DE671797C - Elektrische Filterweiche mit mehreren Filtern untereinander gleichartigen Aufbaus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kreise mit einer Mehrzahl von elektrischen Filtern, die mit ihren Eingängen zusammen z. B. parallel geschaltet sind. Solche Kreise werden beim Empfang von Tonfrequenztelegraphie benutzt.

Die Filter von Weichen werden im allgemeinen so bemessen, daß ihre Eingangsscheinwiderstände im jeweiligen Übertragungsbereich gleich sind, wobei jeder dieser Scheinwiderstände ein Widerstand R ist. Außerhalb des Übertragungsbereiches ist der Scheinwiderstand jedes Filters eine Reaktanz, und zwar positiv oder negativ. Dieser Imaginärteil des Kreises beeinflußt die anderen Filtereingänge in folgender Weise: Wenn eine Frequenz dem r-ten Kreis zugeführt wird, auf die dieser abgestimmt ist, z. B. eine Frequenz f_n dann wird der Scheinwiderstand

so dieses Kreises (oder genauer genommen der Widerstand aus der Mehrzahl von Filtern) ein Widerstand R sein, dem eine Reaktanz jX_PT parallel geschlossen ist, welche die Resultierende aller Reaktanzen bis auf das r-te Filter ist. X_pr kann sowohl negativ als auch positiv sein. Nun ist ein Widerstand R, dem eine Reaktanz jX_pr parallel geschaltet ist, äquivalent einem Widerstand R' in Serie mit einem Scheinwiderstand jX_sn wobei sich für R' und X_sr folgende Werte ergeben:

R'

R Xpr

Xsr ^=

R²X₁

■pr

R² + X¹J,,. ^! "^sr i?² + .

Die daher in diesem Kreis verzehrte Leistung, die durch R' bestimmt ist, hängt ab von X_pn sofern diese Größe nicht Unendlich ist bzw, X_sr = Null ist. Obwohl R für alle Filter gleich ist, unabhängig von r, d. h. unabhängig von der Anzahl der Filter und davon, welches Filter betrachtet ist, werden die Größen X_pr und R' mit r veränderlich sein. Da der Verstärker, der den Kreis speist, so gebaut ist, daß er maximale Leistung auf R abgibt, wird ein Verlust eintreten, wenn R' von R verschieden ist, und zwar zufolge des Reflexionsverlustes an den Ein-" gangsklemmen. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.

Nach der' Erfindung geschieht dies bei einer elektrischen Filterweiche mit mehreren FiI-tern untereinander gleichen Aufbaus dadurch, daß an der Vereinigungsstelle der parallel geschalteten Filter ein Netzwerk angeschlossen ist mit einer geringen Zahl von Schaltelementen, insbesondere drei, die so bemessen sind, daß der Scheinwiderstand dieses Netzwerkes

bei Frequenzen innerhalb der Filterdurchlaßbereiche nahezu entgegengesetzt gleich ist dem Gesamtscheinwiderstand, der sich aus den. Scheinwiderständen der übrigen diese || quenzen sperrenden Filter ergibt. Der ,

tanzteil des Kreises soll also für jede ]j,i?eW quenz f_r aus zwei Komponenten jX_pr ünd^f —JXpr parallel bestehen, was einem unendlichen Seheinwiderstand äquivalent ist. Daher

ίο wird der neue Wert von X_pT unendlich, und R' wird gleich R, wie aus der genannten Beziehung ersichtlich ist.

Die Zuschaltung eines Netzwerkes zu Weichen ist an sich bekannt. So ist eine Zusamtnenschältung von zwei Filtern bekannt, bei der durch Umbildung der Filter und Zuschaltung von Netzwerken eine Ebnung des Wellenwiderstandes erreicht wurde. Bei der Parallelschaltung mehrerer Filter ist mit der bekannten Anordnung die Lösung der gestellten Aufgabe praktisch nicht von Vorteil, da die Ebnung des Wellenwiderstandes eine große Anzahl von Schaltelementen und damit eine sehr umständliche und kostspielige Korrektionsanordnung bedingt.

Im folgenden sei ausgeführt, wie das genannte Netzwerk nach der Erfindung gebaut werden kann. Wenn sein Scheinwiderstand für alle Werte von r die Größe —jX_pr haben

soll, dann muß die Anzahl von einzustellen-

den Komponenten im allgemeinen r sein,d.h. gleich der Anzahl der zusammengeschalteten Filter, und das Netzwerk würde sehr kompli-'; ziert und schwierig zu entwerfen sein. Nun ,«4'Äucht jedoch diese Aufgabe nicht mathemaiäi-sch genau; gelöst zu werden. Die Ursache hierfür ist, daß für einen Satz von Filtern gleichartigen Aufbaus, die in üblicher Weise hergestellt sind, jX_pr einen flachen Verlauf hat und eine reguläre Funktion von r ist. Wenn nämlich im Netzwerk ein Scheinwiderstand ■—jX_PT nur für einige wenige geeignet ausgewählte Frequenzwerte r festgelegt wird und durch die Auswahl eine Korrektur geschaffen wird, die einen Abgleich für die Lochmitten der Filter darstellt, sind daher keine großen Abweichungen von —jX_pr bei irgendwelchen anderen Frequenzen vorhanden. Es wird also praktisch immer der gewünschte Wert erreicht, und die Differenz von diesem Wert entspricht der durch die Auswahl getroffenen Voraussetzung.

So wird beispielsweise bei einer speziellen Tonfrequenzeinrichtung mit 18 Kanälen, deren Frequenzen im gleichen Abstand zwischen Z₁ = 420 und /₁₈ = 2460 liegen, bei analogem Aufbau der Kanäle bzw. Filter das in der folgenden Tabelle gezeigte Resultat erhalten mit Hilfe eines Netzwerkes, das nur drei Schaltelemente besitzt.

	R	Ohne Kompensation	R'	Ar	Kompensiert	— 26,4
fr	600	V-	308	— 3OO	Rl Xsr	—. 150
420	600	— 618	480	— 239	600 j ·— 0,85	— 4.5
540	600	— 1200	580	— 96,5	583 i + 98,5
780	600	— 362O	598	+ 33	594 I 4- 61,6
1020	600	+ IO75O	586	+ 80,1	598 + 33
II40	600	+ 438O	575	+ 120	600 + 12,8
I26O	600	+ 2860	558 .	+ 147	600 , ·— ii,4
I38O	600	+ 2270	424	+ 272	597 ~ 45
I74O	600	'-Γ" 930	352	+ 296	599
2100	6θΌ	+ 715	150	+ 260	560
2460	+ 347		600

In der ersten Spalte sind unter f_r die Frego quenzen der Kanäle angegeben. In der Spalte R ist der konstante Widerstand jedes Filters bei der Frequenz f_r, ferner in der Spalte unter X_pr die resultierende Reaktanz aller anderen Filter, dividiert durch /, ange-"geben. Die Spalten unter R' und X_sr geben die Werte wieder, die mit Hilfe der bereits genannten Gleichung berechnet sind. Dabei ist das Netzwerk nach der Erfindung so konstruiert, daß X_sr nahezu Null und R' nahezu R ist bei den Frequenzen 420,1020 und 2460. Die Werte von R' und X_sn die tatsächlich

durch die Kombination der 18 Filter und des berechneten Netzwerkes erhalten werden, sind in den beiden letzten Spalten unter kompensiert angegeben. Nur zehn von den 18 genannten Frequenzen sind in der Tabelle erfaßt, man ersieht jedoch hieraus, daß bei Übereinstimmung dieser Frequenzen auch für die übrigen Frequenzen genügende Übereinstimmung herrscht. Die Netzwerke, mit denen 'diese Resultate erzielt werden, sind in Fig. ι und 2 der Zeichnung dargestellt. Die beid'en. Netzwerke sind einander äquivalent.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Elektrische Filterweiche mit mehreren Filtern untereinander gleichartigen Aufbaus, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vereinigungsstelle der parallel geschalteten Filter ein Netzwerk angeschlossen ist mit einer geringen Zahl von Schaltelementen, insbesondere drei, die so bemessen sind, daß der Scheinwiderstand dieses Netzwerkes bei Frequenzen innerhalb der Filterdurchlaßbereiche nahezu entgegengesetzt gleich ist dem Gesamtscheinwiderstand, der sich aus den Scheinwiderständen der übrigen diese Frequenzen sperrenden Filter ergibt.
2. 2. Elektrische Filterweiche nach Anspruch ι für eine größere Anzahl von Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanzwerte für nur einige wenige Kanäle genau an die zu kompensierende Reaktanz angepaßt sind, dadurch sich aber für die anderen Kanäle nur geringe Abweichungen ergeben.
3. 3. Elektrische Filterweiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen, für die die Netzwerke genau angepaßt sind, über den Gesamtnuitzfrequenzbereich gleichmäßig verteilt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen