DE479924C - Electrical network, especially wave filters - Google Patents

Electrical network, especially wave filters

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DE479924C DEST42292D DEST042292D DE479924C DE 479924 C DE479924 C DE 479924C DE ST42292 D DEST42292 D DE ST42292D DE ST042292 D DEST042292 D DE ST042292D DE 479924 C DE479924 C DE 479924C
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Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 27. JULI 1929ISSUED ON JULY 27, 1929

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21g GRUPPECLASS 21g GROUP

St 422Q2 Villa/21gSt 422Q2 Villa / 21g

Tag der Bekanntmachung über die Einteilung des Patents: 4. JuliPublication date of the division of the patent: July 4th

Standard Telephones and Cables Limited in London Elektrisches Netzwerk, insbesondere Wellenfilter Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Februar 1927 abStandard Telephones and Cables Limited in London Electrical network, in particular wave filters Patented in the German Empire on February 24, 1927

ist in Anspruch genommen.is used.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Netzwerke, wie z. B. Wellenfilter, und bezweckt die Verminderung der Herstellungskosten solcher Netzwerke und die bessere Ausnutzung der zur Herstellung ihrer elektrischen Bestandteile notwendigen Baustoffe. The invention relates to electrical networks such. B. wave filters, and aims to reduce the production costs of such networks and to make better use of those for producing them electrical components necessary building materials.

Das Wesen der· Erfindung wird im folgenden beschrieben durch Vergleich der neuen, gemäß der Erfindung verbesserten Anordnungen mit den Filtern vom bekannten Kettenleitertyp. Man findet bei den Kettenleiterfiltern häufig Sternschaltungen aus drei Kapazitäten oder Dreieckschaltungen aus drei Induktivitäten, wobei die drei Elemente voneinander verschiedene Scheinwiderstände haben können.The essence of the invention is described below by comparing the new, according to the invention improved arrangements with the filters of the known ladder type. One often finds star connections of three capacitors in the ladder-line filters or delta connections from three inductors, the three elements can have different apparent resistances from each other.

Nach der Erfindung werden diese Schaltungen durch Dreieckschaltungen aus kleineren Kapazitäten und Sternschaltungen aus kleineren Induktivitäten ersetzt, wodurch sich auch ein neuartiger Aufbau der Netzwerke ergibt. Diese sind sparsamer im Materialverbrauch und haben dabei dieselben elektrisehen Eigenschaften wie die entsprechenden Kettenleiter.According to the invention, these circuits are made up of smaller ones by triangular connections Capacities and star connections from smaller inductances are replaced, which means that there is also a new type of structure for the networks. These are more economical in terms of material consumption and have the same electrical properties as the corresponding ones Chain ladder.

Die Abb. 1 und 2 dienen zur Erläuterung eines allgemeinen Satzes, auf dem die Erfindung sich aufbaut. Abb. 3 bis 5 dienen zur '30 Erklärung der schrittweisen Verbesserung, die zu dem neuen, in Abb. 5 dargestellten Netzwerkaufbau führt. Die Abb. 6 bis 8 zeigen die Ableitung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.Figs. 1 and 2 serve to explain a general sentence on which the invention builds up. Figs. 3 to 5 are used to explain the gradual improvement that leads to the new network structure shown in Fig. 5. Figs. 6 to 8 show the derivation of another embodiment of the invention.

Abb. ι und 2 zeigen eine Sternschaltung aus den drei allgemeinen Scheinwiderständen Za, Zj und Zc und eine Dreieckschaltung aus den drei Scheinwiderständen Z'a, Z'ι und Z'c\ diese können so bestimmt werden, daß bezüglich aller elektrischen Eigenschaften, die durch Messungen von den Klemmen A, B, C aus bestimmt werden können, Gleichwertigkeit besteht. Die Bedingungen, unter denen die beiden Schaltungen einander gleichwertig sind, sind bekanntlich gegeben durch die Gleichungen:Ι Fig. And 2 show a star connection of the three general impedances Za, Zj and Zc and a delta connection of the three impedances Z 'a, Z'ι and Z'c \ this can be determined so that with respect to all electrical characteristics, can be determined by measurements from terminals A, B, C , equivalence exists. As is known, the conditions under which the two circuits are equivalent are given by the equations:

Z'cZ'c 7'7 ' 7'7 ' rl j rl j CC. a κ a κ 7'7 '

7· — 7.7 - 7.

zb z b

(ι)(ι)

a . „ ■ c a . "■ c <-<-

Es ist ohne Rücksicht auf die Natur der Scheinwiderstände des gegebenen Netzwerks stets möglich, ein gleichwertiges Netzwerk der anderen Art zu verwirklichen, das dem gegebenen wenigstens für eine bestimmte Freqüenz elektrisch gleichwertig ist.
\ Gleichwertigkeit für alle Frequenzen wird dagegen nur erreicht, wenn die Impedanzen des gegebenen Netzwerkes alle von der gleichen;Regardless of the nature of the impedances of the given network, it is always possible to realize an equivalent network of the other type, which is electrically equivalent to the given one at least for a certain frequency.
\ Equivalence at all frequencies, however, only be achieved if the impedances of the given network all of the same;

4Ϋ99244Ϋ9924

Art sind und sich in der Größe nur um einfache Zahlenfaktoren unterscheiden.Type and differ in size only by simple numerical factors.

Eine Dreieckschaltung aus Kapazitäten kann z. B. so aufgebaut werden, daß sie bei allen Frequenzen einer gegebenen Sternschaltung aus Kapazitäten gleichwertig ist. Dasselbe gilt z. B. für Netzwerke aus Induktivitäten oder aus zusammengesetzten Impedanzen mit den gleichen Resonanzfrequenzen, ίο Eine Untersuchung der Gleichungen ι zeigt, daß die Summe der Scheinwiderstände der drei Zweige der Dreieckschaltung mehr als das Doppelte von der Summe der Zweigimpedanzen der entsprechenden Sternschaltung ist. Daraus folgt, daß die Gesamtkapazität in einer Dreieckschaltung aus Kondensatoren weniger als halb so groß ist wie die Gesamtkapazität in der entsprechenden Sternschaltung und die Gesamtinduktivität in einer Sternschaltung aus Spulen weniger als halb so groß, ist wie die Gesamtinduktivität in der entsprechenden Dreieckschaltung.A delta connection of capacitances can, for. B. be built so that they are at all Frequencies of a given star connection of capacitances is equivalent. The same thing applies e.g. B. for networks of inductors or composite impedances with the same resonance frequencies, ίο An examination of the equations ι shows that the sum of the apparent resistances of the three branches of the delta connection is more than twice the sum of the branch impedances of the corresponding star connection is. It follows that the total capacitance in a delta connection is made up of capacitors is less than half the total capacity in the corresponding star connection and the total inductance in a star connection of coils is less than half as large as the total inductance in the corresponding delta connection.

Daher ist es vorteilhaft, soweit möglich, in irgendeinem Übertragungsnetzwerk Dreieckschaltungen von Kapazitäten statt Sternschaltungen und Induktivitäten in Sternschaltungen statt Dreieckschaltungen anzuwenden.It is therefore advantageous to use triangular connections as far as possible in any transmission network of capacitances instead of star connections and inductances in star connections instead of delta connections.

Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung ein elektrisches Netzwerk, insbesondere ein Wellenfilter, das eine Dreieckschaltung aus Kapazitäten oder eine Sternschaltung aus Induktivitäten enthält, die elektrisch gleichwertig ist einer Sternschaltung aus Kapazitäten bzw. einer Dreieckschaltung aus Induktivitäten in einem gleichwertigen Netzwerk nach dem Kettenleiterschema.Accordingly, the invention relates to an electrical network, in particular a wave filter that is a delta connection of capacitances or a star connection of inductances, which is electrically equivalent to a star connection of capacitances or a delta connection of inductances in an equivalent network according to the ladder diagram.

Die Anwendung der Ineinanderüberführung von Stern- und Dreieckschaltungen auf das Beispiel von Wellenfiltern ist in den Abb. 3 bis 7 erläutert. Abb. 3 zeigt den bekannten Aufbau eines zusammengesetzten Filters, das hohe Frequenzen durchläßt und das aus einem symmetrischen Glied zweiter Art (Sternschaltung) und zwei Halbgliedern besteht. Das symmetrische Glied enthält zwei Reihenkapazitäten C12 und einen Nebenschlußschwingungskreis L22, C22. Die Halbglieder sind ähnlich aufgebaut, enthalten aber Elemente anderen Wertes. Die Glieder haben, wie vorausgesetzt wird, an den Vereinigungspunkten paarweise die gleichen Wellenwiderstände, unterscheiden sich aber in den Fortpflanzungsgrößen. Im vorliegenden Fall hat die Dämpfung drei Punkte, an denen sie (praktisch) unendlich wird. Sie entsprechen . den drei Resonanzfrequenzen der drei Nebenschlußkreise. Diese Frequenzen liegen natürlich im Dämpfungsbereich unterhalb des Durchlas sigkeitsbereich.es.The application of the interconnection of star and delta connections to the example of wave filters is explained in Figs. 3 to 7. Fig. 3 shows the known structure of a composite filter which allows high frequencies to pass and which consists of a symmetrical element of the second type (star connection) and two half-elements. The symmetrical element contains two series capacitances C 12 and a shunt oscillation circuit L 22 , C 22 . The half-links have a similar structure, but contain elements of different value. As is assumed, the links have the same wave resistances in pairs at the junction points, but differ in terms of their propagation quantities. In the present case, the attenuation has three points at which it becomes (practically) infinite. You correspond. the three resonance frequencies of the three shunt circuits. These frequencies are of course in the attenuation range below the permeability range.es.

Gewöhnlich begnügt man sich, nachdem man ein solches Filter entworfen hat, damit, die ähnlichen Elemente von benachbarten Gliedern zu einfachen Elementen zusammenzuziehen. Im Sonderfall der Abb. 3 führt dies zum Netzwerk der Abb. 4, worin die Reihen- 6g kapazitäten Ca und Cb gleich sind den resultierenden Kapazitäten der Reihenschaltungen C11, C12 und C12, C13. Der Stern C„, Cb, C22 besteht im allgemeinen aus ungleichen Kapazitäten, hat also keinerlei Symmetrie infolge der willkürlichen Auswahl der Filterglieder. Usually, once such a filter has been designed, one is content with contracting the similar elements of neighboring terms into simple elements. In the special case of Fig. 3, this leads to the network of Fig. 4, in which the series capacitances Ca and Cb are equal to the resulting capacitances of the series circuits C 11 , C 12 and C 12 , C 13 . The star C ″, Cb, C 22 generally consists of unequal capacitances, so it has no symmetry whatsoever as a result of the arbitrary selection of the filter elements.

Nach der Erfindung wird die Verbesserung des Filteraufbaues dadurch weitergeführt, daß der Kapazitätenstern durch ein Dreieck aus kleineren Kapazitäten ersetzt wird, die nach Gleichung 1 berechnet werden. Die endgültige Form des Filters zeigt Abb. 5. Die Werte der Kapazitäten Cn, C'h und Cc im Dreieck sind:According to the invention, the improvement of the filter structure is continued in that the star of capacitance is replaced by a triangle made up of smaller capacitances, which are calculated according to equation 1. The final shape of the filter is shown in Fig. 5. The values of the capacitances C n , C'h and Cc in the triangle are:

CbC,C b C,

2222nd

Ca C a C22 C 22

(2)(2)

C a CbC a Cb

Die Übertragungseigenschaften des Netzwer- g0 kes nach Abb. 5 können analytisch bestimmt werden, wenn die Werte der Impedanzelemente gegeben sind. Aber das umgekehrte Verfahren, die Werte der Elemente zu bestimmen, wenn die Übertragungseigenschaften vorgeschrieben sind, ist äußerst schwierig, wenn man nicht den oben angegebenen Weg verfolgt. Nach diesem Verfahren ist das Netzwerk bezogen auf ein gleichwertiges Netzwerk aus mehreren Gliedern vom einfachen Kettenleitertyp. The transmission characteristics of 0 g net- kit according to Fig. 5 may be analytically determined when the values of the impedance elements are given. But the reverse process of determining the values of the elements when the transmission properties are prescribed is extremely difficult if one does not follow the route given above. According to this method, the network is of the simple ladder type in relation to an equivalent network of several links.

Die Eigenschaften der Netzwerke vom Kettenleitertyp sind aber sehr genau bekannt. Man kann daher eine- Anzahl von solchen symmetrischen Gliedern und Halbgliedern auswählen, die verschiedene Dämpfungskurven haben, und sie so zusammensetzen, daß die Dämpfungen sich einfach addieren, ohne daß Reflexionsverluste an den Verbindungsstellen entstehen. Auf diese Weise läßt sich no das Filter so aufbauen, daß bestimmte Forderungen an seine Selektivität erfüllt werden. Dies ist das praktisch einfachste Verfahren und vielleicht das einzige praktisch durchführbare. Hinterher kann, wie gezeigt, die Zusammenziehung zu einem einzelnen Glied erfolgen, das den neuen, der Erfindung entsprechenden Aufbau hat.However, the properties of the ladder-type networks are very precisely known. A number of such symmetrical links and half links can therefore be used select, which have different damping curves, and put them together in such a way that the attenuations simply add up without any reflection losses at the connection points develop. In this way, the filter can be set up in such a way that certain requirements in terms of its selectivity. This is practically the simplest procedure and perhaps the only one that is practically feasible. Afterwards, as shown, the Contraction to a single limb that corresponds to the new, according to the invention Structure has.

Die Abb. 6 bis 8 zeigen die Ableitung eines Netzwerkes, bei der von dem Übergang vom Dreieck aus Induktivitäten auf den Stern Gebrauch gemacht wird.Figs. 6 to 8 show the derivation of a network in which from the transition from Triangle is made up of inductors on the star.

Der grundlegende Aufbau des Netzwerks ist in Abb. 6 gezeigt. Es enthält ein symmetrisches Kettenleiterglied erster Art (Dreieckschaltung) und zwei Halbglieder ähnlicher Form, wobei sich die Impedanzen aller Glieder um konstante Faktoren unterscheiden. Das Netzwerk ist, ebenso wie das der Abb. 5, ein Filter, das hohe Frequenzen durchläßt. Es entspricht dem der Abb. 3, insofern jedes Glied (oder Halbglied) eine Frequenz aufweist, für die die Dämpfung (praktisch) unendlich groß wird, nämlich jedes die Resonanzfrequenz des im Leitungszug liegenden Stromresonanzkreises.The basic structure of the network is shown in Fig. 6. It contains a symmetrical Chain ladder link of the first type (delta connection) and two half links similar Shape, with the impedances of all members differing by constant factors. The network, like that of Fig. 5, is a filter that allows high frequencies to pass. It corresponds to that of Fig. 3, insofar as each link (or half-link) has a frequency, for which the damping is (practically) infinitely large, namely each the resonance frequency of the current resonance circuit in the cable run.

Abb. 7 zeigt die Filterform, die gewöhnlich durch Zusammenziehen der benachbarten Elemente gleicher Art in einfache Elemente hergestellt wird. Die Induktivität L'b entspricht der Parallelschaltung von L24 und Z.25 in Abb. 6, die Induktivität L'a entspricht L25 und Z-26 und die Induktivität L'c der Induktivität L15 in Abb. 6.Fig. 7 shows the filter shape which is usually made by contracting adjacent elements of the same type into simple elements. The inductance L'b corresponds to the parallel connection of L 24 and Z. 25 in Fig. 6, the inductance L ' a corresponds to L 25 and Z-26 and the inductance L' c corresponds to the inductance L 15 in Fig. 6.

Abb. 8 zeigt das gemäß der Erfindung weiterentwickelte Netzwerk, bei dem die Dreieckschaltung aus L'a, L'b und L'c in Abb. 7 ersetzt ist durch den Stern aus den Induktivitäten La, Lb und Lc- Die Werte der Sterninduktivitäten sind:Fig. 8 shows the network developed according to the invention, in which the delta connection of L ' a , L'b and L' c in Fig. 7 is replaced by the star from the inductances L a , Lb and L c - the values of Star inductances are:

undand

__ aa KK + K ++ K + -K-K L'cL'a L 'c L ' a KK ■L'c ■ L ' c L.. =L .. = L'aL'b L ' a L' b

(3)(3)

Man ersieht aus beiden Beispielen, daß die gemäß der Erfindung hergestellten Netzwerke sich nur hinsichtlich des geringen Materialverbrauchs, sondern auch hinsichtlich des Aufbaues von dem. bekannten Kettenleiteraufbau unterscheiden.It can be seen from both examples that the networks produced according to the invention only in terms of the low material consumption, but also in terms of the structure of the. known chain ladder structure differentiate.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrisches Netzwerk, insbesondere Wellenfilter, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Dreieckschaltung aus Kapazitäten oder eine Sternschaltung aus Induktivitäten enthält, die elektrisch gleichwertig ist einer Sternschaltung aus Kapazitäten bzw. einer Dreieckschaltung aus Induktivitäten in einem gleichwertigen Netzwerk nach dem Kettenleiterschema.1. Electrical network, in particular wave filter, characterized in that there is a delta connection made up of capacitances or a star connection made up of inductances contains, which is electrically equivalent to a star connection of capacitors or a delta connection of inductivities in an equivalent network according to the ladder diagram. 2. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Nebenschlußimpedanzen enthält, die an je einer entsprechenden Klemme durch eine Dreieckschaltung dreier Kapazitäten miteinander gekoppelt sind, und der dritte Dreieckspunkt über eine weitere Impedanz mit den beiden anderen sich entsprechenden Klemmen der Nebenschlußimpedanzen verbunden ist.2. Electrical network according to claim i, characterized in that it contains two shunt impedances, each connected to a corresponding terminal a delta connection of three capacitances are coupled together, and the third Triangle point via a further impedance with the other two corresponding Terminals of the shunt impedances is connected. 3. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es in der einen Leitung zwei Reihenimpedanzen enthält, die über eine Impedanz verbunden sind, an deren beide Endklemmen zweipunktig ein Stern aus Induktivitäten angeschlossen ist, der mit seinem dritten Stempunkt an der anderen Leitung liegt.3. Electrical network according to claim i, characterized in that it in one line contains two series impedances, which are connected via an impedance are, to the two end terminals of which a star made of inductivities is connected at two points, which with his third stem point is on the other line. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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