DE2364249C3 - Einstellbarer Laufzeitentzerrer - Google Patents

Description

2Z_n

dX

(Z\

gegebene Verzögerungszeit Ir) unabhängig von dem weiteren Blindwiderstand ist. dabei ist X der Betrag des Leitungswiderstandes des Netzwerkes, o, die Frequenz des Eingangssignals und Z₀ der Leitungswiderstand der zweiten Abzweigleitung (D).

2. Laufzeitentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (T₁) durch die Reihenschaltung der Induktivität (L₁) und der Kapazität (C₁) gebildet wird und der weitere Blindwiderstand (ß,) zu dem Netzwerk parallel geschaltet ist und bei der Resonanzfrequenz (n>,) für diese

dX 4L₁

gilt.

3. Laufzeitentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk durch die Parallelschaltung der Induktivität (L₂) und der Kapazität (C₂) gebildet wird und der weitere Blindwiderstand (X₁) zu dem Netzwerk in Reihe geschaltet ist und bei der Resonanzfrequenz (<n₂) für diese

dX

L₂C₂

= AZ₀C₂

gilt.

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Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Laufzeitentzerrer der im Oberbegriff des Patentanspruches wiedergegebenen Art.

Derartige Laufzeitentzerrer werden in Frequenzmodulations-Signalübertragungssystemen eingesetzt. Innerhalb des Frequenzbandes der übertragenen Signale tritt dabei eine Verzerrung durch Veränderung der Laufzeit in Abhängigkeit von der Frequenz auf. Die Laufzeitentzerrer der genannten Art dienen dem Ausgleich dieser Laufzeitverzerrungen.

Um die Zuverlässigkeit von Übertragungssystemen zu verbessern, wird häufig dasselbe Signal über mehrere Übertragungspfade übertragen (Diversity-Empfang). Auf der Empfängerseite setzt man entweder aus den über die verschiedenen Übertragungspfade übertragenen Signalen ein resultierendes Signal zusammen, oder man schaltet jeweils auf denjenigen Übertragungspfad, der das größte Signal/Rausch-Verhältnis aufweist. Dabei ergibt sich dann zusätzlich zu dem bereits dargestellten Erfordernis, daß die relative Laufzeitverzerrung jedes Übertragungspfades innerhalb des übertragenen Frequenzbandes klein sein muß, noch das weitere Erfordernis, daß die Differenz der Laufzeiten der Signale auf den verschiedenen Übertragungspfaden, d. h. die Differenz der absoluten Laufzeiten, möglichst klein sein soll. Daraus wiederum folgt, daß bei Entzerrung der relativen Laufzeitverzögerungen der einzelnen Übertragungspfade die absolute Laufzeit unveränderlich bleiben soll.

Bei bekannten Laufzeitentzerrern der eingangs genannten Art (US-PS 37 06 947) ist es nun zwar möglich, durch Veränderung der Reaktanz, mit der die eine Abzweigleitung abgeschlossen ist, die Abhängigkeit der Phasenverschiebung von der Frequenz ohne Änderung der Abhängigkeit der Amplitude von der Frequenz zu verändern; da es sich im wesentlichen bei dem die Abzweigleitung abschließenden Netzwerk jedoch um einen Abstimmkreis handelt, ergibt sich dabei der Nachteil, daß bei Veränderung der rejativen Laufzeit auch die absolute Laufzeil verändert wird.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen einstellbaren Laufzeitentzerrer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem diese Nachteile nicht gegeben sind, d. h., dessen relative Verzögsrungszeit innerhalb eines übertragenen Frequenzbandes frequenzabhängig veränderlich und einstellbar ist, ohne daß sich dadurch die absolute Verzögerungszeit ändert, wobei hierfür eine bestimmte Bezugsfrequenz, z. B. die Trägerfrequenz, zugrunde gelegt wird.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung betrifft ferner mehrere vorteilhafte Weiterbildungen.

Es wird damit möglich, die relative Verzögerungszeit, die der Laufzeitentzerrung dient, sowie andererseits die absolute Verzögerungszeit getrennt voneinander und voneinander unabhängig einzustellen. Die Einstellung der relativen Verzögerungszeit zur Laufzeitentzerrung erfolgt durch Verstellung des zusätzlich vorgesehenen Blindwiderstandes; die Einstellung der absoluten Verzögerungszeit erfolgt durch entsprechende Bestimmung der Resonanzfrequenz des Netzwerkes selbst. Die voneinander unabhängige Einstellbarkeit von absoluter und relativer Verzögerungszeit ist dann bei der Resonanzfrequenz des Netzwerkes gegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar:

Fig. I ein Blockschaltbild zur Erläuterung der

Funktion eines Laufzeitentzerrers,

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines ersten ■ Ausfiihrungsbeispiels des Abschlußnetzwerkes eines Laufzeitentzerrers nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Darstellung der Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Frequenz bei Verwendung eines Abschlußnetzwerkes nach F i g. 2,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des Abschlußnetzwerkes eines Laufzeitentzerrers nach Fig. 1,

F i g. 5 eine Darstellung der Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Frequenz bei Verwendung eines Abschlußnetzwerkes nach F i g. 4.

F i g. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Laufzeiter-tzerrers mit veränderlicher Lautzeil, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann. Er besteht aus einem Hybrid-Übertrager H mit der Eingangsleitung A, einer ersten Abzweigleitung C, einer zweiten Abzweigleitung D und einer Ausgangsleitung B. Die erste Abzweigleitung C wird durch einen nicht reflektierenden Abschlußwiderstand R abgeschlossen; sein Wert ist gleich der charakteristischen Impedanz dieser Abzweigleitung. Die zweite Abzweigleitung D ist mit dem Abschlußnelzwerk X verbunden.

An der Eingangsleitung A eingehende Signale werden von dem Hybrid-Ubertrager H geteilt und den Abzweigleitungen C bzw. D zugeleitet. An die Abzweigleitung C abgezweigte Signale werden vom Abschlußwiderstand R absorbiert. An die Abzweigleitung D gelangende Signale werden von dem Abschlußnetzwerk X total reflektiert und erfahren dabei eine Phasenverschiebung. Gelangen sie dann wieder zurück an den Hybrid-Ubertrager H, werden sie auf die Eingangsleitung A und die Ausgangsleitung B aufgeteilt. Die zur Eingangsleitung A abgezweigte Welle wird von der impedanz der Signalquelle, an der die Eingangsleitung A anliegt, absorbiert. Die an die Ausgangsleitung ß abgezweigten Signale stellen die Ausgangssignale des Laufzeitentzerrers dar. Die Verzögerungszeit r zwischen einem Signal an der Eingangsleitung A und dem Auftreten eines entsprechenden Signals an der Ausgangsleitung B wird durch die Phasenverschiebung bestimmt, die bei Reflektion des Signals am Abschlußnetzwerk X eintritt. Die Phasendifferenz & zwischen der am Abschlußnetzwerk X ankommenden und der von ihr reflektierten Welle ist durch folgende Formel bestimmt:

<-) = 2 tan'¹ ~.

Dabei ist Z₀ die charakteristische Impedanz der Abzweigleitung D; X ist der Wert der Reaktanz des Abschlußnetzwerkes X. Demgemäß erhält man die Verzögerungszeit τ durch folgende Formel:

Dabei ist <-i die Winkelfrequenz der Signale.

Bei derartigen Laufzeitentzerrern nach dem Stande der Technik wird als Abschlußnetzwerk X bei einer Schaltung nach F i g. 1 ein einstellbares und frequenzabhängiges Netzwerk verwendet, das aus einer Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapa-

zität besteht. Die relative Verzögerungszeit kann durch Veränderung der Induktivität und/oder der Kapazität des Netzwerkes verändert werden. Wie aus Gleichung (2) hervorgeht, kann dabei aber die absolute Verzögerungszeit bei einer ganz bestimmten Frequenz nicht konstant gehalten werden. Wie bereits erwähnt, funktionieren die einstellbaren Laufzeitentzerrer nach dem Stande der Technik vielmehr im allgemeinen so. daß sie zwar die relative Verzögerungszeil innerhalb eines übertragenen Frequenzbandes entzerren; der dabei auftretenden Änderung der absoluten Verzögerungszeit, die durch Einstellung der relativen Verzögerungszeit verursacht wurde, widmet man keine Aufmerksamkeit.
Bei einem Laufzeitentzerrer mit frequenzabhängig veränderlicher Verzögerungszeit gemäß der Erfindung besteht das Abschlußnetzwerk X nach F i g. I aus einem Einstellkreis und einem Netzwerk mit veränderlicher Reaktanz. Eine erste Möglichkeit der Realisierung ist in F i g. 2 dargestellt. Der F.instellkreis T₁ wird durch die Reihenschaltung einer Induktivität L₁ und einer Kapazität C, gebildet; als Netzwerk mit veränderlicher Reaktanz ist zu dieser Reihenschaltung eine einstellbare Suszeptanz B₁. parallel geschallet. Die Verzögerungszeit T₁, die sich bei Verwendung der Schaltung nach F i g. 2 als Abschlußnetzwerk X in F i g. 1 ergibt, ist durch die Formel gegeben:

L₁ ist dabei der Wert der Induktivität L₁, C₁ der Wert der Kapazität C₁; B₁ der Wert der einstellbaren Suszeptanz. Bezeichnet man mit o», die Winkelfrequenz, die der Bedingung 1 — (H²L₁ C₁ = O genügt, dann erhält man für die Winkelfrequenz 1« = W₁ folgende Beziehung:

4L₁

Die Winkelfrequenz <·> = (.J₁ ist also die Resonanzfrequenz des Einstellkreises Tj. Bei dieser bestimmten Winkelfrequenz ist die Verzögerungszeit r, nicht von der Suszeptanz B₁, die dem Einstellkreis 7j parallel geschaltet ist, beeinflußt. Die Verzögerungszeit τ,

wird vielmehr allein vom Einstellkreis Tj bestimmt.

Die Verzögerungszeit r, bleibt selbst dann konstant, wenn man die Suszeptanz B₁ verändert.

Nimmt man <», bei einer Schaltung nach F i g. 2 als Bezugsfrequenz, dann kann man durch Veränderung der parallelgeschalteten Suszeptanz B, die relative Verzögerungszeit ohne Veränderung der absoluten Verzögerungszeit bei der Bezugsfrequenz verändern.

Die Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Frequenz bei Verwendung einer Kapazität als vcränderliche Suszeptanz B₁ ist in Fig. 3 dargestellt. Die Symbole «», <», und τ sind dabei im gleichen Sinn wie oben verwendet. Die Kurven 1, 2 und 3 stellen die Frequenzabhängigkeit der Verzögerungszeit für die

Fülle dar, in denen die Kapazität der patallelgeschalteten Suszeptanz B₁ die Werte C₁. !, C₁ und .' C₁

hat. Dabei gilt folgende Beziehung:

1 _ ,.,,L₁

"Ί C₁ Z₀ Z₀

Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß bei der Frequenz hi = (D₁ sich mit einer Veränderung der Suszeptanz B₁ die Verzögerungszeit nicht ändert; sie ändert sich jedoch innerhalb des Frequenzbandes oberhalb und unterhalb dieser Frequenz. Wird daher

,. ^2Zo

die Resonanzfrequenz m, als Bezugsfrequenz ausgewählt, dann kann man die relative Verzögerungszeil innerhalb eines übertragenen Frequenzbandes verändern, ohne sie bei der Bezugsfrequenz mit zu verändern.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in F i g. 4 gezeigt ist, besteht das Abschlußnetzwerk X aus der Reihenschaltung eines Einstcllkrcises T₂, der durch die Parallelschaltung einer Induktivität L₂ und einer Kapazität C₂ gebildet wird, mit einem Netzwerk mit veränderlicher Reaktanz X₂. Die von dem Laufzeitentzerrer bewirkte Verzögerungszeit T₂ ergibt sich durch die folgende Gleichung:

Z₀(I-^²L₂C₂)²+ ImZ₄+ X₂(\ -,

Dabei ist L₂ der Wert der Induktivität L₂, C der Wert der Kapazität C₂ und X₂ der Wert der Reaktanz X₂. ω₂ ist die Resonanzfrequenz des Einstellkreiscs T₂, die der Gleichung 1 — O²L₂C₂ = O genügt. Bei der Frequenz ω = t»₂ erhält man folgende Beziehung:

T₂ = 4Z₀ C₂ -

Auch hier ergibt sich, daß die Verzögerungszeil T₂ bei der einen speziellen Frequenz «> = <n₂ unabhängig von der in Reihe geschalteten Reaktanz X₂ und konstant ist. Nimmt man also «j₂ als Bezugsfrequenz und verändert die in Reihe geschaltete Reaktanz X₂, dann wird die relative Verzögerungszeit verändert, ohne daß sich die absolute Verzögerungszeit bei der Bezugsfrequenz mit ändert.

Die Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Frequenz bei Verwendung einer veränderlichen Kapazität als Netzwerk mit veränderlicher Reaktanz X₂ ist in F i g. 5 gezeigt. Diese Symbole m, w₂ und τ werden dabei im selben Sinne wie oben verwendet. Die Kurven 4, 5 und 6 zeigen die Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Frequenz für die Fälle, in denen die Kapazität, die das Netzwerk mit veränder-,-.²L₂ C₂) + ~² (1 - -²L₂C₂)²

licher Reaktanz X₂ bildet, die Werte 2 C₂, 4C₂ und 1OC₂ hat. Dabei gilt folgende Beziehung:

"»2 L₂

Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß sich bei der Frequenz > <> = <»₂ die Verzögerungszeit nicht mit einer Veränderung der Reaktanz Af₂ ändert; anders ist dies jedoch innerhalb des Frequenzbandes oberhalb und unterhalb dieser Frequenz. Wählt man daher die Resonanzfrequenz ι·>₂ als Bezugsfrequenz, dann kann man, gleich wie bei der Schaltung nach F i g. 3, die relative Verzögerungszeil verändern, ohne gleichzeitig die Verzögerungszeit bei der Bezugsfrequenz mit zu ändern.

Unter Verwendung eines erfindungsgemäßen veränderlichen Laufzeitentzerrers kann man Radiorelais-Systeme, z. B. Mikrowellen-Systeme, zum mehrfachen Empfang der gleichen Nachrichten auf verschiedenen Wegen (Diversily-Systeme) mit mehreren Übertragungspfaden aufbauen und dabei den Vorteil wahrnehmen, daß die relative Laufzeit innerhalb des übertragenen Frequenzbandes entzerrt werden kann ohne daß die absolute Verzögerungszeit der übertragunsleitung verändert werden muß. Dadurch wire die Einstellung der Frequenzabhängigkeit von über tragungslcitungen erheblich erleichtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einstellbarer Laufzeitentzerrer mit in Abhängigkeit von der Frequenz veränderlicher Ver- zögemngszeit mit einem übertrager in Hybridschaltung, dessen Eingangsleitung das zu entzerrende Signal (Eingangssignal) empfängt und dessen Ausgangsleitung das entzerrte Signal (Ausgangssignal) abgibt, und der ferner zwei Abzweig- leitungen aufweist, auf die sich das Eingangssignal aufteilt, von denen die eine mit einem Widerstand, der gleich dem Leitungswidersland dieser Abzweigleitung ist, reflektionsfrei und die andere mit einem eine Induktivität und eine Kapazität aufweisenden Netzwerk abgeschlossen ist, und bei dem der auf diese zweite Abzweigleitung gelangende Teil des Eingangssignals mit einer von der Einstellung des Netzwerks abhängigen Verzögerung reflektiert und seinerseits zwischen Ein- gangs- und Ausgangsleitung aufgeteilt wird und der auf die Ausgangsleitung gelangende Teil das Ausgangssignal ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (X; T₁, T₂) mit einem weiteren Blindwiderstand (ß,, X₂) derart verbunden ist, daß bei der Resonanzfrequenz (<»,) des Netzwerkes die durch die Formel