DE1259478B

DE1259478B - Reactance six-pole for decoupling a narrow frequency band from a wider frequency band, in particular for the selective decoupling of a pilot frequency from the transmission frequency band in carrier frequency systems

Info

Publication number: DE1259478B
Application number: DE1965T0028861
Authority: DE
Inventors: Erich Rauth
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-06-24
Filing date: 1965-06-24
Publication date: 1968-01-25

Description

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.Reactance six-pole for coupling out a narrow frequency band a broader frequency band, in particular for the selective extraction of a pilot frequency from the transmission frequency band in carrier frequency systems The invention relates to a six-pole reactance for decoupling a narrow frequency band from a wider frequency band, in particular for the selective extraction of a pilot frequency from the transmission band in carrier frequency systems.

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.It is known to use a six-pole circuit in the form of a T element in order to connect two filters used for frequency band separation to a common pair of terminals without mutual interference (French patent specification 982 043). However, this six-pole circuit is not a pure reactance circuit because it contains ohmic resistances and is disadvantageous because of the attenuation losses caused by it.

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.It is also generally known to selectively decouple a pilot frequency within the transmission frequency band used for message transmission, for example for level control or monitoring, from the transmission frequency band with the frequency shown in FIG . 1 perform the circuit arrangement shown. The frequency band transmitted in the direction from a to b via the line 1 is routed via a decoupler 1 and a bandstop filter 2 that suppresses the pilot frequency. The pilot frequency is picked up at the output c of a band filter 3 connected to the decoupler on the input side.

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.If an exact decoupling of the two transmission paths ab and ac is not required, the separation of the pilot frequency from the rest of the transmission band can be achieved by means of the circuit according to FIG . 2 successes. This consists of a differential bridge circuit, C the branches of which are formed by the two halves of the secondary winding of a differential transformer 4 with its primary winding at input a, an ohmic resistor 5 and the input impedance of the bandpass filter 3 . Between the center tap of the secondary winding of the differential transformer and the band-pass filter and the resistor 5 common terminal is the output b of the transmission band, and the output of the bandpass filter represents the output c for the pilot frequency. The input impedance of the bandpass filter 3 can in conventional design of the same in the Pass frequency range can be viewed approximately as an ohmic resistance and in the stop range as a predominantly imaginary resistance. With this differential bridge circuit, a band-stop characteristic can be achieved in the transmission direction ab and a band-pass characteristic can be achieved in the transmission direction ac. However, the bandstop filter produced in this way is afflicted with considerable transmission attenuation, which fluctuates in the frequency range of interest, and a larger reflection factor. A certain improvement is possible through an imaginary addition to the ohmic resistor 5 , but the disturbing transmission attenuation cannot be eliminated as a result.

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.The invention is based on the object of designing a circuit which, with just a few switching elements, meets the same selection requirements as the circuit according to FIG. 2, but also has only a very low transmission loss and a small reflection factor in the transmission direction from.

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.This is achieved according to the invention in that in an all-pass bridge circuit in differential or T-Forin, through which a symmetrical cross link with in pairs same impedance branches with the help of a differential transformer and only two more bridge branches are implemented in an equivalent manner, one of which is the bridge branch consists of a capacitance and the other branch of the bridge consists of an inductance, one of these two bridge arm reactances through the input impedance of one Band filter is formed, for example, by the output-side connection an additional reactance is designed so that its input impedance in the blocking area of the band filter compared to the other bridge branch reactance dual and show about the same behavior in the pass band. so that between the input and the output of the all-pass bridge circuit at the frequencies of the pass band of the band filter has a substantial blocking attenuation and thus a soft-like one Circuit with bandpass-bandstop characteristics is created.

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.The invention makes use of the known fact that the input resistance of quartz band filters and piezoelectrically excited electromechanical filters in the blocking range as an almost constant capacitance and the input resistance of band filters with magnetostrictive switching elements and magnetostrictively excited electromechanical Filters can be viewed as - almost constant inductance.

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.With higher demands on selectivity and frequency constancy of the reactance six-pole according to the invention is expediently used as a belt filter a quartz band filter, a magnetostrictive band filter or an electromechanical one Band filter used. The input impedance of the quartz band filter or the electromechanical band filter serves as a capacitance of the all-pass and the input impedance of the magnetostrictive band filter as an inductance of the Allpass.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F ig. -i bis 6 näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to FIGS. -i to 6 explained in more detail.

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.F i g. 3 shows the circuit diagram of a known all-pass bridge circuit as a bridged T-element with an inductance 6 in the shunt arm and a firmly coupled balancing choke 8 bridged by a capacitance 7 with a center tap in the series arm.

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.The F i g. 4, 5 and 6 show the known all-pass according to FIG . 3 constructive embodiments of the switch-like reactance circuit according to the invention.

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.The circuit shown in FIG . 4 arises from the according to FIG. 3, by first replacing the capacitor 7 present there by the input impedance of a quartz band filter 3 , which represents an almost constant capacitance. The behavior of this circuit corresponds to the transmission range of the almost Bandspene 2 g in the circuit of F i, 1. When a normal run, d. H. With its characteristic resistance on the output side closed band filter 3 is used, which shows the normalized real resistance value 2 at its pass frequency (pilot frequency), only a blocking attenuation of the circuit of 0.35 N results in the direction from in the blocking range of the transmission frequency range. An exactly balanced, one infinite A circuit providing large attenuation would require that the input impedance of the band filter 3 be purely inductive and equal to four times the value of the inductance 6 . In all practically occurring cases, however, a finite blocking attenuation of the circuit for the pilot frequency in the direction from is sufficient so that the input impedance of the band filter 3 can deviate from the value required for exact adjustment depending on the required finite value of the aforementioned blocking attenuation. A sufficient approximation can be achieved by a suitable additional, imaginary false termination at the output of the band filter 3, for example by connecting a reactance 9 in parallel to the output terminals. The complete circuit obtained in this way according to FIG. 4 has in the transmission direction ab, apart from the narrow blocking range for the pilot frequency, almost the same properties as the pure all-pass according to FIG . 3. The transmission attenuation and the reflection factor in the transmission range of the circuit according to FIG. 4 are therefore only dependent on the losses of the coil 6, the balancing throttle 8 and the input impedance of the band filter 3. For those screened in the direction of ac. Pilot frequency, the transmission attenuation in the pass band of the band filter is determined by the switching elements of the latter and the attenuation caused by the fork-like circuit. This transmission attenuation would amount to 0.35 N with a band filter normally closed on the output side and lossless switching elements. Depending on the incorrect termination carried out on the output side, there is an additional transmission attenuation of approximately the same size. In all practical cases, however, the resulting transmission loss remains substantially below that in the circuit according to FIG. 1 in the direction ac occurring transmission loss, which is relatively high in the conventional design of the decoupler 1 compared to the very low transmission loss in the direction ab.

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.A possible practical implementation of the circuit according to FIG. 4 is shown in FIG. 5 shown. In this case, a band filter is used in a conventional bridge circuit, which consists of a quartz 10, a capacitor 11 and a differential transformer 12, the primary winding of which also represents the balancing choke. The incorrect termination of the band filter on the output side is brought about by a capacitor 13 connected in parallel to its output terminals. As can be seen, the circuit only requires two winding goods and a quartz. If the same practical requirements are met, the known circuit according to FIG. 1 at least one transformer each in the decoupler 1 and band filter 3, one transformer and one coil in the bandstop filter 2 and one quartz each in the band filter and bandstop filter, so a total of at least four winding goods and two quartz crystals. The essential progress that can be achieved by the invention results from this.

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.According to a further development of the invention, for the construction of dual circuits to the circuits with quartz band filters, band filters with magnetostrictive switching elements, eg. B. ferrite transducers are used. Such a dual circuit is shown in FIG. 6. It arises from the well-known all-pass according to FIG . 3, by replacing the shunt inductance 6 with the input resistance of a band filter which contains a coil 14 with a center tap that is also used as a balancing throttle in the series branch and a magnetostrictive two-pole 15, for example a ferrite oscillator, shown in the cross branch. The incorrect termination is brought about by the coil 16 .

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.The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. For example, more complicated band filters could also be used within the scope of the invention be used with a higher degree and corresponding false closure. Likewise could an all-pass circuit of a higher degree can also be used.

Claims

Patent claims: 1. Reaktanz-Sechspol for decoupling a narrow frequency band from a wider frequency band, in particular for the selective decoupling of a pilot frequency from the transmission frequency band in carrier frequency systems, characterized in that in an all-pass bridge circuit in differential or T-Forin, through which a symmetrical cross member with pairwise equal impedance branches with the help of a differential transformer and only two bridge branches are implemented equivalent, of which one bridge branch consists of a capacitance (7) and the other bridge branch consists of an inductance (6) , one of these two bridge branch reactances (7) through the input impedance of one Band filter (3) is formed, which is designed for example by the output side connection of an additional reactance (9) so that its input impedance in the blocking range of the band filter compared to the other bridge branch reactance (6) dual and in Durc Passage range shows roughly the same behavior, so that between input (a) and output (b) of the all-pass bridge circuit at the frequencies of the pass band of the band filter, a substantial stop-band attenuation and thus a switch-like circuit with band-pass-band-stop characteristics is created (F i g. 3 and 4).

2. Reactance six-pole according to claim 1, characterized in that the band filter is a quartz band filter whose input impedance serves as a capacitance of the all-pass filter. 3. Reactance six-pole according to claim 1, characterized in that the band filter is a magnetostrictive band filter whose input impedance serves as an inductance of the all- pass. 4. Reactance six-pole according to claim 1, characterized in that the band filter is an electromechanical band filter whose input resistor serves as a capacitance of the all- pass. Documents considered: French Patent No. 982 043.