DE1255143B

DE1255143B - Variable attenuation equalizer, especially for carrier frequency transmission systems operated on coaxial cables

Info

Publication number: DE1255143B
Application number: DE1965T0028838
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Entenmann
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-06-22
Filing date: 1965-06-22
Publication date: 1967-11-30
Also published as: GB1154705A

Description

DEUTSCHES #|ü PATENTAMTGERMAN # | ü PATENT OFFICE AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

H04mH04m

DeutscheKl.: 21 a2-36/13 German class: 21 a2 -36/13

Nummer: 1 255143Number: 1 255143

Aktenzeichen: T 28838 VIII a/21 a2File number: T 28838 VIII a / 21 a2

1 255 143 Anmeldetag: 22. Juni 1965 1 255 143 filing date: June 22, 1965

Auslegetag: 30. November 1967Open date: November 30, 1967

Bei Vielkanal -Trägerfrequenz - Übertragungssystemen, die auf Koaxialkabeln betrieben werden, benötigt man feste und variable Dämpfungsentzerrer, die die durch den Skineffekt verursachte Kabeldämpfung auszugleichen gestatten. Diese Kabeldämpfung a verläuft über der Frequenz / bekanntlich nach einer WurzelfunktionIn the case of multi-channel carrier frequency transmission systems that are operated on coaxial cables, fixed and variable attenuation equalizers are required which allow the cable attenuation caused by the skin effect to be compensated. This cable attenuation a runs over the frequency /, as is known, according to a square root function

a = Ka = K

(1)(1)

wobei K und /„ konstant sind.where K and / "are constant.

Die Gleichung (1) gilt für Frequenzen über etwa 300 kHz sehr genau. Variable Dämpfungsentzerrer dienen insbesondere dazu, die durch verschiedene Kabellängen und durch Temperatureinflüsse verursachten Dämpfungsänderungen des Kabels in Stufen und kontinuierlich auszugleichen. Als variables Element soll dabei ein als Thermistor ausgebildeter Ohmwiderstand verwendet werden, da die konti- ao nuierliche Dämpfungseinstellung automatisch durch eine Regelung möglich sein soll.Equation (1) applies very precisely to frequencies above about 300 kHz. Variable attenuation equalizers are used in particular to compensate for the changes in attenuation of the cable caused by different cable lengths and temperature influences in steps and continuously. As a variable element designed as a thermistor ohmic resistance to be used here, as continu- ous ao attenuation setting automatically should be possible by a regulation.

Der variable Dämpfungsentzerrer nach der Erfindung, der diesen Anforderungen gerecht wird, verwendet die bekannte Schaltung von Bode (Bell System Technical Journal, Vol. XVII, April 1938, S. 229 bis 244), wie sie F i g. la zeigt. Die Schaltung stellt einen passiven Vierpol dar, bestehend aus einem Spannungsteiler aus einem Widerstand R₂ und der Parallelschaltung aus einem Widerstand R₁ und einer Impedanz Z, wobei Z den Eingangsscheinwiderstand eines reflexionsfreien Vierpols JV mit dem Wellenwiderstand R₀ bedeutet, der ausgangsseitig mit einem regelbaren, ohmschen Widerstand R_a abgeschlossen ist. U₁ ist die Eingangsspannung und U₂ die Ausgangsspannung. Die duale Schaltung hierzu zeigt Fig. Ib. Eine reflexionsfreie, aus der Kombination der Schaltungen nach Fig. la und Ib bestehende reflexionsfreie Schaltung ist in Fig. Ic dargestellt. Darin sind die Widerstände R₂, R₀', R_a' und Z' dual zu den Widerständen R₁, R₀, R_a und Z bezüglich des Widerstandes R. Das bedeutet:The variable attenuation equalizer according to the invention which meets these requirements uses the known circuit of Bode (Bell System Technical Journal, Vol. XVII, April 1938, pp. 229 to 244), as shown in FIG. la shows. The circuit represents a passive quadrupole, consisting of a voltage divider consisting of a resistor R ₂ and the parallel connection of a resistor R ₁ and an impedance Z, where Z is the input impedance of a reflection-free quadrupole JV with the characteristic impedance R ₀ , the output side with a controllable , ohmic resistance R _{a is} completed. U ₁ is the input voltage and U _{2 is} the output voltage. The dual circuit for this is shown in Fig. Ib. A reflection-free circuit consisting of the combination of the circuits according to FIGS. La and Ib is shown in FIG. The resistors R ₂ , R ₀ ', R _a ' and Z 'are dual to the resistors R ₁ , R ₀ , R _a and Z with respect to the resistor R. This means:

Variabler Dämpfungsentzerrer, insbesondere für auf Koaxialkabeln betriebene
Trägerfrequenz-ÜbertragungssystemeVariable attenuation equalizer, especially for those operated on coaxial cables
Carrier frequency transmission systems

Anmelder:Applicant:

Telefunken Patentverwertungsgesellschaft
m.b.H.,Telefunken patent collecting company
mbH,

Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Walter Entenmann, BacknangDipl.-Ing. Walter Entenmann, Backnang

Insgesamt ist der Vierpol JV' dual zum Vierpol JV bezüglich des Widerstandesi?.Overall, the quadrupole JV is dual to the quadrupole JV in terms of resistance.

Entsprechend dem durch Gleichung (1) gekennzeichneten Problem sollen die Vierpole nach F i g. 1 es ermöglichen, durch Änderung der variablen Widerstände R_a bzw. R_a und R_a' die Dämpfung des VierpolsIn accordance with the problem identified by equation (1), the four-poles according to F i g. 1 make it possible to dampen the quadrupole by changing the variable resistances R _a or R _a and R _a '

A = In A = In

ausgehend von einer konstanten Grunddämpfung A₀, zu höheren und tieferen Werten hin über der Frequenz / im Intervallstarting from a constant basic attenuation A ₀ , to higher and lower values over the frequency / in the interval

wurzeiförmig zu fächern, derart, daß die Gleichung giltfanned root-like so that the equation holds

T
ft T
ft

A = Α₀ + ρ·Κ·A = Α ₀ + ρ

mitwith

Q =Q =

Ro ~ RaRo ~ Ra R₀ + R_a R ₀ + R _a

R₉ R ₉

RoRo

R_a'R _a ' Z¹ No. ¹

R³ R ³

R² R ² R_a R _a

R² R ² ZZ

undand

■1 £ ρ £ + 1.■ 1 £ ρ £ + 1.

F i g. 2 zeigt die durch Gleichung (3) gegebenen Fächerkurven für mehrere ρ-Werte von +1 bis —1.F i g. 2 shows the fan curves given by equation (3) for several ρ values from +1 to -1.

Es ist bisher bekannt, den mit einem regelbaren ohmschen Widerstand abgeschlossenen, reflexionsfreien Vierpol JV bzw. JV' aus einer Kettenschaltung von reflexionsfreien Netzwerken, wie Dämpfungs-It is previously known that the non-reflective one terminated with a controllable ohmic resistor Four-pole JV or JV 'from a chain connection of reflection-free networks, such as damping

709 690/368709 690/368

gliedern in überbrückter T-Schaltung verschiedenen Bezeichnet man die Übertragungsfunktion des Typs und insbesondere auch phasendrehenden Netz- variablen Entzerrers mit
werken (Allpaßgliedern) aufzubauen (Electronic Tech- rr _ a + ; βbreak down in a bridged T circuit, which is used to denote the transfer function of the type and, in particular, the phase-shifting network variable equalizer
to build up works (all-pass links) (Electronic Tech- rr _ a + ; β

nology, June 1961, Vol. 38, Nr. 6, S. 224 bis 227, ^E nology, June 1961, Vol. 38, No. 6, pp. 224-227, ^E.

und AEÜ, 17 [1963], H. 5, S. 217 bis 222). Diese 5 und die des reflexionsfreien, minimalphasigen Netz-Aufbauart ist wegen des durch die Vielzahl ver- Werkes N_t bestehend aus der Kettenschaltung von schiedener Schaltelemente bedingten großen Auf- η Gliedern nach Fig. 3a, mit
wandes nachteilig.and AEÜ, 17 [1963], no. 5, pp. 217 to 222). These 5 and that of the reflection-free, minimum-power-Body is because of operations in the plurality work N _t consisting of the chain circuit of switching elements related VARIOUS great expense η members according to Fig. 3a, with
wandes disadvantageous.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Er- TT (λ + α )The invention is based on the surprising Er- TT (λ + α)

kenntnis, daß von allen diesen möglichen Gliedern zur io }~Ji knowledge that of all these possible members to the io } ~ Ji

Erzielung einer wurzeiförmigen Fächercharakteristik H= e^+jb — _ _f (4) Achieving a root-shaped fan characteristic H = e ^ + jb - _ _f (4)

nach Gleichung (3) für eine bestmögliche Lösung des JJ[ (λ -f- ß_{) according to equation (3) for a best possible solution of the JJ [ (λ -f- ß _{ )

Problems nur ganz bestimmte Glieder in Frage *=)
kommen.Problem only very specific links in question * =)
come.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der 15 so gilt näherungsweise folgender Zusammenhang
reflexionsfreie Vierpol zur Erzielung eines mit der
Wurzel aus der Frequenz proportionalen, gefächerten
Dämpfungsganges eine Kettenschaltung von aus- β ₌ _Const · ρ -e-^2asin 2b. (5b)According to the invention it is proposed that the 15 thus applies approximately the following relationship
reflection-free quadrupole to achieve one with the
Square root of the frequency proportional, fanned out
Attenuation gear is a chain circuit from- β ₌ _Const · ρ -e- ^2a sin 2b. (5b)

schließlich minimalphasigen, an sich bekannten überbrückten T-Gliedern, deren Überbrückungszweig aus 20 λ ist die komplexe Frequenz, «t, ßt sind die Singuder Parallelschaltung einer Kapazität und eines laritäten der Übertragungsfunktion des Vierpols N. Widerstandes und deren Querzweig aus einer dazu Es gilt stetsFinally, minimal-phase, known bridged T- members, whose bridging branch from 20 λ is the complex frequency, «t, ß are the singles parallel connection of a capacitance and a larities of the transfer function of the quadrupole N resistor and its shunt branch from one

dualen Reihenschaltung aus einem Widerstand und „-^λ^η ;ιλ dual series connection of a resistor and “- ^ λ ^ η; ιλ

einer Induktivität besteht, oder eine hierzu äquivalentean inductance exists, or one equivalent thereto

Schaltung darstellt. 35 Löst man die Gleichungen (5 a), (5 b) nach a, b auf,Circuit represents. 35 Solving equations (5 a), (5 b) for a, b ,

Überbrückte T-Glieder des beim variablen Dämp- so erhält man:
fungsentzerrer nach der Erfindung verwendeten Typs j Const^a · ρ⁸ The bridged T- links of the variable damper result in:
Fung equalizer according to the invention used type j Const ^a · ρ ⁸

sind an sich bekannt, beispielsweise aus der Zeit- ^a — ""T^m- ,,J —^^-· are known per se, for example from the time ^a - "" T ^m - ,, J - ^ ^- ·

A' = A-A₀ = Const · ρ · er^ia cos2Z>, (5a) A '= AA ₀ = Const ρ er ^ia cos2Z>, (5a)

schrift »Proc. I. E. E.«, VoL 110, Nr. 8, August 1963,font »Proc. I. E. E. ", VoL 110, No. 8, August 1963,

4 A'^s + Bⁱ 4 A ' ^s + B ⁱ

U₁ U ₁

U₃ U ₃

S. 1319 bis 1328. 30 LtAPp. 1319 to 1328. 30 LtA

Ein solches, beimErfindungsgegenstand verwendetes, * ~~ 2^ A'
überbrücktes T-Glied ist in Fig. 3a gezeigt. Fig. 3bSuch, used in the subject of the invention, * ~~ 2 ^ A '
Bridged T- link is shown in Fig. 3a. Figure 3b

stellt dessen Dämpfungs(a)-, Frequenz(/)-Charakte- Ausgehend von Näherungswerten se««, ßi₀ (i — 1, ristik dar. Wie ersichtlich, besitzen Glieder dieses 2, ..n) für die Parameter der Übertragungs-Typs eine von einem festen Wert aus abfallende 35 funktion H des Vierpols N wird eine gewählte Fächer-Dämpfung, kurve der Kurvenschar (F i g. 2) mit Hilfe von Die ausschließliche Verwendung von Gliedern des Gleichung (5 a) im Sinne des kleinsten mittleren Typs nach Fig. 3 a ergibt also im Gegensatz zu den Fehlerquadrats approximiert. Eine Ausgangsnäherung vorgenannten, bekannten Schaltungen die bestmögliche für die Parameter «{, ßt findet man, wenn man in Lösungdes der ErfindungzugrundeliegendenProblems 40 Gleichung (6a) die Phase B gegen die Dämpfung Ä mit minimalem, d.h. viel geringerem als seither vernachlässigt und die Dämpfung a durch Glieder stets für erforderlich gehaltenem Aufwand an Schalt- nach Fig. 3a annähert,
elementen, Meinem Approximationsfehler, großer .
Fächerwirkung bei kleiner Änderung des Wider- Beispiel
Standes R_a bzw. R_a und R_a' um den Widerstands- 45 Zu entwerfen ist ein variabler Dämpfungsentzerrer wert R₀ bzw. R₀ und R₀' herum. Insbesondere werden mit folgender Dämpfungscharakteristik
im Gegensatz zu den bekannten Schaltungen keine
phasendrehenden Netzwerke (Allpaßglieder) ver- A = in
wendet.represents its attenuation (a) -, frequency (/) - characteristics based on approximate values se ««, ßi ₀ (i - 1, ristics. type, a function of a fixed value from falling 35 H of the quadripole N is a selected fan-attenuation curve of the family of curves (F i g. 2) by means of the exclusive use of members of the equation (5 a) in the sense of least mean The type according to FIG. 3 a thus results in an approximation in contrast to the error squares. An initial approximation aforementioned prior art circuits the best possible for the parameters "{, SST is, if one 40 equation (6a), the phase B against the damping Ä with minimal ie in solution of the invention is based the problem, much less than since neglected and the attenuation a by Links always considered necessary effort on switching according to Fig. 3a approximates,
elements, my approximation error, great.
Fan effect with a small change in the cons-example
R _a or R _a and R _a ' stand around the resistance 45 To be designed is a variable attenuation equalizer value R ₀ or R ₀ and R ₀ ' around. In particular, with the following damping characteristics
in contrast to the known circuits, none
phase-shifting networks (all-pass elements) A = in
turns.

Eine besonders zweckmäßige, aufwandsparende, 50 A particularly useful, effort-saving, 50

zu einer Kettenschaltung von «-Gliedern nach F ig. 3 a _ , . .. . . „ ^ f ^ _in,₀ to a chain circuit of «links according to Fig. 3 a _,. ... . " ^ F ^ _in , ₀

äquivalente Schaltung zeigt F i g. 4. Diese Schaltung ^Das Approximationsmtervall ist 60 g _w S 4028.equivalent circuit is shown in FIG. 4. This circuit ^The approximation interval is 60 g _w S 4028.

besteht in einem einzigen überbrückten T-Glied, dessen „ . _ /consists of a single bridged T- link whose “. _ /

Überbrückungszweig aus der Reihenschaltung von ^{bs lst ω} = 4Ö28WBridging branch from the series connection of ^{bs lst ω} = 4Ö28W

η jeweils aus der Parallelschaltung einer Kapazität 55 , . . . , , η each from the parallel connection of a capacitance 55,. . . ,,

und eines Widerstandes gebildeten Gliedern C₁, R_}; Variationsbereich fur ρ: -0,415 ύρύ + 0,415.
C₂, R₂; Cn, R_n und dessen dualer Querzweig Toleranz für die Grenzkurve: Δ A = ±0,01 [Ν],
aus der Parallelschaltung von η jeweils aus der Reihenschaltung einer Induktivität und eines Widerstandes Der variable Dämpfungsentzerrer soll zwischen den gebildeten Gliedern 60 Widerständen R_i = 250 Ω und R_a = 260 Ω arbeiten. _{and members C 1} , R _} formed by a resistor ; Range of variation for ρ: -0.415 ύρύ + 0.415.
C ₂ , R ₂ ; Cn, R _n and its dual shunt tolerance for the limit curve: Δ A = ± 0.01 [Ν],
from the parallel connection of η each from the series connection of an inductance and a resistor. The variable attenuation equalizer should work between the formed elements 60 resistors R _i = 250 Ω and R _a = 260 Ω.

Lösung: Die geforderte Toleranz von 0,01 [N]Solution: The required tolerance of 0.01 [N]

_t j?₀2. C₁; , i?₀ ^a•C₂; ...; ⁰ , i?₀ ² - C_n konnte mit zwei Gliedern nach Fig. 3a eingehalten _t j? ₀ 2. C ₁ ; , i? ₀ ^a • C ₂ ; ...; ⁰ , i? ₀ ² - C _n could be maintained with two terms according to FIG. 3a

R₁ R_s R_n werden. R _{1 become} R _s R _n .

Hierfür ergaben sich nach der ApproximationThis resulted from the approximation

besteht. 65 folgende Parameterwerteconsists. 65 following parameter values

Im folgenden wird ein Verfahren zur Dimensio- _r - . „_η-,_Λ In the following, a method for dimensioning _r -. " _Η -, _Λ

nietung des variablen Dämpfungsentzerrers nach der ^{L oliecl:} ~ ^^w·³·³⁵! Pi - 0,4U5/0,riveting of the variable attenuation equalizer according to the ^{L oliecl:} ~ ^ ^w · ³ · ³⁵ ! Pi - 0.4U5 / 0,

Erfindung beschrieben: 2. Glied: «₂ = 0,066348; /S₂ = 0,033155.Invention described: 2nd term: « ₂ = 0.066348; / S ₂ = 0.033155.

1,91 +U068 ·ρ·^ω)[Ν].1.91 + U068 · ρ · ^ ω) [Ν].

Claims

The implementation in a single bridged T-element for the four-pole N with details of the technical switching elements is shown in FIG. 5.

In Fig. 6 is the desired course of the fan curve for the parameter ρ = 0.415 through the solid line Curve and the measured course represented by the measured values given in punctiform fashion. It can be seen that the measured values are consistently within those indicated by the dashed curves Tolerance of 0.01 [N].

Claim:

Variable attenuation equalizer, especially for carrier frequency transmission systems operated on coaxial cables, consisting of a voltage divider, the divider resistors of which are either formed from an ohmic resistor and the parallel connection of a further ohmic resistor with the input resistance of an ao with a controllable ohmic resistor terminated, reflection-free four-pole from a chain circuit of reflection-free attenuators in the form of bridged T-members or from a dual arrangement or from a reflection-free arrangement formed by a combination of both arrangements, characterized in that the reflection-free quadrupole (N, N ') to achieve one of the square root of the frequency proportional, fanned attenuation path is a chain circuit of exclusively minimal-phase, known bridged T-links, whose bridging branch consists of the parallel connection of a capacitor (C) and a resistor (r) and their shunt branch from a dual series connection of one

resistance

W)

and an inductance (R ₀ ⁱ C)

exists, or represents a circuit equivalent thereto (FIGS. 1 and 3).

Considered publications:

"Archive of Electrical Transmission" (A. E. Ü.), 1963, no. 5, pp.217 to 222;

"The Bell System Technical Journal," April 1938, pp.229-244;

Electronic Technology, 1961, No. 6, pp. 224-227; “Proc. I. E. E. ", 1963, No. 8, pp. 1319-1328.

1 sheet of drawings

709 690/368 11.67 ® Bundesdruckerei Berlin709 690/368 11.67 ® Bundesdruckerei Berlin