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Hochfrequenzbandfilter Es ist bekannt, ein Hachfrequenzbandfilter
so auszubilden, daß bei den beiden Grenzen des zu übertragenden Frequenzbandes das
Übertragungsmaß besonders stark herabgedrückt wird. Erreicht wird dies bei einem
bekannten Bandfilter (Abb. z), indem das Bandfilter mit zwei Kopplungen versehen
wird, von denen die eine Kopplung aus einem längs geschalteten, auf die mittlere
Frequenz des zu übertragenden Bandes abgestimmten Reihennesonanzkreis (Abb.5 und
6) und die andere Kopplung aus einem ,auf dieselbe Frequenz abgestimmten Parallelresonanzkreis
(Abb.3) besteht.
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Ferner ist bekannt, durch einen oder mehrere quer geschaltete Ohmsche
Widerstände (R und R2 in Abb. i und 7) das durch die Verlustwiderstände des Bandfilters
verursachte restliche Übertragungsmaß für die Grenzfrequenzen bis auf Null herabzudrücken.
Die Erfindung befaßt sich mit der Vereinfachung eines auf Grund dieser beiden bekannten
Schaltungen aufgebauten Bandfilters. Bei. Anwendung der Erfindung fällt nämlich
die Längsinduktivität L3 des - zur Kopplung dienenden Reihenresonanzkr eises in
Abb. 6 fort.
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Nach der Erfindung besteht der Kopplungsweg mit dem längs geschalteten
Reihenresonanzkreis ,aus einem einen Kondensator enthaltenden Kopplungsweg, welcher
unter Herabtransformierung der Spannung an den ersten Schwingungskreis und unter
Herauftransformierung der Spannung ,an den zweiten Schwingungskreis angekoppelt
ist und in welchem als Induktivität des Reihenresananzkreises. lediglich die Streuinduktivitäten
der Transformatoren dienen.
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Die Abb. i und 7 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, während
die übrigen
Abbildungen zur Erklärung dieser- Abb. i und 7 dienen.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man eine sehr weitgehende
Schwächung der Grenzfrequenzen auch bei Verwendung normal bemessener Spulen und
Kondensatoren erhält.
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Die Eingangsdoppelleitung 5 in Abb. i ist über einen Eingangswiderstand
6, welcher der Innenwiderstand einer vorhergehenden Rühre sein kann, an das Kopplungsfilter
7 angeschlossen. Die Ausgangsspannung wird von der Ausgangsdoppelleitung S abgenommen.
Das Kopplungsfilter ; stellt e.in Bandfilter mit scharf ausgeprägtem Abfall der
Übertragung an den beiden Grenzen des Bandes dar.und besitzt die Form eines M-Filters
mit Abschluß durch ein halbes Querglied.
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Das Filter selbst besitzt die spannungsführende Eingangsklemme q,
die spannungsführende Ausgangsklemme io und die gemeinsame Erdklemme i i. Zwischen
diesen drei Klemmen sind drei Kondensatoren Cl, Cl und C;; in Sternschaltung geschaltet,
wobei in Reihe mit C2 noch ein Widerstand R., liegt. In ähnlicher Weise .sind zwischen
den drei Klemmeng, i o und i i drei Spulen L" Li und L., in Sternschaltung geschaltet,
wobei in Reilie mit der als Querglied geschalteten Spule L. noch ein Widerstand
R liegt. Ferner ist noch ein Zwischenkreis 23 vorgesehen, der aus zwei in Reihe
hegenden Spulen L3', L3 ; von denen jede mit einer Eingangs- bzw. Ausgangskreisspule
L1 induktiv gekoppelt ist, und dem Kondensator C3 besteht.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sei
auf dieAn-or dnung nach Abb. 2 verwiesen, die eine an sich bereits bekannte Kopplungsanordnung
darstellt. Die in Abb. i dargestellte Anordnung ist der nach Abb.2 äquivalent mit
der Ausnahme, daß es bei der Schaltung nach Abb. i leichter möglich ist, mit üblich
bemessenen Spulen und Kondensatoren eine sehr weitgehende Schwächung der Grenzfrequenzen
zu erzielen. In Abb.2 ist eine Kopplungsanordnung gezeigt, bei der die Kreise L2
C., und L3 C3 zusammen Sperrkreise zur Aussiebung der Grenzfrequenzen darstellen.
Der Eingangsparallelkreis Cl L, ist mit dem Ausgangsparallelkreis Cl Li, die beide
auf die Mittelfrequenz des zu übertragenden Bandes abgestimmt sind, durch den Parallelkreis
L, C., und dem parallel zu diesem liegenden Reihenkreis L3 C3 gekoppelt. Auch die
Kreise L2 C. und L3 C3 sind auf die Mittelfrequenz abgestimmt. Für eine Frequenz
unterhalb dieser Mittelfrequenz ist der Breis L;3 C3 kapazitiv, der Kreis L. C,
induktiv. Es gibt daher eine bestimmte Frequenz unterhalb der Mittelfrequenz, bei
der die Grenzanordnung L2 C2, L;3 C3 wie ein auf diese Frequenz abgestimmter
Parallelkreis wirkt und infolgedessen nur eine sehr geringe Spannung überträgt.
Eine ähnliche Wirkung tritt bei einer bestimmten Frequenz oberhalb des zu übertragenden
Frequenzbandes auf. Die bei diesen ausgezeichneten Frequenzen noch übertragenen
Spannungen sind umgekehrt proportional den Resonanzwiderständen.
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Die Schaltung nach Abb.2 siebt die G.renzfrequenzen nur dann in genügendem
Maße ans, wenn insbesondere die Induktivität der Spule L.3 außerordentlich groß,
die Kapazität des Kondensators C3 außerordentlich klein ist. Bei einer hinreichend
groß bemessenen Spule ist aber bereits die Streukapazität größer als die für Q;
richtige Kapazität. Infolgedessen ist die wünschenswerte Bemessung in der Praxis
nicht zu erzielen. Die Verluste in L3 C3 müßten ebenso wie die in L, C. außerordentlich
klein sein.
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Bisher bestand nur die Möglichkeit, den Kreis L3 C3 durch ein Kristallfilter
zu ersetzen. In bekannter Weise läßt sich diese Schwierigkeit aber umgehen, indem
man den Kreis L.; C3 der Schaltung nach Abb. 2 durch den induktiv an den Eingangs-
sowie an den Ausgangskreis angekoppelten Zwischenkreis L3 C3 in Abb. 6 ersetzt.
Bei Anwendung der Erfindung treten an Stelle der Induktivität L3 die Streuinduktivitäteri
der beiden Transformatoren.
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Daß die Schaltung nach Abb. i der nach Abb.2 äquivalent ist, kann
man am besten an Hand der Abb.3, 4, 5 und 6 übersehen, welche die Schaltung nach
Abb.2 in Stufen in die nach Abb. i überführen.
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Abb.3 stellt nur den Teil von Abb. 2 dar, der durch den Eingangskreis
und den Ausgangskreis sowie den Koppelkreis L. C. dargestellt wird. Bei dieser Schaltung
liegen sowohl die drei Spulen L1, L" L1 wie die Kapazitäten Cl, C2, Cl in Dreieckschaltung.
Eine derartige Schaltung ist aber der nach Abb.4 gleichwertig, bei der die drei
Kapazitäten und die drei Spulen je in Sternschaltung geschaltet sind und die entsprechenden
Ecken der Sterne miteinander verbunden sind. Die Größe der Kapazitäten und Spulen
transformieren sich 4abei nach an sich bekannten Formeln. Die Transformation wird
erst für die Spulen und dann für die Kapazitäten vorgenommen.
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In entsprechender Weise stellt Abb. 5@ den anderen Teil der bekannten
Schaltung nach Abb.2 dar, welche den zweiten Kopplungskreis L3 C3 enthält. Diese
Schaltung ist der bekannten Schaltung nach Abb.6 äquivalent, bei welcher der Kreis
L3 C3 induktiv an die Spule des Eingangs- und Ausgangskreises angekoppelt ist.
Wenn
,also Abb.4 der Abb.3 und die Abb.6 der Abb.5 äquivalent ist, dann ist klar, daß
in entsprechender Weise Abb. i, die sich aus Abb.4 und 6 zusammensetzt, der Abb.2
äquivalent ist, welche sich aus den Abb. 3 und 5 zusammensetzt. Dabei hat aber die
Schaltung nach Abb. i den Vorteil, daß man für die Spulen L3' und L. mit praktisch
durchzuführenden Bemessungen auskommt und .entsprechend die Kapazitäten größer machen
kann, als es bei Abb.2 nötig war.
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Bei der Schaltung nach Abb. i ist die Wirkung von Verlusten des Kreises
23 an sich die gleiche wie beim Kreis L3 C3 in Abb. 2. Dagegen wirkt aber nunmehr
der in Reihe mit L2 liegende Widerstand R in an sich bekannter Weise wie ein negativer
Widerstand im Längsglied des Filters, wenn man aus der Sternschaltung wieder zu
einer Dreieckschaltung übergeht. Während also die Dämpfung des Kreises 23 in Abb.
i die Schwächung der Grenzfrequenzen vermindert, verstärkt eine Dämpfung in L2 oder
C2 diese Schwächung. Zweckmäßigerweise wird daher in Reihe mit L2 der Ohmsche Widerstand
R eingeschaltet, welcher so bemessen ist, daß für die Grenzfrequenzen
f 1 und f 2 die Schwächung unendlich groß ist. Dieser Widerstand kann
auch, falls gewünscht, ganz oder teilweise in Reihe mit der Kapazität C. liegen,
wie in Abb. i durch den Widerstand R2 dargestellt.
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Die Schwächungskennlinie wird durch die Kurve A der Abb. 8 dargestellt.
Die beiden Grenzfrequenzen, bei denen die Schwächung ein Maximum hat, sind gegeben
durch die Bemessung des Parallelkreises L2 C2 und des parallel zu diesem liegenden
Reihenkreises L3 C3 der Schaltung - nach Abb. 2. Diese Kreise selbst sind auf die
Mittelfrequenz/ des Übertragungsbandes abgestimmt. Zwischen den Frequenzen f3 und
f,1 überträgt das Filter praktisch gleichmäßig.
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Abb. 7 zeigt die Schaltung einer Kopplungsänordnung zwischen zwei
in Kaskade geschalteten Verstärkerröhren 12 und 13, die als Pentoden ausgebildet
sind. Die gemeinsame Rückleitung 14 ist geerdet. Die Ausgangsleitung 15 des Verstärkers
12 ist über den Kopplungskondensator 16 mit der Eingangsklemme 18 des Kopplungsfilters
i 9 verbunden. Die spannungsführende Ausgangsklemme 2o ist durch den Kopplungskondensator
21 mit dem Steuergitter 23 der Verstärkerröhre 13 verbunden. Das Filter ist ähnlich
wie bei Abb.2 ,als Dreieckschaltung dreier auf die Mittelfrequenz abgestimmter Parallelkreise
L, Cl, L2 C2 und L, C1 aufgebaut, wobei ein vierter Kreis, der ebenfalls auf die
Mittelfrequenz abgestimmt ist, aus dem Kondensator C3 und den Streuinduktivitäten
der beiden Transformatoren besteht. Der Widerstand R liegt in der gemeinsamen Verbindung
der unteren Enden der beiden Spulen Lt mit der geerdeten Rückleitung 14. Wie bei
der Schaltung nach Abb. i kann man Widerstand R in Reihe mit L., C@ einen solchen
Wert geben, daß eine - vollständige Auslmschung der Grenzfrequenzen eintritt.
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Die Widerstände R und R2 bei den Schaltungen-nach Abb. i und Abb.7
wirken also als scheinbare negative Widerstände, die in Reihe mit der Sperrindukt.anzL2
der Schaltung nach Abb.2 liegen. Infolgedessen wird der Resonanzwiderstand dieses
Kreises unendlich hoch, wenn der negative Widerstand den an sich vorhandenen .positiven
Widerstand kompensiert.
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Die Prüfung der Schaltung nach Abb. i hat ergeben, daß eine derartige
Schaltung die Verwendung eines Kristallfilters überflüssig macht und außerdem noch
eine leichtere Anderungsmöglichkeit der Schaltung bedingt. Bei einem praktischen
Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Abb. i wurden folgende Werte verwendet
| f = 175 kHz R = 51-Q |
| fi - 165 kHz L, = 4300,uHy |
| f, = 185 kHz L3 = 4300,uHy |
| f3 - 17o kHz L2 = 940 AHy |
| f, = 18o kHz |
Die Kapazitäten wurden so bemessen, daß sich eine Mittelfrequenz von i75 kHz ergab.
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Bei dieser Bemessung belief sich der Resonanzwiderstand des ganzen
Filters auf 120000 Ohm. Als günstiger Wert für den Widerstand R wurden bei der Frequenz
f2 40 Ohm ermittelt. Als praktischer Mittelwert wurde ein Wert von 51 Ohm verwendet.
Die Verstärkung der Schaltung belief sich auf 5o.
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Die erzielte Empfindlichkeitskurve war im Bereich von 171 bis 179
kHz völlig flach. Die Schwächung bei den Grenzfrequenzen f, und f2 war mehr als
das ioofache, wie die Kurve A in Abb. 8 anzeigt.