transmitters:
In this way, the pass band is significantly widened and a reduction in attenuation is achieved in the practically used range, such as, for example, in curve B the attenuation value for frequency f 2 is greater than in curve B '.
The actual blocking effect for the neighboring frequencies from the line side is, as already described; achieved by setting the input impedance of the filter to the maximum. The input impedance in the restricted area is influenced in the desired way by connecting end networks or correction elements to the actual filters.
Thus, the circuit shown in Fig. 5 contains the embodiment of the inven tion filter arrangement members FL. F2, F3 of the basic filter and end networks <I> N1, N2, </I> N3 as well as correction elements I ± 1, The 1_inductivities and capacitances arranged in this way produce, for example, impedance and attenuation curves like those for merging the one in transmitters S1,
82, 83, are intended to be used to bring these currents into line L.
In the case of frequency separation in carrier frequency multiple telephony systems, the receivers should be considered instead of the transmitters S1, S2, S3. The form of the end networks and correction elements can change, namely become more complicated or simple depending on the frequency spacing of the transmitters.