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Schaltungsanordnung zum Ausgleich der Dämpfungsänderungen von Übertragungsleitungen
Insbesondere bei der trägerfrequenten Nachrichtenübertragung über Freileitungen
erfordern die starken witterungsbedingten Dämpfungsänderungen der Leitungen eine
ständige Überwachung und Regelung des Übertragungspegels. Da die Dämpfungsänderungen
mit steigender Frequenz zunehmen; muß frequenzabhängig geregelt werden, d. h. es
muß an den Verstärkern gleichzeitig die Verstärkung (Niveau) und die Entzerrung
(Neigung) geändert werden.
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Es ist bekannt, mit Hilfe von zwei Pilotfrequenzen zwei. voneinander
unabhängige Regler zu betätigen, von denen einer die Niveauänderungen und der andere
die Neigungsänderungen bewirkt. Es ist ferner bekannt, mit einer Pilotfrequenz und
einem Regler die Neigung und das Niveau gleichzeitig derart zu ändern, daß -einer
festen Zuordnung jeder Niveauänderung eine ganz bestimmte Neigungsänderung entspricht.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Entzerrung nur ungenau ist, weil
der Frequenzgang der Dämpfungsänderungen der Leitungen abhängig vom Leiterdurchmesser
und Leiterabstand für verschiedene Leitungsarten etwas verschieden ist und man für
die Bemessung- des geregelten Entzerrers (Dämpfungsausgleich) nur einen mittleren
Verlauf zugrunde legen kann, wenn man nicht verschiedene gegeneinander auswechselbare
Netzwerke verwenden will.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung-zum Ausgleich der Dämpfungsänderungen
von Übertragungsleitungen, insbesondere von Freileitungen, bei der gleichzeitig
frequenzunabhängig die Verstärkung (Niveau) und frequenzabhängig die Entzerrung
.(Neigung
) geändert wird, unter Verwendung getrennter Netzwerke
zur Verstärkungs- und Entzerrungsänderung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regler
beider Netzwerke miteinander gekuppelt sind und die Zuordnung von Verstärkungs-
zur Entzerrungsänderung veränderbar ist. Um eine genaue Regelung zu erhalten, ohne
die Zweifrequenzregelung benutzen zu müssen, die einen erheblich größeren Aufwand
bedingt, soll also die Zuordnung zwischen Neigungs- und Niveauänderung nicht starr,
sondern in gewissen Grenzen änderbar gestaltet sein, so daß eine genaue Anpassung
an die spezielle Leitungsart möglich ist. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß man
in getrennten und miteinander gekuppelten Reglern Niveau und Neigung regelt und
die Kupplung mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis ausbildet oder zweckmäßiger,
indem man den Regelbereich und damit die Stufenwerte eines der beiden starr gekuppelten
Regler oder auch beider veränderbar macht. Die Veränderung soll dabei so erfolgen,
daß die einzelnen Dämpfungsstufen zwar im Betrag geändert, aber bei einer bestimmten
Einstellung der Zuordnung untereinander gleich sind, so daß, z. B. bei der Ausführung
mit Drehschalter, bestimmten Drehwinkeln im ganzen Regelbereich stets gleiche Neigungs-
und Dämpfungsänderungen entsprechen.
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Die Veränderbarkeit des Regelbereiches und damit der Stufenwerte kann
beispielsweise bei Netzwerken, die aus überbrückten T-Schaltungen aufgebaut oder
daraus abgeleitet sind, dadurch erreicht werden, daß vor den Spannungsteiler, das
eigentliche Regelorgan, ein zusätzliches Netzwerk geschaltet ist, dessen Übertragungsmaß
entsprechend der jeweiligen Zuordnung von Verstärkungs- zur Entzerrungsregelung
veränderbar ist. Benutzt man z. B. zur Entzerrung ein frequenzabhängiges Netzwerk
mit konstantem Eingangsscheinwiderstand, bei dem ein oder mehre re Längs- und /
oder Querglieder durch Spannungsteiler od. dgl. überbrückt sind und eine Nutzspannung
abgegriffen wird, die gleich der Summe aus Ausgangsspannung bzw einem Bruchteil
oder einem Vielfachen der Ausgangsspannung des Netzwerkes und einem Bruchteil oder
einem Vielfachen der Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung des
Netzwerkes ist, so kann man vor das eigentliche Regelorgan (Spannungsteiler) ein
zusätzliches Netzwerk schalten, dessen Eingangsscheimwiderstand gleich dem Wellenwiderstand
des Entzerrungsnetzwerkes ist, und die zum Ausgleich der Entzerrungsänderunken benutzte
Veränderung seines Frequenzganges derart mit der Änderung der Verstärkung in - einem
weiteren Verstärkungsregler kuppeln, daß die Änderung des Abgriffes am Regler des
Entzerrungsnetzwerkes in Abhängigkeit von der Verstärkungsregelung erfolgt, und
die Zuordnung von Verstärkungs- zur Entzerrungsregelung durch das zusätzliche Netzwerk
einstellen oder umgekehrt.
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Das zusätzliche Netzwerk kann dabei komplex und frequenzabhängig sein.
Es ist jedoch häufig vorteilhafter, ein zusätzliches Netzwerk zu benutzen, dessen
Übertragungsmaß reell und frequenzunabhängig ist, weil dann bei der Änderung des
Regelbereiches der Charakter der Dämpfungskurve erhalten bleibt. Als zusätzliches
Netzwerk können beispielsweise veränderbare Eichleitungen mit konstantem Wellenwiderstand
oder aus Längs- und Querwiderständen bestehende Widerstandsnetzwerke benutzt werden,
bei denen die Umschaltung nur an einer Schaltstelle erfolgt und die so bemessen
sind, daß der Eingangsscheinwiderstand bei Änderung des Übertragungsmaßes konstant
bleibt. Es ist aber auch möglich, als zusätzliches Netzwerk einen einfachen Spannungsteiler
zu benutzen und den Widerstand dieses Spannungsteilers gleich dem Wellenwiderstand
des Entzerrungsnetzwerkes und den Widerstand des eigentlichen Spannungsteilers (Reglers)
groß gegen den Wellenwiderstand zu wählen. Auch kann der eigentliche Spannungsteiler
durch eine Drossel mit Abgriffen gebildet sein und als zusätzliches Netzwerk ein
einfacher Spannungsteiler benutzt werden. Ebenso könnte auch statt der abgreifbaren
Drossel ein Differentialkondensator benutzt werden. Bei Anwendung von Drosseln können
diese dabei auch so ausgebildet sein, daß siebeiverschiedenen Abgriffen die an sie
gelegte Spannung heraufübersetzen. Die Funktionen des eigentlichen Spannungsteilers
(Reglers) und des zusätzlichen veränderbaren Netzwerkes können dabei allgemein miteinander
vertauscht werden, wenn das zusätzliche Netzwerk ein reelles und frequenzunabhängiges
Übertragungsmaß hat.
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In den Fig. i und 2 sind Prinzipschaltbilder einer Schaltungsanordnung
dargestellt, bei denen zur Regelung der Verstärkung und der Entzerrung getrennte
Regler verwendet werden, wobei die Regelung in beiden Netzwerken mechanisch miteinander
gekuppelt ist. Der Niveauregler RW3 kann als Dämpfungsregler mit konstantem Wellenwiderstand
(Eichleitung) ausgebildet sein und z. B. dem Neigungsregelnetzwerk RWI nachgeschaltet
sein, wie es die Fig. i zeigt. Zweckmäßiger ist es jedoch, ihn, wie es die Fig.
2 zeigt, in den Gegenkopplungsweg des Verstärkers V einzufügen, weil dadurch die
Betriebseigenschaften des Verstärkers infolge der Gegenkopplung verbessert werden
und sich außerdem die Möglichkeit ergibt, die benutzte Eichleitung mit konstantem
Wellenwiderstand mit nur einer Kontaktbahn zu versehen.
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Die Änderung der Zuordnung von Verstärkungszur Entzerrungsänderung
kann beispielsweise durch eine Kupplung mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis
erreicht werden, wie sie die Fig.3 zeigt. Der Antriebsmotor AM treibt über
die Antriebswelle AW und das Rollrad A R die Friktionsräder FRI und FR, an,
über die die Verstellung der Regler RWI und RN'3 erfolgt. Die FriktionsräderFRi
und FR, sind in i und :z z. B. federnd gelagert derart, daß der notwendige
Anpreßdruck gegen das Rollrad A R erreicht ist. Das Rollrad A Rist auf der Antriebswelle
AW verschiebbar, beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Hülse H vorgesehen sein,
die in ihrem verbreiterten Ende bei 3 eine längs des Umfanges verlaufende Nut aufweist,
in die eine Gabel od. dgl. eingreift, die durch einen Handgriff od. dgl. um einen
Drehpunkt 4: verschwenkt werden kann.
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Statt der Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Kupplung oder
gleichzeitig damit kann auch der Regelbereich eines oder beider Regler veränderbar
gemacht
werden. Als Entzerrungsnetzwerk benutzt man dabei vorteilhaft ein frequenzabhängiges
Netzwerk mit veränderbarem Frequenzgang; das von einem Brücken-T-Glied nach Stephenson
abgeleitet ist. Der Eingangsscheinwiderstand dieses in der Fig. q. dargestellten
Netzwerkes ist gleich dem Wellenwiderstand Z des Brücken-T-Gliedes (also reell und
frequenzunabhängig), wenn Z1 = Z2 = Z und = Z2 ist. Der parallel zu dem komplexen
Widerstand R1 liegende reelle Widerstand Z, ist dabei als Spannungsteiler ausgebildet
und entsprechend den gewünschten Dämpfungsstufen unterteilt. Bei einem derartigen
Netzwerk kann man nun dem Spannungsteiler Z1 ein regelbares Dämpfungsnetzwerk N
vorschalten; dessen Eingangsscheinwiderstand in dem benutzten Frequenzbereich konstant
und reell, und zwar gleich dem Wellenwiderstand Z des Hauptnetzwerkes ist. Netzwerke,
bei denen vor dem eigentlichen Regelorgan ein zusätzliches Netzwerk N angeordnet
ist, dessen Übertragungsmaß veränderbar ist, zeigen die Fig. 5 a und 5 b. In diesen
beiden Figuren sind die grundsätzlichen Möglichkeiten schematisch dargestellt.
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Eine vorteilhafte Anordnung zum Ausgleich der Dämpfungsverzerrungen
und Dämpfungsänderungen von Freileitungen zeigt die Fig. 6. Sie enthält außer den
miteinander gekuppelten Neigungs- und Niveaureglern RWl und RW3 noch einen veränderbaren
Entzerrer E, mit dem durch die Widerstandsverluste bedingte Dämpfungsverzerrungen
der Leitungen ausgeglichen werden können, die bei verschiedenen Leitungen verschieden
sind. Die Kurven I der Fig. 7 a und 7b veranschaulichen dies, und zwar gilt die
Fig. 7a für eine Bimetall- und die Fig. 7b für eine Bronzeleitung. Der Neigungsregler
enthält das zusätzliche Netzwerk (Regler) RW2, mit dem die Zuordnung der Neigungs-
zur Niveauänderung der Leitung angepaßt werden kann. Die Änderung der Dämpfungen
der Leitung sind im wesentlichen durch die veränderlichen Ableitungsverluste bedingt,
sie sind demnach unabhängig vom Leitermaterial und nur vom Leiterdurchmesser und
Abstand abhängig. Der Änderungsbereich, der in den Fig. 7a und 7b schraffiert
ist, ist demnach, wenn gleiche geometrische Abmessungen vorausgesetzt sind, in den
beiden dargestellten Fällen gleich. Die Regler RW2 müßten also für beide. Fälle
gleich, die Regler RW4 dagegen verschieden eingestellt werden.
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Fig. 6 zeigt in dem Entzerrungsnetzwerk eine neuartige Art der Anschaltung
der an sich bekannten frequenzabhängigen, durch Spannungsteiler regelbaren Netzwerke.
Bisher ist es üblich, diese Netzwerke so 'zu betreiben, daß der Eingang an einen
angepaßten Generator (Ri = Z) angeschlossen und der hochohmige Ausgangskreis
mit dem Spannungsteiler verbunden ist. In Fig.6 wird der hochohmige Generatorkreis
(Ri > Z) mit dem Spannungsteiler verbunden und die Belastung Ra = Z
als angepaßter Abschlußwiderstand angeschaltet. Diese Art der Anschaltung wird mit
Vorteil im Ausgangskreis von Pentoden angewendet, bei denen die Bedingung der Unteranpassung
Ri > R, auch aus Gründen der Leistungsfähigkeit (geringer Klirrfaktor) erfüllt werden
muß. Der Niveauregler kann als Dämpfungsregler mit konstantem Wellenwiderstand (Eichleitung)
ausgebildet und entweder dem Neigungsregelnetzwerk vor-oder dem Entzerrungsnetzwerk
nachgeschaltet werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, ihn in den Gegenkopplungsweg
des Verstärkers- einzufügen, weil man dann, =wie Fig. 6 zeigt, für jeden der drei
Regler nur je eine Kontaktbahn braucht (eine Eichleitung benötigt mindestens zwei)
und die Betriebseigenschaften des Verstärkers durch die Gegenkopplung verbessert
werden. Die Gegenkopplung wird zweckmäßig als Stromgegenkopplung ausgebildet, so.daß
sie den wirksamen inneren Widerstand Ri des Ausgangskreises erhöht und die Forderung
Ri > Z des Entzerrungsnetzwerkes leicht erfüllt werden kann.