DE950070C - Regelbares Daempfungsnetzwerk - Google Patents

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Oberleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949

(WiGBl. S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 4. OKTOBER 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a² GRUPPE 36i3 INTERNAT. KLASSE H 04m; H 03h

G 4331 Villa /

Der Erfinder hat beantragt, nicht genannt zu werden

The General Electric Company Limited, London

Regelbares Dämpfungsnetzwerk.

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 24. Dezember 1937 an

Patentanmeldung bekanntgemacat am 29. Januar.1953

Patenterteilung bekanntgemacht am 13. September 1956

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 23. Dezember 1936 ist in Anspruch genommen Die Schutzdauer des Patents ist nach Gesetz Nr. 8 der Alliierten Hohen Kommission verlängert

Die Erfindung betrifft Dämpfungsnetzwerke für elektrische Ubertragungssysteme u. dgl., deren Eingangsscheinwiderstand, d. h. also der Scheinwiderstand in die Eingangsklemmen hinein gesehen, im wesentlichen unabhängig von der Signalfrequenz ist.

Eine bekannte Ausführungsform eines solchen Dämpfungsnetzwerkes ist in der Fig. ι dargestellt. Den Eingangsklemmen wird ein Signal mit einer Wechselspannung F₁ und der Frequenz ω zugeführt, ίο Parallel zum Eingang liegt eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes r_x und einer Impesowie eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes r% und einer Impedanz Z₂. Die ohmschen Widerstände ^₁ und r_% besitzen beide den Widerstandswert R. Die Impedanz Z₁ habe den Scheinwiderstand Z und die Impedanz Z₂ den Scheinwider-

i?²
stand —. Beispielsweise kann Z₁ durch eine Kapazi-

tat C und Z₂ durch eine Induktivität L = Ci?² gebildet sein. Die Ausgangsklemmen, denen das gedämpfte Signal mit der Wechselspannung F₂ entnommen wird, sind mit dem Z₁ nicht benachbarten

Ende von r_x und mit einem Abgriff P an Y₁ verbunden. Der zwischen diesen Ausgangsklemmen befindliche Teil von Y₁ habe einen Widerstand kR.

Wenn die Belastung an den Ausgangsklemmen praktisch unendlich groß ist (die Ausgangsklemmen seien beispielsweise an das Gitter und die Kathode einer Verstärkerröhre geführt), so ist der Eingangsscheinwiderstand des Dämpfungsnetzwerkes gleich R und somit unabhängig von der Frequenz des Eingangssignals.

Das Übertragungsverhältnis ~ ist gegeben durch

"l

F₂ kR

F₁ R+Z

und ist somit frequenzabhängig. Die Dämpfung A in Dezibel ist gegeben durch

V₉

A = —20 log

V₁

Wird das Element Z₁ durch eine reine Kapazität C

gebildet, ist also Z = ——— und setzt man ω C R = p-,, ° jcaC ^rx

so erhält man für das Übertragungsmaß V₂

V₁

Wird das Element Z₁ durch eine reine Induktivität L gebildet, dann erhält man mit Z = jcoL und p_z = -^-

(2)

V₁

Durch Darstellung von A in Kurvenform für verschiedene Frequenzwerte kann man die Dämpfungskurven für diese beiden behandelten Fälle erhalten. Es zeigt sich, daß die Dämpfungskurve im ersten Falle eine fallende Charakteristik aufweist. Die Dämpfung fällt mit der Frequenz ab bis zu einem konstanten Grenzwert — 20 log k. Die Dämpfungskurve steigt im zweiten Falle mit der Frequenz an bis zu dem konstanten Grenzwert —20 log k. In jedem Fall jedoch hat die Änderung von k eine frequenzunabhängige konstante Dämpfungsänderung zur Folge, d. h. also, durch Änderung von k wird die Dämpfungskurve parallel zu sich selbst verschoben, ohne daß ihre Neigung geändert wird.

Es ist oft wünschenswert, daß man von einem Dämpfungsnetzwerk Dämpfungskurven verschiedener Neigung erhält, beispielsweise, um die Dämpfungsänderungen einer Übertragungsleitung auszugleichen, die z. B. durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden, oder zur Klangfarbenregelung in Sprachwiedergabeanordnungen. Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, einfache Dämpfungsnetzwerke der behandelten Art zu schaffen, mit denen man Dämpfungskurven verschiedener Neigung und insbesondere Dämpfungskurven, deren Neigung zwischen positiv und negativ geändert werden kann, erreichen kann.

Gemäß der Erfindung wird ein Dämpfungsnetzwerk mit frequenzunabhängigem Eingangsscheinwiderstand aus zwei oder mehr parallel zu den Eingangsklemmen angeordneten je aus einer Reihenschaltung von Wirk-.

und Blindwiderstand gebildeten Zweigen vorgeschlagen, bei dem der Wirkwiderstand der einen Reihenschaltung zwischen zwei Blindwiderständen angeordnet ist und der Ausgang des Netzwerkes derart an dieser Reihenschaltung abgenommen wird, daß er Teile des Wirk- und eines Blindwiderstandes umfaßt. Der Ausgang des Netzwerkes wird insbesondere zwischen einem Abgriff des Wirkwiderstandes und dem dem Wirkwiderstand nicht benachbarten Ende eines Blindwiderstandes abgenommen. Die beiden Blindwiderstände sind dabei so bemessen, daß ihre Summe immer konstant, und zwar gleich Z ist.

Es sind auch schon Dämpfungsnetzwerke mit zwei parallel zu den Eingangsklemmen angeordneten, je einen Wirkwiderstand und einen Blindwiderstand in Reihe enthaltenden Zweigen bekanntgeworden, bei denen der Abgriff an dem einen Zweig zwischen Wirk- und Blindwiderstand und an dem anderen Zweig an einem Teil des Wirkwiderstandes erfolgt. Mit diesen Dämpfungsnetzwerken kann in gewissem Umfang ebenfalls eine Änderung der Neigung der Dämpfungskurven erzielt werden. In keinem Falle geht dies jedoch so weit, daß die Neigung wahlweise positive oder negative Werte annehmen kann, obwohl der Aufwand bei diesen bekannten Dämpfungsnetzwerken mindestens gleich groß ist wie bei denjenigen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Änderung der Neigung der Dämpfungskurven kann dabei durch Änderung des Abgriffs am Wirkwiderstand und/oder durch Änderung der beiden Blindwiderstände erfolgen. Eine zweite Reihenschaltung besteht aus einem Wirkwiderstand R und einem

R²
Blindwiderstand —. Dieser Blindwiderstand kann

ebenfalls durch zwei Teile gebildet werden, die zu beiden Seiten des Wirkwiderstandes angeordnet sind. Wird, wie in der Fig. 2 dargestellt, die Impedanz Z durch zwei Impedanzen Z₁ und Z₁' gebildet, die in Reihe und an den entgegengesetzten Enden des Potentiometerwiderstandes T₁ angeordnet sind, und werden die Ausgangsklemmen mit dem Abgriff P an T₁ und mit dem von Y₁ entfernten Ende der Impedanz Z₁ bzw. Z₁ verbunden, dann ist der Eingangsscheinwiderstand ebenfalls gleich R und somit frequenzunabhängig, wenn Z₁ -j- Z₁' = Z ist.

Ist Z₁-IZ und Z₁' = (1 — λ) Ζ, wobei λ konstant und endlich vorausgesetzt wird, dann ist

Zl

V₁

kR +XZ R +Z

dabei ist k wieder der Widerstandswert des Teiles von T₁, der zwischen den Ausgangsklemmen liegt.

Mit Z =

jcoC

und P₁ = OiCR erhält man

Zi

V₁

Mit Z = fa>L und p₂ = -^- ergibt sich

Zi

V₁

Pl ■

(3)

(4)

Man ersieht, daß die Neigung der Dämpfungskurve im ersten Falle, nämlich für Z = gegeben ist

durch

δ A

K--P₁Jk²-λ²)

(5)

Für den zweiten Fall ergibt sich SA _ Κ·ρ₂{λ² —

K, k und λ sind in beiden Fällen Konstante.

Im ersten Fall ändert sich die Dämpfung mit wachsender Frequenz von—20 log λ bis — 20 log k, so daß die Neigung der Dämpfungskurve positiv ist, wenn k < λ, und negativ, wenn k > λ, wie man ohne weiteres aus der Gleichung (5) ersehen kann. Somit kann man durch Änderung von k, indem man den Abgriff am Potentiometer verändert, oder durch Änderung von λ, indem man die Kapazitäten von Z₁ und Z₁' ändert, derart, daß Z₁ + Z₁' immer gleich Z bleibt, oder durch Änderung von k und λ die Neigung der Dämpfungskurve in weiten Grenzen ändern. Der genaue Bereich dieser Änderung ist abhängig von der Frequenz oder dem Frequenzbereich des Eingangssignals. So liegt für eine Frequenz, die irgendeinem P₁ entspricht, der Bereich der möglichen Änderung der Neigung zwischen

und

In gleicher Weise ändert sich im zweiten Falle mit den Konstanten λ und k die Dämpfung mit wachsender Frequenz von dem Wert —20 log k bis zu dem Wert —20 log λ. Ist k kleiner als λ, dann ist die Neigung der Dämpfungskurve negativ, wird k größer als λ, dann wird die Neigung der Dämpfungskurve positiv, wie aus der Gleichung (6) zu ersehen ist.

So kann die Neigung der Dämpfungskurve durch

Änderung von k oder λ, wobei jedoch die Summe der Induktivitäten Z₁ und Z₁' immer Z ergeben muß, oder durch Änderung beider im weiten Bereich geändert werden. Bei einer Frequenz, die irgendeinem p₂ entspricht, erstreckt sich dieser Bereich von *

— -^—,—τ—π*- bis + -

An Hand der Fig. 3 und 4 werden im folgenden noch beispielsweise Ausführungen von Dämpfungsnetzwerken nach der Erfindung sowie mit ihnen erreichbare Dämpfungskurven 'behandelt.

In der Fig. 3 sind Z₁ und Z₁' Kapazitäten vom Werte 2 C, so daß λ = ¹J₂ ist. Mit P₁ = 2 ω C R erhält man

V₁

4+ΦΪ

(7)

Die gezeichneten Dämpfungskurven gelten für verschiedene Werte von k. Zwischen P₁ = 2 und P₁ = 20 sind die Dämpfungskurven verhältnismäßig geradlinig und unterscheiden sich nur in ihrer Neigung. Für Werte von k, die kleiner sind als ¹J₂, ergibt sich eine positive Neigung, und für Werte von k, die größer sind als ¹I₂, ergibt sich eine negative Neigung.

Statt der Änderung von k durch Verschieben des Abgriffs P kann man auch die Kapazitäten der Impedanzen Z₁ und Z₁' ändern. Diese Änderung muß jedoch so vorgenommen werden, daß Z₁ -f- Z₁' immer gleich Z ist. Hiermit können ähnliche Dämpfungskurven erreicht werden.

In der Fig. 4 wird Z₁ durch einen Kondensator von der Kapazität 3 C und Z₁' durch einen Kondensator mit

dem Kapazitätswert —— gebildet. Z₁ -)- Z₁' ist also

wieder

j co C

Da^ = ¹

¹I₃ und P₁ = 3 CR, ergibt sich

V₁

(8)

Die entsprechenden Dämpfungskurven ähneln denen der Fig. 3 und unterscheiden sich von ihnen nur quantitativ. Auch hier können ähnliche Dämpfungskurven erreicht werden durch Änderung der Kapazitäten von Z₁ und Z₁'.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Dämpfungsnetzwerk mit frequenzunabhängigem Eingangsscheinwiderstand aus zwei oder mehr parallel zu den Eingangsklemmen angeordneten, je aus einer Reihenschaltung von Wirk- und Blindwiderstand gebildeten Zweigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkwiderstand der einen Reihenschaltung zwischen zwei Blindwiderständen angeordnet ist und der Ausgang des Netzwerkes derart an dieser Reihenschaltung abgenommen wird, daß er Teile des Wirk- und eines Blindwiderstandes 'umfaßt.

2. Dämpfungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Netzwerkes zwischen einem Abgriff des Wirkwiderstandes und dem dem Wirkwiderstand nicht benachbarten Ende eines Blindwiderstandes erfolgt.

3. Dämpfungsnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei der zweiten Reihenschaltung der Wirkwiderstand zwischen zwei Blindwiderständen angeordnet ist.

4. Dämpfungsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des durch den Abgriff am Wirkwiderstand abgenommenen Widerstandsteiles veränderbar ist.

5. Dämpfungsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beiden Seiten des Wirkwiderstandes mit dem Potentiometerabgriff liegenden Blindwiderstände gleichzeitig und zwangläufig so geändert werden können, daß ihr Summenwert immer konstant bleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 370 030; USA.-Patentschriften Nr. 1 591 073, 2 019 624, ι 997 762, 2 026 495;
österreichische Patentschrift Nr. 138 506.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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