DE892345C - Versteilerter Tiefpass in Form eines Abzweigfilters - Google Patents

Versteilerter Tiefpass in Form eines Abzweigfilters

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DE892345C
DE892345C DES10378D DES0010378D DE892345C DE 892345 C DE892345 C DE 892345C DE S10378 D DES10378 D DE S10378D DE S0010378 D DES0010378 D DE S0010378D DE 892345 C DE892345 C DE 892345C
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DE
Germany
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low
pass filter
frequency
coil
resonant circuit
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Expired
Application number
DES10378D
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Heinrich Dipl-In Krambeer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1708Comprising bridging elements, i.e. elements in a series path without own reference to ground and spanning branching nodes of another series path
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1766Parallel LC in series path

Landscapes

  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

  • Versteilerter Tiefpaß in Form eines Abzweigfilters Bei Filtern mit reinen Reaktanzen tritt bei Verwendung geeigneter Anpassungsnetzwerke und entsprechender Abschlußwiderstände praktisch keine Dämpfung im Durchlaßbereich auf. Bei Verwendung verlustbehafteter Reaktanzen ergibt sich hingegen bekanntlich eine Durchlaßdämpfung, die gleich ist. Hierin ist s die Summe der reziproken Zeitkonstanten der Spulen und Kondensatoren und die Gruppenlaufzeit. Hieraus ergibt sich, daß die Dämpfung frequenzabhängig ist. Ist nämlich beispielsweise e frequenzunabhängig, so nimmt die Dämpfung proportional der Gruppenlaufzeit zu, die mit der Annäherung an die Grenzfrequenz schnell ansteigt. Während die Grunddämpfung im allgemeinen keine Rolle spielt und durch entsprechende Verstärkung leicht ausgeglichen werden kann, müssen die Verzerrungen durch besondere Entzerrer oder durch Erweiterung des Entzerrungsbereiches vorhandener Entzerrer ausgeglichen werden. Derartige Entzerrer verteuern aber das Übertragungssystem.
  • Eine Möglichkeit, den Übertragungsbereich zu verbreitern, ohne daß besondere Entzerrer erforderlich werden, ist durch die Erfindung gegeben. Die Erfindung ist anwendbar bei versteilerten Tiefpässen mit wenigstens einem Parallelschwingkreis, bei dem das Verhältnis der Frequenz des Dämpfungspoles (Unendlichkeitsstelle der Dämpfung) zur Grenzfrequenz kleiner als Gemäß der Erfindung wird hierbei die Schwingkreisspule angezapft und der Eingang und/oder Ausgang derart an eine Anzapfung der Schwingkreisspule geführt, daß das Produkt aus der halben Summe der reziproken Zeitkonstante der Spulen und Kondensatoren und der Gruppenlaufzeit des Tiefpasses in einem großen Frequenzbereich im wesentlichen konstant ist. Vorzugsweise benutzt man dabei weitgehend verlustfreie Kondensatoren. Der a-Wert eines Kondensators kann bei verlustarmen Materialien, wie z. B. Glimmer, gegenüber den Spulenverlusten vernachlässigt werden. Der a-Wert einer Spule setzt sich aus einer Reihe von frequenzunabhängigen und der von der Frequenz abhängigen Komponenten zusammen, bei denen vielfach die Ohmschen Verluste ausschlaggebend sind, die durch den Aufbau gemäß der Erfindung leicht ausgeglichen werden können. Man kann daher verlustbehaftete Spulen anwenden, also Spulen mit kleinerem Spulenkörper, wodurch der Filteraufbau wesentlich verbilligt wird.
  • Im folgenden sei die Erfindung an. Hand der Figuren für den Fall betrachtet, daß die Gleichstromverluste maßgebend sind und daß der Kopplungsfaktor der durch die Anzapfung gegebenen Teilspulen gleich i ist. Jedoch ist man an diesen Wert nicht zwingend gebunden. Der Kopplungsfaktor kann auch von i abweichen und, z. B. zwischen 0,75 und x betragen. Ebenso ist es auch nicht erforderlich, daß man die Voraussetzung macht, daß lediglich die Gleichstromverluste maßgebend sind. Auch unter Berücksichtigung der übrigen Verluste kann das Produkt aus Gruppenlaufzeit und a-Wert in einem ausreichenden Frequenzbereich konstant gemacht werden.
  • In der Fig. i ist beispielsweise ein versteilerter Tiefpaß dargestellt, bei dem das Verhältnis der Frequenz des Dämpfungspoles zur Grenzfrequenz kleiner als l,'-2 ist. Es soll also sein In Fig. 2 ist der gleiche Tiefpaß mit einer Anzapfung der Schwingkreisspule dargestellt, und zwar ist hier der Ausgang an eine Anzapfung der Spule geführt. In der Fig. 3 a ist der Schwingkreis mit der Anzapfung gesondert herausgezeichnet. Es ist dabei angenommen, daß die beiden Teilspulen h und 1, gleiche Drahtstärken besitzen. An sich besteht aber durchaus die Möglichkeit, den beiden Teilspulen verschiedene Drahtstärken zu geben. Die Gleichstromverluste sind als Widerstände y, und y2 vor die Teilspulen gezeichnet. Die Gesamtwindungszahl der Spule sei N und die Windungszahlen der Teilspulen nl bzw. n2. Zum Vergleich ist in Fig.3b ein nicht angezapfter Schwingungskreis dargestellt, der, um eine Vergleichsmöglichkeit zu erhalten, entsprechend geänderte Werte besitzt. Die Gesamtinduktivität sei h. Für den Verlustwiderstand ergibt sich dann nicht mehr yi, sondern und ebenso ergibt sich für die Kapazität c der Wert Beide Schaltungen werden im folgenden miteinander verglichen.
  • Der so -Wert der ganzen Spule sei bei der in Fig. 3 a dargestellten Spule konstant. Der a-Wert der Teilspule fällt hingegen mit wachsender Frequenz. Die Gruppenlaufzeit steigt mit wachsender Frequenz. Dies ist aus den Kurven der Fig. q. beispielsweise zu ersehen. Bei entsprechender Anschaltung an einen geeigneten Abgriff der Spule muß es demnach möglich sein, die Durchlaßdämpfung in einem großen Teil des Frequenzbereiches nahezu konstant zu machen. Im folgenden sei dies rechnerisch untersucht.
  • Ist die Spule mit dem Kondensator C belastet, so läßt sich ihr Eingangsscheinwiderstand wie folgt schreiben Setzt man nun wobei y den Widerstand, n die Windungszahl, u das Übersetzungsverhältnis und L die Induktivität darstellt, so erhält man nach einigen Umformungen für die reelle Komponente TB", unter Vernachlässigung von unwesentlichen Gliedern Hierbei stellt f"" die Resonanzfrequenz dar. Die Blindkomponente wird durch die Anzapfung praktisch nicht geändert. Wäre die Spule nicht angezapft, also u = i, so erhielte man für die reelle Komponente Um beide Ausdrücke auf die gleiche Form zu bringen, kann man für (2) schreiben Danach ergibt sich der a-Wert der angezapften Spule zu Bezieht man den Ausdruck auf die Grenzfrequenz des Tiefpasses, so schreibt er sich mit und Nun beträgt die Laufzeit eines versteilerten Tiefpasses bekanntlich Hierin ist Damit ergibt sich die Durchlaßdämpfung zu Untersucht man diese Funktion, so findet man, daß bestimmten 27"-Werten optimale u-Werte zugeordnet sind und daß die Funktion, unter günstigen Bedingungen von der Frequenz o ausgehend, abnimmt, dann zunimmt, den Wert der Funktion bei der Frequenziid, das ist die höchste Frequenz des Übertragungsbereiches, wieder erreicht und dann weiter zunimmt. Dies Verhältnis ergibt sich für %.-Werte, die kleiner als Y-2 sind.
  • Der Ausdruck (6) hat bei der Frequenz 21 = o den Wert Damit bei der Frequenz ild derselbe Wert erreicht wird, muß sein Nach einigen Umformungen findet man Damit u positiv wird, muß der zweite Klammerausdruck positiv sein. Daraus ergibt sich Es gibt also nur eine Lösung, solange "9", < 1/-2 ist. In Fig. 5 sind die Durchlaßdämpfungskurven eines solchen Falles mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen gezeigt. Die Kurve a stellt eine Dämpfungskurve mit nicht angezapfter Spule dar. Bei Kurve b ist die Spule in dem Verhältnis = z0,8 angezapft. Die Grunddämpfung ist höher. Die Dämpfungskurve ist bei 91 = o und 91d = o,8 gleich hoch. Etwa bei 17 = o,65 ist die Dämpfung um o,oi Neper niedriger als bei 77 = o. Dagegen ist die Verzerrung bei Kurve a 0,03 Neper bis 71 = o,8. Bei der Kurve c ist die Dämpfung bei 91 = o und 17,1 = o,9 gleich groß. Das Minimum liegt bei ij - o,8, wobei die Verzerrung o,o2 Neper ist, während die Kurve a bis 71,1 = o,g. o,o8 Neper Verzerrung hat. Damit ist gezeigt, wie durch die Erfindung die Verzerrung erheblich verringert werden kann.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wenigstens einen Parallelschwingkreis enthaltender versteilerter Tiefpaß in Form eines Abzweigfilters, bei dem das Verhältnis der Frequenz des Dämpfungspoles (Unendlichkeitsstelle der Dämpfung) zur Grundfrequenz kleiner als 1/2 ist (17, < Y-:z), dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreisspule angezapft und der Eingang und/oder Ausgang derart an eine Anzapfung der Schwingkreisspule geführt ist, daß das Produkt aus der halben Summe der reziproken Zeitkonstante der Spulen und Kondensatoren und der Gruppenlaufzeit des Tiefpasses in einem großen Frequenzbereich im wesentlichen konstant ist.
  2. 2. Tiefpaß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß weitgehend verlustfreie Kondensatoren benutzt sind.
  3. 3. Tiefpaß nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spulen mit kleinem Spulenkörper. q.. Tiefpaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsfaktor zwischen den beiden durch die Anzapfung gegebenen Teilspulen etwa gleich i ist.
DES10378D 1943-02-02 1943-02-02 Versteilerter Tiefpass in Form eines Abzweigfilters Expired DE892345C (de)

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