DE1240562B - Regelbarer Daempfungsentzerrer in Form eines ueberbrueckten T-Gliedes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

H04m

DeutscheKl.: 21 a2-36/13

Nummer: 1240 562

Aktenzeichen: C15705 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 30. Oktober 1957

Auslegetag: 18. Mai 1967

Gegenstand des Hauptpatentes 1 200 883 ist ein regelbarer Dämpfungsentzerrer in Form eines überbrückten T-Gliedes mit bei der Dämpfungsregelung unverändert bleibenden Eingangs- und Ausgangswiderständen, das eine Kreuzglied-Allsperre enthält, deren beide Diagonalzweige von zwei derart veränderbaren Wirkwiderständen gebildet werden, daß ihr Produkt ständig gleich dem Quadrat der charakteristischen Impedanz der Allsperre bleibt und deren beide Längszweige von festen Impedanzen gebildet werden, deren Produkt für alle Frequenzen ebenfalls gleich ist.

Bei dem in der Patentschrift des Hauptpatents in erster Linie untersuchten Fall, in dem die festen Impedanzen der Allsperre reine Reaktanzen sind, besitzt die Dämpfungskurve des Entzerrers einige Festpunkte entsprechend bevorzugten Frequenzen, für die die Dämpfung nicht von der Einstellung der Entzerrerwiderstände abhängt. Es ergibt sich jedoch dabei kein Frequenzbereich über welchen die Dämpfung konstant bleibt.

Nun besteht aber großes Interesse, Entzerrerschaltungen zu schaffen, deren Dämpfung für alle außerhalb eines bestimmten Bandes liegenden Frequenzen konstant gleich einem festen Bezugswert bleibt, während für die Frequenzen innerhalb dieses Bandes die Dämpfung sich entsprechend einer gegebenen frequenzabhängigen Funktion in Abhängigkeit von einem Parameter ändert.

Durch die Serienschaltung solcher Dämpfungsentzerrer, von denen jeder eine bestimmte Dämpfungsänderung in dem zugeordneten Frequenzband bewirkt, könnte man dann für die Gesamtheit der Bänder, die den zu entzerrenden Bereich bilden, eine gewünschte Dämpfung erzielen.

Zunächst sei an den Aufbau und an die Eigenschaften des Entzerrers mit konstantem Ein- und Ausgangswiderstand entsprechend dem Hauptpatent erinnert. Gemäß dem Anspruch 1 des Hauptpatentes dient als Überbrückungsimpedanz die Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstandes R₁ und des Eingangswiderstandes einer Allsperre Q, während die Querimpedanz des überbrückten T-Gliedes durch die Impedanz^ gebildet ist, die am Sekundärklemmenpaar eines Übertragers T in Erscheinung tritt, an dessen Primärklemmenpaar die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandesii_a mit dem Ausgangswiderstand der Allsperre Q wirksam ist, die aus einem antimetrischen Kreuzglied besteht, das zwei zueinander widerstandsreziproke Längsreaktanzen und als Diagonalzweige regelbare Wirkwiderstände R_a und Rb aufweist, deren Produkt mit dem Produkt Regelbarer Dämpfungsentzerrer in Form eines überbrückten T-Gliedes

Zusatz zum Patent: 1200 883

Anmelder:

C. I. T. Compagnie Industrielle des Telecommunications, Paris

Vertreter:

DipL-Ing. H. Leinweber

und Dipl.-Ing. H. Zimmermann, Patentanwälte, München 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:
Jacques Oswald, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 28. Juni 1957 (742065)

der Längsreaktanzen übereinstimmt (vgl. F i g. 1 und 1').

Die in F i g. 1' dargestellte Allsperre ist gemäß dem Anspruch 3 des Hauptpatentes ein antimetrisches Kreuzglied, dessen Längszweige die Impedanz

Z und Z₁ = -^-

aufweisen. R₀ ist die charakteristische Impedanz der Allsperre, die mit R und R₁ verbunden ist durch die Beziehung:

R-R₁ ² R+ Ri '

wobei R den Widerstand eines der Längszweige des überbrückten T-Gliedes darstellt.

In diesem Entzerrer sind der Widerstandii₂ und das Übersetzungsverhältnis α des Transformators Γ

709 580/190

(Verhältnis der Windungszahl der Sekundärwicklung zu der der Primärwicklung) bestimmt durch

R₁-R₂ = R₀ ², Rⁱ

*o² '

(2)

(3)

Zu diesem Zweck führt man den effektiven Reflexionsexponenten r_r = A_r + jBr des Filters F ein, welches eine effektive EingangsimpedanzZ besitzt, die mit J¹ _r verbunden ist durch die Beziehung:

Es soll nun ein Entzerrer geschaffen werden, dessen Wirkung auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränkt ist, d. h. auf einen oder mehrere Frequenzbereiche, für die er eine veränderbare Dämpfung entsprechend einer bestimmten Gesetzmäßigkeit gibt, während außerhalb dieses bzw. dieser Bereiche seine Dämpfung auf einen festen Bezugswert vermindert ist.

Der Entzerrer nach der Erfindung, der zu diesem Ergebnis führt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längszweige der Allsperre aus den zueinander widerstandsreziproken Eingangsimpedanzen zweier Filter gebildet sind, deren charakteristische Impedanzen als Produkt R₀ ^Z besitzen und deren Ausgangsklemmen mit gleichen Widerständen R₀ abgeschlossen sind. Um zu erreichen, daß die Entzerrerregelung nur eine Dämpfungsänderung in einem bestimmten Fre- as quenzband bewirkt, während in dem oder den Frequenzbändern außerhalb dieses Bandes die Dämpfung im wesentlichen konstant und unabhängig von dieser Regelung bleibt, werden die Elemente dieser Filter so gewählt, daß die Filter das in seiner Dämpfung regelbare Band sperren und das oder die äußeren Bänder durchlassen.

F i g. 2 zeigt das Schema eines Entzerrers gemäß der Erfindung. In der Patentschrift des Hauptpatents (Formeln 4 und 14) wurde gezeigt, daß das Übertragungsmaß Θ eines Entzerrers nach diesem Patent durch die Beziehung gegeben ist:

Z+ R₀

Z = R₀ cth

2 '

In der Patentschrift des Hauptpatents wurde die Impedanz Z definiert durch:

Z = i?₀cthr. (8)
Man erhält also das Übertragungsmaß des Entzerrers, indem man Γ in der Formel (4) durch ~ ersetzt, was ergibt:

Θ -

e-^r', (9)

wobei man setzt:

μ = φ · th

Es folgt

Θ — a₀ = log

1 + μ»e ^r

l—μ e^-^

(10)

(H)

und durch Trennung der reellen von den imaginären Gliedern erhält man die folgende Formel, in der die Dämpfung des Entzerrers mit a bezeichnet wird:

Θ-a₀ Z
th . = φ ·

Z+ R₀

hierbei ist der Faktor φ gleich:

Ra — R₀

^th

th (a — a₀)

2μ&

Ra + R₀

(4)

(5)

1 + μ' ■ e~

cos .S_r. (12)

40

45

und a₀ die Dämpfung des Entzerrers für φ = 0, d. h. für R_a = Rb = R₀, und diese Dämpfung ist bei allen Frequenzen gleich:

log

R_n

1 ,

1 +

50

Es ist nun aber bekannt, daß für die Frequenzen in den Bändern, in denen die Betriebsdämpfung der Filter vernachlässigt werden kann, die effektive Eingangsimpedanz des Filters im wesentlichen gleich der an seine Ausgangsklemmen gelegten Impedanz ist; der zweite Faktor auf der rechten Seite von Gleichung (4) liegt also in der Nähe von Null, und folglich verschmilzt Θ völlig mit a₀; der Entzerrer führt also nur eine konstante Dämpfung ein. In den gesperrten Bändern ist dagegen die effektive Impedanz veränderbar und folglich auch die durch den Entzerrer eingebrachte Dämpfung.

Es sollen nun die mathematischen Beziehungen festgestellt werden, denen die Elemente des Entzerrers nach der Erfindung genügen sollen.

Durch diese Formel wird das Verhalten des Entzerrers präzisiert.

In den Durchlaßbändern ist die Reflexionsdämpfung A_r sehr groß, so daß a praktisch gleich a₀ bleibt. Hier sei bemerkt, daß die Erlangung einer konstanten Dämpfung, die außerhalb des Frequenzbandes, in dem der Entzerrer wirken kann, gleich einem festen, von der Regelung des Entzerrers unabhängigen Wert ist, einen wahrscheinlich ausschließlichen Vorteil des Entzerrertyps nach der Erfindung darstellt; in den Entzerrern nach Bode erhält man im Durchlaßband der Filter Dämpfungen, die zwar im wesentlichen konstant bleiben, die aber von den an die Klemmen der Filter geschalteten Widerständen, d. h. von der Entzerrerregelung abhängen.

In den gesperrten Bändern kann A_r vernachlässigt werden. Die effektive Impedanz ist dann fast eine Reaktanz, so daß im wesentlichen

ist.

Daraus folgt:
th (a

Z-R₀ Z+ R₀

a₀) =

gleich 1

2 μ

Ι+μ*

COS B_r .

(12')

Die Dämpfungskurve des Entzerrers als Funktion der Frequenz der angelegten Spannung hat also von

der Regelung des Entzerrers unabhängige Festpunkte für die Frequenzen, die entsprechen

B_r = (2 h+ υ

(13)

(h ist eine beliebige ganze Zahl), für die die Eingangsimpedanz Z der Filter gleich ±jR ist, und diese Kurve ergibt Maximalveränderungen für alle Regelungen des Entzerrers für Frequenzen, die entsprechen

B_r = Hn, (14)

für welche die Impedanz Z eine Nullstelle oder einen Pol aufweist.

In den Durchlaßbändern für genügend weit von der Grenzfrequenz entfernte Frequenzen weicht die Eingangsimpedanz der Filter Z wenig von ihrer von den Eingangsklemmen aus gesehenen imaginären Impedanz W₁ ab; also entsprechen die Festpunkte der Dämpfungskurve im wesentlichen den Frequenzen, für die die imaginäre Impedanz der Filter die Werte ±jR₀ annimmt.

Andererseits zeigt für die Frequenzen, für die die Dämpfungsänderung ein Maximum ist, die imaginäre Impedanz W₁ der Filter dieselbe Singularität (Nullstelle oder Pol), wie ihre effektive EingangsimpedanzZ. Diese Frequenzen sind also genau bestimmt durch die Pole oder Nullstellen der imaginären Impedanz.

In der Nähe der Grenzfrequenzen der Filter ist γ durch die Formel

liegender Elementarentzerrer zueinander ist also gleich 1,279. Diese Frequenzen sind 802, 1026 bzw. 1312 kHz für den fünften, sechsten und siebten Entzerrer.

Die die gegenüberliegenden Längszweige der Allsperre bildenden Filteri⁷ und F' sind Bandsperren mit inversen Impedanzen, deren Schaltungen in den F i g. 3 und 4 wiedergegeben sind.

Ersetzt man in (12') cos .S_r durch 1 und μ durch

th [φ — th

wodurch eine zulässige Annäherung erzielt wird, erhält man

th(e-eb)aath(2yth-^-j sa Hh Qp-ad,

woraus sich ergibt

a — a₀ sä φ- a₀.

Wählt man für a₀ einen Wert von 0,25 Neper, so ist die mittlere charakteristische Impedanz R₀ der

W² + R₀*+ q R₀IW₁- W₂) W^z

(15)

R₀*-qR₀ {W₁- W₂)

zu bestimmen, worin W_i die zweite imaginäre Impedanz der Filter, W ihre charakteristische Impedanz (W² = W₁ W₂) und q ihre Dämpfungsfunktion bezeichnen.

Je nachdem man einen Entzerrer für Frequenzen erhalten will, die niedriger oder höher als eine gegebene Frequenz sind oder zwischen zwei gegebenen Frequenzen liegen, wählt man für die Filter F und F' Hochpaßfilter, Tiefpaßfilter oder Bandsperren.

Die Bestimmung der Elemente des Entzerrers ist also auf die eines Filters zurückgeführt worden, dessen Reflexionsexponent gegebene Werte für gegebene Frequenzen annimmt. Dies ist ein bekanntes Problem, das durch eine Näherungsmethode gelöst werden kann.

Es ist offensichtlich, daß anstatt des überbrückten T-Gliedes die äquivalente Differential-T-Schaltung, wie sie in der Patentschrift des Hauptpatents beschrieben wurde, verwendet werden kann.

Als Beispiel hat man einen Entzerrer für ein breites, zwischen 300 und 12000 kHz liegendes Frequenzband ausgeführt. Dieser Entzerrer besitzt sechzehn in Reihe geschaltete Elementarentzerrer S₁, S₂ ... S_p ... S¹ ₁₆, deren Dämpfungskurven in der Form auf einer logarithmischen Frequenzskala identisch sind, deren mittlere Frequenzen (Maximum der Dämpfung) jedoch in regelmäßigen Abständen auf diese Skala verteilt sind. Die mittlere Frequenz des ersten Elementarentzerrers ist gleich 300 kHz, die des p-ten gleich

300

/12 000
V 300

p—l

kHz

und die des Sechzehnten 12000 kHz. Das Verhältnis der mittleren Frequenzen zweier nebeneinander-Allsperre gleich -γ, d. h.

gleich 37,5 Ohm, wenn der

Entzerrer an Impedanzen von 75 Ohm angepaßt ist.

Für den Elementarentzerrer S₀, dessen Mittelfrequenz f_e — 1026 kHz ist und der in einem im wesentlichen durch die Mittelfrequenzen der angrenzenden Elementarentzerrer begrenzten Frequenzband arbeitet, sind die Elemente der Filter F und F' (F i g. 2 bis 4) wie folgt gewählt:

L₁ = 9,75 μΗ

L₂ = 1,75 μΗ

C₁ = 2440 pF

C₃ = 13550 pF

Die an diesem Elementarentzerrer durchgeführten Dämpfungsmessungen haben die in der nachstehenden

L₁' = L₂' = C₁' = C₂' =

3,50 μΗ
19,5 μΗ
6775 pF
1220 pF

Tabelle aufgezeichneten Ergebnisse. Dort bedeutet

das Verhältnis der Frequenz / der an den Entzerrer gelegten Spannung zu der Frequenz /₆, auf die er abgestimmt ist; a—a₀ bedeutet die Differenz zwischen der von der Schaltung für die Frequenz / erzeugten Dämpfung »a« und der Dämpfung »ßr₀«, die sie praktisch für alle außerhalb seines Arbeitsbandes liegenden Frequenzen erzeugt.

4- oder 4" Je J	a — a0 (Centineper)
1	20
1,05	18,8
1,1	14,3
1,125	11
1,15	7,7
1,175	5
1,2	2,9
1,245	0,8
1,265	0
1,30	-0,4
1,35	-0,1

F i g. 5 stellt die Dämpfungskurven des fünften, sechsten und siebten Elementarentzerrers für φ = 0,8 dar. Die Regelung jedes Entzerrers ist unabhängig,

Claims (2)

so daß die Ordinalen jeder Kurve getrennt mit einem positiven oder negativen Faktor zwischen (—1) und multipliziert werden können, wenn man 0,8 als absoluten Höchstwert von φ zuläßt, und mit einem Faktor zwischen (—1,25) und (+1,25), wenn dieser Wert auf 1 gebracht wird. Falls der Entzerrer nach der Erfindung in einer mit Verstärkern und Entzerrern ausgerüsteten Fernmeldeanlage über Kabel Verwendung findet, kann man die Dämpfungsabweichungen infolge der systematischen und zufälligen Fehler dieser Verstärker und Entzerrer mit großer Genauigkeit korrigieren. Die Entzerrer gemäß der Erfindung sind besonders wirtschaftlich; im beschriebenen Beispiel besitzt jeder Elementarentzerrer außer den im Preis verhältnismäßig niedrigen Kondensatoren vier Induktivitäten und einen Transformator, was in bezug auf den Preis fünf Induktivitäten entspricht. Der Gesamtpreis des Entzerrers mit sechzehn Elementarentzerrern entspricht also etwa dem Preis von achtzig Induktivitäten, d. h., er ist wesentlich niedriger als der von gleichwertigen Entzerrern der bisher bekannten Art. Patentansprüche:

1. Regelbarer Dämpfungsentzerrer in Form eines überbrückten T-Gliedes, bei welchem die Eingangs- und Ausgangswiderstände bei der Dämpfungsregelung unverändert bleiben und im Anpassungsfall rein ohmisch und gleich dem Wert der beiden überbrückten Längswiderstände sind und bei welchem die Änderung des Frequenzganges der Dämpfung durch zwei einstellbare Wirkwiderstände herbeiführbar ist, deren Widerstandswerte ein konstantes Produkt ergeben, wobei als Überbrückungsimpedanz die Parallel-

schaltung eines Ohmschen Widerstandes und des Eingangswiderstandes einer Allsperre dient, während die Querimpedanz des überbrückten T-Gliedes durch die Impedanz gebildet ist, die am Sekundärklemmenpaar eines Übertragers in Erscheinung tritt, an dessen Primärklemmenpaar die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes mit dem Ausgangswiderstand der Allsperre wirksam ist, die aus einem antimetrischen Kreuzglied besteht, das zwei zueinander widerstandsreziproke Längsreaktanzen und als Diagonalzweige regelbare Wirkwiderstände aufweist, deren Produkt mit dem Produkt i?₀ ² der Längsreaktanzen übereinstimmt, nach Patent 1200 883, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längszweige der Allsperre aus den zueinander widerstandsreziproken Eingangsimpedanzen zweier Filter (F, F') gebildet sind, deren charakteristische Impedanzen als Produkt JR₀ ² besitzen und deren Ausgangsklemmen mit gleichen Widerständen R₀ abgeschlossen sind und daß die Elemente (L₁, C₁, L«, C₂; L₁', C₁', L_z', C₂') dieser Filter so bemessen sind, daß bei der Entzerrerregelung eine Dämpfungsänderung nur in einem bestimmten Frequenzband bewirkt wird, während in dem oder den Frequenzbändern außerhalb dieses Bandes die Dämpfung im wesentlichen konstant bleibt, indem diese Filter das in seiner Dämpfung regelbare Band sperren und das oder die äußeren Bänder durchlassen (F i g. 2 bis 4).

2. Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entzerrung der Dämpfung in einem breiten Frequenzbereich mehrere unabhängige, regelbare Entzerrer in Serie geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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