DE2112200A1 - Bandsperre - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FR 969 035 Bandsperre

Insbesondere in der übertragungstechnik werden häufig Bandsperren zu Filterzwecken benötigt. Die meisten dieser Bandsperren weisen den Nachteil auf, daß sie im Nutzfrequenzband Verzerrungen hervorrufen und daß ihre Verwirklichung für schmale Frequenzbänder außerordentlich schwierig ist.

Um diesen Nachteilen aus dem Wege zu gehen, besteht die Tendenz, anstelle von Bandsperren Bandpässe einzusetzen, die das zu sperrende Frequenzband isolieren, d. h., den.in das Frequenzband des Bandpasses fallenden Anteil vom Gesamtsignal abziehen.

Diese Methode ist nur wirksam, wenn die effektive Sperrung zwischen dem vom Bandpaß ausgeblendeten Anteil und dem entsprechenden Anteil des Gesamtsigna]! erreicht werden kann. Auch bei dieser Methode sind an die Qualität der verwendeten Bauelemente hohe Forderungen zu stellen, wenn die Bandsperren hohe Qualität aufweisen sollen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bandsperre anzugeben, die gegenüber bekannten Anordnungen minimale Verzerrungen und auch

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bei schmalen Frequenzbändern nur einen relativ geringen Aufwand erfordern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Bandpaß vorgesehen ist / daß das zugeftihrte Signal einen in den Bandpaß fließenden Strom derart steuert, daß ein Signal erzeugt wird, das gleich oder proportional dem zugeführten Signal ist, bei dem aber die Komponenten des Frequenzbandes des Bandpasses fehlen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ein mit dem zu filternden Eingangssignal beaufschlagter Steuerkreis mit einer Stromquelle und mit dem Bandpaß verbunden ist, daß der Steuerkreis über die Stromquelle den Bandpaß ein Signal zuführt, daß sich aus einer ersten, konstanten Komponenten und aus einer zweiten, dem Eingangssignal ohne die im Frequenzband des Bandpasses liegenden Anteile proportionalen Komponenten zusammensetzt und daß die Stromquelle einen Ausgang aufweist, an dem ein dem erzeugten Signal proportionales Signal ansteht. Insbesondere ist auch vorgesehen, daß der Steuerkreis zusätzliche, das von der Stromquelle gelieferte Signal beeinflussende Elemente enthält, die Unterschiede zwischen der effektiven und der theoretischen Filterwirkung kompensieren. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Bandpaß ein geschaltetes Filter ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer Bandsperre bestehend aus

einem geschalteten Filter,

Fig. 2 eine entsprechende Bandsperre mit eine» zweistufigen, geschalteten Filter,

Fig. 3 das vollständige Schaltbild einer erfindungs-

gemäßen Bandsperre mit einem geschalteten FiI-

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ter,

• 4 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Bandsperre gemäß Fig. 3,

Fig. 5a ein Beispiel eines verwendbaren Filters und

Fig. 5b ein anderes Beispiel für ein verwendbares Filter.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 enthält einen Bandpaß BP, der aus einem geschalteten Filter GF aufgebaut ist und dessen Mittenfrequenz fO gleichzeitig die Schaltfrequenz ist. Das der Bandsperre zuzuführende Signal Vl wird am Eingang E zugeführt. Am Eingang E¹ wird im betrachteten Ausführungsbeispiel ebenfalls das Signal Vl angelegt. Das Signal Vl läßt sich allgemein als eine Funktion der Form Fl (ω, «Ο) angeben. Die Spannung V2 am Bandpaß BP ist ein durch die Funktion F2 (ω, ω.) gekennzeichnetes Signal, das für das Signal F₁ (ω, ωθ) ein auf ωθ gemittetes Band Δ ergibt. Dies ergibt sich aus der bekannten Wirkungsweise eines geschalteten Filters. Für den in den Bandpaß BP fließenden

Vl - V2 Strom erhält man I » . Der Strom IO ist aufgrund der Schaltung Ct ein konstanter Strom, so daß die Schaltungen stets richtig arbeiten unabhängig von den Augenblickswerten des Stromes I. Dies geschieht dadurch, daß die Schaltungen stets in ei- j nem linearen Betriebsbereich gehalten werden. Die Summe der beiden Ströme I und IO ist der Strom I', der über die Leitung Sl aus einer Stromquelle SQ geliefert wird. Die Bezeichnung Stromquelle sei hier so verstanden, daß der Strom I' sowohl aus der Stromquelle heraus als auch in sie hinein fließen kann. Die Stromquelle besteht aus den Transistoren T2, T3 und den Widerständen R2, R3. Die Stromquelle liefert an einem zweiten Ausgang S2 ein. Signal F3. Dabei ist F3 gleich KI¹ (K « konstant) F3 ■ k (IO + I) ■ klO + k-l-A + k = A +-Ir (Vl - V2) ,· hier ist A = k eine Konstante, die dem Gleichstromanteil entspricht.

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Sieht man vom Gleichetromanteil ab, so ist das Signal F3 proportional (Vl - V2); Vl stellt aber das empfangene Signal Fl (_ω, _ωΟ) dar und V2 ■ F2 (ωΟ, u»J wird aus den Komponenten von Fl (ω, ωΟ) gebildet, die vom gewählten Band Δ aus^gefiltert werden. D. h., (Vl - Vl) ist nichts anderes als das Signal Fl (ω, ωΟ) weniger die Anteile im gewählten Band Δ. Sieht man von der Gleichstromkomponenten ab, die korrigiert werden kann, so arbeitet die beschriebene Schaltung als Bandsperre.

Es sei darauf hingewiesen, daß beim betrachteten Ausführungsbeispiel die Steuerschaltung S so aufgebaut ist, daß das Signal Vl am Eingang E' gleich dem Signal Vl am Eingang E ist. Aufgrund des Signals Vl wird am Ausgang S2 ein Signal geliefert, das dem Signal Vl proportional ist und die im Band Δ des Bandpasses liegenden Komponenten nicht enthält. Sind die an den beiden Eingänden E und E¹ liegenden Signale Vl nicht mehr gleich groß, aber proportional, so ändert sich die Wirkungsweise überhaupt nicht. Das Signal am Ausgang S2 ist weiterhin proportional zu dem am Eingang E' liegenden Signal Vl ohne die Komponenten im Band Δ, d. h., das Signal an S2 ist noch proportional zu dem am Eingang E liegenden Signal Vl ohne die Komponenten im Band Δ . Gegenüber dem vorausgegangenen Fall ist lediglich der Proportionalitätskoeffizient unterschiedlich <

Das geschaltete Filter GF kann dann einen komplexeren Aufbau aufweisen, wenn sich die gesperrte Frequenz etwas von der Schaltfrequenz fO unterscheidet, wenn sie also Werte fO ± ε annimmt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 angegeben. Das geschaltete Filter GS¹ liefert hier die richtige Schaltfrequenz für das geschaltete Filter GS. Das Ausgangssignal F3 gibt wieder das Signal Fl zurück, aus dem die im Band Δ liegenden Komponenten entfernt sind, unter der Bedingung, daß V2 gleich den Komponenten von Fl im Band Δ ist, Komponenten, die im Signal Fl ein Signal Vi bilden. Besonders wenn man die Komponente der Frequenz fO in Fl heranzieht, erhält man ein Signal der Amplitude Vi_Q, wie es durch den Verlauf 61 in Fig. 4 angegeben ist. Aus diesem Signal erzeugt das aus vier Kapazitäten C bestehende geschaltete Filter GF ein

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- 5 -'
Rechtecksignal 62 der Amplitude V¹2 = - χ νΐ_Λ. Dieses Signal

U 1Γ O

enthält eine Grundwelle der Frequenz FO mit einer Amplitude V2 ' ⁼ 7 ^{x V}'²O- ^Daraus ergibt sich Vi_Q - V2_Q - Vi_Q - i χ | χ Vi₀ = VI₀ (I - ^₁) ft O.

Dem bereits definierten Strom E wird demnach eine ungewollte Komponente I2_Q überlagert. Diese Komponente findet sich auch wieder im Gesamtstrom I¹. Der Strom 12 ergibt sich aus Rl χ I2_ » Vi„

8 OO

- V2_Q « Vi_Q (1 ^) t was als k' Vi₀ geschrieben werden kann.

Der Faktor k* hänft von der Anzahl der Kapazitäten ab. Bei sechs Kapazitäten ist k¹ = (1 - ^_) . um das bestmögliche Arbeiten zu · gewährleisten muß der Strom I2_Q kompensiert werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt diese Kompensation durch Einfügen eines Rückkopplungskreises. Diese besteht aus einem Widerstand R5 und einer Kapazität C und erzeugt einen zu dem Strom I2_Q entgegengesetzten Strom, Der Strom I2_Q hat somit keine Rückwirkung auf den durch den Transistor Tl fließenden Strom I*. Fig. 3 stellt ein Beispiel für eine Kompensation dar, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Diese Kompensation kann auch bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durchgeführt werden.

Mit einem Filter bestehend aus sechs Kapazitäten kann man auf diese Weise für die Frequenz f0 eine Dämpfung von 30db erreichen.

Bei den betrachteten Ausführungsbeispielen wurde ein geschaltetes Filter verwendet, da diese Filterart ohne wesentliche Phasendrehung selektiv ist. Durch Einsatz dieser Filterart erhält man eine Bandsperre hoher Güte. Anstelle eines geschalteten Filters GF kann aber auch ein Filter eingesetzt werden, wie es in Fig. 5b dargestellt ist und im wesentlichen aus einem Parallelschwingkreis besteht. Dieses Filter und ebenso das geschaltete Filter ist von der allgemeinen Art, wie sie in Fig. 5a dargestellt ist. Diese Filterart wird häufig als Parallelimpedanz-Filter bezeichnet.

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Die erfindungsgemäSe Bandsperre eignet sich besonders für einen Einsatz in Übertragungssystemen, bei denen eine Vielzahl von Pilotfrequenzen verwendet werden. Dabei muß sichergestellt sein, daß zwar das Gesamtsignal keine Pilotfrequenzen enthält, daß aber die Pilotfrequenzen isoliert werden können. Am Ausgang S2 erhält man dementsprechend das Signal ohne die ausgesperrten Bänder oder Frequenzen. Gleichzeitig stehen die ausgesperrten Bänder oder Frequenzen an einem Abgriff des Filters zur Verfugung.

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Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE

1. Bandsperre, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandpaß vor-

und

gesehen 1st/ daß das zugeführte Signal einen In den Bandpaß fließenden Strom derart steuert, daß ein Signal erzeugt wird, das gleich* oder proportional dem zugeführten Signal 1st, bei dem aber die Komponenten des Frequenzbandes des Bandpasses fehlen.

2. Bandsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem zu filternden Eingangssignal beaufschlagter Steurkreis mit einer Stromquelle und mit dem Bandpaß verbunden 1st, daß der Steuerkreis über die Stromquelle dem Bandpaß ein Signal zuführt, das sich aus einer ersten, konstanten Komponenten und aus einer zweiten, dem Eingangssignal ohne die im Frequenzband des Bandpasses liegenden Anteile proportionalen Komponenten zusammensetzt und daß die Stromquelle einen Ausgang aufweist, an dem ein dem erzeugten Signal proportionales Signal ansteht.

3. Bandsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zusätzliche, das von der Stromquelle gelieferte Signal beeinflussende Elemente enthält, die unterschiede zwischen der effektiven und der theoretischen Filterwirkung kompensieren.

4. Bandsperre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß ein geschaltetes Filter ist.

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