DE1906250B2 - Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler zur Einstellung der Betriebsdämpfung in einem Trägerfrequenzsystem - Google Patents

Description

0>ie Erfindung betrifft einen stufenlos veränderbaren kapazitiven Spannungsteiler zur Einstellung der Betriebsdämpfung in einem Trägerfrequenzsystem.

Am niederfrequenten Ausgang trägerfrequenter Endgeräte ist zur Einstellung der externen Betriebsdämpfur.g und zum Abgleich interner Bauteiletoleranzen ein Stellbereich von ungefähr +0,5 Np erforderlich. Außerdem besteht die Notwendigkeit, daß die Einstellung der Betriebsdämpfung innerhalb des Übertragungsbereiches weitgehend frequenzunabhängig erfolgt Bisher wurden zur manuellen Einstellung der Betriebsdämpfung in Trägerfrequenz-Endgeräten entweder veränderbare Widerstände in Form von Potentiometern oder in Stufen umschaltbare Widerstände benutzt. Mit Potentiometern ist zwar ein großer Stellbereich erzielbar, ihrer Anwendung stehen aber Kontaktschwierigkeiten entgegen, die selbst bei aufwendigen und damit teuren Konstruktionen nicht vermieden werden konnten. Man hat nun versucht, dieses Problem durch die Verwendung eines Stufenschalters zu umgehen, mit dessen Hilfe verschiedene Widerstände einschaltbar sind. Diese Lösung hat aber bei erheblichem Aufwand an Bauteilen den Nachteil, daß wegen der begrenzten Stufenzahl des Schalters entweder der Einstellbereich zu klein ist oder aber zu große Einstellsprünge auftreten.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 42 389 ist ein kapazitiver Dämpfungsregler mit erdunsymmetrischem Aufbau bekannt, der als kapazitiver Dämpfungsregler zur Einstellung der Betriebsdämpfung in Trägerfrequenzsystemen verwendet wird. Außerdem ist es aus dem Buch »Übertragungstechnik im Fernmeldeweitverkehr«. Teil Ii, von Dr. Ing. O. Henkle r, S. 371 bekannt, regelbare Kondensatoren zur kapazitiven Spannungsteilung zu verwenden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Einseitenband-Trägerfrequenzsystem mit einer aus zwölf Sprachbändern über eine Vormodulationsstufe aufgebauten Grundprimärgruppe zu schaffen, bei dem die Einstellung der Betriebsdämpfung an einem Stellglied erfolgt, das unter Berücksichtigung der auf dem Gebiet der Trägerfrequenztechnik gestellten Anforderungen einfach im Aufbau und betriebssicher ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Trägerfrequenzsystem nach dem Prinzip der Vormodulation aufgebaut ist, daß der Kapa.'itätswert der Teilerkapazitäten klein und in der Größenordnung von etwa 100 pF ist und daß der kapazitive Spannungsteiler jeweils zumindest auf der Empfangsseite des Trägerfrequenzsystems zwischen den Grundprimärgruppenfiltern und den Kanalmodulatoren angeordnet ist.

Durch diese Maßnahmen erhält man ein Einseitenband-Trägerfrequenzsystem, mit dem stufenlose, kontakt- und unterbrechungsfreie und im wesentlichen frequenzunabhängige Betriebsdämpfungseinstellung gewährleistet ist. Die Frequenzunabhängigkeit wird dabei um so geringer, je kleiner der Innenwiderstand der Quelle und je größer der Belastungswiderstand des Spannungsteilers ist. Im Idealfall, wenn der Innenwiderstand der Quelle zu Null wird, der Belastungswiderstand unendlich ist und die Kondensatoren des Teilers frei von Verlustwiderständen sind, verschwindet diese Frequenzabhängigkeit vollkommen. Da aber innerhalb des Übertragungskanals eine geringfügige Frequenzabhängigkeit zulässig ist, dürfen die Werte des Innenwiderstandes der Quelle und des Belastungswiderstandes von den Idealwerten abweichen. Durch das Prinzip der Vormodulation liegen die Kanäle, deren Betriebsdämpfungen mit Hilfe des kapazitiven Spannungsteilers eingestellt werden soll, in höheren Frequenzbereichen, beispielsweise 48,3 ... 51,4 kHz auf der Sendeseite, bzw. 60 ... !08 kHz auf der Empfangsseite, so daß auch bei der Verwendung von verhältnismäßig kleinen Teilerkapazitäten ( < 100 pF), trotz der unvermeidbaren ohmschen Belastung des kapazitiven Teilers, nahezu Frequenzunabhängigkeit erreichbar ist. Wegen der

Parallelschaltung der Kanalmodulatoren der zwölf Obertragungskanäle am Ausgang des Grundprimärgruppenfilters _erf_o]_gt auf der Empfangsseite über die endlichen Symmetrien der Kanalmodulatoren und den Scheinwiderstand des Grundprimärgruppenfilters eine Verkopplung der Kanalträger. Über den Klirrfaktor zweiter Ordnung führt diese Trägervtrkopplung zu verständlichem Nebensprechen der Kanäle. Durch die Anordnung des kapazitiven Spannungsteilers vor den Kanälmodulator wird dieses Nebensprechen weitgehend beseitigt Beispielsweise bewirkt der kapazitive Spannungsteiler zusammen mit einer nachfolgenden Trennstufe eine zusätzliche Entkopplungsdämpfung von >5,5 Np-^Au*^der Sendeseite wird die Entkopplung der am Ausgang parallelgeschalteten Modulatoren über die Symmetrie und die geringe Rückwirkung der Modulatoren erreicht, so daß es hier nicht erforderlich ist, den kapazitiven Spannungsteiler am Ausgang eines Kanalmodulators anzuordnen. Wegen der Forderung, die Betriebsdämpfung des Sprachbandes und des Sienaltones gemeinsam einzustellen, wird der Signalton auf der Sendeseite vor dem kapazitiven Spannungsteiler eingekoppelt und auf der Empfangsseite hinter dem Spannungsteiler ausgekoppelt.

Wenn auf der Sendeseite der Quellenwiderstand von Kanal- und Signalfilter zu groß, der durch den Kanalmodulator gegebene Belastungswiderstand des kapazitiven Spannungsteilers hingeger. zu klein ist, besteht die Gefahr, daß innerhalb des Übertragungsbereichs unzulässige Frequenzabhängigkeiten auftreten. Das gleiche gilt auch für die Empfangsseite, wenn der Quellenwiderstand des den kapazitiven Spannungsteilei speisenden Grundprimärgruppenfilters zu hoch und der Eingangswidersland des Kanalmodulators zu niedrig ist. Diese Frequenzabhängigkeiten werden dadurch behoben bzw. auf ein zulässiges Maß begrenzt, daß der kapazitive Spannungsteiler sendeseitig nicht mehr unmittelbar vom Signal- und Kanalfilter, sondern über eine Schaltung niedrigen Quellenwiderstandes, die beispielsweise ein Übertrager oder eine Verstärkerschaltung niedrigen Ausgangswiderstandes sein kann, gespeist wird. Empfangsseitig wird, sofern die Notwendigkeit besteht, eine derartige Schaltung zwischen Grundprimärgruppenfilter und kapazitiven Spannungsteiler eingefügt. In entsprechender Weise wird der kapazitive Spannungsteiler sende- und empfangsseitig nicht mehr unmittelbar vom Kanalmodulator, sondern mittelbar von einem Verstärker hohen Eingangswiderstandes abgeschlossen.

Desgleichen löst die Erfindung die ihr zugrunde liegende Aufgabe auch dadurch, daß das Stellglied als ein in seinem Teilerverhältnis auf mechanischem Wege stufenlos veränderbarer, kapazitiver Stromteiler ausgebildet ist, der von einer hochohmigen Quelle gespeist und an seinem Ausgang niederohmig belastet ist. Dabei wird der kapazitive Stromteiler auf der Sendeseite entweder unmittelbar oder über eine Schaltung hohen Quellenwiderstandes vom Kanal- und Signalfilter gespeist und entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkers niedrigen Eingangswider-Standes vom Kanalmodulator abgeschlossen und auf der Empfangsseite entweder unmittelbar oder über eine Schaltung hohen Quellenwiderstandes vom Grundprimärgruppenfilter gespeist und entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkers niedrigen Eingangswiderstandes vom Kanalmodulator abgeschlossen.

Hierdurch erhält man ein Einseiienband-Trägerfrequenzsystem, bei dem die Einstellung der Betriebsdämpfung mit einem kapazitiven Stromteiler erfolgt. Dieser Teiler wird von einer Quelle hohen, im Idealfall unendlich hohen Innenwiderstandes usid damit mit eingeprägtem Strom gespeist. Die Belastung des Teilers ist niederohmig, also im Idealfall mit einem Widerstand, dessen Wert gleich Null ist. Aus Gründen der Dualität ergeben sich durch diese Maßnahmen prinzipiell die gleichen Vorteile, die beim Einseitenband-Trägerfrequenzsystem, bei dem die Betriebsdämpfungseinstellung mit einem kapazitiven Spannungsteiler erfolgt, angeführt wurden. Sendeseitig kann beispielsweise eine ausreichend hochohmige Speisung des kapazitiven Stromieilers durch die Verwendung mechanischer Kanalfilter gewährleistet sein. Bei mechanischen Kanalfiltern kommen insbesondere solche in Betracht, die Biegeschwinger als Resonatoren haben. Wenn jedoch die Notwendigkeit besteht, die Frequenzunabhängigkeit noch weiter zu steigern, wird der kapazitive Stromleiter, sende- wie empfangsseitig, unter Zwischenschaltung einer Schaltung hohen Quellenwiderstandes beispielsweise eines in Basis- oder Emitterschaltung betriebenen Transistorverstärkers, eines Feldeffekt-Transistorverstärkers oder eines einfachen Übertragers gespeist und unter Zwischenschaltung eines Verstärkers niedrigen Eingangswiderstandes vom Kanalmodulator abgeschlossen.

Vorzugsweise ist der kapazitive Spannungs- bzw. Stromteiler als L-Glied ausgebildet, dessen Teilerverhältnis durch einen, in seinem Querzweig liegenden, in seiner Kapazität stufenlos veränderbaren Kondensator einstellbar ist.

Der kapazitive Teiler kann dabei als symmetrisches oder unsymmetrisches L-Glied ausgebildet sein. Vorzugsweise befindet sich ein Kondensator unveränderbarer Kapazität im Längszweig und ein Kondensator veränderbarer Kapazität im Querzweig des L-Güedes. Der Einstellbereich der Betriebsdämpfung ist durch das Verhältnis der Kapazität des im Längszweig liegenden Kondensators zur maximal bzw. minimal einstellbaren Kapazität des im Querzweig liegenden Kondensators gegeben. Die Anordnung des veränderbaren Kondensators im Querzweig des L-Gliedes hat den Vorteil, daß der Rotor des variablen Kondensators, der mit der Welle des Kondensators verbunden ist, an das gemeinsame Massepotential der Schaltungsanordnung gelegt werden kann. Damit werden unerwünschte Einstreuungen, insbesondere beim Einstellen der gewünschten Betriebsdämpfung weitgehend vermieden.

Schließlich ist die Kreismittenfrequenz des kapazitiven Spannungs- bzw. Stromteilers so gewählt, daß sie bei der Mittelstellung des veränderbaren Kondensators in der geometrischen Mitte des zu übertragenden Frequenzbandes liegt. Hierdurch wird die geringstmögliche Frequenzabhängigkeit im gesamten Ubertragungsbereich erreicht, wobei die Frequenzabhängigkeit in der Mittelstellung des veränderbaren Kondensators am kleinsten ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild von Sende- und Empfangsseite eines gemäß der Erfindung aufgebauten Kanalumsetzer mit Vormodulation, mit einem kapazitiven Spannungsteiler zur Einstellung der Betriebsdämpfung. Die Zahlenangaben in der Zeichnung bedeuten die Frequenzen in Kilohertz.

Auf der Sendeseite durchläuft das Sprachband Flan

(0,3... 3,4 kHz) einen Amplitudenbegrenzer Bi. Die Begrenzung setzt bei Überschreitung des Nenneingangspegels um +0,7 Np ein. Der nachfolgende Niederfrequenztiefpaß TI dämpft die Spiegelfrequenzen am Eingang des Vormodulators VMl um > 3,0 Np. Im Vormodulator VMi wird das Sprachband mit dem Vormodulationsträger 48 kHz umgesetzt. Das Kanalfilter AiFI siebt das obere Seitenband 48,3 ... 51,4 kHz aus. Es gelangt auf den in seinem Teilerverhältnis stufenlos veränderbaren kapazitiven Spannungsteiler Pi. Parallel dazu wird über den Signalmodulator SMl und das Signalfilter 5Fl der Signalton 51,85 kHz eingespeist. Die Einspeisung des Signaltones erfolgt vor dem kapazitiven Spannungsteiler Pi. Damit bleibt bei der Betriebsdämpfungseinstellung der Pegelabstand des Signaltones vom Sprachband erhalten. Der Stellbereich des kapazitiven Teilers ist dabei so bemessen, daß ein eigener interner Prüffeldabgleich der Restdämpfung nicht mehr erforderlich ist. Der Kanalmodulator KMi setzt das Sprachband 48,3 ... 51,4 kHz und den Signalton 51,85 kHz mit einem der Kanalträger KTi .. KTl (156, 152 ... 112kHz) in das Grundprimärgruppenband 60 ... 108kHz um. Zwölf Kanalmodulatoren werden am Eingang des Grundprimärgruppenfilters GFI parallel geschaltet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Zeichnung nur einer dieser Kanalmodulatoren, nämlich der Kanalmodulator KMi, dargestellt. Am Ausgang Flab des Grundprimärgruppenfilters GFI steht dann das Grundprimärgruppenband 60 ... 108kHz mit den zwölf Kanälen in Kehrlage zur Verfügung.

Auf der Empfangsseite Flan gelangt die Grundprimärgruppe über das Grundprimärgruppenfilter GFl auf den in seinem Teilerverhältnis stufenlos veränderbaren, kapazitiven Spannungsteiler Pl. Der Stellbereich des Spannungsteilers Pl ist auch auf der Empfangsseite so bemessen, daß ein eigener interner Prüffeldabgleich der Restdämpfung nicht mehr erforderlich ist. Neben der Pegeleinstellung bietet der kapazitive Spannungsteiler Pl noch den Vorteil der Entkopplung der am Grundprimärgruppenfilter GFl parallelgeschalteten Kanalmodulatoren, von denen nur der Kanalmodulator KMl dargestellt ist. Über die endlichen Symmetrien der Kanalmodulatoren und den Scheinwiderstand des Grundprimärgruppenfilters GFl wurden die Kanalträger KTi ... Κ1Λ2 ohne das Vorhandensein des kapazitiven Spannungsteilers Pl miteinander verkoppelt, was verständliches Nebensprechen der Kanäle zur Folge hätte. Im Kanalmodulator KMl wird mit einem der Kanalträger KTi ... ΚΤΊ2 (156 ... 112 kHz) das Primärgruppenband umgesetzt. Das Kanalfilter KFl siebt das dabei entstehende untere Seitenband 48,3 ... 51,4 kHz aus. Der ebenfalls am Ausgang des Kanalmodulators KMl entstehende Signalton 51,85 kHz gelangt über das Signalfilter SFl an den Signalempfänger SEI und weiter als Gleichstromsignal an den Ausgang Slab. Im Vormodulator VMl wird das trägerfrequcnte Sprachband 483 ... 51,4 kHz mit dem Vormodulationsträger 48 kHz in die Niederfrequenzlage (0,3 ... 3,4 kHz) umgesetzt. Der NF-Tiefpaß 72 (0... 3,4 kHz) unterdrückt die höheren Modulationsprodukte. Das Spraehband durchläuft dann den Kanalverstärkcr KVl, wobei es auf den gewünschten Übergabepegel angehoben wird und ist am Ausgang Flab verfügbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stuienlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler zur Einstellung der Betriebsdämpfung in einem Trägerfrequenzsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerfrequenzsystem nach dem Prinzip der Vormodulation aufgebaut ist, daß der Kapazitätswert der Teilerkapazitäten klein und in der Größenordnung von etwa 100 pF bemessen ist und daß der kapazitive Spannungsteiler jeweils zumindest auf der Empfangsseite des Trägerfrequenzsystems zwischen den Grundprimärgruppenfiltern und den Kanalmodulatoren angeordnet ist. '5

2. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler auf der Sendeseite entweder unmittelbar oder über eine Schaltung niedrigen Quellenwiderstandes vom Kanal- und Signa/filter gespeist wird.

3. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler auf der Sendeseite entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkers hohen Eingangswiderstandes vom Kanalmodulator abgeschlossen ist.

4. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler auf der Empfangsseite entweder unmittelbar oder über eine Schaltung niedrigen Quellenwiderstandes vom Grundprimärgruppenfilter gespeist wird.

5. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler auf der Emfpangsseite entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkers hohen Eingangswiderstandes vom Kanalmodulaior abgeschlossen ist.

6. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler als L-Glied ausgebildet ist, dessen Teilerverhältnis durch einen, in seinem Querzweig liegenden, in seiner Kapazität stufenlos veränderbaren Kondensator einstellbar ist.

7. Stufenlos veränderbarer kapazitiver Spannungsteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreismittenfrequenz des kapazitiven Spannungsteiler so gewählt ist, daß sie bei der Mittelstellung des veränderbaren Kondensators in der geometrischen Mitte des zu übertragenden Frequenzbandes liegt.