DE913454C - Daempfungsnetzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kettenleiter, die als Dämpfungsglieder oder Eichleitungen häufig in Fernmeldeanlagen und Meßgeräten Verwendung finden und es ermöglichen, in einen Stromkreis eine bestimmte Dämpfung einzuführen.

Die Ausbildung eines Dämpfungsgliedes mit hoher Dämpfung, welches von Strömen hoher Frequenz durchflossen wird, stößt jedoch auf beträchtliche Schwierigkeiten.

ίο Will man ein solches Dämpfungsglied in Form eines einzigen T-Gliedes ausbilden, so nimmt der Querwiderstand einen geringen Wert an, und es ist schwierig, diesen Widerstand mit einem ausreichend kleinen induktiven Phasenwinkel zu bauen. Bei einem π-Glied nimmt der Längswiderstand einen hohen Wert an, der ebenfalls schwierig phasenrein herzustellen ist. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, muß man das Dämpfungsglied in mehrere Glieder mit kleinerer Dämpfung, die in Kette geschaltet werden, unterteilen.

Andererseits muß man bei zahlreichen Anwendungen über eine regelbare Dämpfung verfügen, und man hat zu diesem Zweck in die betrachteten Netzwerke Umschaltorgane eingeführt, die ebenfalls schwierig herzustellen sind, wenn sie bei hohen Frequenzen arbeiten sollen.

Die erwähnten Schwierigkeiten haben zur Verwendung möglichst einfacher Anordnungen geführt, wie sie in Abb. 1 der Zeichnung dargestellt sind. Bei dieser bekannten Anordnung kann man mittels einer einfachen Umschaltung veränderliche Dämpfungen erzielen.

Die Erfindung hat gleichfalls die Ausbildung von mehrgliedrigen Dämpfungsgliedern mit veränderlicher

Dämpfung und mit konstantem Wellenwiderstand zum Gegenstand.

Zu diesem Zweck ist ein wesentlicher Bestandteil des Dämpfungsnetzwerkes gemäß der. Erfindung eine Kettenschaltung aus einzelnen Dämpfungsgliedern, von denen jedes den gleichen, durch Rechnung bestimmten oder willkürlich gewählten Wellenwiderstand aufweist, der ein Vielfaches, vorzugsweise das Doppelte des Wellenwiderstandes der durch einen Stufen-Schalter abgreifbaren Teilvierpole mit gewünschtem Dämpfungsmaß beträgt. Die Endglieder der Kettenschaltung werden mit je einer Querimpedanz beschaltet, welche bei der bevorzugten Ausführungsform dem Wellenwiderstand jedes Einzelgliedes der Kettenschaltung gleich ist, und die Verbindungspunkte zweier benachbarter Dämpfungsglieder ebenso wie die Verbindungspunkte der Endglieder mit den genannten Querimpedanzen werden weiterhin an Längswiderstände (End-Längswiderstände) angeschlossen, die mit ao ihrem anderen Ende an die Kontaktklemmen des Stufenschalters geführt sind. Der Betrag dieser Längswiderstände (End-Längswiderstände) ebenso wie der Wert des Dämpfungsmaßes jedes aus einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Einzelgliedern der Kettenschaltung bestehenden Teilvierpols werden durch Rechnung bestimmt, um jeweils zwischen den an Kontakte geführten Klemmen zweier End-Längswiderstände, welche den beiden Enden eines durch einen Stufenumschalter abgegriffenen Teilvierpols entsprechen, jeweils in Form eines solchen durch End-Längswiderstände gekennzeichneten Teilvierpols ein Dämpfungsnetzwerk mit konstantem Wellenwiderstand und gewünschtem Dämpfungsmaß zu erhalten. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die End-Längswiderstände der einen Seite eines jeden durch den Stufenschalter abgreifbaren Teilvierpols jeweils an die Verbindungspunkte der Einzelgüeder der Kettenschaltung untereinander bzw. an den Verbindungspunkt des einen letzten Dämpfungsgliedes mit seiner hierzu parallel liegenden Querimpedanz angeschlossen werden, während die entsprechenden End-Längswiderstände der anderen Seite mit ihrem einen Ende gemeinsam an den Verbindungspunkt der zweiten Querimpedanz mit dem anderen letzten Dämpfungsglied der Kettenschaltung geführt sind.

Die Berechnung der Elemente des Dämpfungsnetzwerkes gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.

Andererseits gilt

und

Θ' = 2 5lr ©in

Abb. ι zeigt schematisch ein Dämpfungsglied bekannter Art;

Abb. 2 zeigt einen in bezug auf seine beiden Polpaare symmetrischen Vierpol;

Abb. 3 und 4 zeigen eine π-Anordnung bzw. eine T-Anordnung, die dem Netzwerk der Abb. 2 äquivalent sind; Abb. 5 zeigt einen Vierpol gemäß der Erfindung;

Abb. 6 zeigt die der Anordnung gemäß Abb. 5 äquivalente T-Anordnung;

Abb. 7 zeigt ein der Abb. 5 äquivalentes Schema, bei welchem das mit seinem Wellenwiderstand beidseitig abgeschlossene Grundglied der Abb. 5 durch sein T-Äquivalent ersetzt wurde;

Abb. 8 zeigt ein Beispiel für ein Netzwerk gemäß der Erfindung;

Abb. 9 ist eine Variante der Abb. 8.

Der Vierpol 1 der Abb. 2 ist durch seinen Wellenwiderstand Z und sein Dämpfungsmaß 0 gekennzeichnet. Er kann für die Ausbildung eines Netzwerkes gemäß der Erfindung als Grundglied gewählt werden. Sein innerer Aufbau ist beliebig, er ist jedoch bekanntlich einer π-Anordnung äquivalent, die, wie in Abb. 2 dargestellt, eine Längsimpedanz Ζ_Λ und zwei Querimpedanzen Zs enthält, die so bemessen sind, daß

Z_A = Z-@in0 (1) so

Zb = -

(2)

Der Vierpol 1 ist beidseitig mit zwei Impedanzen abgeschlossen, die seinem Wellenwiderstand Z gleich sind; seine Klemmen bleiben jedoch zugänglich und bilden die Klemmen eines neuen Vierpols 2, dessen Wellenwiderstand Z' und Dämpfungsmaß 0' im folgenden berechnet werden.

Der Vierpol 2 ist der in Abb. 3 dargestellten π-Anordnung äquivalent, die eine Längsimpedanz ZJ und zwei Querimpedanzen ZW besitzt, die wie folgt ausgedrückt werden:

_t'₌Z_A=Z-®in θ

und

ZW =

Z-Z_B
Z +Z_B

(3)

(4)

Ζ·6ίη0

ΐ+Ϊ8

+ @ίη0

(5)

= 2 Sti ©in

(6)

In der obigen Gleichung erscheint der Ausdruck

11 +ϊα —I ©in θ den man umformen kann, indem man schreibt

8	—	e	θ
			2
θ	+	e	Θ
		2

■ = e^w —ι

Man kann dann schreiben

Z' =

i+Za,- \ ι+-.

©in— =

(7)

(8)

d.h. Eof θ' =

Der Vierpol 2 besitzt auch eine äquivalente T-An-Ordnung, die in Abb. 4 dargestellt ist und zwei Längsimpedanzen Z^" und eine Querimpedanz Zb" enthält, welche wie folgt ausgedrückt Werden:

Ζ_Λ" = Z'

J?!

7 "

Zb =

Z'

©in θ'

Der Vierpol gemäß der Erfindung, der in Abb. 5 dargestellt ist, besteht aus einem Grundvierpol 3 mit dem Wellenwiderstand Z und dem Dämpfungsmaß Θ, also aus einem dem Vierpol 1 entsprechenden Vierpol, an dem weiter zwei Querimpedanzen Z sowie zwei End-LängswiderständeZjr angeschlossen sind.

Wie oben dargelegt, handelt es sich darum, Z, θ und Z_T so zu bestimmen, daß der resultierende Vierpol einen gegebenen Wellenwiderstand Z₀ und ein Dämpfungsmaß O₀ besitzt. Man kann eines dieser Elemente willkürlich wählen. Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wählt man als Wellenwiderstand des Grundgliedes den doppelten Wert des Wellenwiderstandes des resultierenden Gliedes. Man macht demnach

Z — 2 Z_n

(9)

Um Z₃I und 0 in Abhängigkeit von Z₀ und 0_O zu berechnen, braucht man dann nur die Gleichsetzung der betreffenden Quer- und Längselemente der in den Abb. 6 und y dargestellten Anordnungen vorzunehmen, von denen die erste die äquivalente T-Anordnung des resultierenden Gliedes der Abb. 5 ist und demnach mit zwei Längsimpedanzen Z^₀ und einer Querimpedanz Z^₀ einen Wellenwiderstand Z₀ und ein Dämpfungsmaß θ₀ besitzt. Die zweite An-Ordnung ist dem Schema der Abb. 5 ebenfalls äquivalent, in welchem das Grundglied durch sein T-Äquivalent ersetzt wurde, wobei die Elemente Zj" und Zb" dieses Gliedes schon eben berechnet worden sind.

Die Gleichsetzung der Querelemente ergibt:

d. h. jj^ = -JV oder ©in 0_O = §- ©in Θ'

(10)

Wenn man Z' durch seinen durch die Beziehung (7)
gegebenen Wert und Z durch 2 Z₀ nach (9) ersetzt, und 95 unter Berücksichtigung, daß nach der Beziehung (8)

<5m0' = Ve**— ι

ergibt sich

©in θ₀ =

Dieser Ausdruck vereinfacht sich und ergibt die
erste gesuchte Beziehung

@ίη θ₀ = e⁹ (11) 110

Die Gleichsetzung der Längselemente ergibt

Zj₀ = Zj- + Zj!',

Ö„ 0'

d. h. Z_T = Z₀ Za₁ -?-—Z' Z% —

(12)

Wenn man Z' durch seinen durch die Beziehung (7)
gegebenen Wert und Z durch 2 Z₀ nach (9) ersetzt,
ergibt sich iao

--2Z₀

Unter Berücksichtigung, daß

V eof θ« —:

Sin θ₀

und der aus den Gleichungen (8) und (12) folgenden Beziehungen

I/©toe,-1
' γ @in0_o+i

² Sin 0„ -^t'

kann man die Gleichung (13) in folgende Form bringen:

= Z_n

eo[0_o —ι

@m O₀

@in0_o ©in O₀ +ι

die sich vereinfacht und den zweiten gesuchten Ausdruck ergibt

= Z₀

(14)

Das mehrgliedrige Netzwerk gemäß der Erfindung, welches in Abb. 8 dargestellt ist, besitzt Einzelglieder der einfachsten Art, die aus einer Längsimpedanz und zwei Querimpedanzen (jr-Anordnung) zusammengesetzt, sind, wobei jedes Einzelglied 4₀, 4₆ ... 4„ einen Wellenwiderstand Z gleich dem doppelten Wellenwiderstand der resultierenden Anordnung aufweist.

Die Endglieder sind mit je einer Querimpedanz 5 beschaltet, deren Wert gleich dem Wellenwiderstand Z der Einzelglieder ist. Jedes Glied ist demnach beiderseits mit Scheinwiderständen verbunden, die seinem Wellenwiderstand gleich sind.

An die Verbindungspunkte zwischen jedem Glied 4 und seinem Nachbarglied und zwischen dem einen Endglied und der Querimpedanz 5 sind Längswiderstände (End-Längswiderstände) 6_a, 6₆ ... 6„ angeschlossen, die an den Klemmen j_a, j_b ... J_n enden. Andererseits sind an dem Verbindungspunkt des anderen Endgliedes mit der entsprechenden Querimpedanz 5 Längswiderstände (End-Längswiderstände 6_a', 6;,' ... 6_n' angeschlossen, die an Klemmen 7/, 7 b ... J_n' enden. Schließlich sind die Erdpunkte der Endglieder an Klemmen 7 und 7' angeschlossen.

Die Impedanzen 6_a, 6_h ... 6_n und 6_α', 6_δ' ... 6„' sind so berechnet, wie dies oben dargelegt wurde, so daß die Wellenwiderstände der Vierpole mit den Klemmen 7, J_a, 7', J_a' oder 7, y„, j', J_b' usw. untereinander gleich sind. Ebenso werden die Dämpfungsmaße der aus einem oder mehreren folgenden Gliedern 4 bestehenden Grundglieder gemäß den obigen Darlegungen berechnet, so daß die verschiedenen obenerwähnten Vierpole jeweils das gewünschteDämpfungsmaß aufweisen, beispielsweise ein Dämpfungsmaß, das in regelmäßiger Weise sich von dem Vierpol mit den Klemmen 7, j_a, 7', j_a' bis zu dem Vierpol mit den Klemmen 7, J_n, 7', J_n' ändert.

Zur Vereinfachung der Schaltung kann man, wie in Abb. 9 dargestellt, einerseits die jeweils benachbarten, zwei aufeinanderfolgenden Einzelgliedern angehörenden Ouerimpedanzen und andererseits die äußeren Querimpedanzen der Endglieder mit den parallel hierzu liegenden Querimpedanzen 5 zu einer einzigen vereinigen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dämpfungsnetzwerk mit Stufenumschalter, wodurch mehrere Dämpfungswerte bei konstantem Wellenwiderstand eingestellt werden können, bestehend aus einem Netzwerk, das aufgebaut ist aus einer Kettenschaltung von gleichen Dämpfungsgliedern, von denen jedes denselben Wellenwiderstand besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand jedes Gliedes wenigstens und vorzugsweise das Doppelte des Wellenwiderstandes der durch den Umschalter abgreifbaren Teilvierpole beträgt, und im letzteren Fall die Querimpedanzen, mit denen die Endglieder der Kettenschaltung aus den Dämpfungsgliedern beidseitig beschaltet sind, dem Betrage nach gleich dem Wellenwiderstand dieser Dämpfungsglieder gewählt sind und daß ferner an die Verbindungspunkte zwischen zwei benachbarten Gliedern ebenso wie an die Verbindungspunkte zwischen den Endgliedern und den genannten Querimpedanzen Längswiderstände (End-Längswiderstände) angeschlossen sind, die mit ihren anderen Enden an die Kontaktklemmen des Stufenumschalters geführt sind.

   Angezogene Druckschriften:

   Auslese der Funktechnik 1941/42, H. 2 (Juni 1941), S. 17 bis 20.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 9510 6. S4