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Reaktanz-Sechspol zur Auskopplung eines schmalen Frequenzbandes aus
einem breiteren Frequenzband, insbesondere zur selektiven Auskopplung einer Pilotfrequenz
aus dem übertragungsfrequenzband in Trägerfrequenzsystemen Die Erfindung betrifft
einen Reaktanz-Sechspol zur Auskopplung eines schmalen Frequenzbandes aus einem
breiteren Frequenzband, insbesondere zur selektiven Auskopplung einer Pilotfrequenz
aus dem übertragungsband in Trägerfrequenzsystemen.
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Es ist bekannt, eine Sechspolschaltung in Form eines T-Gliedes zu
verwenden, um zwei zur Frequenzbandtrennung dienende Filter ohne gegenseitige Störung
auf ein gemeinsames Klemmenpaar zu schalten (französische Patentschrift
982 043). Diese Sechspolschaltung ist jedoch keine reine Reaktanz-Schaltung,
da sie ohmsche Widerstände enthält, und wegen der hierdurch bedingten Dämpfungsverluste
nachteilig.
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Es ist ferner allgemein bekannt, in Endstellen von Trägerfrequenzsystemen
die selektive Auskopplung einer innerhalb des für die Nachrichtenübertragung ausgenutzten
Übertragungsfrequenzbandes liegenden, beispielsweise zur Pegelregelung oder überwachung
dienenden Pilotfrequenz aus dem übertragungsfrequenzband mit der in F i
g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung durchzuführen. Das in Richtung von
a nach b über die Leitung 1 übertragene Frequenzband wird über einen
Entkoppler 1 und eine die Pilotfrequenz unterdrückende Bandsperre 2 geführt.
Die Pilotfrequenz wird am Ausgang c eines eingangsseitig mit dem Entkoppler verbundenen
Bandfilters 3
abgenommen.
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Wird keine exakte Entkopplung beider übertragungswege a-b
und a-c gefordert, so kann die Trennung der Pilotfrequenz vom übrigen übertragungsband
mittels der weniger Aufwand an Schaltungselementen erfordernden Schaltung nach F
i g. 2 erfolaen. Diese besteht in einer Differentialbrücken-Schaltung, C
deren Zweige von den beiden Hälften der Sekundärwicklung eines mit seiner Primärwicklung
am Eingang a liegenden Differentialübertragers 4, einem ohmschen Widerstand
5 und dem Eingangsscheinwiderstand des Bandpasses 3 gebildet werden.
Zwischen dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Differentialübertragers und
der dem Bandpaß und dem Widerstand 5 gemeinsamen Klemme liegt der Ausgang
b für das Übertragungsband, und der Ausgang des Bandfilters stellt den Ausgang
c für die Pilotfrequenz dar. Der Eingangsscheinwiderstand des Bandpasses
3 kann bei üblicher Auslegung desselben im Durchlaßfrequenzbereich angenähert
als ohmscher Widerstand und im Sperrbereich als vorwiegend imaginärer Widerstand
angesehen werden. Mit dieser Differentialbrückenschaltung kann in übertragungsrichtung
a-b eine Bandsperrencharakteristik und in Übertragungsrichtung a-c eine Bandpaßcharakteristik
erzielt werden. Jedoch ist die so entstandene Bandsperre mit beträchtlicher, im
interessierenden Frequenzbereich schwankender Durchlaßdämpfung und größerem Reflexionsfaktor
behaftet. Eine gewisse Verbesserung ist zwar durch imaginäre Ergänzung des ohmschen
Widerstandes 5 möglich, aber die störende Durchlaßdämpfung kann dadurch nicht
beseitigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu entwerfen,
die mit ebenfalls wenigen Schaltelementen die gleichen Selektionsforderungen wie
die Schaltung nach F i g. 2 erfüllt, dabei aber außerdem in der übertragungsrichtung
a-b nur eine sehr geringe Durchlaßdämpfung und einen kleinen Reflexionsfaktor aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einer Allpaßbrückenschaltung
in Differential- oder T-Forin, durch die ein symmetrisches Kreuzglied mit paarweise
gleichen Scheinwiderstandszweigen mit Hilfe eines Differentialübertragers und nur
noch zwei Brückenzweigen äquivalent realisiert ist, von denen der eine Brückenzweig
aus einer Kapazität und der andere Brückenzweig aus einer Induktivität besteht,
eine dieser beiden Brückenzweigreaktanzen durch den Eingangsscheinwiderstand eines
Bandfilters gebildet ist, das beispielsweise durch die ausgangsseitige Anschaltung
eines zusätzlichen Blindwiderstandes so ausgelegt ist, daß sein Eingangsscheinwiderstand
im Sperrbereich des Bandfilters gegenüber der anderen Brückenzweigreaktanz duales
und im Durchlaßbereich etwa zleicharti2es Verhalten zeie. so daß
zwischen
dem Eingang und dem Ausgang der Allpaßbrückenschaltung bei den Frequenzen des Durchlaßbereiches
des Bandfilters eine wesentliche Sperrdämpfung und dadurch eine weichenähnliche
Schaltung mit Bandpaß-Bandsperren-Charakteristik entsteht.
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Die Erfindung macht von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß der Eingangswiderstand
von Quarzbandfiltern und piezoelektrisch angeregten elektromechanischen Filtern
im Sperrbereich als nahezu konstante Kapazität und der Eingangswiderstand von Bandfiltern
mit magnetostriktiven Schaltelementen und magnetostriktiv angeregten elektromechanischen
Filtern als --nahezu konstante Induktivität angesehen werden können.
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Bei höheren Anforderungen an die Selektivität und Frequenzkonstanz
des Reaktanz-Sechspols nach der Erfindung wird als Bandfilter zweckmäßigerweise
ein Quarzbandfilter, ein magnetostriktives Bandfilter oder ein elektromechanisches
Bandfilter verwendet. Der Eingangsscheinwiderstand des Quarzbandfilters oder des
elektromechanischen Bandfilters dient dabei als eine Kapazität des Allpasses und
der Eingangsscheinwiderstand des magnetostriktiven Bandfilters als eine Induktivität
des Allpasses.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F ig. -i bis
6 näher erläutert.
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F i g. 3 zeigt das Schaltungsschema eines bekannten Allpasses
in Brückenschaltung der als überbrücktes T-Glied mit einer Induktivität
6 im Querzweig und einer durch eine Kapazität 7 überbrückten, fest
verkoppelten Symmetrierdrossel 8 mit Mittelabgriff im Längszweig.
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Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen auf dem bekannten Allpaß
nach F i g. 3 aufbauende Ausführungsbeispiele der weichenähnlichen Reaktanzschaltung
nach der Erfindung.
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Die teilweise nur schematisch dargestellte Schaltung nach F i
g. 4 entsteht aus der nach F i g. 3, indem zunächst der dort vorhandene
Kondensator 7
durch den Eingangsscheinwiderstand eines Quarzbandfilters
3 ersetzt wird, der nahezu eine konstante Kapazität darstellt. Das Verhalten
dieser Schaltung entspricht im übertragungsbereich nahezu dem der Bandspene 2 in
der Schaltung nach F i g, 1. Wird ein normal betriebenes, d. h. mit
seinem Kennwiderstand ausgangsseitig abgeschlossenes Bandfilter 3 verwendet,
das bei seiner Durchlaßfrequenz (Pilotfrequenz) den normierten reellen Widerstandswert
2 zeigt, so ergibt sich in Richtung a-b im Sperrbereich des übertragunggsfrequenzbereiches
nur eine Sperrdämpfung der Schaltung von 0,35 N. Eine exakt abgeglichene,
eine unendlich große Dämpfung liefernde Schaltung würde voraussetzen, daß der Eingangsscheinwiderstand
des Bandfilters 3 rein induktiv und gleich dem vierfachen Wert der Induktivität
6 wäre. In allen praktisch vorkommenden Fällen ist jedoch eine endliche Sperrdämpfung
der Schaltung für die Pilotfrequenz in Richtung a-b ausreichend, so daß der Einaangsscheinwiderstand
des Bandfilters 3 je nach dem geforderten endlichen Wert der vorgenannten
Sperrdämpfung von dem zum exakten Abgleich erforderlichen Wert abweichen kann. Eine
ausreichende Annäherung ist durch einen geeigneten zusätzlichen, imaginären Fehlabschluß
am Ausgang des Bandfilters 3, beispielsweise durch Parallelschaltung eines
Blindwiderstandes 9 zu den Ausgangsklemmen, zu erreichen. Die so erhaltene
vollständige Schaltung nach F i g. 4 hat in der übertragungsrichtung a-b,
abgesehen von dem schmalen Sperrbereich für die Pilotfrequenz, nahezu die gleichen
Eigenschaften wie dei reine Allpaß nach F i g. 3. Die Durchlaßdämpfung und
der Reflexionsfaktor im Durchlaßbereich der Schaltung nach F i g. 4 sind
also nur von den Verlusten der Spule 6, der Symmetrierdrossel 8 und
des Eingangsscheinwiderstandes des Bandfilters 3 abhängig. Für die in Richtung
a-c abgesiebte. Pilotfrequenz ist die Durchlaßdämpfung im Durchlaßbereich des Bandfilters
durch die Schaltelemente des letzteren und die durch die gabelartige Schaltung bedingte
Dämpfung bestimmt. Diese Durchlaßdämpfung würde bei ausgangsseitig normal abgeschlossenem
Bandfilter und verlustlosen Schaltelementen 0,35 N betragen. Je nach dem
ausgangsseitig vorgenommenen Fehlabschluß ergibt sich eine zusätzliche Durchlaßdämpfung
etwa derselben Größe. Die resultierende Durchlaßdämpfung bleibt jedoch in allen
praktischen Fällen wesentlich unter der in der Schaltung nach F i g. 1
in
Richtung a-c auftretenden Durchlaßdämpfung, die bei üblicher Auslegung des Entkopplers
1 relativ hoch gegenüber der sehr geringen Durchlaßdämpfung in Richtung a-b
ist.
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Eine mögliche praktische Ausführung der Schaltung nach F i
g. 4 ist in der F i g. 5 dargestellt. Dabei ist ein Bandfilter in
einer üblichen Brückenschaltung verwendet, das aus einem Quarz 10, einem
Kondensator 11 und einem Differentialübertrager 12, dessen Primärwicklung
gleichzeitig die Symmetrierdrossel darstellt, besteht. Der ausgangsseitige Fehlabschluß
des Bandfilters ist durch einen seinen Ausgangsklemmen parallelgeschalteten Kondensator
13 bewirkt. Wie ersichtlich, benötigt die Schaltung nur zwei Wikkelgüter
und einen Quarz. Bei Erfüllung gleicher praktischer Forderungen benötigt die bekannte
Schaltung, nach F i g. 1 mindestens im Entkoppler 1 und im Bandfilter
3 je einen übertrager, in der Bandsperre 2 einen übertrager und eine Spule
und in dem Bandfilter und in der Bandsperre je einen Quarz, insgesamt also
mindestens vier Wickelgüter und zwei Quarze. Hieraus ergibt sich der durch die Erfindung
erzielbare wesentliche Fortschritt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können zum Aufbau von zu den
Schaltungen mit Quarzbandfiltern dualen Schaltungen Bandfilter mit magnetostriktiven
Schaltelementen, z. B. Ferritschwingern, benutzt werden. Eine derartige duale Schaltung
zeigt F i g. 6. Sie entsteht aus dem bekannten Allpaß nach F i
g. 3, indem an die Stelle der Querinduktivität 6
der Eingangswiderstand
eines Bandfilters tritt, das im Längszweig eine gleichzeitg als Symmetrierdrossel
mitbenutzte Spule 14 mit Mittelabgriff und im Querzweig einen ersatzschaltbildmäßig
dargestellten magnetostriktiven Zweipol 15, beispielsweise einen Ferritschwinger,
enthält. Der Fehlabschluß wird dabei durch die Spule 16 bewirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So könnten im Rahmen der Erfindung beispielsweise auch kompliziertere Bandfilter
mit höherem Grad und entsprechendem Fehlabschluß verwendet werden. Ebenso könnte
auch eine Allpaßschaltung höheren Grades benutzt werden.