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Mehrgliedriges Tiefpaßfilter für 3 bis 4 MHz Bandbreite Die Erfindung
bezieht sich auf ein mehrgliedriges, durch ein Endglied abgeschlossenes Tiefpaßfilter
für ein breites Frequenzband von etwa 3 bis q. MHz, das einem Detektor, wie er für
hochfrequente modulierte Ströme verwendet wird, nachgeschaltet ist. Besonders wichtig
ist sie für die Gleichrichtung der Modulation einer Fernsehträgerwelle, bei welcher
in die Bildsignale Synchronisier- und Steuersignale für die mittlere Helligkeit
eingestreut sind, da es bei Fernsehübertragungssystemen zur Erzielung einer hohen
-Bildauflösung nötig ist, ein verhältnismäßig breites Signalfrequenzband zu verwenden.
Bei modernen Fernsehsendern beträgt die Bandbreite z. B. etwa 3 bis 4 MHz. Es ist
bekannt, daß in der Gegend von r MHz und jenseits davon die Glühkathodenverstärkerröhren
nicht mehr unverzerrt übertragen, weil der Nebenschluß in diesem Bereich durch die
inneren Röhrenkapazitäten zwischen Steuergitter und Röhrenkathode bereits verhältnismäßig
groß wird. Wenn beispielsweise die innere Röhrenkapazität zwischen dem Steuergitter
und der Kathode zusammen mit der angeschlossenen Verdrahtung etwa 25 pF beträgt
- ein Wert, der den in der Praxis vorhandenen Verhältnissen entspricht -, so ist
der Widerstand des Eingangskreises bei 3 MHz nur etwa 2ooo Ohm. Da der Anodenwiderstand
der Röhre im allgemeinen beträchtlich größer ist, ist die Anpassung schlecht, so
daß beträchtliche
Frequenzverzerrungen entstehen. Die Amplitude
oder die Verstärkung der Röhre fällt ab, wenn die Frequenz anwächst: Das gleiche
gilt für die Ausgangskreise von Detektoren, welche den mit den Fernsehsignalen modulierten
Träger demodulieren. Es ist daher zu erstreben, den Ausgangskreis des Detektors
so auszubilden, daß die erwähnten Frequenzverzerrungen weitgehend beseitigt oder
wenigstens stark herabgesetzt werden.
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Bei Fernsehübertragungsanlagen ist es üblich, einen gemeinsamen Träger
mit den eigentlichen Bildsignalen, den Synchronisierimpulsen und den Steuersignalen
für die mittlere Bildhelligkeit zu modulieren und auf der Empfangsseite die einzelnen
Verbraucher parallel an den Ausgangskreis des Detektors zu schalten. Dies bedeutet
aber, daß die Eingangskapazitäten der Eingangsröhren der verschiedenen Verstärker
parallel geschaltet sind, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung des zu übertragenden
Frequenzbandes im Bereich der höheren Frequenz führt.
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Wenn man ein aus Längsinduktivitäten und Parallelkapazitäten aufgebautes
mehrgliedriges Filter (Tiefpaßfilter) zur Ankopplung benutzt, ist die Grenzfrequenz
gegeben durch
Aus dieser Gleichung ist bereits zu ersehen, daß mit größer werdender Kapazität
die Grenzfrequenz geringer wird. Durch die Parallelschaltung der Eingangskapazitäten
wird daher das übertragbare Frequenzband schmaler gemacht.
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Dieser Nachteil wird bei einem mehrgliedrigen, durch ein Endglied
abgeschlossenes Tiefpaßfilter (Kettenleiter) für ein breites, etwa auf 3 bis 4 MHz
sich erstreckendes Band zur Ankopplung verschiedenen Zwecken einer Fernsehanlage
dienender Verstärker, die von einem gemeinsamen Detektor einzuspeisen sind, gemäß
der Erfindung dadurch vermieden, daß die Eingangskapazität der verschiedenen Verstärker
(Gitter-Kathoden-Kapazität der Eingangsröhre) ganz oder teilweise als Querkapazität
je eines der in Kette geschalteten Filterglieder verwendet ist. Falls die Querkapazitäten
des so gebildeten Filters zu klein sind, kann parallel zu der Strecke Steuergitter-Kathode
ein kleiner veränderlicher Hilfskondensator geschaltet werden, so daß die Summe
der Kapazitäten gleich dem Wert ist, wie er sich aus den bekannten _ Formeln für
den Aufbau solcher Tiefpaßfilter ergibt.' Es ist bereits bekannt, ein mehrgliedriges
Tiefpaßfilter zur Ankopplung einer nachgeschalteten Verstärkerstufe an den Ausgangskreis
eines Detektors zu verwenden. Bei der bekannten Schaltung hat das Filter nicht die
Aufgabe, ein verhältnismäßig breites Band unverzerrt zu übertragen, noch ist die
Eingangskapazität der übrigens einzigen nachgeschalteten Verstärkerstufe zum Aufbau
des Filters mit herangezogen. Des weiteren ist bekannt, bei zur Ankopplung zweier
Verstärkerstufen dienenden Filtern die inneren Kapazitäten der Verstärkerröhren
als Kapazitäten des Kettenleiters zu verwenden. Auch bei dieser bekannten Schaltung
ist nur ein Verbraucher dem Filter nachgeschaltet, so daß der der Erfindung zugrunde
liegende Gedanke weder nach Aufgabe noch nach Lösung benutzt ist, Die Abb. i veranschaulicht
schematisch ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung. Bei der dargestellten
Schaltungsanordnung liefert ein Detektor die Eingangsspannungen für das Filter.
Es- sind mehrere Belastungskreise vorgesehen, die Vakuumröhren enthalten und an
verschiedenen Verbindungspunkten des mehrgliedrigen Filters angeschlossen sind.
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Die Abb. 2 zeigt schematisch ein mehrgliedriges Tiefpaßfilter zum
Zwecke der Erklärung der Erfindung. Es ist bekannt, daß bei einem solchen Filter
(vgl. beispielsweise »Transmission Networks and Wave Filtersec, T. E. Shea, D. Van
Nostrand Co., New York, 1929, S. 9,91) der Wellenwiderstand gegeben ist durch
Wenn eine Anzahl von Halbgliedern in Kettenschaltung liegt, entsteht die Schaltung
nach Abb. 2. Wenn das Filter durch einen Widerstand R abgeschlossen ist, ist sein
Eingangswiderstand gleich R. Es ist ersichtlich, daß bei dem dargestellten Filter
die inneren Kondensatoren, d. h. diejenigen zwischen den Verbindungspunkten zweier
Filterglieder, den doppelten Wert des Eingangskondensators und des Abschlußkondensators
am Widerstand R besitzen. Wenn man nun keine weiteren Kondensatoren verwendet, sondern
die inneren Kapazitäten zwischen Steuergitter und Kathode der Verstärkerröhre und
der angeschlossenen Drahtführung als Filterkapazität benutzt, so sind nur ganz geringe
Kapazitäten nötig, um die aus der Rechnung sich ergebende Filterbedingung einzuhalten
und damit beste Anpassung zu erzielen.
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In der Praxis schwanken die Eingangskapazitäten der Verstärkerröhren
und der zugehörigen Verdrahtung zwischen 2o und 4o PF- Es kann däher zur Erzielung
des richtigen Kapazitätswertes notwendig werden, falls die Eingangskapazität sehr
kleinen Wert besitzt, kleine veränderliche Trimmerkondensatoren zwischen Steuergitter
und Kathode als Hilfskapazitäten einzuschalten. Im allgemeinen ist es wünschenswert,
solche Hilfskondensatoren, wenn möglich, nicht zu verwenden, und man kann dies am
einfachsten dadurch vermeiden, daß man die Verstärkerröhre mit dem geringeren Kapazitätswert
am Filterabschluß verwendet, weil diese Abschlußkapazität nur die Hälfte der an
den Verbindungspunkten der Filterglieder nötigen Kapazitäten betragen muß, um eine
gleichmäßige Übertragungskurve des Filters zu gewährleisten.
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In Abb. z ist ein Transformator 3 gezeichnet, dessen Primärwicklung
- die verstärkten Signale vom Empfänger i zugeführt werden. Die Sekundärwicklung
des Transformators führt zu einer Zweipol-Detektorröhre 5 mit den beiden Anoden
13 und 15 und den Kathoden 17 und 1g. Die Kathoden sind zusammengeschaltet und an
den Mittelabgriff des Transformators zur Erzielung einer Vollweggleichrichtung geführt.
Der Kondensator q:7, der gestrichelt gezeichnet ist, stellt die Kapazität zwischen
der Kathode und den Wicklungen sowie der Drahtführung dar. In der Kathodenleitung
liegen
in Hintereinanderschaltung die Induktivitäten 21, 23 und 25, welche den Induktivitäten
2 L, in Abb. 2 entsprechen. Am Verbindungspunkt der Induktanzen 21 und 23 liegt
die Steuerelektrode 35 einer Verstärkerröhre 7, während die Kathode 37 dieser Röhre
an der gemeinsamen Minusleitung 61 liegt. Die Kapazität 49 (gestrichelt gezeichnet)
stellt die innere Kapazität zwischen dem Steuergitter 35 und der Kathode 37 sowie
der zugehörigen Drahtführung dar. Der Ausgang der Röhre 7 wird in geeigneter Weise
einer Steuereinrichtung 29 für die mittlere Bildhelligkeit zugeführt. Am Verbindungspunkt
der Induktivitäten 23 und 25 liegt das Steuergitter 39 der Röhre 9, deren Eingangskapazität
zwischen Steuergitter 39 und Kathode 41 durch 51 angedeutet ist. Die Röhre 9 liefert
die Spannungen für den Synchrongenerator 31. Das Filter ist durch den Widerstand
27 abgeschlossen, dessen Wert R dem Wellenwiderstand des Filters entspricht. Das
Steuergitter 43 der Röhre rz ist
mit der Induktivität 25 und ihre Kathode 4.5 mit der Minusleitung 61 verbunden,
so daß ihre Eingangskapazität 53 parallel zum Widerstand 27 liegt. Die Röhre rr
liefert die Spannungen für den Bildsignalverstärker 33.
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In Abb. z ist angenommen, daß die Kapazitäten 49 und 51 gleiche Werte
besitzen und doppelt so groß sind wie die Kapazität 53. Wenn in Wirklichkeit diese
Kapazitäten einen kleineren Wert haben als den doppelten Wert der Kapazität 53,
kann man einen kleinen Trimmerkondensator (63 und 65 gestrichelt gezeichnet) verwenden,
um die Gesamtkapazität auf den richtigen Wert zu bringen. Unter diesen Bedingungen
erhält man eine gleichförmige Übertragungscharakteristik für das Filter und zu gleicher
Zeit genügende Dämpfung zwischen den demodulierten Signalen und der Trägerfrequenzenergie.
Der Detektor 5 kann dann mit größtem Wirkungsgrad arbeiten.
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Wenn die Eingangskapazität des Bildsignalverstärkers größer ist als
die Eingangskapazität des Synchrongenerators, kann man die beiden Röhren gegeneinander
austauschen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß man auch mehr Filterteile verwenden
kann, wenn es nötig ist, beispielweise um mehr als drei Verstärker mit den Ausgangsspannungen
des Detektors zu versorgen. Wenn man noch weitere Filterglieder verwendet, kann
man z. B. an die Verbindungspunkte der zusätzlichen Filterteile die Verstärker für
Überwachungsschaltungen zur Aufzeichnung der durchschnittlichen Modulationstiefe
usw. anschließen. Umgekehrt kann man auch weniger Glieder verwenden, beispielsweise
wenn der Empfänger keinen Kreis zur Steuerung der mittleren Helligkeit bzw. zur
Fadingregulierung besitzt. In diesem Fall kann man ein Filterglied weglassen.