DE2718541A1 - Filterschaltung zur trennung eines elektrischen signals in zumindest zwei teile mit eigenem frequenzband - Google Patents

Description

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Patentanwalt* 26. April 1977

Dipl.-lng. C. Wallach ^ *

Dipl.- mn. G. κ och ^v 2 7 Ί 8 5 A 1

Dr.T. Kp.ihash

Dipl.-lng. R. l-eldkamp

8 München 2

Kaufingcrstr. 8, Tel. (089) 240275

Firma Industrie A. ZARU3SI S.p.A., i'ordenone (Italien)

"Filterschaltung zur Trennung eines elektrischen Signals in zumindest zwei Teile mit eigenem Frequenzband".

Die iCrfindung betrifft eine verbesserte Filterschaltung zur Trennung eines elektrischen Signals in zumindest zwei einzelne Bestandteile mit je einem eigenen Frequenzband. Derartige Schaltungen werden üblicherweise bei elektroakustischen Geräten zur wirklichkeitsgetreuen Tonwiedergabe von Informationssignalen angewandt, die von einem Abstimmapparat geliefert oder einem mit der Information bespielten Zeichenträger entnommen werden. Bekanntlich sind die besten Geräte dieser Art mit einer FiIterein-

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richtung ausgerüstet, die drei (aktive oder passive) Filter enthält, nämlich Tiefpaß, Bandpaß und Hochpaß, deren Ausgängen das wiederzugebende Informationssignal gleichzeitig zugeleitet wird. Der Ausgang eines jeden Steuerfilters ist dazu geeignet (über entsprechende Verstärkungsmittel), einen zugeordneten Verbraucher (Lautsprecher) anzusteuern. Der ideale Zustand für die wirklichkeitsgetreue Wiedergabe des Eingangsinformationssignals besteht in der Möglichkeit, daß die an den einzelnen Filterausgängen vorhandenen ( von den Verbrauchern zur gleichen Zeit wiedergegebenen) Signalbestandteile dieses eingangssignal wieder genau zusammenstellen. Gemäß der bekannten Lehre der Filter bedeutet das, daß die an den einzelnen Ausgängen des Tief- und des Hochpasses in Abhängigkeit von den Ansprechkurven dieser beiden Filter, durch den am Ausgang des Bandpasses vorhandenen Signalbestandteil nach ±hase und Amplitude ausgeglichen werden müssen. Bekanntlich heißt es bei der Lehre der Filter auch, daß dieser Ausgleich auch mittels einer Schaltung erzielt werden kann, der eine ausgesprochene Übersetzungsfunktion eigen ist, die (wenn höchstens drei Verbraucher eingesetzt werden, was auch der häufigste Fall ist) sich mit Bandpaßfiltern nicht erzielen läßt. Trotzdem wird der Bandpaß in der Regel dann angewandt, wenn seine kennzeichnende Übersetzungsfunktion der optimalen nahekommt. In jedem Fall führt der, sei es auch verbesserte, Bandpaß zu Phasen- und/oder AmplitudefehLern, die sich auf die gesamte Wirkungsweise der Filterschaltung auswirken. Letztenendes ist das elektrische Eingangssignal stets verzerrt, nachdem es durch die einzelnen Filter zerteilt und durch die zugeordneten Verbraucher wiedergegeben wurde.

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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Filterschaltung der eingangs beschriebenen Art, durch die die Nachteile der bekannten Technik auf einfache Weise beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Filterschaltung zur Trennung eines elektrischen Signals in zumindest zwei einander ergänzende Bestandteile mit eigenem Frequenzband gelöst, welche Filterschaltung entweder zumindest einen Tiefpaß, dessen Ausgang dazu geeignet ist, einen Verbraucher für Niederfrequenzsignale zu steuern, oder zumindest einen Hochpaß umfaßt, dessen Ausgang dazu geeignet ist, einen Verbraucher für Hochfrequenzsignale zu steuern, wobei der Eingang dieses Filters vom genannten elektrischen Signal angesteuert wird. Die Filterschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine algebraische Summierstufe umfaßt, die einen am Eingang des genannten Filters angeschlossenen Eingang sowie einen Subtraktionseingang aufweist, der am Ausgang des Filters angeschlossen ist, wobei die Summierstufe einen Ausgang besitzt, der dazu geeignet ist, einen weiteren Verbraucher für ergänzende Signale anzusteuern.

Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus folgender, erklärender, jedoch nicht einschränkender Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich hervor. Die einzige Figur zej$ eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die als Ganzes mit 1 bezeichnet und mit gestrichelter Linie gezeichnet ist. Die Schaltung 1 eignet sich dazu, ein elektrisches Signal 2 (das der Einfachheit halber als Sinuszeichen bezeichnet ist) an einem Eingang 3 zu empfangen, der einem Tiefpaß 4 und einem Hochpaß 5 gemeinsam ist. Der Tiefpaß 4 weist einen Aus-

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gang 6 auf, über welchen er dazu geeignet ist, einen Verbraucher 8 auf an sich bekannte Weise anzusteuern, und der Hochpaß 5 einen Ausgang 7> über welchen er dazu geeignet ist, einen Verbraucher 9 ebenfalls auf bekannte Weise anzusteuern. Die Verbraucher 8 und 9 vermögen Signalbestandteile in Nieder- bzw. Hochfrequenz zu empfangen und können aus besonderen Lautsprechern bestehen, die in einem (nicht dargestellten ) Hörkasten untergebracht sein können. Die Verbraucher 8 und 9 sind mit einem weiteren, ähnlichen Verbraucher 10 verbunden, der für äignalbestandteile mit Hittelfrequenz ausgelegt ist. iLrfindungsgemäß eignet sich der Verbraucher 10 dazu, von einem Ausgang 11 einer algebraischen Summierstufe 12 aus angesteuert zu werden, der atf" an sich bekannte Art mit einem oummiereingang 13 und zwei oubtraktionseingängen 14, 15 ausgerüstet ist. Der Eingang 13 ist mit dem den Filtern 4 und 5 gemeinsamen Eingang 3 verbunden, während die Eingänge 14 und 15 mit den Ausgängen 6 bzw. 7 derselben Filter 4 und 5 verbunden sind.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist einleuchtend und wird nicht beschrieben. Es sei nur bemerkt, daß an dem den Verbraucher 10 ansteuernden Ausgang 11 ein in einem mittleren Frequenzband liegender Signalbüstandteil vorhanden ist, welche frequenz im Summierer 12 durch .Subtraktion vom Signal 2 (das an den Eingängen

3 und 13 vorhanden ist) der an den Ausgängen 6 bzw. 7 der Filter

4 und 5 vorhandenen Mieder- und Hochfrequenzbestandteile erhalten wird. Außerdem wird der erwähnte Mittelfrequenzbestandteil anders wie bei der bekannten Technik - nicht einzeln mittels eines Bandpasses herausgesiebt, sondern durch Verwendung auf die

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Deschriebene Weise des algebraischen Summierers 12, der von den gleichen Signalen betätigt wird, mit denen das Signal an seinem Ausgang 11 eine genaue Übereinstimmung haben muß. Bekanntlich
hat der algebraische Summierer eine kennzeichnende ubersetzungsfunktion, die von der Frequenz unabhängig ist (so daß er keine eigenen Fehler einleitet), derart, daß an seinem Ausgang ein Signal vorhanden ist, das sich mit einem Vektor darstellen läßt, der das Ergebnis der algebraischen Vektorialsumme der die Eingangssignale darstellenden Vektoren ist. Daher läßt sich der am Ausgang 11 vorhandene Signalbestandteil durch einen Komplementvektor darstellen, der von den Amplitude- und Phasenabweichungen der an den Eingängen 14 und 15 vorhandenen Signale direkt bestimmt
wird. Es ist daher klar, daß die beschriebene Schaltung bei zweckmäßiger Bemaßung der einzelnen Bauglieder ermöglicht, das Eingangssignal 2 (das jede beliebige Form aufweisen kann) in drei
Bestandteile zu zerlegen, die jeweils solche Phasen- und Amplitudemerkmale besitzen, daß sie über die Verbraucher 8, 9, 10
die Wiedergabe desselben Eingangssignals gestatten und zwar ohne von der Filterschaltung 1 verursachte Fehler. _^in weiterer Vorteil der erfindun^sgemäßen Schaltung liegt darin, daß der algebraische Summierer - auf Grund der besonderen, oben angedeuteten Wirkungsweise - auch jede Funktionsstörung in den Filtern 4 und 5 ausgleicht, die z.B. auf Alterungserscheinungen der Bauglieder oder auf irgendeine andere äußere Ursache zurückzuführen ist.

Ijatürlich lassen sich an der beschriebenen Schaltung alle Änderungen anbringen, die in den Bereich der Erfindung fallen. Z.B. können die Filter 4· und 5 als aktive oder passive Schaltungen

ausgeführt werden, während der Summierer naturgemäß stets eine

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aktive ochaltung sein wird. Die erfindungsgemäße Filterschaltung ist zwar als vollständige Ausführungsform mit drei Wegen beschrieben worden, aber die Erfindung kann im wesentlichen mit denselben Vorteilen auch bei einer Zweiwegeschaltung Anwendung finden. In diesem Fall genügt es, den Tiefpaß 4 (oder den Hochpaß 5) mit den dazugehörigen Ein- und Ausgangsanschlüssen abzuschaffen, ohne dadurch die Wirkungsweise des Summierers 12 zu verändern, an dessen Ausgang stets ein Komplementärsignal vorhanden ist, das dazu geeignet ist, das Eingangssignal 2 zusammen mit dem in der Schaltung; 1 verwendeten Ausgangssignal des Hochpasses (bzw. des Tiefpasses) wiederherzustellen. Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß bei kleinen Änderungen mehrere Tiefpaß- und/oder Hochpaßfilter in einer Schaltung mit zwei oder mehr Wegen angewandt werden können, die ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung enthalten sind.

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Leerseite

Claims (3)

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i^; Λ ¹J? E N T ANSPRÜCHE

1,/ Filterschaltung zur Trennung eines elektrischen Signals in zumindest zwei einander ergänzende Bestandteile mit eigenem Frequenzband, welche Filterschaltung entweder zumindest einen Tiefpaß, dessen Ausgang dazu geeignet ist, einen Verbraucher für Kiederfrequenzsignale zu steuern, oder zumindest einen Hochpaß umfaßt, dessen Ausgang dazu geeignet ist, einen Verbraucher für Hochfrequenzsignale zu steuern, wobei der Eingang dieses Filters vom genannten elektrischen Signal angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet , daß sie außerdem eine algebraische Summierstufe umfaßt, die einen am Eingang des genannten Filters angeschlossenen Eingang sowie eine Subtraktionseingang aufweist, der am Ausgang des Filters angeschlossen ist, wobei die oummierstufe einen Ausgang besitzt, der dazu geeignet ist, einen weiteren Verbraucher für ergänzende Signale anzusteuern.

2. Filterschaltung nach Anspruch 1, die sowohl den genannten Tiefpaß als auch den Hochpaß enthält, wobei die Einsänge der Filter miteinander und mit dem oummiereingang der algebraischen Summierstufe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierstufe zwei oubtraktionseingänge aufweist, die mit dem Ausgang des Tiefpasses bzw. mit dem Ausgang des Hochpasses verbunden sind.

3. Filterschaltung nach den vornergehenden Ansprüchen, im wesentlichen wie anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben und für die angegebenen Verwendungszwecke bestimmt.

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ORIGINAL INSPECTED