HU193510B - Four-terminal filter arrangement - Google Patents

Description

A találmány tárgya négypólusú szűrőkapcsolás, amelynek bemeneti és kimeneti kapocspárja, az egyik bemeneti és a megfelelő kimeneti kapocs között két félrószből álló tekercsesei megvalósított induktív eleme van, ahol a két félrész közös pontja és a másik bemeneti és a megfelelő kimeneti kapocs közé kondenzátor van csatlakoztatva A találmány szerinti négypólus mindenekelőtt meghatározott frekvenciák igen éles szűrésére álkalmas.

Az elméleti és gyakorlati elektrotechnikában jól ismertek a négypólusok (lásd pl. Hanero J L és Willoner, G. könyvét, amelyet Synthesis of filters címmel a Prentice Hall kiadó adott ki 1968 bán), mint olyan áramköri egységek, amelyek közös jellemzője, hogy generátorhoz csatlakoztatható bemeneti és terhelésre csatlakoztatható kimeneti kapocspárjuk van, legalább az egyik bemeneti és a megfelelő kimeneti kapocs között valamilyen impedanciával jellemzett elem van beiktatva, továbbá a beme neti és kimeneti kapocspárok között kapcsolatot teremtő vezetékek valamilyen áramköri elemen keresztül egymással össze vannak kötve.

A híradástechnikában a nógypólusok egyebek között szűrőként alkalmazhatók Ilyenkor a kapocspárokat összekötő vezetékek egyikén azonos áramiránnyal jellemzett két soros tekercset, szükség esetén akár transzformátort iktatnak be, és a kél tekercs közös pontját kondenzátor egyik fegyverzetére vezetik A kondenzátor masík fegyverzete a megfelelő bemeneti és kimeneti kapocs közé van csatlakoztatva Ez az ún T szűrő, amely meghatározott frekvenciatartomány kiválasztására alkalmas Ebben a tartományban csillapítása viszonylag kicsi, a tartomány határain viszont csak 5 6 dB/dekád értékű meredeksége van, ami kedvezőtlen, mivel a meghatározott frekvenciatartományt csak egy széles átmeneti sávval együtt lehet kiválasztani, tehát a kiválasztás nem mindig a megfelelő módón valósul meg. A meredekséget javítani lehet, ha a T szűrőket sorosan kapcsoljak egymáshoz, de ennek az a következménye, hogy a csillapítás jelentősen megnő, és ezért a kívánt tartományban is erősen lecsökken az átengedett teljesítmény A négypólusként kialakított szűrőket tehát egy viszonylag széles átmeneti sáv jellemzi, ahol a csillapítás viszonylag szeles frekvenciatartományban megy át a megkívánt kis értékről a nagy értékre. A szelektivitás sem megfelelő, és a szűrő karakterisztikája a terheléstől is függ. Ha a terhelósfüggés kiküszöbölésére van szükség, a T szűrő kapcsolása a terhelés nagyságától függően változik és esetleg bonyolult felépítésre is szükség lehet

A négy pólusok válfaját jelentő T szűrők hiányosságainak felszámolására dolgozták ki a kristályszürőket amelyek használata viszont bonyolult felépítésük és ezzel kapcsolatos nagy költségeik miatt csak akkor indokolt, ha az át menet meredekségevei. a szeletivitással kap csolatban nagy igényeket támasztunk A kris tályszürók felépítésében a legnagyobb problé 2 mát a kristály és az egyéb áramköri elemek jel· lemzőinek hőmérsékletfüggése okozza, amit csak bonyolult kapcsolással lehet kiküszölni és/vagy szükség van termosztátra.

Találmányunk célja a T-szűrők említett hiányosságainak megszüntetése és így egyszerű, olcsón ellőállítható nagy szelektivitású szűrő kidolgozása.

Találmányunk alapja az a felismerés, hogy a T-szürőkben alkalmazott tekercseket (induktivitásokat) nem feltétlenül szükséges azonos áramiránnyal jellemzett módon kialakítani, hanem meglepő módon sokkal célszerűbb, ha az induktivitást ellentétes áramiránnyal jellemzett tekercs-, ill. vezetékrészekből alakítjuk ki. Ebben az esetben a kívánt eredményt esetleg akár két egyenes vagy meghajlított vezetékkel is el lehet érni, ha azokat szorosan egymás mellett vezetjük és bennük az ellentétes áramirányt biztosítjuk, így közöttük abszolút értékben a csatolási tényező közel 1 értékét biztosítjuk.

Az említett felismerést számos vezetéken és tekercsen ellenőriztük, annak helyességéről meggyőződtünk, és ennek alapján olyan négypólusú szűrőkapcsolást hoztunk létre, amelynek bemeneti és kimeneti kapocspárja, továbbá az egyik bemeneti és a megfelelő kimeneti kapocs között két félrészből álló tekerccsel megvalósított induktív eleme van. A két félrész közös pontja és a másik bemeneti és kimeneti kapocs közé kondenzátor van kapcsolva. A találmány szerint az induktív elem egy bifiláris tekercs, amelynek két félrésze egymással ellentétes áramiránnyal van kapcsolva.

A továbbiakban bifiláris tekercsnek nevezzük az induktív elemet akkor is, ha az nem többmenetű tekercsként, hanem két egyenes és/vagy hajlított vezetékből van kialakítva.

A találmány szerinti négypólusban előnyös lehet az induktív elem két végpontja és a megfelelő bemeneti, ill. kimeneti kapocs között egy-egy kiegészítő tekercset és/vagy kondenzátort beiktatni, amelyek induktivitása, ill. kapacitása célszerűen egyenlő.

Az induktív elemet, ill szükség esetén a kiegészítő tekercset vasmagon is ki lehet alakítani.

A találmány szerinti négypólus rezonanciafrekvencián rendkívül meredek, 200.300 dB/oktáv mértékű vágást tud biztosítani, tehát több nagyságrenddel jobbat, mint a hagyományos T szűrők, egyszerűen, minimális költséggel hozható létre Karakterisztikája a terheléstől csak kismértékben függ.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az ábra: a találmány szerinti négypólusú szű rőkapcsolás alapkapcsolása, a ábra: a találmány szerinti négypólusú szü rőkapcsolás erősítés/frekvencia karakteriszti kája, a

3. ábra: a találmány szerinti nógypólusu szü rőkapcsolás egy előnyös kiviteli alakja beikta tott tekercsekkel, a ábra: a találmány szerinti négy pólusú szürákapcsolás egy előnyös kiviteli alakja beiktatott kondenzátorokkal, míg az ábra: a 3. és 4. ábrán látható négypólusú szúrökapcsolás közöt erősítés/frekvencia karakterisztikája.

A találmány szerinti négypólusú szűrőkapcsolásnak (1. ábra) 1,2 bemeneti kapcsai, 3,4 kimeneti kapcsai, az Li,L2 félrészekből álló induktív eleme és az L1+2 félrészek közös pontjához kapcsolt Ci kondenzátora van Az induktív elemmel szemben megköveteljük, hogy eredő induktivitása közelítőleg zérus legyen, amit úgy érünk el, hogy páros számú részből hozzuk létre, és páronként a részekben azonos áramerősséget biztosítunk, de az áram ellentétes folyásirányával Ennek a feltételnek bifiláris tekerccsel teszünk eleget, amely szélső esetben akár egy egymással párhuzamos vezetékpár is lehet A lényeg az induktív elem áramvezető alkotórészeinek egyvonalas és egymás melletti elhelyezése mivel ily módon páronként a két részben az egymással ellentétes áramirány és így az induktivitások közel teljes kiegyenlítődése biztosítható Az 1 ábrán bemutatott megoldás szerint az induktív elem a sorosan kapcsolt, előnyösen közös csévén elhelyezett Li és L₂ félrészből álló bifiláris tekercs, amelynek egymáshoz illeszkedő, egymás mellett tekercselt vezetékei ellentétes áramirányt határoznak meg Az Li félrész egyik végpontja az 1 bemeneti kapocsra, az L.2 felrész egyik végpontja a 3 kimeneti kapocsra csatlakozik, míg az Li,L₂ félrészek másik végpontja közösítve van. Ez a közös pont a Ci kondenzátoron át a 2 bemeneti és 4 kimeneti kapoccsal van összekötve.

Az 1 ábrán vázolt kapcsolási elrendezés „a” erősítését az 1,2 bemeneti kapcsokon bevezetett áram f frekvenciájának függvényében a 2 ábrán mutatjuk be Jól látható, hogy az erősítés egyenletesen azonos értéket vesz fel a frekvencia gyakorlatilag teljes változási tartományában, vagyis itt a négypólus tisztán ohmos ellenállásként viselkedik, kivéve viszont egy rendkívül szűk tartományt az f_o rezonanciafrekvencia környezeteben ahol az átvitel (erősítés) szinte azonnal majdnem zérusra csökken Itt a mérések tanúsága szerint a meredekség mértéke 200 .300 dB/oktáv, vagyis a változás rendkívül gyors Az f_c rezonanciafrekvencia a környezetén kívül a csillapítás nagysága a terheléstől függ, maga az f₀ rezonanciafrekvencia és ennek környezetében a görbe meredeksége azonban nem

19351C

Célszerű lehet az induktív elemnek a megfelelő kapcsokra vezetett végpontjai és az 1. bemeneti, ill. a 3 kimeneti kapocs között egy-egy kiegészítő 1-3,1-4 tekercset, és/vagy C₂,C₃ kondenzátort beiktatni (3. és 4. ábra). Ily módon a csillapítás változása kevésbé lesz meredek, a szükségleteknek megfelelően aluláteresztő, felüláteresztő vagy sávszűrő hozható létre. A 3 és 4. ábrán bemutatott négypólusokaf párhuza10 mosan kapcsolva olyan ún. keresztszürőt állíthatunk elő, amelynek erősítés/frekvencia karakterisztikája az 5. ábrán látható lefutású. A C₂,C₃ kondenzátorokkal kiegészített nógypólus (4. ábra) a vágást a szaggatott vonal szerint, az induktivitásokkal kiegészített (3. ábra) a folyamatos vonal szerint végzi. A vágás az fu keresztfrekvenciával jellemezhető. Ezzel a megoldással pl. a hangfalakban alkalmazott magas és mély hangsugárzók hatásos szétválasztása va20 lósít ható meg

A találmány szerinti négypólust célszerű lehet oly módon létrehozni, hogy az induktív elemet és/vagy a kiegészítő L₃,l_4 tekercseket vasmagon hozzuk létre. Ebbén az esetben is, mint a tapasztalatok mutatják, a csillapítási karakterisztika meredeksége csökken, de nagyobb teljesítményt lehet a négypólus révén biztosítani.

A találmány szerinti négypólusú szűrőkapcsolás rendkívül érzékenyen mutatja meghatá30 rozott frekvenciaértékek elérését Ennek a jellemzőjének révén igen pontos szűrésre, értékjelzésre alkalmazható.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK ³⁵ 1. Négypólusú szűrőkapcsolás, amelynek bemeneti és kimeneti kapocspárja, és az egyik bemeneti és a megfelelő kimeneti kapocs között két félrészből álló tekerccsel megvalósított induktív eleme van, továbbá a két félrész kö40 zös pontja és a másik bemeneti és kimeneti kapocs közé kondenzátor van kapcsolva, azzal jellemezve, hogy az induktív elem egy bifiláris tekercs, amelynek két félrésze (L1 +₂) egymás sál ellentétes áramiránnyal van kapcsolva
2. 2. Az 1. igénypont szerinti négypólusú szürőkapcsolás, azzal jellemezve, hogy az induktív elem és a megfelelő bemeneti kapocs (1), ill. kimeneti kapocs (3) között egy-egy kiegészítő tekercs+3+4) és/vagy egy-egy kiegészítő kondenzátor (C₂,C₃) van beiktatva
3. 3. Az 1 vagy 2 igénypont szerinti négypó •lusú szürőkapcsolás, azzal jellemezve, hogy az induktív elem és/vagy a kiegészítő tekercsek +3+4) vasmagon vannak kialakítva lap rajz, 5 ábra

   -3193510 lnt.Cl4H03H 7/09

   2. ábra

   -419351C

   Int.CU Η03 Η 7/09
4. 4. ábra

   -51935 Ο

   Int. CI4H03H 7/09
5. 5. ábra

   Kiadja: Országos Találmányi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: Himer Zoltán osztályvezető Ne 2719. Nyomdaipari vállalat, Uzsgorod