DE1562215C3 - Variabler Entzerrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Entzerrer mit einem zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang liegenden Vierpol X mit dem Ubertragungskoeffizienten x, mit einer zu dem Vierpol X parallelgeschalteten Reihenschaltung von Vierpolen Z₁, a K und Z₂ mit Ubertragungskoeffizienten J₁, ak bzw. J₂ und mit einem Vierpol Y mit dem Ubertragungskoeffizienten y, der parallel zu dem Vierpol α Κ geschaltet ist.

Es ist ein Entzerrer als Bode-Entzerrer bekannt, bei dem die Reflexion der Impedanz an einem gesonderten Klemmenpaar eines Vierpols ausgenutzt wird. Dabei wird das Dämpfungsmaß des Vierpols dadurch geändert, daß ein entsprechend bemessener Widerstand an das gesonderte Klemmenpaar geschaltet wird. Bei dieser Ausbildung ist es nur möglich, den Entzerrer in positiver Richtung und nicht in negativer Richtung zu variieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen variablen Entzerrer zu schaffen, der in gleicher Weise in negativer und positiver Richtung variiert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Ubertragungskoeffizienten x, y, ' J₁ und J₂ so gewählt werden, daß gilt J₁ ■ J₂ = 2xy, daß die variable Frequenzkennlinie durch den einseitig gerichteten Ubertragungskoeffizienten ak des Vierpols α K bestimmt wird und daß das gewünschte übertragungsmaß des Entzerrers durch Änderung der re-. eilen Komponente dieses Ubertragungskoeffizienten erhalten wird.

Bei dieser Ausbildung des Entzerrers können Bauelemente unabhängig davon verwendet werden, ob sie nur in einer oder in zwei Richtungen wirken. Dadurch wird der Freiheitsgrad beim Schaltungsaufbau erhöht. Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Grund-Blockschaltbild des variablen Entzerrers nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Signalnußdiagramm, das das Grundprinzip des variablen Entzerrers nach der Erfindung veranschaulicht,

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Kosinus-Entzerrers nach einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 Einzelheiten der speziellen Schaltung des Kosinus-Entzerrers der F i g. 3,

F i g. 5 die Ubertragungskennlinie des Kosinus-Entzerrers nach F i g. 3 und 4,

F i g. 6 den Aufbau einer Ausführungsform eines zusammengesetzten variablen Entzerrers nach der Erfindung,

F i g. 7 eine Signalflußdarstellung zur Erläuterung des Prinzips des zusammengesetzten variablen Entzerrers,

F i g. 8 Kennlinien des zusammengesetzten variablen Entzerrers nach F i g. 6.

F i g. 1 zeigt das Prinzip des Schaltungsaufbaues gemäß der Erfindung. In dieser Figur sind X, Z₁, Z₂, a K und 7 die Vierpole der entsprechenden Zweige in dem Blockschaltbild. Diese fünf Vierpole mit den Ubertragungskoeffizienten x, J₁, J₂, ak bzw. y sind so gekoppelt, daß das Signalflußdiagramm, das sich auf die Ubertragungskoeffizienten zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 gemäß F i g. 1 bezieht, die in F i g. 2 dargestellte Form erhalten kann. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist der Vierpol X der Hauptübertragungsweg und die Vierpole Z₁, Z₂, a K und Y bilden Zusatzwege.

Für eine derartige Schaltung kann der Ubertragungsfaktor S₂₁ zwischen dem Eingang 1 und dem AXisgang 2 ausgedrückt werden als

1 +

- y)

45 Für die Ubertragungskoeffizienten der Vierpole der Gleichung (1) gilt des weiteren: .

= 2x-y.

Unter Einbeziehung dieser Gleichung (2) kann die Gleichung (1) geschrieben werden als

55 S₂, = X ■

1 + ak- y \ - ak-y '

Demgemäß kann der Betrag des Ubertragungsmaßes Θ zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 ausgedrückt werden als

= ΙηΓχ ·. \ = In χ + 2 Lk ■ y + -y(_aJt · yf + -j (ak ■ y)⁵ + ■ ■ ■ I == In χ + 2ak ■ y [Neper],

-j {ak ■ yj³ <5c 1 und -j {ak ■ y}⁵

Wenn als Ubertragungskoeffizient k oder y eine von der Frequenz unabhängige Variable gewählt wird und dem Realteil von α eine veränderbare Frequenzkennlinie erteilt wird, wird der Gewinn (oder das Dämpfungsmaß) des Entzerrers durch die Änderung des Koeffizienten ky genau proportional zu ky geändert, so daß ein veränderbarer Entzerrer mit hohem Wirkungsgrad aufgebaut werden kann. Hierbei kann im Zweig von a K entweder ein zweiseitig gerichteter Kreis oder ein einseitig gerichteter Kreis verwendet werden, wobei auch die Einfügung eines Verstärkers möglich ist. Somit wird der Freiheitsgrad des Aufbaus erhöht.

Gemäß der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 3 und 4 bezeichnet H bzw. T Differentialübertrager, von denen jeder einen Teil der Zweige Z₁, Z₂, Y und X in dem Blockschaltbild der Fig. 1 bildet. Die Differentialübertrager haben eine Dämpfung von 3 db in jeder Richtung. Demgemäß sind bei der vorliegenden Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 die Ubertragungskoeffizienten der Vierpole

3i =

Mit der Frequenzkennlinie α =e^J j₀ und /₀ = 2,4 MHz (k ist der übertragungsweg eines Dämpfungsgliedes mit konstantem Widerstand) kann ein variabler Kosinus-Entzerrer erhalten werden, bei dem k die proportionale Konstante ist und dessen Ubertragungskennlinie in F i g. 5 für zwei Werte von k dargestellt ist. Hierbei ist α eine angenäherte Verzögerungsleitung mit L und C, wie in F i g. 4 dargestellt ist.

Nachfolgend wird ein zusammengesetzter variabler Entzerrer erläutert, der eine weitere Entwicklung des Grundprinzips der Erfindung darstellt. Bei dem zusammengesetzten variablen Entzerrer kann der Betrag des Ubertragungsmaßes Θ der elektrischen Signale von dem Eingang zu dem Ausgang ausgedrückt werden als

Θ = Θ_ο

(5)

45

worin Θ_ο der feste Betrag des Ubertragungsmaßes, α,-die Funktion der Winkelfrequenz ω, welche die Dämpfungs- und die Phasenkennlinie bestimmt, /c_; ein Koeffizient, der keine Beziehung zu der Frequenz hat, wobei α; ausgedrückt werden kann, ohne die Form der Funktion zu ändern, indem dieses k_t eingestellt wird, und M die Zahl der unabhängigen Variablen, d. h. die Zahl von Arten von a_; k_t ist. Der zusammengesetzte variable Entzerrer gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Schleifen entsprechend einer Mehrzahl von unabhängigen variablen Kennlinien durch die Verwendung eines Trennetzwerkes gebildet werden, wobei die variablen Kennlinien durch die einseitigen Ubertragungskoeffizienten der Schleifen bestimmt werden, die auch mit der umgekehrten Richtung in dem Fall eines passiven Kreises zusammenfallen, und die proportionale Änderung des Betrages der übertragung (Kompression und Expansion von a_;) dadurch erreicht wird, daß der reelle konstante Koeffizient, d. h. die Verstärkung oder der Verlust als Betrag des Ubertragungskoeffizienten geändert wird. Des weiteren kann eine Kennlinie, wie sie durch die Gleichung (5) dargestellt ist, in einer Summe erhalten werden, indem die Mehrzahl der Schleifen zusammengefaßt wird.

In Fig. 6, die eine Ausführungsform des zusammengesetzten variablen Entzerrers nach der Erfindung darstellt, sind mit »Ein« die Eingangsklemme, mit »Aus« die Ausgangsklemme, mit H₁, H₂, H₃ und Ji₄ Differentialübertrager, mit ATx ein Widerstandsdämpfungsglied, mit μ ein Verstärker, mit SF₁, SF₂ ... SF_M Reaktanzfilter, mit CN ein Impedanzkompensationskreis und mit Rv Spannungsteiler mit einem Widerstandswert, der die Verstärkung oder den Verlust des Shunts ändert, und die auch als Abschlußimpedanz des Trennetzwerkes dienen, bezeichnet. Ro bezeichnet jeweils einen Entkopplungswiderstand. Bei einer solchen Ausbildung genügen die Filter SF₁, SF₂ bis SF_M nahezu der Betriebsbedingung als Trennnetzwerk mit konstantem Widerstand innerhalb des gewünschten Freuqenzbandes. Die Filter sind mit dem Verstärker μ über je einen Widerstand Ro gekoppelt, der ausreichend größer als die Abschlußimpedanz Rv ist. Demgemäß kann angenommen werden, daß keine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Filtern vorhanden ist. Demgemäß kann die Impedanz an dem Punkt A in F i g. 6 durch die parallelen Filter in Pfeilrichtung ein konstanter oder nahezu konstanter Widerstand innerhalb des gewünschten Bandes werden, und aus diesem Grunde werden elektrische Signale an Punkt A kaum reflektiert.

Daß die zusammengesetzte variable Kennlinie, mit der der Betrag des Ubertragungsmaßes von dem Eingang zu dem Ausgang durch die Gleichung (5) ausgedrückt werden kann, unter der obigen Bedingung erhalten werden kann, läßt sich an Hand des Signalfiußdiagramms der F i g. 7 zeigen, welche sich auf die Ubertragungskoeffizienten der Zweigwege bezieht. In F i g. 7 ist χ der Ubertragungskoeffizient des Haupt-. Übertragungsweges X, der vom Eingang zum Ausgang führt. Der Ubertragungskoeffizient eines Weges, der vom Eingang zu dem Punkt A führt, ist Jj₁, und y ist der Ubertragungskoeffizient eines Zusatzweges, der von dem Punkt B zu dem Punkt A über den Zweigweg Y zurückführt. Der Ubertragungsfaktor eines Weges, der vom Punkt A zum Punkt B über eine Schleife SF₁ des Trennetzwerkes führt, ist /?_;g_;. An Hand dieser F i g. 7 kann der Ubertragungsfaktor S₂₁ zwischen Eingang und Ausgang ausgedrückt werden als

S₂₁ = χ +

ι -

1=1

= *■

Wird nun die Bedingung j,, ^₂ = 2χ ■ y zur Gleichung (6) hinzugefügt, kann die Gleichung (6) geschrieben werden als

- ^X

L=J

- y

Der Betrag des Ubertragungsmaßes Θ kann hier in folgender Weise erhalten werden:

Af_

" \3

Θ = In

= In x

¹ + y ■ ,"

;= ι

= In χ +

1
+ —

Af

^und -j

Af

Der Betrag des Ubertragungsmaßes Θ, der durch diese Gleichung (8) erhalten wird, kann mit dem der Gleichung (5) in folgender Weise verglichen werden:

α,

k.

lnx

ßi

(9)

20

Dies zeigt, daß die Schaltung, die den Signalfluß gemäß F i g. 7 ergibt, der Bedingung eines zusammengesetzten variablen Entzerrers genügt. Beim Aufbau eines varialben Teilkreises in einem zusammengesetzten variablen Entzerrer gemäß der Erfindung wird ein Filter angeschaltet, und die Ubertragungskoeffizienten der einzelnen Schleifen mit den Filtern werden auf die gewünschte Frequenz-Amplitudenkennlinie eingestellt, wobei der reelle Koeffizient, d. h. die Verstärkung oder der Verlust jeder Schleife,"geändert wird.

Bestimmte numerische Werte gemäß F i g. 6 sind folgende: Wenn die Differentialübertrager H₁, H₂, H₃ und H₄. alle auf 3 db eingestellt werden und das Dämpfungsglied AT_x auf 6db eingestellt wird, kann 1 sind.

der Bedingung des variablen Entzerrers genügt werden. Somit können x, y, J₁ und ^₂ ^m der Signalflußdarstellung der F i g. 7 ausgedrückt werden als χ = j,

y = J₁ = ^₂ = 2 · Die Kennlinien des variablen Entzerrers mit diesen Werten sind in F i g. 8 dargestellt. Die Filter SF₁, SF₂ ... SF_M sind so ausgelegt, daß sie eine einfache Bandpaß-Kennlinie haben, die sich mit der benachbarten Kennlinie bei einer Dämpfung von m χ 3 db (F i g. 8 a) überlappt. Die entsprechenden variablen Kennlinien des Entzerrers sind in F i g. 8 b dargestellt. In Fig. 8b bezeichnet die Grunddämpfung <9₀ eine Referenzlinie für den Fall, daß keine Schleife, wie oben beschrieben, vorhanden ist. Die Kennlinien 1, 2 ... M, wie sie in der Zeichnung gezeigt sind, können erhalten werden, indem der Wert der veränderbaren Widerstände Ro geändert wird. Eine Reflexion am Punkt A der F i g. 6 kann verringert werden, indem parallel ein Impedanz-Kompensationskreis CN, der L, C und R enthält, eingesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Variabler Entzerrer mit einem zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang liegenden Vierpol X mit dem Ubertragungskoeffizienten x, mit einer zu dem Vierpol X parallelgeschalteten Reihenschaltung von Vierpolen Z₁, a K und Z₂ mit Übertragungskoeffizienten J₁, ak bzw. J₂ ^und mit einem "Vierpol Y mit dem Ubertragungskoeffizienten y, der parallel zu dem Vierpol aK geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertragungskoeffizienten x, y, J₁ und J₂ ^so gewählt werden, daß gilt J₁ · J₂ = 2xy, daß die variable Frequenzkennlinie durch den einseitig gerichteten Ubertragungskoeffizienten ak des Vierpols aK bestimmt wird und daß das gewünschte übertragungsmaß des Entzerrers durch Änderung der reellen Komponente dieses Ubertragungskoeffizienten erhalten wird (F i g. 1 und 2).

2. Variabler Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vierpole als Trennnetzwerk geschaltet sind (F i g. 6).

3. Variabler Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Vierpole von Differentialübertragern gebildet ist (F i g. 3 bis.8).