DE1069692B

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Info

Publication number: DE1069692B
Application number: DENDAT1069692D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-26

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a² 41/01

INTERNATIONALE KL.

H O.Hf; H (Mm

St11129 VIIIa/21a²

ANMELDETAG: 28.APRIL1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 26. NOVEMBER 1959

Zur Entdämpfung von Zweidrahtleitungen werden häufig negative Widerstände verwendet. Der Scheinwiderstand der Leitung wird bei diesen Schaltungen mit Netzwerken nachgebildet und durch Umwandlerschaltungen in gleiche, negative Werte verwandelt. Es ist bekannt, durch Einschaltung eines solchen Widerstandes in den Längszweig der Leitung den Längswiderstand zu kompensieren. Es ist auch bereits bekannt, sowohl den Längswiderstand als auch den Querwiderstand einer Leitung nachzubilden und über Umwandlerschaltungen zu einer Brückenschaltung zu vereinigen. Bei idealer Nachbildung des negativen Scheinwiderstandes könnte durch die Einschaltung einer derartigen Anordnung die Leitung vollständig entdämpft werden.

Die negativen Widerstände lassen sich durch rückgekoppelte Verstärker realisieren. Positive Stromrückkopplung, bei der Verstärkereingang und -ausgang in Serie liegen, führt auf leerlaufstabile Widerstände. Positive Spannungsrückkopplung, bei der Verstärkereingang und -ausgang parallel liegen, führt auf kurzschlußstabile Widerstände. In Fig. 1 der Zeichnungen sind die Prinzipschaltbilder für diese beiden Fälle dargestellt. In Fig. 1 a sind Verstärkereingang und -ausgang niederohmig und in Serie geschaltet. Der Strom I₁ erzeugt eine Spannung U₂. In Fig. Ib sind Verstärkereingang und -ausgang hochohmig und parallel geschaltet. Die Spannung U₁ erzeugt einen Strom I₂.

Bei den bisher verwendeten Brückenschaltungeu wird zunächst der negative Längswiderstand so eingestellt, daß bei möglichst hoher Verstärkung das Verstärkerfeld in allen Betriebszuständen stabil bleibt. Eine weitere Erhöhung der Verstärkung und Verbesserung der Scheinwiderstände an den Verstärkerfeldern wird dann mit Hilfe des negativen Querwiderstandes durchgeführt. Bei dieser Methode sind relativ umfangreiche Schaltelemente erforderlich. Ein weiterer Nachteil ist, daß beim Einsatz am Ende der Leitung nach dieser Methode keine vollständige Entdämpfung des Verstärkerfeldes erzielt werden kann, da die Leitungsscheinwiderstände am Ein- und Ausgang der Brückenschaltung nicht gleich sind. Außerdem müssen die Verstärker bei Einsatz auf verschiedenen Leitungen verschieden eingestellt werden, so daß die Verwendung der Schaltungsanordnung für eine andere Leitung nicht ohne weiteres möglich ist. Bei der Entdämpfung von Zweidrahtleitungen besteht zudem die Forderung, daß die Restdämpfung des Verstärkerfeldes außerhalb des Übertragungsbandes möglichst schnell ansteigt, die Verstärkung also abfällt, um Instabilität zu vermeiden. Da mit den bisher üblichen Schaltungen eine möglichst genaue Nachbildung des negativen Scheinwiderstandes über einen Zweidrahtverstärker mit negativen
Widerständen

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuff enhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Theodor Grewe, Stuttgart-Weil im Dorf,
ist als Erfinder genannt worden

großen Frequenzbereich erzielt werden soll, ist diese Forderung mit den bekannten Schaltungen nicht zu erfüllen.

Nach der Erfindung werden die beiden negativen Widerstände so eingestellt, daß die Wellenwiderstände von Kabel und Verstärker gleich werden. Die passiven Netzwerke der beiden negativen Widerstände Averden ferner so ausgelegt, daß der Abgleich bei nur einer Frequenz, und zwar etwa bei der Frequenz, bei der die höchste \^erstärkung gewünscht wird, erforderlich ist.

Beschränkt man die Anwendung des Verstärkers auf unbespulte Kabel, so lassen sich die erforderlichen negativen Widerstände mit einfachen i?C-Gliedern und je einem Verstärker realisieren, so daß nur ein sehr geringer Aufwand an Einstellmitteln erforderlich ist und der Einsatz sehr einfach gestaltet werden kann. Die Brückenschaltung wird mit Hilfe der /iC-Glieder bei der oberen Grenzfrequenz dem Winkel nach abgeglichen. Durch verschiedenen Betragsabgleich können verschiedene Entzerrerkurven gebildet werden, mit denen unterschiedliche Kabel oder Kabellängen entdämpft werden können.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in Fig. 2 a eine Brückenschaltung, in Fig. 2b und 2c die dazu äquivalenten, galvanisch entkoppelten Schaltungen dargestellt. Im Längszweig der Leitung wird ein Verstärker an die Klemmen 1, 2 und 3, 4 der Brückenschaltung gelegt. An den Klemmen 5, 6 liegt das Nachbildglied in Form einer iiC-Parallelschaltung. An den Klemmen 7, S, an denen die Leitung angeschlossen wird, erscheint dann der negative Widerstand des Nachbildgliedes. Das Netzwerk hat eine positive Stromrückkopplung und eine negative Spannungs-

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rückkopplung, es ist darum leerlaufstabil. Die Gegenkopplung bewirkt, daß der negative Widerstand unabhängig von Verstärkungsschwankungen ist. Im Querzweig der Leitung liegt eine Brückenschaltung, an deren Klemmen 5, 6 und Ί, 8 ein Verstärker angeschlossen ist. An den Klemmen 1, 2 liegt ein Nachbildglied in Form einer i?C-Serienschaltung. An den mit der Leitung verbundenen Klemmen 3, 4 erscheint der negative Widerstand des Nachbildgliedes. Das Netzwerk hat eine positive Spannungsrückkopplung und ist darum kurzschlußstabil. Der erzeugte negative Längswiderstand soll gleichstromdurchlässig, der negative Querwiderstand dagegen gleichstromundurchlässig sein.

In Fig. 3 ist ein vereinfachtes Schaltbild des erfindungsgemäßen Zweidrahtverstärkers dargestellt. Als Verstärküngselemente sind Transistoren verwendet. Die Zweidrahtleitung (F₁-F₂) ist über Steckverbindungen mit den Leitungswicklungen des Übertragers TrI verbunden. Diese Wicklungen haben Gleichstromwiderstände von nur je 10 Ω, so daß im Falle der Gleichstromübertragung kein nennenswerter Verlust entsteht. Die im Basiszweig liegende Wicklung des Übertragers TrI bewirkt eine Spannungsgegenkopplung und die mit dieser in Reihe liegende Wicklung des Übertragers Tr3 eine Stromrückkopplung. Bei kräftigen Ruf- und Wählsignalen verhindert der Gleichrichter GrI eine Überlastung des Transistors und verringert außerdem die Dämpfung der Ruf- und Wählsignale.

Das den negativen Widerstand §₂ erzeugende NP-Netzwerk ist über eine Steckverbindung mit den Mittelanzapfungen des Übertragers TrI verbunden. Der Kondensator C macht das Netzwerk gleichstromundurchlässig. Die Wellenwiderstände von Kabel und Verstärker werden bei der Frequenz mit der höchsten Verstärkung in Übereinstimmung gebracht. Nun haben unbespulte Kabel bei der oberen Übertragungsgrenzfrequenz infolge ihrer Induktivität von etwa

L' = 0,7 ——Wellenwiderstandswinkel von nur etwa km

30. .,40°.

Die Einstellung der negativen Widerstände mit Hilfe der Elemente R1, C1, R 2 und C 2 muß deshalb so erfolgen, daß der, Verstärker bei einer Frequenz in der Nähe der Ubertragungsbandgrenze den Kabelwellenwiderstand erhält. Die für diesen Abgleich zu wählende Frequenz wird Einstellfrequenz /₀ genannt. Die dieser Frequenz zugeordneten Werte werden durch den gleichen Index gekennzeichnet. Die Forderung nach reflexionsfreier Anpassung des Verstärkerwellenwiderstandes 3₀ an den Kabelwellenwiderstand 2^₀ bei der Frequenz /₀ läßt sich dann durch die Gleichung

r-i ο i/(S ö

\.i5xo — Oo — 1/310 ' C520

ausdrücken. Der Faktor

N_n= I/-3.¹!

bestimmt die Größe der Verstärkung bei der Frequenz f₀. Wählt man den Faktor N₀ reell, so ergeben sich übersichtliche Einstellbedingungen. Das Verstärkungsmaximum tritt dann allerdings wegen des von 45° abweichenden Winkels des Wellenwider-Standes nicht mehr genau bei der Einstellfrequenz,, sondern bei einer etwas höheren Frequenz auf. Man wählt deshalb vorteilhaft als Einstellfrequenz einen Wert, der etwas unterhalb der Übertragungsbandfrequenz liegt, z. B. /₀ = 3,OkHz.

„.

Claims

Patentansprüche:

1. Zweidrahtverstärker zur Entdämpfung von unbespulten Kabeln, der zwei Umwandlungseinrichtungen in Brückenschaltung zur Erzeugung je eines negativen Widerstandes enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsschaltung im Längszweig der Leitung ein i?C-Parallelglied und die Umwandlungsschaltung im Querzwcig der Leitung ein 7?C-Serienglied enthält und daß die Brückenschaltung etwa bei der Frequenz mit der maximalen Verstärkung dem Winkel nach abgeglichen ist und zur Erzeugung verschiedener Entzerrerkurven dem Betrag nach verschieden abgeglichen werden kann.

2. Zweidrahtverstärker nach Anspruch 1 mit Umwandlungseinrichtungen, die aus je einer Gabelbrückenschaltung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung im Längszweig an einem im Querzweig an beiden Brückenübertragern angeschlossen ist und die beiden Verstärker jeweils an beiden Brückenübertragern liegen.

3. Zweidrahtverstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die betriebliche Einstellung der Kabelwellenwiderstandsnachbildung nur mit Hilfe der beiden i?C-GHeder durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 857 649;
»Bell Syst. Techn. Journal«, September 1954,
S. 1075 bis 1080.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen