DE760702C - Elektrisches Filter mit im Durchlassbereich geebnetem Verlauf der Gesamtbetriebsdaempfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Filter mit im Durchlaßbereich unter Berücksichtigung der Verlustdämpfung geebnetem Gesamtbetriebsdämpfungsverlauf. Ein solches Filter ist wichtig für alle Schaltungen, bei denen das Zu- oder Abschalten eines Filters den Frequenzverlauf möglichst wenig ändern darf.

Im allgemeinen baut man zu diesem Zweck die Filter so auf, daß die Betriebsdämpfung

ίο ohne Verluste möglichst konstant und die Verlustdämpfung möglichst klein ist. Dies bedingt aber einen ziemlichen Aufwand, da zur Kleinhaltung der Verlustdämpfung große Spulen und verlustarme Kondensatoren benutzt werden müssen.

Bei einem Wellenfilter, das aus halben Filtergliedern aufgebaut ist, soll nach einem bekannten Vorschlag ein Widerstand solcher Größe zwischen die halben Filterabschnitte eingeschaltet sein, daß die Dämpfungscharakteristik des Filters über den ganzen verwendeten Frequenzbereich nahezu gleich gemacht ist. Die durch den Leitwert dieses zwischen die halben Filterabschnitte geschalteten Widerstandes hervorgerufene Verlustdämpfung hat dabei einen Verlauf, der nach der Grenzfrequenz hin etwa entgegengesetzt abnimmt wie die Betriebsdämpfung des unkorrigierten Filters. Hierdurch wird erreicht, daß die Dämpfung durch den Übertragungsbereich im wesentlichen gleichförmig ist,

Bei einem elektrischen Filter gemäß der Erfindung wird das Filter ebenfalls so aufgebaut und bemessen, daß die Betriebsdämpfung des verlustfreien Filters nach der Grenzfrequenz hin nach einer ähnlichen Funktion abnimmt, wie die Verlustdämpfung zunimmt, um auf diese Weise eine möglichst konstante Gesamtbetriebsdämpfung (einschließlich der Verlustdämpfung) im Durchlaßbereich des Filters zu erhalten, ίο Jedoch bezieht sich die Erfindung nicht nur auf Wellenlilter, die aus halben Filtergliedern aufgebaut sind, noch wird dabei ein Widerstand zwischen die halben Filterabschnitte eingeschaltet, um die konstante Gesamtbetriebsdämpfung zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird der Wellenwiderstand des Filters auf einer Seite geebnet und das Verhältnis der Abschlußwiderstände so gewählt, daß die Betriebsdämpfung des verlustfreien Filters nach der Grenzfrequenz hin umgekehrt wie die Verlustdämpfung verläuft. Die Erfindung erreicht bei allen Filtern also das gleiche wie die Anordnung nach dem bekannten Vorschlag, ohne daß in das Filter zusätzliche Querwiderstände einzuschalten sind. Es kann also bei allen Filtern eine verhältnismäßig große Verlustdämpfung, die durch die benutzten Filterelemente bedingt ist, zugelassen werden. Bezüglich des Aufwandes können daher allgemein geringere Anforderungen gestellt werden.

Eine Ebnung des Wellenwiderstandes, d. h. ein im Durchlaßbereich im wesentlichen konstanter Verlauf des Wellenwiderstandes, kann bekanntlich z. B. durch die Verwendung sogenannter Endhalbglieder der m-Type (vgl. Zobel, "Bell System Technical Journak, Bd. 2, 1923, S. i) erreicht werden.

Bekanntlich schwankt bei einem Filter, bei dem die beiderseitigen Wellenwiderstände nicht geebnet sind, die Betriebsdämpfung des verlustfreien Filters (also ohne Berücksichtigung der Verluste) im Durchlaßbereich um einen festen Wert herum. Die auftretenden Verhältnisse 1 sind in der Fig. ib für das in der Fig. ia dargestellte Filter gezeigt. Das Filter ist ein sogenannter ungeebneter Tiefpaß mit zwei Gliedern, der zwischen den Abschlußwiderständen R_a und R₁ angeordnet ist. Es sei dabei R₁₁ — 0,58 Ri. Der Wellenwiderstand dieses Tiefpasses ist bekanntlich

wobei

O)

ist. Z_n sei zu 0,83 R_a gewählt. Für den Be- j triebsdämpfungsverlauf .J b ergibt sich unter den gemachten Voraussetzungen der in Kurve 1 in Fig. ι b gezeigte Verlauf, während die Kurve 2 den Verlauf der Verlustdämpfung und die Kurve 3 den Verlauf der Gesamtbetriebsdämpfung unter Berücksichtigung der Verluste zeigt. Der Betrag Ab (vgl. Kurve 1) wird bei bestimmten Frequenzen gleich Null, und zwar einmal dann, wenn der Wellenwiderstand 3 = R„ oder Rj wird, und zweitens, wenn das Phasenmaß α des Filters ein Vielfaches von π wird. Zwischen diesen Werten liegen positive und negative Werte von Ab. So ist für das gewählte Verhältnis von R₁₁ zu R₁ eine Xullstelle in der Kurve 1 bei // = 0,55 und eine weitere bei // = o,S8. Die Lage dieser Nullstellen kann man durch die Wahl von R₁, und R₁ im Verhältnis zum Wellenwiderstand noch ändern. Jedoch ist der Wert Ji = 0 für /, = 0,815, für den a = rr wird, durch den Aufbau des Filters unveränderlich festgelegt. Bei hoher Gliederzahl des Filters wird der Betriebsdämpfungsverlauf noch ungünstiger, weil dann weitere Stellen bei tieferen Frequenzen mit A b = ο hinzukommen. Eine nennenswerte Änderung in der Richtung, daß Ab im wesentlichen negativ bleibt, ist nur zu erwarten, wenn der Einfluß des Phasenmaßes ausgeschaltet werden kann.

Den Einfluß des Phasenmaßes kann man bekanntlich dadurch ausschalten, daß man den beiderseitigen Wellenwiderstand des Filters ebnet. Die Betriebsdämpfung ist dann aber ohne Berücksichtigung der Verluste praktisch konstant, und es ergeben sich die eingangs behandelten Verhältnisse, d. h. man ist gezwungen, die Verlustdämpfung entsprechend klein zu halten, ohne damit aber eine völlige Ebnung des Betriebsdämpfungsverlaufs zu erreichen.

Bei Ebnung des Wellenwiderstandes auf nur einer Seite des Filters (entweder am Eingang oder am Ausgang) kann man jedoch einen Verlauf von A b erhalten, der recht gut zum Ausgleich der Verlustdämpfung geeignet ist. Auch in diesem Fall hat das Phasenmaß keinen Einfluß auf A b. Die Lage der Nullstellen von A b wird also nur durch R_a bzw. i?,· beeinflußt. Die Fig. 2 zeigt einige Kurven für den Betriebsdämpfungsverlauf eines am Ausgang geebneten Tiefpasses (ohne Berücksichtigung der Verluste) für verschiedene Werte von R_a zu Rf. Es ergibt sich aus diesen Kurven, daß bei einseitiger Ebnung eines Filters der Betriebsdämpfung des verlustfreien Filters ein solcher Verlauf gegeben werden kann, daß sie nach der Grenzfrequenz hin nach einer ähnlichen Funktion abnimmt, wie die Verlustdämpfung zunimmt.

In der Fig. 3 a ist als ausgeführtes Beispiel eines Filters gemäß der Erfindung ein zweigliedriger Tiefpaß mit Ebnung am Ausgang dargestellt. Der Wellenwiderstand Q₁ ist wieder

„ iao

Der Wellenwiderstand des Filters im Ausgang ist Q₂ p» R_a sa Z₀. Für das Verhältnis R_a zu R_t ist 0,5 gewählt. Unter diesen Voraussetzungen hat das Filter bis η = 0,85 eine Schwankung der Gesamtbetriebsdämpfung von nur ^ 0,01 Neper, wie aus den Kurven der Fig. 3 b hervorgeht. Die Kurven der Fig. 3 b entsprechen in ihrer Bezeichnung den der Fig. ib. Es zeigt also die Kurve ι den Betriebsdämpfungsverlauf ohne Berücksichtigung der Verluste, die Kurve 2 den Verlauf der Verlustdämpfung und die Kurve 3 den Verlauf der Gesamtbetriebsdämpfung (d. h. unter Berücksichtigung der Verluste).
Da das Filter am Ausgang mit seinem Wellenwiderstand^ abgeschlossen ist, verläuft sein Eingangsscheinwiderstand Q₁ bei einer π-Schaltung auf der reellen Achse von Z₀ bis 00. DieSer Gang entspricht dem Wellenwiderstandsverlauf eines pupinisierten Kabels bei höheren Frequenzen, so daß durch dieses Filter auch der Scheinwiderstand eines Verstärkers gut an den Kabelscheinwiderstand angepaßt werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Filter mit im Durchlaßbereich geebnetem Verlauf der Gesamtbetriebsdämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand des Filters auf einer Seite geebnet ist und das Verhältnis der Abschlußwiderstände so gewählt ist, daß die Betriebsdämpfung des verlustfreien Filters nach der Grenzfrequenz hin umgekehrt wie die Verlustdämpfung verläuft.

2. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Anpassung des Scheinwiderstandes eines Verstärkers an einen Kabelscheimviderstand.

Zur Abgrenzung des Erlindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschrift Nr. 650 814.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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