Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11397
.pdf
сих пор) собственной индуктивности в настроенном контуре, включенном в сложную схему резонансного
контура, имеет существенное практическое значение, поскольку позволяет в значительной степени избежать
потерь в катушках. Таким образом, изобретение можно рассматривать в широком смысле как обеспечение в
сложной схеме резонансного контура возможности создания полосового или других желаемых эффектов
(например, эффектов подавления полосы) цепи, в которой индуктивность образована взаимной
индуктивностью между катушками в других частях всей сложной схемы резонансного контура.
Датировано 8 октября 1932 года.
CARPMAELS & RANSFORD, агенты заявителей, 24, Southampton Buildings, Лондон, W C 2.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 32055, 1932 г.
Усовершенствования в высокочастотных селективных электрических цепях или относящиеся к ним.
Компания W Ne, MARCONI'S WIRELESS TELEGRAPH COMPANY LIMITED, зарегистрированная в
соответствии с законодательством Великобритании, расположенная по адресу: Marconi House, Strand, London,
W C 2, и NOEL MEYER Rus-T, британский подданный, расположенный по адресу: 109, London Road,
Chelmsford, Essex, настоящим заявляют, что данное изобретение имеет следующий характер: данное
изобретение относится к частотно-избирательным схемам электрических цепей и, в частности, к схемам,
адаптированным для создания так называемого эффекта полосового фильтра, т.е. для получения отклика,
который приблизительно постоянен в заданном диапазоне частот и быстро уменьшается по обе стороны от
границ этого диапазона частот.
Такие полосовые фильтры часто требуются для различных целей; например, в радиоприемниках обычно
требуется перестраиваемый полосовой фильтр, адаптированный для обеспечения приблизительно
постоянной характеристики в полосе частот шириной приблизительно 90, равной той, которая требуется для
модуляции речи или музыки, при этом характеристика быстро убывает по обе стороны от границ этой полосы.
В настоящее время распространены требования, согласно которым ширина полосы пропускания должна
составлять около 10 000 циклов, а положение полосы в частотном спектре должно быть изменяемым путем
настройки в относительно широком диапазоне частот, занимаемом так называемым нижним или верхним
диапазоном вещания. Эти требования трудно удовлетворить с помощью относительно дешевого и простого
оборудования, особенно трудно обеспечить резкие срезы по обе стороны от принятой полосы, и, как легко
понять, такие резкие срезы крайне желательны для минимизации помех, возникающих из-за приема более
чем одной передающей станции одновременно.
Используемые в настоящее время перестраиваемые полосовые фильтры могут иметь множество различных
форм, но в своей простейшей форме они по существу состоят из двух элементарных цепей, связанных между
собой импедансом связи; сложная схема имеет множество мод колебаний и множество резонансных частот,
которые являются основными факторами, определяющими характеристику всей схемы. Для простоты в
настоящем описании настоящее изобретение будет описано главным образом со ссылкой на его применение
к таким схемам с двумя элементами цепи. Хотя отдельные элементы цепи в таких схемах могут иметь
относительно сложную форму, такие схемы в целом могут быть теоретически упрощены до простой
теоретической схемы, показанной на прилагаемом рисунке 1, где конденсатор C, сопротивление R и
индуктивность L с одной стороны импеданса X являются составными частями одного элемента цепи, а
соответствующая емкость C, сопротивление R и индуктивность L с другой стороны импеданса X являются
составными частями другого элемента цепи. X — импеданс связи между элементами цепи. Можно показать,
что с полосовым фильтром Фильтр общего типа, теоретически иллюстрированный прилагаемым рисунком 1,
независимо от того, связаны ли элементы цепи напрямую или посредством взаимной индуктивности,
конденсаторной связи или любым другим способом, если значение импеданса -45 X на любой конкретной
частоте выбрано относительно сопротивления R таким образом, чтобы обеспечить требуемую плоскую
кривую отклика, этот выбор будет определять форму боковых сторон кривой отклика и положение частот
среза, и в схемах, предложенных до настоящего времени, где импеданс связи X был разработан таким
образом, чтобы быть приблизительно постоянным в рассматриваемом частотном спектре, регулировка X
относительно R определяет боковые частоты среза и форму боковых сторон кривой отклика, и если не будут
введены дополнительные цепи, более резких эффектов среза получить невозможно.
Основная цель настоящего изобретения — устранение этого недостатка, и, следовательно, указанную цель
можно сформулировать в общих чертах как обеспечение возможности получения более резких эффектов
среза в полосовом фильтре, использующем заданное количество элементов схемы.
Согласно данному изобретению, соединительный элемент или элементы в схеме полосового фильтра,
использующей множество элементов схемы, спроектированы таким образом, чтобы иметь существенно
изменяющиеся реактивные сопротивления для разных частот в рассматриваемом частотном спектре, а
величины компонентов в соединительном элементе относительно других компонентов всей схемы выбраны
таким образом, что при резонансе связь приблизительно равна или превышает значение, обеспечивающее
оптимальные условия связи 80, остается приблизительно равной или выше указанного значения для того
диапазона частот, в котором требуется приблизительно плоская вершина кривой отклика, и относительно
быстро уменьшается от указанного значения 85 после прохождения желаемой области с плоской вершиной.
Используемое выражение «оптимальные условия связи» означает условие, которое достигается, когда
значение реактивного сопротивления, представленного соединительным импедансом 90 X, равно значению
сопротивления R. До тех пор, пока реактивное сопротивление X равно или больше сопротивления R, общая
эффективность будет высокой. Чем быстрее уменьшается отношение 95 X, тем резче будут эффекты среза.
На рисунке 2 прилагаемых чертежей показан один из них. Схема в соответствии с данным изобретением. На
этом рисунке 100-е импеданс связи, образованный настроенным контуром L22, спроектирован таким образом,
чтобы иметь резонансный период на той же частоте, что и боковые контуры, включающие реактивные
сопротивления L, C. 105-е константы контура L2C2 выбраны таким образом, чтобы его реактивное
сопротивление было сопоставимо со значением R и предпочтительно больше R, чтобы получить близкое
приближение к плоской вершине кривой отклика. При такой схеме приблизительно плоская вершина будет
получена в той области, где реактивное сопротивление, представленное параллельно соединенными
импедансами L2 и C2, больше R, и когда эта область будет пройдена, отношение X уменьшится, создавая
относительно крутые склоны кривой отклика.
Модифицированная и несколько улучшенная схема показана на прилагаемом рисунке 3, где видно, что
разделенная цепь, состоящая из реактивного сопротивления LC и L, C, заменяет простой резонансный
контур L, O C на рисунке 2. На рисунке 3 константы таковы, что пик высокого импеданса 125 создается на
частоте, на которой L и O C резонируют, а провалы очень низкого импеданса создаются на частотах по обе
стороны от него. Соотношения L и L выбраны аналогично тому, что было принято для рисунка 2, чтобы
получить приблизительно плоскую кривую отклика для желаемой ширины частотного спектра. Там, где
требуется очень высокая селективность, к элементу связи может быть приложено отрицательное
сопротивление в соответствии с изобретением, описанным в спецификации, прилагаемой к одновременно
рассматриваемой заявке № 19968/32.
На рисунке 4 прилагаемых чертежей показана еще одна модифицированная схема, которую можно считать
практически эквивалентной схеме на рисунке 3, но с использованием взаимной индуктивности, благодаря
чему схема на рисунке 4 обладает преимуществом очень низких потерь.
На рисунке 4 ATU обозначает связь между L1 и 1, а M2 — связь между L1 и 12, R1 и R2 — сопротивления.
Простейший случай схемы, показанной на рисунке 4, — это когда M1 равно 11, а M равно l, но хорошие
эффекты можно получить, даже если это условие не выполняется. Поскольку M1 и M2 на практике не будут
сильно отличаться в случаях, когда требуется высокая селективность, обычно можно сделать L1 равным L2.
Эквивалентная теоретическая схема для случая, когда Ml равно 1, а M2 равно 12, представлена на рисунке
4а.
На прилагаемом рисунке 5 показан случай применения настоящего изобретения к схеме в соответствии с
изобретением, описанным в спецификации № 28096/32. На рисунке 5 показана схема с тремя элементами
цепи, в которой одна взаимная индуктивность Ml используется, как описано в указанной параллельно
рассматриваемой спецификации, для усиления общего эффекта среза на одной стороне желаемой кривой
отклика, а другая взаимная индуктивность M2j применяется для усиления общего эффекта среза на другой
стороне. На рисунке 5, как будет видно, имеются два импеданса связи, по одному между каждой парой
последовательных элементов цепи, и, как и прежде, эти импедансы связи выбраны таким образом, что
представленные ими реактивные сопротивления приблизительно равны и предпочтительно больше значения
сопротивления R в диапазоне, в котором требуется плоская вершина кривой отклика, но относительно быстро
убывают по обе стороны этого диапазона.
Рисунок 5а представляет собой эквивалентную теоретическую схему, соответствующую рисунку 5.
Схема, показанная на прилагаемом рисунке 2, применима в случаях, когда схема спроектирована таким
образом, чтобы резонировать на частоте, находящейся вне полосы частот, в которой требуется прием, при
этом константы выбираются таким образом, чтобы обеспечить фиксированную ширину полосы пропускания
на длинах волн, как описано здесь.
Как станет ясно специалистам в данной области, при внедрении изобретения на практике следует применять
тщательный отбор, чтобы предотвратить возникновение нежелательных взаимосвязей.
Настоящее изобретение может быть использовано в сочетании с изобретениями, описанными в находящихся
на рассмотрении технических условиях.
Указанные выше патенты №№ 19968/32 (серийный номер 404349) и 28096/32 в целом применимы к схемам
подключения, описанным в этих патентах.
Настоящее изобретение имеет общее применение, но одно из наиболее выгодных его применений связано с
каскадами промежуточной частоты супергетеродинных приемников, и, используя схему, соответствующую
данному изобретению, в сочетании с таким усилителем промежуточной частоты, можно получить очень
удовлетворительный полосовой эффект в усилителе.
Дата: 12 ноября 1932 года.
CARPMAELS & RANSFORD, агенты заявителей, Саутгемптон Билдингс, 24, Лондон, W C 2.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в высокочастотных селективных электрических цепях или относящиеся к ним.
Мы, компания MARCONI'S WIRELE Ss TELEGRAPH COMPANY LIMITED, зарегистрированная в соответствии с
законодательством Великобритании, по адресу: Marconi House, Strand, London, W C 2, и Ноэль Мейер Ру СТ,
британский подданный, по адресу: 109, London Road, Chelmsford, Essex, настоящим заявляем о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении:
Данное изобретение относится к частотно-избирательным электрическим схемам 105 и фильтрам, и, в
частности, к схемам 6080410499, прилагаемым к предварительным спецификациям № 28095/32 и
32,055/32 и чертежи, прилагаемые к настоящему описанию. Как будет показано позже, некоторые из этих
рисунков не воплощают изобретение, а включены только для пояснительных целей.
Согласно основной особенности данного изобретения, схема полосового фильтра, использующая множество
элементов схемы, предназначенных для пропускания относительно узкой полосы частот и пригодных для
работы в условиях, когда не используется согласование импедансов, характеризуется тем, что указанная
схема включает в себя элемент или элементы связи, сконструированные таким образом, чтобы иметь
реактивные сопротивления, которые сильно изменяются для разных частот в рассматриваемом частотном
спектре, причем величины компонентов в элементе связи относительно других компонентов всей схемы
выбраны таким образом, что в резонансе (т. е. на средней частоте полосы пропускания) связь
приблизительно равна или немного выше значения, обеспечивающего оптимальные условия связи (как
определено здесь), остается приблизительно равной или немного выше указанного значения для того
диапазона частот, в котором требуется приблизительно плоская вершина кривой отклика, и относительно
быстро уменьшается от указанного значения после прохождения желаемой плоской вершины: 100 Известно,
что в полосовых фильтрах, предназначенных для работы с согласованными импедансами, т. е. в фильтрах,
нагруженных импедансами, Согласование импеданса фильтра позволяет избежать нежелательных эффектов
отражения, обеспечить наличие параллельных резонансных плеч, которые могут, например, находиться в
последовательном резонансе на частотах, которые необходимо ослабить. Фильтры в соответствии с
настоящим изобретением, однако, во всех случаях приспособлены для работы в сочетании с очень высокими
нагрузочными импедансами, и условия согласованного импеданса намеренно избегаются, поскольку фильтры
в первую очередь предназначены для подключения к анодным или сеточным цепям электронных ламп. В
фильтрах в соответствии с настоящим изобретением плоская вершина кривой отклика достигается за счет
соотношения составляющих элементов, а не за счет избегания эффектов отражения, как это обычно бывает в
методе согласованных фильтров. Этот результат достижим только в случаях, когда полоса пропускания
относительно узкая, а полоса пропускания относительно широкая; в этом случае более удовлетворительными
являются фильтры, разработанные в соответствии с обычной технологией фильтрации.
Согласно еще одной особенности изобретения, полосовой фильтр включает в себя в 130 схемах так
называемый полосовой фильтр типа i e, предназначенный для обеспечения отклика, который приблизительно
постоянен в заданном диапазоне частот и быстро уменьшается по обе стороны от границ этого диапазона
частот. Такие полосовые фильтры часто требуются для различных целей; Например, в радиоприемниках
обычно требуется наличие перестраиваемого полосового фильтра, адаптированного для обеспечения
приблизительно постоянной характеристики в полосе частот шириной, приблизительно равной той, которая
необходима для модуляции речи или музыки, при этом характеристика быстро снижается по обе стороны от
границ этой полосы. В настоящее время распространены требования, согласно которым ширина
пропускаемой полосы должна составлять около 10 000 циклов, а положение полосы в частотном спектре
должно быть изменяемым путем настройки в относительно широком диапазоне частот, занимаемом так
называемым нижним или верхним диапазоном вещания. Эти требования трудно удовлетворить с помощью
относительно дешевого и простого оборудования, поскольку особенно сложно обеспечить резкое срезание по
обе стороны от допустимой полосы, и, как легко понять, такое резкое срезание крайне желательно для
минимизации помех, возникающих из-за приема более чем одной передающей станции одновременно.
Настоящее изобретение, хотя и применимо к так называемым радиочастотным схемам, т.е. к схемам,
выполняющим избирательные функции на принимаемых радиочастотах, наиболее выгодно применимо к так
называемым схемам промежуточной частоты в супергетеродинных приемниках, т.е. к схемам, выполняющим
избирательные функции на (фиксированной) промежуточной частоте супергетеродинного приемника.
Целью изобретения является создание частотно-избирательных электрических схем, обеспечивающих резкую
настройку и эффект подавления или резкую полосовую настройку, т.е. полосовую настройку с резкими
«срезами» на концах пропускаемой полосы.
Изобретение, хотя и не ограничивается его применением в данном случае, особенно подходит для создания
сложной резонансной схемы в усилителе промежуточной частоты супергетеродинного приемника,
обеспечивающей так называемый эффект полосового фильтра, благодаря которому желаемый диапазон
частот будет пропускаться указанным усилителем с четко определенными эффектами среза по обе стороны
от центральной частоты этого диапазона.
Изобретение иллюстрируется и дополнительно поясняется в связи с комбинацией 410,499 6 410,499 трех
резонансных контуров, настроенных на желаемую частоту, которые должны быть приняты, и соединенных
между собой элементами связи, каждый из которых образован взаимной индуктивностью между
индуктивностями соседних резонансных контуров и емкостью, соединенными последовательно, причем
указанные элементы связи находятся в последовательном резонансе на частотах по обе стороны от
принимаемой полосы, благодаря чему на указанных последних частотах достигается резкое затухание.
Как известно, при наличии в сети двух резонансных контуров и третьего приемного контура соответствующей
величины можно получить так называемый эффект полосового фильтра. Например, см. рисунок 2 чертежей,
прилагаемых к предварительной спецификации.
№ 28,09 G/32. Если сеть, состоящая из двух резонансных контуров, каждый из которых включает
индуктивность (L1-M) и конденсатор Cl, соединена вместе с приемным контуром, состоящим из индуктивности
Al и конденсатора C, то если два резонансных контура (L1-M)C1 одинаковы, а приемный контур MC имеет
соответствующие пропорции, то можно получить сравнительно резкий эффект отсечки благодаря тому, что
указанные контуры MC обеспечивают резонансный пик на заданном расстоянии в частотной шкале от
частоты, на которой возникает эффект отсечки. Клеммы 1, 2 представляют собой входные клеммы сети,
показанной на рисунке 2, а клеммы 3, 4 — выходные клеммы.
Более резкие эффекты среза и лучшая резонансная характеристика напряжения могут быть получены в
основном типе схемы, показанной на рисунке 2 предварительной спецификации № 28096/32 (на котором для
обеспечения эффектов затухания используется реальная индуктивность M), путем модификации основной
схемы, показанной на рисунке 2, таким образом, чтобы индуктивность, используемая для обеспечения
эффектов затухания, представляла собой взаимную индуктивность вместо реальной физической
индуктивности. Таким образом, если индуктивность M схемы MC на рисунке 2 образована не отдельной
катушкой, а взаимной индуктивностью между двумя катушками, каждая из которых в одном из двух
оставшихся настроенных контуров, получаются более резкие характеристики избирательности, чем те,
которые можно получить обычным способом, поскольку при использовании взаимной индуктивности потери в
катушках (энергетические потери), присутствующие в обычных известных схемах, исключаются.
Рисунок 1 чертежей, прилагаемых к предварительной спецификации №.
28,096/32 На рисунке 2 показана схема, представленная в указанной предварительной спецификации,
модифицированная, как описано выше, и, как будет видно, модифицированная схема (которая сама по себе
не воплощает данное изобретение) состоит из катушек L и конденсаторов -Cl, причем катушки и конденсаторы
аналогичны, каждая пара L 1 'C образует резонансный контур.
Соединение двух катушек L1 и соединение двух конденсаторов C под углом 70° соединены между собой через
неподвижный конденсатор C. Две катушки L взаимно связаны, при этом взаимная индуктивность
представлена на рисунке 1 предварительной спецификации 751 № 28096/32 буквой
M и пара стрелок. Именно эта взаимная индуктивность M заменяет фактическую катушку M, изображенную на
рисунке 9 той же предварительной спецификации. В точке O
На рисунке 3 чертежей, прилагаемых к предварительной спецификации № 28096/32, в форме условной
принципиальной схемы, а на рисунке 4 той же предварительной спецификации показано то, что можно
рассматривать как электрически эквивалентную схему, аналитически практическое расположение в
соответствии с…
Алиса с настоящим изобретением и пригодна для использования, например, в связи с радиоприемом 90.
Обращаясь к указанному рисунку 3, видно, что имеется антенная цепь, которая соединена со сложной
резонансной сетью, включающей две индуктивные катушки, обозначенные L, две индуктивные катушки,
обозначенные 95, обозначенные L, два переменных конденсатора, обозначенных C, третий переменный
конденсатор, обозначенный C, и два фиксированных конденсатора, обозначенных Q.
Расположение, изображенное на рисунке 3 100, можно рассматривать как расширение расположения,
изображенного на рисунке 1 предварительной спецификации № 28,096/82, до двух этапов.
Как будет показано далее: схема, изображенная на рисунке 3, включает три последовательно соединенных
цепях и C,' (L,-MJ).
Эти три цепи настроены на основную частоту, например, до 1 000 000 110 циклов в секунду в случае
радиоприемника; Другими словами, эти три цепи настроены на среднюю частоту желаемого диапазона
пропускания. M представляет собой взаимную индуктивность 115 между катушками L и L, как показано слева
на рисунке 3 предварительной спецификации № 28096/32, а MA представляет собой взаимную индуктивность
между катушками L и L, как показано справа 120 на указанном рисунке 3. Приемные цепи, образованные
взаимной индуктивностью M с конденсатором C и взаимной индуктивностью M с конденсатором C, настроены
на частоты по обе стороны от 125 основной или центральной частоты, например, чтобы взять приведенный
выше числовой пример, MC может быть настроен на 990 000 циклов в секунду, а MC может быть настроен на
1 010 000 циклов в секунду. Считается, что из уже приведенного описания соотношение указанных Рисунок
3-4 той же спецификации будет очевиден из чертежей. Рисунок 5 из 5 чертежей, прилагаемых к
предварительной спецификации № 28096/32, графически показывает соотношение между отношением ε
(ординаты - см. указанный рисунок 4) и частотой (абсциссы). Пунктирная линия на указанном рисунке 5
вставлена для целей сравнения и показывает характер улучшения, полученного с помощью схемы,
показанной на рисунке 3 - указанной предварительной спецификации, по сравнению с обычным резонансным
контуром.
Следует отметить, что в схеме, показанной на рисунке 3, используется так называемая «цепь взаимной
индуктивности», т.е. цепь, в которой индуктивность является взаимной индуктивностью, в отличие от
собственной индуктивности; эта цепь используется совместно с другими резонансными цепями для создания
(в случае рисунка 3) полосового фильтра.
Как указано выше, использование взаимной индуктивности вместо собственной индуктивности для создания
эффектов затухания имеет важное значение при реализации данного изобретения, и в описанных выше
схемах взаимная индуктивность действует как вспомогательная между двумя связанными цепями, причем
описанные выше схемы относятся к полосовому типу.
На рисунке 1 прилагаемых чертежей (данный рисунок не отражает настоящее изобретение) схематически
показана конструкция, основанная на тех же фундаментальных принципах, но в которой взаимная
индуктивность не используется в качестве связующего звена.
Обращаясь к рисунку 1 прилагаемых чертежей, показанная на нем сеть состоит из двух индуктивных катушек
11 и 11, соединенных последовательно друг с другом между клеммами 1 и 3 и двумя конденсаторами 11 и 21.
Первая катушка соединена между проводником, соединяющим клеммы 2 и 4, и точками соединения катушек
11 и 21, а вторая катушка соединена между клеммами 3 и 41, 11 и 21.
Они соединены вместе, образуя взаимную индуктивность 1l, равную индуктивности катушки 14. Комбинация
Ml C резонирует на частоте, которую необходимо подавить, а конденсатор CO резонирует с L 1-M на частоте,
которую необходимо принять. Рисунок 2 на прилагаемом чертеже представляет собой теоретически
эквивалентную схему, соответствующую прилагаемому рисунку 1.
Как будет очевидно специалистам в данной области, схема, показанная на прилагаемом рисунке 1, будет
обладать свойством «отсечения» нежелательной частоты, а именно той, на которой комбинация M-C
находится в резонансе. Указанная схема 65, следовательно, хорошо подходит для использования в каскаде
или каскадах выбора радиочастоты супергетеродинного приемника. Как известно, одной из трудностей, часто
встречающихся в супергетеродинных приемниках, является так называемая «помеха второго канала», а
именно та форма помехи, которая возникает из-за того, что существуют две радиочастоты, которые при
гетеродинировании с частотой локального генератора 75 будут создавать промежуточную частоту.
Устройство, показанное на прилагаемом рисунке 1, может использоваться в качестве настраиваемого
элемента в радиочастотном селективном каскаде или каскадах гетеродинного приемника Super 80 для
устранения подобных помех от второго канала.
Развитие (в соответствии с настоящим изобретением) схемы, показанной на прилагаемом рисунке 1,
проиллюстрировано на прилагаемом рисунке 3, и предполагается, что расположение элементов на рисунке 3
будет очевидным из него, учитывая приведенные на нем ссылки. Прилагаемый рисунок 4 представляет собой
эквивалентную теоретическую схему, соответствующую рисунку 3. В расположении элементов на рисунке 3 Ml
C 1 резонирует с одной частотой, M 2 C резонирует с другой, а ((L,-MJ) + Id-M^))l)Ca резонирует с третьей
частотой, которая является промежуточной между первыми двумя, причем указанная третья частота является
«принятой» частотой, т.е. частотой, при которой достигается максимальный отклик, а первые две являются
«отклоненными» или «проваленными» частотами, т.е. частотами, при которых достигается минимальный
отклик.
Таким образом, характеристика, полученная с помощью схемы, показанной на рисунке 3, представляет собой
«горбатую характеристику с круто наклоненными сторонами 105 Vrising от двух частот «провала».
На рисунке 6 прилагаемых чертежей показана другая схема (не заявленная в настоящей спецификации),
пригодная для использования с целью подавления помех 110f на одной или другой стороне определенной
желаемой частоты, например, для подавления помех второго канала, в супергетеродинном приемнике, для
чего указанная схема 115P была бы предусмотрена в радиочастотной части приемника, как в случае схемы,
показанной на прилагаемом рисунке 1. На прилагаемом рисунке 6 L — аналогичные индуктивности, связанные
между собой взаимной индуктивностью M и C, 10 CC 3 — конденсаторы. Прилагаемый рисунок 7
представляет собой эквивалентную теоретическую схему, соответствующую рисунку 6.
Изобретение предусматривает использование в каскаде (в отдельных ламповых каскадах) двух схем с
различной настройкой, каждая из которых предназначена для подавления помех с одной или другой стороны
заданной частоты 410,499 и, таким образом, для создания полосового фильтра, например, могут быть
использованы две схемы, как показано на прилагаемом рисунке 6.
На рисунке 8 прилагаемых чертежей показан такой вариант осуществления изобретения. На рисунке 8 V1 и V2
представляют собой термоэлектронные лампы, соединенные каскадно, и видно, что к анодной цепи лампы V1
подключен фильтр, обозначенный в целом цифрой 1 (указанный фильтр показан на прилагаемом рисунке 6), в
то время как к лампе V2 подключен аналогичный, но по-другому настроенный фильтр 2. Ch — дроссели, IN —
входные клеммы, а OU — выходные клеммы. Схема 1 настроена таким образом, чтобы иметь кривую отклика,
показанную на рисунке 8 в точке IR, а кривая отклика схемы 2 показана в точке 2R, результирующая общая
кривая отклика показана в точке OR.
Другая простая схема в соответствии с изобретением показана на прилагаемом рисунке 9, а прилагаемый
рисунок 10 представляет собой теоретическую эквивалентную схему. На этих двух рисунках M — взаимная
индуктивность между индуктивностями L1 и L2, а также между индуктивностями L3 и Lg. Схема на рисунке 9
фактически представляет собой два последовательно соединенных резонансных контура, соединенных
параллельно, один из которых создает «провал» на частоте f1, а другой — «провал» на частоте f2, при этом
пик резонанса находится на частоте fo = Vfif2.
Этот общий принцип использования двух акцепторных цепей для создания полосового фильтра раскрыт в
нашей спецификации №.
19,968132 (Серийный номер 404349), но, в то время как в схемах, показанных в указанной спецификации,
резкость получаемого эффекта достигается путем приложения отрицательного сопротивления с помощью
ламп, использование взаимной индуктивности — в данном случае — позволяет обойтись без ламп для
отрицательного сопротивления. На прилагаемом рисунке 9 соединение между шунтирующими плечами
осуществляется конденсатором, который резонирует с индуктивностью (L2-M) и (Lr-M).
Рисунки 2–5а, прилагаемые к предварительной спецификации №.
32,055/32 Как указано в рассматриваемой предварительной спецификации, это можно рассматривать как
примеры случаев, когда соединительный элемент или элементы в схеме полосового фильтра, использующей
множество элементов схемы, спроектированы таким образом, чтобы иметь существенно изменяющиеся
реактивные сопротивления для разных частот в рассматриваемом частотном спектре, а величина
компонентов в соединительном элементе относительно других компонентов всей схемы выбрана таким
образом, что при резонансе связь приблизительно находится немного выше значения, обеспечивающего
оптимальные условия связи, 70 продолжает оставаться приблизительно на уровне или немного выше
указанного значения для того диапазона частот, в котором требуется приблизительно плоская вершина
кривой отклика, и относительно быстро уменьшается от указанного значения 75 после прохождения желаемой
области с плоской вершиной.
Рисунок 1 предварительной спецификации
Патент № 32055/32 иллюстрирует известные перестраиваемые полосовые фильтры, состоящие, по сути, из
двух элементарных цепей, связанных между собой согласующим импедансом; сложная схема имеет
множество режимов колебаний и множество резонансных частот, которые являются основными факторами,
определяющими частотную характеристику всей схемы.
Схемы, изображенные на рисунках 2–5а предварительной спецификации № 32055/32, можно рассматривать
как усовершенствования фильтра типа 90, представленного на рисунке 1 той же спецификации и изложенного
в предварительной спецификации № 32055/32. Хотя отдельные элементы схемы в конфигурациях, типичных
для рисунка 951, могут иметь относительно сложную форму, такие конфигурации, как правило, теоретически
могут быть упрощены для одной конкретной частоты и представлены простой теоретической схемой,
показанной на рисунке 100, где конденсатор C, сопротивление R и индуктивность L с одной стороны
импеданса X являются составными частями одного элемента схемы, а соответствующая емкость C,
сопротивление R105 и индуктивность L с другой стороны импеданса X являются составными частями другого
элемента схемы. Однако следует понимать, что X, как правило, будет иметь различное значение для каждой
рассматриваемой частоты. X — это импеданс связи между элементами схемы. Можно показать, что в
полосовом фильтре общего типа, теоретически представленном на рисунке 115, независимо от того, связаны
ли элементы схемы напрямую или посредством взаимной индуктивности, конденсаторной связи или любым
другим способом, если значение импеданса X на любой конкретной частоте выбрано относительно
сопротивления R таким образом, чтобы обеспечить требуемую существенно плоскую вершину кривой отклика,
то этот выбор будет определять форму боковых сторон кривой отклика и положения частот среза, и в
известных до сих пор предлагаемых схемах, где импеданс связи X был разработан таким образом, чтобы
быть приблизительно постоянным по всему частотному спектру, поскольку регулировка X относительно R
определяет частоты среза боковых сторон, форма боковых сторон кривой отклика фиксирована, и, если не
будут введены дополнительные схемы, более резкие эффекты среза получить невозможно.
Выражение «оптимальное условие связи», использованное выше, означает условие, которое достигается,
когда значение реактивного сопротивления, представленного импедансом связи X, равно значению
сопротивления R. До тех пор, пока реактивное сопротивление X равно или больше сопротивления R, общая
эффективность будет высокой. Чем быстрее уменьшается отношение X, тем резче будут эффекты отсечки.
На рисунке 2 чертежей, прилагаемых к предварительной спецификации № 32055/32, показана схема, в
которой импеданс связи образован резонансным контуром L2C2, разработанным таким образом, чтобы иметь
резонансный период на той же частоте, что и боковые контуры, включающие реактивные сопротивления L1C.
Константы контура L2C2 выбраны таким образом, что значение импеданса L2C2 в параллельном соединении
приблизительно равно сопротивлению R на указанных выше пределах плоской области кривой. Импеданс
L2C2 будет индуктивно реактивным на частотах, близких к нижнему пределу полосы, и емкостно реактивным
на частотах, близких к верхнему пределу полосы, а на частотах за пределами этих пределов импеданс будет
быстро уменьшаться ниже значения, равного R. В результате эффективность связи также будет быстро
снижаться, и будет получена более крутая кривая, чем если бы импеданс связи имел просто фиксированное
значение, равное R.
Модифицированная и несколько улучшенная схема показана на рисунке 3 предварительной спецификации №
32055/32, на котором видно, что разделенная цепь, состоящая из реактивных сопротивлений LC и LC,
заменяет простую резонансную цепь LC на рисунке 2 той же спецификации. На указанном рисунке 3
константы таковы, что на частоте, на которой L и C резонируют, возникает пик высокого импеданса, а на
частотах по обе стороны от него — провалы очень низкого импеданса.
Коэффициенты L2 и C3 выбираются аналогично тому, как это было сделано для рисунка 2 предварительной
спецификации №.
32,055132 Для получения приблизительно плоской кривой отклика при желаемой ширине частотного спектра
B0, в случаях, когда требуется очень высокая избирательность, к элементу связи может быть приложено
отрицательное сопротивление в соответствии с изобретением, описанным в спецификации, прилагаемой к
одновременно рассматриваемой заявке № 19,968/32 (серийный номер 404,349).
Метод выбора соотношений C2 и C3 станет понятен из следующего анализа схемы, показанной на
прилагаемом рисунке 11, которая аналогична рисунку 3 предварительной спецификации № 32055/32, но
перерисована с небольшими изменениями. Рисунок 12 представляет собой типичную кривую отклика,
полученную при схеме, показанной на рисунке 11. Следует четко понимать, что следующий анализ является
лишь приблизительным, и на практике, когда фильтр изготовлен в соответствии со спецификацией,
полученной из такого анализа, небольшая подстройка настроек конденсаторов 0 справа и слева улучшит
плоскость верхней кривой. Опыт показывает, что один из них следует немного увеличить, а другой немного
уменьшить, но изменения незначительны и на практике легко определяются с помощью осциллографа с
электронно-лучевой трубкой, который в настоящее время широко используется для настройки цепей
промежуточной частоты в супергетеродинных приемниках.
Процедура проектирования схемы, показанной на рисунке 11 (аналогичная процедура для схемы, показанной
на прилагаемом рисунке 5), выглядит следующим образом: 95 Сначала определяется среднечастотная
полоса fo 1 (см. рисунок 12), а также частоты f и fll, которые определяют границы области с плоской вершиной.
Затем выбираются частоты провала (т. е. частоты, которые необходимо подавить) 100 fo 2 и f 03 так, чтобы fl
fol fl" fo 3 fo 2 fl f-1 Pl В случаях, когда ширина полосы fll fl мала по сравнению со среднечастотной полосой f O
p: 105 fol-f 02 ' f 3 fo 2 (f 3 fl) -fol).
В случае, когда L2 и L3 являются фактическими физическими индуктивностями, а не взаимными
индуктивностями, PR2 и R3 для целей проектирования можно рассматривать как сопротивление
соответствующих катушек, а потерями в конденсаторе можно пренебречь. Однако в случае, когда
используется взаимная индуктивность между катушками с воздушным сердечником, сопротивления R2 и Rs
будут состоять главным образом из потерь в конденсаторе.
В дальнейшем обсуждении Q будет обозначаться как cw L f - для расчетов импеданса rin и как j L - для
расчетов проводимости, при этом co будет равно 27 rf.
410,499 410,499 Теперь L 1 Cl прежде всего фиксируются таким образом, чтобы импеданс фильтрующей цепи,
измеренный через C 1, соответствовал входной цепи; в общем случае он должен быть низким по сравнению с
сопротивлением нагрузки входного устройства.
Это условие несложно выполнить с пентодными и тетродными лампами, и для этих случаев константы L 1 Cl
можно определить из соотношений Qlco L 1 = 50 000, где Q 1, конечно, определяется известными свойствами
типа используемых катушек, и L 1 C 1 = 1 2 (где ool = 2-fol).
R можно вывести из формулы -Q. Теперь импеданс Z индуктивности L, сопротивления R и конденсатора C,
соединенных последовательно, может быть рассчитан для относительно широкого диапазона частот f
относительно резонансной частоты f из соотношения Zp -rl T Q 2 b + b 2 l +b j, где Z — импеданс на любой
частоте f, и где b =f O fo, где f>fo fo или 9 f f, где f O >f и Q= L. Аналогично, проводимость Y индуктивности L,
конденсатора C и сопротивления R, соединенных параллельно, на любой частоте f определяется формулой 1
F 1 2 b-A 2 Y=R Cl:Fj Q) l+b J lQ= X L в этом случае j, где знак используется для j-го члена, когда fo>f, и знак +
используется для j-го члена, когда f>fo в обоих случаях. Когда b мало, то есть для частот, не сильно
удаленных от резонанса, b 2 можно пренебречь по сравнению с 2 b, что дает j-й член как 2 b А если b мало по
сравнению с j, то можно сделать дальнейшее приближение j Q 2 b.
Теперь, сделав L 1 Cl и L 1 Cl' резонансными при f O l, L, C 2 резонансными при f 02, и L 3 C 3 при 45 f 03, R 3
можно сделать равным R 2, а Q — равным Q 2.
Пусть b 2 и b 31-fop _f 02a b" также b 21-f -f и b =o 3 -ffo 2 f Теперь, поскольку 02 l fol fl= 03 50 NOas 7-2 f 01-piit,
окажется, что b 2 l=b 31 и b 31 =b ll.
Теперь Z(L² + 2 + R²) при f = R² + 2b² + b, 13 Для желательных и достижимых значений Q, а также для
нормальных полос пропускания с достаточной точностью вектор R² + i Qa²bt² + b² 12) R² + 1 + b² J можно
считать равным 30 + j R² Q²b² и это приближение будет аналогично использоваться для других импедансов,
поэтому мы можем записать: Z(Lz + C² + R²) при f' = + j² Q² R²b² ' 65 аналогично Z(L³ + C³ + R³) при f = - j² Q² R²b
31 также Z(L² + C² + R²) при f¹¹ l + j² Q² R²b²11 = + j 2 Q 2 PR 2 b 31 70 и Z(L 3 + 03 +R 3) при 1 f = -j 2 Q,2 R 22 b,
= j 2 Q 2 Rb 2 Теперь проводимость Y двух параллельно соединенных ветвей на частоте fl будет 75 1 1 j 2 Q 2
R 2 b 2 'j 2 Q 2 R 2 b 3 или j 2 Q 2 R 2Hi b 3 Суммарное сопротивление двух параллельно соединенных ветвей
на частоте fl z r IL 2 +C 2 +R 2 1 1 L I L 3 + 03 +R 3 Ij = j 2 Q 2 R 2 1 _ 1 62 b 31 410,499 11 аналогично покажет,
что на частоте fll z r 12 +C 2 +R 2 1 L 5 L 3 +C 3 +R 2 D -j 2 Q 2 R 2 J 1 1 b 21 -b 3 или имеет ту же величину, но
противоположный знак. Следовательно, мы должны обеспечить правильные условия работы с описанной
схемой, чтобы получить 2 Q 2 R 2 b 21 63, из чего QT 22 R 2 = ' 1) Теперь 02 R Q 22 c, O L 2 или L QO 21
Аналогично Q 2 R 2 Q 3 =c 3 c( 03 L 3 или L C 2 = 022 L 2 и 03 =,o 2 L 3 Рисунок 4 чертежей, прилагаемых к
предварительной спецификации № 32055/32, показывает еще одну модифицированную схему, которую можно
считать очень похожей на схему на рисунке 3 указанной спецификации, но в которой используется взаимная
индуктивность, таким образом, схема на рисунке 4 имеет преимущество очень низких потерь. Сходство между
:25 рисунком 4 предварительной спецификации
Следует отметить патент № 32055132 и рисунки 3 и 4, прилагаемые к настоящей спецификации.
На рисунке 4 предварительной спецификации
№ 32055/32 M представляет собой связь между L и 1l, а M2 — связь между L2 и 12. R1 и R2 — сопротивления.
Простейший случай схемы, показанной на рисунке 4, — это когда M1 равно -l, а M2 равно 12, но хорошие
эффекты могут быть получены даже при несоблюдении этого условия. Поскольку M1 и M2 на практике не
будут сильно отличаться в случаях, когда требуется высокая селективность, обычно можно сделать L2
равным L2.
Эквивалентная теоретическая схема для случая, когда M1 равно 1l и M1 равно 12, представлена на рисунке
4а предварительной спецификации № 32055/32.
Рисунок 5 предварительной спецификации
На рисунке 32055/32 показана схема с тремя элементами цепи, в которой одна взаимная индуктивность M1
используется для усиления общего эффекта среза на одной стороне желаемой кривой отклика, а другая
взаимная индуктивность M2' применяется для усиления общего эффекта среза на другой стороне. На рисунке
5, как будет видно, имеются два импеданса связи, по одному между каждой парой последовательных
элементов цепи, и, как и прежде, эти импедансы связи выбраны таким образом, что представленные ими
реактивные сопротивления приблизительно равны и предпочтительно больше значения сопротивления R в
диапазоне, в котором требуется плоская вершина кривой отклика, но относительно быстро убывают по обе
стороны от этого диапазона.
На прилагаемой схеме (рис. 5) показана схема цепи, питаемая от тетродной лампы V. На схеме (рис. 5)
конденсаторы Cl и O2 показаны как переменные, и когда аппаратура была отрегулирована и настроена таким
образом, чтобы получить различные значения, отмеченные на указанной схеме, была получена серия
характеристических кривых, графически показанных на рисунке (рис. 5). На графиках (рис. 5) по оси абсцисс
отложены частоты в киловольтах, а по оси ординат — значения отклика в децибелах, а также отношение
напряжений (выходных клемм к входным клеммам).
Три различные характеристики были получены для трех различных настроек 80 конденсаторов Cl C 2, и будет
видно, что регулировка этих конденсаторов приводит к существенному изменению положения частот
«провала» на частотной шкале без изменения ни плоскостности вершины кривой, ни ее высоты, ни крутизны
боковых сторон; другими словами, регулировка O1 и O2 приводит к изменению практически только ширины
Соседние файлы в папке патенты