Восьмиполюсник Советский патент 1941 года по МПК H03H7/00 

Предлагаемое изобретение имеет целью в первую очередь разделить две передачи, имеющие место в одной линии на одной и той же частоте, но раснространяющиеся в противоположных направлениях. Кроме того, оно преследует ряд других целей, которые будут указаны в дальнейшем. Для достижения упомянутой цели разделения передач предлагается применять восьмиполюсник, который при использовании несимметричных линий передачи (коаксиальный кабель) может быть заменен шестиполюсником. Схема последнего показана на фиг. 1. Здесь 1, 1-две одинаковые катушки самоиндукции, обладающие некоторой взаимоиндукцией, 2,2 - две одинаковые емкости, 3 - емкость, 4 и 5 - некоторые комплексные сопротивления, причем одно из них заключает в себе и сопротивление приемника; 6 - 6 - линия, в которую включается шестнполюсник и передачи в которой требуется разделить. При соответствующем подборе указанных в схеме величин, можно добиться того, u,-ij,Ri й„ - uii Ri /, - / ;f,,f/i +А (i что в сопротивлении 4 или 5 будет выделяться передача, идущая лишь в определенном направлении вдоль линии 6-6. Для уяснения этой возможности в дальней цем рассматривается отдельно схема шестиполюспика а том виде, как она изобра жена на фиг. 2. Здесь Л - индуктивное сопротивление катушки 1, b - проводимость емкости 2, бц - проводимость емкости 3, XQ -реактанц взаимоиндукции (юм), R-активное сопротивление первичной и вторичной цепей шестиполюсника. При этом под первичной понимается та цепь, к которой приложены э. д. с.; U}, /j, , /и - первичные и вторичные напряжения и токи на одной стороне шестиполюснйка; Uj, /,; U, /„ - то же на другой. Через Zj обозначено сопротивление, приключенное к первичной цепи щестиполюсника, через Z, и Za - сопротивления 4 и 5. Для изображенной на фиг. 3 схемы шестиполюсника можно написать следующие четыре уравнения J-yX/, +/V2 -jx/2+/x,h - Uu) JbU, jb,U,

i..

Из последних двух уравнегитй следуб ;

i,ii- -ibUi--jb,Un /,/n+JbUn-Jl),U.

Выразим Un также через U, t/u, /i, /л

U, Jv. (14-й/.-/.)+/7, (у-уй,/)(-()/„--ух„ А здесь

р - .кЬ - и д .

Найдем значение //(, пользуясь соотношением,

Подставляя вместо f/, п /., их значения и замечая, что ,, получим:

;-l,,Z,Z,b,RZ,---jZ,q.,

/,.-Za(l ./Л/)-г Z.j-f./(.vJ-frZ.:/,,)

Ток /и может быть сделан равным кулю, если подобрать сопротивление Z., так, чтобы числитель обращался в нуль. Решая уравнение

/7oZ,Z.. -L Ь,Д2, -jZ,q - Хо - О, найдем

7. ./-i-)

Рассмотрим теперь, какую величину будет иметь ток через соиротивление Z, при прогивоположиом направлении передачи в линии 6,6. Соответствующая схема (для того же шестиполюсника) изображена на фиг. 3. Здесь Z4-сопротивление в первичной цепи шестиполюснпка. Для sTOii же схемы можно написать следующие уравнения:

и, - /7i +УЛ-/; -ьул-/п

U,- Un /V/ii Jxfn + /л-,/, /,-J,,,U,

/2 - У /Ij и2 jbf и Откуда найдем:

f/,t/,

/2 /п - /п (1 -/ -ЬУ) -f// (q -jb,R) -i-yZ/ n --уйб, Теперь будем иметь:

Подставляя вместо U и / написанные выражения к полагая

t/i Z,/i; „ ZJn, получим

-- jgZj + - -Г||

/11 у/1 Zo + , (1 - / +//) -I- /г+7 (л- + &Zoz:)

/; i. + b,,.

и.-. Z.J2.

v &o Г

2

Чтопы найти ток в сопротивлении Z.,, нужно полученное значение /и подставит:, в выражение для /„. Проделав необходимые вычисления, lu.ЛУЧИпТ

; 0 (R+Zz) () + хо (1 -р) - ;х- -f jxbf,(2R + Z,- Z,) 2-- Z., ( ) + (х Z,Z,)

Чтобы выяснить, не будет ли этот ток также равен нулю, подставим е числитель вместо ZB найденное ранее значение и, приравняв его нулю, постараемся определить условия, при которых это будет иметь место. После ряда преобразований получим следующее уравнение:

..,(/.,...Z,).f 1-/

Замечая, что по условию, п приравнивая нулю отдельно вещестаенную п мнимую часть, получим следующую систему уравнений:

К - bXi - b. - О

X 4- i4 -- О, здесь

1 ./-V, Z,i п nr-j-yXi Z

Принимая за неизвестные г.; и x п решая систему, получим

R (Ьх, - 1) (/; - /м-,) (,r,R + x) Ьг,

R () г, - 1) bi + ( + ) (/ - -ч

Для того, чтобы при перемене направления передачи ток в сопротивлении Z сперва обратился в нуль, сопротивления Z, и Z.j должны быть связаны определенными соотношениями, причем такими, которые не псегда возможно выполнять. В частности, если сопротивление Zi активно {х 0), Z получает отрицательное значение. Это значит, что при активном Zj ток в Zj при перемене направления передачи всегда будет отличен от нуля. В остальных случаях мы можем изменить Zj или Zi, включив между линией и зажимом шестиполюсника некоторый реактанц.

Рассмотренный шестиполюсник обладает свойством не реагировать на передачу определенного направления лишь для одной частоты, как это видно из выражения для Zj. Однако, если сопротивление линии Z активно и неизменно для всех частот, можно получить запирающее действие на широком диапазоне частот, подобрав элементы четырехполюс /л

fcr,--;-( - ft-v)

-{- (р - bx)ника так,- чтобы (

или, чтобы А/;,, /;л„. Тогда

R.

Z,r., -

Отношение ие зависит от частоты.

Все сказанное относится к несимметричной линии. Однако, полупенные результаты нетрудно распространять и на случай семметричиой линии. Тсгда получается восьмиполюсник, изображенный на фиг. 4. Здесь 1 - катушки самоиндукции

(с реактанцем ), 2 - конденсаторы

(с проводимостью Ь, 3 - конденсаторы связи (с проводимостью й(|), 4 - активные сопротивления (велиЧИНОЙ -). Катушки 1 в каждой паре проводов должны обладать одинаковой взаимоиндукцией М (фиг. 4). Схемы, приведенные на фиг. 1 и 4, могут быть усложнены; например, с целью придания восьмиполюснику симметрии, катушки самоиндукции

могут быть разбиты на две части, как это показано на фиг. 5, или то же может быть сделано с емкостями 2 и 3 (см. фиг. 6), Могут иметь место и другие видоизменения, например, ряд звеньев типа, показанного на фиг. 1, могут быть ее единены последовательно. Существенным для заявляемого во.ьмиполюсника является то, что он состоит из двух отрезков линий с последовательно включенными самоиндукциями и параллельно включенными емкостями в каждой из них, причем указанные линии должны иметь емкостную и индуктивную связь между собою. В этом случае включив в одну пару зажимов генератор, а в другую - приемник, можно, регулируя сопротивления, приключенные к остальным двум парам зажимов, получить в приемнике подавление тока для определенной частоты или для определенной полосы частот.

Помимо разделения передач в линии, отличающихся направлением, описываемый восьмиполюсник, или заменяющий его в несимметричных системах шестиполюсник, могут выполнять и другие функций. Ток, подобрав соответствующим образом, величины сопротиБлеяий Zj и Z,, и поместив вместо Z-, приемник (фиг. 7), можно использовать восьмиполюсник как фильтр с некоторой частотной

характеристикой, в частности, как идеальный запирающий фильтр для определенной частоты (для которой ток /11 0, см. выше). Кроме того, этот восьмиполюсник может быть использован для измерения сопротивления, приключаемого jv одной паре зажимов (например, вместо Zj) и определяемого по показаниям прибора по величине сопротивлений, приключаемых ко второй и третьей парам зажимов; к четвертой паре зажимов приключается генератор. Наконец, он может служить индикатором электрического состояния линии или цепи, точнее ее сопротивления; если для определенного сопротивления Zj достигнуто подавление тока в сопротивлении Z,, то отклонение сопротивления линии или цепи от значения Zj вызовет появление в сопро;11влепии Z2 тока, который может быть использован для воздействия на специальный индикатор или автоматику.

П р е д мет изобретен п я.

Восьмиполюсник, состояи,ий из двух отрезлов двухпроводных линий с последовательно включенными индуктивностями и параллельни включенными емкостями, отличающийся тем, что обе линии связаны между собою индуктивпо и емкостно.

Фиг.1 1

т т

А

Фиг. 3 / j

U,J,

Lt

:

Т

Фиг. 2 R u,J,

--о

IA 1л

0

гтитг

Ж

, d- / -f-/ ячте

ci1TWfW

.

I-АЛАЛ-о-

/

Фиг. 5

Фиг б /

J/

/,c

.fp

ta.