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Nichtlineare Widerstände enthaltender Vierpol Die Erfindung betrifft
einen Vierpol mit nichtlinearen Eigenschaften. Derartige Vierpole sind für viele
Zwecke, beispielsweise zur Amplitudenb,egrm=g, zur Unterdrückung kleiner Amplituden
oder zur nichtlinearen Entzerrung erforderlich. Auch für SpeYröder Regelzwecke :sind
derartige Vierpole an-`vendbar, wenn man nichtlineare Widerstände benutzt, deren
Wert durch eine Gleichspannung gesteuert werden kann.
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Soll ein derartiger Vierpol so in ein übiertragungssystein eingeschaltet'werden,
daß jerwünschte Amplitudenbereiche übertragen, iunerwünschte Bereiche aber unterdrückt
werden, so ist @es für viele Zwecke von großem Vorteil, wenn der Wellenwiderstagd
eines solchen Vierpols unabhängig von der Amplitude ist. Die Erfindung betrifft
Amplitudenfilter, die einen konstanten, amplitudenunabhängigen Wellenwiderstand
zumindest innerhalb eines bestimmtem Amplitudenbereiches aufweisen.
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Aus der Theorie :der - linearen Netzwerke ist :eine Gruppe von Vierpolen
bekannt, bei denen der Wellenwiderstand Z gegeben ist durch .die Beziehung
und einen im ganzen Frequenzbereich reellem und konstanten Wert aufweist, wenn man
die Widerstände Z, und Z2 widerstandsreziprok macht. Bekannte Beispiele solcher
Vierpole sind die Kreuzglieder, Brückeriglieder, überbrückten T-Schaltungen @u.,dgl.
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Das Amplitudenfilter gemäß der Erfindung besteht äus einem nichtlineare
Widerstände enthaltenden Vierpol, dessien Welleinwiderstand
ist und in dem zweipolige nichtlineare Widerstände oder Kombinationen zweipoliger
nichtlinearer Widerstände Z1 und Z2, welche in bezug auf .die Amplitude der durch
die Schaltung zu übertragenden Wechselströme widerstaii-dsreziprok sind, verwendet
werden. Dieser Vierpol weist innerhalb seines durch die Widerstandsreziprozität
gegebenen Amplitudenbereiches einen im wesentlichen amplitudemunabhängigen Wellenwiderstand
auf. Man ersetzt also in äquivalenter Weise zu dem oben angeführten Beispiel die
Widerstände Z,. und Z2 durch nichtUneaxe Widerstände, die mit Bezug auf die Amplitude
widerstandsreziprok sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich das Übertragungsmaß
mit der Amplitude ändert, der Wellenwider-'stand jedoch ganz konstant oder annähernd
konstant bleibt. Durch Wahleines geeigneten Abschlußwiderstandes ist es auch möglich,
einen konstanten Scheinwiderstand zu erzielen.
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Die widerstandsreziproken Elemenbe können aus bekannten nichtlinearen
Widerstä,nden,
vorzugsweise aus Trockengleichrichtern öder Heißleitern
aufgebaut werden. Als besonders zweckmäßig haben sich Kombinationen von je zwei
Trockengleichrichtern ;erwiesen, .die mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung 'parallel
oder in Reihe geschaltet sind.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Vierpole erhalten zweckmäßigerweise
die Form von Brückenfiltern, in deren Brückenzweigen oder Diagonalen die widerstandsreziproken
Gebildeeingeschaltet sind. An Stelle der Brückenfilter können selbstverständlich
im Rahmen der Erfindung andere Vierpole, deren Wellenwiderstände
sind, wie z. B. . überbrückte T-Schaltungen, Kreuzglieder, verwendet werden.
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In den Vierpolen können auch nichtlineare Widerstände mit verschiedenen
Eigenschaften oder Widerstände, die in bekannter Weise Vorspannungen erhalten, verwendet
werden. Sollen die Vierpole eine gewünschte Frequenzabbängigkeit aufweisen, so sind
die nichtlinearen Widerstände, wie dies für andere Zwecke bereits an sich bekannt
ist, mit entsprechend frequenzabhängigen Widerständen zu vereinigen.
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Es sind Dämpfungsnetzwerke bekanntgeworden, in denen mehrere gittergesteuerte
Röhren Verwendung finden und je nachdem, ob die inneren Widerstände dieser
Röhren als Längs- oder Querglieder eingeschaltet sind, in verschiedenem Sinne durch
Gitterpotentialverlagerung gesteuert werden. Es handelt sich hierbei um @dreipolig-e
gesteuerte Widerstände, :deren- durch die Krümmungen der Kennlinien gegebene Nichtlinearität
für den Steuervorgang nicht maßgeblich ist. Die inneren Widerstälnda .der
Röhren weisen daher auch nicht ,ein widerstandsreziprokes Verhalten in bezug auf
die Amplitude auf. Durch Gleichstrom gesteuerte Trockengleichrichter als veränderbare
Dämpfungen sind ebenfalls bekannt. Diese Dämpfungsglieder hatten jedoch nicht den
Zweck, einen amplitudenabhängigen Vierpol zu schaffen, und enthalten außerdem keine
nichtlinearen Widerstände, die mit Bezug auf die Amplitude widerstandsreziprok bemessen
sind.
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Es sind Vierpole mit ,Gleichrichtern an sich bekannt, die mit entgegengesetzter
Durchl.aßrichtung parallel oder in Reihe geschaltet sind. Eine Widerstandsreziprozität
mit Bezug auf die Amplitude weisen die bekannten Schaltungen jedoch nicht auf. Ferner
sind nichtlineare Widerstände zeit linearen frequenzabhängigen oder frequenzunabhängigen
Längs- oder Querwiderständen bereits früher kombiniert.. Ebenso ist es bekannt,
nichtlinearen Widerständen Vorspannungen zu erteilen. Auch nichtlineare Widerstäinde,
die für die Zwecke der Rückkopplungs- oder Echosperrung so gesteuert werden, daß
eine Sperrung für sämtliche Amplituden stattfindet, sind an sich bekannt. Allen
diesen bekannten Schaltungen fehlte jedoch das wesentliche Merkmal der Widerstandsreziprozität
mit Bezug auf die Amplitude der zu übertragenden Wechselströme.
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Durch geeignete Bemessung der nichtlinearen Widerstände läßt @es sich
b@eka;gntlich erreichen, daß die Vierpole entweder als Amplitudenbegrenzer wirken
und Amplituden oberhalb eines bestimmten Wertes begrenzen (Amplitudentiefpaß) oder
als Amplituden--unterdrücker, indem sie Amplituden unterhalb einer bestimmten Grenze
inicht durchlassen (Amplitudenhochpaß). Es lassen sich jedoch grundsätzlich auch
Vierpole erzielen, die nur bestimmte Amplitudenbereiche durchlassen (Amplitudenbandfilter)
oder gewisse Bereiche sperren (Amplitudenbandsperrein).
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Die Figuren dienen zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes und
zeigen Ausführungsbeispiele desselben. In den Fig. i und 2 sind zwei zueinander
widerstandsreziproke amplitudenabhängige Widerstände .dargestellt. Der eine besteht
gemäß Fig. i aus der Parallelschaltung von zwei Gleichrichtern G1 und G2 !und der
andere gemäß Fig.2 aus der Reihenschaltung von zwei Gleichrichtern G1, G2. Durch
diese Anordnung erzielt man die für positive und negative Amplituden erforderliche
Symmetrie :des Widerstandes, die bei Übertragung von Wechselströmen @erforderlich
ist. In beiden Fällen ist die Durchlaßrichtung der beiden Gleichrichter einander
entgegengesetzt. Die zugehörige Abhängigkeit des resultierenden Widerstandes R von
der Spannung U zeigen die Kurven.
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Wenn- man die amplitudeinabhängigen Widerstände mittels Hilfsspannungen
vorspannt, kann man: den Widerstandsverlauf noch weitgehend in gewünschter Weise
verändern. Fig.3 und 4. zeigen, wie man die Anordnung gemäß Fig. i und 2 zu ergänzen
hat, um die Amplitudenabhängigkeit außerhalb eines gewünschten Amplitudenbereichs
Uo zu verlegen. Durch geeignete Bemessung kann man es - erreichen, daß die Widerstände
gemäß Fig. i und 2 oder Fig. 3 und q. widerstandsreziprok sind, d. h. daß bei den
vorkommenden Amplituden R1 # R2 - R2 ist.
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In Fig.5 ist ,als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ein
Vierpol in Form eines Brückenfilters gezeigt. Er besteht aus zwei miteinander gekoppelten
und gleich großen Induktivitäten L, die zwei Zweige !einer Brücke bilden. In den
beiden übrigen Zweigen liegen. die zueinander widerstandsreziproken nichtlinearen
Widerstände R,, und R2.
An den Diagonalpünkten der Brücke sind der
Eingang E und der Ausgalng A angeschlossen. Werden nun die beiden nichtlinearen
Widerstandskombilnationen R, und R2 so bemessen, daß sie für Amplituden unterhalb
eines bestimmten Grenzwertes einander annähernd gleich sind, so werden diese Amplituden
von dem Vierpol nicht durchgelassen. Die darüberliegenden Amplitudan erfahren .eine
wesentlich geringere Dämpfung, da für sie die Brücke nicht abgeglichen ist. Der
Wellenwiderstand des Vierpols ist für die Amplituden oberhalb der Sperrgrenze amplitudienunabhängig.
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Man kann jedoch die Widerstände R, und R2 so wählen, .daß sie bei
großen Amplituden gleich groß sind, während sie bei kleinen Amplituden stark verschieden
sind. Man hat dann ein . Amplituddnfilter, das alle Amplituden oberhalb einer gewünschten
Grenze nicht überträgt.
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Fig.6 zeigt eine äquivalente Vierpolanordnung in ` Form @ei;ner überbrückten
T-Schaltun.g. Hier werden die vier Brückenzweige durch den Eingangs- u;nd dein Ausgangswiderstand
und durch die beiden IInduktivitäten L gebildet. Die nichtlinearen widerstandsreziproken
Elemente Rt und R2 liegen zwischen den Diagonalpunkten. An Stelle der beiden Induktivitäten
können auch zwei gleich große Ohmsche Widerstände oder zwei gleich große miteinander
nicht gekoppelte Ilnduktivitäben verwandt werden. In dieslem Fall ist es
je-
doch ierforderlich, daß der Scheinwiderstand Z dieser Widerstände der
Beziehung genügt.
Ein weiterer Erfindungsgedainke liegt darin, daß die beispielsweise in Fig. 3 und
¢ gezeigten Hilfsspannungen nicht fest sind, sondern gesteuert werden. Bei übertragungssystemen
mit zwei Übe tragungsrichtungen, wie Vierdrahtleitungen, kam beispielsweise ein
Amplitudenfilter, das: in der einen Übertragungsrichtung eingeschaltet ist, durch
die Nachrichtenströme der anderen Richtung so gesteuert werden, daß ies praktisch
alle Amplituden sperrt und so als Echosperre wirkt.