DE602401C

DE602401C - Anordnung zur Aussiebung einer bestimmten Frequenz aus einem Frequenz-gemisch unter Anwendung eines in stehenden Wellen erregten Kettenleiters

Info

Publication number: DE602401C
Application number: DE1930602401D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Stenzel
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-01-31
Filing date: 1930-01-31
Publication date: 1934-09-15

Description

Es ist bekannt, zur Beseitigung von störenden Frequenzen, z. B. Oberschwingungen, bei Telegraphic-, Telephonie- und Verstärkeranlagen sogenannte Spulen- und Kondensatorketten zu· verwenden. Bei den bekannten Anordnungen wird die gegebene aus einem Frequenzgemisch bestehende Spannung dem einen Ende eines solchen Kettenleiters zugeführt und an dem anderen Ende des Kettenleiters die gewünschte Spannung entnommen bzw. einem Verbraucher zugeführt. Man benutzt dabei die Eigenschaft solcher Kettenleiter, alle Frequenzen von einer bestimmten Frequenz an zu unterdrücken bzw. durchzulassen.

Es ist auch bereits eine Anordnung zum störungsfreien Empfang in der drahtlosen Telegraphie bekanntgeworden, bei der der Empfänger mit einer vom Empfangsstrom durchfiossenen künstlichen Wellenleitung an zwei oder mehreren Stellen gekoppelt ist, die so gewählt sind, daß die Störwellen sich aufheben. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Spannung dem einen Ende der Wellenleitung zugeführt.

Gemäß der Erfindung wird die Anordnung zur Aussiebung einer bestimmten Frequenz aus einem Frequenzgemisch unter Anwendung eines in stehenden Wellen erregten Kettenleiters, von welchem die gewünschte Frequenz durch Ankopplung an verschiedene Punkte (Glieder) des Kettenleiter abgenommen wird, so ausgebildet, daß die Wechselspannung des zu siebenden Frequenzgemisches beiden Enden des Kettenleiters, und zwar vorzugsweise gleichphasig oder gegenphasig, zugeführt wird. Während bei der bekannten Anordnung, bei der die Spannung nur einem Ende der Leitung zugeführt wird, die Amplitude der reflektierten Welle infolge der Dämpfung kleiner ist als die aufgedrückte Welle und also an den Interferenzknoten die Amplitude nicht Null wird, gehen bei der erfindungsgemäßen Anordnung von beiden Enden des Kettenleiters Wellen gleicher Amplitude aus, so daß hier durch einfachen Abgriff an den Knotenpunkten eine wirksamere Ausschaltung· der Störwellen zu 'erreichen ist. Wird als Kettenleiter eine Spulenleitung benutzt, deren Grenzfrequenz verhältnismäßig weit oberhalb der Frequenz der zu entnehmenden Spannung liegt, so werden die zu entnehmende bzw. zu entnehmenden Frequenzen im wesentlichen ungedämpft weitergeleitet.

Das Wesen der Erfindung sei näher erläutert an Hand des in Abb. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles für den Fall einer Spulen-

*) Von dem 'Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Heinrich Stengel in Berlin-Reinickendorf.

1 1

kette. Man kann die Kette als Medium auffassen, bei dem die Fortpflanzungsgeschwindigkeit eines elektrischen Spannungsimpulses, d. h. die Anzahl der auf der Kette in der Zeiteinheit von dem Impuls zurückgelegten Glieder,

gegeben ist durch den Ausdruck ν =

wenn man mit L die Selbstinduktion und mit C die Kapazität eines Gliedes der Kette

ίο bezeichnet. Die Anzahl der Glieder der Spulenkette sei 2^a. In Abb. ι sind beispielsweise 48 Glieder angenommen, und diese sind vom Mittelpunkt ο der Kette aus (nach beiden Enden der Kette hin) numeriert. Die Entfernung eines bestimmten Punktes der Kette von ihrer Mitte betrage, von der Mitte ο aus gerechnet, χ Kettenglieder. Von der Spule s aus, durch die ein sinusförmiger Wechselstrom von der Frequenz η fließen möge, werde über die Kopplungsspulen b und c beiden Enden der Kette in der gezeichneten Stellung des Umschalters d die gleiche Spannung in gleicher Phase zugeführt. Um zu vermeiden, daß an den Kettenenden störende Reflexionen auftreten, ist die Kette an beiden Enden durch einen Abschlußwiderstand Z abgeschlossen, der gleich dem Wellenwiderstand ist (z = ]/-£-) · Der Verlauf der Span-

3Q nung ν längs der Kette ist dann durch den Ausdruck gegeben (wenn die Zeit mit t bezeichnet ist):

. a—x\ I « +

V = COS2JT Mi · s 14- COS27r «5 «-

I λ j \ λ

oder

nt-

λ)

COS-

■Z7CX

ν

worin λ = — die Wellenlänge ist. Es ergeben sich daher auf der Kette stehende Wellen, deren Amplitude längs der Kette propor-

tional cos -

■ χ ist. Es ergeben sich daher

Spannungsknoten für die Werte

	also	für	231«	X =	π 2	V	,!„....
50			V	I " 4	*An""*
	X —

In Abb. 2 sind in den Kurven 2 und 4 die stehenden Wellen einer Spulenkette dargestellt, wie sie bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen in Übereinstimmung mit der Theorie durch praktische Messung gefunden wurden, und zwar für den Fall, daß L = 0,03 Henry und C = 0,0075 MF gewählt ist und den beiden Enden der Spule eine Spannung von der Frequenz 1000 (Kurve 2) bzw. 2000 (Kurve 4) gleichzeitig zugeführt wird. Dann ist

υ = ■

(/0,03· 0,0075 · 10~~⁶ ^τ·5 ·

Bei einer Frequenz η = iooo liegen die Knotenstellen also bei

10 10 10 _T_ ,, .. ,

χ = -r-, 3 · -r-, 5 · -γ- Kettengliedern

000

und die Bäuche bei

ίο ίο

.... Kettengliedern.

Die Kurven 1 und 3 sind die entsprechenden Kurven für den Fall, daß die den Kettenenden zugeführten Spannungen gegeneinander um i8o° phasenverschoben sind, der Umschalter b (Abb. 1) also in die untere Stellung·' gelegt ist. Die Abszisse entspricht den Kettengliedern, die Ordinate den gemessenen Spannungen. Zur Messung der verschiedenen Spannungswerte längs der Kette wird zweckmäßig ein Röhrenvoltmeter benutzt. Das Röhrenvoltmeter besteht in Abb. 1 aus go der Röhre e, deren Gitter die zu entnehmende Spannung über den Transformator f zugeführt wird, dessen Sekundärwicklung h in Reihe mit der Vorspannung g· zwischen Kathode und Gitter liegt. Die Vorspannung g ist dabei in bekannter Weise so gewählt, daß, sofern keine Wechselspannung vom Transformator geliefert wird, ein dem unteren Knick der Röhrencharakteristik entsprechender zu vernachlässigender Strom fließt. Diesem Ruhestrom entspricht die Ordinate/. Die Messung der an das Gitter der Röhre gelangenden Wechselspannung geschieht mit Hilfe eines im Anodenkreis liegenden Milliamperemeters i. E₁ und E₂ sind Spannungsquellen für die Heiz- bzw. Anodenspannung der Röhre. Zur Entnahme der zu messenden Spannung von der Kette ist ein Anschluß 1 der Primärwicklung des Transformators / mit dem Punkte q der Kette verbunden, der An- no Schluß m der Primärwicklung mit dem längs der Kette verschiebbaren Kontakt r, der an die Enden der einzelnen Kettenglieder ο bis 24 zu legen ist. Betrachtet man die Kurven 2 und 4, so sieht man, daß, wenn der Kontakt 7-115 sich bei dem Kettengliede 4-16 oder —16 befindet, von ο aus gerechnet, nur eine Spannung für die Frequenz 2000 vorhanden ist, so daß in dem im Anodenkreis der Röhre e eingeschalteten Telephone nur der Ton 2000 zu hören ist, wenn durch die Spule α in den b- und c-Spannungen von den Frequenzen 1000

und 200O induziert werden. Dagegen wird man in dem Telephon nur den Ton iooo hören, wenn der Abgriff r auf das Kettenglied + 8 oder —8 eingestellt ist.
An Stelle des in Abb. ι dargestellten Röhrenvoltmeters kann man nun einen Verstärker oder gegebenenfalls entsprechenden Verbraucher an die Kontakte q und r anschließen und einer der Spulen zugeführten gegebenen

ίο Spannung, die mehrere Frequenzen enthält, durch geeignete Einstellung des Abgriffes r die gewünschte Frequenz entnehmen. Man kann beispielsweise die erfindungsgemäße Anordnung zur Störbefreiung für die Zwecke der Hochfrequenztelephonie- oder -telegrapHe in der Weise benutzen, daß man die an den Empfangsort gelangende Energie der Spule s zuführt, ferner die mit einem Telephon, Lautsprecher *oder Fernsprecher verbundene Ver-Stärkeranordnung an die Anschlüsse q und r anschließt und den Anschluß r auf der Kette so einstellt, daß nur die gewünschte Frequenz entnommen wird. Entsprechend kann man auf diese Weise Oberwellen der Trägerwelle beseitigen und sicherstellen, daß nur die Grundwelle geeigneten Verstärkeranordnungen zugeführt wird.

Die erfindungsgemäßeAnordnung ist weiterhin vorteilhaft zu benutzen, wenn es sick darum handelt, beispielsweise für die Zwecke der Mehrfachtelegraphie oder -telephonie, eine an dem Empfangsort ankommende Energie, die ein Frequenzgemisch darstellt, in der Weise zu verteilen, daß die verschiedenen Frequenzen verschiedenen Apparaturen zugeführt werden. Es sind dann die den verschiedenen Frequenzen entsprechende Empfangs- bzw. Verstärkerapparaturen an verschiedenen geeignet gewählten Punkten der Kette anzuschließen, und zwar sind diese Punkte auf der Kette so zu wählen, daß in einem jeden die Spannung der entnehmenden Frequenz groß ist gegen die Spannung der außerdem auf der Kette verlaufenden Frequenzen.

In besonderen Fällen ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäße Anordnung auch dann zu verwenden, wenn es sich darum handelt, einer sinusförmigen Spannung einen oder mehrere Spannungswerte gleicher oder verschiedener Größen zu entnehmen. Es ist dann die sinusförmige Spannung den beiden Enden der Kette zuzuführen. Die gewünschten Spannungen können dann an verschiedenen Punkten der Kette abgenommen werden.

Es liegt naturgemäß im Rahmen der Erfindung, an Stelle der in Abb. 1 dargestellten induktiven Kopplung zwischen Kettenleiter und dem die gegebene Spannung führenden Stromkreis die übrigen bekannten Kopplungsarten, beispielsweise eine kapazitive Kopp lung, zu verwenden. Ebenso kann man statt Spulenketten Kondensatorketten verwenden. Die Grenzfrequenz der Kette ist, je nachdem ob der Kette eine oder mehrere Frequenzen entnommen werden sollen, mehr oder weniger oberhalb der in Frage kommenden Frequenzen zu legen.

An Stelle den beiden Enden des Kettenleiters, wie oben beschrieben, die gegebene zu analysierende Spannung gleichphasig oder mit i8o° Phasenverschiebung zuzuführen, kann man in besonderen Fällen auch eine von ο und i8o° abweichende Phasenverschiebung zwischen den den beiden Enden zugeführten Spannungen vorsehen. Die Spannungsverteilung längs des Kettenleiters ändert sich dann in der Weise, daß in der Mitte der Kette weder ein Spannungsbauch noch ein Spannungsknoten vorhanden ist.

Zur Erhöhung der Selektivität ist es vielfach zweckmäßig, zwei oder mehrere der erfindungsgemäßen Kettenanordnungen hintereinanderzuschalten, in der Weise, daß man die von einem Kettenleiter abgegriffene Spannung wiederum einem zweiten Kettenleiter zuführt, auf der stellende Wellen verlaufen und gegebenenfalls die von diesem zweiten Kettenleiter abgenommene Spannung in derselben Weise über weitere Kettenleiter leitet. Gelegentlich ist es auch vorteilhaft, die erfindungsgemäße Anordnung mit den bekannten Siebketten zu kombinieren.

Bei den angeführten Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden den Enden der Kette unmittelbar von der gegebenen Spannung abgeleitete Spannungen zugeführt durch Ankopplung der Kettenenden an einen Stromkreis, der an die gegebene Spannung gelegt ist. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise dem einen Kettenende die gegebene Spannung bzw. eine durch Ankopplung gewonnene Spannung zuzuführen und dem anderen Spulenende eine Spannung zuzuleiten, die über einen Apparat, beispielsweise Verstärker, von der gegebenen Spannung erzeugt ist. Mann kann also beispielsweise dem einen Ende der Kette die gegebene Spannung zuführen, ' die gleichzeitig Eingangsspannung eines Verstärkers ist, und die Ausgangsspannung des Verstärkers dem anderen Ende der Kette zuleiten. Auf diese Weise ist es auch möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung die Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung eines Apparates, beispielsweise Verstärkers, die z. B. durch Transformatoren bedingt ist, aus der Verlagerung der Spannungsknoten bzw. Bäuche auf der Kette zu bestimmen. Gegebenenfalls können Vorrichtungen zur Regulierung der Spannungsamplituden für die beiden Kettenenden vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche:

ι. Anordnung zur Aussiebung einer bestimmten Frequenz aus einem Frequenzgemisch unter Anwendung eines in stehenden Wellen erregten Kettenleiters, von welchem die gewünschte Frequenz durch Ankopplung an verschiedene Punkte (Glieder) des Kettenleiters abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung des zu siebenden Frequenzgemisches beiden Enden des Kettenleiters, und zwar vorzugsweise gleichphasig oder gegenphasig, zugeführt wird.
2. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette an beiden Enden durch einen Widerstand abgeschlossen ist, der im wesentlichen gleich dem Wellenwiderstand der Kette ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß längs des Kettenleiters mehrere gegebenenfalls kontinuierlich veränderbare Anzapfpunkte vorgesehen sind, derart, daß dem Kettenleiter mehrere Spannungen verschiedener Frequenz zu entnehmen und verschiedenen Apparaturen, beispielsweise Verstärkeranordnungen, zuzuführen sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kettenleiter hintereinandergeschaltet sind, derart, daß die einem Kettenleiter entnommene Spannung den beiden Enden eines weiteren Kettenleiters zugeführt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, gekennzeichnet durch die Kombination von Kettenleiter, auf denen stehende Wellen vorhanden sind, mit an sich bekannten Siebketten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen