DE3429946C2 - - Google Patents

Description

Die DE-AS 12 42 272 zeigt einen einstellbaren Dämpfungsentzerrer in T-Form, der in Serie zu seinem Querwiderstand R einen einstellbaren komplexen Zweipol R _Z aufweist, vergl. insbesondere Fig. 1 (Schalter S 1 offen, Schalter S 2 geschlossen) mit Spalten 5, 6 jeweils Zeilen 1 bis 39. Dieser bekannte Entzerrer hat jedoch keine einstellungsunabhängigen wertgleichen Fixpunkte der Dämpfung aufzuweisen. Aus der GB-PS 11 51 610 sind einstellbare Dämpfungsentzerrer in π-Form bekannt, bei denen bei einer bestimmten Einstellung parallel zum Längswiderstand R2 ein oder mehrere Zweipole, bestehend aus jeweils einer R-L-C-Serienschaltung geschaltet sind, (vergl. insbes. die Fig. 5, 7 und 10 mit Seite 2, Zeilen 41 bis 44, Zeilen 59 bis 65 sowie Zeilen 72 bis 86). Auch bei dieser bekannten Schaltung sind keine einstellungsunabhängigen Fixpunkte der Dämpfung vorhanden.

Zur Optimierung von Nachrichtenübertragungssystemen sind einstellbare Dämpfungsentzerrer erforderlich, die bei einer oder mehreren Frequenzen einstellungsunabhängige Fixpunkte der Dämpfung aufweisen. So sind einstellbare Entzerrer der einleitend genannten Art beispielsweise in der Zeitschrift BSTJ, April 1938, Seiten 229 bis 244, von Bode angegeben. Diese Art von Entzerrern haben in der Nachrichtentechnik eine so große Bedeutung erlangt, daß sich in der Fachsprache der Ausdruck Bode-Entzerrer eingebürger hat. Eine Reihe weiterer Schaltungsvarianten sind zwischenzeitlich ebenfalls beschrieben worden, so beispielsweise in dem Aufsatz von P. Hermanutz "Ein variabler Entzerrer", AEÜ, Band 26, 1972, Heft 2, Seiten 99 bis 104. Hier sind solche Bode- Entzerrer auch verhältnismäßig detailliert mathematisch behandelt. Es müssen bei Bode-Entzerrern sogenannte Hilfsvierpole vorgesehen werden und es sind für den Dämpfungsverlauf des gesamten Entzerrers sowohl die Dämpfung als auch die Phase des Hilfsvierpols maßgebend. Wegen dieser doppelten Abhängigkeit ist deshalb die praktische Realisierung solcher Dämpfungsentzerrer dann verhältnismäßig schwierig, wenn die theoretischen Schaltelemente und die parasitären Elemente der Schaltung in gleichen Größenordnungen liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Schaltungen für einstellbare Entzerrer anzugeben, deren Abstimmung in einfacher Weise auf die Einstellung von Zweipolen beschränkt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nach den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt in der Zeichnung

Fig. 1a ein konventionelles Dämpfungs-T-Glied mit konstanter Dämpfung und den Längswiderständen R _L und dem Querwiderstand R _Q ,

Fig. 1b einen Dämpfungsentzerrer gemäß der Erfindung mit einer zugeschalteten Reaktanz Z(f) in Serie zum Querwiderstand R _Q wobei die Fixpunktbedingung angegeben ist,

Fig. 1c einen einstellbaren Dämpfungsentzerrer bei dem die Reaktanz Z(f) dem Querwiderstand R _Q parallel geschaltet ist mit der erforderlichen Fixpunktbedingung,

Fig. 2a ein konventionelles Dämpfungs-π-Glied mit dem Längswiderstand R _L im Längszweig und den vor- bzw. nachgeschalteten Querwiderständen R _Q in den Querzweigen, ebenfalls mit konstanter Dämpfung,

Fig. 2b eine Schaltung bei der eine Reaktanz Z(f) dem Längswiderstand R _L des π-Gliedes parallel geschaltet ist, die Fixpunktbedingung ist ebenfalls angegeben,

Fig. 2c eine Schaltung, bei der zum Längswiderstand R _L des π-Gliedes die Reaktanz Z(f) in Serie geschaltet ist, die Fixpunktbedingung ist ebenfalls angegeben,

Fig. 3a eine Schaltung, bei der im Querzweig zum Widerstand R _Q die Serienschaltung aus einem Kondensator und einem Parallelresonanzkreis in Serie geschaltet ist,

Fig. 3b den Dämpfungsverlauf der Schaltung von Fig. 3a mit dem Fixpunkt bei der Frequenz f₀,

Fig. 4a eine Schaltung, bei der im Querzweig zum Widerstand R _Q zwei Parallelresonanzkreise in Serie geschaltet sind,

Fig. 4b den Dämpfungsverlauf zur Schaltung von Fig. 4a mit einem Fixpunkt der Dämpfung bei der Frequenz f₀,

Fig. 5a eine Schaltung, bei der dem Widerstand R _Q in Serie ein versteilerter Parallelresonanzkreis mit einem Serienresonanzkreis im einen Zweig und einer Spule im andern Zweig, ein Kondensator und schließlich ein zweiter Parallelresonanzkreis geschaltet sind,

Fig. 5b den zur Schaltung von Fig. 5a gehörenden Dämpfungsverlauf mit einem Fixpunkt der Dämpfung bei der Frequenz f₀,

Fig. 6a ein Schaltungsbeispiel, bei dem dem Widerstand R _Q des T-Gliedes eine kompliziertere Reaktanzschaltung parallel geschaltet ist,

Fig. 6b die zur Schaltung von Fig. 6a gehörende Dämpfung mit dem Dämpfungsfixpunkt bei der Frequenz f₀, wobei der Dämpfungsverlauf nach oben geöffnet ist,

Fig. 7a eine Schaltung, bei der dem Längswiderstand R _L des π-Gliedes zwei Serienresonanzkreise parallel geschaltet sind,

Fig. 7b den Dämpfungsverlauf der Schaltung von Fig. 7a mit dem Dämpfungsfixpunkt bei der Frequenz f₀.

Bei den erfindungsgemäßen Schaltungen wird von den bekannten Schaltungen der Fig. 1a und 2a ausgegangen. Wenn es also darauf ankommt, eine vorgegebene Dämpfung zu erreichen, dann können diese Schaltungen nach an sich bekannten Regeln so bemessen werden, daß die gestellten Dämpfungsforderungen erfüllt werden. In Fig. 1a ist ein T-Glied dargestellt mit den Längswiderständen R _L und dem Querwiderstand R _Q , in Fig. 2a ist ein π-Glied gezeichnet, mit einem Längswiderstand R _L und in den Querzweigen vor bzw. nachgeschalteten Querwiderständen R _Q . Die Einstellbarkeit der Dämpfung wird dadurch erreicht, daß zum Widerstand R _Q eine Reaktanz Z(f) in Serie (Fig. 1b) oder auch parallel geschaltet wird (Fig. 1c). In entsprechender Weise kann dem Längswiderstand R _L des π-Gliedes eine Reaktanz Z(f) entsprechend Fig. 2b parallel geschaltet werden, oder entsprechend Fig. 2c in Serie vorgeschaltet werden. Die Ermittlung der Schaltelemente kann nach an sich bekannten Berechnungsmethoden vorgenommen werden, wobei jeweils darauf zu achten ist, daß die hier im einzelnen noch angegebenen Fixpunktbedingungen eingeschaltet werden. Bei allen Schaltungen ist der Eingangswellenwiderstand mit R _a , der Ausgangswellenwiderstand mit R _b bezeichnet.

In der Schaltung von Fig. 1b wird also zum Querwiderstand R _Q des T-Gliedes in Serie eine Reaktanz geschaltet, die dort mit Z(f) bezeichnet ist. Bei den Fixpunktfrequenzen f _F ν müssen also Nullstellen der Reaktanz auftreten, die selbst von der Einstellung der zur Dämpfungsänderung vorgesehenen Schaltelemente unabhängig sind. Diese Nullstellen sind gewissermaßen gleichbedeutend mit Realteilminima der Impedanz Z(f). Allgemein ist diese Fixpunktbedingung Z( f _F ν) = 0 in Fig. 1b ebenfalls angegeben.

In der Schaltung von Fig. 1c wird dem Querwiderstand R _Q die Reaktanz Z(f) parallel geschaltet. Bei dieser Parallelschaltung müssen bei den Fixpunktfrequenzen f _F ν entsprechend einstellungsunabhängige Polstellen auftreten, so daß also die Bedingung Z( f _F ν) = ∞ für die Fixpunkte erfüllt werden muß.

Bei der Schaltung von Fig. 2b wird dem Längswiderstand R _L des π-Gliedes eine veränderbare Reaktanz Z(f) parallel geschaltet, um dadurch die Einstellbarkeit der Dämpfung zu erzeugen. In diesem Fall muß die Bemessung so erfolgen, daß sich bei den Fixpunktfrequenzen f _F ν einstellungsunabhängige Polstellen für die Reaktanz Z(f) ergeben, was allgemein durch die in Fig. 2b ebenfalls angegebene Beziehung Z(f _F ν) = ∞ zu erreichen ist.

Im Fall der Serienschaltung nach Fig. 2c, bei der also zur Reaktanz Z(f) der Längswiderstand R _L in Serie geschaltet ist, müssen für die Reaktanz Z(f) bei den Fixpunktfrequenzen f _F ν einstellungsunabhängige Nullstellen auftreten, was gleichbedeutend damit ist, daß dort Realteilminima der Impedanz Z(f) auftreten. Die Fixpunktbedingung Z(f _F ν) = 0 ist in Fig. 2c zur besseren Übersicht ebenfalls unmittelbar angegeben.

Für die einzelnen Reaktanzschaltungen können dabei durchaus bekannte Schaltungen herangezogen werden. So ist in Fig. 3a dem Querwiderstand R _Q in Serie ein einstellbarer Kondensator C₁′ nachgeschaltet, auf den wiederum in Serie ein Parallelresonanzkreis aus einer Spule L₁ und einem einstellbaren Kondensator C₁ folgt. In Fig. 3b ist die zugehörige Dämpfung a _B in Abhängigkeit von der Frequenz f gezeigt und die Bedingung für einen Fixpunkt der Dämpfung bei der Frequenz f₀ lautet C₁ + C₁′ = C _ges = const., die gestrichelte Kurve zeigt gegenüber der ausgezogenen Kurve die mögliche Dämpfungsänderung.

In Fig. 4a ist eine mögliche weitere bekannte Schaltung für die Ausgestaltung der Reaktanz Z(f) gezeigt. Es werden dabei zum Querwiderstand R _Q zwei Parallelresonanzkreise in Serie geschaltet, deren Spulen L₁ und L₂ bezeichnet sind. Die einstellbaren Kondensatoren sind mit C₁ und C₂ bezeichnet. In Fig. 4b ist der Dämpfungsverlauf als ausgezogene und als gestrichelte Kurve gezeigt und die Bedingung für einen Fixpunkt der Dämpfung bei der Frequenz f₀ lautet C₁ + C₂ = C _ges = const. angegeben.

In Fig. 5a wird die Reaktanz Z(f) ebenfalls zum Widerstand R _Q in Serie geschaltet. Die Reaktanz selbst besteht aus einem Parallelresonanzkreis mit einer Spule L₁ und einem Serienresonanzkreis aus einem einstellbaren Kondensator C₁ und einer Spule L₁′, in Serie dazu liegt ein Kondensator C₂′, dem wiederum ein weiterer Parallelresonanzkreis aus einem einstellbaren Kondensator C₂ und einer Spule L₂ in Serie nachgeschaltet ist.

In Fig. 5b ist der mit der Schaltung von Fig. 5a erreichbare Dämpfungsverlauf a _B in Abhängigkeit von der Fre­ quenz f aufgezeichnet. Die Fixpunktfrequenz ist mit f₀ kenntlich gemacht, die gestrichelte und die ausgezogene Kurve zeigen die Dämpfungsänderung bei Verändern der Kapazität der Kondensatoren C₁, C₂′ und C₂.

In Fig. 6a ist eine Schaltung gezeigt, bei der gemäß Fig. 2b dem Widerstand R _Q eine Reaktanzschaltung parallel geschaltet wird. Zueinander parallel geschaltet sind eine Spule L _1p , ein Serienresonanzkreis aus einem einstellbaren Kondensator C _1p und einer Spule L _2p , und ein versteilerter Parallelresonanzkreis, der selbst aus der Serienschaltung eines einstellbaren Kondensators C _2p und eines Parallelresonanzkreises mit der Spule L _3p und dem einstellbaren Kondensator C _3p besteht.

In Fig. 6b ist als ausgezogene und als gestrichelte Kurve die Dämpfung a _B in Abhängigkeit von der Frequenz f aufgetragen und es ist zu erkennen, daß bei der Frequenz f₀ ein Fixpunkt der Dämpfung auftritt. Zu erkennen ist auch, daß hier der Dämpfungsverlauf sich gewissermaßen nach oben zu öffnet, weiterhin ist auch zu erkennen, daß entsprechend der ausgezogen gezeichneten Kurve und der gestrichelt gezeichneten Kurve sich die Dämpfung durch Variation der Kondensatoren C _1p , C _2p und C _3p verändern läßt.

Ein weiteres mögliches Beispiel für eine Reaktanzschaltung für die Grundstruktur nach Fig. 2b ist in der Schaltung von Fig. 7a gezeigt. Dort ist dem Längswiderstand R _L des π-Gliedes die Parallelschaltung aus zwei Serienresonanzkreisen zugeordnet, wobei jeder Serienresonanzkreis selbst aus einer Spule L₁ bzw. L₂ und jeweils einem einstellbaren Kondensator C _1s bzw. C _2s besteht.

In Fig. 7b ist wiederum die Dämpfung a _B in Abhängigkeit von der Frequenz aufgetragen und durch die Verschiebung der gestrichelten Kurve gegenüber der ausgezogen gezeichneten Kurve kenntlich gemacht, daß bei der Frequenz f₀ ein Fixpunkt der Dämpfung auftritt.

Die angegebenen Schaltungen haben den Vorteil, daß lediglich durch die Änderung von Kondensatoren Dämpfungsänderungen in einfacher Weise erzeugt werden können. Die angegebenen Entzerrer werden häufig in Systeme eingeschaltet, bei denen außer Dämpfungsentzerrern auch einstellbare Laufzeitentzerrer nötig sind. Die von den Laufzeitentzerrern verursachten einstellungsabhängigen Dämpfungsfehler können also mit den angegebenen Schaltungen in verhältnismäßig einfacher Weise ausgeglichen werden.

Claims (7)

1. Einstellbarer Dämpfungsentzerrer, der mit einer vorgebbaren Anzahl n, die größer oder gleich eins (n 1) ist, einstellungsunabhängigen, wertgleichen Fixpunkten der Dämpfung bei vorgebbaren Frequenzen f _F ν, wobei ν = 1...n eine Zählvariable bedeutet, und der aus einem beidseitig an gleiche oder ungleiche Abschlußwiderstände (R _a , R _b ; R _a = R _b ) angepaßten, drei ohmsche Widerstände (R _L , R _Q ) aufweisenden Dämpfungsglied in T-Form besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß in Serie oder parallel zum Querwiderstand (R _Q ) des T-Gliedes eine stufig oder stetig veränderbare Reaktanz [Impedanz Z(f)] geschaltet ist, die bei den Fixpunktfrequenzen (f _F ν) im Fall der Serienschaltung einstellungsunabhängige Nullstellen [Realteilminima der Impedanz Z(f)] oder im Fall der Parallelschaltung einstellungsunabhängige Polstellen aufweist (Fig. 1a, 1b).

2. Einstellbarer Dämpfungsentzerrer der mit einer vorgebbaren Anzahl n, die größer oder gleich eins (n 1) ist, einstellungsunabhängigen, wertgleichen Fixpunkten der Dämpfung bei vorgebbaren Frequenzen f _F ν, wobei ν = 1...n eine Zählvariable bedeutet, und der aus einem beidseitig an gleiche oder ungleiche Abschlußwiderstände (R _a , R _b ; R _a = R _b ) angepaßten, drei ohmsche Widerstände (R _L , R _Q ) aufweisenden Dämpfungsglied in π-Form besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß parallel oder in Serie zum Längswiderstand (R _L ) des π-Gliedes eine stufig oder stetig veränderbare Reaktanz [Impedanz Z(f)] geschaltet ist, die bei den Fixpunktfrequenzen (f _F ν) einstellungsunabhängige Polstellen oder im Fall der Serienschaltung einstellungsunabhängige Nullstellen [Realteilminima der Impedanz Z(f)] aufweist (Fig. 2a, 2b).

3. Dämpfungsentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die einstellbare Reaktanz [Z(f)] aus der Serienschaltung eines Kondensators (C₁′) und eines Parallelresonanzkreises mit einem Kondensator (C₁) und einer Spule (L₁) besteht, die wiederum in Serie zum Querwiderstand (R _Q ) geschaltet sind,
und daß dabei C₁ + C₁′ = C _ges = const. (Fig. 3a, b).

4. Dämpfungsentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Querzweig zum Querwiderstand (R _Q ) als veränderbare Reaktanz [Z(f)] zwei Parallelresonanzkreise in Serie geschaltet sind, von denen jeder aus einem Kondensator (C₁, C₂) und einer Spule (L₁, L₂) besteht,
und daß dabei C₁ + C₂ = C _ges = const. (Fig. 4a).

5. Dämpfungsentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zum Querwiderstand (R _Q ) in Serie geschaltete veränderbare Reaktanz [Z(f)] besteht aus einem versteilerten Parallelresonanzkreis mit einer Spule (L₁) und einem dazu parallel geschalteten Serienresonanzkreis, aus einer weiteren Spule (L₁′) und einem Kondensator (C₁), dem in Serie ein Kondensator (C₂′) nachgeschaltet ist und einem weiteren, in Serie nachgeschalteten Parallelresonanzkreis aus einem Kondensator (C₂) und einer Spule (L₂) (Fig. 5a).

6. Dämpfungsentzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die veränderbare Reaktanz dem Querwiderstand (R _Q ) parallelgeschaltet ist und aus der Parallelschaltung einer Spule (L _1p ) eines Serienresonanzkreises mit einem Kondensator (C _1p ) und einer Spule (L _2p ), und eines Parallelresonanzkreises aus einer Spule (L _3p ) und einem Kondensator (C _3p ), zu denen in Serie ein Kondensator (C _2p ) geschaltet ist, besteht (Fig. 6a).

7. Dämfpungsentzerrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die veränderbare Reaktanz [Z(f)] dem Längswiderstand (R _L ) des π-Gliedes parallel geschaltete ist und aus der Parallelschaltung zweier Serienresonanzkreise besteht, von denen jeder eine Spule (L _1s , L _2s ) und einen Kondensator (C _1s , C _2s ) enthält (Fig. 7a).