DE684300C

DE684300C - Electrical switch of odd class in the manner of a differential circuit

Info

Publication number: DE684300C
Application number: DEA80619D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Piloty
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-10-01
Filing date: 1936-10-01
Publication date: 1939-11-30

Description

Elektrische Weiche ungerader Klasse nach Art einer Differentialschaltung Man unterscheidet bei den bekannten elektrischen Weichen zwei verschiedene Schaltungen, nämlich einmal die elektrischen Weichen nach Art einer Differentialschaltung, bei denen zwei Teilfilter mit gleichen Durchlaß- und Sperrbereichen vorhanden sind, und die elektrischen Weichen, die durch Reihen-oder Parallelschaltung von Teilvierpo-len entstehen, die ihrerseits durch Partialbruchzerlegung der Widerstands- bzw. Leitwertmatrix der Weichen gewonnen werden. Weichen der letzteren Art sind z. B: in der Elektrischen Nachrichtentechnik, Bd.-r3, 1936, Heft q., S. I I I ff., von B r a n d t beschrieben worden. Diese Weichen nach Brandt stellen Weichen ungerader Klassen dar, wobei die Klassenzahl durch die Hälfte der Zahl der Dämpfungspole in sämtlichen Frequenzbereichen dargestellt wird. Die bekannten Filter nach Art einer Differentialschaltung sind dagegen Filter gerader Klasse.Electric switch of odd class in the manner of a differential circuit A distinction is made between two different circuits in the known electrical switches, namely the electrical switches in the manner of a differential circuit, in which there are two sub-filters with the same pass and blocking ranges, and the electrical switches, which are series -or parallel connection of partial four-poles, which in turn are obtained by partial fraction decomposition of the resistance or conductance matrix of the switches. Switches of the latter type are z. B: in electrical communications engineering , vol. 3, 1936, issue q., Pp. III ff., Has been described by B ra ndt. These switches according to Brandt represent switches of odd classes, the number of classes being represented by half the number of attenuation poles in all frequency ranges. The known filters in the manner of a differential circuit, on the other hand, are filters of an even class.

Gegenstand der Eifindung sind elektrische Weichen nach Art einer Differentialschaltung, die den ungeraden Klassen angehören. Man erhält gemäß der Erfindung eine solche elektrische Weiche dadurch, daß man als Ausgangsfunktionen zwei zueinander konjugierte Frequenzfunktionen q1 und q2 von Weichen ungerader Klasse wählt, denen man innerhalb des Möglichen beliebige Eigenschaften geben kann, und aus diesen Funktionen mittels der unten angegebenen Transformationsgleichungen die Funktionen v1 und v2, welche Dämpfungsfunktionen symmetrischer Filter sind, ableitet und nun mit Hilfe der so gewonnenen Funktionen und der weiteren Ableitung der Wellenwiderstandsfunktionen p1 (p2) und - Differentialweichens realisiert, welche symmetrische Filter enthalten.The object of the invention are electrical switches in the manner of a differential circuit, which belong to the odd classes. According to the invention, such an electrical switch is obtained by choosing as output functions two mutually conjugate frequency functions q1 and q2 of switches of odd class, which can be given any properties within the possible scope, and the functions v1 from these functions using the transformation equations given below and v2, which are the attenuation functions of symmetrical filters, and now with the help of the functions obtained in this way and the further derivation of the characteristic impedance functions p1 (p2) and - Differential switching realized, which contain symmetrical filters.

Man erhält diese Teilfilter auf folgendem Wege: Die beiden Filter können in bekannter Weise dann konstruiert werden, wenn man den Verlauf der Dämpfungsfunktion und den Verlauf der Wellenwiderstände kennt: Die D ämpfungsfunktionen der beiden Teilfilter stimmen miteinander überein und sollen mit cotg g - v1 bezeichnet werden. Hierbei -bedeutet g das Übertragungsmaß.These partial filters are obtained in the following way: The two filters can be constructed in a known way if one looks at the course of the damping function and the The curve of the wave resistance knows: The attenuation functions the two sub-filters agree with each other and are to be denoted by cotg g - v1 will. Here -g means the transfer rate.

Die Wellenwiderstände der beiden symnze=,, trischen Filter sind zueinander widerstands.-reziprok. Demgemäß möge der Wellenwiderstand des einen Teilfilters mit R # p, der des anderen mit- bezeichnet werden. R ist dabei eine Konstante von der Dimension eines Widerstandes, p bzw. geben die Frequenzabhängigkeit wieder. Vergleicht man nun die bekannte Matrix für Weichen ungerader Klasse (Brandtsche Weiche) mit der folgenden Matrix, die aufzufassen ist als eine solche für Weichen gerader Klasse, welche aus einer eingangsseitigen Reihenschaltung zweier symmetrischer Filter mit einer negativen Reaktanz bestehen, so kommt man zu dem eigentümlichen Ergebe nis, daß beim Einsetzen der Ausdrücke in die Matrix der Weichen gerader Klasse diese formal in die der Weichen ungerader Klasse übergeht. Weiterhin ergibt, unter der Voraussetzung, daß q1 und q2 zueinander konjugierte Dämpfungsfunktionen antimetrischer Filter sind, eine genauere Untersuchung von v1 und v2, daß diese positive Q-Funktionen (nach Cauer) sind; .und zwar Dämpfungsfunktiönen symmetrischer Filter, die allerdings eine höhere Anzahl von Grenzfrequenzen aufweisen als die ursprünglichen: Funktionen q1 und q2.The wave resistances of the two symnze = ,, tric filters are mutually resistive reciprocal. Accordingly, let the characteristic impedance of one sub-filter with R # p, that of the other with- are designated. R is a constant with the dimension of a resistance, p resp. reflect the frequency dependence. If one compares the well-known matrix for turnouts of odd class (Brandtsche turnout) with the following matrix, which is to be understood as such for turnouts of an even class, which consist of an input-side series connection of two symmetrical filters with a negative reactance, so one arrives at the peculiar result that when inserting the expressions in the matrix of the turnouts of even class this formally merges into that of the turnouts of odd class. Furthermore, provided that q1 and q2 are mutually conjugate attenuation functions of antimetric filters, a closer examination of v1 and v2 shows that these are positive Q-functions (according to Cauer); . namely attenuation functions of symmetrical filters, which, however, have a higher number of cut-off frequencies than the original: functions q1 and q2.

Dies sei im folgenden Beispiel erläutert, bei dem als Ausgangsfunktionen zueinander konjugierte Dämpfungsfunktiönen antimetrischer Filter der Klasse 3 verwendet werden. Durch Multiplikation bzw. Division der beiden oben angegebenen Beziehungen für v1 und v2 erhält man Damit lassen sich nun v1 und v2 aus q1 und q2 in leichter Weise ableiten. Diese Ableitung ist in der Abb. z in symbolischer Form dargestellt. In dieser allgemein üblichen Darstellungsweise bedeuten ein starker Strich den Imaginär-, ein dünner Strich den Reellbereich, ferner X einen Pol, o eine Nullstelle, -eineu Verzweigungspunkt mit dein Wert oo,-v einen Verzweigungspunkt mit dem Wert 0; eine einfache Einsstelle und I/ eine doppelte Einsstelle. Die Abbildung zeigt nur die Ableitung der Funktion v1. v2 kann ganz analog abgeleitet werden, ist jedoch als zu v1 frequenzreziproke Funktion ohne weiteres auch aus v1 direkt zu erhalten.This is explained in the following example, in which mutually conjugate attenuation functions of antimetric filters of class 3 are used as output functions. By multiplying or dividing the two relationships given above for v1 and v2 one obtains This means that v1 and v2 can now be easily derived from q1 and q2. This derivation is shown symbolically in Fig. Z. In this generally accepted manner of representation, a thick line denotes the imaginary area, a thin line denotes the real area, furthermore X a pole, o a zero, -a branch point with the value oo, -v a branch point with the value 0; a single digit and I / a double digit. The figure only shows the derivation of the function v1. v2 can be derived entirely analogously, but can also be obtained directly from v1 as a frequency-reciprocal function to v1.

Wie das Beispiel ergibt, haben hier die Funktionen v, und v2 je drei Grenzfrequenzen, während q1 und q2 nur je eine Grenzfrequenz aufwiesen.As the example shows, the functions v, and v2 each have three Cutoff frequencies, while q1 and q2 each had only one cutoff frequency.

Nun kann man die bekannten Differentialweichen gerader Klasse mit konstantem Eingangswiderstand auch erhalten, wenn man in den beiden Zweigen symmetrische Filter mit der Dämpfungsfunktion v1 (v2) und einmal dem Wellenwiderstand p2 (Q1) und dann dem i Wellenwiderstand verwendet, wobei die Beziehung gilt Diese Weichen weisen die oben angegebene Matrix für Weichengerader Klasse auf. Da nun die zur oben beschriebenen Realisierung von Differentialweichen gewonnenen Funktionen v1 und v, «-elche Dämpfungsfunktionen symmetrischer Filter sind, von zwei Funktionen q1 und q, von Weichen ungerader Klasse abgeleitet sind, ergibt sich nun, daß die so gewonnene neue Weiche die Eigenschaften einer Weiche ungerader Klasse mit den erzeugenden Funktionen q1 und q2 nach der oben angegebenen Matrix haben muß. Sie stellt also eine Weiche ungerader Klasse in Differentialschaltung dar. Das besondere Kennzeichen dieser Weiche ist, daß clüe Reell- und Imaginärbereiche der die Teilfilter erzeugenden Funktionen v, und v. nicht mit den Durchlaß- und Sperrbereichen der Weiche übereinstimmen, wie aus dem Beispiel deutlich hervorgeht, in welchem die Ausgangsfunktionen q1 und q2 solche des Geschlechts i (i Grenzfrequenz) sind und mithin die daraus entstehende Weiche eine Hoch-Tief-Weiche darstellt, während die für die Filter in der Differentialschaltung verwendeten Funktionen v1 und v, vom Geschlecht 3 (3 Grenzfrequenzen) sind.Now the well-known differential switches of an even class with constant input resistance can also be obtained if one uses symmetrical filters with the damping function v1 (v2) and once the characteristic impedance p2 (Q1) and then the characteristic impedance i in the two branches, where the relationship applies These turnouts have the above matrix for turnout straight class. Since the functions v1 and v, "obtained for the above-described implementation of differential switches are the same damping functions of symmetrical filters, are derived from two functions q1 and q, from switches of odd class, the result is that the new switch thus obtained has the properties of a Soft odd class with the generating functions q1 and q2 according to the matrix given above. It therefore represents a switch of odd class in a differential circuit. The special characteristic of this switch is that the real and imaginary areas of the functions v and v that generate the sub-filters. do not coincide with the pass and stop ranges of the crossover, as can be clearly seen from the example in which the output functions q1 and q2 are those of gender i (i cutoff frequency) and the resulting crossover represents a high-low crossover, while the Functions v1 and v used for the filters in the differential circuit are of gender 3 (3 cutoff frequencies).

Bei der oben durchgeführten Rechnung ist vorausgesetzt, daß die Dämpfungsfunktionen der beiden Teilfilter völlig übereinstimmen. Diese Voraussetzung braucht nicht immer streng eingehalten zu werden, vielmehr ist es auch möglich, eine Weiche mit zwei Teilfiltern zu bauen, deren Dämpfungsfunktionen zwar dieselben Durchlaß- und Sperrbereiche besitzen, deren Lage auf dem oben beschriebenen Wege ermittelt wird, sich aber untereinander durch die Güte der Annäherung an den Wert i in den Reellbereichen unterscheiden.The above calculation assumes that the damping functions of the two sub-filters completely match. This requirement is not always necessary to be strictly adhered to, rather it is also possible to have a switch with two To build partial filters, their attenuation functions although the same pass and stop ranges whose position is determined in the way described above, but each other differ by the quality of the approximation to the value i in the real ranges.

Claims

PATENT CLAIM: Electrical crossover of odd class in the manner of a differential circuit with two symmetrical partial filters with the same pass and blocking ranges and reciprocal input wave resistances, characterized in that two mutually conjugate frequency functions q1 and q2 of crossovers of odd class are selected as output functions and from these by transformation equations the frequency function wins, which frequency functions are symmetrical filters, and that the crossover is realized from symmetrical filters, which use v1 i (v2) as a damping function and p2 (p1) or as a characteristic impedance function, whereby