DE1279094B - Elektrisches Filternetzwerk - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/58

Nummer: 1279 094

Aktenzeichen: P 12 79 094.2-53 (M 62165)

Anmeldetag: 20. August 1964

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Filternetzwerk zum Filtern eines an seinen Eingangsklemmen angelegten, elektrischen Eingangssignals mit einem Resonanzkreis, bestehend aus einem ersten zwischen den Eingangsklemmen liegenden kapazitiven Zweig, einem in Reihe angeordneten induktiven Zweig und einem zweiten parallelen, kapazitiven Zweig, der zwischen zwei Ausgangsklemmen geschaltet ist, wobei der erste kapazitive Arm über einen Abtastschalter an die Eingangsklemmen gelegt ist, der beim Schließen eine Spannung an diesen ersten kapazitiven Arm legt, deren Amplitude zum Zeitpunkt der Betätigung des Abtastschalters proportional zur Amplitude des Eingangssignals ist, wobei der Abtastschalter mit einer Frequenz betätigt wird, von der ein kleines ganzzahliges Vielfaches im wesentlichen gleich einem kleinen ganzzahligen Vielfachen der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises ist und die größer oder gleich der Hälfte der Resonanzfrequenz ist.

Aus der Veröffentlichung »The Proceeding of the ao Institution of Electrical Engineers«, Part B, Vol. 105, 1958, Nr. 23, S. 449 bis 462, ist ein derartiges Filternetzwerk bekannt, bei dem jedoch der Abschlußwiderstand gleich dem Resonanzwiderstand des Resonanzkreises ist.

Das erfindungsgemäße Merkmal steht im Gegensatz dazu und ist gekennzeichnet durch eine an die Ausgangsklemmen angeschlossene Ausgangsschaltung, deren Impedanz groß im Vergleich zum Resonanzwiderstand des Resonanzkreises ist.

Überraschenderweise läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ein bisher nicht überwundener Nachteil beseitigen: Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet nämlich wesentlich exakter, wenn die Ausgangsimpedanz sehr hoch ist; außerdem werden Energieverluste vermieden, wenn man den Abschlußwiderstand groß im Vergleich zum Resonanzwiderstand wählt.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in Verbindung mit der Zeich-. nung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und

F i g. 2 verschiedene Wellenformen, welche die an verschiedene Teile der Schaltung nach F i g. 1 gelegten Spannungen darstellen.

Es ist ein Vierpolnetzwerk mit einer Kosinusquadrat-Impulswiedergabe vorgesehen. Der in Fig. 1 dargestellte Resonanzkreis besteht aus einem ersten Kondensator U, welcher sich in Parallelschaltung mit einer Reihenkombination aus einer Induktivität 12 und einem zweiten Kondensator 13 befindet, welch Elektrisches Filternetzwerk

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London;

Standard Telephones & Cables Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Liebau und Dipl.-Ing. G. Liebau,

Patentanwälte,

8902 Augsburg-Göggingen, v.-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:

Peter Rainger Pinner, Middlesex;

George Arthur Hunt,

Old Coulsdon, Surrey (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. August 1963 (32 952)

letzterer die gleiche Kapazität wie der erste Kondensator hat. Ein Abtastschalter 14 ist zwischen der einen Eingangsklemme 15 und dem Verbindungspunkt des ersten Kondensators 11 mit der Induktivität 12 angeschaltet. Mit dem Abtastschalter 14 ist ein Abtastimpulsgenerator 21 verbunden. Eine weitere Eingangsklemme 16 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren 11 und 13 verbunden. Eine Ausgangsklemme 17 ist mit dem Verbindungspunkt des zweiten Kondensators 13 mit der Induktivität 12 verbunden und eine weitere Ausgangsklemme 18 mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren.

Im Betrieb wird ein Eingangssignal, das aus einer sich verändernden Spannung besteht, an die Eingangsklemmen 15 und 16 von einer Eingangssignalquelle 19 gelegt. An den Ausgangsklemmen 17 und wird ein Ausgangssignal entnommen und einem hochohmigen Verbraucher 20 zugeführt. Der Gene-

809 619/379

rator 21 liefert Abtastimpulse zum Abtastschalter 14, um das Eingangssignal mit einer Frequenz abzutasten, die gleich der zweifachen Resonanzfrequenz des aus den Elementen 11, 12 und 13 bestehenden Resonanzkreises ist. Bei jeder Abtastung schließt der Abtastschalter 14 während eines Zeitintervalls, das viel kürzer als die Resonanzperiodendauer des Resonanzkreises ist. Während der Abtastschalter 14 geschlossen ist, wird die Eingangssignalspannung an den ersten Kondensator 11 gelegt.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Netzwerkes wird aus Fig. 2 besser verständlich, welche die Spannungsveränderungen darstellt, die an den verschiedenen Elementen auftreten, wenn das Eingangssignal die Form einer Rechteckwelle hat. Die Eingangssignalspannung an den Eingangsklemmen 15 und 16 ist bei α in F i g. 2 gezeigt und wird anfänglich mit dem Wert Null angenommen, worauf sie mit einem steilen Spannungssprung ansteigt und dann mit einem zweiten steilen Spannungssprung wieder auf Null abfällt. Die vom Generator 21 an den Abtastschalter 14 abgegebenen Abtastimpulse sind bei b in F i g. 2 dargestellt. Die Spannungen an den Kondensatoren 11 und 13 sind in F i g. 2 bei c bzw. bei d dargestellt. Die Spannung d am Kondensator 13 ist die Ausgangsspannung.

Wenn der Abtastschalter 14 anfänglich bei der Eingangsspannung Null schließt, wird keine Spannung an den ersten Kondensator 11 gelegt und sind beide Kondensatoren 11 und 13 ungeladen, so daß keine Spannung an den Ausgangsklemmen 17 und 18 auftritt. Die Eingangssignalspannung α steigt dann auf V Volt an. Wenn sich der Abtastschalter 14 dann wieder schließt, wird die Spannung V an den ersten Kondensator 11 gelegt, der auf V Volt aufgeladen wird, wie bei c in F i g. 2 gezeigt. Der Schalter öffnet dann wieder, so daß die Spannung c am ersten Kondensator 11 sofort V Volt beträgt.

Der erste Kondensator 11 entlädt sich durch die Induktivität 12 und lädt den zweiten Kondensator 13 auf, bis infolge der Wirkung der Induktivität 12 die Spannung (wie bei d gezeigt) am zweiten Kondensator 13 V Volt erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung c am ersten Kondensator 11 Null, da dieser Kondensator völlig entladen ist. In dem Zeitpunkt, in dem die Spannung d am zweiten Kondensator den Wert V erreicht, schließt der Abtastschalter 14 wieder und lädt den ersten Kondensator 11 wieder auf. Das Netzwerk befindet sich nun in einem stabilen Zustand und es fließt kein Strom durch die Induktivität 12.

Der anfängliche Spannungsaufbau am zweiten Kondensator 13 und damit die Ausgangssignalspannung d ist derart, daß eine glockenförmige Impulswiedergabe an das Netzwerk gegeben wird. Für diese Impulswiedergabe ist es wesentlich, daß der Scheinwiderstand des Verbraucherkreises 20 an den Ausgangsklemmen 17 und 18 ausreichend hoch ist, um zu verhindern, daß sich der zweite Kondensator 13 wesentlich zwischen den Abtastimpulsen entlädt.

Wenn die an die Eingangsklemmen 15 und 16 gelegte Spannung« nach Null zurückkehrt, bleibt die Spannung c am Kondensator 11 bei V Volt, bis der Abtastschalter 14 wieder schließt. Wenn der Schalter schließt, fällt die Spannung c am Kondensator 11 sofort auf Null ab. Während der nächsten Halbperiode des Resonanzkreises fällt die Spannung d am Kondensator 13 allmählich auf Null ab, wenn sich der Kondensator 13 entlädt und der Kondensator 11 auflädt. Beim nächsten Schließen des Schalters 14 beträgt die Spannung c am Kondensator 11 wieder V Volt, während die Spannung d am Kondensator 13 auf Null abgefallen ist. Wenn der Schalter 14 schließt, entlädt sich der Kondensator 11 völlig, worauf an beiden Kondensatoren Nullspannung liegt, wie bei c bzw. d gezeigt.

Bei einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform können die beiden Kondensatoren 11 und 13 und die Induktivität 12 durch zwei kapazitive Zweige bzw. durch einen induktiven Zweig ersetzt werden, so daß die Zweige andere Blind- und Wirkwiderstände als die beiden Kondensatoren und die Induktivität bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform enthalten. Durch eine Veränderung der Scheinwiderstände in den verschiedenen Zweigen kann ein verschiedenes zeitliches Verhalten für das Netzwerk erzielt werden.

Es ist nicht erforderlich, daß die Kapazität der beiden kapazitiven Zweige gleich ist. Wenn sich ?. B. ein Widerstand in dem induktiven Zweig befindet, kann die Kapazität des zweiten kapazitiven Zweiges geringer als diejenige des ersten gemacht werden. In diesem Falle fällt die Spannung am ersten kapazitiven Zweig am Ende der ersten Hälfte der Resonanzperiode des Resonanzkreises, während welcher der zweite Kondensator aufgeladen wird, nicht auf Null ab. Wenn die Kondensatoren auf diese Weise ungleich sind, ist das Verhalten des Filters weniger empfindlich für geringe Veränderungen in der Abtastfrequenz.

Die beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen können natürlich so gestaltet werden, daß sie eine andere Impulswiedergabe als die erhöhte Kosinusimpuls- oder die glockenförmige Impulswiedergabe haben. Die Frequenz, mit welcher der Abtastschalter die Eingangsspannung abtastet, braucht nicht gleich der zweifachen Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu sein, sondern kann gleich anderen Vielfachen der Resonanzfrequenz gemacht werden.

Obwohl für die erfindungsgemäßen Netzwerke ein weites Anwendungsgebiet besteht, sind sie besonders geeignet zur Verwendung als Speicher in den Fernsehstandardumsetzern, die in der britischen Patentschrift 928 730 beschrieben sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrisches Filternetzwerk zum Filtern eines an seinen Eingangsklemmen angelegten, elektrischen Eingangssignals mit einem Resonanzkreis, bestehend aus einem ersten zwischen den Eingangsklemmen liegenden kapazitiven Zweig, einem in Reihe angeordneten induktiven Zweig und einem zweiten parallelen, kapazitiven Zweig, der zwischen zwei Ausgangsklemmen geschaltet ist, wobei der erste kapazitive Arm über einen Abtastschalter an die Eingangsklemmen gelegt ist, der beim Schließen eine Spannung an diesen ersten kapazitiven Arm legt, deren Amplitude zum Zeitpunkt der Betätigung des Abtastschalters proportional zur Amplitude des Eingangssignals ist, wobei der Abtastschalter mit einer Frequenz betätigt wird, von der ein kleines ganzzahliges Vielfaches im wesentlichen gleich einem kleinen ganzzahligen Vielfachen der Resonanzfrequenz

   des Resonanzkreises ist und die größer oder gleich der Hälfte der Resonanzfrequenz ist, gekennzeichnet durch eine an die Ausgangsklemmen (17 und 18) angeschlossene Ausgangsschaltung (20), deren Impedanz groß im Vergleich zum Resonanzwiderstand des Resonanzkreises ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »The Proceeding of the Institution of Electrical

   Engineers«, Part B, Vol. 105, 1958, Nr. 23, S. 449

   bis 462;
   »The Bell System Technical Journal«, Vol. 36,

   1957, S. 1403 bis 1428.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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