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Schaltungsanordnung für Freileitungszwischenverstärker von trägerfrequenten
_ Nachrichtenübertragungssystemen Zwischenverstärker 'von trägerfrequenten Naclirichtenüberträgungssystemen,
die im Zuge von Freileitungen angeordnet sind, neigen biei hohen Verstärkungen zum
Selbstschwingen, da sich Rückkopplungswege zwischen dem mit dem Eingang verbundenen
Leitungsende --und der mit dem Ausgang verbundenen weitergehenden Leitung nicht
vermeiden-lassen, besonders dann nicht, wenn die Leitungen eülem Bündel angehören,
bei dem die eng gekoppelten Nachbarleitungen einen Teil der Ausgangsenergie wieder
zum Eingang zurückbefördern. -_ Es ist bereits bekannt, in benachbarte Leitungen
Filtermittel einzuschalten, um auf diese Weise eine Rückkopplung: n i unter= binden.
Der Aufwand hierfür wird z. B., wenn die. Leitungen einem Bündel angehören, recht
hoch, besonders dann, w enn ,die trägerfrequente. Nachrichtenübertragung über Starkstromleitungen
erfolgt und die in den Nachbarleitungen angeordneten Filtermittel für die Hochspannung
zu bemessen sind., Er ist nm allgemeinen deshalb nicht zu rechtfertigen, weil die
Rück-1topplun.gsdämpfung im Regelfall genügend groß ist. Die Erfindung bezweckt
die Anpassung des Verstärkungsgrades an die jeweils vorhandene Rückkopplungsdämpfung
und sieht zur Verhinderung des störenden Selbstschwingens der Zwischenverstärker
einen anderen Weg vor, der alle Rückkopplungswege berücksichtigt und zusätzliche
Filtermittel in der Starkstromleitung vermeidet.
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Die Erfindung geht davon aus, daß der Rückkopplungsgrad von einer
Vielzahl äußerer, sich dauernd ändernder Umstände abhängig ist. Der Verstärkungsgrad
müßte daher so weit beschränkt werden, daß ein störendes
Selbstschwingen
bei allen Rückkopplungsbe. dingungen sicher- verhindert wird. Es ist nun aber wenig
zweckmäßig, nur einen für den höchsten Rückkopplungsgrad bemessenen Verstärkungsgrad
zuzulassen, da jener oft schwer zu ermitteln ist und der Verstärker bei kleineren
Werten nicht ausgenutzt würde.
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Bei Schaltungsanordnungen nach der Erfindung wird zur Verhinderung
des durch bestehende Rückkopplungswege auftretenden Selbstschwingens von im Zuge
von Frei= leitungen angeordneten Zwischenverstärkern von trägerfrequentenNachrichtenübiertra:guhgssystemen
eine örtlich erzeugte Hilfsfrequenz im Verstärkerausgang zugesetzt, und diese Frequenz
wird im Eingang des ,gleichen Verstärkers ausgesiebt und reg gelt den Verstärküiigsgrad
des Verstärkers selbsttätig in Abhängigkeit von der jeweils vorhandenen: Rückkopplungsdämpfung,
so daß ständig ein ausreichender- Abstand von dem Pfeifpunkt gewährleistet ist.
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Die Regelung des Zwischenverstärkers kann nach irgendeinem bei der
Pegelregelung bekannten Verfahren von einer von der steuernden Hilfsfrequenz ,abgeleiteten
GleichspannLUng erfolgen, insbesondere durch Verlagerung-.der Gittervorspannung
- einer oder mehrerer Verstärkerstufen.
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Die steuernde Hilfsfrequenz kann in an sich bekannter Weise innerhalb
des - Nutzfrequenzbanden angeordnet sein, wenn dort ein schmaler Frequenzbereich
durch Unterdrückung - der Nachrichtenströme freigestellt ist. Vorteilhafter wird
man -jedoch eine dem Nutzfrequenzband benachbarte Frequenz benutzen. Statt einer
einzigen Frequenz können auch mehrere verwendet werden.
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Die Erfindung benutzt -also bei der Zwischenverstärkeranördriung ein
Prinzip, das in ähnlicher Weise bei der selbsttätigen Regelung des Wirkungsgrades
von übertragungssystemen angewandt wird. Zur Regelung des Wirkungsgrades von Übertragungssystemen
ist es z. B. bekannt, die Regelung durch den Übertragungswirkungsgrad für eine Steuerfrequenz
zu bestimmen,- die außerhalb- des Nutzfrequenzbandes liegt und dabei den Wirkungsgrad
des Weges vom Sender der einen Station über den Empfänger und Sender der Gegenstation
und dem Empfänger der ersten Station oder auch bis zurück zum Sender der ersten
Station als- Gesamtwirkungsgrad zu regeln. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
betrifft demgegenüber aber einen Zwischenverstärker. Es soll auch nicht der Gesamtwirkungsgrad
eines aus Hinundrück weg gebildeten Systems geregelt werden, sondern vielmehr ein
Selbstschwingeneines Zwischenverstärkers Über einen bestehenden unerwünschten Kopplungsweg
vermieden werden. Die zur Regelung des Verstärkungsgrades benutzte Hilfsfrequenz
kann in an sich bekannter Weise durch einen selbständigen Generator geliefert sein.
Die Hilfsfrequenz .kann auch durch Modulation bzw. D,emodulation einer der Nutzfrequenzen
mit einer örtlich erzeugten Frequenz gewonnen werden. Besonders vorteilhaft wird
gemäß weiterer Erfindung zur Gewinnung der Hilfsfrequenz parallel zum Zwischenverstärker
oder zu einem Teil des Zwischenverstärkers ein Hilfsverstärker geschaltet, der eine
so hohe Verstärkung hat, daß diese die Dämpfung des Rückkopplungsweges überwiegt.
Es tritt ein Selbstschwingen dieses Hilfsverstärkers auf, und zwar am ehesten in
derjenigen Frequenz, bei der die Restverstärkung in dem Rückkopplungskreis am größten
und der Phasenwinkel zwischen Eingangs- und rückgekoppelter Spannung Null ist. Ein
dem Verstärkereingang vorgeschaltetes schmales Filter beschränkt dabei die entstehende
Frequenz auf ein bestimmtes, den Nutzfrequenzen benachbartes Band. Innerhalb dieses
Bandes entsteht, wenn der Absolutwert der Restdämpfung als konstant angenommen wird,
dann diejenige Frequenz, bei der die Phasenlage am günstgsten ist. Es ist wichtig,
daß das vorzuschaltende Bandfilter eine genügende Anzahl von Wertigkeiten erhält,
so daß sein Phasenmaß je nach Frequenzlage Werte von Null bis 2,-,t, gegebenenfalls
mehrmals; durchläuft und demnach für mindestens eine Frequenz eine dem Selbstschwingen
günstige Phasenlage gewährleistet ist. Es wird die Gewinnung von Pegelfrequenzen
durch Rückkopplung von Leitungsverstärkern als an sich bekannt vorausgesetzt. Desgleichen
ist bekannt, einen' Verstärker eines Übertragungs= systems durch eine durch Rückkopplung
erzeugte, außerhalb des Nutzbandes liegende Frequenz in Abhängigkeit von den Dämpfungsänderungen
des übertragungssystems zu regeln.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Zwischenverstärkers gemäß der Erfindung
ist für ein trägerfrequentes Übertragungssystem über Hochspannungsleituügen, wofür
die Erfindung von besondexer Bedeutung ist, in der Figur dargestellt. Weitere Einzelheiten
der Erfindung werden an -diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
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Die hochfrequente Nachrichtenübertragung soll bei dem Ausführungsbeispiel
über die Phase U einer Hochspannungsleitung erfolgen, während die Phasen V und W
für die übertragung nicht benutzt sind. Der Zwischenver-3tärker bestehe aus zwei
Verstärkerstufen V1 und VII. Eingang und Ausgang des Zwischenverstärkers sind über
Ankopplungskondensa-:oren AIR an die Phase U gelegt. Die Hochfrequelizsp
-erreS1)
im Zuge de- Leitung iermöglicht die Wirksamkeit des Verstärkers für das Nutzfrequenzband.
Das Filter F, im Eingang des Zwischenverstärkers, ist für das Nutzfrequenzband bemessen,
während das dem Eingang des Hilfsverstärkers Vj, vorgeschaltete Bandfilter F2 für
einen schmalen, dem Nutzfrequenzband benachbarten Frequenzb,ereicli durchlässig
ist. Der Ausgang des Hilfsverstärkers enthält eine Amplitudenbegrenzugg B, die in
an sich bekannter Weise verwirklicht sein kann, beispielsweise durch einen Heißleiter
o. dgl., so. daß eine definierte Hochfrequenzamplitude dem Verstärkerausgang zugeführt
und über das Filter F3 und den Ankopplungskondensator auf die PhaseU gegeben wird.
Die Amplitude der. Hilfsfrequenz wird genügend klein bemessen; damit Beine Störung
der Nutzbandübertragung unterbleibt. Ein Teil der Hilfsfrequenzamplitude gelangt
über den durch Pfeile angedeuteten Rückkopplungsweg zum Eingang des Hilfsverstärkers
und wird hier verstärkt. Es 'tritt über den Hilfsverstärker ein Selbstschwingen
auf. Die Amplitude vor dem' BegrenzerB ist bei gegebener Amplitude der Hilfsfrequenz
hinter dem Begrenzer ein Maß für die Restverstärkung zwischen diesen beiden Punkten:
Mit Verkleinerung der Rückkopplungsdämpfung wächst die Amplitude der Hilfsfrequenz
vor dem Begrenzer. Ein diesem Wert proportionaler Betrag wird in der Gleichrichteranordnung
:Gl gleichgerichtet und die gewonnene Gleichspannung zur Regelung des Zwischenverstärkers
benutzt. Die Regelung des Zwischenverstärkers kann datbei in einer oder mehreren
Stufen erfolgen. Es wird hierdurch eine Nutzverstärkung erreicht, die um einen bestimmten
Betrag unter der Rückkopplungsdämpfung liegt, so daß ein Selbstschwingen des Zwischenverstärkers
mit Sicherheit vermieden wird. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, eine nochmalige
Umwandlung der Steuerspanming in eine weitere Gleichspannung mit geeigneter Abhängigkeit
vom Rückkopplungsmaß vorzunehmen. Die Hilfsverstärkeranardnung braucht nicht, wie
dargestellt, dem gesamten Zwischenverstärker parallel geschaltet zu sein. Die Stufe
VI des Zwischenverstärkers könnte beispielsweise auch unmittelbar hinter dem Ankopplungskondensator
der Eingangsseite angeordnet sein. Die Regelung könnte dabei ebenfalls in' dieser
Stufe oder auch in der Stufe VII oder auch in allen Stufen erfolgen.