DE863362C - Frequenzabhaengiges Netzwerk mit veraenderbarem Frequenzgang - Google Patents

Description

• Frequenzabhängiges Netzwerk mit veränderbarem Frequenzgang Die Erfindung betrifft ein frequenzabhängiges Netzwerk mit konstantem Eingangsscheinwiderstand, bei dem ein oder mehrere Längs- und/oder Querglieder durch Spannungsteiler od. dgl. überbrückt sind und eine Nutzspannung abgegriffen wird, die gleich der Summe aus Ausgangsspannung bzw. einem Bruchteil oder einem Vielfachen derAusgangsspannungdesNetzwerkes und einem Bruchteil oder einem Vielfachen der Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Netzwerkes ist. Der Spannungsteilerkann dabei Teil des Längs- oder Quergliedes sein. Der Frequenzgang :eines solchen Netzwerkes ist durch Änderung des abgegriffenen Teiles der Ausgangsspannung und/oder :der Spannungsdifferenz veränderbar. Derartige Netzwerke werden in erster Linie zu Entzerrungszwecken, beispielsweise zur Leitungsentzerrung, benutzt.
• Häufig sind nun frequenzabhängige Netzwerke erforderlich, an denen eine Zahl von Dämpfungskurven verschiedenen Charakters eingestellt werden soll, wobei es schwierig ist, diesen Frequenzgang allein durch Bemessung der Elemente des Netzwerkes zu erhalten. Man ist bisher dabei so vorgegangen, daB die Netzwerke mit einer Anzahl auswechselbarer Elemente (Kondensatoren verschiedenen Wertes, Spulen mit mehreren Anzapfungen), die wahlweise eingeschaltet werden konnten, ausgerüstet wurden. Um die Anzahl der erforderlichen Elemente gering zu halten und um vor allen Dingen die Auswechslung von Elementen zu vermeiden, sieht die Erfindung einen anderen Aufbau. depaxtiger-..X.etzerke- vor. Gemäß der Erfindung wird vor das eigentliche RegElorgan (Spannungsteiler) ein zusätzliches Netzwerk geschaltet, dessen Eingangsscheinwiderstand . gleich dem Wellenwiderstand des I3auptnetzwerkes ist. Das Übertragungsmaß des zusätzlichen Netzwerkes kannAabei komplex und frequcnzabhängig oder, auch -reell _ und frequenzunabhängig sein. Es kann, gegebenenfalls zweckmäßig sein, das Übertragungämaß des zusätzlichen Netzwerkes veränderbar -zu gestalten. `'..
• In der Fig: i ist das Schaltbild eines bekannten frequenzabhängigen Netzwerkes mit veränderbarem Frequenzgang dargestellt, das von einem Brücken-T-*Glied nach Stephenson abgeleitet ist. _Der Eingangsscheinwiderstand dieses Netzwerkes ist gleich dem Wellenwiderstand Z des Brücken-T-Gliedes, also reell und frequenzunabhängig, wenn Zi = Z2 = Z und 9y - N2 = Z2 ist. Der parallel zu dem komplexen Widerstand .9i liegende reelle Widerstand Z, ist dabei als Spannungsteiler ausgebildet und entsprechend den gewünschten Dämpfungsstufen unterteilt.
• Gemäß der Erfindung kann man nun -dem Spannungsteiler Z1 ein Dämpfungsnetzwerk N vorschalten, das vorzugsweise regelbar ist und dessen Eingangsscheinwiderstand im -benutzten Frequenzbereich konstant und reell, und zwar gleich dem Wellenwiderstand Z des Hauptnetzwerkes'ist. Dies ist schematisch in den Fig. ?,a und 2 b gezeigt.
• Das Zusatznetzwerk N kann -im allgemeinen ein komplexes - frequenzabhängiges Übertragungsmaß haben. Vorteilhaft bildet man es so aus wie das Hauptnetzwerk, d. h. man ersetzt in dem Hauptnetzwerk den einen Brückenwiderstand Z1 durch ein zweites gleiches Netzwerk mit dem konstanten- Eingangsscheinwiderstand Z und erhält dann beispielsweise eine Schaltung, wie sie die Fig. 3 .zeigt. Da der zusätzliche Vierpol Brückenschaltung ist, so enthält die gewonnene. Schaltung im Zuge des oberen -Längszweiges zwischen Eingang und Ausgang zwei Widerstände Zil und Zig, an denen analog zu den bekannten regelbaren Entzerrern die Spannung hochohmig abgegriffen werden kann. Für- das Zusatznetzwerk gilt ebenfalls die Bedingung -Z" = Zig = Z und Nil - T" = Z2. -Wenn die Einstellung einem Abgriff am Punkt q. entspricht, erhält man das Übertragungsmaß. des Ausgangsvierpols wie bei der Fig. i. Wird am zwischen den Punkten q. und 5 liegenden Widerstand Z12 ein Wert s - Z" abgegriffen, so. wird das Verhältnis von Eingangsspannung E zu Ausgangsspannung U Es ist dabei gl = bi + ja, das Übertragungsmaß des Ausgangsvierpols und g2 = b2 + jag das Übertragungsmaß des zusätzlichen Vierpols. Wird am zwischen i und 5 liegenden Widerstand Zii ein Wert-t-- Zii abgegriffen, so ist In beiden Fällen subtrahiert sich von einer vom Abgriff unabhängigen Dämpfungskurve b1 + b2 eine vom Abgriff s bzw. t abhängige Dämpfungskurve. Es ändern also auch die verschiedenen Dämpfungskürven der Gesamtanordnung ihre Extremwerte und ihren Charakter. Durch geeignete Wahl des Ausgangsvierpols lassen sich die jeweils erforderlichen Kurven herstellen. Ein Beispiel für die erreichbaren Dämpfungskurven zeigt die Fig. q., deren Kurven i bis 3 für den Fall gerechnet sind, daß der Ausgangsvierpol als Impedanz N1 eine Spule und der zusätzliche Vierpol als Impedanz Üiil einen Kondensator enthält. Die Kurve i gilt dabei fürs = 0,36, die Kurve 2 für s = o'64 und die Kurve 3 fürs = i.
• Die beiden, Vierpole können dabei vertauschbar angeordnet werden. Es ist hierzu lediglich eine Umschaltbarkeit -der Widerstände N erforderlich. Das Prinzip der Ersetzung eines Widerstandes durch einen Vierpol gleichen Eingangswiderstandes kann in der gleichen Schaltung mehrfach wiederholt werden.
• Häufig kann es zweckmäßig sein, das Übertragungsmaß des zusätzlichen Netzwerkes reell und frequenzunabhängig zu machen, -weil dann bei der Änderung - des Regelbereiches der Charakter der Dämpfungskurve erhalten bleibt. So können beispielsweise die in den Fig. 2 a und 2 b schematisch gezeigten zusätzlichen Netzwerke veränderbare Eichleitungen sein, deren Umschaltung an zwei Schaltstellen derart erfolgt, daß der Wellenwiderstand bei Änderung des Übertragungsmaßes konstant bleibt. An Stelle einer veränderbaren Eichleitung, zu deren Umschaltung mindestens zwei Schaltstellen benötigt werden, kann man aber auch aus Längs- und Querwiderständen beste-. hende Widerstandsnetzwerke benutzen, bei denen die Umschaltung an einer Schaltstelle erfolgt und die ' so bemessen sind, daß der Eingangsscheinwiderstand bei Änderungen der Einstellung konstant bleibt. Ausführungsbeispiele hierzu sind in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Es ist dabei erforderlich, dem Spannungsteiler Zi einen Betrag größer als Z zu geben. Vorteilhaft gibt man ihm den Betrag 2 Z. Allgemein können die Funktionen von Hauptspannungsteiler und zusätzlichem veränderbaren Netzwerk miteinander vertauscht werden, wenn das zusätzliche Netzwerk ein reelles und frequenzunabhängiges -Übertragungsmaß hat. -Aus den Fig. 6a, -6b und 6 c ist die Wirksamkeit des veränderbaren Zusatznetzwerkes auf die mit dem Spannungsteiler-Z1- einstellbaren Dämpfungskurven zu ersehen. Mit den Kurven i bis 8 sind acht verschiedene Einstellungen am Spannüngsteilerwiderstand Z1 entsprechende Dämpfungskurven für den Frequenzbereich f, bis f2 dargestellt; und zwar in Fig: 6c für die in der Fig. i gezeigte Gründschaltung, in Fig. 6a' für eine Schaltung entsprechend dem Prinzipbild nach Fig. 2a und in Fig. 6b 'für eine Schaltung, die dem Prinzipbild nach Fig. 2b entspricht. Als zusätzliches Netzwerk N ist dabei ein solches mit reellem Übertragungsmaß, z. B. entsprechend den Fig. 5 a oder 5b, vorausgesetzt.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Netzwerkes gemäß der Erfindung zeigt die Fig. 7, bei der das Zusatznetzwerk N ein einfacher Spannungsteiler ist. Der Widerstand des Hilfsspannungsteilers N muß hierbei gleich dem Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes und der Widerstand des Hauptspannungsteilers Z1 > Z gewählt sein, :es muß also die Bedingung Z = N « Z, erfüllt sein. In deriBeispiel der Fig. 8 ist der Hauptspannungsteiler durch eine Drossel Dy mit Abgriffen und das zusätzliche Netzwerk durch ein einfaches Potentiometer gebildet. Hierbei muß die Bedingung Z = Z, C co,;t@n - LA, gelten.
• Bei den an Hand der Fig. 5a, 5b, 7 und 8 behandelten Beispielen war der Spannungsteiler Z1 stets am einen Ende mit dem einen oder anderen Ende von N1 verbunden. Dies hat zur Folge, daß beim Verändern des Regelbereiches durch N entweder die der Anfangsstellung 0 des Spannungsteilers Z1 entsprechende Kurve 0 oder die der Endstellung 8 entsprechende Kurve 8 unverändert bleibt, wie aus den Fig. 6a und 6b zu ersehen ist. Vorteilhaft kann man nun auch, wie es z. B. die Fig. g a zeigt, beide Anschlüsse von Z1 veränderbar anschließen. Man kann dann nicht nur deri Regelumfang verändern, sondern auch den Bereich zwischen zwei Grenzwerten I und II verschieben, wie aus der Fig. gb ersichtlich ist. Das Zusatznetzwerk N besteht bei dem Beispiel der Fig. g a aus dem Widerstand W = Z und der mit Abgriffen versehenen Drossel Dr, die so ausgebildet ist, daß sie für verschiedene Abgriffe die an sie angelegte Spannung, d. h. die an 9Z1 abgenommene Spannung, heraufübersetzt. Bei Benutzung der beiden linken Abgriffe der Drossel ist es dann möglich, den Regelbereich in das Gebiet negativer (Spannungs-) Dämpfungen auszudehnen, wie aus Fig. gb zu ersehen ist.
• In der Fig. io ist ein zweigliedriges Netzwerk dargestellt, das durch Kombination der grundsätzlichen Schaltungen nach Fig. 2a und 2b entstanden ist. Der Regler besteht aus den miteinander verbundenen Teilen Z, und Z'1. Die beiden zusätzlichen Netzwerke N und N' werden vorzugsweise als Dämpfungsnetzwerke, und zwar beispielsweise als gleiche Netzwerke, z. B. nach einem der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 a, 5 b, 7, 8 oder g a, ausgebildet. Werden die beiden Glieder des zweigliedrigen Hauptnetzwerkes und die zusätzlichen Netzwerke gleich eingestellt, so erhält man einen Regelbereich, der, wie es die Fig. ioa zeigt, symmetrisch zur mittleren Kurve 5 liegt, die der Mittelstellung des Reglers (Z1 + Z1') entspricht.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Frequenzabhängiges Netzwerk mit konstantem Eingangsscheinwiderstand, bei dem ein oder mehrere Längs- und/oder Querglieder durch Spannungsteiler od. dgl. überbrückt sind und eine Nutzspannung abgegriffen wird, die gleich der Summe aus Ausgangsspannung bzw. einem Bruchteil oder einem Vielfachen der Ausgangsspannung des Netzwerkes und einem Bruchteil oder Vielfachen der Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Netzwerkes ist, und dessen Frequenzgang durch Änderung des abgegriffenen Teiles der Ausgangsspannung und/oder der Spannungsdifferenz regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor das eigentliche Regelorgan (Spannungsteiler) ein zusätzliches Netzwerk geschaltet ist, dessen Eingangsscheinwiderstand gleich dem Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes ist.
2. 2. Netzwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Netzwerk komplex und frequenzabhängig ist.
3. 3. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Brücken-T-Schaltung nach S t e p h e n s o n oder deren Äquivalent, die mit ihrem Wellenwiderstand (Z) abgeschlossen ist und einen konstanten Eingangsscheinwiderstand hat, der eine Brückenwiderstand durch einen zweiten Vierpol mit dem konstanten Eingangswiderstand (Z) und dem Abschlußwiderstand (Z) ersetzt ist, der zum Abgreifen der Nutzspannung einen oder mehrere Spannungsteiler aufweist. q..
4. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vierpol ebenfalls eine Brückenschaltung oder deren Äquivalent ist.
5. 5. Netzwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmaß des zusätzlichen Netzwerkes reell und frequenzunabhängig ist.
6. 6. Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmaß des zusätzlichen Netzwerkes veränderbar ist.
7. 7. Netzwerk nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Netzwerk eine veränderbare Eichleitung mit konstantem Wellenwiderstand benutzt ist. B.
8. Netzwerk nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Längs- und Querwiderständen bestehendes Widerstandsnetzwerk benutzt ist, bei dem die Umschaltung an einer Schaltstelle erfolgt und das so bemessen ist, daß der Eingangsscheinwiderstand bei Änderung des Übertragungsmaßes konstant bleibt, wobei der Widerstand des Spannungsteilers größer ist als der Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes. g.
9. Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Spannungsteilers gleich dem doppelten Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes ist. io.
10. Netzwerk nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Netzwerk ein einfacher Spannungsteiler benutzt und der Widerstand dieses Spannungsteilers gleich dem Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes und der Widerstand des Hauptspannungsteilers groß gegen den Wellenwiderstand gewählt ist. ii.
11. Netzwerk nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptspannungsteiler eine Drossel mit Abgriffen und .als zusätzliches Netzwerk min .einfacher Spannungsteiler :benutzt ist und der Widerstand des Spannungsteilers gleich dein Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes und der induktive Widerstand der Drossel .auch bei der niedrigsten Frequenz des benutzten Bereiches ,größer als der Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes ist.
12. 12. Netzwerk nach Anspruch 5 und 16, @dadürch gekennzeichnet, däB das zusätzliche Netzwerk durch die Parallelschaltung eines Ohrnschen Widerstandes, der gleich dem Wellenwiderstand des Hauptnetzwerkes gewählt ist, und einer als Sparübertrager wirkenden Drosselgebildet ist und der Spannungsteiler hochohmiggegenüber dem Wellenwiderstand ist.
13. 13. Netzwerk' nach Anspruch ii bäer =2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel so ausgebildet ist, daß sie :bei verschiedenen Abgriffen die an sie gelegte Spannung heraufübersetzt.
14. 14. Netzwerk nach ;einem _der Ansprüche io bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Äraschlüsse des Hauptspannungsteilers veränderbar an das zusätzliche Netzwerk ansehaftbar sind. Angezogene Druckschriften USA.-Patentschriften Nr. 2 o7o 66$, 2 o96 o21, . 2,53743.