Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5041
.pdf
виде волн Герца. На рис. 4 частично схематично, частично в перспективе изображено приемное устройство
для волн Герца, использующее данное изобретение.
Теперь обратимся к рис. 1, где две термоэлектронные лампы 85, 10 и 11, расположены вплотную друг к другу
и вертикально разнесены в раме, не показанной на рисунке. Анод 12 клапана 10 соединен прямым
проводником 13 с анодом 14 клапана 11. 90 Аналогичным образом, управляющий электрод 15 клапана 10
соединен прямым проводником 16, расположенным близко к проводнику 13 и параллельно ему, с
управляющим электродом 17 клапана 11. Катод 18 лампы 95 лампы 10 соединен непосредственно
параллельно с катодом 19 лампы 11 посредством прямых проводников 20 и 21. Батарея 22 подключена к
центральным точкам проводников 0, 100 и 21 для подачи тока на катоды 18 и 19 для их нагрева. Проводник
16, соединяющий управляющие электроды 15 и 17, в своей средней точке соединен с одним концом
резистора 23 с высоким сопротивлением (105 Ом), другой конец которого соединен с отрицательным полюсом
батареи 22. Таким образом, когда система находится в рабочем состоянии, потенциал управляющих
электродов 15 и 17 относительно катодов 18 и 19 определяется падением потенциала на сопротивлении 23
из-за постоянного тока, протекающего через цепь управляющих электродов.
Вместо использования высокого сопротивления 23, между серединой проводника 16 и отрицательным концом
батареи 22 можно подключить батарею подходящего напряжения, так что она будет смещать управляющие
электроды 15 и 17 отрицательно на 120° относительно катодов 18 и 19.
Для обеспечения анодного тока, необходимого для работы вентилей 10 и 11, источник высоковольтной
энергии, представленный в виде батареи 24, имеет отрицательный полюс, соединенный с положительным
полюсом батареи 22, а положительный полюс — со средней точкой проводника 13, соединяющего аноды 12 и
14.
В процессе эксплуатации было обнаружено, что описанная система 130 i i i 1 i i J 1 i 268,029 генерирует
колебания в анодной и сеточной цепях на очень высокой частоте, так что длина волны соизмерима с длиной
проводников, соединяющих различные элементы двух вентилей. Фактически, генерируемая длина волны W
превышает удвоенную длину этих проводников из-за межэлектродной емкости вентилей.
Вместо того чтобы подключать провода 13, 16, 20 и 21 к центру этих проводников, при желании эти
соединения могут быть выполнены в любой точке проводников, при этом в каждый соединительный провод
встроен высокочастотный дроссельный катушечный механизм. В частности, катоды 18 и 19 могут питаться
равномерно через высокочастотные дроссельные катушки 20, в этом случае проводники 20 и 21 могут быть
опущены.
— Описанная конструкция сама по себе образует умеренно эффективный излучатель волн Герца, но для
более эффективного излучения высокочастотной энергии к системе можно подключить прямой стержень или
проволоку 25, расположив его близко к проводникам, соединяющим электроды, и параллельно им:
предпочтительно ближе к проводнику 13, соединяющему аноды, чем к любому из трех других проводников.
Длина стержня 25 должна быть отрегулирована таким образом, чтобы ее длина была приблизительно равна
половине длины волны колебаний, генерируемых системой.
- = -. Для того чтобы исключить генерацию высокочастотных потенциалов на батареях и утечку в сеть,
проводники 13, 16, 20 и 21 могут быть соединены в своих центральных точках, как показано на рисунке,
конденсаторами 26, 27, 28, емкость которых не имеет значения, при условии, что реактивное сопротивление
этих конденсаторов на частоте, на которой система генерирует колебания, низкое. Если соединения
выполнены точно в узлах высокочастотного потенциала проводников 13, 16, 20 и 21, то конденсаторы 26, 27 и
28 не требуются, но поскольку в соединениях батарей и утечках в сетку могут возникать небольшие
отклонения от узлов, конденсаторы 26, 27 и 28 желательны.
При желании проводники 13, 16, 20 и 21 могут быть включены в единый вакуумный корпус, общий для двух
клапанов 10 и 11. Данная конструкция исключает потери и трудности, связанные с необходимостью
использования герметизирующих проводников, по которым протекают сильные высокочастотные токи через
корпуса двух вентилей.
Кроме того, стержень 25 может также размещаться внутри единой вакуумной оболочки.
Представленный на фиг. 2 вариант осуществления практически идентичен описанному со ссылкой на фиг. 1,
за исключением того, что стержень 25 отсутствует, а вместо него используется отражатель для концентрации
волн Герца, излучаемых колебательной системой, состоящей из вентилей 10 и 11 и проводников 13, 16, 20 и
21, расположенных в фокусе отражателя или вблизи него. На рис. 2 для простоты опущены батареи 22, 24,
резистор 23 с высоким сопротивлением 75 Ом и конденсаторы 26, 27 и 28.
Отражатель может представлять собой металлический лист, изогнутый в параболическую форму, но
предпочтительно состоит из нескольких проводов 80, расположенных вокруг параболы и параллельных
проводникам 13, 16, 20 и 21. В схеме, показанной на рис. 2, отражатель состоит из множества вертикально
расположенных проводников 29 85, которые поддерживаются в своих центрах изоляторами 30. Длина
проводников 29 приблизительно равна половине длины волны герцевских волн, генерируемых колебательной
системой 90, образованной вентилями 10 и 11 и проводниками 13, 16, 20 и 21.
На фиг. 3 показана модифицированная форма генератора, в которой вентили 10 и 11 расположены рядом, а
проводники 13 и 16 изогнуты так, что принимают приблизительно форму U-образного перехода. В этой
конфигурации проводники 20 и 21, соединяющие катоды 18 и 19 параллельно друг другу, могут быть удобно
закорочены, но желательно, чтобы они были расположены симметрично, а выводы, соединяющие их с
батареей, также были расположены симметрично относительно проводников 16 и 13.
Схема, показанная на рис. 3, генерирует колебания очень высокой частоты аналогично схеме, описанной со
ссылкой на рис. 110. Однако из-за геометрической формы конструкции она не излучает высокочастотную
энергию в виде волн Герца в такой степени, как описанные ранее конструкции. 115 Для использования
генерируемой высокочастотной энергии пара длинных прямых параллельных проводов 34 и 35 соединена
через изолирующие конденсаторы 32 и 33 с проводником 13, который соединяет 120 анодов между собой.
Назначение конденсаторов 32 и 33 состоит лишь в том, чтобы изолировать длинные параллельные провода
34 и 35 от потенциала постоянного тока, приложенного к проводнику 13. Точки 125, в которых проводники 34 и
35 соединены с проводником 13, должны быть симметричны относительно центральной точки проводника 13
и нагрузки генератора колебаний, образованной клапанами 10. Сами U-образные трубки поддерживаются
кронштейном 45, который скользит по раме 46, поддерживающей клапаны 10 и 11.
Для подъема и опускания U-образных трубок предусмотрены такие средства, как винт 47 и гайка 48, которые
могут приводиться в действие рукояткой 50, что позволяет изменять длину соединений между различными
элементами двух клапанов 10 и 11 и, таким образом, регулировать частоту колебаний, генерируемых
системой.
Поскольку на очень высоких частотах, к которым применимы устройства, соответствующие данному
изобретению, прием обычным гетеродинным методом крайне затруднен, если не невозможен, желательно
предусмотреть другие средства приема, и подходящей формой приемника был найден приемник, известный
как суперрегенеративный приемник. Кроме того, крайне желательно, чтобы передающая система излучала
модулированные или прерывистые непрерывные волны, например, путем возбуждения анодной цепи 90
переменным током. На рис.
4 U-образная трубка 40, в которую погружены проводники 13, соединенные с анодами ламп, соединена в
своей центральной точке через обходной конденсатор 95 параллельно паре телефонов 51 к верхнему концу
индуктивности 52, которая зашунтирована переменным конденсатором 53. Нижний конец индуктивности 52
подключен к сетке 54 термоэлектронной лампы. Верхний конец индуктивности 52 соединен через
блокирующий конденсатор 55 с анодом 56 термоэлектронной лампы 155. Анод 56 клапана 155 также соединен
105 через дроссельную катушку 57 с положительным полюсом источника постоянного тока, представленного в
виде батареи 58. Отрицательный полюс батареи 58 подключен к катодной цепи лампы 155. Катод 110 59
вентиля подключен к полюсам батареи питания катода 22, полюса которой соединены с основаниями
U-образных трубок 42 и 43 соответственно, в которые погружены проводники 20 и 21, так что эта батарея
также подает энергию для нагрева катодов 18 и 19 вентилей 10 и 11.
Нижняя часть U-образной трубки 41 соединена через батарею 120 123, которая подает желаемый
отрицательный потенциал на сетки 17, к отрицательному полюсу батареи 22. Соединения от нижней части
U-образных трубок перекрываются конденсаторами 26, 27 и 28. 125 Потенциальный узел в индуктивности 52
также соединен с отрицательным полюсом батареи 22.
В рабочем состоянии клапан 155 поддерживает колебания с частотой, определяемой 130 и 11, а работа
соответствующего оборудования может регулироваться путем изменения расстояния от центра проводов 34,
35 до проводника 13.
Для использования высокочастотной энергии, распространяющейся по проводам 34 и 35,
энергопотребляющее устройство 36 может быть подключено к этим проводникам. Если устройство 36
потребляет ток, его следует подключать параллельно или вблизи пучности токов. С другой стороны, если это
устройство, управляемое напряжением, его следует подключать параллельно или вблизи потенциальной
пучности.
Вместо того чтобы соединять провода 34 и 35 с проводом 13, их концы могут быть расположены рядом с
проводником 13 или анодами 12 и 14 соответственно. В качестве альтернативы, энергия может быть отведена
посредством одного витка или части витка проводника, который может быть расположен рядом с проводником
13 и электромагнитно связан с ним. Извлекаемая высокочастотная энергия может быть использована для
создания высокочастотного тока, проходящего через тело, например.
человеческому телу путем установки соответствующих электродов. Кроме того, может быть использован один
прямой проводник. В случае с длиной проводника 3'0 длина проводника составляет приблизительно половину
длины генерируемой волны, проводник разделен посередине, а между двумя его половинами подключено
энергопотребляющее устройство.
Один конец проводящей системы расположен вблизи электрода одной из элементарных триодных структур. В
другом варианте может использоваться один прямой проводник длиной, равной приблизительно одной
четверти длины генерируемой волны. В последнем случае один конец проводника расположен близко к
электроду одной из элементарных триодных структур, а другой конец соединен через энергопотребляющее
устройство с землей.
На рис. 4 показана форма приемника высокочастотных колебаний, использующая конструкцию, аналогичную
изображенной на рис. 3, и подходящая для приема герцовских волн короткой длины, генерируемых
системами, показанными на рис. 1, рис. 2 или рис. 3. Клапаны 10 и 11 установлены рядом друг с другом в
раме на подставке, а их электроды соединены с подвесными стержнями 13, 16, 20 и 21, нижние концы которых
входят в U-образные трубки 40, 41, 42 и 43 соответственно.
U-образные трубки почти полностью заполнены ртутью, так что цепи между несколькими электродами
замыкаются через ртуть. Соединение проводников, соединяющих электроды, с центрами осуществляется с
помощью выводных проводов, герметично вставленных через дно U-образных трубок.
268,029 268,029 главным образом за счет констант замкнутой цепи, образованной индуктивностью 52 и
конденсатором 53. Колебания, поддерживаемые в этой цепи, возникают при переменной разности
потенциалов, приложенной между анодами 12, 14 и катодами 18, 19, так что колебания, генерируемые
лампами 10 и 11, подавляются на каждом полупериоде колебаний в замкнутой цепи. 52, 53. общеизвестным
способом.
Для подачи высокочастотного сигнала на приемник используется проводник 60 с одним витком в центре,
расположенный рядом с системой 15, так что этот единственный виток соединен с проводником,
примыкающим к сеткам ламп 10 и 11. Этот проводник представляет собой апериодическую приемную антенну
и может быть удобно размещен на кронштейне 45, который поддерживает U-образные трубки; в качестве
альтернативы, две половины прерывистого прямого проводника могут быть соединены одна с металлической
полосой, скользящей по одному плечу U-образной трубки 41, а другая — с аналогичной полосой на другом
плече U-образной трубки 41...
Следует понимать, что было описано лишь несколько вариантов осуществления изобретения, и что многие
модификации могут быть внесены без выхода за рамки изобретения. Теперь, подробно описав и определив
природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы заявляем, это:
высокочастотная электрическая система, включающая термоэлектронную лампу и вторую термоэлектронную
лампу, фиктивную лампу или систему конденсаторов, соответствующую лампе, проводник, состоящий в
основном из одной или более практически прямолинейных частей, соединяющих управляющий электрод
лампы с контактным электродом второй лампы или фиктивной лампы или той части системы конденсаторов,
которая соответствует управляющему электроду, аналогичный проводник, имеющий приблизительно такую
же длину, как и предыдущий, и расположенный в общем виде. 'панель', подключенная к первому проводнику,
соединяющему анод клапана с анодом второго клапана или фиктивного клапана, или к якорю системы
конденсаторов, который соответствует аноду, и средства, такие как батарея или высокоомное устройство, для
определения потенциала управляющего электрода или управляющих электродов на отрицательном или
низком положительном значении относительно катода или катодов, и средства для подачи электрической
энергии во второй упомянутый проводник при потенциале, сильно положительном относительно катода или
катодов, в сочетании с аппаратом для отвода и/или использования энергии из системы.2.
Высокочастотная электрическая система
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_268030.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=268030&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB268030A
[]
— Второе издание. ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: декабрь. 23, 1925. № 32497/25.
Вопрос: Принято к рассмотрению: 23 марта 1927 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся фильтров электрических волн.
(Сообщение от компании WESTERN ELECTRIC COMPANY INCORPORATED, корпорации штата Нью-Йорк,
головной офис которой находится по адресу: 195, Бродвей, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты
Америки.) Мы, компания STANDARD TELEPNONEs AED CABLES LriTED, расположенная по адресу:
Connaught House, Aldwych, London, W.C. 2, England, британская компания, настоящим заявляем о характере...
Данное изобретение и способ его осуществления должны быть подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: — Данное изобретение относится к волновым фильтрам и, в частности, к методам
оконечного воздействия на волновые фильтры, позволяющим обеспечить благоприятные характеристики
передачи.
При проектировании широкополосных волновых фильтров до настоящего времени было принято
рассчитывать параметры фильтра в соответствии с импедансом линий или аппаратуры, к которой он
подключен, чтобы обеспечить наиболее равномерную передачу во всем диапазоне передачи.
Во многих случаях применения волновых фильтров в системах селективной передачи не требуется, чтобы
передача внутри канала была равномерной на всех частотах, и в таких случаях было установлено, что
преимущества могут быть достигнуты как с точки зрения экономии материалов, так и селективности передачи
путем соответствующего подбора относительных импедансов фильтра и подключенного к нему
оборудования.
Важное применение изобретения заключается в создании волновых фильтров для подключения сигнальных
устройств, передающих несущую волну, к высоковольтным линиям электропередачи, при этом
преимуществом является значительное снижение мощности высоковольтных разделительных конденсаторов
и, соответственно, снижение их стоимости.
Общая цель изобретения состоит в том, чтобы [Цена 1 /-] управлять характеристиками
частотно-избирательных систем путем пропорционального регулирования импеданса волновых фильтров,
посредством которых обеспечивается частотная избирательность.
Ещё одной целью является снижение стоимости согласующих цепей для подачи высокочастотных сигнальных
волн на высоковольтные линии электропередачи.
Еще одна цель — улучшение характеристик передачи согласующих цепей в дуплексных, или двусторонних,
телефонных системах, использующих линии электропередачи.
Особенность изобретения заключается в том, что волновые фильтры имеют импеданс, значительно
отличающийся от импеданса аппаратуры, к которой они подключены.
В последующем подробном описании будут рассмотрены некоторые теоремы передачи волн, с помощью
которых можно будет более ясно понять природу изобретения. Также будет описано одно из применений
изобретения, а именно, в системах передачи сигналов по линиям электропередачи. Следует, однако,
понимать, что изобретение не ограничивается данным конкретным применением, а только объемом
приложенных ниже пунктов формулы изобретения.
Из прилагаемых рисунков, рис.
1
На фиг. 2, 3 и 4 представлена схематическая схема трансмиссионной системы, в которой воплощено
изобретение; фиг. 2, 3 и 4 представляют собой теоретические диаграммы для пояснения; и фиг. 5
иллюстрирует характер изменения трансмиссионных характеристик, полученный в результате применения
изобретения.
Система, изображенная на рис. 2, схематически представляет собой широкий класс систем передачи волн, в
которых две оконечные сети соединены между собой посредством пассивного линейного преобразователя,
причем источник волн включен в одно из оконечных импедансов.
Пассивный линейный преобразователь определяется как электрическая сеть, имеющая два входных вывода
и две входные клеммы, а также такую структуру, что в отношении этих клемм токи являются линейными
функциями разности потенциалов и не имеют внутренних источников энергии.
Особенностью такой системы является то, что в ней, как и в системе, действует принцип суперпозиции.
На рис. 2 часть, заключенная в пунктирный прямоугольник rb, представляет собой пассивный линейный
преобразователь, входные клеммы которого обозначены буквами a и b, а выходные клеммы — b.
Преобразователь подключен между импедансом передающего конца Za, на котором генерируется ЭДС. Ea и
импеданс приемного конца Zb.
В общем случае структура внутри пунктирных линий ограничена лишь соответствием приведенному выше
определению. Это может быть, например, длинная линия передачи, волновой фильтр или любая
произвольная комбинация неизменяемых элементов. Терминальные импедансы также могут представлять
собой любые волногенерирующие или волноприемные устройства.
— Входной и выходной токи, обозначаемые соответственно Il и Ib и соответствующие ЭДС Ea, могут быть
вычислены через импедансы выводов и импедансы отдельных элементов, составляющих преобразователь,
но удобнее и понятнее определять эти токи на основе набора более общих свойств преобразователя,
которому присвоено название «параметры изображения».
Параметры изображения включают в себя импеданс изображения, передаточную константу и направленные
передаточные константы.
Импедансы изображения — это два параметра, соответствующие двум парам клемм. В последующем
анализе они обозначаются как Wa и Wb для входной и выходной клемм соответственно; они определяются
как импедансы, которыми преобразователь может быть оконечно настроен без возникновения потерь на
отражение. Другими словами, если импедансы клемм Z и Zb равны импедансам изображения W и Wb
соответственно, то импедансы двух частей системы справа и слева от клемм будут равны W, и аналогичное
условие будет выполняться на клеммах.
минералы b b.: :
g Направленные передаточные константы также имеют два значения, одна из которых обозначается как T-M;
применяется к волне? Передача от клемм a к клеммам b и b, [и другим; обозначенным как Tm, "применимо к
передаче волн в противоположном направлении". Направленная передаточная константа определяется как
натуральный логарифм отношения входного тока к выходному току преобразователя, когда импедансы клемм
равны импедансам изображения. Математически это выражается как Tab = log6 ( I) (1) 70 при передаче от
клемм a к клеммам b, и ' Tb = loge (,) при передаче от клемм b к клеммам a, причем токи во втором случае
отличаются от токов первого случая штрихами. Ограничение по импедансу выводов подразумевается в
каждом случае.
Оставшийся параметр, передаточная константа T, равен арифметическому среднему Tab и Tba, или T =b
+Tb.T (3) Важно отметить, что определенные таким образом величины являются параметрами самого
преобразователя без учета импедансов, к которым может быть подключен преобразователь: - Поэтому они
служат для описания свойств преобразователя в общих чертах. - 90 Для полного анализа передачи через
систему преобразователей и для описания важных соотношений между параметрами изображения и другими
коэффициентами сети, обратитесь к технической статье Отто Й. Зобеля «Характеристики передачи
электрических волновых фильтров», опубликованной в журнале Bell System Technical, том. III, № 4, октябрь
1924 г., 100 и, в частности, к приложениям I и II. — «Следующее уравнение, приведенное Цобелем, выражает
принимаемый ток Ib через параметры изображения.
105 2E./W.Wb e-T - - =(W + Z) (W + Zb) (1---rb e-2') (14) Где r. и rb, коэффициенты отражения тока на клеммах a
и b, соответственно: - '. w'IT _7 a + l.a 1r = i и Wb -Zb Wb +Z - Уравнение 4 может быть записано в следующей
форме, в которой эффективно отображаются потери компонентов.
268,030 268,030 3 . Ib = /4W+Z' W+ Zb 1eT IbV4ZZb W. + Za. Wb + Zb 1 - rarbeóST Первый множитель в
уравнении 5 дает ток, который протекал бы, если бы два импеданса выводов ' были соединены вместе через
идеальный согласующий трансформатор импеданса: Полезно рассматривать это как стандартный эталонный
ток, относительно которого можно измерить усиление или потери, обусловленные установленным
устройством. Второй и третий факторы определяют отдельные потери на отражение в местах соединений и
их влияние на импедансы выводов.
Фактор e-T — это коэффициент переноса, а делитель (1 -r arb e-2T), который называют «фактором
взаимодействия», представляет собой суммарный эффект многократных отражений от одного конца системы
к другому.
Если коэффициенты отражения Ya и rb приравнять к нулю, что можно сделать, приравняв Za к Wa и Zb к Wb,
то третий и четвертый члены, а также коэффициент взаимодействия станут равны единице, и уравнение
сводится к E ab = e. Это означает, что оконечные устройства имеют импедансы, соответствующие
импедансам зеркальных изображений на нескольких выбранных частотах.
Обычно стремятся обеспечить хорошее приближение к равенству в важных частотных диапазонах, и степень
достигнутого равенства отражается в том, насколько точно передаточная характеристика всей системы
соответствует характеристике только преобразователя, как определено уравнением 6.
Параметры изображения связаны простыми формулами с импедансами разомкнутой и короткозамкнутой цепи
преобразователя. Вывод соотношений приведен в уже упомянутой статье Цобеля, поэтому результаты здесь
представлены без математического обоснования.
Пусть Xa и Ya — импедансы преобразователя, измеренные на клеммах a при разомкнутой и закороченной
клеммах b соответственно, и пусть Xa и Yb — соответствующие импедансы для клемм b. Тогда, если
согласование импедансов выполняется только на одном конце, коэффициент взаимодействия все равно
сводится к единице, но только один коэффициент потерь на отражение, а именно тот, который соответствует
согласованному концу системы, сводится к единице.
Согласование импедансов на обоих концах позволяет устранить все потери на отражение, включая ту часть,
которая может быть обусловлена неравенством импедансов выводов; и остаются только собственные потери
преобразователя, выраженные его передаточной функцией.
Поскольку определение коэффициента переноса как среднего значения двух направленных коэффициентов
переноса может не сразу передать представление о его физической природе, можно утверждать, что
коэффициент переноса -de.
определяет затухание энергии, или вольт-амперного, в системе. Можно показать, что когда условие
изображения выполняется на клеммах, затухание вольт-ампер определяется уравнением Va I A e2 (7) Vb Ib ',
в котором Va и Vb — напряжения на клеммах a и b соответственно. Это соотношение легко следует из
уравнений 71 и 72, приведенных в вышеупомянутой статье.
В большинстве практических случаев импедансы изображения не являются постоянными величинами, а
изменяются с частотой таким образом, что трудно, если не невозможно, определить, что Wa = VXaYa, Wb =
vXb5Y и T =tanh-1 Xy =tanh-a (8) Yb.
С помощью этих формул можно определить 85 параметров изображения на основе измерений импеданса,
выполненных только на преобразователе, или путем вычисления на основе коэффициентов его
конструктивных элементов. 90 Фильтры электрических волн представляют собой особый класс
преобразователей, характеризующийся тем, что состоят из цепочки сетей, каждая из которых включает только
реактивные импедансные элементы. На практике, конечно, невозможно создать элементы импеданса,
полностью свободные от сопротивления, но, как показал многолетний опыт, свойства чисто реактивной
системы очень точно аппроксимируются, если сопротивление элементов не превышает одной пятидесятой их
реактивного сопротивления.
Хорошо известным свойством волновых фильтров является их способность свободно передавать волновую
энергию 105 в определенных диапазонах частот и ослаблять энергию на всех остальных частотах.
Границы полос пропускания могут быть определены путем исследования импеданса изображения фильтра.
Поскольку предполагается, что фильтр состоит из 268 030 (5) чисто реактивных элементов, отсюда следует,
что импедансы разомкнутой цепи и короткого замыкания также должны быть чистыми реактивными
элементами. Однако импедансы изображения W и Wb не обязательно являются чистыми реактивными
сопротивлениями, а могут быть либо чистыми реактивными сопротивлениями, либо чистыми
сопротивлениями. Wa является чистым реактивным сопротивлением, если X и Y являются реактивными
сопротивлениями одного знака, то есть если оба являются индуктивными или емкостными одновременно. С
другой стороны, если X,,. и Y,, имеют противоположные знаки, то Wa представляет собой чистое
сопротивление. Это следует из рассмотрения уравнения 8. Кроме того, поскольку -Ya^ 1b (9), отсюда следует,
что W,, и Wb оба являются реактивными и резистивными вместе.
Если теперь предположить, что фильтр нагружен на свои зеркальные импедансы, то для определенных
диапазонов частот вся система, включая клеммы, является реактивной, а для других диапазонов частот —
резистивной.
В первом случае передача энергии невозможна, а происходит лишь колебательный обмен энергией от входа к
выходу системы; тогда как во втором случае энергия может свободно передаваться через систему и
поглощаться принимающим импедансом.
Таким образом, полосы пропускания совпадают с частотными диапазонами, в которых импеданс изображения
представляет собой чистое сопротивление.
Если преобразователь симметричен в своей схематической форме относительно направления передачи, то
два импеданса изображения будут иметь одинаковое значение. Таким образом, аналогичные симметричные
преобразователи можно соединять последовательно без внесения потерь на отражение в точках соединения,
и импеданс изображения всей цепочки будет таким же, как и у отдельных сетей.
— Фильтры с равномерной волной состоят из такой цепочки симметричных секций, наиболее
распространенными схематическими формами которых являются хорошо известные Т-образные и
7r-образные сети.
— Т-образные секции иногда называют «средними последовательностями», а секции «средним шунтом» —
ввиду процесса деления, посредством которого они могут быть получены из предполагаемого фильтра
равномерной волны. Импедансы изображений симметричных секций равны их итеративным импедансам
средних сечений, а передаточная константа равна постоянной распространения, через которую обычно
определяются характеристики фильтра. 60- - Для получения различных типов оконечных устройств обычно
включают в волновой фильтр половину секции, причем половина симметричной Т-образной секции идентична
половине соответствующей симметричной 7r-секции. 65 На рис. 2, например, преобразователь является
частью фильтра однородной волны, имеющего последовательные и параллельные ветви с импедансами Z1 и
Z2 соответственно, и включает в себя одну симметричную ИК-секцию и 70 одну половинную секцию.
Половина сечения, будучи несимметричной, имеет два импеданса изображения: один равен импедансу
симметричного ИК-сечения, а другой равен импедансу соответствующего симметричного Т-образного
сечения.
75 - Два зеркальных импеданса системы могут быть вычислены через Z1 и Z2 с помощью уравнений 8, и при
этом обнаруживается, что их отношение Q определяется формулой 80 WI + 1 Z1 (11) W, 4 Z2 Поскольку Z1 и
Z2 являются реактивными, отношение представляет собой простую числовую величину, значение которой
может быть равно, меньше или больше единицы в зависимости от 85 соответствующих значений Z1 и Z2 на
разных частотах.
Таким образом, представляется, что волновой фильтр, состоящий из нечетного числа полусекций однородных
Т-образных или WR-цепей, может быть адаптирован для соединения двух неравных импедансов выводов
таким образом, чтобы в системе не было потерь на отражение на определенных частотах.
В соответствии с настоящим изобретением этот принцип используется при проектировании и строительстве
систем передачи для достижения выгодных результатов.
- На фиг. 1 в упрощенной схематической форме показан один из терминалов системы телефонной связи по
силовой линии 100, в которой находит применение изобретение. - Принцип...
Основными элементами этой системы являются линия передачи речевой частоты 1, 1, двухсторонняя
система преобразования несущей 2, согласующий фильтр 3, 105 и высоковольтная линия электропередачи 4,
4.
Показаны только основные элементы системы, детальное расположение схем допускает множество
вариаций, одна из которых описана в нашей заявке № 241368, находящейся на рассмотрении.
Система перемещения несущей 2 включает в себя мостовую катушку 5 и балансировочную систему 6.
Речевые токи, выходящие из линии 4, поступают в модулятор-усилитель 7, где они модулируют
высокочастотную несущую волну любым известным способом. Модулированная высокочастотная волна
отбирается полосовым волновым фильтром 8 и передается на клеммы 120 9 согласующего фильтра 3, через
которые она передается в линию электропередачи 4.
- Волны, поступающие из линии электропередачи, также проходят через согласующий фильтр и, достигнув
клемм 9, направляются в приемный канал 125 системы преобразования 268030 с помощью полосового
фильтра 10 соответствующего диапазона. От фильтра 10' входящие модулированные волны поступают в
детектор 11, в котором воспроизводятся речевые волны, и, наконец, передаются на телефонную линию 1
через мостовую катушку 5.
Для обеспечения разделения в системе преобразования исходящей и входящей несущих волн они
обязательно должны иметь разные частоты, а диапазон пропускания согласующего фильтра 3 должен быть
достаточно большим, чтобы обе волны могли свободно проходить. В одном из практических вариантов
осуществления было признано удовлетворительным использование несущих частот 75 килогерц и 105
килогерц для двух волн и обеспечение передачи в согласующем фильтре полосы частот, простирающейся от
70 килогерц до 110 килогерц.
Соединительный фильтр 3 относится к типу, описанному в патенте № 142115.
Каждая последовательная ветвь состоит из простого резонансного контура, а каждая параллельная ветвь —
из простого антирезонансного контура, при этом частоты резонанса и антирезонанса равны. На конце,
прилегающем к линии электропередачи, фильтр заканчивается последовательными ответвлениями, в
которые входят высоковольтные конденсаторы 12, рассчитанные на выдерживание высокого напряжения
линии электропередачи. На конце, рядом с устройством перемещения, фильтр заканчивается шунтирующим
ответвлением.
Полная конструкция включает в себя одну r-секции и одну половинную секцию, соответствующие
расположению, показанному на рис. 2, но при желании могут быть добавлены дополнительные секции.
На рисунках 3 и 4 показаны импедансы изображения фильтра в зависимости от частоты, при этом импеданс
измеряется по оси Y, а частота — по оси X. На рис. 3 показан конец фильтра, выходящий на линию
электропитания, а на рис. 4 — противоположный конец. Участки кривых импеданса, показанные пунктирной
линией, представляют собой реактивные сопротивления, а границы полос обозначены fl, tl и t2, в точках, где
импедансы изменяются с реактивного на резистивный.
В пределах полосы пропускания зеркальное сопротивление Т-образного участка или конца, подключенного к
средней части последовательного разъема, равно нулю на каждой границе полосы и достигает максимума на
промежуточной частоте. Зеркальное сопротивление секции 7r, или среднешунтирующего оконечного
элемента, проходит через обратный набор ламп, будучи бесконечным на границах полосы пропускания и
достигая минимума на промежуточной частоте. Максимальное сопротивление Т-образного участка равно
минимальному сопротивлению r-образного участка и достигается на той же частоте, а именно, в
геометрическом среднем значений частот, ограничивающих полосу пропускания.
Импеданс на этой средней частоте стал считаться наиболее характерным импедансом волнового фильтра, и
до настоящего времени было принято проектировать фильтры таким образом, чтобы этот импеданс был
равен импедансу оконечного устройства. Термин «номинальное сопротивление» здесь используется для
обозначения этого особого значения импеданса изображения.
Практически во всех случаях обнаруживается, что значение номинального импеданса выражается очень
простой формулой, включающей только константы элементов. В частных случаях, представленных
фильтрами нижних и верхних частот, 80-процентный предел одной полосы находится на нулевой частоте или
на бесконечности, а геометрическое среднее значение частоты, соответствующее номинальному импедансу,
также находится на нуле или бесконечности.
Импеданс линии электропередачи, как и любой другой линии электропередачи, обычно достаточно постоянен
и имеет сравнительно низкое значение. С другой стороны, импеданс модулирующего или усиливающего
устройства, как правило, значительно больше, поэтому при наложении модулированных несущих токов на
линию электропередачи необходимо понижать напряжение, соответствующее отношению импедансов.
Если фильтр спроектирован таким образом, что его номинальное сопротивление соответствует импедансам
клемм, необходимо подобрать пропорции фильтра в соответствии с импедансом сети электропитания,
поскольку установка трансформатора между фильтром и сетью электропитания нецелесообразна.
Согласование импеданса фильтра с импедансом преобразовательного устройства будет осуществлено путем
установки трансформатора с соответствующим коэффициентом трансформации. 105 Однако в соответствии с
одной из особенностей изобретения, фильтр спроектирован таким образом, чтобы его номинальное
сопротивление было промежуточным по значению между двумя входными сопротивлениями,
предпочтительно в несколько сотен раз превышающим сопротивление линии электропередачи. В отношении
импедансов изображения, указанных на рис. 3 и рис. 4, импеданс линии электропередачи будет представлен
линией DD1 на рис. 3, а импеданс 115 Ом перемещающего устройства — линией GG' на рис. 4.
Рассматривая кривые на рисунках 3 и 4, можно увидеть, что импедансы выводов, т.е. линии и
трансляционного устройства, согласованы фильтром в точках e и h, которые достаточно близки к границам
полосы пропускания, и что существует значительное расхождение в импедансах в середине полосы. 125 В
первую очередь будет рассмотрено влияние этих пропорций на характеристики передачи. Это показано на
рис.
в котором жирные кривые 13 представляют собой передаточную константу фильтра для freUi 8iid' ttroug hoti
nd' lose6 to 'the tismizion' iband., -4ted oucve 1i4 re5e-' se - 9tkde p ve'I-a)-p 'tra'ismlssmorr -chae; tetstisc.- of- the'
whOle' system;'i thibt" is b'tahid -when '-Isrter--is'-designd -t im l:'::hd:-ie trmit'a, impedances at -:the mnAA fieqdue'ne
in The band, ' add curve is '-Te coriespondinig 6hata6terigti6 obtained -y matching' the 'imdunCia' ter:
Минал-импеданс фильтра на частотах, близких к пределам полосы пропускания.
Для определения характеристик передачи 14 и 15 сравниваются фактические выходные токи Ib, заданные
уравнением 5, и эталонное значение Elb. = /4ZaZb, что обсуждалось в связи с уравнением 5. Для обеспечения
возможности сравнения с коэффициентом передачи фильтра коэффициент пропускания определяется как
натуральный логарифм этого коэффициента -. Характеристическая кривая 14 показывает наиболее
эффективную передачу в середине полосы пропускания, сопровождающуюся заметным сглаживанием вблизи
пределов полосы из-за потерь на отражение на выводах. Кривая 15 показывает, что потери на отражение
значительно уменьшились вблизи границ полосы и увеличились в середине полосы.
Кривая 15 также показывает, что крутизна характеристики на краях полосы значительно возросла.
M5a- Повышенная эффективность передачи вблизи пределов полосы пропускания позволяет более свободно
передавать две несущие волны системы, показанной на рис. 1, что является желательным условием для
Соседние файлы в папке патенты