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Verstärker mit im Rückkopplungsweg liegender
Temperaturkompensation
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Leitungsverstärkerstemperaturabhängiger und nicht temperaturabhängiger Widerstände besteht. Letztere müssen zur Längseinstellung umgeschaltet werden. Derartige Anordnungen haben den Nachteil, dass die nicht temperaturabhängigen Widerstände die Wirkung des temperaturabhängigen Widerstandes beeinflussen und der temperaturabhängige Widerstand die Wirksamkeit des andern Widerstandes verkleinert, woraus sich ein unangenehm grosser Stellbereich für diesen ergibt und bei grösseren Verstellungen unter Umständen die ganze Kombination gegen eine andere ausgetauscht werden muss.
Transistoren sind praktisch verschleissfrei, sehr klein und benötigen wenig Energie. Daher sind Leitungsverstärker mit Transistoren und ihre Hilfseinrichtungen zur Fernstromversorgung wartungsfrei und viel kleiner als entsprechende Röhrengeräte. Man ist bestrebt, diese Leitungsverstärker zusammen mit dem Kabel im Erdboden einzugraben. Damit werden Reparaturen an den Geräten zeitraubend, schwierig und teuer. Die ohnehin hohen Forderungen an die Zuverlässigkeit werden für die Qualität der Geräte noch wichtiger. In diesem Zusammenhang ist es ein entscheidender Vorteil, wenn die Geräte mit möglichst wenig funktionswichtigen Bauteilen auskommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Einstellung der Verstärker auf eine bestimmte Feldlänge und den Ausgleich des jahreszeitlichen Temperaturganges der Kabel in einfacher Weise zu ermöglichen.
Der Verstärker wird gemäss der Erfindung derart ausgebildet, dass im Rückkopplungsweg als Stellglied ein magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand liegt, der aus einem gerichteten, erstarrten Eutektikum von Indiumantimonid-Nickelantimonid besteht und dessen n-Dotierung so gewählt ist, dass sowohl sein Temperaturgang als auch der durch ihn erreichbare Stellbereich in einem vorgegebenen Bereich weitgehend der jeweiligen Regelfunktion des Verstärkers genügt. Dabei kann die n-Dotierung so gewählt sein,
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hängigen Halbleiterwiderstand lässt sich ein frequenzabhängiger Widerstand vorschalten, der dem Verstärker einen Frequenzgang gibt, der gleich dem Frequenzgang einer vorgeschalteten Kabelstrecke ist.
Ist der Verstärker unterirdisch eingesetzt, so ist es auch zweckmässig, das Stellglied im Regelkreis des Verstärkers anzuordnen, da die Einflüsse der Kabeltemperatur auf die Dämpfung des vorhergehenden Verstärkerfeldes dann durch die Temperaturempfindlichkeit des Stellgliedes aufgenommen werden, so dass der Regelkreis entlastet wird. Der Stellbereich kann dann zur Beseitigung der unvorhergesehenen Pegelfehler voll ausgenutzt werden.
Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass die gestellte Aufgabe mit nur einem Schaltelement gelöst werden kann, was dem geringsten möglichen Bauteilaufwand überhaupt entspricht. Ausserdem ist es vorteilhaft, dass der magnetfeldabhängige Widerstand bei jeder Verstärkereinstellung jeweils die bei der betreffenden Einstellung erforderliche Temperaturabhängigkeit hat. Ferner wird eine kontaktlose und stufenlose Einstellbarkeit der Verstärkung erzielt. An den Verstärker kann leicht eine optische Anzeige angebracht werden, und die Beeinflussung durch die Stromversorgung entfällt. Da der magnetfeldabhängige Widerstand auf die Verstärkung voll wirksam ist, ergeben sich Vorteile für die Auslegung des Stellgliedes, wie z. B. Verringerung der Grösse eines erforderlichen Magneten usw.
An Hand des Blockschaltbildes nach Fig. 1 und den Diagrammen nach den Fig. 2 und 3 wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Trägerfrequenz-Leitungsverstärkers mit dem Verstärkerteil V und den Übertragern Ul und U Im Gegenkopplungsweg liegen die Vierpole VPI und VPII. Diese bestimmen den allgemeinen Frequenzgang der Verstärkung. Zur Einstellung der Verstärkung dient der Regelwiderstand R. Seine Grösse bestimmt den Hub der Verstärkungsänderung, während durch die Reaktanzen im Regelzweipol W der Frequenzgang der Verstärkungsänderung festgelegt ist. Für die Regelcharakteristik und die Temperatursteuerung ist der funktionelle Zusammenhang zwischen der Grösse von
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Diese Funktion zwischen der Verstärkungsänderung und dem Feldplattenwiderstand RF des magnetfeldabhängigen Halbleiters ist in Fig. 2 für eine Frequenz von 4 MHz dargestellt.
Durch entsprechende Bemessung der Gegenkopplungs-Vierpole VPI und VPII kann man den gewünschten Verstärkungshub und den dazugehörigen Regelhub von R mehr auf den steilen oder den flachen Ast dieser Funktion legen. Daraus ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Stellbereich des Stellgliedes und an den erforderlichen Temperaturgang des Stellgliedes.
Betrachtet man nun das gewünschte Verhalten, so muss man davon ausgehen, dass die temperaturbe- dingten Dämpfungsänderungen beispielsweise : I : 0, 1 N bei einer Temperaturänderung des Kabels von etwa 10 C betragen. Dabei kann die Verstärkung je nach eingestellter Feldlänge bei 100C zwischen 4, 7 und 5, 3 N sein, also entweder mehr am unteren oder am oberen Ende des Stellbereiches liegen. Daraus folgt
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ssem Widerstand, d. h. starkem Magnetfeld, die Temperaturempfindlichkeit grosser werden und umgekehrt.
Durch die Massnahmen nach der Erfindung erhält man sowohl die passende Grösse der Temperaturabhängigkeit als auch weitgehend die gewünschte Magnetfeldabhängigkeit. Im Diagramm nach Fig. 3 ist für drei verschiedene Verstärkungseinstellungen der erforderliche Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen. Die Toleranzgrenzen für einen Fehler der Temperatursteuerung von : 0, 01 N sind ebenfalls mit aufgenommen. Die ausgezogene Kurve stellt jeweils den gewünschten Verlauf und die gestrichelt eingezeichnete Kurve den durch die Erfindung erreichten Verlauf dar.
Die Kurve a gilt bei niedriger, die Kurve b bei mittlerer und die Kurve c bei hoher Verstärkungseinstellung. Die Leit-
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Die Messungen wurden an Verstärkern vorgenommen, die in einem Vielkanal-Vierdraht-Trägerfrequenzsystem für 960 Kanäle pro Leitung eingesetzt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verstärker, insbesondere Leitungsverstärker, für elektrische Übertragungssysteme mit im Rückkopplungsweg liegender Temperaturkompensation, dadurch gekennzeichnet, dass im Rückkopplungsweg als Stellglied ein magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand liegt, der aus einem gerichteten, erstarrten Eutektikum von Indiumantimonid-Nickelantimonid besteht und dessen n-Dotierung so gewählt ist, dass sowohl sein Temperaturgang als auch der durch ihn erreichbare Stellbereich in einem vorgegebenen Bereich weitgehend der jeweiligen Regelfunktion des Verstärkers genügt.