DE1800947B2

DE1800947B2 - Einrichtung zur pegelsteuerung unter verwendung fremdgeheizter heissleiter

Info

Publication number: DE1800947B2
Application number: DE19681800947
Authority: DE
Inventors: Heinz Wenzl Rudolf Dipl Ing 8000 München Silbermann Gerhard Dipl Ing 8520 Erlangen Licht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1968-10-03
Publication date: 1972-12-21
Also published as: DE1800947A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Pegelsteuerung in leitungsgebundenen Übertr.gungswegen für elektrische Signale, beispielsweise Groß-Gemeinschafts-AntennenL llagen, unter Verwendung einer eine pegelabhängige Stellgröße liefernden Steuerspannung und eines in Abhängigkeit von dieser Stellgröße in seiner Dämpfung einstellbaren, im Zuge des Übertragungsweges eingeschalteten, in Form eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten Stellgliedes, das im Längszweig zwei in Serie geschaltete ohmsche Widerstände mit einem dem Wellenwiderstand Her Übertragungsleitung entsprechenden Widerstandst« und im Überbrückungs- bzw. Querzweig je einen fremdgeheizten Heißleiter enthält, deren Heizwicklungen derart im Zuge einer Steuerschaltung eingeschaltet sind, daß bei Schwankungen der Signalpegel eine gegensinnige und bei Schwankungen der Temperatur eine gleichsinnige Änderung der Heizströme in der Weise bewirkt wird, daß über dem gesamten Stellbercich das Produkt aus den beiden Heißleiterwiderständen stets dem Quadrat des Wellenwiderstandes der Übertragungsleitung entspricht.

Zur Pegelkonstanthaltung in leitungsgebundenen Ubertragungsstrecken werden im allgemeinen entweder Regelverstärker oder beidseitig an den Wellenwiderstand der Übertragungsstrecke angepaßte Dämpfungsstellglieder verwendet. Regelschaltungen innerhalb eines Verstärkers sind jedoch wegen der mechanischen und elektrischen Verknüpfung mit dem Verstärker nicht universell verwendbar und verändern außerdem, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, die Übertragungskurve und die Aussteuerungseigenschaften des Verstärkers.

Auch die Verwendung von Stellgliedern mit Motorregelung ist in den meisten Anwendungsfällen, beispielsweise in Gemeinschaftsantennenanlagen, wegen

F i g. 3 eine Steuerschaltung für ein HeifSeter-Stellglied nach F i g. 1,

F i g. 4 eine andere Steuerschaltung für ein Heißleiter-Steliglied nach F i g. 1.

Das in F i g. 1 dargestellte Schaltbild eines Heißleiter-Stellgliedes zeigt ein überbröcktes T-Glied, dessen Längszweig aus zwei ohmschen Widerständen Z mit einem dem Wellenwiderstand der Übertragungs-

g , n leitung entsprechenden Widerstandswert besteht und

gen der Signalpegel eine gegensinnige jid bei Schwan- io in dessen Überbrückungs- bzw. Querzweig je ein kungen der Temperatur eine gleichsinnige Änderung fremdgeheizter Heißleiter R bzw. W eingeschaltet ist. der Heuströme bewirkt wird, wobei jedoch eine aus- Damit ein derart aufgebautes SteDgUed innerhalb des reichende Temperaturkompensation nur mit einem Stellbereichs und bei allen normalerweise auftretenden relativ kompliziert aufgebauten Kompensationsnetz- Umgebungstemperaturen beidseitig an den Wellenwerk erreicht werden kann. Man hat deshalb derartige »5 widerstand der Übertragungsstrecke angepaßt ist, muß Heilileiterstellglieder bislang nur in den Fällen ver- stets folgende Bedingung erfüllt sein, wonach das d i Produkt aus den beiden Heißleiterwiderständen gleich

dem Quadrat des Welle—Aiderstandes der Über-

des hohen Aufwandes und der damit verbundenen hohen Koster nicht möglich.

Von der ttföglichkeit, Pegelstellglieder mit Heißleitern aufzubauen, hat man bisher nur wenig Gebrauch gemacht, \seil hier stets eine unerwünschte Abhängig- 5 keit der Anpassung von der Umgebungstemperatur auftritt. Es ist iwar aus der Zeitschrift »NTZ« 1963, S. 263 bis *68, bekannt, indirekt geheizte Heißleiter in Dual-Schaltung so zu betreiben, daß bei Schwankund Sil

tragungsleitung ist, d. h.

R-W-Z-

Das bedeu'et. daß bei jedem beliebige Dämpf ungsvert gleichzeitig folgende Beziehungen für die beiden Heißleiterwiderstände gelten müssen

H — · χ

W-Z-—.
^r

\Nie aus dem Kennlinienfeld der F i g. 2 hervorgeht besteht bei indirekt geheizten Heißleitern in einem weiten Bereich ein annähernd logarithmischer Zusammenhang zwischen dem Heizstrom Jh (Abszisse) und dem Heißleiterwiderstand R bzw. if (Ordinate).

g g

wendel, wenn eine Einschaltung im Gegenkoppmngsnetzwerk eines Verstärkers möglich war und die Heißleitersiellglicder nicht unmittelbar im Leitungszug der Cbertragungsstrecke eingeschaltet weiden mußten.

Aufgabe vorliegender Erfindung is; es vor allem, eine Steuerschaltung für ein aus fremdgeheizten Heißleitern aufgebautes Stellglied zu schaffen, das wenig störanfällig und sowohl innerhalb des gesamten Stellbereichs als auch innerhalb des Umgebungstemperatur- ²5 bereichs eingangs- und ausgang&seitig ausreichend gut angepaßt ist.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Einrichtung
der eingangs genannten Art bezieht, wird die gestellte
Aufgabe in der Weise gelöst, daß die Heizwicklungen 30
der beiden Heißleiter in Serie geschaltet sind und an
einer vom Signalpegel unabhängigen Spannung liegen.
daß der Heizwicklung des im Cberbrückungszvveig
liegenden Heißleiters ein unveränderbarer ohmscher
Widerstand und der Heizwicklung des im Querzvveig 35 Nutzt man nun diesen »Arbeitsbereich« aus, so ergeben liegenden Heißleiters ein veränderbarer, von der je- sich zwei Stcuerschaltungen (s. Fig. 3 und 4). mi' welligen pegelabhängigen Stellgröße abhängiger Wider- denen die unter (2) und (3i genannten Bedingungen stand parallel geschaltet ist und daß den beiden erfüllt werden können.

Parallelschaltungen ein in Abhängigkeit von der In Fig. 3 ist das Ersatzschaltbild für eine Spannungs-

Temperatur veränderbarer Spannungsteilerwiderstand 40 stabilisierte Steuerschaltung ai.gegeben. Aus einer vorgeschaltet ist, der bei zunehmender Temperatur Spannungsquelle Emit Inner.widerstand/?/ wird mitteis eine Abnahme und bei abnehmender Temperatur eine eines spannungsregelnden Gliedes, das durch den Zunahme des durch die Heizwicklungen der beiden Kollektcr-Emitter-Widerstand Rn eines spannungs-Heißleiter fließenden Nennstromes bewirkt. regelnden Transistors svmbolisiert ist. eine Spannung

Die gestellte Aufgabe kann aber auch in der Weise 45 ti hergeleitet, die stets unabhängig vom Signalpegel gelöst werden, d^ß die Heizwicklungen der beiden ist. Diese Spannung Cl liegt an einem Spannungsteiler, Heißleiter parallel geschaltet sind, daß der Heizwick- der aus e.nem festen ohmschen Widerstand Rl und lung des im Lberbrickungszweig liegenden Heiß- einem variablen, von der Stellgröße abhängigen Widerletters ein unveränderbarer ohmscher Widerstand in stand Rn besteht, wobei letzterer beispielsweise vom Serie und de·· Heizwicklung des im Querzweio liegenden 50 Kollektor-Emitter-Widerstand eines von der Stell-Heißleiters ein veränderbarer, von der jeweiligen pegel- größe gesteuerten Transistorf nachgebildet wird, abhängigen Stellgröße abhängiger Widerstand eben- Diesen beiden Widerständen Al und Rn sind die in falls in Serie geschaltet ist, daß die durch die beiden Serie geschalteten Heizwicklungen der beiden Heiß-Heizvvicklungen fließenden Teilströme aus einem vom leiter P. und W in der Weise zugeordnet, daß die Heiz-Signalpege! unabhängigen Su-nmenstrom zusammen- 55 wicklung Rm von Heißleiter R parallel zum Widergesetzt sind und daß der Parallelschaltung der beiden standöl und die Heizwicklung R_m von Heiß-Heizwicklungen ein in Abhängigkeit von der Tempe- leiter W parallel zum Widerstand R_Tx liegt. Der ratur veränderbarer Spannungsteilerwiderstand vorge- Widerstand R\ ist dabei wesentlich kleiner gewählt schaltet ist. der bei zunehmender Temperatur eine Ab- als der Widerstand Ä_Ä2 der Heizwicklungen. Die nähme und bei abnehmender Temperatur eine Zu- 60 Spannung Ul und die Größe der beiden Widernahme des durch die Heizwickluneen der beiden Heiß- stände Rl und Rti sind außerdem so bemessen, daß leiter fließenden Nennstromes bewirkt. beispielsweise bei gleichem Widerstandswert für die

Die Erfindung wird an Hand von Figuren näher Spannungsteiler-Widerstände R1 und Rn in beiden erläutert. Es zeigt Heizwicklungen jeweils der Strom J.\_enn fließt, wobei

F i s. 1 das Schaltbild eines Heißleiter-Stellgliedes, 65 unter Λν,η« derjenige Strom zu verstehen ist, der F i g. 2 die Abhängigkeit des Heiß.eiter-Widerstan- jeweils dann fließt, wenn der Widerstandsvvert des des vom Heizstrom bei verschiedenen Umgebungs- Heißleiters genau dem Wert des Wellenwiderstandes temoeraturen, der Übertragungsleitung entspricht. Be: voneinander

abweichenden Werten für Rl und Rn gilt dann die allgemeine Bedingung, daß die Summe aus den beiden Heizströmen Jhr und Jhw stets gleich dem doppelten Wert des Nennstromes J^cnn ist. Zur Einhaltung dieser Beziehung Jhr + Jhw — 2 Jxenn ist es jedoch erforderlich, daß die am Spannungsteiler Al, Rt₁ anliegende Spannung i/l auch bei einer Änderung des dem Spannungsteiler zugeführun Stromes Jl und unabhängig von einer Signalpegeländerung konstant bleibt, was mit Hilfe des spannungsregelnden Transistors mit dem Kollektor-Emitter-Widerstand /?r₂ erreicht wird_;<

Bei einer Änderung der Umgebungstemperatur dagegen bringt der durch einen weiteren Heißleiter gesteuerte Widerstand Rt₂ die Spannung Ul auf den Wert UV. Dadurch wird erreicht, daß sich beispielsweise bei Rti = /21 in den Heizwicklungen der beiden Heißleiter R und Wein veränderter Nennstrom J'Nenn einstellt, und zwar bei ansteigender Umgebungstemperatur ein niedriger Nennstrom, und umgekehrt. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wandert der mittlere bei der Umgebungstemperatur von Tu = + 20° C auf tretende Arbeitspunkt A der beiden Heißleiter parallel zur Abszisse nach links auf die der veränderten Temperatur von beispielsweise Tu = + 50° C entsprechende Kennlinie zum Arbeitspunkt A'. Somit bleibt auch bei einer Temperaturänderung die unter (1) genannte Bedingung: R-W=Z² erfüllt. Bei einer Temperaturänderung auf Tu = — 2O⁰C stellt sich der Arbeitspunkt A" und der Nennstrom J"Nenn ein.

In der F i g. 4 ist das Ersatzschaltbild einer stromstabilisierten Pegelsteuerschaltung angegeben. Hier liefert die Spannungsquelle E mit Innenwiderstand Ri mit Hilfe eines stromregelnden Gliedes (symbolisiert durch den Kollektor-Emitter-Widerstand R'T₂ eines stromregelnden Transistors) einen Strom Jl, dessen Stromstärke unabhängig vom jeweiligen Signalpegel bleibt. Dieser stabilisierte Strom Jl wird einer Parallelschaltung, bestehend aus einem Zweig mit der Heizwicklung des Heißleiters R und einem ohmschen Widerstand R V und einem zweiten Zweig mit der Heizwicklung des Heißleiters W und dem variablen Widerstand R'n zugeführt. R'n stellt beispielsweise wiederum den Kollektor-Emittcr-Widerstand eines

ίο von der Stellgröße gesteuerten Transistors dar. Die Stromstärke von Strom Jl und die Größe der Widerstände R V und R'n sind auch hier so gewählt, daß unabhängig von der Signalpegeländerung die Summe aus den beiden Heizströmen Jhr und Jhw stets gleich

is dem doppelten Wert des Nennstromes ist, d. h. /1—2 JNenn· Bei gleichem Widerstandswert für die Widerstände RV und R'n, wobei der Widerstand von R V wesentlich größer ist als der Widerstand der Heizwicklungen Rnz, fließt auch hier in jedem der beiden Heißleiter der Nennstrom Jsenn·

Der Widerstand R'T₂ steuert zusätzlich noch den Strom /1 in Abhängigkeit von der Temperatur, so daß sich ebenso wie bei der Schaltung nach F i g. 3 bei einer Temperaturänderung eine Änderung des Nennstromes ergibt. Die Bedingung R-W = Z² bleibt somit auch hier sowohl bei einer Signalpegeländerung als auch bei einer Temperaturänderung erfüllt.

Die in F i g. 3 und 4 dargestellten Steuerschaltungen können zweckmäßigerweise auch so bemessen sein, daß zwei oder mehrere Stellglieder nach F i g. 1 gespeist werden können. Dies erweist sich vor allem dann als sehr vorteilhaft, wenn ein größerer Stellbereich überstrichen werden muß und deshalb mehrere Stellglieder hintereinander in den Leitungszug eingeschaltet werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Pegelsteuerung in leitungsgebundenen Übertragungswegen für elektrische Signale, beispielsweise Groß-Gemeinschaftsantennenanlagen, unter Verwendung einer eine pegelabhängige Stellgröße liefernden Steuerspannung und eines in Abhängigkeit von dieser Stellgröße in seiner Dämpfung einstellbaren, im Zuge des Übertragungsweges eingeschalteten, in Form eines über- brückten T-Gliedes aufgebauten Stellgliedes, das im Längszweig zwei in Serie geschaltete ohmsche Widerstände mit einem dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung entsprechenden Widerstandswert und im Überbrückungs- bzw. Querzweig je einen fremdgeheizten Heißleiter enthält, deren Heizwicklungen derart im Zuge einer Steuerschaltung ein je schaltet sind, daß bei Schwankungen der Signalpegel eine gegensinnige und bei Schwankungen der Temperatur eine gleichsinnige Änderung der Heizströme in der Weise bewirkt wird, daß über dem gesamten Stellbereich das Produkt aus den beiden Heißleiterwiderständen stets dem Quadrat des Wellenwiderstandts der Übertragungsleitung entspricht, dadurchgekennzeichnet, daß die Heizwicklungen der Weiden Heißleiter (R, W) in Serie geschaltet sind und an einer vom Signalpccl unabhängigen Spannung(Ul) liegen, daß der Heizwicklung des im Überbrückungszweig liegenden Heißleiters (ti) ein unveränderbarer ohmscher Widerstand (RI) und der Heizwicklung des im Querzweig liegenden Heißleiters (W) ein veränderbarer, von der jeweiligen pegelabhängigen Stellgröße abhängiger Widerstand (Rti) parallel geschaltet ist und daß den beiden Parallelschaltungen ein in Abhängigkeit von der Temperatur veränderbarer Spannungsteilerwiderstand (Rtz) vorgeschaltet ist, der bei zunehmender Temperatur eine Abnahme und bji abnehmender Temperatur eine Zunahme des durch die Heizwicklungen der beiden Heißleiter (R, W) fließenden Nennstromes (JNenn) bewirkt (F i g. 3).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des unveränderbaren ohrri-"'."hen Widerstandes (Rl) sehr viel kleiner gewählt ist, als der Widerstand (Rn₁) der Heizwicklungen der beiden Heißleiter (F i g. 3).

3. Einrichtung zur Pegelsteuerung in leitungsgebundenen Ubertragungswegen für elektrische Si- 5» gpale, beispielsweise Groß-Gemei nschaftsantennenanlagen, unter Verwendung einer eine pegelabhängige Stellgröße liefernden Steuerspannung und eines in Abhängigkeit von dieser Stellgröße in seiner Dämpfung einstellbaren, im Zuge des Übertragungsweges eingeschalteten, in. Form eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten Stellgliedes, das im Längszweig zwei in Serie geschaltete ohmsche Widerstände mit einem dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung entsprechenden Widerstandswert und im Überbrückungs- bzw. Querzweig je einen fremdgeheizten Heißleiter enthält, deren Heizwicklungen derart im Zuge einer Steuerschaltung eingeschaltet sind, daß bei Schwankungen der Signalpegel eine gegensinnige und bei Schwankungen der Temperatur eine gleichsinnige Änderung der Heizströme in der Weise bewirkt wird, daß über dem gesamten Stellbereich das Produkt aus den beiden Heißleiterwiderstanden stets dem Quadrat des WeHcnwiderstandes der Übertragungsleitung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwicklungen der beiden Heißleiter (R, W) parallel geschaltet sind, daß der Heizwicklung des im Überbrückungszweig liegenden Heißleiters (JR) ein unveränderbarer ohmscher Widerstand (Al') in Serie und der Heizwicklung des im Querzweig liegenden Heißleiters (W) ein veränderbarer, von der jeweiligen pegelabhängigen Stellgröße abhängiger Widerstand (R¹Ti) ebenfalls in Serie geschaltet ist, daß die durch die beiden Heizwicklungen fließenden Teilströme aus einem vom Signalpegel unabhängigen Summenstrom (/1) zusammengesetzt sind und daß der Parallelschal tung der beiden Heizwicklungen ein in Abhängigkeit von der Temperatur veränderbarer Spannungsteilerwiderstand (R'T₂) vorgeschaltet ist, der bei zunehmender Temperatur eine Abnahme und bei abnehmender Temperatur eine Zunahme des durch die Heizwicklungen d:r beiden Heißleiter (R, W) fließenden Nennstromes (J\_enn) bewirkt (F i g. 4).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, üaß der Wert des unveränderbaren ohmschen Widerstandes(Ri') sehr viel größer gewählt ist als der Widerstand (Riiz) der Heizwicklungen der beiden Heißleiter (F i e. 4).