DE846416C - Entzerreranordnung mit frequenzproportionaler Daempfungsaenderung - Google Patents

Description

• Entzerreranordnung mit frequenzproportionaler Dämpfüngsänderung Die Erfindung bezieht sich auf regelbare Entzerrerschaltungen mit frequenzproportionaler Dämpfungsänderung, wie sie in der elektrischen Ühertragungstec.linik zur Entzerrung von Leitungsverstärkern im Zuge von Trägerfrequenzleitungen mit frequenzabhängiger Dämpfung benötigt werden. Es ist @bereits eine Vielzahl verschiedenartiger Entzerreranordnungen für diesen Zweck bekannt, die entweder als besondere Entzerrerglieder außerhalb der Verstärkerschaltung vorgesehen sind oder in die Verstärkerschaltung selbst einbezogen werden -und in dieser vorzugsweise im Gegenkopplungswe:d liegen. Die Berechnung solcher Entzerrernet,zwerke ist in der Regel recht kompliziert und führt außerdem zu einem beträchtlichen Aufwand an Schaltmitteln. -Es sind nun bereits Entzerrerschaltungen vorf;eschlagen worden, die sich durch einen äußerst einfachen Aufbau auszeichnen und für einen bestimmten, fest umgrenzten Frequenzumfang eine kontinuierliche Fächerurig der Entzerrerkurven mit hinreichender Genauigkeit bezüglich der zu stellenden Linearitätsanforderungen gewährleisten. Diese Entzerrerschaltungen sehen die Ver«-endung eines aus einem einfachen Schwingungskreis gebildeten Vierpols vor, der eine bestimmte feste Kreisgifte Q und eine bestimmte maximale Dämpfung im Längszweig sowie einen Widerstand Z im Querzweig besitzt. DieFäcberung der Dämpfungskennlinien wird hierbei durch transformatorische Änderungen des Schwingkreiswiderstandes unter gleichzeitiger Belastung seines freien Endes mit einer geeignet c1imensionierten Reihenschaltung eines Widerstandes mit einer Spule erzielt. Eine andere vorgeschlagene Lösung zur Fächerurig der Dämpfungskennlinien, die auf der gleichen Grundschaltung beruht, besteht darin, die Neigung der Dämpfungskurve durch Veränderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises unter Konstanthaltung des Verhältnisses L der Schwingkreiselemente zu verändern.
• Die Erfindung bezieht sich auf Entzerreranordnungen dieser :Art und bezweckt, deren Anwendung auch bei Svstemen mit größerem Frequenzumfang zu ermöglichen, da hierbei, wie aus den folgenden Ausführungen zu entnehmen ist, der vorstehend beschriebene Weg einer Fächerurig durch Verschiebung der Resonanzfrequenz nicht beibehalten, werden kann. Betrachtet man die in den Abh. i und 2 mit ihren Dämpfungskurven dargestellten dualen Paard der Grundschaltungen, so zeigt sich, daß alle vier Schaltungen vier Schaltelemente Z, If', I_, C bzw. Z, W', L', C enthalten. Diese vier Elemente sind durch jeweils drei zahlenmäßige Beziehungen derartig miteinander verknüpft, daß nach Festlegung des Kennwiderstandes Z und der Resonanzfrequenz fo diese Schaltelemente festliegen, wobei die Dämpfungskurve im Bereich von o, i fo bis o,9 f. mit einer Abweichung von höchstens o,oi Neper linear ist. Es ist ohne weiteres klar, daß hei einer Fächerurig dieser Dämpfungskurve in der angegebenen Weise die erforderliche Linearität nur gewährleistet ist, wenn der zu entzerrende Frequenzumfang kleiner als i : 9 ist, was in vielen praktischen Fällen durchaus genügt. In zahlreichen anderen Fällen ist jedoch der zu entzerrende Frequenzuinfang größer als i : 9, so daß die erforderliche Fächerurig auf andere Weise bewirkt werden muß.
• Durch die Erfindung wird eine Lösung dieser Aufgabe angegeben, die ohne Erhöhung des für die Grundschaltung benötigten Aufwandes auskommt und bei etwas größeren, jedoch in praktisch zu lässigen Grenzen verbleibenden Abweichungen von der Linearität eine kontinuierliche Fächerurig bei einem zu entzerrenden Frequenzumfang größer als i : 9 zuläßt. Erfindungsgemäß wird dies durch Vornahme einer gleichzeitigen Änderung derResonaiizfrequenz und der maximalen Dämpfung b, nach der Gleichung erreicht, wobei bo die maximale Dämpfung der jeweiligen Fächerkurve und die auf die Grundschaltung bezogene Resonanzfrequenz bedeuten. Diese gleichzeitige Änderung von Resonanzfrequenz und maximaler Dämpfung in der vorgeschriebenen \\'eise kann praktisch auf verschiedene Weise erzielt werden, je nachdem, welche Grundschaltung als Ausgangsschaltung gewählt wird. So wird die Fächerurig bei Verwendung einer Grundschaltung nach Abb. i a durch Regelung des Widerstandes IU und der Induktivität I_ bewirkt. während bei einer Schaltung nach A@bb. 11) die Fächerurig durch gleichzeitiges Verändern von 11" und C realisiert werden :kann.
• Im folgenden soll an Hand der _V1hildungen die Erfindung näher erläutert werden. Neben den bereits erwähnten Grundschaltungen nach Ahl>. i a und ib ist in Abb.2 ein weiteres duales Grundschaltungspaar .gezeigt, das die zu den entsprechenden Schaltungen der Abb. i komplementären Schaltungen wiedergibt. In den Abh. 1 c und 2c sind die zugehörigen Dämpfdngskurven dargestellt.
• Bei der folgenden Darstellung der der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken soll jedoch lediglich eine dieser Grundschaltungen, und zwar Schaltung nach Abb. ib ausführlich beliaridelt werden. Für die erwähnten Schaltungen nach -NU). 2 gelten natürlich sinngemäß analoge Cberlegungen, au: denen sich deshalb auch entsprechende teclinisclie Realisierungsmöglichkeiten ergeben. lktrachtetman die Schaltung nach AN>. i b, so erkennt man ohne weiteres, daß bei sehr niedrigen Frequenzen im Ouerzweig W'-und L' ,gegenüber C zu vernachlässigen und die Dämpfungskurve durch C' Z. bestimmt ist. Dagegen ist in der Gegend der Resonanzfreciuenz- die Dämpfung nur noch durch bestimmt. Will man aber die Dämpfungskurven hei der Fächerurig einigermaßen .geradlinig erhalten, so müssen die beiden Schaltelemente C und lt" in gesetzmäßig zusammenhängender Weise verändert werden. Bei der bereits vorgeschlagenen Grundschaltung nach Abb. 11) wird eine optimale Linearität erreicht, wenn. folgende Grundüedin#gl'ungen gegeben sind Abweichungen von diesen Linearitätsbedingungen ergeben selbstverständlich auch Abweichungen von der Linearität. Durch die Erfindung werden nun die Bedingungen angegeben, die hei der gewünschten Fächerurig die geringsten Abweichungen von der Geradlinigkeit erbringen. Um diese Bedingungen zu ermitteln, sei ztitiäelist die Dämpfungsfunktion der Schaltung nach AM>. i ih angegeben. Diese lautet In dieser Gleichung stellen ,S2 and O Abkurzungen dar, die fiir die folgenden Ausdriicke eingesetzt sired:

  Oltivohl die 1)iiml)fungsfutiktioti einen relativ

  einfachenCharakter hat, so wird doch deren zweiter

  l)itterential(lttotient d-h@, welclier die Kriimmung

  d a>

  der 1)iinil)ftingsl,ktirve bestimmt, bereits vom 6. Grad

  in (,), wodurch diese Funktion fiir eine .weitere ana-

  l@,tisclie IMiandlutig praktisch ausscheidet. Es 1st

  jedocli geltingvii, durch N3lierungssatze and ein-

  gehcnde enil)irisc'he Untersuchungen den hinsicht-

  lich der Erfiillung der Linearitatsbedingungen giiti-

  stig;tcn 7ttsaninietihatig zwischen IV" and C zu er-

  initteltt- In Abb. 3 1st eine Schar von Dampfungs-

  kurven aufgezeichnet, die auf diese Weise ermittelt

  wurde. .\Ilc Kurven sired hei gleichen Werten fiir

  clie 1nduktivitat 1_' and fiir "l. aufgenommen. Ver-

  iLiidert wurden die Werte von C and W', and zwar

  iii enter solchen Weise, daft bei der Facherung die

  Linearitat in I>estniriglicher Weise erhalten bliel>.

  Ve rbindet man die Pun'kte maximaler Dampfung

  der vinzelnen hurven miteinander, so erhalt man

  eine Funktion b, (f,), die folgender Naherungs-

  "l(#icliutig gettii@gt:

  \vorin f, die Resonanzfrequenz der betreffenden

  Facherkurve and f" die Resonanzfrequenz der

  l ):inil)fungskurve der Grundschaltung bedeuten.

  Diesem Zusammenhang z\vischen der maximalen

  I );impfung and der Resonanzfrequenz entspricht ein

  @usamnienhang zivischen fl" und C, wie ihn die

  Kurve in Abb. 4 iviedergi.bt. I)ie Werte If"' and C

  rind clal>ei auf die gema# der Gleichungen (i) and

  (3) berechneten Werte von Wo and Co' bezogen.

  Infolge der :\nalogie zwischen den Schaltungen der

  Abb. i a and t 1) gelten diese Ausfi.ihrungen auch

  fiir die Schaltung der Abb. i a. Hierbei treten an

  die Stelle der _\usdriicke and die Ausdruc'.ke

  bzw. SinngemaB 1st bei den Schaltungen

  reach Abb. 2 a and 21) zu verfahren.

  Iii dein in Abb. 4 gezeigten Diagramm stellen die

  Kurvenpunkte i his 7 die Resonanzfrequenzen der

  in :11>b.3 dargestellten, entsprechend bezeichneten

  Kurven dear. Au#erdeni sired in der .ebb. 4 die Be-

  reiche angegeben, in denen die Linearitatsbedin-

  gtttlgen bei verschiedenen Frequenzumfangen zwi-

  sclien i : and i : io am besten erfullt sired, and

  zwar einmal lief einer Facherung von i,o Neper

  and einmal fiir t,3 Neper Facherung. Diese Be-

  reiclic crgal>cn rich 1>e1 einer Auswertung der Kur-

  vctt atis .\1>l). ; and (ler in .\1)1). 3 dargestellten

  Fehlerkurven, die uber der tatsadhlichen #ffnung

  des Dampfungsfaehers in Neper aufgetragen sired

  utid damit den Zusammenhang zwischen der erziel-

  baren #ffnung des Dampfungsfachers and der ent-

  stehenden Abweichungen von der Geradlinigkeit

  aufzeigen. Als tatsachliche #ffnung ist dahei die

  C)ffnung des Fachers reach Abzug der Grunddamp-

  fung an der unteren Grenze des #bertragungs-

  bereiclies be,zeichnet. Als Ordinate ist die Toleranz

  in ± to Neper aufgetragen, um welche die hetref-

  fenden Dampfungskurven von der Linearitat al>-

  -,x-eic'hen. Kurve d zeigt die Abweichungen fur einen

  F requenzumfang i : io (entspredhend einem Bereich

  zwischen o.o9 .und o,9 f,), h gilt ffir einenFrequenz-

  umfang i :9 (o,o95/o,85j), c fiir I :,- (0,12/o,84)

  and d fiir 1 : 5 (0,14/o,7). Es zeigt sich, daft 1)e1

  einem Frequenzumfang i : io eine Facherung von

  etwa i,3 Neper mit einem maximalen Fehler von

  = 0.025 hTeper moglich 1st.

  \1"1e bereits eingangs erwahnt, 1st die technische

  Realisierung eines stufenlos arbeitenden Entzerrcrs

  fur Frequenzumfange, die grocer als i : 9 sired, ent-

  sprechend tier vorstehenden Bedingungen auf ver-

  schiedene Weise moglich. Eine auf der Grund-

  schaltung reach A bb. i a hertihende Losung, 1><#-

  stehend in der Verwendung einer regelbaren Induk-

  tivitat and einem Regelwiderstand, hat den Vorteil,

  dali ioan in der Wahl des Kennwiderstandesl zieni-

  lich tinbesclirankt 1st. Man benotigt jedoch einen

  ziemlich lioc'holimigen Regelwiderstand. Verwendet

  roan die Grundschaltung reach ilbb. i b, bei der dic

  Facherung mittels eines regelbaren Widerstandes

  and eine; Drehkondensators erfolgen kann, so ei--

  gel>en sich in konstruktiver Hinsicht recht einfach<#

  Losungen, jedoch 1st 'hierbei der Kennwiderstand

  auf im allgemeinen @hohe Werte eingeschrankt. Bei

  einem bekannten #bertragungssystetn mit einem

  Cbertragungsbereich von i2 his 12o kIIZ ergibt

  sich bei Verwendung eines Drehkondensators mit

  einer Kapazitatsanderung von 54o pF zivatigslaufig

  ein Z-Wert von 7 k. Eine den geforderten 7.usain-

  menhang zwischen W' and C annahernd verwirk-

  lichende Losting 1st durch die Verwendung eines

  linearen Potentiometers and eines Drehkonden-

  sators mit logaritlimischem Plattenschnitt gegebew

  Trotz dieser Einschrankungen isberwiegen jedoch

  die mit derartigen Entzerrern erzielten Vorteile,

  die vor allem in ihrem einfachen Aufbau and nied-

  rigsteni Aufwand sowie in der denkbar einfachen

  Bedienungsweise bestehen. Die durch die Erfindting

  mit so einfachen Mitteln erzielte Linearitat fiber

  einen verhaltnisma#ig grown Frequenzunifang ge-

  niigt allen praktischen Anforderungen and ist bis-

  her mit einem so geringen Aufwand nicht erreicht

  ivorden.

Claims (4)

1. P A T G N T A N S P R (t C H E i. Entzerreranordnung mitfrequenzproportio- naler Dampfungsanderung and Facherung <ier Dampfungskurve unter Verwendung eines Vier_ pols, hestehend aus einem einfachen Schwiii- gun@skre@s bestimmter Kreisgiite and 1K#stimin- ter maximaler Dampfung oder einer hierzu dualen Schaltung als Grundschaltung, bei der die Veranderung der Neigung der Dampfungskurve durch Veranderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daB .zur Erzielung einer ausreichenden Linearitat .bei der Facherung gleichzeitig mit der #nderung der Resonanzfrequenz eine #nderung der maximalen Dampfung nach der Gleichunz vorgenommen wird, wobei b" die maximale Dampfung der jeweiligen Facherkurve and die auf die Grundschaltung bezogene Resonanzf requenz ,bedeuten.
2. 2. Entzerreranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB @bei einer Grundschaltung mit einem Parallelschwingungskreis im Langszweig (Abb. i a) die Facherung mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes (W) and einer regelbaren Induktivitat (L) bewirkt wird.
3. 3. En.tzerreranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB bei einer Grundschaltung mit einem Reihenresonanzkreis im Querzweig (Abb. i#b) die Facherung mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes (W') and eines regelbaren Kondensators (Drekondensators C) hewirkt wird. .
4. 4. Entzerreranordnung nach Anspruch i and 3, dadurch gekennzeichnet, daa der fur die Einhaltung der Linearitatsbedingungen erforderliche Zusammenhang zwischen Widerstand W' and Kapazitat C (nach Abb. i b) durch Verwendung eines linearen Potentiometers and eines Drehkondensators mit logarithmischem Plattenschnitt realisierbar ist. Angezogene Druckschriften: Wissenschaftliche Veroffentlichungen aus dem Siemens-Konzern Bd. 7/E 1929 S. 67 ff. deutsche Patentschriften Nr. 725 89j, 72o 12:f.