DE694607C - Quadrupole containing non-linear resistances - Google Patents

Description

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.Quadrupole Containing Nonlinear Resistors The invention relates to a quadrupole with non-linear properties. Such quadrupoles are for many Purposes, for example for amplitudesb, egrm = g, for suppressing small amplitudes or required for non-linear equalization. Also for SpeYröder control purposes: are Such quadrupoles can be used if non-linear resistors are used Value can be controlled by a DC voltage.

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.If such a quadrupole is to be switched into a transmission system, that the desired amplitude ranges transmit, but suppresses the unwanted ranges @es is of great advantage for many purposes if the wave resistance of such a quadrupole is independent of the amplitude. The invention relates to Amplitude filters that have a constant, amplitude-independent wave impedance have at least within a certain amplitude range.

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.From the theory: the - linear networks: a group of quadrupoles is known, in which the characteristic impedance Z is given by the relationship and has a real and constant value over the entire frequency range if the resistances Z 1 and Z 2 are made the reciprocal of the resistance. Well-known examples of such four-pole connections are the cross members, bridge members, bridged T-circuits @ and the like.

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.The amplitude filter according to the invention consists äus a quadrupole containing non-linear resistors, whose wave impedance and in which two-pole non-linear resistors or combinations of two-pole non-linear resistors Z1 and Z2, which are reciprocal with respect to the amplitude of the alternating currents to be transmitted through the circuit, are used. This quadrupole has an essentially amplitude-independent wave resistance within its amplitude range given by the reciprocity of resistance. The resistors Z, are thus replaced in an equivalent manner to the example given above. and Z2 by non-uneaxed resistances which are reciprocal of resistance with respect to amplitude. In this way it is achieved that the transfer rate changes with the amplitude, but the wave resistance remains completely constant or approximately constant. By choosing a suitable terminating resistor, it is also possible to achieve a constant impedance.

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.The resistance reciprocal elements can be made up of known non-linear elements Resistance, preferably from dry rectifiers or thermistors being constructed. Combinations of two have proven to be particularly useful Dry rectifiers; it has been proven that 'those with opposite forward direction' are parallel or connected in series.

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.The quadrupole formed according to the invention expediently take the form of bridge filters, in the bridge branches or diagonals of which the reciprocal resistance structures are connected. Instead of the bridge filter, other four-pole connections, their wave resistances are, such as B. Bridged T-circuits, cross members, can be used.

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.In the quadrupole can also nonlinear resistances with different Properties or resistors that receive biases in a known manner are used will. If the quadrupoles are to have a desired frequency dependency, then are the non-linear resistances, as is already known per se for other purposes is to be combined with corresponding frequency-dependent resistances.

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.Damping networks have become known in which several grid-controlled tubes are used and, depending on whether the internal resistances of these tubes are switched on as longitudinal or transverse elements, are controlled in different ways by shifting the grid potential. These are @ three-pole-e controlled resistors, whose non-linearity, given by the curvature of the characteristic curves, is not decisive for the control process. The inner resistances of the tubes therefore also do not show a reciprocal resistance behavior with regard to the amplitude. Dry rectifiers controlled by direct current as variable attenuations are also known. These attenuators, however, did not have the purpose of creating an amplitude-dependent quadrupole, and in addition do not contain any non-linear resistances which are dimensioned reciprocally with respect to the amplitude.

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.There are four-pole with rectifiers known per se, those with opposite ones Passage direction are connected in parallel or in series. A reciprocity of resistance with respect to the amplitude, however, the known circuits do not. Further are non-linear resistances time-linear frequency-dependent or frequency-independent Series or transverse resistances combined earlier. It is also known to apply bias voltages to non-linear resistors. Even non-linear resistance which are controlled for the purposes of feedback or echo cancellation so that blocking takes place for all amplitudes are known per se. All however, these known circuits lacked the essential feature of resistance reciprocity with reference to the amplitude of the alternating currents to be transmitted.

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).By suitable dimensioning of the non-linear resistances @ it can be b @ eka; achieve that the quadrupoles either act as amplitude limiters and limit amplitudes above a certain value (amplitude low pass) or as amplitudes - suppressors by keeping amplitudes below a certain limit Do not let through (amplitude high-pass filter). In principle, however, it can also be used Achieve quadrupole that only allow certain amplitude ranges to pass (amplitude band filter) or block certain areas (amplitude band block).

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.The figures serve to explain the subject matter of the invention and show embodiments of the same. In Figs. I and 2 two are to each other Resistance reciprocal, amplitude-dependent resistances .shown. One exists i from the parallel connection of two rectifiers G1 and G2! and the others according to FIG. 2 from the series connection of two rectifiers G1, G2. By this arrangement achieves the required for positive and negative amplitudes Symmetry: of the resistance that is required when transmitting alternating currents is. In both cases the forward direction of the two rectifiers is one another opposite. The associated dependence of the resulting resistance R on of the voltage U are shown by the curves.

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.If you use the amplitude-independent resistances by means of auxiliary voltages biased, you can: the resistance curve still largely in the desired manner change. 3 and 4 show how the arrangement according to FIGS. 1 and 2 can be supplemented has to make the amplitude dependency outside a desired amplitude range Uo too embarrassed. By suitable dimensioning it can be achieved that the resistances according to FIGS. i and 2 or FIGS. 3 and q. are reciprocal of resistance, d. H. that with the occurring amplitudes R1 # R2 - R2.

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.In Figure 5 is, as an embodiment of the inventive concept Quadrupole shown in the form of a bridge filter. It consists of two coupled with each other and inductances L of equal size that form two branches! of a bridge. In the the other two branches. the reciprocal nonlinear resistance Resistors R ,, and R2. At the diagonal points of the bridge are the Input E and output A connected. Now the two become non-linear Resistance combinations R, and R2 dimensioned so that they for amplitudes below of a certain limit value are approximately equal to each other, these amplitudes become not let through by the quadrupole. The amplitudes above experience a significantly lower attenuation, since the bridge is not balanced for them. Of the Characteristic impedance of the quadrupole is independent of amplitude for the amplitudes above the blocking limit.

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.However, one can choose the resistors R, and R2 so that they at large amplitudes are the same, while they are very different for small amplitudes are. Then you have a. Amplitude filter that covers all amplitudes above a desired one Border does not carry over.

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.Fig. 6 shows an equivalent four-pole arrangement in the form of a bridged T-circuit. Here the four bridge branches are formed by the input and output resistance and the two inductances L. The nonlinear resistance reciprocal elements Rt and R2 lie between the diagonal points. Instead of the two inductances, it is also possible to use two ohmic resistances of the same size or two inductances of the same size that are not coupled to one another. In this case, however, it is necessary that the impedance Z of these resistances satisfy the relationship. Another thought of the invention lies in the fact that the auxiliary voltages shown for example in FIGS. 3 and ¢ are not fixed, but are controlled. In transmission systems with two transmission directions, such as four-wire lines, there was, for example, an amplitude filter that: is switched on in one transmission direction, is controlled by the message streams in the other direction so that it blocks practically all amplitudes and thus acts as an echo blocker.

Claims (1)

PATE- NTANSPRÜCHE: i. Nichtlineare Widerstände .enthaltender Vierpol, dessen Wellenwiderstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß zweipolige nichtlineare Widerstände oder Kombinationen zweipoliger nichtlinearer Widerstände (Z1 und Z2), welche in b:ezug auf -de Amplitude der durch die Schaltung zu übertragenden Wechselströme widerstandsreziprok sind, verwendet werden, so daß innerhalb eines durch die Widerstandsreziprozität gegebenen bestimmtien Amplitudenbereiches die Schaltung einen amplitudeinunabhängigen Wellenwiderstand aufweist. z. Nichtlineare Widerstände enthaltender Vierpol nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß :als zueinander widerstandsreziproke Widerstandskombinationen Gleichrichter, die mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel bzw. in Reihe geschaltet sind, benutzt werden. 3. Nichtlineare Widerstände enthaltender Vierpol nach Anspruch i, ' dadurch gekennzeichnet, däß die inichtli,naaren Widerstände mit linearen frequeinzabhängigen oder frequenzwnabhängigen Längs-oder Querwiderständen kombiniert sind. ¢. Nichtlineare Widerstände enthalten--der Vierpol nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, ;daß dein ;nichtlinearen Widerständen gleiche oder verschiedene Vorspannungein erteilt werden. 5. Nichtlineare Widerstände enthaltender Vierpol nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Amplituddenabhängigkeit .der nichtlixiearein Widerstände so bemessen ist, daß der Vierpol Amplituden unter einer bestimmten unteren Grenze nicht durchläßt oder Amplituden oberhalb eines bestimmten oberen. Wertes begrenzt. 6. Nichtlineare Widerstände @enthaltender Vierpol nach Anspruch q. -und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen veränderlich sind, um die untere oder obere Grenzamplitude zu ändern. 7. Nichtlineare Widerstände ;enthaltender Vierpol nach Anspruch i,, dadurch gekennzeichnet, daß denn Vierpol z. B. für die Zwecke der Rückkopplüngs- oder Echosp@err,en gesteuerte Hilfsspannungen solcher Größe zugeführt werden, daß eine Sperrung für sämtliche Amplituden stattfindet. PATENT CLAIMS: i. Nonlinear resistances. Containing quadrupole, its wave resistance is, characterized in that two-pole non-linear resistors or combinations of two-pole non-linear resistors (Z1 and Z2), which are reciprocal of resistance in relation to the amplitude of the alternating currents to be transmitted through the circuit, are used, so that within a given by the reciprocity of resistance determines the amplitude range the circuit has an amplitude-independent characteristic impedance. z. Quadrupole containing non-linear resistors according to claim i, characterized in that: rectifiers which are connected in parallel or in series with opposite forward direction are used as mutually reciprocal resistance combinations. 3. Quadrupole containing non-linear resistors according to claim i, 'characterized in that the inichtli, naar resistances are combined with linear frequency-dependent or frequency-dependent series or transverse resistances. ¢. Contain non-linear resistors - the quadrupole according to Claim i, characterized in that the same or different bias voltages are applied to the non-linear resistors. 5. Quadrupole containing nonlinear resistors according to claim i, characterized in that .die amplitude dependence .der nichtlixiearein resistors is dimensioned so that the quadrupole does not pass amplitudes below a certain lower limit or amplitudes above a certain upper limit. Limited value. 6. Nonlinear resistors @ containing quadrupole according to claim q. -and 5, characterized in that the biases are variable in order to change the lower or upper limit amplitude. 7. Non-linear resistors; containing quadrupole according to claim i ,, characterized in that the quadrupole z. B. for the purposes of Rückkopplüngs- or Echosp @ err, en controlled auxiliary voltages of such a size that a blocking takes place for all amplitudes.