DE858425C

DE858425C - Frequency-selective four-pole constant group delay

Info

Publication number: DE858425C
Application number: DES11663D
Authority: DE
Inventors: Katharina Erdniss
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-06-08
Filing date: 1943-06-08
Publication date: 1952-12-08

Description

Frequenzselektiver Vierpol konstanter Gruppenlaufzeit Bei Vierpolen mit frequenzabhängiger Dämpfung, insbesondere bei Filtern für Fernsehzwecke, stört häufig die Frequenzabhängigkeit der Gruppenlaufzeit, das ist die Ableitung des Phasenmaßes nach der Frequenz. Die Erfindung gibt die Möglichkeit zur Schaffung eines frequenzselektiven Vierpols konstanten Phasenmaßes, damit also auch konstanter Gruppenlaufzeit. Sie macht hierzu Gebrauch von einer Parallelschaltung von zwei Teilvierpolen, in deren Ausgang die Summe oder Differenz der Ausgangsspannungen gebildet wird.Frequency-selective quadrupole constant group delay In quadrupoles with frequency-dependent attenuation, especially in filters for television purposes, the frequency dependency of the group delay, that is the derivation, often interferes the phase measure according to the frequency. The invention provides the possibility of creating a frequency-selective quadrupole constant phase measure, thus also constant group delay. For this purpose, it makes use of a parallel connection of two partial quadrupoles, in whose output the sum or difference of the output voltages is formed.

Filteranordnungen, die aus zwei eingangsseitig parallel geschalteten Teilvierpolen bestehen und bei denen durch Wahl des Phasenganges bestimmte Dämpfungsgänge von Summe oder Differenz der Ausgangsspannungen erzielt werden, sind bereits bekannt. Die resultierende Spannung hat jedoch ein mit der Frequenz nicht linear veränderliches Phasenmaß. So ist zum Beispiel ein Vierpol bekannt, bei dem einer der Teilvierpole ein phasenentzerrendes Netzwerk enthält. Beide Vierpole besitzen dabei im wesentlichen die gleiche Amplitudenverzerrung. Da durch das phasenentzerrende Netzwerk die Phase für bestimmte Frequenzen um das Vielfache von 2.n gedreht wird, können die Ausgangsspannungen der beiden Teilvierpole sich für diese Frequenz kompensieren, und es ergibt sich ein Filter mit einer :Mehrzahl von schmalen Sperrbereichen.Filter arrangements, which consist of two parallel-connected on the input side Partial quadrupoles exist and with which by choosing the phase response certain attenuation curves from the sum or difference of the output voltages are already known. The resulting voltage, however, does not vary linearly with frequency Phase measure. For example, a quadrupole is known in which one of the partial quadrupoles contains a phase equalizing network. Both of them have essentially four poles the same amplitude distortion. Since through the phase equalizing network the phase is rotated by a multiple of 2.n for certain frequencies, the output voltages of the two quadrupoles compensate for this frequency, and it results a filter having a: plurality of narrow blocking areas.

Gemäß der Erfindung werden bei einem Vierpol, der aus zwei eingangsseitig parallel geschalteten,-gleiche Dämpfung aufweisenden Teilvierpolen besteht, in deren Ausgang die Summe oder Differenz der Ausgangsspannungen gebildet wird, Teilvierpole mit entgegengesetzt gleichem Phasengang verwendet. Teilvierpole mit entgegengesetzt gleichem Phasengang können gemäß der Erfindung in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß der eine Teilvierpol durch ein Netzwerk mit einem bestimmten Übertragungsmaß gebildet wird, während der andere Teilvierpol einen Verstärker enthält, in dessen Gegenkopplungsweg ein Netzwerk angeordnet ist, das das gleiche Phasenmaß wie das Netzwerk des ersten Teilvierpols, jedoch das komplementäre Dämpfungsmaß besitzt. Auf diese Weise erhält man einen frequenzselektiven Vierpol mit konstanter Gruppenlaufzeit.According to the invention, with a quadrupole, which consists of two input side parallel-connected partial quadrupoles with equal attenuation, in whose output is the sum or difference of the output voltages, partial four-pole used with opposite phase response. Partial quadrupole with opposite the same phase response can be achieved in a simple manner according to the invention that the one partial quadruple through a network with a certain transmission rate is formed, while the other partial quadrupole contains an amplifier, in its Negative feedback path a network is arranged that has the same phase measure as the Network of the first partial quadrupole, but has the complementary degree of attenuation. In this way, a frequency-selective quadrupole with constant group delay is obtained.

Es ist bereits bekannt, zur Beeinflussung des Phasenganges von Vierpolen Netzwerke im Gegenkopplungsweg eines Verstärkers anzuordnen. Hierfür war jedoch mit einem über ein Netzwerk mit frequenzabhängigem Winkelmaß und konstantem Wellenwiderstand negativ rückgekoppelten Verstärker ein weiteres Netzwerk mit konstantem Wellenwiderstand in Reihe geschaltet, das mit dem erstgenannten Netzwerk den gleichen frequenzabhängigen Dämpfungsgang, aber verschiedenes frequenzabhängiges Phasenmaß aufwies.It is already known to influence the phase response of quadrupoles To arrange networks in the negative feedback path of an amplifier. For this, however, was with a network with a frequency-dependent angular dimension and constant wave impedance negative feedback amplifier another network with constant wave impedance connected in series, the same frequency-dependent with the first-mentioned network Attenuation response, but had different frequency-dependent phase measure.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Fig. i bis 5 behandelt. In der Fig. i ist das Grundschema eines frequenzselektiven Vierpols mit konstanter Gruppenlaufzeit gemäß der Erfindung dargestellt. Die Eingangsspannung U, wird den beiden eingangsseitig parallel geschalteten Vierpolen I und I1 zugeführt, in deren Ausgang gegeneinander entkoppelt, zum Beispiel über eine Gabelschaltung oder einen Widerstandsentkoppler od. dgl., die Summe oder Differenz der Ausgangsspannung UI und Uli gebildet wird. Die Ausgangsspannung des Gesamtvierpols U soll also sein U=Ul Juli.Further details of the invention are given with reference to FIGS treated. The basic scheme of a frequency-selective quadrupole is shown in FIG constant group delay shown according to the invention. The input voltage U, is fed to the two four-pole terminals I and I1 connected in parallel on the input side, decoupled from each other in their output, for example via a hybrid circuit or a resistance decoupler or the like, the sum or difference of the output voltage UI and Uli is formed. The output voltage of the total quadrupole U should therefore be U = Ul July.

Das Übertragungsmaß des Vierpols I sei g1 - b -i- ja und das Übertragungsmaß des Vierpols II gii - b -9a. The transmission rate of the quadrupole I is g1 - b -i- yes and the transmission rate of the quadrupole II is gii - b -9a.

Die beiden Vierpole sollen demnach die gleiche Dämpfung, aber einen entgegengesetzt gleichen Phasengang aufweisen. Die resultierende Spannung U = Ui ± Uli liegt dann für alle Frequenzen in dergleichen Richtung, nämlich bei Summenbildung in Richtung der Eingangsspannung U, bzw. um 18o° dagegen verdreht, bei Differenzbildung senkrecht dazu, wie es in Fig. 2 für verschiedene Winkel a1 . . . a3 gezeigt ist.The two four-pole terminals should therefore have the same attenuation, but the same phase response in opposite directions. The resulting voltage U = Ui ± Uli is then for all frequencies in the same direction, namely, summation in the direction of the input voltage U, or about 18o ° twisted on the other hand, when the difference of perpendicular thereto as. In Fig. 2 for various angles a1 . . a3 is shown.

Zwei Vierpole gleichen Dämpfungs-, aber entgegengesetzten Phasenganges kann man erhalten, wenn man entsprechend dem Schema der Fig.3 vorgeht. Der Vierpol I der Parallelschaltung besteht aus einem Netzwerk N1 mit dem Übertragungsmaß gi = b1 -I- ja,. Der andere Teilvierpol enthält einen Verstärker V, in dessen Gegenkopplungsweg ein Netzwerk N2 geschaltet ist mit dem Übertragungsmaß gli - b? -I- 9a2 .Two quadrupoles with the same attenuation but opposite phase response can be obtained if one proceeds according to the scheme in FIG. The quadrupole I of the parallel connection consists of a network N1 with the transmission factor gi = b1 -I- yes ,. The other partial quadruple contains an amplifier V, in whose negative feedback path a network N2 is connected with the transmission factor gli - b? -I- 9a2.

Das Netzwerk N2 ist so bemessen, daß es das gleiche Phasenmaß hat wie das Netzwerk N1, jedoch komplementäres Dämpfungsmaß. Es soll sein i a2 = a1 und bi -E- b2 = k. The network N2 is dimensioned such that it has the same phase measure as the network N1, but with a complementary attenuation measure. It should be i a2 = a1 and bi -E- b2 = k.

Hierin ist k eine Konstante. Der Verstärker mit dem Netzwerk N2 im Gegenkopplungsweg hat dann das Übertragungsmaß -b2-ja2 = bl-k-jal.Here k is a constant. The amplifier with the network N2 in the negative feedback path then has the transmission measure -b2-ja2 = bl-k-jal.

I Schaltet man nun in Kette mit dem Verstärker V noch ein Dämpfungsglied D mit der konstanten Dämpfung k, so bildet das Ganze den erforderlichen Vierpol II mit dem Übertragungsmaß gil=k+bi-k-jai =bl-jai, dessen Dämpfurgsmaß gleich und dessen Phasenmaß entgegengesetzt glich dem des Vierpols I ist.I If you now connect an attenuator to the amplifier V in a chain D with constant damping k, then the whole thing forms the necessary quadrupole II with the transmission measure gil = k + bi-k-jai = bl-jai, whose damping measure is equal to and the phase measure of which is opposite to that of the quadrupole I.

Durch Wahl des Netzwerkes I kann der Dämpfungsgang der Gesamtanordnung willkürlich beeinflußt werden. Man hat es dann in der Hand, beliebig Tiefpäß- oder Bandpaßwirkung bzw. Hochpaß- oder Bandsperrenwirkung zu erzielen. Im Gegenspannungsweg des Verstärkers sind dab-3i vorteilhaft geeignete Mittel, z. B. zusätzliche Dämpfungen, vorzusehen, um ein Unstabilwerden der Schaltung zu verhindern. Man kann vorteilhaft den Vierpolen I und II einen konstanten reellen Eingangsscheinwiderstand geben, wobei dann auch die Gesamtanordnung einen konstanten reellen Eingangsscheinwiderstand aufweist.By choosing the network I, the attenuation path of the overall arrangement be arbitrarily influenced. You then have it in your hand, either low pass or To achieve band-pass effect or high-pass or band-stop effect. In the counter-voltage path of the amplifier, dab-3i are advantageously suitable means, e.g. B. additional damping, to prevent the circuit from becoming unstable. One can be beneficial give the quadrupole I and II a constant real input impedance, in which case the overall arrangement also has a constant real input impedance having.

Die Netzwerke NI und N2 können in einer Ausführungsform aus zwei gleichen, an sich bekannten Phasengliedern bestehen, deren Dämpfung im gesamten Frequenzgebiet theoretisch Null ist. So sind beispielsweise in den Fig.4a und 4b widerstandsreziproke Kreuzglieder aus reinen Reaktanzen dargestellt, bei denen in jedem Zweig nur ein Element sitzt (Phasenglied erster Ordnung). Bei dem Kreuzglied nach Fig.4a sind die Reaktanz--n der Längszweige jX und die Reaktanzen der Querzweige Z ist dabei der Wellenwiderstand. In Fig. 4b ist in den Längszweigen als reine Reaktanz eine Induktivität L und in den Querzweigen eine Kapazität C benutzt. Die Bemessung ist derart, daß ist. Für die Frequenz f., das ist die Frequenz, bei der die Gruppenlaufzeit die halbe Größe des Maximums erreicht hat, gilt bei diesem Netzwerk Der bei Verwendung von Netzwerken gemäß Fig. 4 erzielbare Dämpfungsverlauf ist in Fig. 5 dargestellt, und zwar zeigt die Kurve i den Verlauf des Phasenmaß 2s a, des Netzwerkes Ni und die Kurve 2 den Dämpfungsverlauf der Gesamtanordnung über ?i aufgetragen. ?i ist dabei In one embodiment, the networks NI and N2 can consist of two identical phase elements known per se, the attenuation of which is theoretically zero in the entire frequency range. Thus, for example, in FIGS. 4a and 4b, reciprocal resistance cross members made of pure reactances are shown, in which there is only one element in each branch (phase member of the first order). In the case of the cross member according to FIG. 4a, the reactance -n of the longitudinal branches are jX and the reactances of the transverse branches Z is the wave resistance. In FIG. 4b, an inductance L is used as a pure reactance in the series branches and a capacitance C is used in the shunt branches. The dimensioning is such that is. For the frequency f., That is the frequency at which the group delay has reached half the size of the maximum, applies to this network The attenuation curve that can be achieved using networks according to FIG. 4 is shown in FIG. 5, namely curve i shows the curve of the phase measure 2s a, of the network Ni, and curve 2 the attenuation curve of the overall arrangement plotted over? I. ? i is there

Claims

PATENT CLAIMS: I. Frequency-selective quadrupole consisting of two input, parallel-connected partial quadrupoles having the same attenuation, in the output of which the sum or difference of the output voltage of the partial quadrupoles is formed, characterized in that partial quadrupoles are used with oppositely identical phase response.

2. Quadrupole according to claim =, characterized in that the one quadrupole through a network is formed with a certain transfer rate and the other quadrupole contains an amplifier, in whose countervoltage path a network with equal, -ichem Phase measure, but a complementary attenuation measure like that of the first-mentioned quadrupole is.

3. Quadrupole according to claim 2, characterized in that in chain with the amplifier an attenuator is connected with such a constant attenuation that for the entire partial quadruple there is a transmission dimension whose attenuation dimension is the same and whose phase measure is opposite to that of the other partial quadrupole.

4th Quadrupole according to Claims 2 and 3, characterized in that in the G ° genkopplungswcg of the amplifier means are provided to prevent the circuit from becoming unstable.

5. Quadrupole according to one of the preceding claims, characterized in that the partial four-poles have a constant real input impedance.

6. Quadrupole according to the preceding claims, characterized by the use of a resistance reciprocal cross member of pure reactances, in which there is only one element in each branch, as a partial quadrupole. Attached publications German Patent Specifications No. 715933, 483 416; British Patent No. 354,467.