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Anordnung zur einstellbaren, frequenzabhängigen Amplitudenentzerrung
in Übertragungssystemen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur einstellbaren
Amplitudenentzerrung in übertragungssystemen. Solche Anordnungen bestehen meist
aus frequenzabhängigen Vierpolnetzwerken, die entweder direkt in dem Leitungszug
oder auch in dem Gegenkopplungsweg eines in den Leitungszug eingeschalteten Verstärkers
liegen. Mit diesen Anordnungen wird die durch den frequenzabhängigen Verlauf der
Dämpfung des übertragungsmittels - z. B. Freileitung oder Kabel - verursachte frequenzabhängige
Amplitudenverzerrung des übertragenen Signals verringert oder sogar völlig ausgeglichen.
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Es sind bereits eine große Anzahl solcher Entzerreranordnungen bekannt.
So ist es z. B. bekannt, eine vorgegebene Grunddämpfung nach größeren oder kleineren
Werten frequenzabhängig dadurch zu ändern, daß der variable Eingangswiderstand eines
überbrückten T-Gliedes als Spannungsteilerwiderstand verwendet wird. Derartige T-Glieder
enthalten im überbrückungs- und im Querzweig bezüglich eines vorgegebenen Abschlußwiderstandes
zueinander duale komplexe Widerstände. Durch Regelung des Abschlußwiderstandes wird
der Eingangswiderstand des T-Gliedes derart verändert, daß sich eine Dämpfungsregelung
in beiden Richtungen ergibt. Die Frequenzlage der Dämpfungsabweichung ist durch
die komplexen Widerstände bestimmt. Soll diese Lage ebenfalls geändert werden, so
müssen beide Netzwerke proportional zueinander geregelt werden, damit die Dualität
der Widerstände erhalten bleibt. Bei komplizierten Netzwerken ist dies sehr schwierig
und aufwendig. Eine kontinuierliche Frequenzverschiebung des Dämpfungsanstieges
bzw. des Dämpfungsabfalls ist in vielen Fällen nicht möglich. Beispiele solcher
Entzerreranordnungen zeigen die deutsche Patentschrift 881528 und die USA.-Patentschrift
2 374 872, wobei letztere auch noch die Lehre enthält, ein und dengleichen frequenzabhängigen
Zweipol bei Bedarf in den Längs- oder Querzweig des Entzerrers einzuschalten.
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Es ist aus der deutschen Patentschrift 828 717 auch ein Entzerrer
bekannt, bei dem nur ein variabler komplexer Zweipol verwendet ist, der zur Änderung
der Richtung der Dämpfungsabweichung innerhalb des Entzerrers umgeschaltet werden
kann. Zur Regelung der Frequenzlage braucht in diesem Fall nur ein Netzwerk geändert
zu werden. Dieser Entzerrer hat jedoch den Nachteil, daß er sehr hochohmig abgeschlossen
werden muß, damit die Dämpfungsänderung in beiden Richtungen gleich ist. Dieses
Entzerrungsnetzwerk wird daher in der beschriebeneu Schaltung nur im Gegenkopplungsweg
eines Röhrenverstärkers verwendet.
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Die in den angeführten Literaturstellen gezeigten Netzwerkskonfigurationen
sind Grundkonfigurationen, bei denen je nach vorliegender Aufgabenstellung ein oder
mehrere Elemente ihres reellen Teiles auch die Werte 0 oder oo annehmen können.
Dieses trifft gleichermaßen auch auf die Konfiguration der unten beschriebenen erfindungsgemäßen
Anordnung zu.
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Bei solchen frequenzabhängigen Entzerrern soll möglichst ausgehend
von einer frequenzunabhängigen Grundstellung die einstellbare Dämpfung bezüglich
ihrer Größe und Frequenzlage veränderbar sein. Hierbei soll der Quell- und Abschlußwiderstand
frei wählbar sein und zum Erzielen des gewünschten Entzerrungsfrequenzganges möglichst
nur ein einziger frequenzabhängiger variabler Zweipol Verwendung finden. Durch Einschalten
ein und desgleichen Zweipolwertes in Längs- oder Querzweig sollen im Betrage gleiche
frequenzabhängige Abweichungen entgegengesetzter Richtung von der Grunddämpfung
erzielt werden können. Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, Lehren für einen solchen
Entzerrer anzugeben.
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Es wird hierzu von einer Anordnung zur einstellbaren, frequenzabhängigen
Amplitudenentzerrung in Übertragungssystemen ausgegangen, bei der ein veränderbarer
Vierpol mit einer von einer vorgegebenen Grunddämpfung in einem gewünschten Frequenzbereich
wahlweise nach größeren oder kleineren Werten abweichenden, regelbaren frequenzabhängigen
Dämpfung eingesetzt ist, der aus einem reellen
Widerstandsnetzwerk
in T- oder 1T-Schaltung und einem durch Umschaltung in den Längs- bzw. Querzweig
des Widerstandsnetzwerkes einschaltbaren, in seinem Werte veränderbaren komplexen
Zweipol besteht, der zur frequenzabhängigen Dämpfungsabweichung in der einen Richtung
parallel zum Längszweig und zur frequenzabhängigen Dämpfungsabweichung in der anderen
Richtung in Reihe mit den im Querzweig liegenden Netzwerkelementen bei Bedarf nach
Widerstandstransformation geschaltet wird.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
zum Erzielen gleicher Dämpfungsabweichungen in jeder Richtung durch wahlweises Einschalten
ein und desgleichen Wertes des veränderbaren, komplexen Zweipols mittels eines Schalters
S1 parallel zum Längszweig bzw. eines Schalters S2 in den Querzweig bei Einsatz
eines reellen Widerstandsnetzwerkes in T-Schaltung dieses so dimensioniert wird,
daß für die Netzwerkelemente die Bedingungen
sowie bei geöffneten Schaltern S1 und S2
bei geschlossenem Schalter S1 und geöffnetem Schalter S2
und bei geöffnetem Schalter SI und geschlossenem Schalter S2
erfüllt werden, wobei U22 = Ua - Us ist und zum Erzielen des jeweils
benötigten Impedanzwertes des komplexen Zweipols für die Einschaltung in den Längs-
oder Querzweig des reuen Netzwerkes durch einen an sich bekannten übertrager mit
dem übersetzungsverhältnis
eine Widerstandstransformation erfolgt und wobei W und Z die reellen Längswiderstände,
R der reelle Querwiderstand des T-Netzwerkes sind, Ri der Quellwiderstand der Signalquelle,
Rv der Abschlußwiderstand des veränderbaren Vierpols, Rz der komplexe Zweipol, ü
das Übersetzungsverhältnis des übertragers, Uo die Quellspannung, U2 die
Ausgangsspannung bei geöffneten Schaltern S1 und S2 (frequenzunabhängige Einstellung),
Us die Ausgangsspannung bei geschlossenem Schalter S1. und geöffnetem Schal-ter
S2 sowie Ua die Ausgangsspannung bei geöffnetem Schalter S1 und geschlossenem
Schalter S2; daß ferner bei Einsatz eines reellen Netzwerkes in 71-Schaltung dessen
Werte durch die an sich bekannte Transformation der T-Schaltung in eine 1T-Schaltung
entsprechend bestimmt werden.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es sind bei Weglassen des selbstverständlichen
frequenzunabhängigen Grunddämpfungsfalles dargestellt in F i g. 1 die Prinzipschaltung
eines veränderbaren Vierpols gemäß der Erfindung mit drei reellen Widerständen in
T-Schaltung, F i g. 2 ein Vierpol gemäß der Erfindung, bei dem die reellen Widerstände
in 'R-Schaltung angeordnet sind, F i g. 3 eine duale Schaltung zu der Schaltung
nach F i g. 1, F i g. 4 eine duale Schaltung zu der Schaltung nach F i g. 2. In
F i g. 1 ist mit Rz der veränderbare komplexe Zweipol bezeichnet. Durch die Schalter
S1 und S2 soll angedeutet sein, daß derselbe Zweipol wahlweise einmal im Längszweig
und einmal - zur Änderung der Richtung der Dämpfungsabweichung - im Querzweig des
Vierpols mit den Längswiderständen W und Z sowie dem Querwiderstand R liegt.
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Die Schaltung ist so dimensioniert, daß die Summe der Dämpfungen in
den beiden Schalterstellungen konstant und gleich der doppelten Grunddämpfung des
Vierpols ist. Das bedeutet, daß die Dämpfungsabweichungen in beiden Richtungen gleich
groß sind. Im folgenden soll nachgewiesen werden, daß die angegebene Dimensionierung
den gewünschten Dämpfungsverlauf ergibt. Wenn die Summe der Dämpfungen gleich der
doppelten Grunddämpfung sein soll, so muß das Produkt der Ausgangsspannungen in
den beiden Schalterstellungen bei konstanter Urspannung gleich dem Quadrat der sich
für die Grunddämpfung ergebenden Ausgangsspannung U2 sein, d. h.
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U22 = UaUs, (1)
wobei Ua die Ausgangsspannung bei in
den Querzweig geschaltetem Zweipol und Us die Ausgangsspannung bei in den Längszweig
als überbrückungsglied geschaltetem Zweipol ist.
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Die frequenzunabhängige Ausgangsspannung U2 bei der Grunddämpfung
ergibt sich (bei geöffneten Schaltern S1 und S2) zu:
wobei Ri den Quellenwiderstand der Signalquelle mit der Spannung Uo und Rv den Abschlußwiderstand
bedeutet.
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Bei geschlossenem Schalter S1 und geöffnetem Schalter S2 ist die Ausgangsspannung
Bei geöffnetem Schalter S1 und geschlossenem Schalter S2 ergibt
sich die Ausgangsspannung zu
wobei ü das Übersetzungsverhältnis des Übertragers Ue bedeutet. Das Produkt
der beiden Spannungen ist (nach Umformung)
Durch Einsetzen der obigen Gleichung für ü2 in das dritte und der obigen Gleichung
für R in das zweite der multiplikativ verknüpften Glieder der Gleichung (5) ergibt
:sich
Die beiden letzten Glieder werden durch Kürzung zu 1, so daß
Aus der gewünschten Betriebs-Grunddämpfung ist nach Gleichung (2) die Dimensionierung
der Summe der Widerstände W+Z zu bestimmen. Nach Festlegung dieses Wertes kann entweder
ü2 (bei frei wählbarem W) oder W (bei frei wählbarem ü2) errechnet
werden. Für den besonders interessanten Fall ii2=1, bei dem kein Übertrager erforderlich
ist, ergibt sich für den Widerstand W
Es muß also in diesem Fall sein 0 < W < (W +Z). (9) Für einen begrenzten
Dämpfungsbereich braucht daher in der Schaltung kein Übertrager vorhanden zu sein.
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Die drei gemäß F i g. 1 in T-Schaltung angeordneten Widerstände W,
Z und R können durch eine lT-Schaltung von Widerständen ersetzt werden; hierbei
muß nur die Bedingung erfüllt sein, daß die drei Klemmenpaare der beiden Netzwerke
gleiche Eingangswiderstände aufweisen. Derartige TAT-Transformationen sind bekannt.
In F i g. 2 ist eine der Schaltung nach F i g. 1 äquivalente Anordnung dargestellt,
bei der die drei Widerstände r', w' und z' eine 1T'-Schaltung bilden.
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F i g. 3 zeigt die zu F i g. 1 duale Schaltung. Hierbei entsprechen
die Schalterstellungen: S1 geöffnet, S 2 in Stellung 1 in F i g. 3 den Schalterstellungen:
S 1 geöffnet, S2 geschlossen in F i g. 1. Die Umrechnung der
verwendeten Widerstände r, w, z und Rz' erfolgt nach folgenden Gleichungen:
Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung ist zu der Anordnung nach F i g. 2 dual.
Die Widerstandswerte für W, Z, R' und Rz' lassen sich entsprechend
aus den Gleichungen (10) bis (14) errechnen.