DE731675C

DE731675C - Elektrisches Filter aus einer oder mehreren T-bzw. ó�-Zellen

Info

Publication number: DE731675C
Application number: DEN42129D
Authority: DE
Inventors: Theodorus Josephus Weyers
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1938-06-18
Filing date: 1938-06-18
Publication date: 1943-02-12
Also published as: FR856603A; BE434910A; DE716057C; CH212040A; GB525603A

Description

Elektrisches Filter aus einer oder mehreren T.. :bzw. IT-Zellen Zur Ebnung der Dämpfung im Durchlaßbereich eines elektrischen Filters ist es bekannt, einen Widerstand zwischen zwei halben Filtergliedern einzuschalten. Auch ist es schon bekanntgeworden, zum Zwecke, die Dämpfung eines Filters, zusammengestellt aus einer oder mehreren T- bzw. TI-Zellen außerhalb des Durchlaßbereiches dadurch zu vergrößern, daß die beiden ReihenimpedanzenderT-Zelle(n) durch einenllberbrücleungswiderstand überbrückt werden bzw. in Reihe mit den beiden Nebenschlußimpedanzen der 17-Zelle(n) einen Reihenwiderstand einzuschalten. In diesen bekannten Filtern wurde der Überbrückungswiderstand der T-Zelle(n) bzw. der Reihenwiderstand der H-Zelle(n) derart dimensioniert, daß für eine außerhalb des Durchlaßbereichs des Filters gelegene Frequenz der Widerstand der NTebenschlußimpedanz der T-Zelle bzw. der '«'iderstand der Reihenimpedanzen der TI-Zelle kompensiert wird. Die Frequenz, für welche die Kompensation vorgenommen wurde, stimmte dabei überein mit der Frequenz, für die eine unendlich große Dämpfung erwünscht ist. . Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Kompensation des Widerstandes der Nebenschlußimpedanz der T-Zelle bzw. des Widerstandes der Reihenimpedanz der TI-Zelle für eine innerhalb des Durchlaßbereiches gelegeneFrequenz vorzunehmen, um damit eine sehr gleichmäßige Dämpfung innerhalb des Durchlaßbereiches zu erzielen.
Im erstgenannten Fall, in welchem die Frequenz, für .welche die Kompensation vorgenommen wird, außerhalb des Durchlaßbereiches liegt, entsteht zwar der Vorteil, daß der Überbrückungswiderstand der T-Zelle bzw. der Reihenwiderstand der TI-Zelle die Dämpfung innerhalb des Durchlaßbereiches beeinflußt, und zwar derart, daß die Dämpfung innerhalb des Durchlaßbereiches geringer und gleichmäßiger wird. Immerhin bleibt aber die Dämpfung auf :die Grenzfrequenz hin wachsend.
Im zweitgenannten Fall, in welchem die Frequenz, für welche die Kompensation vorgenommen wird, im Durchlaßbereich liegt, ist zwar die Dämpfung innerhalb des Durchlaßbereiches wesentlich gleichmäßiger als im erstgenannten Fall, trotzdem wäre eine größere Gleichmäßigkeit der Dämpfung auc-li_ hier erwünscl,t. -Gemäß der Erfindung kann dies erreicht werden, wenn nur ein Teil der beidenReihenimpedanzen des T-Filters von einem Widerstand überbrückt wird bzw. wenn nur ein Teil der beiden \ ebenschlußimpedanzen der TI-Zelle mit einem Widerstand in Reihe geschaltet ist, welcher Widerstand so dimensioniert ist, daß die Frequenz, für die die Kompensation erfolgt, im Durchlaßbereich oder in der Nähe der Frequenz, für die das Filter ein Dämpfungsmaximum besitzt, liegt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In Fig. i der Zeichnung ist eine T-Filterzelle an sich bekannter Zusammenstellung dargestellt. Jede der beiden Reihenimpedanzen i/2 Z, besteht aus einer Selbstinduktion 112 L, und einem Kondensator 2 C,. Die N ebenschlußimpedanz Z. besteht aus einer Selbstinduktion L2, deren Widerstand mit r-. bezeichnet ist, und einem Kondensator C_.
Die Selbstinduktion L. und der Kondensator C= werden bekanntlich so dimensioniert, daß sie in Reihenresonanz sind für eine außerhalb des Durchlaßbereiches f, f,. (Fig. :2) gelegene-, Frequenz f,. Für diese Frequenz f, wäre die Dämpfung des Filters unendlich groß, wenn nicht der Widerstand r:. der Selbstinduktion L. vorhanden wäre, so <laß tatsächlich eine Dämpfungscharakteristik erhalten wird, wie sie durch die voll gezogene Linie in Fig. 2 dargestellt ist. Indem nun, wie schon vorgeschlagen wurde, ein Überbrückungswiderstand Rangebracht wird,. kann der Widerstandr. für die Frequenz fx kompensiert werden und damit die Dämpfung für diese Frequenz unendlich groß gemacht werden. Dies geht hervor aus der Ersatzschaltung der Fig. i, die in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Ersatzschaltung tritt ein von der Größe des Überbrückungswiderstandes R abhängiger negativer Widerstand . R in Nebenschluß mit der Reihenschaltung einer negativen Selbstinduktion und einer negativen Kapazität -4C, auf. Die Impedanz Z dieser .Parallelschaltung von R und L, in Reihe mit -.4 Cl ist gegeben durch den Ausdruck Der negativeRealteil dieser Impedanz wird nun für die Frequenz f , gleich dem Widerstand r.. gemacht.
Zwar ist nun durch diese Maßnahme erreicht, daß die Dämpfung bei der Frequenz f,Y unendlich groß ist, und die Dämpfungscharakteristik hat nun den durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 angegebenen Verlauf, die zeigt, daß in der Nähe der Grenzirequenz f= die Dämpfungscharakteristik abgerundet ist. Die Folge davon ist, daß die einzelnen durchgelassenen Frequenzen verschieden stark gedämpft werden und eine lineare Verzerrung entsteht, die unerwünscht ist.
Dies geht noch näher hervor aus folgender Betrachtung. In der Ersatzschaltung nach Fig. 3 wird die Reihenimpedanz i/2 Zi durch die Parallelschaltung des Widerstandes i; --,R mit der Reihenschaltung der Selbstinduktion i%2 I_, und der Kapazität 2 C, gebildet. Für die Impedanz Z; gilt also der Ausdruck Folglich gilt für die Nebenschlußimpedanz Z=' der Ersatzschaltung nach Fig. 3 der Ausdruck Die Dämpfung im Durchlaßbereich ist bekanntlichabhängig von denRealteilen von Z,' und Z='. Wie die oben angegebenen Ausdrücke zeigen, sind diese Realteile im Durchlaßbereich stark frequenzabhängig. Wird der Widerstand der Selbstinduktion I_, vernachtässigt, wie es bisher getan wurde, so ist für die untere Grenzfrequenz f1, wobei co, L1 der Realteil von Zi also gleich Null. Für die obere Grenzfrequenz f2 ist dagegen der Realteil von Zi groß. Der Realteil von Z_2' bei der unteren Grenzfrequenz f1 wird gleich y2, während dieser Realteil bei der oberen Grenzfrequenz f2 kleiner wird. Es ist somit klar, daß die Frequenzabhängigkeitdes Realteiles von Z1' im Durchlaßbereich viel größer ist als diejenige des Realteiles von Z2', so daß also die Freqttenzabhängigkeit der Dämpfung innerhalb des Durchlaßbereiches hauptsächlich durch die Frequenzabhängigkeit des Realteiles von Z,' bestimmt wird. Wird nun gemäß der Erfindung der Überbrückungswiderstand nicht, wie in Fig. i angegeben ist, parallel zu den gesamten Reihenimpedanzen r/2 Z1 geschaltet, sondern nur parallel zu einem Teil dieser Impedanzen, wie das durch Fig. q. veranschaulicht wird, so wird ein wesentlich gleichmäßigerer Verlauf der Dämpfungscharakteristik im Durchlaßbereich erzielt. Um dies zu zeigen, wird Bezug genommen auf dieErsatzschaltung von Fig. 4., die in Fig. 5 dargestellt ist. Dort ist die Reihenimpedanz i/2 Z1' zusammengestellt aus einem Kondensator 2 C1 in Reihe mit der Parallelschaltung eines Widerstandes 1/z R und einer Selbstinduktion i/2 L, Für die Impedanz Z: gilt dann der Ausdruck Aus diesem Ausdruck geht hervor, daß der Realteil von Z,', welcher, wie oben angegeben wurde, für die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung im Durchlaßbereich maßgebend ist, sehr wenig von der Frequenz abhängig ist, so daß im Durchlaßbereich eine wesentlich konstantere Dämpfung erhalten wird.
Auch jetzt ist es wieder möglich, mittels des Widerstandes R den Widerstand r2 der N.ebenschluBimpedanz Z2 (Fig. q.), zu kompensieren. Denn wie aus der Ersatzschaltung in Fig. 5 hervorgeht, bedingt der Widerstand R einen negativen Widerstand in der Nebenschlußimpedanz Z2. Bei geeigneter Dimensionierungkann somit erreicht werden, daß z. B. für eine außerhalb des Durchlaßbereiches gelegene Frequenz f,, (Fig. 2), bei der eineunendlich großeDämpfung erwünscht ist, die Dämpfung unendlich wird. Auch ist es möglich, den Widerstand R so zu dimensionieren, daß für eine innerhalb des Durchlaßbereiches gelegene Frequenz f" der Widerstand r2 kompensiert wird, in welchem Fall die Dämpfung im Durchlaßbereich besonders gleichmäßig verläuft. ' Eine der T-Zelle nach Fig. i dual entsprechende bekannte ZZ-Zelle ist in Fig. 6 dargestellt. Auch bei solchen TI-Zellen kann die Erfindung mit Vorteil angewendet werden. Eine erfindungsgemäße Schaltung einer TI-Zelle ist in Fig. 7 dargestellt, welche zeigt, daß der Widerstand R nicht in Reihe mit den gesamten N ebenschlußirrpedanzen 2 Z2 liegt, sondern nur mit einem Teil derselben, nämlich nur mit den Kondensatoren in Reihe geschaltet ist.
Eine weitere Erklärung des Verhaltens der TI-Zelle nach Fig.7 ist überflüssig, da, wie gesagt, die T- und TI-Zellen einander dual entsprechen. Es versteht sich, daß die Erfindung auch auf Filterzellen anderer Zusammensetzung als die in der Zeichnung dargestellten angewendet werden kann. Ferner wird es klar sein, daß die Erfindung auch Anwendung finden kann bei aus mehreren T- und/oder 17- Zellen zusammengestellten Filtern.

Claims

PATENTANSPRUCH: Elektrisches Filter, zusammengestellt aus einer oder mehreren T- bzw. II-Zel len, in welchem ein Widerstand vorgesehen ist; der für eine inner- oder außerhalb des Durchlaßbereiches des Filters gelegene Frequenz den Widerstand der Nebenschlußimpedanz der T-Zelle bzw. den Widerstand der Reihenimpedanz der TI-Zelle kompensiert, dadurch gekennzeichnef, daß dieser Widerstand nur einen Teil der beiden Reihenimpedanzen der T-Zelle überbrückt bzw. in Reihe mit nur einem Teil der beiden \Tebenschlußimpedanzen der TI-Zelle geschaltet ist und so dimensioniert ist, @däß die Frequenz, für die die Kompensation erfolgt, im D-urchlaßbereich oder in derNähe derFrequenz, für die dasFiltereinDämpfungsmaximum besitzt, liegt.