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Schaltungsanordnung zur frequenzabhängigen Beeinflussung des Verstärkungsgrades
eines gegengekoppelten Verstärkers In Übertragungssystemen, insbesondere I`rägerfrequcnzmehrfachsystcmen,
erfolgen die durch eine Fegelrcgelung auszugleichenden Dämpfungsschwankungen häufig
frequenzabhängig, so daß die Regelung des Verstärkungsgrades des Regelverstärkers
ebenfalls frequenzabhängig vorgenommen werden muß. Es ist zu diesem Zwecke bekannt,
in den Gegenkopplungsweg eines Verstärkers ein steuerbares Entzerrernetzwerk einzuschalten,
das dem Verstärker in Abhängigkeit von der Frequenz eine solche Verstärkung gibt,
daß die Dämpfungsänderungen des Kabels ausgeglichen werden. Bei der Anwendung solcher
gesteuerter Netzwerke besteht die Hauptschwierigkeit darin, das Entzerrernetzwerk
für Frequenzen unter- und oberhalb des Übertragungsbereiches so auszubilden, daß
es die Phase möglichst wenig dreht und auch die Dämpfung nach Möglichkeit konstant
hält. Diese Forderungen müssen erfüllt werden, um Eigenschwingungen des Verstärkers
außerhalb des Übertragungsbereiches mit Sicherheit zu vermeiden.
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Zwei bekannte Entzerrerschaltungen sind in den Fig. i und 2 dargestellt.
Die Entzerrer sind als Spannungstciler ausgebildet, die eine frequenzabhängige und
durch den Rcgelwiderstand R, einstellbare Spannungsteilung zwischen der eingangsseitig
zugeführten
Spannung Um und der ausgangsseitig abgenommenen Spannung U, herbeiführen. Diese
veränderbare Spannungsteilung verursacht ein in Form einer überbrückten T-Schaltung
ausgebildeter Entzerrervierpol: Die Eingangs- und Ausgangsklemmenpaare des Vierpols
sind mit A; B bzw. C, D
bezeichnet. Die beiden Vierpole der Entzerrer Fig.
i und a unterscheiden sich dadurch, daß bei der Schaltung nach: Fig: i die Überbrückung
der beiden Längswiderstände Z durch einen Reihenschwingüngskreis und bei der Schaltung
nach Fig. 2 durch einen gedämpften Parallelschwingungskreis vorgenommen ist. Das
Querglied besteht bei Fig. i aus einem Parallelschwingungskreis und bei Fig. 2 aus
einem gedämpften Reihenschwingungskreis. Die Regelwiderstände Rb, die beispielsweise
durch gesteuerte Heißleiter gebildet werden, sind über die Übertrager Ü als Abschlußwiderstände
an die Klemmenpaare C, D angeschlossen.
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Der. Eingangsscheinwiderständ der Vierpole wird abhängig von R" und
wegen der eingeschalteten Schwingungskreise auch abhängig von der Frequenz. In den
Fig. g und q: sind die zugehörigen Dämpfungskurven in Abhängigkeit von der Frequenz
f dargestellt. Sind die Vierpole mit dem Wert Z abgeschlossen, so verhalten sich
die überbrückten T-Sehaltungen bekanntlich wie Ohmsche Widerstände, d. h. die Grunddämpfung
b. ist frequenzunabhängig: Für R" = o und R" - .oo ergeben sich die ausgezogenen
Kurven, während die gestrichelten Kurven den Dämpfungsverlauf für dazwischenliegende
Werte von Rz, darstellen. Der ausgenutzte Übertragungsbereich ist mit B bezeichnet.
Fig.3 zeigt, daB der Dämpfungsunterschied zwischen zwei Kurven für verschiedene
R" Werte bei Entfernung von der mittleren 'Frequenz des Übertragungsbereiches abnimmt.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 findet dagegen, wie aus Fig:4 ersichtlich ist, eine
Zunahme des Dämpfungsunterschicdes mit zunehmender Abweichung von der mittleren
Frequenz statt. Je nach dem Frequenzverlauf der nachzubildenden Dämpfungscharakteristik
des Übertragungssystems ist also entweder die Schaltung nach Fig. = oder Fig. a
zu wählen.
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Für Frequenzen außerhalb des Übertragungsbereiches nimmt der Reihenschwingungskreis
einen sehr hohen und der Parallelschwingungskreis einen sehr kleinen Widerstandswert
an. Bei der Schaltung nach Fig. z beträgt daher der Scheinwiderstand des Entzerrervierpoles
für Frequenzen außerhalb des Übertragungsbereiches nahezu Z, so daß die Dämpfungskurven
für diese Frequenzgebiete sich dem Wert der mittleren Grunddämpfung bo nähern. Es
treten daher bei dieser Schaltung außerhalb des Übertragungsbereiches nur unwesentliche.
unerwünschte Phasendrehungen auf. Außerdem wirken sich die Eigenschaften des Regelwiderstandes
R, für diese Frequenzbereiche nicht auf den Scheinwiderstand des Vierpoles aus.
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Wesentlich ungünstiger liegen dagegen die Verhältnisse bei der Schaltung
nach Fig. a. Die Dämpfungskurven der Fig. q. lassen erkennen, daß diese. außerhalb
des Übertragungsbereiches B nicht dem . Werte bö zustreben. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß für Frequenzen außerhalb des Übertragungsbereiches infolge des Kurzschlusses
zwischen den Punkten A und C durch den Parallelschwingungskreis der Scheinwiderstand
des Vierpoles praktisch durch den Widerstand des Rcgclwiderstandes R9, einschließlich
der Ankopplungsimpedanzen (Übertrager Ü) bestimmt wird. Infolge der bei hohen Frequenzen
in Erscheinung tretenden Streuinduktivität und der normalerweise bei tiefen Frequenzen
zu geringen Qüerinduktivität treten ' bei dieser Schaltung außerhalb des Übertragungsbereiches
schwer zu übersehende und unerwünschte Phasendrehungen auf. Außerdem sind normalerweise
zwischen der Sekundärwicklung des Übertragers Ü und dem Regelwiderstand Blockierungskondensatoren
eingeschaltet, die sich ebenfalls auf den Scheinwiderstand auswirken. Auch die zwecks
Steuerung des Heißleiterwiderstandes angeschlossenen Stromkreise gehen mit in den
Scheinwiderstand des Viertöles ein. Es ergeben sich infolgedessen außerhalb des
Übertragungsbereiches Verhältnisse, die für die Stabilität des Verstärkers außerordentlich
ungünstig sind.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit der Beseitigung der obenerwähnten
Schwierigkeiten bei einer Schaltungsanordnung zur frequenzabhängigen Beeinflussung
des Verstärkungsgrades eines gegengekoppelten Verstärkers mit Hilfe eines veränderbaren
Regelwiderstandes, z. B. eines Heißleiters, der den Abschluß eines.in den Gegenkopplungsweg
eingeschalteten Entzerrungsvierpoles bildet. Gemäß der Erfindung werden mit dem
Längsglied des Entzerrungsvierpoles Impedanzen in Reihe geschaltet und so bemessen,:
daß sie einen Kurzschluß des Längsgliedes für Frequenzen außerhalb des Übertragungsbereiches
verhindern. Außerdem werden zum Querglied des Entzerrungsvierpoles Impedanzen parallel
geschaltet und so bemessen, daß der Querwiderstand für Frequenzen außerhalb des
Übertragungsbereiches kurzgeschlossen wird. Die mit dem Längsglied des Entzerrungsvierpoles
in Reihe geschalteten Impedanzen können durch eine Spule und einen - Kondensator,
die in Reihe liegen; gebildet werden. Die zum Querglied des Vierpoles parallel zu
schaltenden Impedanzen werden zweckmäßig durch eine Spüle und einen Kondensator
in Parallelschaltung gebildet.
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Es ist an sich -allgemein bekannt, bei gegengekoppelten Verstärkern
Mittel vorzusehen, die eine j Selbsterregung des Verstärkers für Frequenzen, die
außerhalb des Arbeitsbereiches liegen, verhindern. Die Erfindung beschäftigt sich
mit solchen Schaltungen, bei denen durch Verändern eines im Gegenkopplungsweg liegenden
Regelwiderstandes die Verstärkerschaltung unstabil werden kann. Durch die gemäß
der Erfindung angegebenen Mittel, die bei den bekannten Schaltungen bisher nichtverwendet
worden sind, läßt sich erreichen, daß die Stabilität des Verstärkers unabhängig
von der Einstellung des Regelwiderstandes aufrechterhalten bleibt. Der patentbegründende
Vorteil gegenüber der in Fig. i dargestellten bekannten Schaltung besteht darin,
daß innerhalb des Übertragungsbereiches mit zunehmender Abweichung von der mittleren
Frequenz zwar eine Zunahme des Dämpfungsunterschiedes stattfindet,
daß
jedoch außerhalb des Übertragungsbereiches wieder eine Abnahme herbeigeführt wird.
Es werden also die aus Fig.3 ersichtlichen und bezüglich der Stabilität auftretenden
Vorteile der bekannten Schaltung bei einem Entzerrungsvierpol mit dem in Fig. ¢
für Frequenzen innerhalb des Übertragungsbereiches dargestellten Dämpfungsverlauf
zur Wirkung gebracht.
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In Fig. 6 sind die Dämpfungskurven einer Schaltung nach Fig.5 dargestellt.
Ein derartiges Netzwerk läßt sich ohne Bedenken in den Gegenkopplungskreis des Verstärkers
einschalten. Der Dämpfungsverlauf innerhalb des Übertragungsbereiches ist praktisch
derselbe geblieben, während die obenerwähnten Schwierigkeiten außerhalb dieses Bereiches
in Fortfall gekommen sind.
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Im allgemeinen werden zur Nachbildung des geforderten Frequenzganges
die Entzerrer aus mehr Elementen bestehen müssen, als in den Fig. 2 und 5 dargestellt.
Dies hat jedoch lediglich zur Folge, daß sich die Dämpfungskurven für R"
= o und R" =,--xD erst im größeren Abstand von dem Übertragungsbereich B
der Grunddämpfung b. nähern. In den meisten Fällen kann jedoch trotzdem die Stabilität
des Verstärkers gewahrt werden, da die kritischen Frequenzen, bei denen eine Schwingneigung
auftreten kann, erfahrungsgemäß weit außerhalb des Übertragungsbereiches liegen.