DE1267722B

DE1267722B - Regulated transistor broadband amplifier for lines

Info

Publication number: DE1267722B
Application number: DES86354A
Authority: DE
Inventors: 8000 München Dipl.-Ing. Frithjof Koppehele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-07-24
Filing date: 1963-07-24
Publication date: 1975-03-13
Also published as: SE313340B; DE1267722C2

Description

Geregelter Transistor-Breitbandverstärker für Leitungen Die Erfindung betrifft einen geregelten Transistor-Breitbandverstärker für die Nachrichtenübertragungstechnik mit einem zur Strom-Spannungs-Gegenkopplung vorgesehenen Rückkopplungsweg, in dem ein Vierpolnetzwerk zur frequenzrichtigen Aufhebung der Dämpfung des dem Verstärker vorgeschalteten Kabelabschnitts angeordnet ist.Regulated transistor broadband amplifier for lines The invention relates to a regulated transistor broadband amplifier for communication technology with a feedback path provided for current-voltage negative feedback, in which a four-pole network for correct frequency cancellation of the attenuation of the amplifier is arranged upstream cable section.

Trägerfrequenzkabelverstärker haben die Aufgabe, die Dämpfung des vorangegangenen Kabelabschnittes wieder aufzuheben. Außerdem muß der Kabelverstärker, der stets ein Breitbandverstärker ist, eine Einstellmöglichkeit besitzen, mit der die temperaturbedingten Dämpfungsänderungen des Kabels ausgeglichen werden können. Sowohl die Dämpfung des Kabels wie auch die temperaturbedingten Dämpfungsänderungen sind in ihrer Größe von der Frequenz abhängig.Carrier frequency cable amplifiers have the task of attenuating the cancel the previous cable section. In addition, the cable amplifier, which is always a broadband amplifier, have a setting with which the temperature-related changes in attenuation of the cable can be compensated. Both the attenuation of the cable and the temperature-related changes in attenuation are dependent in their size on the frequency.

Es sind verschiedene Trägerfrequenzkabelverstärker mit vor- bzw. nachgeschalteten Entzerrernetzwerken bekannt, die jedoch den Nachteil aufweisen, daß mindestens zwei funktionell und räumlich getrennte Netzwerke notwendig sind, um den eingangs erwähnten Aufgaben gerecht zu werden. Mit wachsender Zahl der benötigten Bauelemente wird bei Verstärkern sowohl der Abgleich der Verstärker, vor allem bei sehr engen Toleranzforderungen, aufwendig, als auch die Zuverlässigkeit immer geringer. Das wirkt sich vor allem bei nicht gewarteten Verstärkerstationen sehr nachteilig aus.There are different carrier frequency cable amplifiers with upstream or downstream Equalizer networks known, but have the disadvantage that at least two functionally and spatially separate networks are necessary to achieve the aforementioned Tasks to meet. As the number of components required increases in the case of amplifiers, both the adjustment of the amplifiers, especially with very tight tolerance requirements, expensive, and the reliability is always lower. That mainly affects very disadvantageous in the case of repeater stations that are not maintained.

In § 320 des Lehrbuches der Funkempfangstechnik, 1960, Bd. 2, wird ferner eine frequenzabhängige Gegenkopplung beschrieben, die die Aufgabe hat, die naturgemäß bei Sprach- oder Musikübertragung stark zum Vorschein kommenden Amplituden der mittleren Frequenzen so weit zu unterdrücken, daß eine annähernde Gleichmäßigkeit der Amplituden im gesamten Frequenzbereich erreicht wird. Temperaturabhängige Dämpfungsschwankungen lassen sich durch diese Anordnung nicht ausregeln.In § 320 of the textbook of radio reception technology, 1960, Vol. 2, is also described a frequency-dependent negative feedback, which has the task of naturally strong amplitudes appearing in speech or music transmission to suppress the middle frequencies so far that an approximate uniformity the amplitudes are achieved in the entire frequency range. Temperature-dependent attenuation fluctuations cannot be corrected by this arrangement.

Den »Albiswerk-Berichten«, Bd. 8, 1956, Juli, S. 7 bis 20, ist zu entnehmen, daß mit Hilfe einer Pegelregelungsanordnung lediglich die temperaturabhängigen Dämpfungsschwankungen von Freileitungen und Kabeln ausgeregelt werden sollen. Eine Anweisung, wie auch die frequenzabhängige Kabeldämpfung aufgehoben werden soll, ist dieser Literaturstelle jedoch nicht zu entnehmen.The "Albiswerk Reports", Vol. 8, 1956, July, pp. 7 to 20, is closed infer that with the help of a level control arrangement only the temperature-dependent Attenuation fluctuations of overhead lines and cables are to be compensated. One Instructions on how the frequency-dependent cable attenuation should also be canceled, cannot be found in this reference.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen vereinfachten Breitbandverstärker zur Kabelentdämpfung, der besonders für den Einsatz in Trägerfrequenzübertragungssystemen geeignet ist, zu schaffen. Gemäß der Erfindung wird der geregelte Transistor-Breitbandverstärker so ausgebildet, daß das Vierpolnetzwerk als Brücken-T-Glied ausgebildet ist und daß mindestens ein Element des Brücken-T-Gliedes abhängig von den Schwankungen der Umgebungstemperatur regelbar ist.The object of the invention is to provide a simplified broadband amplifier for cable attenuation, especially for use in carrier frequency transmission systems is suitable to create. According to the invention, the regulated transistor broadband amplifier designed so that the four-pole network is designed as a bridge T-member and that at least one element of the bridge T-link is dependent on the fluctuations of the Ambient temperature is adjustable.

Das Vierpolnetzwerk läßt sich dabei vorteilhaft so ausgestalten, daß der Brückenzweig ein bedärnpfter Parallelresonanzkreis und der Querzweig ein bedämpfter Reihenresonanzkreis ist und daß die mit einem eindrehbaren Kern aus magnetischem Material versehene Zylinderspule des Reihenresonanzkreises derart veränderbar ist, daß eine Differenzspannung, die aus einer Vergleichsspannung und einer ihr entgegengerichteten, der Verstärkerausgangsspannung proportionalen Gleichspannung besteht, einen Elektromotor antreibt, der über ein Getriebe die Eintauchtiefe des Kerns verändert.The four-pole network can advantageously be designed so that the bridge branch is a damped parallel resonance circuit and the cross branch is a damped one Series resonance circuit and that with a rotatable core made of magnetic Material provided cylinder coil of the series resonance circuit can be changed in such a way, that a differential voltage, which is made up of a comparison voltage and an opposing voltage, the amplifier output voltage is proportional DC voltage, an electric motor drives, which changes the immersion depth of the core via a gear.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Vierpolnetzwerk als Bode-Entzerrer ausgebildet sein, der einen mit einem konstanten Widerstand abgeschlossenen Hilfsvierpol im Brückenzweig und einen mit einem temperaturabhängigen Widerstand abgeschlossenen Hilfsvierpol im Querzweig enthält, wobei die beiden Hilfsvierpole derart dimensioniert sind, daß die Widerstandsänderung am temperaturabhängigen Widerstand eine solche Änderung des Betriebsübertragungsmaßes des Vierpolnetzwerkes bewirkt, daß die Ausgangsspannung am Verstärkerausgang konstant bleibt.In a further embodiment of the invention, the four-pole network can be used as Bode equalizer be designed, the one terminated with a constant resistance Auxiliary quadrupole in the bridge arm and one with a temperature-dependent resistor contains closed auxiliary quadrupole in the shunt arm, the two auxiliary quadrupoles are dimensioned such that the change in resistance at the temperature-dependent resistor causes such a change in the operational transmission rate of the four-pole network, that the output voltage at the amplifier output remains constant.

Durch die Maßnahmen nach der Erfindung wird erreicht, daß mit nur einem Vierpolnetzwerk im Rückkopplungsweg des Breitbandverstärkers sowohl die Kabeldämpfung des vorangegangenen Leitungsabschnittes aufgehoben als auch die temperaturbedingten Schwankungen der Eingangsspannung des Verstärkers ausgeregelt werden können. Durch die im Gegensatz zu bekannten TF-Kabelverstärkern verringerte Anzahl der benötigten Bauelemente arbeitet der Transistor-Breitbandverstärker zuverlässiger, so daß er besonders vorteilhaft in unbemannten Verstärkerstationen eingesetzt werden kann. Dadurch daß das Netzwerk im Gegenkopplungsweg des Transistor-Breitbandverstärkers liegt, ergeben sich als weitere Vorteile minimales Rauschen, da kein Vorentzerrer benötigt wird, sowie minimale nichtlineare Verzerrungen, da kein Entzerrer am Ausgang oder zwischen zwei Verstärkern eingesetzt zu werden braucht.The measures according to the invention ensure that with only a four-pole network in the feedback path of the broadband amplifier and the cable attenuation of the previous line section canceled as well as the temperature-related Fluctuations the input voltage of the amplifier can be regulated. By contrast The number of components required is reduced compared to known TF cable amplifiers the transistor broadband amplifier more reliable, making it particularly advantageous can be used in unmanned amplifier stations. Because the network lies in the negative feedback path of the transistor broadband amplifier, result as further advantages minimal noise, since no pre-equalizer is required, as well as minimal non-linear distortion, as there is no equalizer at the output or between two amplifiers needs to be used.

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 1 und 5 und der Diagramme nach den F i g. 2, 3 und 4 wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 5 and the diagrams according to the F i g. 2, 3 and 4 the invention is explained in more detail.

Das zu verstärkende Nachrichtenband, das sich von der Frequenz f1 bis zur Frequenz f. erstreckt, gelangt über den vorgeschalteten Kabelabschnitt mit dem Pegel PE an die Eingangsklemmen 1, 2 und von da über den Übertrager 4 an den Verstärker 3 der F i g. 1. Das Übertragungsmaß In b des Breitbandverstärkers V ist mittels des im Rückkopplungsweg des Verstärkers 3 liegenden Vierpols 5, der in der schematischen Darstellung nach F i g. 1 strichliert dargestellt ist, so ausgelegt, daß die Dämpfung ak des vorgeschalteten Kabelabschnittes gerade aufgehoben wird. Der Vierpol 5 ist als überbrücktes T-Glied dabei so aufgebaut, daß der Längszweig aus zwei ohmschen Widerständen 13 und 14, der Überbrückungszweig aus dem bedämpften Parallelresonanzkreis mit der Induktivität 15 der Kapazität 16 und dem ohmschen Widerstand 17 und der Querzweig aus einem bedämpften Reihenresonanzkreis mit dem ohmschen Widerstand 18 der Kapazität 19 und der Induktivität 12 besteht. Nach Durchlaufen des Verstärkers wird das Nachrichtenband mit dem Pegel PA über den Ausgangsübertrager 20 und die Klemmen 6, 7 an den nachgeschalteten Kabelabschnitt weitergegeben.The message band to be amplified, which differs from the frequency f1 extends up to frequency f., comes with the upstream cable section the level PE to the input terminals 1, 2 and from there via the transformer 4 to the Amplifier 3 of FIG. 1. The transmission factor In b of the broadband amplifier V is by means of the quadrupole 5 lying in the feedback path of the amplifier 3, which is in the schematic representation according to FIG. 1 is shown in dashed lines, designed so that the attenuation ak of the upstream cable section is just canceled. The quadrupole 5 is constructed as a bridged T-link in such a way that the longitudinal branch from two ohmic resistors 13 and 14, the bridging branch from the damped Parallel resonance circuit with the inductance 15 of the capacitance 16 and the ohmic Resistance 17 and the cross arm from a damped series resonance circuit with the Ohmic resistance 18 of the capacitance 19 and the inductance 12 consists. After going through of the amplifier is the message band with the level PA via the output transformer 20 and the terminals 6, 7 passed on to the downstream cable section.

Mit dem Nachrichtenband wird eine Pilotspannung mit der Frequenz fp übertragen, die von den Klemmen 6, 7 dem Pilotempfänger 8 zugeführt wird. Die gleichgerichtete Spannung Up wird mit der Sollspannung US verglichen. Tritt eine temperaturbedingte Dämpfungsänderung d ak des vorgeschalteten Kabels auf, so erhält man die Differenzspannung d U, die den Motor 9 antreibt. Dieser bewegt über ein Getriebe 10 den Kern 11 der die Induktivität 12 des Reihenresonanzkreises verändert. Dadurch wird das Übertragungsmaß des Vierpolnetzwerkes 5 und somit auch das Übertragungsmaß des Verstärkers 3 so weit geändert, bis die Differenzspannung d U wieder zu Null wird.A pilot voltage with the frequency fp, which is fed from the terminals 6, 7 to the pilot receiver 8, is transmitted with the message band. The rectified voltage Up is compared with the nominal voltage US. If a temperature- related change in attenuation d ak of the upstream cable occurs, the differential voltage d U, which drives the motor 9, is obtained. This moves the core 11 via a transmission 10, which changes the inductance 12 of the series resonant circuit. As a result, the transmission rate of the four-pole network 5 and thus also the transmission rate of the amplifier 3 are changed until the differential voltage d U becomes zero again.

Im Diagramm nach Fig.2 ist der frequenzabhängige Verlauf der Kabeldämpfung ak angegeben. Das Nutzband liegt zwischen den Frequenzen f, und f2. Außerdem sind die temperaturbedingten Dämpfungsänderungen d ak des Kabels gestrichelt eingetragen. A al, zeigt beim koaxialen Kabel die gleiche Abhängigkeit von der Frequenz wie die Kabeldämpfung ak. Diese Tatsache macht sich die vorliegende Erfindung zunutze.In the diagram according to FIG. 2, the frequency-dependent course of the cable attenuation ak is given. The useful band lies between the frequencies f 1 and f2. In addition, the temperature-related changes in attenuation d ak of the cable are shown in dashed lines. A al, shows the same dependence on the frequency as the cable attenuation ak in the coaxial cable. The present invention makes use of this fact.

Bei genügend großer Gegenkopplung ist nämlich das Übertragungsmaß In b des Breitbandverstärkers V gleich der Betriebsdämpfung aB des Vierpolnetzwerkes 5 zusätzlich einer konstanten Grunddämpfung a". Der Verlauf der Betriebsdämpfung aB des Vierpolnetzwerkes 5, der im Diagramm nach F i g. 3 bildlich dargestellt ist, wird gleich dem Verlauf von ak im Diagramm nach F i g. 2 gemacht, so daß sich der im Diagramm nach F i g. 4 aufgetragene Verlauf für das Übertragungsmaß In b des Breitbandverstärkers ergibt. Durch Variieren nur eines Elementes des Vierpolnetzwerkes des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1, nämlich der Induktivität 12, läßt sich eine Änderung der Betriebsdämpfung d aB und damit die entsprechende Änderung d In b des Übertragungsmaßes des Verstärkers erzeugen. Aus der Gleichheit der Betriebsübertragungsdämpfung aB und der Kabeldämpfung ak ergibt sich, daß bei nicht zu großen Variationen eines Widerstandselementes des Vierpolnetzwerkes 5 auch die Änderung der Betriebsdämpfung d aB gleich der Änderung der Kabeldämpfung d ak sein muß. Daraus ergibt sich, daß man das Vierpolnetzwerk 5 sowohl zur Aufhebung der Dämpfung des dem Transistor-Breitbandverstärker vorangehenden Kabelabschnittes als auch zur Ausregelung der temperaturbedingten Dämpfungsschwankungen verwenden kann. Sind sehr große Änderungen des Übertragungsmaßes In b des Breitbandverstärkers V gewünscht, so kann man zwei im Längszweig- und Querzweig des Vierpolnetzwerkes 5 einander zugeordnete Elemente gleichzeitig verändern, um die Differenz d ak - 4 In b im gesamten Nutzband möglichst klein zu halten. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 5 schematisch dargestellt. Das zu verstärkende Nachrichtenband wird vom vorgeschalteten Leitungsabschnitt mit dem Pegel PE den Klemmen 21 und 22 des Verstärkers 23 über den Übertrager 24 zugeführt. Nach Durchlaufen des Verstärkers wird das Nachrichtenband des Verstärkers 23 mit dem Pegel PA über den Übertrager 25 und die Klemmen 26 und 27 an den nachgeschalteten Leitungsabschnitt weitergegeben. Das Übertragungsmaß In b des Breitbandverstärkers V ist mittels des im Rückkopplungsweg des Verstärkers 23 liegenden Vierpolnetzwerkes 28 so eingestellt, daß gerade die Dämpfung ak des vorgeschalteten Kabelabschnittes aufgehoben wird. Das Vierpolnetzwerk 28 ist bei dieser Ausführungsform als Bode-Entzerrer aufgebaut und enthält im überbrückten Längszweig den mit einem konstanten oder temperaturabhängigen Widerstand 29 abgeschlossenen Hilfsvierpol 30 und in seinem Querzweig den mit dem temperaturempfindlichen Widerstand 31 abgeschlossenen Hilfsvierpol 32. Der Eingangswiderstand der Mlfsvierpole 30 und 32 ist so dimensioniert, daß das Vierpolnetzwerk 28 und damit der Breitbandverstärker V das zur Dämpfungsaufhebung des vorgeschalteten Kabelabschnittes erforderliche Übertragungsmaß aufweist. Der temperaturempfindliche Widerstand 31, der ein Thernewid sein kann, wird von der Kabeltemperatur gesteuert. Ändert sich diese und damit die Dämpfung ak des Kabels, so ändert sich der Wert des temperaturempfindlichen Widerstandes 31. Das Übertragungsmaß der Hilfsvierpole 30 und 31 ist dabei so gewählt, daß diese Widerstandsänderung die gewünschte Änderung d aB der Betriebsdämpfung und damit die gewünschte Änderung d In b des Übertragungsmaßes des Breitbandverstärkers hervorruft. Da die Änderung des Übertragungsmaßes d In b gleich der Änderung der Kabeldämpfung ak ist, werden durch den Transistor-Breitbandverstärker auch die temperaturbedingten Dämpfungsänderungen des vorgeschalteten Leitungsabschnittes aufgehoben.If the negative feedback is sufficiently large, the transmission factor In b of the broadband amplifier V is equal to the operational attenuation aB of the four-pole network 5, in addition to a constant basic attenuation a " is made equal to the curve of ak in the diagram according to FIG. 2, so that the curve plotted in the diagram according to FIG. 4 results for the transmission factor In b of the broadband amplifier g.1, namely the inductance 12, a change in the operational attenuation d aB and thus the corresponding change d In b of the transmission rate of the amplifier can be generated of a resistance element of the four-pole network 5 also changes the operational damping d aB must be equal to the change in cable attenuation d ak. It follows that the four-pole network 5 can be used both to cancel the attenuation of the cable section preceding the transistor broadband amplifier and to regulate the temperature-related fluctuations in attenuation. If very large changes in the transmission rate In b of the broadband amplifier V are desired, two elements assigned to one another in the series branch and shunt branch of the four-pole network 5 can be changed at the same time in order to keep the difference d ak - 4 In b as small as possible in the entire useful band. Another embodiment is shown in FIG. 5 shown schematically. The message band to be amplified is fed from the upstream line section with the level PE to the terminals 21 and 22 of the amplifier 23 via the transformer 24. After passing through the amplifier, the message band of the amplifier 23 with the level PA is passed on via the transmitter 25 and the terminals 26 and 27 to the downstream line section. The transmission factor In b of the broadband amplifier V is set by means of the four-pole network 28 located in the feedback path of the amplifier 23 in such a way that the attenuation ak of the upstream cable section is canceled. The four-pole network 28 is constructed in this embodiment as a Bode equalizer and contains in the bridged series branch the auxiliary four-pole 30 terminated with a constant or temperature-dependent resistor 29 and in its shunt branch the auxiliary four-pole 32 terminated with the temperature-sensitive resistor 31 dimensioned so that the four-pole network 28 and thus the broadband amplifier V has the transmission level required to cancel the attenuation of the upstream cable section. The temperature sensitive resistor 31, which can be a thernewid, is controlled by the cable temperature. If this changes, and with it the attenuation ak of the cable, the value of the temperature-sensitive resistor 31 changes. The transmission factor of the auxiliary four-pole poles 30 and 31 is chosen so that this change in resistance results in the desired change d aB in the operating attenuation and thus the desired change d In b of the transmission factor of the broadband amplifier. Since the change in the transmission factor d In b is equal to the change in the cable attenuation ak, the transistor broadband amplifier also eliminates the temperature-related changes in attenuation of the upstream line section.

Claims

Claims: 1. Regulated transistor broadband amplifier for the communication technology with one provided for current-voltage negative feedback Feedback path in which a four-pole network for correct-frequency cancellation of the Attenuation of the cable section connected upstream of the amplifier is arranged, d a d u r c h g e k e n n -draws that the four-pole network is designed as a bridge T-link and that at least one element of the bridge T-link is dependent on the fluctuations the ambient temperature can be regulated.

2. Regulated transistor broadband amplifier according to claim 1, characterized in that the bridge arm is a damped parallel resonant circuit and the shunt arm is a damped series resonant circuit and that the cylinder coil of the series resonant circuit, which is provided with a screw-in core made of magnetic material, can be changed in such a way that a differential voltage (A u ), which consists of a comparison voltage and an opposing DC voltage proportional to the amplifier output voltage, drives an electric motor that changes the immersion depth of the core via a gear unit.

3. Regulated transistor broadband amplifier according to claim 1, characterized in that the four-pole network is a Bode equalizer is, the one auxiliary quadrupole terminated with a constant resistance in the bridge branch and an auxiliary quadrupole terminated with a temperature-dependent resistor contains in the shunt branch, the transmission factor of the two auxiliary poles in such a way is chosen that the change in resistance at the temperature-dependent resistor a change required to keep the output voltage constant at the amplifier output of the transmission factor In b of the broadband amplifier and that the input resistance this auxiliary four-pole is dimensioned so that the four-pole network always to the Attenuation cancellation of the cable section upstream of the broadband amplifier has the required transfer rate. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1131276; U.S. Patent Nos. 2144 865, 2139 236, 2116 600, 2,098,968; P i t s c h, "Textbook of radio reception technology II", 1960, p. 320; »Albiswerk reports«, Vol. 8, July 1956, pp. 7-20; Electronics, July 1956, pp. 168 to 170.