Heft 43

40 H. FEILOTTER, F. MÖCKEL und G. VÖRTLER
arbeitenden Einheiten enthält die Anlage Gruppen zur frequenzmultiplexen Übertragung
frequenzanaloger Daten von einer tauchenden zur Überwassereinheit über I-adriges
Koaxialkabel. In diesem System wird zur Rückgewinnung der Einzelinformation aus dem
vom Kabel ankommenden Frequenzgemisch ein Satz von 9 Bandfiltern benötigt.
Ein weiterer Filtersatz in der tauchenden Einheit sorgt dafür, daß unabhängig von der
Form der Ausgangssignale der einzelnen Sensoren nur die im zugeteilten Frequenzband liegenden
spektralen Komponenten zur Weiterverarbeitung ausgefiltert werden. Vom Gesamtsystem
vorgegeben sind die in Tab. 1 aufgeführten Kanäle für die Ausgänge der Sensoren:
Mit Rücksicht auf die Temperaturdrift von Bauelementen werden bei der Berechnung
aller Filter gegenüber Tab. 1 beidseitig um ca. je 3 % erweiterte Frequenzbänder zugrunde
gelegt (Übertragungsbänder s. Tab. 2).
Kanal
Nr.
Tabelle 2
Erweiterte Frequenzbänder ( Übertragungsbänder )
Frequenzband in kHz
Imin fmitl fmax
1 0,175 0,223 0,285
2 0,35 0,447 0,57
3 0,70 0,894 1,14
4 1,40 1,787 2,28
5 2,80 3,57 4,56
6 5,60 7,15 9,12
7 11,20 14,29 18,24
8 22,40 28,59 36,48
9 44,80 57,17 72,96
n (0,0875 0,112 0,143) X 2" (I ~ n ~ 9)
2. Filter zur Trennung der 9 Kanäle im Überwasserteil
2.1. Funktion in der Anlage und Forderungen an die Filter
Wie unter 1. ausgeführt, können in der tauchenden Einheit 9 Sensoren eingesetzt werden,
die frequenzanaloge Information abgeben. Jedem dieser Sensoren ist eins der in Tab. 1
aufgeführten Frequenzbänder zugeordnet. Die Übertragung auf die Überwassereinheit
erfolgt frequenzmultiplex über ein I-adriges Koaxialkabel. In der Überwassereinheit wird
das Frequenzgemisch einer Gruppe von 9 Bandfiltern zugeführt, mit Übertragungsbereichen
entsprechend Tab. 2. An den Ausgängen dieser Bandpässe stehen die einzelnen Frequenzen
für die weitere Verarbeitung zur Verfügung. Zur Gewährleistung hoher Signalqualität wurden
die Richtwerte der Filter wie folgt festgelegt:
Übertragungsbereich: (0.0875 ... 0.1425) x 2" kHz (l ~ n ~ 9)
Zulässige Welligkeit im Durchlaßbereich: ± 1,5 %
Dämpfungswerte im Sperrbereich :
AB ~ 50 db für / ~ 0,8lfmin und/ ~ 1,23/m ••
Bandfilter kleiner Abmessungen
AB ~ 60 db für 0,5 Hz ~ f~ 0,40f:nin
AB ~ 60 db für 2,45/ m •• ~ /
~ 30 MHz
Filterabschlußwerte : Frei wählbar, da die Einführung in die Anlage über Operationsverstärker
erfolgt.
Größe und Zahl der Bauelemente und damit die Abmessungen der Pässe sollen so klein
wie möglich gehalten werden.
2.2. Auswahl und Berechnung der optimalen Lösung
Eine Methode, optimierte Filterschaltungen der unter 2.1 geforderten Art zu entwerfen,
ist in den von G. FRITZSCHE herausgegebenen "Theoretischen Grundlagen der Nachrichtentechnik"
[1] angegeben. Der Verfasser geht dabei von Tiefpaßschaltungen aus, deren normierte
PN-Daten und Schaltelemente-Werte man dem von FRITZSCHE und BucHHoLz
verfaßten Filterkatalog [2] entnehmen kann.
Die Daten sind für folgende Tiefpaßarten angegeben:
Potenzfilter
Tsche byscheff-l-Fi lter
Tschebyscheff-2-Filter
Cauerfilter.
Für unsere Zwecke erscheinen die Cauer- und die Tschebyscheff-l-Filter als die geeignetsten,
diese wurden deshalb einer vergleichenden Betrachtung unterzogen. Beim
Tschebyscheff-l-Filter zeigt der Verlauf der Dämpfungskurve, daß die Übergänge vom
Durchlaßbereich in die Sperrbereiche sehr steil sind. Die Kurve verläuft von den Übertragungsbereichs-Grenzen
an kontinuierlich ansteigend im oberen und unteren Sperrbereich.
Zwischen der Steilheit des Dämpfungsverlaufs und der Welligkeit im Durchlaßbereich
besteht ein direkter Zusammenhang, jedoch kann letztere hinreichend klein gehalten
werden.
Das Cauerfilter erreicht mit gleichen Bauelementeaufwand dieselbe Sperrdämpfung wie
der Tschebyscheff-Typ. Die Dämpfungskurve hingegen zeigt in den Sperrbereichen durch
die bei dieser Filterart vorhandenen Dämpfungspole eine relativ große Welligkeit im Gebiet
der unteren und oberen Polfrequenzen.
Die Welligkeit im Durchlaßbereich ist nicht größer als die des vergleichbaren Tschebyscheff-Filters.
. Das Tschebyscheff-l-Filter weist somit einige Vorzüge gegenüber dem Cauerfilter auf,
die bei den zu erfüllenden Forderungen Bedeutung haben. Für seine Verwendung spricht
darüber hinaus eine bei Herstellung, Abgleich sowie Prüfung ganz wesentliche Eigenschaft:
Alle das Filter bildenden Resonanzkreise haben genau die Mittenfrequenz des jeweiligen
Bandes. Damit die vorgegebenen Dämpfungswerte im Sperrbereich erreicht werden, -ist
nach dem im Filterkatalog [2] angegebenen Diagramm ein 7-gliedriger normierter Tschebyscheff-l-Tiefpaß
notwendig. Dafür wurde eine Variante gewählt, bei der die Schwankung
der Ausgangsspannung im Durchlaßbereich einen Wert von Am •• = 0,18 db nicht überschreitet.
Abb. 1 zeigt die Schaltung des gewählten normierten Tiefpasses.
41