Entzerrende yerstärkersehaltung für Fernmeldekabel. Die Erfindung betrifft eine entzerrende Verstärkerschaltung für Fernmeldekabel, bei der die Einschwingzeit und Grösse der nicht linearen Verzerrung erheblich vermindert sind.
Abb. 1 zeigt schematisch den Aufbau be kannter Verstärkerschaltungen unter Fort- lassung der für die Erläuterung der Erfin dung unwesentlichen Teile.
P ist ein Poten- tiometer, welches eine veränderliche Ein stellung der Verstärkungsziffer gestattet und im Falle eines -#Tierdrahtverstärkers so be messen ist, dass die dort endende Leitung mit ungefähr ihrem Wellenwiderstand ab geschlossen ist.
L'd, ist ein Vorübertrager, der sekundärseitig unmittelbar auf das Git ter der Röhre arbeitet, R eine Verstärker- röhre,, Dr eine Drossel, über welche die Ano- deh y- " g der Röhre zugeführt wird.
Pa- ralleI ä-dtmer Drossel liegt unter Zwischen schaltung der beiden Kondensatoren C.= und Ca, die zur Abriegelung des Gleichstromes dienen, der Nachübertrager Ue2. Die Klem- men 1, 2 und 3, 4 führen im Falle einer Vierdrahtleitung entweder direkt oder über Ringübertrager zum Kabel; im Falle einer Zweidrahtleitung zu den Ausgleichsübertra gern, gegebenenfalls unter Zwischenschal tung von Spulen- und Kondensatorketten zur Begrenzung des Frequenzbandes.
In dem Primärkreis des Vorübertragers liegt ferner eine Entzerrerschaltung. die meist aus der Serienschaltung eines Konden- sators C, und einer Spule L, besteht. Diese dient dazu, die Verstärkung so frequenz- abhängzg zu machen, dass die unvermeid liche, durch das Kabel bedingte Verzerrung aufgehoben wird. Bei Vierdrahtleitungen liegt ferner aus Anpassungsgründen ein Kon densator C., in Serie mit den Eingangsklem men.
In Abb. 2 sind einige Grenzfälle für den frequenzabhängigen Dämpfungsverlauf der besonders wichtigen Kabeltypen dargestellt. Die Kurven 1 und 2 zeigen einen besonders stark abfallenden Verlauf nach den niederen Frequenzen hin. Der zur Kompensation dieses Dämpfungsabfalles nötige Abfall der Verstärkung wurde bisher dadurch erreicht, dass der Kondensator C2 so klein gewählt wurde, dass die niederen Frequenzen in dem.
gewünschten Mass gedrosselt wurden. Zur Hebung der Verstärkerkurve bei hohen Fre quenzen dient im wesentlichen eine derart gewählte Induktivität L1, dass im Zusammen wirken mit der Windungskapazität Q des Vorübertragers infolge Resonanz die ge- wünschte Spannungssteigerung am Vorüber trager erzielt wird.
Um möglichst für alle Kabeltypen einen einheitlichen Aufbau zu haben, wurde in den Fällen, in denen bei niederen Frequenzen ein weniger steiler Abfall der Verstärkung not wendig ist (Kurve 3 und 4) in Serie mit der Spule L,_ eine Kapazität C" eingeschaltet, die so gewählt wurde, dass sie bei niederen Frequenzen mit L, und der Primärinduk- tivität des Verstärkerübertragers U81 infolge Resonanz die gewünschte Spannungserhö hung am Vorübertrager ergibt.
Die Erfindung beruht auf der Erkennt nis, dass diese mehrfache Benutzung von Re sonanzen (trotzdem die Resonanzenstellen meist erst ausserhalb des Übertragerbereiches liegen) sehr erhebliche Nachteile in bezug auf Einschwingzeit und nichtlineare Verzer rungen hat.
Die nichtlinearen Verzerrungen lassen sich zwar zum Teil dadurch vermin dern, dass als Kernmaterial nur hochwertige magnetische Materialien benutzt werden, je doch ist dieser Ausweg ausserordentlich un- wirtschaftlich. Die Erzielung des steilen Ab falles der Verstärkungskurve bei niederen Frequenzen durch Wahl eines kleinen Kon- densators C. hat ausserdem 'den Nachteil,
dass das Rohr unnötig weit ausgesteuert werden muss (da im Anodenkreis nur ein Teil der Energie weiter verwendet wird und ein wesentlicher Teil nutzlos am Kondensator C2 verlorengeht) und dadurch weitere nicht lineare Verzerrungen auftreten können. Die Annäherung an Resonanz bei tiefen Fre quenzen hat weiterhin den Nachteil, dass da durch in diesem Gebiet der Eingangswider- stand wesentlich geändert und die Anpas sung erschwert wird.
Alle diese Nachteile werden nun gemäss der Erfindung dadurch behoben, dass die Ankopplungskondensatoren zwischen Ano dendrossel und Nachübertrager so gross ge wählt sind, dass ihr Scheinwiderstand im ge samten Übertragungsbereich klein ist gegen den Scheinwiderstand des Nachübertragers, so dass sie im ganzen Übertragungsbereich keine merkliche Änderung der Übertragung bewirken, das heisst für alle Tonfrequenzen praktisch als Kurzschluss wirken und ledig lich den Gleichstrom abriegeln.
Gleichzeitig wird die jeweils zur Entzerrung der infolge der frequenzabhängigen Kabeldämpfung ver zerrten Übertragung erforderliche Frequenz abhängigkeit der Verstärkung ohne irgend welche zusätzliche Schaltmittel ausschliess lich nur durch geeignete Abmessung der Transformatoren erzielt. Die Zahl der schwin gungsfähigen Gebilde und damit die Ein schwingzeit ist dadurch gegenüber der erläu terten, bekannten Verstärkerschaltung ver mindert.
Durch diese Massnahme wird zunächst er reicht, dass die Entzerrungsspule L, im Ein gangskreis des Vorübertragers überflüssig wird. Ausser diesem in erster Linie wirt schaftlichen Vorteil wird ferner eine sehr wesentliche elektrische Verbesserung ermög licht. Da der Abfall der Verstärkungskurve bei niederen Frequenzen ohne Resonanz mittel eintritt, die im Nebenschluss zum Schwächungswiderstand den Eingangsschein widerstand erheblich beeinflussen, kann auch der Anpassungskondensator C° am Eingang des Verstärkers entbehrt werden.
Versuche haben ergeben, dass die neue Verstärkerschaltung bei sonst gleichen Mate rialien zu einer überraschenden Verbesserung in der Einschwingzeit und nichtlinearen Verzerrung führt.
Abb. 3, 4 und 5 zeigen zum Vergleich die Einschwingzeit an drei Verstärkern gleicher Verstärkung und Frequenzabhängigkeit, und zwar gilt Abb. 3 für die bisherigen Verstär ker mit kleinem Kondensator C2 = 0,02 ,u <I>f,</I> Entzerrungskondensator Cl, Spule und An passungskondensator C., und die Abb. 4 und 5 für Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Schaltungen.
Abb. -t gilt für grosse Konden satoren Cl, C, und ohne zusätzliche Schalt mittel für die Entzerrung. Bei den Verstär kern gemäss Abb.5 ist ausserdem der An passungskondensator C4 fortgelassen.
Bei allen drei Abbildungen bedeutet stets die obere Kurve die Eingängsspannung und die untere Kurve die Ausgangsspannung des Verstärkers.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung wird die Entzerrung im wesentlichen durch die Eigenschaften der Übertrager bestimmt. Eine vollkommene Anpassung an die Dämp- fungskurve der jeweils zugeordneten Leitung ist nun aber nicht möglich, wenn die elek trischen Eigenschaften der serienmässig her gestellten Übertrager beim Zusammenschal ten des Verstärkers mit der zugeordneten Leitung nicht mehr beeinflusst werden kön nen. Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn die Übertrager mit einer von aussen zugänglichen Vorrichtung versehen werden, die eine Änderung der Streuinduktivität auch nach Fertigstellung des Übertragers ge stattet.
Die Änderung der Streuinduktivität kann dabei auf verschiedene Weise bewirkt werden, so können zum Beispiel die Primär- und Sekundärwicklungen auf dem Kern ver schiebbar angeordnet sein und etwa mit Hilfe einer Schraubenspindel einander genähert oder voneinander entfernt werden. Eine wei tere Möglichkeit besteht in der Veränderung des magnetischen Leitwertes des Eisenkernes mit Hilfe eines variablen Luftspaltes.
End lich kann man zwischen den beiden Spulen einen magnetischen Nebenschluss veränder- Iieher Grösse anbringen, so dass sich ein Teil
EMI0003.0025
vier <SEP> Kraftlinien <SEP> jeder <SEP> Spule <SEP> schliessen <SEP> kann,
<tb> Q. <SEP> \ <SEP> <B>J</B> <SEP> ern <SEP> der <SEP> andern <SEP> Wicklung <SEP> zu
<tb> dnrc <SEP> ." <SEP> -, In den Abb. 6 bis .8 sind die beschriebenen drei Möglichkeiten schematisch dargestellt.
Bei der Anordnung nach Abb. 6, die einen Gittertransformator darstellt, erfolgt die Veränderung der Streuung durch Nähern oder Entfernen der auf dem Kern 1 auf gebrachten Spulen 2, 3 und 4 mit Hilfe dei Schraubenspindel 5. 3 ist die Primärspule, die zweckmässig unverschiebbar angeordnet ist, während die beiden Sekundärspulen 2 und 4 durch Drehen der Spindel 5 der Pri märspule gleichzeitig genähert oder gleich zeitig von ihr entfernt werden.
Der Ein gangsscheinwiderstand des Übertragers än dert sich dabei in gewissen Grenzen, und zwar steigt er mit zunehmender Streuung, das heisst beim Entfernen der Spulen und fällt mit abnehmender Streuung, das heisst beim Nähern der Spulen.
Bei der Anordnung der Abb. 7 wird die Veränderung der Streuung durch Vergrössern bezw. Verkleinern des magnetischen Leit wertes des Eisenweges bewirkt, und zwar durch Verkleinern bezw. Vergrössern des Luftspaltes 6. Eine Vergrösserung des Luft spaltes 6 hat eine Verkleinerung des Leit wertes des Eisenweges zur Folge und da mit eine Veränderung des Verhältnisses von Leitwert des Streuweges zu Leitwert des Eisenweges, das für die prozentuale Streuung massgebend ist.
Da sich aber der Gesamt fluss dadurch auch verringert, so kann die tatsächliche Streuinduktivität in Wirklich keit je nach der Grösse des Luftspaltes klei ner oder grösser sein als die ursprüngliche. Im übrigen ist mit der Verringerung des Ge samtflusses auch eine Verringerung des Ein- gangsseheinwiderstandes verbunden. Der Eingangsscheinwiderstand fällt somit bei der Anordnung der Abb. 7 mit wachsender pro zentualer Streuung im Gegensatz zu der Anordnung der Abb. -6, bei der. Eingangs scheinwiderstand und prozentuale Streuung gemeinsam ansteigen.
Die konstruktive Aus führung der Vorrichtung, die zum Ver grössern oder Verkleinern des Luftspaltes 6 dient, ist beliebig. Beispielsweise kann die eine Hälfte des Eisenkernes fest an der Kap sel des Übertragers angebracht sein, während die andere Hälfte mit Hilfe einer Druck schraube mehr oder weniger gegen die fest- stehende Hälfte bezw. gegen zwischen beiden befindliche Federn aus magnetischem oder aus nichtmagnetischem Material gepresst wird. Es kann auch nach Art eines Drehkonden sators ein Stück magnetisches Material von der Grösse des Luftspaltes mehr oder weniger in den Luftspalt eingedreht werden.
Zweck mässig wird man in diesem Fall nur einen Luftspalt, vorzugsweise in dem mittleren Schenkel anbringen. In Abb. 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die variable Streuung durch einen magnetischen Nebenschluss veränderlicher Grösse erzeugt wird. Zu diesem Zweck sind auf der Platte 7, die mit Hilfe des Bolzen 9 und des Drehkopfes 10 gedreht werden kann, zwei Klötzchen 8 aus magnetischem Mate rial angebracht.
Ist die Stellung der Scheibe 7 nun so, dass sich die Klötzchen 8 in der Ebene des Kernes 1 befinden, so ist der mag netische Leitwert des Streuweges über die beiden Klötzchen am grössten und damit auch die Streuung. Stehen die beiden Klötzchen dagegen senkrecht zu der Ebene des Kernes 1, so ist der Leitwert des Streuweges und damit auch die Streuung selbst am kleinsten. Der Einfluss auf den Scheinwiderstand ist bei der Anordnung nach Abb. 8 im wesent lichen derselbe wie bei der Anordnung nach Abb. G.
Die Möglichkeiten zur Verwirklichung der Anpassung sind mit diesen drei Bei spielen natürlich nicht erschöpft. So lässt sich zum Beispiel eine Kombination der An ordnungen nach Abb.7 und 8 ausführen, indem man dem Mittelschenkel einen recht eckigen Querschnitt gibt, der von der Qua dratform möglichst abweicht und die Scheibe 7 entweder teils aus magnetischem, teils aus unmagnetischem Material zusammensetzt oder aber aus magnetischem Material her stellt und verschieden stark macht.
Durch eine derartige Kombination kann die Ab hängigkeit des Eingangsscheinwiderstandes von der Streuung entweder völlig aufgeho ben oder aber ihr Verlauf in weiten Grenzen festgelegt werden. Ferner beschränken sich die Ausfüh rungsmöglichkeiten nicht auf nebeneinander angeordnete Spulen. Es können zum Beispiel auch zwei übereinander angeordnete Spulen gegeneinander verschoben werden, oder es kann .ein Zylinder aus magnetischem Mate rial zwischen- die Spule eingeschoben werden.