DE2237578A1 - Einstellbarer entzerrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Entzeri'er, bei dem einem aus ohmschen 7/iderständen bestehenden Netzwerk ein Hilfsvierpol zugeordnet ist und bei dem die Yeränderbarkeit seines Dämpfungsverlaufes durch Veränderung des Abschlußwiderstandes des Hilfsvierpols vorgenommen wird.

Zur Überwachung und Regelung von Trägerfrequenzsysteiuen v/erden bekanntlich-Pilotsignale im allgemeinen an den Grenzen der Übertragungsbänder mitübertragen. Die Pegel dieser Signale v/erden mit Hilfe einstellbarer Entzerrer, die auch Bodeentzerrer genannt werden, auf bestimmte, vorgegebene Werte gebracht. Bei derartigen Entzerrern v/erden einem aus ohmschen Widerständen bestehenden Netzwerk ein oder mehrere Hilfsvierpole zugeordnet;» Die Veränderbarkeit des Dämpfungsverlaufes läßt sich dadurch erreichen, daß der Hilfsvierpol mit einem veränderbaren o>imschen Abschlußwiderstand abgeschlossen ist. Dar Abschlußwiderstand selbst kann dabei beispielsweise als Potentiometer, als ein mit Festwiderständen versehener Schalter oder dergleichen ausgebildet sein. Wie sich insbesondere bei höheren Frequenzen, beispielsweise im Bereich um 60 MHz zeigt, werden die Übertragungseigenschaften des Entzerrers offenbar deshalb immer mehr gestört, weil die parasitären Effekte der sur Variation der Abschlußwiderstände verwendeten Schaltbausteine immer stärker in Erscheinung treten, was insbesondere für die Zuleitungsinduktivität und die Parallelkapazität dieser Schaltbausteine gilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher Weine abzuhelfen, und eine Möglichkeit zur Kompensation der parasitären

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Schaltelemente anzugeben. 2237578

Ausgehend von einem einstellbaren Entzerrer, bei dem einem aus ohmschen Widerständen bestehenden Netzwerk ein Hilfsvierpol zugeordnet· ist und bei dem die Veränderbarkejt seines Dämpfungsverlaufes durch Veränderung des Abschlußwiderstandes des Hilfsvierpols vorgenommen wird, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Eigenkapazität 0 und die Zuleitungsinduktivität L des veränderbaren Abschluß-Widerstandes durch ein Reaktanzhalbglied kompensiert irt,

in dessen Längszweig ein Kondensator mit dfcr Kapazi-. ο

tat C₁=Vu)" L_ und in dessen Querzv:cig eiue Spule mit der κ m ζ ρ

Induktivität Li^t/u» C derart angeordnet sind, daß die

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Spule dem Hilfsvierpol zugekehrt ist, wobei f =ω,/2π diejenige Frequenz bedeutet, bei der die Dämpf ung?:extreir.n auftreten.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungr.V.'.-spielen noch näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung:

Pig.1 eine spezielle Schaltung eines einctollbarer. Entzerrers;

Fig.2 einen Ausschnitt aus der Schaltung nach Fig.1;

Fig.3 die Kompensation in der Komplexen Vi"iderstandsebene;

Fig.4 die 7/irkung der KoTiponsation auf die angestrebten Dämpfungskurven.

In Ausführunrsbeispiel von Fig.1 ist eine mögliche Schaltung eines einstellbaren Entzerrers dargestellt, der als r.s.r-:r;iver

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Vierpol mit den Eingangsklemmen 1 und 1' und den Ausgangsklemmen 2 und 2' ausgeführt-ist. Die Eingangsklemme 1' und die Ausgangsklemme 2· sind elektrisch unmittelbar miteinander -ve?ⁿbunden und können somit auf ein festes Bezugspotential, wie beispielsweise Erdpotential, gelegt werden. Der Entzerrer selbst besteht aus einem Netzwerk 3 mit den ohmschen Widerständen 5* 6 und 7, die als T-Glied mit den Widerständen 5 und 6 in den Längszweigen und dem Widerstand 7 im Querzweig geschaltet sind. Dorn Netzwerk 3 ist im Anschluß an den im Querzweig liegenden Widerstand 7 ein Hilfsvierpol HVP zugeordnet, der in der Zeichnung, ebenso wie das aus ohmschen Widerständen bestehende Netzwerk 3, zur besseren Übersicht iait gestrichelten Linien eingerahmt ist. Die Eingangsklemmen des Hilfsvierpols HVP sind mit 11 und 11' bezeichnet, die Ausgangsklemmen mit 20 und 20'.

Der Hilfs\^rierpol selbst besteht im Ausführungsbeispiel aus einem überbrückten T-Glied mit den ohmschen Widerständen 10 und 11 in den Längszweigen und der Serienschaltung aus einem ohmschen Widerstand 12 und einem Parallelresonanzkreis mit der Spule 13 und dem Kondensator 14 im Querzweig. Im Überbrückungszweig liegt die Parallelschaltung aus einem Serienresonanzkreis.mit der Spule 15 und dem Kondensator 16 und einem ohmschen Widerstand 17. Der Hilfsvierpol selbst ist abgeschlossen mit einem Schalter S, dessen einzelne Schalterstellungen mit S1, S2 bis Sn bezeichnet sind, wobei den jeweiligen Schalterstellungen die Widerstände R1, R2'bis Rn zugeordnet sind. Der kleinste Widerstand R1 wird unmittelbar von einem Kurzschluß gebildet und hat somit den Yfiderstandswert Null, der größte Widerstand Rn ist als Leerlauf dargestellt und hat somit den Widerstandswert Unendlich. Die Klemmen 11' und 20' des Hilfsvierpols sind wiederum elektrisch unmittelbar durchverbunden und können somit direkt auf die die Klemmen 1' und 2' verbindende Leitung geschaltet werden.

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In Pig.2 ist nur mehr der Hilfsvierpol HVP dargestellt und es sind die Widerstände R1 bis En durch den variablen Abschlußwitlerstand R. symbolisiert, dessen Widerstandswert zwischen den Werten Null und Unendlich veränderbar ist.

Die Bemessung solcher Entzerrer ist für sich bekannt, so daß an dieser Stelle nicht im einzelnen darauf eingegangen werden muß. Bekanntlich ist es auch möglich, bei derartigen Entzerrern mehrere abgeschlossene Hilfsvierpole gemäß Pig.2 zu verwenden, was beispielsweise bei der Schaltung nach Pig.1 bedeuten würde, daß das Widerstandsnetzwerk durch einen zum Hilfsvierpol HVP dualen, mit einem veränderbaren ohmschen Widerstand abgeschlossenen Hilfsvierpol überbrückt sein müßte. Auch können bei unterschiedlichen Frequenzen wirksame Hilfsvierpole verwendet werden.

Es werden nun bekanntlich durch die Größe des Abschlußwiderstandes R₀ die Richtung und die Höhe des vom Entzerrer erzeugten Dämpfungshubes bestimmt. Dabei sind dem positiven bzw. negativen Maximalhub, bezogen auf die Grunddämpfung, die Widerstandsextrenwerte R_=0 bzw. R_a=oo zugeordnet. Die Frequenz, bei der die Dämpfungsextrema auftreten, ist mit f bezeichnet. Pur das Ausführungsbeispiel der Fig.1 bedeutet dies, daß die Anzahl der Widerstände Rn so groß zu wählen ist, als unterschiedliche Dämpfungshübe gewünscht werden.

Wie nun aus Fig.2 zu erkennen ist, ist der ohmsehe Abschlußwiderstand R_Q mit parasitären Schaltelementen be-

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haftet, die sich insbesondere als eine zum Widerstand R

parallel liegende Kapazität, nämlich seine Eigenkapazität C_e, und eine dieser Parallelschaltung in Reihe vorgeschaltete Zuleitungsinduktivität L„ äußern und, wie bereits erwähnt, das Übertragungsverhalten des Entzerrers

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in unzulässiger Weise verändern.

Bei der Erfindung wird nun von der Überlegung ausgegangen, daß bei solchen einstellbaren Entzerrern mit einem schmalen Hubbereich, wie z.B. Pflotentzerrern, die einstellbaren Abschlußwiderstände des Hilfsvierpols bzw. der Hilfsvierpole nur innerhalb des Hubbereiches Einfluß auf den Frequenzgang haben, und daß es somit zulässig ist, die parasitären Elemente auf einfache Weise schmalbandig zu kompensieren, wenn die Kompensation so auegelegt ist, daß sie zumindest bei einer Frequenz, nämlich der Hubmittenfrequenz f , beliebige Abschlußwiderstände 0 ZR_n ZLoo mögm a —~

liehst genau in sich selbst transformiert. Die beiderseits von dieser Frequenz auftretenden Fehler sind dann in der für schmalbandige Entzerrer erforderlichen Breite noch so klein, daß ihr Einfluß auf den Dämpfungsgang vernachlässigbar klein bleibt.

Wie den Fig.1 und 2 zu entnehmen ist, wird nun die Wirkung der parasitären Schaltelemente L und C dadurch kompensiert, daß zwischen dem Hilfsvierpöl HVP und dem Abschlußwiderstand R_o ein Halbglied geschaltet ist, in dessen Querzweig eine Spule mit der Induktivität L, und in dessen Längszweig ein Kondensator mit der Kapazität CL liegt. Es ist dabei lediglich darauf zu achten, daß das Halbglied so geschaltet ist, daß die Spule L, unmittelbar dem Hilfsvierpöl HVP benachbart ist. Die Spule muß dabei die Induktivität L₁ =ΐ/ω C und der Kondensator die Kapazitat C.-i/ω .L haben. Dabei ist ω die zur Hubmittenfrequenz f gehörende Kreisfrequenz (ω =2πί ).

Die parasitären Elemente L und- C lassen sich meßtechnisch erfassen und je nach der Art der verwendeten Abschlußwiderstände, für die beispielsweise insbesondere bei pilotgeregelten Zwischenverstärkern auch ein Heißleiter in Frage kommen kann, kann der Fall eintreten, daß eines dieser

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Elemente den Wert Null bzw. einen für die Praxis vernachlässigbar kleinen Wert annimmt. Auch für diesen Pail gelten die vorstehend angegebenen Bemessungsformeln und es nimmt lediglich eines der Elemente L. oder C. den Wert Unendlich an, was für den Kondensator C^ bedeutet, daß er durch eine unmittelbar elektrische Verbindung ersetzt werden kann, während die Spule "L^ völlig fortfällt.

In Fig.3 ist in der komplexen Widerstandsebene mit der reellen Achse Re und der imaginären Achse Im die Wirkung der Kompensation bei der Frequenz f gezeigt. Durch die parasitären Elemente C und L wird der rein ohrasche Widerstand R in den komplexen Widerstand R· transformiert. Dieser Widerstand R¹ würde auch als Abschlußwiderscand

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des Hilfsvierpols erscheinen, und somit, die gewünschte Dämpfungsabhängigkeit des Entzerrers verfälschen. Durch die Kompensationselemente C, und L, wird jedoch der koK-plexe Widerstand R¹ wieder in den Wi<lai stand R zurücktransformiert. Die Transformationsrichtungen sind in Fig.? durch die jeweils miteingetragenen Pfeile kenntlich gemacht.

Die Kompensation giit streng zwar nur br-l einer Frequenz, nänüich der Frequenz f , bei nicht zu großen Störeleffienten ist jedoch die Abweichung des vom Hilfsvierpol her gesehenen Eingangsviderstandes Z (vgl. Fig.1,2) vom Abschlußwiderstand R auch im erforderlichen Eereich um die Frequenz des Extrenalhubes noch genügend klein.

Bei einem als Pilotentzerrer realisierten Ausführungsbeispiel mit der Hubmittenfrequenz f =61,16 KHz wurden die parasitären Elemente zu L =42 nH und C= 10 pF festgestellt. Die Kompensationselemente ergeben sich demzufolge zu Lj=0,68yuH und Cj= 160 p?. Wie sich zeigt, ergeben sich im kompensierten Fall jeweils bei der Mittenfrequenz 61,16 I.IHz exakt die gewünschten Abschlußwiderstände und auch bei den

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um etwa +3 # von der Mittenfrequenz abliegenden Frequenzen sind die Abweichungen immer noch sehr viel kleiner als im nichtkompensierten Fall. Betrachtet man die Beträge von Z , dann ergeben sich für endliche Abschlußwiderstände im Frequenzbereich f_m0+O,O3| im, kompensierten Fall relative Abweichungen (|Ze[-Ra)/Ra von 0 # bis 4,6 $> und im nichtkompensierten Fall solche von 13 ¥> bis 81 $>. Bei Kurzschluß ist im genannten Frequenzbereich der maximale Widerstand lz I im kompensierten Fall 0,96 Ω und im nichtkompensierten Fall 16,7 Ω. Bei Leerlauf ergibt sich statt eines unendlichen Widerstandes im kompensierten Fall |Z | . =4133 Ω und im unkompensierten Fall

Werden die Kompensationselemente abstimmbar ausgeführt, dann lassen sich auch Streuungen der parasitären Elemente gut berücksichtigen.

Für das genannte Ausführungsbeispiel ist in Fig.4 noch der Einfluß auf den zu erzielenden Dämpfungsverlauf eines Entzerrers nach Fig.1 dargestellt, wobei die Dämpfung a, in Abhängigkeit von der Frequenz f aufgetragen ist. Die ausgezogen gezeichneten Kurven 21, 22 und 23 zeigen den Dämpfungsverlauf bei Verwendung der Kompensation, der mit dem theoretischen Verlauf praktisch zusammenfällt. Dabei stellt die Kurve 21 den sogenannten maximalen Dämpfungshub dar, der mit dem Abschlußwiderstand R =0 erreicht wird, die Kurve 22 den sogenannten minimalen Dämpfungshub, der mit dem Abschlußwiderstand R =oo erreicht wird und schließ lieh die Kurve 23 den sogenannten durchgeschalteten Zustand, d.h. also eine frequenzunabhängige Grunddämpfung, die sich bei Abschluß des Hilfsvierpols mit seinem Wellenwiderstand ergibt. Weitere Zwischenwerte sind zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet, jedoch bewegen sich je nach der Größe des Abschlußwiderstandes R- die einzelnen, zu-

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einander proportionalen Dämpfungskurven zwischen den Kur-

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ven 21 und 22. In analoger Zuordnung zeigen die Kurven 24, 25 und 26 den Dämpfungsverlauf des gesamten Entzerrers, wenn die beschriebene Kompensation nicht angewendet wird. Wie Fig.4 zu entnehmen ist, werden dadurch, abgesehen von einer Verschiebung der Dämpfungsextrema die an den Schwingkreisen des Hilfsvierpols nachgestimmt werden könnten, insbesondere die Dämpfungsverzerrungen an den schraffiert eingezeichneten Durchlaßbereichsgrenzen in unzulässiger, und durch andere Elemente nicht beeinflußbarer Weise vergrößert. Auch die Grunddämpfung wäre (Kurve 26) im Hubbereich nicht mehr frequenzunabhängig.

5 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   My Einstellbarer Entzerrer, bei dem einem aus ohmschen Widerständen bestehenden netzwerk ein Hilfsvierpol zugeordnet ist und bei dem die Veränderbarkeit seines Dämpfungsverlaufes durch Veränderung des Abschlußwiderstandes des Hilfsvierpols vorgenommen wird, .dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenkapazität C und die Zuleitungsinduktivitat L des veränderbaren Abschlußwiderstandes (R_) durch

   Zi CL

   ein Reaktanzhalbglied (Gy₁I^.) kompensiert ist, in dessen Längszweig ein Kondensator mit der Kapazität C_v=i/u) L₁₇ und in dessen Querzweig eine Spule

   XL TU Z O ■

   mit der Induktivität L =ΐ/ω C_e derart angeordnet sind, daß die Spule (L^) dem Hilfsvierpol (HVP) zugekehrt ist, wobei f =ω_m/2it diejenige Frequenz bedeutet, bej der die Dämpfungsextrema auftreten.
2. 2. Abwandlung eines einstellbaren Entzerrers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß dem aus ohmschen Widerständen bestehenden Hetzwerk (3) mehrere Hilfsvierpole (HVP) zugeordnet sind, und die Kompensationsschaltung (!»^»Cv) ^^ei einem oder mehreren Hilfsvierpolen vorgesehen ist.
3. 3. Einstellbarer Entzerrer nach Anspruch ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare ohmsche Abschlußwiderstand (R_e) des Hilfs-

   cL

   Vierpols (HVP) aus einem Schalter (S) besteht, dessen jeweiligen Schalterstellungen (S1 bis Sn) Pestwiderständen (R1 bis Rn) zugeordnet sind.
4. 4. Einstellbarer Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß der veränderbare Abschlußwiderstand (R₀) des Hilfsvierpols aus einem Heißleiter besteht.

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5. 5. Einstellbarer Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Kapazität (Cj) des Längskondensators oder die Induktivität (L^) der Querspule den TJert Unendlich annimmt Γ

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