DE2047755C

DE2047755C - Einrichtung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung für einen Verstärker, insbesondere Transistorverstärker, in Hochfrequenzspannungen führenden Kabelnetzen

Info

Publication number: DE2047755C
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 1000 Berlin Dillenberger
Original assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Current assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Publication date: 1972-02-10

Description

Bei der Übertragung eines verhältnismäßig breiten

Es ist dabei für die Erfindung gleichbedeutend, ob der Verstärker aus einer oder aus mehreren Verstärkerstufen besteht. Falls der Verstärker, wie in der Praxis allgemein üblich, aus mehreren hintereinandergeschalteten Verstärkerstufen besteht, ist es für die

Hochfrequenzspektrums über Kabel tritt eine von i₅ Erfindung ohne Bedeutung, zwischen welchen Verder Höhe der zu übertragenden Frequenz und von stärkerstufen innerhalb des Verstärkerweges der der Kabellänge abhängige Dämpfung auf. Desgleichen steuerbare Widerstand als Dämpfungswiderstand einwirken sich Schwankungen der Kabeltemperatur oder geschaltet ist.

der Umgebungstemperatur des Kabels als Dämpfungs- Der wesentliche Vorteil der Einrichtung gemäß

änderungen aus, und zwar nimmt mit steigender Fre- ao der Erfindung besteht darin, daß ein verhältnismäßig quenz und steigender Temperatur die Kabeldämp- breites Frequenzband sowohl in seiner Frequenzlage, fung \ progressiv zu. Zur Kompensation der Tempe- der sogenannten »Schräglage«, als auch in seiner raturabhängigkeit der Kabeldämpfung sind Verfahren Amplitude (Pegel) mit einer einzigen Pilotfrequenz bekannt, bei denen von einer die zu übertragenden ausgeregelt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Hochfrequenzen aussendenden Endstelle aus, z. B. 15 Einrichtung gemäß der Erfindung, der sich aus dem von einer Fernseh-Ortsgemeinschaftsantennenanlage ersten Vorteil folgerichtig ergibt, ist der wesentlich oder einer dazugehörenden Verstärkereinrichtung, geringere Aufwand an elektronischen Bauelementen, zusätzlich eine oder zwei Pilotfrequenzen konstanten wie Selektivverstärkern für die Pilotfrequenzen. Pegels in das Kabel eingespeist werden, die dann Gleichrichtern, DirTerenzverstärkern und anderen etwa den gleichen temperaturbedingten Amplituden- 30 zur Regelung benötigten Bauelementen, als bei den änderungen wie das zu übertragende Hochfrequenz- bisher bekannten Einrichtungen, die mindestens zwei spektrum unterliegen. Der Übertragungsweg enthält
dabei ein oder mehrere regelbare Netz* erke, die in
Abhängigkeit von dem dort eintreffenden Pilotfrequenzpegel bzw. einer von diesem abgeleiteten 35
Regelspannung unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Sollpegels in temperaturkompensierendem
Sinne gesteuert werden. Als Stellregler für die beispielsweise aus mehreren Spulen, Kondensatoren und

Widerständen bestehenden Netzwerke dienen z. B. 40 stufe und dem Eingang einer zweiten Verstärkerstufe elektromechanisch arbeitende Einrichtungen wie Stell- liegt und daß das frequenzabhängige Gegenkoppmotoren und Schrittschaltwerke oder auch elektrc- lungsnetzwerk eine Reihenschaltung aus einem nische Einrichtungen, die als Stellglied einen Ther- ohmschen Widerstand und wenigstens einem Blindmistor, d. h. einen steuerbaren Widerstand mit nega- widerstand (Kapazität und/oder Selbstinduktion) tivcm Temperaturkoeffizienten auf Halbleiterbasis, 45 enthält, die zwischen dem Eingang der zweiten Veraufweisen, stärkerstufe und dem Eingang der ersten Verstärker-Für eine Temperaturkompensation bei Hoch- stufe liegt.

fn-quenzkabeln geeignete Netzwerke sind in den Gemäß einem weiteren F.rfindungsbeispiel kann

bisher üblichen Ausführungsformen jedoch verhält- die Einrichtung auch so getroffen sein, daß der nismäßig kompliziert aufgebaut. Auch eine andere 50 steuerbare Dämpfungswiderstand zwischen dem Ausbekannte Möglichkeit, die temperaturbedingten gang einer ersten Verstärkerstufe und dem Eingang Dämpfungsänderungen des Kabels durch einen im einer zweiten Verstärkerstufe liegt und daß das Gcgcnkopplungskrcis eines im Zuge der Kabelstrcckc frequenzabhängige Gegerikopplungsnetrwerk eine liegenden Verstärkers angeordneten Thermistor aus- ReihenschaHung aus einem ohmschen Widerstand /uglcichcn. dessen Widerstandswert sich in Abhängig- 55 und wenigstens einem Blindwiderstand (Kapazität keil von der Umgebungstemperatur des Kabels ändert und/oder Selbstinduktion) enthält, die zwischen dem und damit den Grad der Gegenkopplung bzw. der Ausgang der zweiten Verstärkerstufe und dem Aus Verstärkung regelt, ist insofern nachteilig, als nur gang der ersten Verstärkerstufe Hegt, temperaturbedingte Dämpfungsänderungen des Ka- Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann auch

bets innerhalbeinesverhältnismäßigklcincnFrequenz- 60 ein Netzwerk mit T-, Doppel-T- oder n-Giiedem behändes ausgeglichen werden und demzufolge eine Inhalten.

Anwendung für breitbandige Übertragungssysteme So kann in einem Anwendungsbeispiel gemäß der

nicht in Frage kommt. Erfindung die Einrichtung so getroffen sein, daß

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die parallel zu dem steuerbaren Dämpfung3wider3tand Verstärkung eines Transistorverstärkers in Kabel- «5 ein aus ohmschen Widerstünden bestehendes T-GHed netzen für breitbandige Hochfrequenzspannungen liegt.

derart automatisch zu regeln, daß auch die mit Weitere Einzelheiten der Einrichtung gemäß der

steigender Frequenz progressiv zunehmenden Ände- Erfindung sind an Hand in der Zeichnung darge-

Pilotfrequenzen benötigen, und zwar mindestens eine Pilotfrequenz zur Regelung der Frequenzlage und eine Pilotfrequenz zur Regelung der Amplitude.

In einem Anwendungsbeispiel gemäß der Erfindung kann in dem Fall, daß der Verstärker mindestens aus zwei Verstärkerstufen besteht, die Einrichtung so getroffen sein, daß der steuerbare D"mpfungswiderstand zwischen dem Ausgang einer ersten Verstärker-

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•tellter Ausführungsbeikpiele näher beschrieben und liegt, sondern gleichzeitig auch im Verstärkungs-

crluutert.hs zeigt _{weg zw}j_scnen ^_em Ausgang der ersten Trunsistor-

Mg. t eine Iransistorverstärkerstufe in an sich verstärkerstufe 1 und dem Eingang der zweiten

bekannten Gegenkopplungsschaltung, Transistorverstärkerstufe 2 angeordnet ist; auf diese

Mg. 2 ein Diagramm, das den Verlauf der Ver- 5 Weise wirkt der steuerbare Widerstands nicht nur itarkung einer Transislorverstärkerstufe in Abhängig- als Regelglied für den Frequenzgang, sondern gleichkeit von der Frequenz der Hochfrequenzspannung zeitig auch als Regelglied für die Amplitude des zu bei verschiedenen Schaltungsgegebenheiten erkennen verstärkenden Frequenzbandes, wobei das Frequenz-'"^LH\ _ band Z₁ bis /., eine verhältnismäßig große Breite an-

Mg. J und 4 zwei beispielsweise Einrichtungen io nehmen darf? Mittels der Einrichtung gemäß der Er-

gemaß der Erhndung mit je einer Transistorverstär- findung können mit nur einer einzigen Pilotfrequenz

kerstufe in Gegenkopplungsschaltung, beide Regelfunktionen, nämlich die Funktion der

Ί' ^eL^{ne beis}P^ie!sweise Einrichtung gemäß der Amplitudenregelung und die der Frequenzregelung,

Erfindung, bestehend aus einer Transistorverstärker- ermöglicht werden, so daß ein erheblich geringerer

siule mit einem teilweise als T-Glied ausgebildeten 15 Aufwand an elektronischen Bauelementen gegen-

Gegenkopplungsnetzwerk, über den bisherigen Anordnungen erforderlich ist,

Mg. 6 ein als Blockschaltung dargestelltes Aus- bei denen zumindest zwei Pilotfrequenzen benötigt

führungsbeispiel der Gesamteinrichtung gemäß der werden.

Erfindung, I_{n der} Fi g. 3 ist der Gege Lopplungskreis 3, 6, 9,

Fig. 7 eine beispielsweise Schaltungsanordnung ao 4, 5 zwischen der Basis und dem Kollektor der

der als Differenzverstärker ausgebildeten, in der ersten Transistorverstärkerstufe 1 angeordnet.

Fig. 6 dargestellten Verstärkerstufe, welche dem In der Fig. 4 ist die gleiche beispielsweise Ein-

Gej'enkopplungsnetzwerk die Steuerspannungen zu- richtung wiedergegeben wie in Fig. 3, jedoch ist

führt. hie..' der Gegenkopplungskreis 6, 3, S, 4, 9 zwischen

Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Transistorver- 35 der Basis und dem Kollektor der zweiten Transistor-

stäikerstufc in frequenzabhängiger Gegenkopplung*- verstärkerstufe 2 angeordnet. Der steuerbare Dümp-

schaltung. Im Kollektor-Basiskreis des Transistors 1 fungswiderstand 3 ist auch bei dieser Einrichtung

liegt ein Widerstand 3 in Serie mit einer Selbstinduk- zwischen dem Ausgang der ersten Verstärkerstufe 1

tion 4 und einem Kondensator 5. Es ist bekannt, den und dem Eingang der zweiten Verstärkerstufe 2 an-

Frequenzgang von Breitbandverstärkern mittels einer 30 geordnet.

solchen Transistorverstärkerstufe in Gegenkopp- Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der lungsschaltung zu regeln. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäßen Einrichtung. Die in dem Kollekder Widerstand 3 durch einen regelbaren Wider- tor-Basis-Kreis der Transistoi verstärkerstufe 1 anstand, z. B. Heißleiter, lichtgesteuertes Photoelement, geordnete Gegenkopplung ist hier als ein Netzwerk pin-Diode usw. ersetzt. 35 ausgebildet, bei dem parallel zu dem steuerbaren

In dem Diagiamm der Fig. 2 ist dargestellt, wie Dämpfungswiderstand 3 e> <i aus ohmsnhen Widersich eine solche Regelung des Frequenzganges prak- ständen bestehendes T-Gl:«:d 7 liegt,
tisch auswirkt. Die gestrichelten Kurven zwischen Die aus Kondensator 5, Selbstinduktion 4 und einden zu verstärkenden Frequenzen /, bis /₂ deuten stellbarem ohmschen Widerstand 9 bestehende Reiden Zustand bei nichtgeregeltem Verstärker an. Die 40 henschaltung liegt an einem vorzugsweise einstell-Pegel der beiden Frequenzen /, und /₂ weichen stark baren Abgriff 8 eines Längszweiges des T-Gliedes 7. voneinander ab, während sie bei geregeltem Ver- Das Querglied des überbrückten T-Gliedes 1 ist ein stärker praktisch gleiche Werte annehmen (nicht ge- zweiter steuerbarer Widerstand 10, der zu dem strichelte Kurve). Die Regelung kann z. B. in be- steuerbaren Dämpfungswiderstand 3 gegensinnig kannter Weise durch Beeinflussung des steuerbaren 45 durch die Regelspannung gesteuert wird.
Widerstandes 3 mittels einer Pilotfrequenz;,, bewirkt Fig. 6 zeigt die Gesamtanordnung eines Ausfühwerden. Die Pilotf^requenz f_P kann dabei sowohl rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung, außerhalb als auch innerhalb des zu übertragenden Am Eingang der Kabelleitung, beispielsweise in Frequenzbandes /,—/₂ liegen. einer Gemeinschaftsantennenanlage, werden die von

Erfindungsgemäß ist der steuerbare Widerstand 3 „o der Antenne ankommenden Signale in der sogenann-

als Dämpfungswiderstand in dem Verstärkerweg, ten Kopfstation 15 in Kanalverstärkern auf den

beispielsweise zwischen dem Ausgang einer ersten gleichen Pegel gebracht und nach der Zufügung

Verstärkerstufe 1 und dem Eingang einer zweiten einer von dem Pilotgenerator 16 erzeugten Püotfre-

Verstärkerstufe 2 (Fig. 3 und 4) angeordnet, und quenz/,, durch die Kabelstrecke 20 in der benötigten

zwar so, daß er gleichzeitig einen Teil der frequenz- 55 Frequenzbreite /, bis /₂ weitergeleitet. Auf der

abhängigen Gegenkopplung einer der Verstärker- Kabelstreckt 20 entlang können mehrere nicht

stufen 1 oder 2 bildet. geregelte Breitbandverstärker 14 eingesetzt werden,

In Fig. 3 ist beispielsweise eine derartige Ein- um die infolge der Kabeldämpfung geschwächten

richtung dargestellt. Der steuerbare Widerstand 3 Signale wieder auf die erwünschte Höhe zu bringen,

in Reihe mit einem von Hand regelbaren Wider- 6° Sobald sich die Pegeischwankungen nicht tolerior-

stand9, einer Selbstinduktion 4 sowie einem Kon- baren Werten nähern, wird eine geregelte Verstär-

densator 5 stellt den Gegenkopplungskreis der Tran- keranordnung eingesetzt, die aus mehreren Vcrstär-

sistorverstärkerstufe 1. dar. Der Kondensator 6 dient kerstufen 1 und 2 besteht. Zwischen dem Ausgang

lediglich als Blockkondcnsator für eine dem Tran- der Verstärkerstufe 1 und dem Eingang der Verstär-

sistorverstürker zugeführte, in der Zeichnung nicht ⁶S kerstufe 2 befindet sich das in F i g. 5 beschriebene

dargestellte Gleichspannung. Der steuerbare Wider- Netzwerk, bei dem parallel zu dem steuerbaren

stand 3 ist nun so angeordnet, daß er nicht nur im Dämpfungswiderstand 3 ein aus ohmschen Wider-

Gegenkopplungekreie der Transistorverstärkerstufe 1 ständen bestehendes T-Olied 7 Hegt, dessen Quer-

glied ein zweiter steuerbarer Widerstand 10 ist. Am Ausgang des Verstärkers 2 wird die Pilotfrequenz /,, ausgekoppelt und nach selektiver Verstärkung im Verstärker 11 und Oleichrichtung 12 einem Differenzverstärker 13 zugeführt, der seinerseits den bei- den steuerbaren Widerständen 3 und 10 die Pilotfrequenz //, gegensinnig zuführt.

Die beispielsweise Schaltungsanordnung eines DifTcrenzverstärkers 13 ist in Fig. 7 näher dargestellt. Dieser besteht im Beispielsfalle aus zwei Transistoren 17 und 18, deren Emitter unmittelbar miteinander verbunden sind und die einen gemeinsamen Emitterwiderstand 19 hüben, wobei die Basis des einen Transistors 17 ein konstantes Potential hat und der Basis des anderen Transistors 18 die Regel- ij spannung /,, vom Gleichrichter 12 zugeführt wird, derart, daß den Kollektorkreisen der beiden Transistoren 17 und 18 je eine Steuerspannung für den steuerbaren Dämpfungswiderstand 3 bzw. das steuerbare Querglied 10 entnehmbar ist. Sobald auf der ao Kabelleitung 20 eine Dämpfung infolge von Temperatur- und Alterungseinfiüssen entsteht, sinkt die Amplitude des Signals am Ausgang des Breitbandverstärkers 2. Dies hat infolge des Regelvorganges eine Verminderung des Widerstandswertes am »5 Dämpfungswiderstand 3 zur Folge, wodurch das sinkende Signal wieder auf seine ursprüngliche Amplitude hochgeregelt wird. Mit der Verminderung des Widerstandswertes des Dämpfungswiderstandes 3 vergrößert sich aber gleichzeitig auch die Gegenkopplung der Verstärkerstufe 1 durch den im Gegenkopplungskreis der Verstiirkcrslufe 1 angeordneten Stellwiderstand 9. Dies hat seinerseits eine erhöhte Verstärkung der höheren Frequenzen (um f_f) des Frequenzbandes /, bis f_t zur Folge, wodurch die durch die frequenzabhängige Kabeldämpfung verursachte »Schräge« des Frequenzganges wieder in die gewünschte Lage gebracht wird (Diagramm der F i g. 2). Mittels des Stellwiderstandes 9 läßt sich die gewünschte »Schräglage« sowie die Steilheit der automatischen Schräglage-Regelung auch mit der Hand beliebig einstellen.

Außer den oben beschriebenen beispielsweisen Anordnungen der erfindungsgemäßen Einrichtung können auch andere Anordnungen getroffen werden. So kann beispielsweise an Stelle des in F i g. 5 und F i g. 6 dargestellten T-Gliedes im frequenzabhängigen Gegenkopplungsnetzwerk auch ein Doppel-T-Glied oder ein i-Glied verwendet werden. Ferner kann an Stelle des zweiten steuerbaren Widerstander im Querglied 10 auch ein steuerbarer Widerstand im Emitterkreis derjenigen Transistorverstärkerstufe 1 oder 2 angeordnet werden, in deren Basis-Kollektor-Kreis sich das frequenzabhängige Gegenkopplungsnetzwerk befindet. Es besteht ferner die Möglichkeit, die automatische Frequenz- und Pegelregelung gleichzeitig an mehreren Stellen auf der Kabelleitung mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung einzusetzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur sebsttätigen Verstärkungsregelung für einen Verstärker, insbesondere Transistorverstärker, in Hochfrequenzspannungen führenden Kabelnetzen, beispielsweise in Gemeinschaftsantennenanlagen, mit gleichzeitiger Kompensation des frequenzabhängigen Temperaturflusses auf die Kabeldämpfung, wobei eine von der jeweiligen Kabel- oder Umgebungstemperatur abhängige, aus einem gleichzeitig mit der Signalspannung in das Kabelnetz eingespeisten Pilotsignal gewonnene Regelspannung den Widerstandswert eines steuerbaren Widerstandes der Verstärkerschaltung verändert, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Widerstand als Dämpfungswiderstand (3) im Verstärkungsweg (1, 2) liegt und gleichzeitig Teil eines frequenzabhängigen Gegenkopplungsnetzwerkes (4, 5) des Verstärkers bildet (F i g. 3 bis 6).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Dämpfungswiderstand zwischen dem Ausgang einer ersten Verstärkerstufe (1) und dem Eingang einer zweiten Verstärkerstufe (2) liegt und daß das frequenzabhängige Gegenkopplungsnetzwerk eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (9) und wenigstens einem Blindwiderstand [Kapazität (5) und/oder Selbstinduktion (4)] enthält, die zwischen dem Eingang der zweiten Verstärkerstufe (2) und dem Eingang der ersten Verstärkerstufe (1) liegt (Fig. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Dämpfungswiderstand zwischen dem Ausgang einer ersten Verstä »kerstufe (1) und dem Eingang einer zweiten Verstärkerstufe (2) liegt und daß das frequenzabhängige Gegenkopplungsnetzwerk eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (9) und wenigstens eirwm Blindwiderstand [Kapazität (5) und/oder Selbstinduktion (4)] ent hält, die zwischen dem Ausgang der zweiten Ver stärkerstufe (2) und dem Ausgang der ersten Ver stärkerstufe (1) liegt (Fig. 4).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel 71. dem steuerbaren Dämpfungswiderstand (3) eir aus ohmschen Widerständen bestehendes T-Gliec (7) liegt (Fig. 5).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen schaltung aus einem ohmschen Widerstand (9 und wenigstens einem Blindwiderstand (4, 5) ar einem, vorzugsweise einstellbaren Abgriff (8 eines Längszweiges des T-Gliedes (7) liec (Fig. 5).

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5 ddurch gekennzeichnet, daß das Querglied de; überbrückten T-Gliedes ein zweiter steuerbar-Widerstand (10) ist, der zu dem steuerbar:- Dampfungswiderstand (3) gegensinnig durch ώ-Regelspannung gesteuert wird (F i g. 5).

7. Einrichtung nach einem der Anspruch" bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer baren Widerstände (3, 10) indirekt gesteuert· Heißleiter, lichtgesteuerte Photowiderstände, ni·; Dioden o. a. sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche : bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die au·; Ht Kabelnetz ausgekoppelte Pilotfrequenz (/,,) η ar! frequenzselektiver Verstärkung (11) und η ac' Gleichrichtung (12) gegensinnig den steuerfrei Widerstanden (3, 10) zugeführt wird (Fig. 6).

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche ( bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zurSteuenuif des steuerbaren Dämpfungswiderstandes (3) nnc des steuerbaren Quergliedes (10) wei Tran'^to

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ren (17, 18) vorgesehen sind, die nach Art eines Differenzverstärkers geschaltet sind, indem ihre Emitter unmittelbar verbunden sind, und die einen geneinsamen Emitterwiderstand (19) haben, wobei die Basis des einen Transistors (17) ein konstantes Potential hat und der Basis des anderen Transistors (HS) die Regelspannung (von 12) zugeführt wird, derart, daß den Kollektorkreisen der beiden Transistoren (17, 18) je eine Steuerspannung für den steuerbaren Dämpfungswiderstand (3) bzw. für das steuerbare Querglied (10) entnehmbar ist (F i g. 7).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 687/33!

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