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Leitungsverstärker
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungsverstärker für ein breitbandiges
Nachrichtenübertragungssystem mit Koaxialkabeln, dessen Verstärkung zur Anpassung
an die Kabeldämpfung ii Gegenkopplungsnetzwerk durch Schaltmittel stufenlos einstellbar
ist.
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Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (Siemens-Zeitschrift
45 (1971), Heft 12, Seiten 905 bis 911, insbesondere Seite 908, rechte Spalte, 2.
Absatz). Danach wird in temperaturgesteuerten Leitungsverstärkern ein temperaturabhängiger
Widerstand verwendet, der außer von der Temperatur auch vom Einfluß eines veränderbaren
Magnetfeldes gesteuert ist. Durch Ändern des Magnetfeldes kann die Verstärkung bei
gegebener Temperatur auf die Jeweilige Feldlänge eingestellt werden.
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Der regelbare Widerstand ist dabei Teil des Dampfungs-Netzwerkes innerhalb
der Gegenkopplungsschleife des Leitungsverstärkers. Der Frequenzgang der Verstärkung
muß bei Jeder Einstellung genau dem Frequenzgang der Leitungsdäpfung entsprechen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Verstärkungseinstellung
bei Leitungsverstärkern der eingangs genannten Art
unter Beibehaltung
eines 8 f-proportionalen Ganges der Verstärkungsänderung und bei leichter Einstellbarkeit
eine alterungsbeständige und kostengünstige Schaltung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Einstellelement
für eine )g-proportionale Anderung des Verstärkungsfrequenzganges ein Differential-Trimmerkondensator
vorgesehen ist, dessen eine Teilkapazität im Längszweig und dessen andere Teilkapazität
im Querzweig eines im Gegenkopplungs netzwerk des Verstärkers angeordneten Vierpols
eingeschaltet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Gegenkopplungsnetzwerk
ein stufenlos verstellbarer mit nahezu konstantem und reellem Quellen- und Lastwiderstand
abgeschlossener Vierpol, bestehend aus zwei parallelgeschalteten Zweigen, die in
Reihenschaltung mit einer RC-Schaltung im Querzweig des Vierpols angeordnet sind
und bei der die beiden Zweige aus Je einem Kondensator in Reihe mit Je einer Parallelschaltung
von Induktivität und ohmschem Widerstand gebildet sind, angeordnet, wobei der Kondensator
in einem der beiden parallelgeschalteten Zweige zusammen mit einem im Längszweig
des Vierpols angeordneten Kondensator die veränderbaren Teilkapazitäten eines Differential-Trimmerkondensators
darstellen und wobei ferner dem Kc-densator im Längszweig ein Widerstand und ein
Kondensator parallelgeschaltet ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
der Vierpol so ausgelegt, daß zwischen dem Drehwinkel des Rotors des Differentialkondensators
und der Verstärkungsänderung durch die Veränderung des Drehwinkels ein nahezu linearer
Zusammenhang besteht. Das ermöglicht auch die Verwendung einer Skala zur leichten
Einstellung der Verstärkung (Grobeichung) am Differentialkondensator des Vierpols.
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Es ist auch bereits ein geregelter Leitungsverstärker bekannt, der
mit einer durch ein Pilotsignal gesteuerten Pegelregelanordnung versehen ist. Die
Pegelregelanordnung umfaßt ein im Gegenkopplungszweig angeordnetes regelbares kapazitives
Zweipolnetzwerk, das Xapazitätsdioden enthält, die mittels einer Regelspannung gesteuert
werden (DT-OS 2 211 325). Diese Anordnung eignet sich für einen zu regelnden Verstärker,jedoch
nicht unmittelbar für einen Verstärker mit einzustellender und dann nicht mehr zu
verändernder Verstärkung.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In Fig. 1 ist der Aufbau eines Leitungsverstärkers im Prinzip dargestellt.
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Fig. 2 zeigt einen als. Vierpolkette ausgebildeten Gegenkopplungszweig
(Teil) eines Leitungsverstärkers.
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Fig. 3 zeigt das Schaltungsprinzip des einstellbaren Vierpols, der
im Gegenkopplungszweig des Leitungsverstärkers eingesetzt ist.
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Im allgemeinen besteht ein Leitungsverstärker aus einem aktiven Verstärker
V (/u-Teil), einer passiven Gegenkopplungsschleife G (ß-Teil) und einem passiven
Vorentzerrer E. Bei Verwendung eines Leitungsverstärkers in Verbindung mit einem
Koaxialkabel muß die Cesamtverstärkung des aus Verstärker, Gegenkopplung und Vorentzerrer
bestehenden Leitungsverstärkers proportional zur Wurzel aus der Frequenz sein, um
das Koaxialkabel zu entzerren. Diese Forderung muß nur von der Differenz der Dämpfungen
im Gegenkopplungszweig und im Vorentzerrer erfüllt werden. Es braucht daher weder
der Vorentzerrer, noch der Gegenkopplungszweig für sich schon den 7Tf7-maDigen Dämpfungsgang
zu liefern. Wird der Leitungsverstärker ohne Vorentzerrer entworfen, dann nuß die
Gegenkopplungsschleife
einenproportionalen Dämpfungsgang aufweisen.
Wird im Gegenkopplungsnetzwerk die Dämpfung verändert, wn die Gesamtverstärkung
an ein Kabel mit vom Nennwert abweichender Länge oder spezifischer Dämpfung anzupassen,
dann mm die Differenz der Dämpfung des Gegenkopplungsnetzwerkes bei Verstellung
seiner Dämpfung ff-proportional sein.
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Nach Fig. 2 wird die Gegenkopplungsschleife (ß-Teil) als Kettenschaltung
von zwei überbrückten T-Gliedern gebildet, in deren Mitte der einstellbare Vierpol
angeordnet ist. Dadurch ergibt sich für den Vierpol ein nahezu reeller und konstanter
Werft für Quellen- und Lastwiderstand von Z = 75 Ohm. Es sei vorausgesetzt, daß
weder das gesamte GegenI'opplungsnetzwerk, noch Teile von ihm # f-proportionale
Dä:npfungsgänge liefern.
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Durch die Einschaltung eines Vierpols gemäß der Erfindung in das Gegenkopplungsnetzwerk
soll trotzdem bei einer Veränderung der Dämpfung im Gegenkopplungsnetzwerk eine
f-proportionale Dämpfungsänderung entstehen.
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Die Wirkung des in Fig. 3 im Prinzip dargestellten einstellbaren Vierpols
beruht im wesentlichen auf einer Änderung von Kapazitätswerten im Längs- und Querzweig.
Die Eingangsklemmen des Vierpols sind mit E1, E2, die seines Ausganges mit Al, A2
bezeichnet. Der Eingang E2 ist zum Ausgang A2 direkt durchverbunden. Im Längszweig
zwischen der Eingangsklemme El und der Ausgangsklemme A1 ist eine Parallelkombination
aus einem Widerstand R1, einem Kondensator C5 und einen weiteren Kondensator C1
geschaltet. Der Kondensator C1 ist Teil eines Differentialkondensators, der das
einzige Einstellelement des Vierpols darstellt. Der zweite Teil des Differentialkondensators
ist der im Querzweig liegende Kondensator C2. Die starre Abhängigkeit der beiden
Teilkapazitäten des Differentialkondensators ist in vorteilhafter Weise durch Einfügen
weiterer ondensatoren C3 und C4 im Querzweig aufgehoben. Durch diese Maßnahme erübrigt
sich ein besonderer Plattenschnitt des Diffe-
rentialkondensators.
Die Gesamtbeschaltung im Querzweig des Vierpols besteht aus zwei mit der Ausgangsklemme
Al verbundenen Parallel zweigen, die in Reihenschaltung mit einer gemeinsamen RC-Reihenschaltung
R4, C4 mit der Ausgangsklemme A2 bzw, Eingangsklemme E2 verbunden sind. Einer der
beiden Parallelzweige enthält in Reihenschaltung die Teilkapazität C2 des Differentialkondensators
und die Parallelschaltung einer Induktivität L2 mit einem ohmschen Widerstand R2.
Der zweite Parallelzweig besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators C3 mit
einer P2m1lelschaltung aus einer Induktivität L3 und einem ohmschen Widerstand R3.
Mit den Induktivitäten L2 und L3 lassen sich Resonanzkurven bilden, deren Verlauf
die Differenzen der Dämpfung bei Verstellung an den gefordertenVerlauf annähert.
Die Parallelwiderstände R2 und R3 bewirken eine Angleichung der Dämpfungskurven
oberhalb des Nutzfrequenzbandes und an einen asymptotischen Endwert.
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Der Differentialkondensator besitzt nur geringe Abmessungen und ermöglicht
einen elektrisch günstigen Zusammenbau mit der Verstärkerschaltung. Aufgrund seiner
mechanisch starren Ausführung ist eine sichere und alterungsbeständige Einstellung
gewährleistet. Die Einstellung des Differentialkondensators kann in vorteilhafter
Weise über einen SchraubenzieherantriF erfolgen. Der durch den Differentialkondensator
gegebene nahezu lineare Zusammenhang zwischen Drehwinkel und Verstärkungsänderung
erlaubt das serienmäßige Anbringen einer Skala. Es ist damit auch eine grobe Eichung
z.B. in Schritten von 0,5 dB möglich.
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6 Patentansprüche 3 Figuren
L e e r s e i t e