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Schaltungsanordnung für mit Verstärkern versehene Leitungen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung für mit Verstärkern versehene Leitungen. Der Eingangs-
bzw. Ausgangsscheinwiderstand der Verstärkerschaltungen verläuft in Abhängigkeit
von der Frequenz wesentlich anders als der Wellenwiderstand der Leitung. Dadurch
treten Reflexionen auf, die zu Echostörungen führen und deren Rückwirkung bei Zweidrahtverstärkern
die Nachbildung der Fernleitungen an den benachbarten Verstärkerschaltungen stören.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird nach der Erfindung der Eingangs-
bzw. Ausgangsscheinwiderstand des Verstärkers durch Impedanzelemente derart umgebildet,
daß der Unterschied zwischen dem Wellenwiderstand der Leitung und dem umgebildeten
Scheinwiderstand des Verstärkers für den zu übertragenden Frequenzbereich so weit
herabgesetzt wird, daß Reflexionen auf ein praktisch unschädliches Maß vermindert
werden..
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Abb.
i stellt ein Schema einer Vierdrahtverbsndung dar. Ein einzelner Verstärker mit
den den Scheinwiderstand umbildenden Elementen ist in Abb. z herausgezeichnet, und
die Wirkungsweise der Umbildungsimpedanz ist in der Abb.3 erläutert. Abb.4 zeigt
eine andere Ausführungsform der Anordnung, die insbesondere für Freileitungen geeignet
ist und deren Wirkungsweise an Hand der Abb:5 und 6 dargelegt wird.
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Abb. r zeigt das Schema einer mit Verstärkern 3, 4, 5... versehenen
Vierdrahtverbindung. Die elektrische Energie soll von i, z über die Verstärker 3,
4, 5. .. nach 6, 7 übertragen werden. Wie durch die ausgezogenen und gestrichelten
Pfeile angedeutet ist, treten Reflexionen auf. Die Energie verläuft vom Eingang
jedes Verstärkers zum Ausgang des vorhergehenden zurück, wo sie wiederum reflektiert
wird. Solche Reflexionen können an und für sich mehrfach erfolgen. In der Hauptsache
kommt es aber auf die nur einmal reflektierten Ströme an. Diese gelangen mit einer
zeitlichen Verspätung nach dem Ende der Leitung und.erze,wgen dort den Eindruck
eines Echos.
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Gemäß der Erfindung wird eine Verminderung der Reflexion dadurch .erzielt,
daß die Eingangs- und Ausgangsscheinwiderstände dier Verstärker umgebildet werden.
Hierzu, dp.@enen gemäß Abb. a Impedanzen J1 und J2, die vor und hinter den Verstärker
V geschaltet sind. Beispielsweise besteht die Umbildungsimpedanz, falls es sich
um ein Pupinkabel handelt, aus einem Kondensator C im Zug der Leitung, zu dem noch
eine Selbstinduktion oder ein Schwingungskreis aus parallel geschalteter Selbstinduktion
L und Kapazität IC in Reihe liegen kann.
Die Wirkungsweise
dieser Einrichtung ist in Abb.3 erläutert. Die Kurven stellen schematisch die Inzagnärteile
Jm der in Frage kommenden Scheinwiderstände in Abhängigkeit von der Frequenz f dar.
Der Realteil des Ausgangswiderstandes eines Vierdrahtverstärkers 'hat bereits wie
der Realteil dcs Kabelwellenwiderstandes Beinen mit der Frequenz ansteigenden Verlauf,
so daß er bei der Umbildung im allgemeinen eine geringe Rolle spielt. Wenn nötig,
wird man aber auch den Realteil umbilden. Wie das exfblgen kann, wird beim zweiten
Ausführungsbeispiel verständlich werden.
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Die Kurve 31 zeigt deal Verlauf . für den Ausgangswiderstand
eines Vierdrahtverstä;rkers, 32 für den Wellenwiderstand des Kabels. Durch Vorschältung
einer Kapazität, deren Scheinwiderstand im Kurve 33 dargestellt ist, erhält der
Ausgangswiderstand des Verstärkers den Verlauf nach Kurve 34, da die Reaktanzwerte
sich addieren. Für den unteren Frequenzbereich wird hierdurch gute Übereinstimmung
erzielt. In vielen Fällen wird es erwünscht sein, weiterhin die Differenzen für
die hohen Frequenzen herabzusetzen. Zu diesem Zweck kann der Schwingungskreis K,
L verwendet werden, dessen Reaktanz die Linie 35 zeigt. Schaltet man diesen
Kreis in Reihe zu dein Kondensator C und dem Verstärkerausgang, so erhält man -die
Reaktanzknrve 36; die von der Reaktanzkurve des Wellenwiderstandes der Leitung nur
noch wenig abweicht. Die Reflexionen werden demnach erheblich vermindert.
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Die Eingangswiderstände von Vi:erdrahtverstärkern und Zweidrahtverstärkern
zeigen :eine -im großem. und ganzen. ähnliche Frequenza;bhängigkeit wie der Ausgangswiderstand
eines Vierdrahtverstärkers, der im, vorhergehenden Beispiel ausführlicher behandelt-
wurde. Daher lassen sich die beschriebenen Umbildungsschaltungen mit- einigen Abänderungen
auch dort verwenden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine finit Doppelrohrzwäschenverstärkern
ausgerüstete Zweidrahtfneileitung. In Abb. 4 ist die Umbildung des Eingangswiderstandes
des Verstärkers dargestellt. Von dem Verstärker ist schematisch nur der zum Verständnis
hörwendige Teil gezeichnet. Ein -Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangswiderstand
ist bei Zweidrahtverstärkern nicht zu machen. Die Umbildungsimpedanz besteht beispielsweise
aus dem Widerstand R parallel. zum Eingang des Verstärkers und aus der Parallelschaltung
eines Widerstandes W und Kondensators G in Reihe zum Eingang des Verstärkers.
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In Abb. 5 sind die Realteile 12e, in Abb. 6 die Ima ginärteile
Im der Scheinwiderstände in. Abhängigkeit von der Frequenz f gezeichnet.
Die Kurven 50 und 6o zeigen die Komponenten des Eingangswiderstandes des
Verstärkers. Durch Parallelschaltung des Widerstandes R wird vor allem der Realteil,
in geringerem Maße auch der Iniaginärteil. verkleinert, wie die Kurven 51 und 61
zeigen. Die Komponenten des Wellenwiderstandes der Freileitung sind in Kurve 52
und 62, die Komponenten der Parallelschaltung aus W und G in den Kurven 53 und 63
dargestellt. Addiert man die Werte der Kurve 51 und 53, so erhält man die Kurve
54 für den Realteil des umgebildeten Eingangswiderstandes des Verstärkers. Desgleichen
folgt durch Addition der Werte von 61 und 6.3 die Kurve 64 für den Imaginärteil
des Eingangswiderstandes. Wie man sieht, verläuft der umgebildete Eingangswiderstand
des Verstärkers im wesentlichen in der Nähe der Wellenwiderstandskurven 52 und 62
für die Leitung.
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Die Nachbildung N (Abb. 4) muß so beschaffen sein, daß sie den Scheinwiderstand
der Zusammenschaltung R, G, W und der Fernleitung nachbildet. Natürlich können
die umbildenden Elemente auf der Nachbildungsseite symmetrisch zwischen Ausgleichsübertrager
und der Nachbildung N; die- in diesem Falle nur den Wellenv4derstand der Leitung
. nachzubilden hat, wiederholt werden. Durch die -Umbildung der Ve.rstärkereiagangswäderstände
wird die Nachbildung -der Leitung erleichtert und verbessert. Dies beruht darauf,
daß der Scheinwiderstand einer Leitung, die mit dem Wellenwiderstand belastet ist,
selbst dem Wellenwiderstand gleich ist, der leicht nachzubilden ist. Bei den bisher
bekannten Schaltungen weichen die A6.schlußwiderständie, als welche ja die Eingangswiderstände
der Verstärker in Frage kommen, so wesentlich von dein - Wellenwiderstand ab" daß
der Schelinwiderstand der Leitungen nicht mit dem Wellenwiderstand übereinstimmt.
Vielmehr zeigen Kurven, die die Abhängigkeit des Scheinwiderstandes von der Frequenz
darstellen, daß- er- um den Wellenwiderstand herum Schwankungen ausführt, deren
Verlauf sich nicht nachbilden läßt. Die Nachbildung kann nur dem mittleren Verlauf
des Scheinwiderstandes folgen. Bei Anwendung .der Erfindung werden aber die Schwankungen
des Scheinwiderstandes der Leitung erheblich vermindert, weil die Eingangsw,derstände
der Verstärker so umgebildet sind; daß säe sich dem Wellenwäderstan:d der Leiturgen
besser anschließen. Infolgedessien verläuft auch der Scheinwiderstand der Leitung
im wesentlichen wie ihr- Wellenwiderstand, der durch bekannte Schaltungen gut nachgebüldet
weiden kann. Dadurch werden die Nachbildungsfehler herabgesetzt, und die Verstärkung
kann
höher gewählt werden, ohne daß Pfeifen oder durch Rückkopplung bedingte Sprachverzerrungen
.eintreten.