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Durchlaßfilter mit veränderlicher Eigenfrequenz für schmale Frequenzbänder
In der Nachrichtentechnik besteht vielfach die Aufgabe, ,aus einem Frequenzgemisch
eine bestimmte Frequenz oder einen sehr schmalen Frequenzbereich .auszuwählen rund
;alle anderen Frequenzen möglichst weitgehend auszuscheiden. Hierzu sind Siebketten
und Filter unter Verwendung von mechanischen Resonanzgebilden von an sich bekannter
Bauart durchaus geeignet. Verschiebt sich aber aus irgendwelchen Gründen .das gesamte
Frequenzband, so wählt das- unveränderte Filter nunmehr ein falsches Frequenzgebiet
aus. In solchem Fall ist eine Nachstellung des Filters erforderlich. Ist der Durchlaßbereich
. des Filters groß gegenüber den vorkommenden Fiequenzschwankungen, wird dieser
Fallnicht auftreten. Braucht man jedoch einen außerordentlichen schmalen Durchlaßbereich,
etwa um ,aus dem gesamten Frequenzband eines empfangenen Senders den Träger auszusieben
o. dgl., so tritt häufig der Fall ein,- daß mit einer geringen Frequenzschwanku@ng
die a-uszuwählende Frequenz aus dem Durchlaßbereich des Filters herausfällt. Auch
Veränderungen .am Filter selbst bei konstant bleibender ankommender Frequenz können,
die gleiche Folge haben, da auch dann die auszuwählende Frequenz ,aus dem Durchlaßbereich
herausfällt. In solchen Fällen, in denen als Filter Ü xmalern Durchlaßbereich mechanische
n #t scl Gebilde vorgesehen sind, lä.ßt sich gemäß der Erfindung eine 'dauernde
Übereinstimmung zwischen Filterdurchlaßfrequ enz rund durchzulassender Frequenz
dadurch erzielen, daß e ine selbsttätige Nachregelung des Filters in Abhängigkeit
von der Änderung der Ph,asen.differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung-gegenüber
einer mittleren. Phasendifferenz vorgesehen wird. Die selbsttätige Nachregelung
von Filtern in Form von Empfänger-eingangskreisen ist an sich bekannt, jedoch nur
unter der Verwendung von Differentialschaltungen, die für die gemäß der Erfindung
zur Anwendung kommenden mechanischen Resönhnzgebilde zu unempfindlich sind. Da die
Differentialkreise außerdem für große Empfindlichkeit völlig frequenzkonstan.t gehalten
werden müßten, wird .der durch sie erzielte Vorteil wieder aufgehoben.
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Die Ausnutzung der Phasendrehungen bei Verstimmung eines Resonanzkreises
ist für Frequenzregelzwecke an sich bekannt. Hierbei diente die Phasendifferenz
zwischen einer von einem Generator erzeugten Frequenz rund dem Strom in einem Wellenmeßkreis
zur selbsttätigen Regelung der Generatorfrequenz. Durch die Anwendung dieser Phasenmethode
auf die Selbstregelung von Filterkreisen mit
mechanischen Resonanzgebilden
läßt sich eine bisher nicht erreichte Genauigkeit der Nachstimmung sowie die Möglichkeit
der Anwendung von bisher nicht durchführbaren Durchlaßfiltern mit extrem schmalen
Frequenzbereichen erzielen.
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In der Abbildung ist i das Filter, 2 eine Vorrichtung zum Anzeigen
von Phasendifferenzen. Diese Anzeigevorrichtung wird mit den Schwingungen vor und
hinter dem Filter gespeist, so daß sie die Phasendifferenz zwischen Eingang und
Ausgang anzeigt. Da die Phasendifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Filters
sich im Durchlaßbereich mit der Frequenz stark ändert, läßt sich die Vorrichtung
i so einrichten, d,aß für Frequenzen, die in der Mitte des Dur chlaßbereiches des
Filters i liegen, die Phaseneinrichtung 2 in der Ruhelage steht, während sie für
höhere Frequenzen in der einen Richtung, für die niedrigen Frequenzen in der anderen
Richtung anzeigt. Die Anzeigevorrichtung 2 steuert mit zwei Kontakten 3 und 4. einen
Motor 5, welcher seinerseits das Filter i so lange verstellt. bis die Mitte seines
Durchlaßbereiches wieder mit der Betriebsfrequenz zusammenfällt. Anstatt das Filter
mechanisch durch den Motor 5 zu verstellen, kann man auch durch die Phasenanzeigevorrichtung
2 etwa einen Heizkörper in der Nähe des Filters ein- und ausschalten, um auf diese
Weise durch die Temperatur des Filters seinen Durchlaßfrequenzbereich in passender
Weise zu verändern. Das letztere Verfahren ist besonders dann empfehlenswert, wenn
das Filter eine geringe Wärmekapazität besitzt und so Schwankungen der Umgebungstemperatur
rasch zu folgen in der Lage ist, wie beispielsweise, wenn als Resonatoren in dem
Filter Piezoquarze verwendet werden.
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Die vorliegende Anordnung findet eine wesentliche Anwendung beim leitungssynchronisierten
Gleichwellenrundfunk. Überträgt man eine im Hörbereich liegende Steuerfrequenz vom
Muttersender über eine Leitung auf ein oder mehrere Tochtersender und vervielfacht
man dort die ankommende Frequenz bis zu der auszustrahlenden Hochfrequenz, so werden
kleine, ,am Ende der Leitung in Erscheinung tretende unregelmäßige Phasensprünge
in erheblichem Maße durch die Frequenzvervielfachung verstärkt rund erscheinen später
beim Betriebe mehrerer Gleichwellensender iii dem Gebiete gemeinsamen Empfangs als
Störgeräusche. Die kleinen Phasensprünge können als kurzdauernde plötzliche Frequenzänderungen
aufgefaßt,cmd daher mittels eines sehr scharf abgestimmten Durchlaßfilters geglättet
werden. Bei der hierzu nötigen Resonanzschärfe des Filters, z. B. einer am Ausgang
der Leitung angeordneten Stimmgabel, ist @es aber schwierig, das Filter ;gegenüber
äußeren Einflüssen derart konstant zu halten, daß sich die Durchlaßfrequenz des
Filters stets genau mit der ankommenden Frequenz deckt. Die Forderung lautet also
einerseits auf ein sehr schmales Durchlaßfilter, um kleine Phasensprünge abzuglätten,
and-erseit's auf genaue übereinstimmung der ,ankommenden Frequenz und des Durchlaßbereiches.
Dieser Forderung wird dadurch genügt, daß erfindungsgemäß das scharf abgestimmte
Filter .automatisch so becinflußt wird, daß es stets in Deckung mit der ankommenden
Frequenz bleibt, aber auf kleine Phasensprünge nicht reagiert.
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Bis heute macht die Praxis die Kopplung des Filters einer Stimmgabel
mit der Leitung so fest, daß noch erhebliche Abweichungen zwischen der Stimmgabeleigenfrequenz
und der ankommenden Frequenz keine Betriebsstörungen nach sich ziehen. Kleine Phasensprünge
werden dann aber mit übertragen und verursachen, wie oben erwähnt, beim gleichzeitigen
Empfang mehrerer Gleichwellensender Störungen.