DE2063048C3 - Variabler Dämpfungsentzerrer - Google Patents

Description

Z₁ = Z₁₀ (R

_V1

+Z₂₀)

Z₂ = a- Z₁₀(Ry₂ + aZ_2s)/(R_v2 + aZ₂₀)

gegeben ist mit der Konstanten α als einer positiven reellen Zahl und R_V2 als dem Impedanzwert der zweiten variablen Impedanz, die am Ausgang (5, S') des Vierpol-Netzwerkes (N₂) angeschlossen ist.

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gegeben ist, mit Z₁₀ als der Impedanz des Vierpol-Netzwerkes vom Eingang im offenen Zustand seines Ausganges her gesehen, Z₂₀ und Z_{2 s} als den festen Impedanzen des Vierpol-Netzwerkes (N₃) vom Ausgang im offenen und geschlossenen Zustand des Einganges her gesehen und R_VI als dem Impedanzwert der ersten variablen Impedanz Ryj, die am Ausgang (6,6') des Vierpol-Netzwerkes (N₃) angeschlossen ist, und daß das Vierpol-Netzwerk (N₂) am ersten Ausgangsanschluß (3, 3') eine Eingangsimpedanz Z₂ besitzt, die angenähert durch die Gleichung

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40

Die Erfindung betrifft einen variablen Dämpfungsentzerrer, bestehend aus einem aktiven übertragungs- netzwerk mit einem Eingangsanschluß, an den das Eingangssignal angeschlossen ist, einem ersten Aus- ' gangsanschluß, an dem das Ausgangssignal entnommen wird, und einem zweiten Ausgangsanschluß, durch dessen daran angeschlossene Impedanz die Übertragungsfunktion des Übertragungsnetzwerkes beeinflußt wird, bei dem an jedem der Ausgänge jeweils der Eingang eines Vierpol-Netzwerkes angeschlossen ist.

Bei den meisten bisher bekannten variablen Entzerrern, die verschiedene Zweipol-Netzwerke mit inversem Schaltungsaufbau umfassen, werden Kapazitäten und Induktivitäten als Schaltungselemente benötigt. Ein derartiger Entzerrer ist beispielsweise in der DT-AS 12 25143 beschrieben. Dieser bekannte «1 variable Entzerrer läßt sich nicht in Form einer integierten Schaltung aufbauen, da sich Induktivitäten kaum in Form einer integrierten Schaltung aufbauen lassen. Bei den bisher üblichen variablen Entzerrern wurden daher diskrete Schaltungselemente verwendet.

Variable Entzerrer der eingangs beschriebenen Art sind weiter aus den US-PS 34 07 360 und 34 44 474 sowie aus der FR-PS 15 04 844 bekannt. Zwar zeigen diese Druckschriften Anordnungen, bei denen auf Induktivitäten verzichtet wird, jedoch läßt sich mit diesen bekannten Anordnungen keine Frequenzverlustcharakteristik erzielen, wie sie beispielsweise bei Entzerrern für Kabel benötigt wird, bei denen die Frequenzabweichung nach einer Seite des Frequenzbandes wirksam ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen variablen Entzerrer der eingangs erläuterten Art zu schaffen, der ohne die Verwendung von inversen Schaltungselementen bzw. Induktivitäten aufgebaut ist und mit dem sich eine Frequenzverlustcharakteristik erzielen läßt, bei der eine Frequenzabweichung in einer Richtung des Frequenzbandes auftritt, wie dies bei Kabelübertragungsanlagen der Fall ist.

Diese Aufgabe wird durch einen variablen Entzerrer gelöst, der aus einem aktiven übertragungsnetzwerk mit einem Eingangsanschluß, an den das Eingangssignal angeschlossen ist, einem ersten Ausgangsanschluß, an dem das Ausgangssignal entnommen wird, und einem zweiten Ausgangsanschluß, durch dessen daran angeschlossene Impedanz die übertragungsfunktion des Ubertragungsnetzwerkes beeinflußt wird, bei dem an jedem der Ausgänge jeweils der Eingang eines Vierpol-Netzwerkes angeschlossen ist, besteht und welcher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Vierpol-Netzwerk am zweiten Ausgangsanschluß eine Eingangsimpedanz Z₁ besitzt, die angenähert durch die Gleichung

Z₁ = Z₁₀(R_n +Z₂₅ViRy₁ +Z₂₀)

gegeben ist, mit Z₁₀ als der Impedanz des Vierpol-Netzwerkes vom Eingang im offenen Zustand seines Ausganges her gesehen, Z₂₀ und Z₂₅ als den festen Impedanzen des Vierpol-Netzwerkes vom Ausgang im offenen und geschlossenen Zustand des Einganges her gesehen und R_VI als dem Impedanzwert der ersten variablen Impedanz R_vu die am Ausgang des Vierpol-Netzwerkes angeschlossen ist, und daß das Vierpol-Netzwerk am ersten Ausgangsanschluß eine Eingangsimpedanz Z₂ besitzt, die angenähert durch die Gleichung

Z₂ = a- Z₁₀(Ry₂ + aZ_2S)(R_V2 + aZ₁₀)

gegeben ist mit der Konstanten a als einer positiven reellen Zahl und R_V2 als dem Impedanzwcrl der zweiten variablen Impedanz, die am Ausgang des Vierpol-Netzwerkes angeschlossen ist.

Das Verfahren zum Zusammensetzen eines veränderbaren Entzerrers, wie es durch H. W. Bode vorgeschlagen wurde, ist allgemein bekannt (BSTJ, April 1938, S. 229 bis 244). Dieses Verfahren beruht auf dem folgenden Prinzip. Wenn die übertragungsfunktion T eines Vierpol-Netzwerkes N mit einem veränderbaren Impedanzelement R ausgedrückt ist durch

T =

1 + Xe* '

wobei

X = RiR₀

(D

(2)

R₀ = eine konstante Impedanz mit der gleichen Dimension wie R,

⁼ durch N und R₀ unabhängig von R bestimmte Konstanten,
beträgt der öbertragungsverlust Θ

N₁ ist ein Netzwerk, dessen Übertragungsfunktion durch die folgende Gleichung gegeben ist:

(3)

wobei gilt:

y =

"TT

(4)

T = P

Z₁ '

(6)

Dieses Verfahren wird durch die veränderbare Charakteristik des Transmissionsverlustes (-) charakterisiert, der sich bei einer Veränderung von R, wenn der dritte und die folgenden Ausdrücke auf der rechten Seite der Gleichung (3) gegenüber dem zweiten Ausdruck vernachlässigbar sind, derart ändert, daß die Form der Frequenzcharakteristik konstant bleibt und sich nur die Verlustcharakteristik um die Beträge ändert, die durch R bestimmt sind (weil (-)_Q ein konstanter Verlust und Y durch R bestimmt ist).

Es ist jedoch notwendig, die üblichen zueinander inversen Zweipol-Netzwerke zu verwenden, die wiederum Kapazitäten und Induktivitäten erfordern, um eine Schaltung aufbauen zu können, die der Gleichung (1) genügt und einen ausreichenden Variationsbereich für die Charakteristik besitzt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Schaltdiagramm eines üblichen variablen Entzerrers;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines variablen Entzerrers gemäß der Erfindung;

F i g. 3 zeigt ein Schaltdiagramm für eine Ausführungsform eines solchen erfindungsgemäßen Entzerrers, während

F i g. 4 ein Diagramm darstellt, das die Charakteristiken des Fntzerrers gemäß F i g. 3 zeigt.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Entzerrer ist Z₁ eine inverse Schaltung!von Z₂. Auf eine nähere Beschreibung dieses Schaltungsaufbaus wird jedoch hier verzichtet, da der oben angegebene Artikel (BSTJ 1938) bereits Einzelheiten dieser Schaltung enthält.

In Fig. 2, in der ein Blockschaltbild eines variablen Entzerrers gemäß der Erfindung gezeigt ist, sind zwei Vierpol-Netzwerke N₂ und N₃ gezeigt, deren Eingang-Ausgang-Charakteristiken zueinander identisch sind [R_t., und R₁,₂ sind gleich R₀, so daß α in Gleichung (5) gleich 1 ist], oder nur in bezug auf den Impedanzpegel voneinander unterschiedlich sind. R₁₁₁ und R_t,₂ bezeichnen veränderbare Impedanzelemente, die der folgenden Gleichung genügen:

(5)

wenn Z₁ in Richtung von N₁ geblickt eine Impedanz N₂ ist, Z₂ in Richtung von N₁ eine Impedanz Λ^Γ, und P eine Funktion nur von N₁ ist.

Dieses Netzwerk kann leicht durch die Verwendung von aktiven Schaltungselementen aufgebaut werden.

Nimmt man jetzt an, daß — von den Klemmen 3 und 3' aus gesehen — die Impedanzen des Netzwerkes N₂ jeweils Z₁₀ und Z_{1 s} sind, wenn die Klemmen 5 und 5' jeweils offen und kurzgeschlossen sind, daß — von den Klemmen 5 und 5' aus gesehen — die Impedanzen des Netzwerkes N₂ jeweils Z₂₀ und Z_{2 s} sind, wenn die Klemmen 3 und 3' offen bzw. kurzgeschlossen sind, und daß die Größe der Impedanz von N₃ gleich α-mal derjenigen von N₂ ist. dann können Z₁ und Z₂ ausgedrückt werden durch

- 7

— ^1

R₁I + «Z_2s

R,.-, + aZ

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(7)

Wenn man die Gleichungen (5) und (7) in die Gleichung (6) einsetzt, ergibt sich

T = aP

= aP

R_v2

R^ R₀

Z₂₅

20

Ro Ro

1 J. ^⁰ Λΐ}

7 P

^2 ί ^t")

ΛΉ-e¹

A'+e'

"²

+ A'e«¹' ! + Xe*² '

worin bedeutet

2.- = a- P.

Ro

e*² = *°

worin bedeutet

R₀ = konstante Impedanz mil der gleichen Giöße

wie R,,, und R,,₂,
a = Impedanzverhältnis von N₂ zu N,.

dabei ist α in Gleichung (7) identisch zu α in Gleichung(5).

Ferner beträgt der Ubertragungsverlust (-) <-) = -log T = (-)„ + >■(-/, + V₂) + Γ,!./? + >,i)

worin ist

110)

(1

iiR, = R,

aR- = R₄
C₁ = a C₂

Nimmt man an. daß der Stromverstärkungsfaktor, der Basiswidersland und der Emitterwiderstand des in Emitterschaltung geschalteten Transistors Q jeweils /-'. r_b und r_r sind und daß die Eingangs-Impedanzen von ;V₂ und Λ⁷, jeweils Z₁ und Z₂ sind, dann bestimmt sich die übertragungsfunktion von der Klemme 1 zu der Klemme 2 wie folct:

(13)

7 ♦ '■ *

nimmt man außerdem an. daß

ti

Z₁

reduziert sich Gleichung (13) zu

Z,

(14)

(15) ^fo einem Transistor 2 SC-356 erhalten. Bei der Schaltung von F i g. 3 beträgt, wenn ein Transistor 2 SC-356 und die nach der folgenden Gleichung (16) angegebenen Schaltelemente verwendet werden, die Eingangs-Basis-Impedanz des Transistors 1 Kiloohm: ,; isl 100. und der Emitterstrom des Transistors beträsit ImA:

loö"

25 -v- = 35 U

und

darin sind γ und C₃ die gleichen Symbole wie in Gleichung (4).

Ein Vergleich der Gleichungen (8) und (10) mit den Gleichungen (1) und (3) macht deutlich, daß der veränderbare Entzerrer gemäß der Erfindung eine Funktion besitzt, die derjenigen von zwei in Kaskade geschalteten veränderbaren Entzerrern äquivalent ist. wie sie von H. W. Bode vorgeschlagen w^:urden.

Die Variationscharakteristik eines Entzerrers gemäß der Erfindung wird durch Z₁₀Z_ls oder Z₁₀ Z₁₁ bestimmt. Durch wählen des Impedanzverhältnisses von Z₂, und Z₂₀ gegen R₀ ist es daher möglich. </, und V₂ in der Größe einzustellen und deren gegenseitige Abweichung auf ein Minimum zu reduzieren, die dem dritten und den nachfolgenden Ausdrücken auf der rechten Seite der Gleichung (10) entspricht.

Es wird jetzt auf die F i g. 3 Bezug genommen. worin JV₁. N₂. N₃, R₁₁ und R₁₂ den entsprechenden Elementen .V₁. Λ',. N₃. R₁., und R_r2 von F i g. 2 entsprechen. Die Größen dieser Elemente bestimmen sich wie folat:

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40 Z₁ = 780 Ω - 305 U.

Damit ist die Gleichung (6) erfüllt. Deshalb wird die Variationscharakteristik gemäß der Erfindung von Gleichung (11) wie folgt abgeleitet:

Z₁ (R₁, = 0)

R₁+ R₂

(16)

F i g. 4 zeigt die Kurven der Variationscharakteristik für folgende feste Werte der in F i ». 3 uezeigten Schaltelemente:

R1	= R3 =	780 <!.
R2	= R4 =	500 11
C1	y~	3120pl
	= 40011

Die Bedingung der Gleichung (14) wird im allgemeinen durch Verwendung eines Transistors wie Praktisch werden diese Werte durch Annalunuii: entsprechend der geforderten Charakteristiken πΐηιϊ· ten.

Wie oben erwähnt kann ein variabler lui/enei gemäß der Erfindung aufgebaut weiden, ohne dal: Induktivitäten verwendet werden müssen, so dal: dieser Entzerrer leicht in Form einer integrierte!' Schaltung ausführbar ist.

In der vorangegangenen Beschreibung wurde angenommen, daß das Produkt der Werte von zwei ver änderbaren Impedanzelementen konstant ist. Diesi Beschränkung ist jedoch nicht immer notwendig Γύι die Zwecke der Erfindung. Wenn beispielsweise du Werte zweier veränderbarer Impedanzen invers be stimmt sind oder, in anderen Worten, wenn der Wer eines Impedanzelementes ansteigt und wenn der Wer des anderen Impedanzelcmentes abnimmt, kann de veränderbare Entzerrer mit etwas unterschiedliche Abweichungscharakteristik gleich dem Entzerre arbeiten, wie er weiter oben beschrieben wurde. Die: hängt davon ab. daß die Variationscharakteristik .. nicht R₀ in sich einschließt, wie es in den Glei chungen (10) und (11) klargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zcichnuneen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Variabler Dämpfungsentzerrer, bestehend aus einem aktiven übertragungsnetzwerk mit einem Eingangsanschluß, an den das Eingangssignal angeschlossen ist, einem ersten Ausgangsanschluß, an dem das Ausgangssignal entnommen wird, und einem zweiten Ausgangsanschluß, durch dessen daran angeschlossene Impedanz die Übertragungsfunktion des Ubertragungsnetzwerkes beeinflußt wird, bei dem an jedem der Ausgänge jeweils der Eingang eines Vierpol-Netzwerkes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vierpol-Netzwerk (JV₃) am zweiten Ausgangsanschluß (4, 4') eine Eingangsimpedanz Z₁ besitzt, die angenähert durch die Gleichung