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Als Bodeentzerrer ausgebildeter einstellbarer DämDfungs-
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entzerrer Die Erfindung betrifft einen als Bodeentzerrer ausgebildeten
einstellbaren Dämpfungsentzerrer, bestehend aus einem Widerstandsnetzwerk und einem
frequenzgangformenden Hilfsvierpol, der einen einstellbaren Widerstand als Abschlußwiderstand
enthält.
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Einstellbare Dämpfungsentzerrer der vorgenannten Art sind beispielsweise
in dem Aufsatz von P. Hermanutz "Ein variabler Entzerren AEU, Band 26, 1972, Heft
2, Seiten 99 bis 104 beschrieben und dort auch verhältnismäßig detailliert mathematisch
behandelt. In solchen Bodeentzerrern werden bekanntlich Hilfsvierpole verwendet.
Diese enthalten Schaltelemente, insbesondere Spulen, je nach Aufgabenstellung auch
gekoppelte, deren Induktivitätswerte mit steigender Betriebsfrequenz immer kleiner
werden müssen. Die Hilfsvierpole müssen einstellbare Abschlußwiderstände haben,
um die jeweils auftretenden Entzerrungsanforderungen in geeigneter Weise zu erfüllen.
Meist werden sogenannte vereinfachte Bodeentzerrer verwendet, bei denen ein Hilfsvierpol
im Querzweig der Schaltung liegt. Bei diesen vereinfachten Bodeentzerrern ist ein
einstellbarer Abschlußwiderstand erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den einstellbaren Abschlußwiderstand
des Bodeentzerrers durch einen steuerbaren Widerstand darzustellen, dessen Steuerung
gegebenenfalls auch von außerhalb der Schaltung vorgenommen werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei der Erfindung gemäß den Merkmalen nach dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Sogenannte PIN-Dioden sind bekanntlich spezielle Dioden, die als stromgesteuerte
Hochfrequenzwiderstände anwendbar sind.
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Hinsichtlich des vorgenannten Standes der Technik und auch hinsichtlich
der nachstehend noch gegebenen Beschreibung sei zum einfacheren Verständnis noch
auf folgendes hingewiesen. Bekanntlich wird bei Bodeentzerrern, speziell bei den
sogenannten vereinfachten Bodeentzerrern, die Änderung eines durch den Hilfsvierpol
bestimmten Frequenz.
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ganges durch entsprechende Änderung des Abschlußwiderstandes des Hilfsvierpols
erreicht. Für eine kontinuierliche Einstellung ist dieser Abschlußwiderstand als
Regelwiderstand vorzusehen, dessen Widerstandskennlinie dann die Abhängigkeit der
Entzerrung von der Einstellung bestimmt.
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Bei steigenden Frequenzen ist mit zunehmend störenden parasitären
Reaktanzen zu rechnen, die noch dazu einstellungsabhängig sein können und kaum ausreichend
zu kompensieren sind. Falls die Schwankung der Entzerrungskurve um die vom Hilfsvierpol
vorgegebenen Drehpunkte mgünstig ist, können durch Zuschaltung frequenzunabhängiger
Dämpfung die aber einstellbar ist, neue Fixpunkte mit anderer Frequenzlage erreicht
werden. Dies erfordert ein weiteres Einstellglied, das ebenfalls die vorgenannten
Nachteile haben kann. Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere bei verhältnismäßig
hohen Frequenzen vorgesehen, also beispielsweise bei Frequenzen von 100 MHz und
größer, in einem Frequenzbereich also, bei dem bislang Bodeentzerrer wegen der vorgenannten
Schwierigkeiten nicht verwendet worden sind. In diesem Zusammenhang ist in der älteren
Patentanmeldung P 32 43 111.2 bereits vorgeschlagen worden, für den Hilfsvierpol
eine Leitung reellen, frequenzunabhängigen Wellenwiderstandes zu verwenden. Hierzu
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in
dieser älteren Anmeldung ebenfalls
vorgeschlagen worden.
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Es ist demgemäß auch bei der Erfindung durchaus möglich, die in der
älteren Anmeldung vorgeschlagenen Lösungsmöglichkeiten zu verwenden.
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Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch
näher erläutert.
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Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 einen vereinfachten Bodeentzerrer
mit einem Hilfsvierpol HVP im Querzweig der Schaltung, wobei der Widerstand W1 durch
eine PIN-Diode als steuerbarer Widerstand realisiert ist; Fig. 2 einen vereinfachten
Bodeentzerrer mit einem zusätzlichen Dämpfungsglied N, das entweder in Kette oder
parallel geschaltet ist, und das -ebenfalls als PIN-Dioden realisierte, steuerbare
Widerstände W2 enthält; Fig. 3 eine vollständige Schaltung mit zwei Dioden D1 und
D2 einer eine Diode D3 enthaltenden Dämpfungsschaltung N und einer den Steuergleichstrom
Is erzeugenden Schaltung S; Fig. 4 den Dämpfungsverlauf a3 in Abhängigkeit von der
Frequenz f und die sogenannten Drehpunkte D und E des Bodeentzerrers; Fig. 5 die
Dämpfung a3 in Abhängigkeit von der Frequenz f mit dem Fixpunkt F dessen Lage durch
Zusatzdämpfungen bestimmt ist.
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Bei einem sogenannten vereinfachten Bodeentzerrer nach Fig. 1 wird
die Wechselspannungswelle UO mit ihrem Innenwiderstand R0 an den anschließenden
Vierpol gelegt, der wiederum mit dem Abschlußwiderstand RO abgeschlossen ist.
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Dieser Vierpol selbst besteht aus einem Widerstandsnetzwerk in Form
eines T-Gliedes mit den Widerständen R1 im Längszweig und dem Widerstand R2 im Querzweig,
dem sofort der Hilfsvierpol HVP folgt. Der Hilfsvierpol HVP hat den
Wellenwiderstand
WO und ist mit dem Abschlußwiderstand W1 abgeschlossen. Es liegt also hier der HilSstierpol
HVP im Querzweig der Schaltung. Die Größe des Widerstandes W1 muß einstellbar sein
und demzufolge durch wenigstens eine PIN-Diode realisiert.
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Bei den nachstehend beschriebenen Schaltungen sind wirkungsgleiche
Elemente mit den gleichen Bezugssymbolen versehen, so daß insoweit unmittelbar auf
die einzelnen Figurenbeschreibungen verwiesen werden kann.
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Fig. 2 zeigt ebenfalls einen vereinfachten Bodeentzerrer, dessen Hilfsvierpol
HVP im Querzweig der Schaltung liegt.
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Ausgezogen gezeichnet ist die unmittelbare Kettenschaltung eines weiteren
Netzwerkes N, das als zusätzliches Dämpfungsglied wirkt und somit eine frequenzunabhängige
Dämpfung hat. Auch beim Netzwerk N muß entsprechend den Einstellungsforderungen
wenigstens ein Widerstand W2 vorgesehen werden, der durch PIN-Dioden als steuerbare
Widerstände realisiert wird. Die Steuerung dieser zusätzlichen PIN-Dioden kann beispielsweise
Uber den gleichen Steuergleichstrom erfolgen, mit dem der Widerstand W1 gesteuert
wird, es kann aber hierfür auch eine eigene Steuergleichspannung vorgesehen werden.
Dies gilt auch für die Möglichkeit, das(in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete)Netzwerk
N parallel zu den in den Längs zweigen liegenden Widerständen R: zu schalten.
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Fig. 3 zeigt als mögliche Schaltungsvariante ein Beispiel mit einem
vereinfachten Bodeentzerrer, dessen Hilfsvierpol HVP im Querzweig liegt. Einbezogen
ist auch ein Netzwerk N, das in Fig. 3 in Kette zum Bodeentzerrer geschaltet ist.
Schließlich ist noch eine Schaltung S zu erkennen, die den Steuerstrom Is liefert.
Der Abschlußwiderstand W1 wird im Prinzip von den beiden wechselstrommäßig parallel
geschalteten Dioden D1 und D2 gebildet, die über den eine Gleichstromtrennung bewirkenden
Kon-
densator K an den Hilfsvierpol HVP angekoppelt sind.
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In der Schaltung sind ferner noch zu erkennen Spulen und Kondensatoren,
die im einzelnen nicht näher bezeichnet sind und die ebenfalls der Gleichstromtrennung
dienen.
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Wie bereits erwähnt, kommt der Steuerstrom Is, ohne daß das detailliert
dargestellt ist, aus der Schaltung S und durchfließt über den Widerstand R7 die
Gleichstrommäßig in Serie geschalteten Dioden D1 und D2. Dem Bodeentzerrer nachgeschaltet
ist - wie ebenfalls bereits erwähnt -das Netzwerk N, das eine PIN-Diode D3 enthält,
die auch vom Gleichstrom Is durchflossen wird. Nachgebildet wird damit der in Fig.
2 mit W2 bezeichnete Widerstand, dessen Einschachtung im AusfUhrungsbeispiel von
Fig. 3 folgender maßen erfolgt. Im Längszweig des Netzwerks N liegen die Widerstände
R4 und R5 in Serienschaltung. Parallel zum Widerstand R5 ist nun die Diode D3 geschaltet.
Zum Netzwerk N gehören auch die Festwiderstände R3, die ein- und ausgangsseitig
Jeweils im Schaltungsquerzweig liegen. Im Gleichstromkreis liegt der Widerstand
R6 den Dioden D7 und D2, sowie der Widerstand R7 der Diode D3.
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Diese beiden Widerstände sind als einstellbare Widerstände gezeichnet
und ermöglichen eine Feinregelung für den Fixpunkt F, der in Fig.5 erkennbar ist.
Die Lage dieses Fixpunktes wird selbstverständlich primär durch den Steuerstrom
Is und die Art des Netzwerkes N bestimmt.
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In Fig. 3 ist also ein Beispiel gezeigt, bei dem der Steuergleichstrom
Is die Diode D3 des Netzwerkes N und die Dioden D1 und D2, die Ja den Abschlußwiderstand
W1 bilden, durchfließt. Bodeentzerrer und Netzwerk N sind in Kette geschaltet. Schaltungsmöglichkeiten
zur Nachbildung der gestrichelt gezeichneten Möglichkeit von Fig. 2 sind hier nicht
mehr im einzelnen dargestellt, da sie Sür das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich
sind.
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Es sei nachstehend noch die Schaltung S von Fig. 3 näher erläutert.
Symbolisch sind dort dargestellt Zwei Transistoren, die am Ausgang eines Operationsverstärkers
liegen.
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Der eine Eingang des Operationsverstärkers liegt beispielsweise an
Masse bzw. an Bezugspotential, am anderen Eingang des Operationsverstärkers liegt
huber einen Widerstand eine Bezugsspannung Uref. Die Spannung Uref ist dabei eine
an sich beliebige Referenzspannung, die z.B. in ihrer Größe abgestellt sein muß
auf die Art der verwendeten PIN-Dioden. Die Spannung Ue, die an der Basis des einen
Transistors liegt, ist eine etzerrungsproportionale Steuergröße, die beispielsweise
mit einem Potentiometer eingestellt werden kann. Diese Schaltung S ist als sogenannter
e-Funktions-Generator bekannt. Es sind dies Schaltungen, bei denen die sich linear
ändernde Steuergleichspannung Ue einen sich exponentiell ändernden Steuergleichatrom
Is zur Folge hat. Vorteilhaft ist dies deshalb, weil eine lineare Änderung der Entzerrung
durch eine exponentielle Änderung des Steuerstrom bewirkt werden muß.
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Der Vollständigkeit halber sei auch hier nochmals darauf hingewiesen,
daß der Hilfsvierpol HVP durch eine Leitung mit reellem, frequenzunabhängigem Wellenwiderstand
gebildet werden kann.
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In den Figuren 4 und 5 ist in Abhängigkeit von der Frequenz f die
Dämfpung a3 aufgetragen, und zwar für eine Ausführungsform, die zwischen 100 und
180 MHz realisiert wurde. In Fig. 4 sind noch mit D und E die sogenani en Drehpunkte
des Bodeentzerrers kenntlich gemacht, in Fig.
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5 ist mit F der Fixpunkt bezeichnet, der sich durch die im Netzwerk
N erzeugte Zusatzdämpfung ergibt.
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Die beschriebenen Schaltungen benutzten also als Abschlußwiderstand
für den Hilfsvierpol HVP eine PIN-Diode als steuerbaren Widerstand.
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Der Widerstandwert ist abhängig vom durchfließenden Gleichstrom Is.
Dieser kann durch eine externe Schaltung S so gesteuert werden, daß eine gewünschte
Abhängigkeit der Entzerrung vom Einstellglied möglich wird.
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Der lineare Zusammenhang zwischen Entzerrung und Einstellung wird
dadurch erreicht, daß der durch die PIN-Diode fließende Gleichstrom in einer Schaltung
aus der Exponentialfunktion der Einstellspannung Ue abgeleitet wird. Im Zusammenwirken
mit der halbleiter-physikalisch bedingten Abhängigkeit des Wirkwiderstandes der
PIN-Diode vom durchfließenden Gleichstrom und der mit guter Nährung als Potentzfunktion
beschreibbaren Abhängigkeit zwischen Entzerrung und Größen des Abschlußwiderstandes
des Hilfsvierpoles HVP ergibt sich das gewünschte Verhalten.
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Die für eine Verschiebung der Drehpunkte D und E nötige frequenzunabhängige
Dämpfungsschaltung N kann so dimensionier werden, daß die hierzu notwendige weitere
PIN-Diode D3 vom gleichen Gleichstrom Is durchflossen wird wie sie in der eigentlichen
Enzerrerschaltung. Für Fixpunkte mit einstellungsunabhängiger Frequenzlage wird
dann nur eine einzige Steuerschaltung S für die Entzerrung benötigt.
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Eine Gleichstrom-Serien- und hochfrequenzmäßige Parallelschaltung
von mehreren PIN-Dioden kann sich zur Realisierung von extremen Widerstandswerten
von Vorteil erweisen.
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Um Exemplarstreuungen der PIN-Dioden auszugleiche, können die Gleichstromwege
durch einstellbare Widerstände gebunden werden wodurch eine Möglichkeit zur Feine
in stellung der Fixpunkte (F) gegeben ist.
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6 Patentansprüche 5 Figuren
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