DE1178957B - Nach der Betriebsparametertheorie errechnete Tief-Hoch-Weiche - Google Patents

Description

• Nach der Betriebsparametertheorie errechnete Tief-Hoch-Weiche Die Erfindung betrifft eine nach der Betriebsparametertheorie berechnete, aus einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter bestehende Frequenzweiche.
• Bei der Entwicklung einer aus einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter bestehenden Frequenzweiche nach der Betriebsparametertheorie geht man vielfach so vor, daß die Realisierung nur für eines der beiden Teilfilter (vorzugsweise für das Tiefpaßfilter) vorgenommen wird und daraus die Schaltelemente für das Hochpaßfilter durch die frequenzreziproke Transformation ?.' = -# ermittelt werden. Nach welchen Gesichtspunkten dabei die Parameter der charakteristischen Funktion zu bestimmen sind und wie die Umrechnung fertiger Filterschaltungen zu erfolgen hat, geht aus der -einschlägigen Literatur hervor. Dabei ergibt sich für jeden Kondensator im Tiefpaßfilter eine Spule im Hochpaßfilter und umgekehrt. Auf diese Weise erhält man zwangläufig für die gesamte Weiche die gleiche Anzahl von Spulen und Kondensatoren, die sich jedoch sehr unterschiedlich auf die beiden Teilfilter verteilen.
• F i g. 1 zeigt eine Parallelweiche 7. Grades, bei der das Tiefpaßfilter sieben und das Hochpaßfilter drei Spulen enthält; F i g. 2 zeigt die hierzu duale Schaltung als Reihenweiche, für die sich drei Spulen im Tiefpaßfilter und sieben Spulen im Hochpaßfilter ergeben.
• Im Schrifttum ist ferner bereits die Anregung zu finden, unter Heranziehung der Betriebsparametertheorie aus zwei eingangsseitig parallelgeschalteten Abzweigfiltern bestehende Tief-Hoch-Weichen zu entwerfen, bei welchen als Hochpaßfilter eine Siebschaltung dient, die in dem an den Weichenstamm angeschlossenen Längszweig sowie in den übrigen Längszweigen ausschließlich Kondensatoren enthält, während die bei endlichen Frequenzen geforderten Dämpfungspole dieses Hochpaßfilters auf Reihenresonanzkreise in den Querzweigen zurückgehen, und bei welchen das Tiefpaßfilter, das mit einer Spule als Längszweig an den Weichenstamm angrenzt, unter Zugrundelegung einer charakteristischen Funktion mit einem doppelten Pol bei der Frequenz Unendlich so realisiert ist, daß im Fall gleich vieler Dämpfungspole des Hochpasses und des Tiefpasses bei endlichen Frequenzen die Gesamtzahl der Kondensatoren der Weiche höher ist als die Gesamtzahl der Spulen. Letzteres wird bei einer näher erläuterten Ausführungsform dieser Gattung von Weichen durch ein Tiefpaßfilter erreicht, das aus einer Folge von Brune-Abspaltungen hervorgeht, bei der vom Weichenstamm aus gerechnet dem zweiten Querabbau ein Dämpfungspol bei Unendlich entspricht. Demgemäß folgt beim Tiefpaßfilter dieser bekannten Weiche, wie aus F i g. 3 ersichtlich, auf den als Spule ausgebildeten Längszweig, durch den dieses Filter mit dem Weichenstamm verbunden ist, ein Querzweig, der aus einem Reihenresonanzkreis besteht. An diesen Querzweig grenzt in Richtung auf den Filterausgang hin eine weitere Spule als Längszweig an, und mit dieser Spule ist der aus dem zweiten Querabbau hervorgehende Kondensator verbunden. Die übrigen Dämpfungspole des Tiefpaßfilters bei endlichen Frequenzen werden auf Grund des durch diesen Kondensator ermöglichten Überganges auf die duale Schaltung durch Parallelresonanzkreise in deren Längszweigen hervorgerufen. Die Querzweige der dualen Schaltung sind durch Kondensatoren verwirklicht.
• Die Siebschaltung nach der Erfindung gehört ebenfalls der vorangehend näher umrissenen Gattung von Tief-Hoch-Weichen mit einem Hochpaßfilter aus Kondensatoren und Reihenresonanzkreisen an, für welche eine die Gesamtzahl der Spulen der Weiche übersteigende Gesamtzahl von Kondensatoren sich ergibt. Basis für diesen Vergleich der Spulenzahl mit der Anzahl der Kondensatoren sind Weichen, bei welchen vom Tiefpaß und vom Hochpaß die gleiche Zahl von Dämpfungspolen bei endlichen Frequenzen gefordert werden. In Abweichung von den bisher bekanntgewordenen Siebschaltungen dieser Gattung ist für die Weiche nach der Erfindung ein Tiefpaßfilter kennzeichnend, bei welchem auf Grund der beim Abspaltprozeß eingehaltenen Reihenfolge die Dämpfungspole bei endlichen Frequenzen ausschließlich durch Parallelresonanzkreise in den Filter-Längszweigen herbeigeführt und alle Querzweige des Filters durch Kondensatoren verwirklicht sind. Mit der Lehre nach der Erfindung sind somit Tief-Hoch-Weichen realisierbar, welchen zum einen die Vorteile eigen sind, die sich bei Weichen mit der Betriebsparametertheorie erreichen lassen und die zum anderen ein nicht mehr unterschreitbares Minimum an Spulen aufweisen.
• Die Weiche nach der Erfindung läßt sich, sofern sich dies als zweckmäßig erweisen sollte, dahingehend modifizieren, daß als Tiefpaßfilter eine Siebschaltung dient, deren charakteristische Funktion drei oder mehr Pole bei Unendlich hat.
• Es ist zwar bereits eine Tief-Hoch-Weiche bekannt, deren Weichenteilfilter die gleiche Konfiguration zeigen wie die WeichenteilfiIter der Siebschaltung nach der Erfindung. Die Vorteile, die durch die Anwendung der Betriebsparametertheorie bei Weichen im grundsätzlichen erzielbar sind, werden bei dieser bekannten Weiche offensichtlich nicht ausgenutzt.
• F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer nach den Lehren der Erfindung ausgebildeten Weiche, zu deren Erläuterung die durch F i g. 1 und 3 gezeigten Weichenschaltungen zweckmäßig heranzuziehen sind. Bei der durch F i g. 1 veranschaulichten Weiche 7. Grades hat die charakteristische Funktion für das normierte Tiefpaßfilter auf Grund ihrer Form nur einen einfachen Pol bei Unendlich. Bei der Weiche nach der Erfindung ist ebenso wie bei der durch F i g. 3 veranschaulichten, dem Stande der Technik angehörenden Weiche beim Entwurf des Tiefpasses von einer charakteristischen Funktion für das normierte Tiefpaßfilter auszugehen, die einen doppelten Pol bei Unendlich enthält. Gegenüber dem Tiefpaßfilter der Weiche nach F i g. 1 ist somit beim Tiefpaßfilter der Weichen nach F i g. 3 und 4 der Funktionsgrad der charakteristischen Funktion des normierten Tiefpasses um Eins auf Acht zu erhöhen. Als charakteristische Funktion des normierten Tiefpaßfilters der bekannten Weiche nach F i g. 3 und des durch F i g. 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiels der Weiche nach der Erfindung ergibt sich somit Bei dem durch F i g. 4 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Weiche nach der Erfindung hat die beim Hochpaßfilter gleichfalls durchgeführte Erhöhung des Funktionsgrades der charakteristischen Funktion um Eins gegenüber der Weiche nach F i g. 1 eine zusätzliche Querspule am Hochpaß-Ausgang zur Folge. Beim Entwurf des Tiefpaßfilters der Weiche nach F i g. 4, das durch eine als Längszweig dienende Spule mit dem Weichenstamm verbunden ist, wird erfindungsgemäß unmittelbar nach der Vollabspaltung dieser Spule bereits auf die duale Schaltung übergegangen.
• F i g. 5 zeigt eine Weichenschaltung, die zu dem durch F i g. 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Weiche nach der Erfindung dual ist. Demgemäß sind bei der Weiche nach F i g. 5 das Hochpaßfilter und das Tiefpaßfilter eingangsseitig durch Vorn-Reihenschaltung verbunden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Nach der Betriebsparametertheorie errechnete Tief-Hoch-Weiche mit zwei eingangsseitig parallelgeschalteten Abzweigfiltern, bei welcher als Hochpaßfilter eine Siebschaltung vorgesehen ist, die in dem an den Weichenstamm angeschlossenen Längszweig sowie in den übrigen Längszweigen ausschließlich Kondensatoren enthält, während die bei endlichen Frequenzen geforderten Dämpfungspole dieses Hochpaßfilters auf Reihenresonanzkreise in den Querzweigen zurückgehen, und bei welcher das Tiefpaßfilter, das mit einer Spule als Längszweig an den Weichenstamm angrenzt, unter Zugrundelegung einer charakteristischen Funktion mit einem doppelten Pol bei der Frequenz Unendlich so realisiert ist, daß im Fall gleich vieler Dämpfungspole bti endlichen Frequenzen des Hochpasses und des Tiefpasses die Gesamtzahl der Kondensatoren der Weiche höher ist als die Gesamtzahl der Spulen, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter, bei welchem auf Grund der beim Abspaltprozeß eingehaltenen Reihenfolge die Dämpfungspole bei endlichen Frequenzen ausschließlich durch Parallelresonanzkreise in den Filter-Längszweigen herbeigeführt und alle Querzweige des Filters durch Kondensatoren verwirklicht sind.
2. 2. Weichenschaltung, die zur Weiche nach Anspruch 1 dual ist.
3. 3. Abänderung der Weiche nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter, das aus einem normierten Tiefpaß mit einer charakteristischen Funktion hervorgeht, welche drei oder mehr Pole bei Unendlich aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Wilhelm C a u e r, »Theorie der linearen Wechselstromschaltungena, 2. Auflage, Berlin 1954, S. 432 bis 436 und 724; »SEG-Nachrichten«, Bd. 1, Heft 2, S. 4 bis 12 (1953); Ernst R u m p e 1 t, »Über den Entwurf elektrischer Wellenfilter mit vorgeschriebenem Betriebsverhalten«, S. 28 bis 30 und 69 bis 93 (Dissertation Technische Hochschule München; Tag der Einreichung der Arbeit: 7. Mai 1947, Tag der Annahme der Arbeit: 13. Mai 1947); Rudolf S a a 1, »Grundzüge des Entwurfs von Siebschaltungen nach modernen Berechnungsmethoden«, S.15 bis 23 (Sonderdruck der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft AEG FT 57 103 Inf. -Mappe 11/12; August 1954).