DE836535C

DE836535C - Netzwerk zum UEbertragen elektrischer Schwingungen

Info

Publication number: DE836535C
Application number: DEP19300D
Authority: DE
Inventors: Gerard Hepp
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1944-07-06
Filing date: 1948-10-23
Publication date: 1952-04-15
Also published as: GB625197A; NL65115C; US2591936A; FR937950A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzwerk zur Übertragung elektrischer Schwingungen, in dem die hohen Frequenzen gegenüber den niedrigen begünstigt werden. Ein solches Netzwerk wird z. B. in Sendern zum Aussenden frequenzmodulierter Schwingungen verwendet, wo diese Betonung der hohen Frequenzen als Vorverzerrung, Akzentuierung oder als Preemphasis bezeichnet wird. Diese Vorverzerrung bietet den Vorteil einer größeren Störfreiheit insofern, als die hohen Modulationsfrequenzen, die im allgemeinen eine gerinige Amplitude haben, so stark begünstigt werden, daß sie oberhalb des Störpegels zu liegen kommen. Die erwähnte Begünstigung der hohen Modulationsfrequenzen muß naturgemäß im Empfänger vor der Wiedergabe wieder rückgängig gemacht werden. Es ist deshalb für die Begünstigung der hohen Frequenzen notwendig, eine Norm festzulegen, der beim Entwerfen des Empfängers Rechnung getragen werden kann. Als eine normale Vorverzerrung wird gewöhnlich die relative Begünstigung der hohen Modulationsfrequenzen angesehen, die dadurch entsteht, daß die Modulationsschwingung einer Verstärkerröhre zugeführt wird, in deren Anodenkreis die Reihenschaltung einer Sel'hstinduktionsspule und eines Widerstandes liegt, wobei das Verhältnis zwischen Selbstinduktion L und Widerstand R, ausgedrückt durch -,annähernd io""⁴ Sek. beträgt. Die

Verstärkung der hohen Modulationsfrequenzen ist in diesem Fall um annähernd das Zehnfache gesteigert gegenüber derjenigen der niedrigen Frequenzen.

Ein Nachteil dieser Schaltung ist der, daß die Selbstinduktion so klein bemessen werden muß, daß die Röhrertkapazitäten noch keine Rolle spielen, was infolge des vorgeschriebenen Wertes des Verhältnisses von io~⁴ Sek. zwischen Selbstinduktion und Widerstand zu sehr kleinen Werten für den Widerstand führt. Ist nun die erwähnte Verstärkerröhre

mit der Endstufe des Verstärkers gekoppelt und wird dieser zwecks Verringerung der nichtlinearen Verzerrung stark gegengekoppelt (die zulässige Verzerrung in einem solchen Verstärker liegt weit unterhalb i%), so muß die Amplitude der dem Gitter der Verstärkerröhre zugeführten Modulationsschwimguriig groß sein, so daß bei einem kleinen Wert des Widerstandes im Anodenkreis ein großer Anodenwechselstrom in der Röhre fließt, was

ίο eine erhebliche Verzerrung ergibt. Es ist oft nicht möglich, diese Verzerrung durch Gegenkopplung der Verstärkerröhre zu unterdrücken, weil die ganze Verstärkung dann nicht mehr hinreichend ist. Es erweist sich also oft als praktisch unmöglich, eine genügende Verstärkung über einen breiten Frequenzbereich bei der erwünschten niedrigen Verzerrung unter ,gleichzeitiger Anhebung der hohen Übertragungsfrequenzen zu erreichen.

Ein anderes Verfahren zur Erzielung einer Vorverzerrung besteht darin, daß in den Gegenkopplungskreis des Verstärkers für die Modulationsschwingungen ein derart zusammengesetztes Netzwerk eingefügt wird, daß die niedrigen Frequenzen stärker gegengekoppelt werden als die hohen. Zur Erzielung einer normalen Vorverzerrung muß die Gegenkopplung der niedrigen Frequenzen um annähernd das Zehnfache stärker sein als für die hohen; bei einer so starken Gegenkopplung für die niedrigen Frequenzen zeigen Verstärker oft eine Neigung zur Selbsterregung.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, ein Netzwerk für die Vorverzerrung zu schaffen, daß in den Eingangskreis eines Verstärkers eingefügt werden kann, wodurch die den bekannten Schaltungen anhaftenden Nachteile vermieden werden.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch ein Netzwerk (Vierpol) zur Übertragung elektrischer Schwingungen, bei dem die hohen Frequenzen gegenüber den niedrigen im allgemeinsten Fall gemäß der Beziehung

M₂

2 — ^l ι

begünstigt werden. Dabei bedeutet E₂ die Ausgangsspannung und JS₁ die Eingangsspannung des Netzwerks, während W₁, n₂ und β Konstanten darstellen. Zwischen den Eingangsklemmen des Vierpols ist die Reihenschaltung zweier Impedanzen angeordnet, und dabei besteht die eine Impedanz aus der Parallelschaltung eines Wirkwiderstandes und eines Kondensators und die andere Impedanz aus der Parallelschaltung eines gleich großen Wirkwiderstandes und einer Selbstinduktion, und diese

"*⁵ Schaltelemente sind derart bemessen, daß — = R²

ist, und beide Impedanzen liegen je für sich an den Primärwicklungen von Übertragern, deren sekundäre Wicklungen unter sich in Reihenschaltung an die Ausgangsklemmen des Vierpols gelegt sind, und dalx'i ist die sekundäre Windungszahl desjenigen Übertragers, der an die aus Wifkwiderstand und Kapazität bestehende Impedanz angeschlossen ist, im Vergleich zu dessen Primärwindungszahl kleiner und die sekundäre Windungszahl des Übertragers, welcher der aus Wirkwiderstand und Selbstinduktion bestehendem Impedanz zugeordnet ist, im Vergleich zu dessen Primärwindumgszahl größer, und im Fall der letztgenannten Impedanz wird die Selbstinduktion durch die Primärwicklung des Übertragers gebildet. Es ist ferner möglich, daß derjenige Übertrager, welcher der aus Wirkwiderstand und Kapazität bestehenden Impedanz zugeordnet ist, in Wegfall kommt, so daß von den Ausgangsklemmen des Vierpols aus gesehen die Sekundärwicklung des verbleibenden Übertragers, welcher der Impedanz aus Wirkwiderstand und Selbstinduktion zugeordnet ist, in Reihe geschaltet liegt mit der Impedanz aus Wirkwiderstand und Kapazität. In diesem Fall ergibt sich bei der gewählten Bezeichnungsweise in der oben angegebenen Formel für H₁ der Wert Eins.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen des Netzwerkes nach der Erfindung dargestellt, (Fig. ι bis 3). Beim Netzwerk nach Fig. 1 liegt, wie dies bei allen drei Ausführungsarten der Fall ist, zwischen den Eingangsklemmen die Reihenschaltung zweier Impedanzen 3 und 4. Die eine Impedanz 3 besteht aus der Parallelschaltung eines Wirkwiderstandes R und eines Kondensators C, die andere aus der Parallelschaltung eines gleich großen Wirkwiderstandes R und einer Selbstinduktion L, die von der Primärselbstinduktion eines Aufwärtstransformators 5 mit dem Übersetzungsverhältnis ι : M₂ gebildet wird. Diese Ausführung entspricht dem oben angegebenen Fall, daß der zweite Übertrager in Wegfall kommt.

Wenn die Ausgangsklemmen 6, 7 ganz oder annähernd im Leerlauf betrieben werden und den Eingangsklemmen i, 2 eine Spannung E₁ zugeführt wird, beträgt die Ausgangsspannung E₂

j ω n₂ L

ι + j ω C R ι -j- j ω

j ω L

E_x.

ι + / ω C R ι + /.

L R

oder wenn — = R² ist und = C R = β gesetzt wird, folgt

E = ί-± i⁰^² Ρ F
i+joß ^

Kreisfrequenz ω = 2 71 f

(f Schwingungszahl pro Sek.)

j= I -i.

Wenn nun M₂ β gleich 10—* Sek. gemacht wird, so ergibt sich, abgesehen von dem Faktor 1 + ; ω β im Nenner, eine normale Vorverzerrung. Der Faktor ι +jf ω β ist diann vernachlässigbar, wenn das Übersetzungsverhältnis M₂ groß ist. Wenn z. B. die höchste zu übertragende Frequenz um einen Faktor ίο gegenüber der niedrigsten Frequenz begünstigt

werden soll, so daß ι ο · n₂ · β bei dieser Frequenz ίο beträgt, ist ω β — ^IO, so daß für M₂ > io das

Produkt ω β im Nenner im Verhältnis zu ι vernachlässigbar ist. Ist dies nicht der Fall, so muß eine Korrektur angebracht werden. Die erforderliche Korrektur ist aber so klein, daß' sie unbedenklich mittels eines Netzwerkes im Verstärker selbst oder im Gegenkopplungskreis angebracht werden kann.

Das in Fig. 2 dargestellte Netzwerk weicht von demjenigen nach Fig. ι dadurch ab, daß auch die Impedanz 3 über einen Transformator 8 mit dem Übersetzungsverhältnis 11M₁ zwischen den Ausgangsklemmen eingefügt ist. Vorausgesetzt, daß die Primärselbstinduktion dieses Transformators so groß ist, daß die von ihr gebildete Impedanz im Verhältnis zu der Impedanz 3 vernachlässigbar ist, ist die Ausgangsspannung E₂ im sekundären Leerlauf durch

gegeben.

Zur Erzielung der normalen Vorverzerrung ist " β

ⁿ\

gleich io~⁴ zu wählen. Das Übersetzungsverhältnis H₁ muß klein im Verhältnis zu dem Übersetzungsverhältnis n₂ sein (M₁ < 1).

Anstatt den Widerstand R in Fig. 1 parallel zu der Primärwicklung des Transformators 5 zu schalten, ist es auch möglich, einen Widerstand tii R parallel zu der Sekundärwicklung zu schalten-. Unter j Umständen kann dies vorteilhaft sein, z. B. wenn j die Ausgangsklemmen 6, 7 des Netzwerkes durch einen Widerstand belastet werden. Man kann dann den Belastungswiderstand so mit dem Netzwerk verbinden, daß parallel zum Kondensator C ein Widerstand R und parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators 5 ein Widerstand η:_λ R liegt. Das Netzwerk verhält sich dann ganz ähnlich wie das Netzwerk nach Fig. 1. Selbstverständlich können analog die Widerstände im Netzwerk nach Fig. 2 durch einen unterteilten Belastungswiderstand zwischen den Ausgangsklemmen ersetzt werden.

Das Netzwerk nach der Erfindung kann, wie dies vorstehend bereits erwähnt wurde, im Eingangskreis eines Verstärkers angeordnet werden. In diesem Fall kann für den Transformator 8 in Fig. 2 der schon im Eingangskreis des Verstärkers vorhandene Eingangstransformator henutzt werden.

Bei erdsymmetrischem Eingangskreis des Verstärkers empfiehlt es sich in diesem Fall, die Primärvvicklung des Transformators 5 und den Widerstand 7? in zwei gleiche Hälften zu zerlegen und diese beiderseits der Primärwicklung des Transformators 8 anzuordnen, so daß die Symmetrie des Eingangkreises in bezug auf Erde erhalten bleibt.

Claims

P A T E N T A N S P R l" O H E :

ι. Netzwerk (Vierpol) zur Übertragung elektrischer Schwingungen, bei dem die hohen Frequenzen gegenüber den niedrigen begünstigt werden, weil zwischen der Ausgangsspannung E₂ und der Eingangsspannumg die Beziehung besteht

E₂ =

jatß

worin β eine Konstante ist, dadurch gekenn^- zeichnet, daß zwischen den Eingangsklemmen (1,2) des Vierpols die Reihenschaltung zweier Impedanzen (3 und 4) angeordnet ist und dabei die eine Impedanz (3) aus der Parallelschaltung eines Wirkwiderstandes (R) und eines Kondensators (C) und die andere Impedanz (4) aus der Parallelschaltung eines gleich großen Wirkwiderstandes (R) und einer Selbstinduktion (L) besteht und daß diese Schaltelemente derart

bemessen sind, daß „ = R² ist und daß beide c

Impedanzen (3 und'4) je für sich an den Primärvvidklungen von Übertragern (5 und 8) liegen, deren sekundäre Wicklungen unter sich in Reihenschaltung an die Ausgangsklemmen (6 und 7) des Vierpols gelegt sind und die sekundäre Windungszahl desjenigen Übertragers (8), der an die aus Wirkwiderstand (R) und Kapazität (C) bestehende Impedanz (3) angeschlossen ist, im Vergleich zu dessen Primärwindungszahl kleiner ist, und die sekundäre Windungszahl des Übertragers (5),welcher der aus Wirkwiderstand (R) und Selbstinduktion (L) bestehenden Impedanz (4) zugeordnet ist, im Vergleich zu dessen Primärwindungszahl größer ist und im Fall der letztgenannten Impedanz (4) die Selbstinduktion (L) durch die Primärwicklung des Übertragers (5) gebildet wird.
2. Netzwerk (Vierpol) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Übertrager (8), welcher der aus Wirkwiderstand (R) und Kapazität (C) bestehenden Impedanz (3) zugeordnet ist, in Wegfall kommt (Fig. 1), so daß, von den Ausgangsklemmen (6, 7) des Vierpols aus gesehen, die Sekundärwicklung des verbleibenden Übertragers (8), welcher der Impedanz (4) aus Wirkwiderstand (R) und Selbstinduktion (L) zugeordnet ist, in Reihe geschaltet liegt mit der Impedanz (3) aus Wirkwiderstand (R) und Kapazität (C).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 3929 4.