DE908983C - Anordnung zur Breitbanduebertragung - Google Patents

Anordnung zur Breitbanduebertragung

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DE908983C
DE908983C DEW518D DEW0000518D DE908983C DE 908983 C DE908983 C DE 908983C DE W518 D DEW518 D DE W518D DE W0000518 D DEW0000518 D DE W0000518D DE 908983 C DE908983 C DE 908983C
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DE
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DEW518D
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Hendrik Wade Bode
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AT&T Corp
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Western Electric Co Inc
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/04Control of transmission; Equalising
    • H04B3/06Control of transmission; Equalising by the transmitted signal
    • H04B3/08Control of transmission; Equalising by the transmitted signal in negative-feedback path of line amplifier

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Description

  • Anordnung zur Breitbandübertragung Die Erfindung bezieht sich auf die Verstärkung und Übertragung von elektrischen Wellen, die ein breites Frequenzband einnehmen, wie es beispielsweise bei blehrkanalträgerfrequenzsystemen und Fernsehsystemen Anwendung findet.
  • Ein Ziel der Erfindung besteht darin, die Übertragungseigenschaften eines mit Zwischenverstärkern ausgestatteten Systems durch Anwendung wirksamerer Kopplungsmittel zwischen den Zwischenverstärkern und der Leitung zu verbessern.
  • Bei einem gegebenen System und einem für die Übertragung gegebenen Frequenzband ist der kleinste zulässige Pegel, auf den das Signal absinken darf, und damit auch der Abstand der Zwischenverstärker für eine Leitung mit gegebener frequenzabhängiger Gesamtdämpfung durch den Rauschpegel des Systems festgelegt. Das Rauschen kann zwischen den Zwischenverstärkern oder in den Zwischenverstärkern selbst entstehen oder in das System eindringen. Im folgenden wird angenommen, daß die Zwischenverstärker mit stabilisierter negativer Rückkopplung ausgeführt sind. Um das in den Zwischenverstärkern entstehende Rauschen zu vermindern und andere der Gegenkopplung eigentümliche Vorteile auszunutzen, ist es zweckmäßig, einen hohen Gegenkopplungsgrad anzuwenden. Das Problem des Rauschens wird noch eingehender behandelt werden; an dieser Stelle sei nur vermerkt, daß die Übertragerkreise nach der Erfindung eine volle Ausnutzung der Gegenkopplung und der ihr eigentümlichen Vorteile gestatten.
  • Zahlreiche Entzerrerschaltungen wirken in der Weise, daß sie den Gesamtpegel des Signals auf den Pegelwert der schwächsten Komponente herabsetzen, was sich auf das Störspannungsverhältnis ungünstig auswirkt. Bei der vorliegenden Erfindung wird demgegenüber die Entzerrung ohne Energieverluste erreicht und dementsprechend das Störspannungsverhältnis verbessert.
  • Obwohl die Erfindung eine allgemeinere Anwendung erlaubt, soll sie im folgenden in Verbindung mit einem Übertragungssystem mit koaxialer Leitung für Wellen erläutert werden, deren Frequenzen ein breites, in einem typischen Beispiel bis zu 2 MHz und in einem zweiten typischen Beispiel bis 3 MHz reichendes Frequenzband ausfüllen. Ebenfalls zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß das bis 2 MHz reichende Frequenzband für eine Trägertelephonübertragung mit mehreren Kanälen und das bis 3 MHz reichende Frequenzband für eine Fernsehübertragung bestimmt sind. Die Erfindung geht von einer Anordnung zur Breitbandübertragung mit einem Zwischenverstärker an jedem Ende einer zwischen zwei Abschnitten liegenden Leitung aus, deren Dämpfung innerhalb des Bandes veränderlich ist, wobei jeder Zwischenverstärker einen stabilisierten negativen Rückkopplungsweg und Mittel zur Kopplung des Ein-bzw. Ausgangskreises mit der Leitung aufweist und die Kopplungsmittel je einen Übertrager mit einem von i abweichenden Übersetzungsverhältnis umfassen, dessen niederohmige Seite an die Leitung angeschlossen ist, während die hochohmige Seite mit dem zugehörigen Zwischenverstärker verbunden ist und in einer Kapazität endigt, die als Reihenkapazität im Rückkopplungsweg des zugeordneten Zwischenverstärkers liegt. Die Erfindung besteht darin, daß der Übertrager des Kopplungsmittels zwischen dem Zwischenverstärker und der Leitung an dem einen Ende des Leitungsabschnittes und der Übertrager des Kopplungsmittels zwischen der Leitung und dem Zwischenverstärkeram anderen Ende diesesAbschnittes für einen zu bezeichnenden Bandbereich derart geneigte, d. h. im Wert mit der Frequenz zunehmende oder abnehmende Verstärkungscharakteristiken aufweisen, daß die Übertragungscharakteristik von der Ausgangselektrode des erstgenannten Zwischenverstärkers zur Eingangselektrode des letztgenannten Zwischenverstärkers im wesentlichen flach verläuft, d. h. daß ihr Wert im wesentlichen frequenzunabhängig ist.
  • Es empfiehlt sich, der Reihenkapazität einen bestimmten Wert zu geben, der sowohl hinsichtlich der Phasencharakteristik des entsprechenden Zwischenverstärkers im Bereich des Kennlinienknicks der Hochfrequenzverstärkung als auch hinsichtlich der Spannungsübertragung zwischen dem Zwischenverstärker und der Leitung in dem bezeichnenden Bandbereich im wesentlichen optimal gewählt ist. Zweckmäßigerweise und gegebenenfalls in Ergänzung der Reihenkapazität kann man im Ein- und Ausgang jedes Zwischenverstärkers eine Querkapazität zur Wirkung kommen lassen, wobei das Verhältnis zwischen der Reihenkapazität und der Querkapazität zwischen 1,2 und 2 liegt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollen die Kopplungsmittel am Ein- und Ausgang eines jeden Zwischenverstärkers eine Dämpfungscharakteristik aufweisen, die steil auf einen hohen Wert unmittelbar oberhalb des Bandes ansteigt und sodann bei höheren Frequenzen asymptotisch auf einen im wesentlichen konstanten Wert abfällt, derart, daß diese Kopplungsmittel den Hauptanteil zu der scharfen Selektivität in der Nähe der oberen Grenzfrequenz des Bandes beitragen, die für eine ideale,uß-Charakteristik des Zwischenverstärkers erforderlich ist.
  • Schließlich ist es vorteilhaft, daß sowohl die äußere Verstärkungscharakteristik als auch die Lautstärkeleistungskurve innerhalb des Bandes im wesentlichen die gleiche Form aufweist und wenigstens im oberen Frequenzbereich des Bandes konform mit der Leitungscharakteristik verläuft.
  • Die Erfindung soll zum besseren Verständnis an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
  • Fig. i ist ein vereinfachtes Schaltungsschema eines stabilisierten, gegengekoppelten Zwischenverstärkers mit Ein- und Ausgangsübertragerkreisen nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt in Blockschaltung einen vollständigen Übertragerabschnitt, an Hand dessen die typischen Rauschbedingungen erläutert werden sollen; Fig. 3 bis 6 stellen Kurven dar, welche geeignete Charakteristiken der Zwischenverstärker und der Übertragerkreise nach der Erfindung wiedergeben; Fig. 7 ist ein Ersatzschaltbild, das zur Definition der an den Übertragerkreis angeschlossenen Impedanzen dient; Fig. 8 und 9 zeigen charakteristische Kurven, auf die in der Beschreibung Bezug genommen wird; Fig. io bis 1q. zeigen verschiedene Formen einer bestimmten Wirkwiderstandscharakteristik, die für Bemessungszwecke verwendet wird; Fig. 15 und 16 stellen Kurven dar, welche den Zusammenhang zwischen Frequenz und Wirk- oder Blindwiderstand erkennen lassen; Fig. 17 bis 2o sind schematische Einzelschaltbilder von Übertragerkreisen, welche der Erfindung gemäß bemessen sind; Fig.2i bis 25, zeigen verschiedene Übertragungscharakteristiken in Abhängigkeit von der Frequenz. In einem Wellenübertragungssystem gibt es vier Hauptursachen für das Rauschen, nämlich i. äußere Störungen, 2. Kreuzmodulation und Übersprechen zwischen den Kanälen, 3. durch thermische Einflüsse bedingtes Widerstandsrauschen und q.. das Röhrenrauschen. Die Erfindung befaßt sich unmittelbar nur mit den drei letztgenannten Rauschursachen. Die äußeren Störungen können durch Abschirmung der beeinflußten Teile vermieden werden. Eine Modulation kann durch Rückkopplung theoretisch auf ein beliebiges gewünschtes Ausmaß und praktisch auf ein durch die Röhre begrenztes Ausmaß vermindert werden, so daß irgendwelche Schaltelemente, die in die Bemessung des Verstärkers eingehen, die maximale Ausnutzung der Rückkopplung nicht beschränken, wenn die Modulation so niedrig wie möglich gemacht werden soll. Gegen das Widerstandsrauschen kann im allgemeinen nichts unternommen werden, außer daß man es vermeidet, dieses durch Einschaltung nicht erforderlicher Widerstände zu erhöhen. Der Einfluß des Röhrenrauschens kann durch möglichst starke Anhebung des Signalpegels über das Röhrenrauschen vermindert werden.
  • Dämpfungsausgleicher, die von ungleichen Dämpfungsverlusten innerhalb des Frequenzbandes abhängig sind, erhöhen das gesamte Widerstandsrauschen. Bisher hat man sich vorgestellt, daß im Falle von Verstärkern ohne Rückkopplung durch Anwendung von Übertragern zur Kopplung der Leitung mit den Zwischenverstärkern eine Entzerrung ohne Erhöhung des Widerstandsrauschens möglich ist; beispielsweise ist es bekannt, die Induktivität des Eingangsübertragers mit der Eingangskapazität einer Röhre auf eine Frequenz abzustimmen, die oberhalb der oberen Grenzfrequenz des Bandes liegt, so daß man einen Eingangskreis erhält, in dem die dem Gitter der Röhre zugeführte Spannung ipnerhalb des Bandes mit der Frequenz anwächst.
  • Wenn versucht wird, dieses Verfahren im Falle eines rückgekoppelten Verstärkers anzuwenden, dann tritt ein komplizierteres Problem auf. In diesem Falle muß die Kopplungseinrichtung drei Anforderungen erfüllen: i. Die Einrichtung muß eine Übertragungsfrequenzcharakteristik aufweisen, die sich zur vollständigen oder teilweisen Entzerrung der Leitung eignet. 2. Die Einrichtung muß zu den Bemessungsanforderungen der Rückkopplungsschleife des Verstärkers passen, da sie einen Teil dieser Schleife bildet und deren Eigenschaften beeinflußt; das ist für die Erzielung der maximal möglichen Rückkopplung und der damit verbundenen Vorteile wichtig. 3. Die Eingangskopplung muß die Spannung von der Leitung zum Gitter sehr wirksam heraufsetzen um das Röhrenrauschen in günstigster Weise zu überwinden, und die Ausgangskopplung muß für die Leistungsübertragung vom Anodenkreis auf die Leitung sehr wirksam sein, damit das durch alle Quellen verursachte Rauschen in günstigster Weise überwunden wird.
  • Bei der Betrachtung der Eigenschaften von rückgekoppelten Verstärkern ist es üblich, mit y den Spannungsübertragungsfaktor des Vorwärts- oder Verstärkungsweges und mit ß den Spannungsübertragungsfaktor des Rückwärts- oder Rückkopplungsweges zu bezeichnen. Es ist daher ,u gewöhnlich größer und ß kleiner als i. Das Produkt ,u ß bezeichnet dann den Spannungsübertragungsfaktor, der einem einmaligen Durchlauf durch die gesamte, den Vorwärts- und Rückwärtsweg umfassende Rückkopplungsschleife entspricht. Um eine hohe Stabilität und eine starke Verminderung von Modulationseffekten zu erreichen, wird das Produkt ,u ß im Vergleich zu i sehr groß gemacht. Bekanntlich ist die tatsächlich wirksame Verstärkung, die mit einem rückgekoppelten Verstärker bei Einschaltung desselben zwischen zwei Leitungsabschnitten erreicht wird, nicht so groß wie die durch ,u festgelegte Verstärkung im vorwärts gerichteten Verstärkungsweg, sondern wird praktisch durch den Wert i/ß bestimmt, sofern ,u ß groß im Vergleich zu i ist. Der Einfachheit halber werden die Vorwärts- und Rückwärtswege häufig als fc-Kreis bzw. ß-Kreis bezeichnet, undy ß wird oft zur Bezeichnung der Verstärkung rund um die Rückkopplungsschleife verwendet und als Gesamtrückkopplung bezeichnet.
  • Um Mißverständnisse zu vermeiden, soll der vollständige rückgekoppelte Verstärker mit dem Vorwärts- und dem Rückwärtsweg mit Zwischenverstärker bezeichnet werden, zum Unterschied von dem Verstärker, der nur aus dem Vorwärtsweg besteht; die tatsächlich wirksame Verstärkung, die bei Einschaltung des vollständigen rückgekoppelten Verstärkers an einem Punkt des Übertragungskreises erhalten wird, wird Zwischenverstärkung genannt.
  • In Fig. i ist eine vereinfachte Schaltskizze einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Sie zeigt einen Zwischenverstärker, der einen ,u-Kreis mit drei Verstärkerröhren i, 2, 3 und zwischen den Röhrenstufen liegenden Netzwerken N1, N2 sowie einen ß-Kreis mit der Rückkopplungsimpedanz 5 aufweist, welche den Wert Z ß hat. Zur beiderseitigen Verbindung des Zwischenverstärkers mit den Leitungsabschnitten sind Eingangs- und Ausgangsübertrager T1 und TZ vorgesehen. Diese Übertrager sind mit Kapazitäten C2 bzw. C4 versehen, welche an deren hochohmige Wicklung angeschlossen sind. Die Kapazitäten Cl und C3 stellen die Eingangskapazität der Röhre i bzw. die Ausgangskapazität der Röhre 3 dar. Die Kapazitäten C2 und C4 stellen die Gesamtkapazität dar, die an der betreffenden Übertragerwicklung wirksam ist, und setzen sich aus der äquivalenten Eigenkapazität der Wicklung, den Streukapazitäten der Verdrahtung usw. sowie durch die Kapazität eines etwaigen wirklich über die Transformatorwicklung angeschlossenen Kondensators zusammen. Die Rückkopplungsimpedanz Z ß kann der Einfachheit halber als rein ohmisch angenommen werden und wird praktisch zweckmäßig veränderbar ausgeführt, um beispielsweise eine Verstärkungsregelung des Zwischenverstärkers zwecks Kompensation der Temperaturbeeinflussung der Leitungsdämpfung zu ermöglichen. Die Röhren i, 2 und 3 sind der Einfachheit halber als Trioden dargestellt, doch können selbstverständlich hier auch Pentoden oder andere geeignete Röhren mit den zugehörigen Hilfseinrichtungen verwendet werden.
  • Die Übertrager T1 und T2 bilden Teile der Ein-und Ausgangsübertragungskreise, welche die Leitungsenden mit dem Zwischenverstärker verbinden. Bei diesen Übertragungskreisen ist zu unterstellen, daß sie sämtliche Elemente umfassen, welche zwischen den Leitungsausgangsklemmen f, g und den Verstärkereingangsklemmen a, b sowie den Verstärkerausgangsklemmen d, e und den Leitungseingangsklemmen h, k angeordnet sind. Wie später noch gezeigt werden soll, können die Übertragungskreise zusätzlich zu den in Fig. i dargestellten noch weitere Schaltelemente enthalten.
  • Zur Erläuterung ist es zweckmäßig, die Übertragerkreise je nach der betrachteten besonderen Funktion derselben nach zwei verschiedenen Gesichtspunkten zu untersuchen. Zunächst arbeitet jeder Kreis als Übertragungsvierpolnetzwerk, das zur Kopplung der Leitung mit dem Zwischenverstärker dient und dessen Kennlinie so gestaltet wird, daß ein teilweiser oder vollständiger Ausgleich der Leitungsdämpfung besteht. In diesem Falle werden die Übertragerkreise nicht als Teile der Zwischenverstärkerschaltung angesehen; bei Berücksichtigung der Verstärkung wird der Zwischenverstärker so angesehen, daß er denjenigen Teil der Schaltung nach Fig. i umfaßt, welcher zwischen den Klemmenpaaren a, b und d, e liegt. Zweitens arbeitet die hochohmige Seite eines jeden Übertragerkreises als Zweipolimpedanz Z. oder Z, die in Serie mit dem ß-Kreis geschaltet ist, der sonst unvollständig wäre. Bei Untersuchung der Rückkopplungswirkungen müssen daher die als Zweipolimpedanzen betrachteten Übertragerkreise als Teile des Zwischenverstärkers angesehen werden. Wenn es zunächst auch den Anschein hat, daß diese beiden einander widersprechenden Betrachtungsarten der Übertragerkreise zu einer Verwirrung Anlaß sein könnten, so wird man aus den folgenden Erklärungen doch erkennen, daß diese beiden Gedankengänge zufriedenstellend auseinandergehalten werden können. Betrachtung der Übertragerkreise als Vierpolnetzwerke Wenn man die Übertragerkreise als Übertragungsvierpolnetzwerke zur Kopplung der Leitungen mit dem Zwischenverstärker ansieht, dann müssen zwei verschiedene Faktoren in Betracht gezogen werden. Der erste Faktor betrifft die Entzerrfunktion und der zweite bezieht sich auf das Erfordernis, daß die zwischen Gitter und Kathode der Röhre i in Fig. i aufgedrückte Spannung so groß wie möglich sein soll, damit der Signalpegel möglichst hoch über den Rauschpegel angehoben wird.
  • Bei der Betrachtung des erstgenannten Faktors ist zu beachten, daß Z ß im Vergleich zur Impedanz der Kapazität vernachlässigbar klein ist und daß daher die Eingangsimpedanz des Zwischenverstärkers an den Punkten ca, b im wesentlichen gleich der Impedanz von Cl ist, multipliziert mit dem Faktor (i + la ß), wenn die Rückkopplung wirkt. Da Cl sehr klein und (i -I-la ß) sehr groß ist, ergibt sich an den Punkten a, b eine extrem hohe Eingangsimpedanz, die praktisch als unendlich hoch angesehen werden kann. Bei Betrachtung der Kopplungswirkung des Eingangsübertragerkreises muß man daher annehmen, daß dieser auf eine unendlich hohe Impedanz wirkt. Dieser Umstand befähigt den Übertragerkreis zu einer Übertragungsverstärkung, da die Spannung auf der Ausgangsseite durch Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses im Übertrager T, (theoretisch in beliebigem Ausmaß) erhöht werden kann, weil im Verstärkereingangkein merklicher Leistungsverbrauch auftritt. In der Praxis wird jedoch die Spannungsübersetzung nach oben durch andere Überlegungen begrenzt. Wie noch erläutert werden soll, kann bei entsprechendem Aufbau erreicht werden, daß sich die Spannungserhöhung mit der Frequenz derart ändert, daß das gewünschte Ausmaß von Ausgleich der Leitungsdämpfung erreicht wird; dieser Ausgleich wird nicht durch Einführung von Leistungsverlusten, sondern durch frequenzabhängige Änderung der Spannungsverstärkung mit Mitteln erhalten, die keine Wirkwiderstände enthalten. Im Falle des zweiten obenerwähnten Faktors hängt die tatsächliche Spannung, die zwischen Gitter und Kathode der Röhre i in Fig. i auftritt, von der Impedanz der Kapazität Cl ab. Die genaue Wirkung dieser Kapazität läßt sich in folgender Weise erkennen Es seien Z1 und Z, die Impedanzen, die an den Punkten a, b in Fig. i in entgegengesetzten Richtungen wirksam sind. Es entspricht dann Z1 im wesentlichen der Impedanz von Cl, und Z2 wird durch die Impedanz des Übertragers T1 gebildet, der im Nebenschluß C2 enthält und an seiner niederohmigen Seite durch die Leitungsimpedanz abgeschlossen ist. Wenn mit E das in Z_, wirksame Signal EMK bezeichnet wird, dann läßt sich leicht erkennen, daß die Spannung V zwischen Gitter und Kathode der Röhre i den Wert hat, sofern die Rückkopplung wirksam ist, wobei Z ß im Vergleich zu Z1 und ZZ vernachlässigt wurde. Es ist daher V proportional E multipliziert mit dem Faktor mit anderen Worten: V ist proportional der auf der hochohmigen Seite des Eingangsübertragerkreises auftretenden Spannung, wenn dieser auf eine Impedanz Z1 anstatt auf eine unendlich hohe Impedanz wirkt. Wenn man also die entzerrenden Eigenschaften des Eingangsübertragerkreises betrachret, muß dieser auf der hochohmigen Seite als offener Kreis angenommen werden; betrachtet man hingegen die tatsächlich am Gitter der Röhre i auftretende Spannung, dann muß angenommen «>erden, daß er mit der Kapazität Cl abschließt.
  • Bei der bisherigen Untersuchung wurde angenommen, daß ,ca die Verstärkung bei ungerader Stufenzahl darstellt und daher mit einem Minuszeichen versehen werden muß, weil eine Phasendrehung von 18o° vorliegt; ß ist hingegen von Natur aus negativ, da es sich um negative Rückkopplung handelt.
  • Ähnliche Überlegungen gelten für den Ausgangsübertragerkreis. Da die Röhrenkapazität C3 gering ist und ihre Impedanz durch die Rückkopplung noch erhöht wird, ist die Impedanz an den Punkten d, e in Richtung nach links so groß, daß der Ausgangsübertragerkreis als offener Kreis anzusehen ist, soweit seine Übertragercharakteristik als Vierpolnetzwerk in Frage kommt. Betrachtet man hingegen die Leistungsübertragung von Anode und Kathode der Röhre 3 auf die Leitung, dann muß der Einfiuß der Kapazität C3 berücksichtigt werden, und der Übertragerkreis ist daher als mit der Kapazität C3 abgeschlossen anzusehen.
  • Um eine gute Wirksamkeit und ein günstiges Störspannungsverhältnis zu erhalten, ist die Bemessung derart zu treffen, daß maximale Energieübertragung von der Anode der Röhre 3 auf die Ausgangsleitung stattfindet. In der Praxis sind die Impedanzverhältnisse derart, daß die beiden Übertragerkreise übereinstimmend ausgelegt werden können.
  • In den folgenden Erklärungen wird häufig auf verschiedenartige Übertragungscharakteristiken hingewiesen, deren Verständnis dadurch erleichtert wird, daß vorweg Definitionen für die Bedeutung der verschiedenen verwendeten Ausdrücke gegeben werden.
  • Der Ausdruck Übertragungscharakteristik oder einfach Charakteristik wird für die frequenzabhängige Änderung irgendeiner Übertragungsgröße verwendet, die noch genauer zu erläutern ist; eine Charakteristik wird als flach angesehen, wenn der Wert dieser Größe frequenzunabhängig ist. In analoger Weise wird eine Charakteristik als geneigt bezeichnet, wenn die betreffende Größe im wesentlichen kontinuierlich mit der Frequenz zu- oder abnimmt.
  • Das Übertragungsäquivalent zwischen zwei Punkten eines Übertragungssystems bezeichnet diejenige Änderung im Leistungspegel des Signals (gemessen in Dezibel oder Neper) bei einer beliebigen gegebenen Frequenz, welche an der Ausgangsstelle auftreten würde, wenn man die gesamte Leitung mit allen Verstärkern und anderen Geräten zwischen diesen beiden Punkten herausnähme. Dieses Äquivalent ist eine Verstärkung, wenn die Pegeländerung negativ ist, und ein Verlust, wenn die Pegeländerung positiv ist. Der Ausdruck Übertragungsäquivalent soll allgemein zur Bezeichnung einer Verstärkung oder eines Verlustes in jenen Fällen verwendet werden, wo beides möglich ist; die Ausdrücke Verstärkung oder Verlust sollen hingegen dann benutzt werden, wenn es sich eindeutig nur um den einen oder den anderen handelt.
  • Die beispielsweise durch einen Übertragerkreis bewirkte Spannungsverstärkung ist in Dezibel ausgedrückt das Zwanzigfache des gewöhnlichen Logarithmus von dem Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung oder in Neper ausgedrückt gleich dem natürlichen Logarithmus dieses Verhältnisses.
  • Die y ß-Verstärkung rund um die Rückkopplungsschleife ist ebenfalls eine Spannungsverstärkung und wird in Dezibel als der zwanzigfache gewöhnliche Logarithmus und in Neper einfach als natürlicher Logarithmus von li ß angegeben.
  • Einige . andere Spezialfälle von Übertragungscharakteristiken werden später definiert, sobald sich die Notwendigkeit dazu ergibt.
  • Das an Hand der Fig. z erläuterte Problem kann mit Hilfe der vereinfachten Skizze nach Fig. 2 genauer herausgestellt werden. Fig.2 zeigt die Ausgangsröhre zo eines Zwischenverstärkers, der mit Hilfe eines Ausgangsübertragers TZ an den Leitungsabschnitt angekoppelt ist, der zum nächsten Zwischenverstärker führt und dort mit Hilfe des Eingangsübertragers T1 an die Eingangsröhre zi dieses Zwischenverstärkers angekoppelt ist. Bei Fig. 2 ist angenommen, daß die Kapazitäten Cl bzw. C3 der Ein- und Ausgangsröhren den gleichen Wert Co haben, daß die Übertrager T, und T, miteinander übereinstimmen und daß die Kapazitäten C4 und C2 den gleichen Wert C haben. Die Ein- und Ausgangsübertragerkreise TCl und TCZ umfassen alle Schaltelemente zwischen den Punkten G und E bzw. zwischen den Punkten B und H. Es ist angenommen, daß das Röhrenrauschen stärker hervor- , tritt als das Widerstandsrauschen und daß die Ausgangsröhre mit größtem Wirkungsgrad arbeitet, wenn der Signalpegel bei A für alle Kanäle gleich ist. Da das Röhrenrauschen an dem Gitter D eines nachfolgenden Zwischenverstärkers bei allen Frequenzen im wesentlichen gleich groß ist, so wird die günstigste Bemessung offenbar dann vorliegen, wenn die Charakteristik des Übertragungsäquivalents vom Punkt A zum Punkt D unter Einschluß der dazwischenliegenden, mit L bezeichneten Leitung nebst zugehöriger Geräte über das Betriebsfrequenzband flach verläuft und der Pegel im Punkt D so hoch wie möglich ist. Diese letztere Bedingung wird so lange erfüllt, wie die Leitungsdämpfung nicht durch Einschaltung von Leistungsverlust bewirkenden Entzerrungsmitteln oder auf, andere Weise erhöht wird. Die Charakteristik des Übertragungsäquivalents des gesamten Systems einschließlich der Leitung und der Zwischenverstärker muß jedoch ebenfalls innerhalb des Frequenzbandes flach sein. Da angenommen wurde, daß der Verlust im ß-Kreis des Zwischenverstärkers und damit auch die Zwischenverstärkung im wesentlichen frequenzunabhängig sind, so ergibt sich daraus, daß der gesamte Ausgleich der Leitungsdämpfung vorzugsweise in den Übertragerkreisen erfolgen soll. Es soll daher die Charakteristik des Übertragungsäquivalents von E bis B ebenfalls flach sein. In diesem Falle gleicht jeder der Übertragerkreise die Hälfte der Leitungsdämpfung aus.
  • Da jedoch die- Übertragerkreise auch andere Anforderungen erfüllen müssen, die später noch erläutert werden, ist es praktisch gewöhnlich nicht möglich, die gesamte Leitungsdämpfung auf diese Weise auszugleichen. Es ist vielmehr erforderlich, den Ausgleich in gewissem Ausmaß mit Hilfe üblicher Entzerrer herzustellen.
  • Wenn das Widerstandsrauschen vorherrscht, dann werden die Beziehungen, die in einem idealen System vorhanden sein sollten, dadurch erhalten, daß man das End-Störspannungsverhältnis nicht am Punkt D, sondern am Punkt G berechnet. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Eingangsübertragerkreis im wesentlichen verlustlos arbeitet, so daß hinter dem Punkt G kein Rauschanteil mehr auftritt, und daß der Wirkwiderstand, der durch die Leitung selbst gebildet wird, und damit auch das Widerstandsrauschen hier für alle Kanäle gleich sind.
  • Da die Signalpegel im Punkt A, wie bereits angegeben, für alle Kanäle gleichen Wert haben sollen; so wird das günstigste Störspannungsverhältnis durch solche Bemessung der Ausgleichsanordnungen erhalten, daß die Charakteristik des Übertragungsäquivalents von A bis G flach verläuft.
  • Bei der weiteren Erläuterung werden die für den ersten Fall, d. h. für das Vorherrschen des Röhrenrauschens, geltenden Bedingungen als typisch zugrunde gelegt. Es kann jedoch vorkommen, daß man sich den für den zweiten Fall, d. h. für das Vorherrschen des Widerstandsrauschens, geltenden Bedingungen stärker nähert; die Erfindung ist auf diesen Fall ebensogut wie auf andere Fälle anwendbar. Auf den zweiten Fall wird am Ende der Beschreibung zurückgekommen werden, wo einige allgemeine Feststellungen hinsichtlich der unter solchen Bedingungen anwendbaren Lösungsmöglichkeiten getroffen werden. , Betrachtung der Übertragerkreise als Zweipolnetzwerke Nun sollen die Anforderungen an die Übertragerkreise bei Betrachtung derselben als Zweipolimpedanzen, die mit dem ß-Kreis in Reihe liegen, untersucht werden.
  • Eines dieser Probleme, das bei Verwendung hoher Werte für ,u ß auftritt, besteht in der Sicherstellung der Stabilität des Zwischenverstärkers. Dazu ist es erforderlich, die ,ci- und ß-Kreise so zu bemessen, daß die Verstärkung und die Phasendrehung, die einem Durchlauf durch die fi. ß-Schleife entsprechen, in solcher Beziehung zueinander stehen, daß die Pfeifgefahr vermieden ist. Bei sehr hohen Frequenzen; die oberhalb der oberen Grenzfrequenz des Betriebsbandes liegen, verlieren die Röhren in definierter Weise ihre Verstärkereigenschaft, und die Phasendrehung wird dann hauptsächlich durch die Nebenschlußimpedanzen bestimmt, die schließlich zu Kapazitäten degenerieren. Durch geeignete Bemessung der Rückkopplungsschleife ist es möglich, die Änderungen von Verstärkungsgrad und Phasendrehung bei sehr hohen Frequen4en derart zu beeinflussen, daß die Pfeifneigung bis zu höheren Werten von p ß, als sie früher benutzt wurden, vermieden wird.
  • In Fig. i sind Z1 und Z3, wie angedeutet, die Impedanzen der Kapazitäten C, und C3; Z2 und Z4 sind die Impedanzen, welche an den Anschlüssen der hochohmigen Wicklung von T1 bzw. T2 gemessen werden, zu denen die Kapazitäten C2 bzw. C4 parallel geschaltet sind, während die niederohmigen Wicklungen in beiden Fällen als mit der Leitung verbunden und die Übertrager als von den Zwischenverstärkern bei a, b bzw. e, d abgetrennt zu denken sind. Bezeichnet man den Anodenstrom der Röhre 3 mit I, dann ist der Teil des Anodenstroms, der tatsächlich über die Rückkopplungsimpedanz fließt, gegeben durch und die Spannung an die Rückkopplungsimpedanz Z ß beträgt einfach Man erkennt daher, daß der zwischen Gitter und Kathode der Röhre i wirksame Teil der rückgekoppelten Spannung unter der Annahme, daß Z ß im Vergleich zu allen anderen Z-Werten vernachlässigbar ist, folgenden Wert hat: Die beiden Faktoren lassen erkennen, in welcher Weise die theoretische Rückkopplung I Z ß durch die Übertragerein- und; -ausgangskreise beeinflußt wird. In der gegenwärtigen Praxis stimmen diese Kreise ungefähr überein, so daß die beiden Faktoren im wesentlichen als gleich angesehen werden können.
  • Diese Faktoren enthalten die Impedanzen ZZ und Z4 der Übertragerein- und -ausgangskreise und hängen daher von der Bemessung der Übertrager ab. Für die tatsächliche Ausführung der betrachteten Übertrager sind diese Impedanzen viel stärker veränderliche Funktionen der Frequenz, als dies bei Übertragern unter gewöhnlichen Umständen der Fall ist, und die Einflußnahme der beiden Faktoren auf die ,cc ß-Verstärkungscharakteristik der Rückkopplungsschleife ist dementsprechend kompliziert. Für die Bemessung wird das Hauptkriterium des Einflusses der Übertragerkreise auf die Änderung des Rückkopplungskreises durch die endgültigen oder asymptotischen Werte bestimmt, auf welche die beiden Faktoren bei extrem hohen Frequenzen absinken. Bei sehr hohen Frequenzen reduzieren sich nun die Impedanzen ZZ und Z4 einfach auf die Blindwiderstände der Kapazitäten C2 und C4. Die Faktoren nehmen daher die Werte an. Nach den Grundsätzen für die Verstärkerbemessung wird der Maximalwert der bei dem vollständigen Verstärker erzielbaren Rückkopplung, d. h. der :Maximalwert von ,u ß, durch das asymptotische Verhalten der Rückkopplungsschleife bei sehr hohen Frequenzen festgelegt. Es wird später noch gezeigt, daß der erste Schritt bei der Bemessung der Übertragerkreise darin besteht, für C2 und C4 so große Werte zu wählen, wie dies mit den anderen Anforderungen vereinbar ist, damit die asymptotischen Charakteristiken möglichst günstig ausfallen.
  • Die Fig. 3 und 4, zeigen geeignete Charakteristiken für die Faktoren die gleich groß angenommen sind. Diese Faktoren führen in den -ß-Kreis eine Dämpfung 0 und einen Phasenwinkel 0 ein, die gegeben sind durch In den Fig. 3 und 4 sind die Werte 0 und 0 über dem Logarithmus Frequenz aufgetragen. In Fig. 3 bedeutet % den 2 -n-fachen Wert der oberen Grenzfrequenz des Betriebsfrequenzbandes.
  • Im ausgenutzten Übertragungsband unterhalb von ceo ist 0 im wesentlichen konstant und fast Null. Dieses Verhalten wird, wie eine spätere Erläuterung zeigt, durch die übrigen Anforderungen an die Übertragerkreise bedingt, ist jedoch auch für Rückkopplungszwecke von Wert, da in diesem Bereich gewöhnlich ein nahezu konstanter Wert von ß erwünscht ist. Oberhalb des Übertragungsbandes wächst hingegen 0 ziemlich steil auf einen hohen Wert an und fällt dann wieder bei sehr hohen Frequenzen asymptotisch auf einen konstanten Wert ab. Dieser Teil der Charakteristik wird zur Erzielung der scharfen Selektivität in der Nähe der Grenzfrequenz des Bandes ausgenutzt, die für eine ideale ,u ß-Verstärkungscharakteristik erforderlich ist.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen die in den Fig; 3 und q. dargestellten Kurven (mit I bezeichnet) zusammen mit Kurven (mit II bezeichnet), welche die ideale ,fi ß-Verstärkungscharakteristik wiedergeben, die für den Zwischenverstärker erwünscht ist. Die Kurven 1I bedeuten die Verstärkung O und die Phasendrehung nach folgender Definition: 0 + 9 0 = log, 11 ß .
  • Es ist erkennbar, daß, da 0 nunmehr eine Verstärkung und nicht mehr eine Dämpfung ist, die Kurve nach 3 in Fig. 5 mit umgekehrtem Zeichen wiedergegeben ist.
  • Die Kurven - III in den Fig. 5 und 6 stellen die Differenzbeträge zwischen den Kurven I und II dar und bedeuten somit diejenige Charakteristik, die durch andere Mittel eingeführt werden muß. Für diesen Zweck werden die Netzwerke Ni und N2 verwendet, die zwischen den einzelnen Stufen im ,u-Kreis nach Fig. i eingeschaltet und so bemessen sind, daß sie einen gemäß den Kurven III veränderlichen Verlauf von ,u. bewirken. Diese Netzwerke können verhältnismäßig einfachen Aufbau ohne scharfe Resonanzen aufweisen, weil die Teile mit ausgeprägter Selektivität in den ,u ß-Charakteristiken II, bereits durch die Übertragerkreise gebildet werden. Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß trotz der Beeinflussung von ,u durch die Netzwerke N1 und N2 die Zwischenverstärkung nicht merklich beeinträchtigt wird, weil diese von ß abhängt und dieser Wert, wie bereits erwähnt, innerhalb des Betriebsfrequenzbandes praktisch frequenzunabhängig ist.
  • Wenn die von den Impedanzen Z2 und Z4 in die Rückkopplungsschleife eingeführte Dämpfung 0 innerhalb des Betriebsfrequenzbandes klein sein soll, dann muß selbstverständlich jeder der Faktoren nahezu gleich i sein; mit anderen Worten müssen -ZZ und Z4 klein sein. Daraus folgt, daß C2 und C4 hinreichend groß bemessen werden müssen, damit 0 keine unzulässige Begrenzung der ,u ß-Verstärkung bewirkt. Außerdem müssen C2 und C4 so gewählt werden, daß sie zusammen mit der Übertragerimpedanz unmittelbar oberhalb des Bandes ein starkes Anwachsen von 0 bewirken. Dieses sind die wichtigsten Überlegungen hinsichtlich der in der Rückkopplungsschleife auftretenden Wirkungen.
  • Die oben auseinandergesetzten drei Anforderungen, welche der Übertragerkreis erfüllen muß, können nach den vorhergehenden Überlegungen unter der Annahme, dä.ß das Röhrenrauschen vorherrscht, etwas genauer festgestellt werden. Betrachtet man den Übertragerkreis als Zweipolimpedanz, die in Reihen-Schaltung in der Rückkopplungsschleife liegt, dann muß dieser im wesentlichen diejenige .Impedanzcharakteristik aufweisen, die in Verbindung mit den in den Fig.3 bis 6 dargestellten Kurven erläutert wurde. Als Übertragungsvierpol, der an der niederohmigen Seite an die Leitung angeschlossen und` an der hochohmigen Seite offen ist, muß er ein Spannungsverhältnis hervorrufen, das sich innerhalb des Bandes derart ändert, daß der gewünschte Grad von Entzerrung erzielt wird. Ferner muß der Übertragerkreis die höchste mögliche Spannung auf der Ausgangsseite bei Abschluß mit der Kapazität Co hervorrufen, so daß der Signalpegel am Gitter der Röhre i im vorgeschriebenen Frequenzband so hoch wie möglich ist. Es ist zweckmäßig, ,die Spannungsverstärkungskurve des Übertragerkreises als äußere Verstärkungskurve zu bezeichnen, wenn der Übertragerkreis auf der hochohmigen Seite als offener Kreis ausgebildet ist und die Spannungsverstärkungskurve des Übertragerkreises, der in der Kapazität Co endigt, als Lautstärkeleistungskurve zu bezeichnen. Es wurde bereits oben erwähnt, daß die Eingangsimpedanz des Empfängers an den Punkten a, b oder d, e in Fig. i im wesentlichen unendlich hoch ist, 'so daß bei der Bemessung der Übertragerkreise für ihre äußeren Verstärkungskurven der Kreis jeweils als in den Punkten a, b und d, e abgetrennt angesehen werden kann. Die Bemessung muß dann so erfolgen, daß bei Vervollständigung des Kreises an diesen Punkten der Signalpegel am Gitter der Röhre i oder an der Anode der Röhre 3, der durch die Lautstärkeleistungskurve bestimmt ist, so hoch wie möglich ist.
  • Fig. 7 zeigt den Übertragereingangskreis TCl nach Fig. 2, welcher die Kapazität C und das Netzwerk T enthält, das in einigen Fällen einfach aus einem Übertrager T1 oder T2 bestehen kann, in anderen Fällen aber auch weitere Schaltelemente umfassen wird. Die Kapazität Co, welche die Eingangskapazität der Röhre bedeutet, ist in Fig. 7 als Querkapazität zur hochohmigen Seite des Übertragerkreises dargestellt, welche, wie bereits gesagt, derjenigen Bedingung äquivalent ist, welche für die Betrachtung der Lautstärkeleistungskurve gilt. Die Impedanz Z = R + yX in Fig.7 bedeutet die Impedanz der hochohmigen Seite des Übertragerkreises bei Anschluß der niederohmigen Seite an die Leitung. In ähnlicher Weise bedeutet Z, = Ro + fXo die Impedanz; welche auftritt, wenn zu Z die Querkapazität Co zugeschaltet ist.
  • Da der Übertragerkreis keine Wirkwiderstände enthält (außer den kleinen ohrnischen Widerständen der Übertragerspulen und den unvermeidbaren Verlustwiderständen der Kondensatoren, die jedoch vernachlässigbar sind), kann man ihn als einen idealen Übertrager ansehen, dessen Widerstandsübersetzungsverhältnis sich mit der Freqüenz ändert. Das Spannungsübersetzungsverhältnis beträgt 1/n , so daß die erzeugte Spannungsverstärkung den Wert logg Yn oder 1/Z logen hat. Bezeichnet man den Wirkanteil der Leitungsimpedanz mit y, dann hat der Wirkwiderstand R den Wert R = n - r, so daß bei Bekanntsein von r die Spannungsverstärkung aus R ermittelt werden kann.
  • Die voll ausgezogene Linie in Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Widerstand n, - r, der über einen idealen Übertrager mit dem konstanten Widerstandsübersetzungsverhältnis n. betrachteten Leitung, wobei n. den Wert n bei der obefen Grenzfrequenz darstellt, die dem Wert (,)o entspricht. Die unterbrochene Linie zeigt die entsprechende Änderung von R für den Übertragerkreis. Die beiden Kurven treffen bei coo zusammen, da die Verhältnisse so gewählt wurden, daß bei diesem Punkt R = zi - r ist. Die Tatsache, daß die volle ausgezogene Kurve im übrigen oberhalb der unterbrochen dargestellten Kurve liegt, besagt, daß das Impedanzübersetzungsverhältnis si für den Übertragerkreis sich mit der Frequenz ändert, und außerdem, daß die entsprechende Spannungsverstärkung mit abnehmbarer Frequenz kleiner wird. Da die Leitungsdämpfung mit anwachsender Frequenz größer wird, ändert sich die Spannungsverstärkung dermaßen, daß eine Entzerrung der Leitung zustande kommt.
  • Genau die gleiche Folgerung gilt für die Betrachtung der Erfordernisse für die Lautstärkeleistung mit dem Unterschied, daß an Stelle des Wertes R der Wert Ro verwendet werden muß. Selbstverständlich kann eine vollständige Entzerrung für beide Fälle nur dann erhalten werden, wenn R gleich R, ist.
  • Der allgemeine Verlauf der Wirkwiderstandscharakteristik, der für R oder Ra anzustreben ist, hat daher die in Fig. 9 dargestellte Form. Unter den zuerst in Verbindung mit Fig.2 behandelten Bedingungen, d. h. bei Vorherrschen des Röhrenrauschens, kann man dieses Diagramm entweder für die Darstellung von R oder R, zugrunde legen, da die äußere Verstärkungscharakteristik und die Lautstärkeleistungskurve in diesem Falle als übereinstimmend angenommen werden. Die Extremwerte von RN und Rm sind von besonderem Interesse, wobei der Höchstwert Rbr die Lautstärkeleistung an der oberen Bandgrenze darstellt und der niedrigere Wert RN praktisch gleich der Wirkwiderstandskomponente der Leitungsimpedanz multipliziert mit dem Nennwert des Widerstandsübersetzungsverhältnisses des Übertragers ist.
  • Nachdem nun die Aufgabe gestellt ist, mit Hilfe eines Kreises der in Fig.7 dargestellten Art eine frequenzabhängige Wirkwiderstandscharakteristik gemäß Fig. 9 zu erzielen, ist es vorteilhaft, bestimmte allgemeine Beziehungen zwischen Wirkwiderstand und Kapazität anzuwenden, die von den Eigenschaften der Netzwerke mit minimalem Blindwiderstand abgeleitet werden können. Kurz ausgedrückt kann jedes physikalische Netzwerk, dessen Impedanz bei einer oder mehreren Frequenzen unendlich hohe Werte annimmt, durch eine Anzahl von verlustlosen entzerrenden Kreisen dargestellt werden, welche in Reihe mit einem weiteren besonderen Netzwerk geschaltet sind, welches ein Netzwerk mit minimalem Blindwiderstand ist und dessen Impedanz keine unendlichen Werte aufweist; jeder der entzerrenden Kreise ist auf eine dieser Frequenzen abgestimmt und bildet eine entsprechende unendlich hohe Impedanz. Die beiden Netzwerke haben gleiche Widerstandsfrequenzcharakteristiken; zwischen dem Blindwiderstand eines Netzwerkes mit minimalem Blindwiderstand bei irgendeiner Frequenz und der Wirkwiderstandsfrequenzcharakteristik desselben besteht eine bestimmte Beziehung.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Sonderfall von Interesse, daß die Impedanz des Netzwerkes mit minimalem Blindwiderstand bei unendlich hoher Frequenz dem Wert Null zustrebt und also die Form einer reinen Kapazität C oo annimmt. Für diesen Fall kann folgende Gleichung abgeleitet werden wobei a) die 2:z-fache Frequenz und R die Wirkkomponente der Impedanz des Netzwerkes bedeuten, die einem beliebigen Wert von c» entspricht. Diese Gleichung ist unmittelbar für die Berechnung des Maximalspannungsübersetzungsverhältnisses anwendbar, das von dem Übertragerein- oder -ausgangskreis erhalten werden kann: Beim vorliegenden Problem hat die Kapazität C cxo für R oder die äußere Verstärkungscharakteristik offensichtlich den Wert C und für R, oder die Lautstärkeleistungskurve den Wert C -?- Co. Aus Gleichung (i) ist zu erkennen, daß der Wert des Widerstandsintegrals für R erheblich größer als für Ro sein muß, weil C kleiner als C -!- Cfl ist. Da die beiden Widerstandscharakteristiken im ausgenutzten Band übereinstimmen müssen, wenn der Betrieb unter den erläuterten Bedingungen erfolgt, ist oberhalb des ausgenutzten Bandes ein beträchtlicher Überschußwiderstand für die R-Charakteristik und ein viel kleinerer Überschußwiderstand für die R,-Charakteristik zu erwarten. Die Tatsache, daß der Überschuß für R, verhältnismäßig klein sein muß, ermöglicht es, die Untersuchung etwas zu vereinfachen, da angenommen werden kann, daß der Widerstand außerhalb des Bandes ziemlich rasch auf Null abfällt. Demgemäß wird im folgenden nur die &- Charakteristik betrachtet.
  • Die bestmögliche Lautstärkewiedergabe wird bei einem vorgegebenen Wert von Co -; - C offensichtlich erreicht, wenn der Widerstand R, außerhalb des ausgenutzten Bandes überall den Wert Null hat. Dieses Verhalten bedingt jedoch eine unendliche Zahl von Schaltelementen im Übertragerkreis, da es einem plötzlichen Abfall.der Widerstandscharakteristik an der Bandgrenze entspricht. Bei dem Versuch, sich dieser Grenze zu stark zu nähern, kann der erwartete Leistungsgewinn durch den Leistungsverlust in dem unvermeidlichen Widerstand, der den Elementen innewohnt, verlorengehen. Das Verhältnis des Wertes des Widerstandsintegrals für das Band von c.)1 bis not zu seinem Wert über den gesamten Frequenzbereich bis unendlich sei mit Widerstandswirkungsgrad oder einfach Wirkungsgrad des Kreises bezeichnet. Zum Zwecke der Erläuterung sei dieser Wirkungsgrad mit 8o "!o angenommen, was eine Verminderung der Spannungsverstärkung von i db für jeden Übertragerkreis gegenüber dem theoretischen Maximum bedeutet.
  • Bei der allgemeinen Bemessung wird der Wirkungsgrad jedoch gewöhnlich vom Entwicklungsingenieur willkürlich näherungsweise gewählt werden. Bei Wahl eines hohen Wertes erhält er hohe Leistung, während die Wahl eines niedrigeren Wertes die Bemessung erleichtert und auf Kosten einer etwas verminderten Wirksamkeit zu einem vereinfachten Kreis führt. Unter Beachtung der vorstehenden allgemeinen Beziehungen besteht der erste Schritt bei der tatsächlichen Bemessung eines Kreises in der Festlegung eines geeigneten Wertes oder Wertbereiches für die Kapazität C. Der Wert des Widerstandsintegrals ist offenbar am größten und die Lautstärkeleistung daher am besten gewährleistet, wenn C sehr klein ist. Aus den obigen Überlegungen ergab sich aber, daß der Wert der Kapazität C auch die Rückkopplung beeinflußt. Der Maximalwert der Rückkopplungy ß wird erreicht. wenn C groß gemacht wird. Es ist daher erforderlich, den günstigsten Wert für die Kapazität C zu bestimmen. Die Lautstärkeleistung ändert sich etwa gegensinnig mit C ± Co, doch ist diese Summe nur im Ausmaß des veränderlichen C zu beeinflussen, da Co als durch den Röhrenaufbau festgelegt angenommen wurde.
  • Es läßt sich zeigen, daß eine Abnahme der ,lc ß-Verstärkung bei hohen Frequenzen um A nep die höchstzulässige Rückkopplung um nep vermindert, wobei k die asymptotische Neigung der y ß-Verstärkungscharakteristik in Dezibel pro Oktave und y einen Bruch darstellen, der von der Phasengrenze in dem Kreis abhängt. Die Größe 12 - (i - y) stellt die Kennlinienknickneigung in Dezibel/Oktave dar.
  • Es sei daran erinnert, daß der asymptotische Wert ist, dem sich nähern. woraus man schließlich erhält. Bei der bestimmten Art von Zwischenverstärkern im Anschluß an koaxiale Kabel hat k etwa den Wert 18 und (i- y) beträgt etwa o,g, so daß C etwa 1,2 Co sein sollte. Unter den Bedingungen des zweiten, in Verbindung mit Fig. 2 erörterten Falles, bei dem das Widerstandsrauschen vorherrscht, ergibt sich eine ähnliche Untersuchung mit dem Unterschied, daß der Koeffizient des Ausdrucks, welcher die Verminderung der Lautstärkeleistung darstellt, halbiert wird, weil der Übertragereingangskreis hier nicht weiter von Interesse ist. Der entsprechende Wert von Der Logarithmus dieses Ausdrucks liefert augenscheinlich den Verlust A in Neper. Da zwei Übertragerkreise vorhanden sind, ergibt sich demnach Andererseits wurde bereits gezeigt, daß der Widerstand R., der proportional e2" ist, zur Sicherung der bestmöglichen Lautstärkeleistungskurve umgekehrt proportional zu C Co, also umgekehrt proportional zu Co -+- C sein soll. Daraus folgt, daß auch elr umgekehrt proportional dem Wert C, -I- C ist, oder mit anderen Worten: a sollte irgendeiner Konstanten plus dem Wert gleich sein.
  • Da für jeden Leitungsabschnitt zwei Übertragerkreise in Betracht zu ziehen sind, soll die gesamte Spannungsverstärkung 2 a demnach gleich einer Konstanten plus sein.
  • Es wird angenommen, daß der günstigste Wert für C derjenige ist, bei dem eine geringfügige Änderung in irgendeiner Richtung einen dieser Faktoren um so viel vermindert, wie der andere erhöht wird. Durch Addition der beiden Größen erhält man Differentiiert man diesen Ausdruck nach C und setzt man ihn hierauf gleich Null, dann ergibt sich: C ist dann doppelt so groß wie der Wert nach Gleichung (3).
  • Diese Untersuchung ist gültig, wenn der gewünschte Wert des Verhältnisses in Fig. g nicht zu groß ist. Nimmt man beispielsweise als Einheit der Frequenz den Frequenzwert von co, an, also die obere Grenzfrequenz des Bandes, und nimmt man ferner als Einheit der Impedanz an, dann beträgt das Widerstandsintegral, das man durch Einsetzen in Gleichung (i) erhält, über den ausnutzbaren Bereich 0,57, wenn C = 1,2 Co und der Wirkungsgrad 8o °/o ist. Das führt offensichtlich so lange nicht zu einem Wert von Rm, der größer als i ist, wie die in Fig. io vorgeschriebene Wirkwiderstandscharakteristik entweder flach oder mäßig geneigt verläuft. Die Bedeutung dieser Feststellung wird später bei Betrachtung der Gleichung (4) erkennbar. In gewisser Abhängigkeit von der Krümmung der vorgeschriebenen Kennlinie sollte angenommen werden, daß der Grenzfall mit RM = z und R, = etwa 0,4 gegeben ist. Für beide Übertragerkreise zusammen entspricht dieses einer Änderung der gesamten Spannungsverstärkung um 8 db über den ausnutzbaren Bereich.
  • Werte von , welche diese Grenze überschreiten, können offensichtlich durch Annahme eines niedrigeren Widerstandswirkungsgrades für den Kreis angepaßt werden. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, RM gleich r zu wählen und aus der resultierenden Fläche unterhalb der Wirkwiderstandscharakteristik einen geeigneten Wert für C zu ermitteln. Für eine vernünftige Selektivität führt dieses Verfahren zu Werten für von etwa 1,5 bis 2 .
  • Bei tatsächlichen Bemessungen wurden für C Werte in der Nähe von 1,5 Co oder 1,6 Co verwendet. Damit erhält man einen vernünftigen Kompromiß und erreicht gegenüber dem günstigsten Wert 1,2 Co den Vorteil, daß die Rückkopplung auf Kosten der Rauschverminderung verbessert wird, was erwünscht ist, weil es noch andere Gründe als die Modulationsunterdrückung gibt, um einen hinreichenden Betrag von Rückkopplung anzustreben.
  • Es wurde somit die Bestimmung eines geeigneten Wertes für C, ausgedrückt durch die Kapazität Co, aus einer allgemeinen Betrachtung der Beziehung zwischen der Gesamtkapazität C -;- Co zum Widerstandsintegral einerseits und der Beziehung von C zu dem asymptotischen Verhalten der Rückkopplungsschleife andererseits erreicht.
  • Der nächste Schritt bei der überschlägigen Bemessung besteht darin, entweder Z oder Z, (Fig. 7) in einer Form auszudrücken, für welche der Blindwiderstand und der Wirkwiderstand miteinander und mit der vorgeschriebenen Größe der Kapazitäten C und C - Co vereinbar sind. Durch Substitution von für X, ergibt sich schließlich Dieser Ausdruck gibt die Werte der beiden Blindwiderstände für eine beliebige vorgegebene Frequenz an und muß nur innerhalb des ausgenutzten Frequenzbandes befriedigt werden. Dieser Umstand ermöglicht eine physikalische Lösung der Aufgabe.
  • Die Beziehung zwischen dem Blindwiderstand bei einer. vorgegebenen Frequenz coy für ein Netzwerk mit minimalem Blindwiderstand lautet unter den -vorliegenden Bedingungen Da die Impedanz Z, gleich der Parallelschaltung von Z und der Impedanz Co ist, bestehen zwischen deren Wirk- und Blindwiderstand bestimmte einfache Beziehungen.
  • Nimmt man an, daß das Röhrenrauschen vorherrscht, dann kann man Ro übereinstimmend mit R ansetzen, weil die äußere Verstärkungs- und die Lautstärkeleistungskurve übereinstimmen sollen. In Fig. 7 sei X, der Blindwiderstand von Co; es folgt dann Macht man die rechte Seite des obigen Ausdrucks rational, dann ergibt sich durch Gleichsetzen der Real- und Imaginärwerte mit R bzw. X,; folgt daraus und Im ersten Ausdruck kann X durch R wiedergegeben werden Zieht man sodann die negative Wurzel, weil X stark induktiv ist, dann ergibt sich: und oder R2 --X22XX, Substituiert man diesen letzten Ausdruck für R2 in dem zweiten obigen Ausdruck, dann erhält man wobei 2i = log, und X, der Blindwiderstand bei einer vorgegebenen Frequenz % ist, welche einen besonderen Wert des Veränderlichen co darstellt.
  • Eine physikalisch durchführbare Lösung der betrachteten Aufgabe muß die Gleichung (5) befriedigen. Diese Gleichung enthält die Wirkwiderstandscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich von Null bis Unendlich, und es wird dadurch möglich, den Widerstand außerhalb des ausgenutzten Bandes so zu bemessen, daß er die Charakteristik innerhalb des Bandes beeinflußt, und insbesondere kann man die erforderliche Blindwiderstandscharakteristik nachbilden, die sich nach Gleichung (4) errechnet. Da außerhalb des zu verarbeitenden Bandes ein Überschußwiderstand vorhanden sein muß, kann das gesamte Widerstandsintegral nicht durch die Charakteristik im ausgenutzten Band ermittelt werden, und der Widerstandswirkungsgrad muß deshalb theoretisch kleiner als ioo °/o sein. Der angenommene Wert von 8o0/0 ergibt jedoch für diesen Zweck mehr als hinreichend Spielraum.
  • Die einzelnen Schritte für den Vorgang bestehen also darin, aus Gleichung (4) den Blindwiderstand innerhalb des Bandes unter der Annahme Ra = R zu errechnen. Sodann wird die gesamte Wirkwiderstandscharakteristik abgeleitet, wie dies später noch genauer gezeigt werden soll, und diese Charakteristik wird außerhalb des Bandes derart geformt, daß der innerhalb des Bandes erforderliche Blindwiderstand die Gleichung (4) befriedigt. Nachdem die gesamte Wirkwiderstandscharakteristik festgelegt wurde, kann die Blindwiderstandscharakteristik außerhalb des Bandes ermittelt werden, so daß die gesamte Blindwiderstandscharakteristik für den ganzen Frequenzbereich ergänzt wird. Durch dieses Verfahren wird entweder Z oder 7.o in einer physikalisch ausführbaren Form festgelegt.
  • Bei der Bestimmung der Blindwiderstandscharakteristik ist es zweckmäßig, sich den Frequenzbereich in zwei Teile zerlegt zu denken, wovon sich ein Teil ungefähr über die unteren zwei Drittel des ausgenutzten Bandes erstreckt und der andere Teil den verbleibenden Rest des Bandes bis zur oberen Grenzfrequenz umfaßt.
  • Der Blindwiderstand bei hohen Frequenzen ist gewöhnlich der größere und kritischere. In der Praxis hat sich gezeigt, daß im Falle des unteren Frequenzteiles Näherungsverfahren für die Bemessung angewendet werden können und daß die notwendige Blindwiderstandscharakteristik in diesem Bereich automatisch mit einer für praktische Zwecke hinreichenden Genauigkeit erhalten wird, wenn die Wirkwiderstandscharakteristik eine vernünftige Form hat.
  • Die Aufgabe der Bestimmung des Blindwiderstandes im Frequenzbereich nahe dem oberen Bandende in solcher Weise, daß die Anforderungen der Gleichung (4) erfüllt werden, wird durch das Verfahren der schrittweisen Näherungen erleichtert. Die Änderungen der Wirkwiderstandskomponente innerhalb eines Teiles des gesamten Frequenzbereiches beeinflussen die Form der Blindwiderstandscharakteristik in einem benachbarten Teil des Bandes. Bei Beachtung des allgemeinen Zusammenhangs der beiden Charakteristiken kann häufig viel Zeit und Mühe bei Lösung der Bemessungsaufgabe eingespart werden.
  • Bei der praktischen Bemessung muß immer ein Überschuß des R,-Widerstandsintegrals oberhalb des Bandes auftreten, welches es ermöglicht, den Blindwiderstand am hochfrequenten Bandende einzuregeln, weil sonst eine theoretisch unendlich hohe Anzahl von Schaltelementen erforderlich wäre, um den unendlich scharfen Abfall in der Charakteristik zu ergeben. Ferner ist in der Praxis die Festlegung des Blindwiderstandes bei einer Frequenz gewöhnlich hinreichend, und aus Zweckmäßigkeitsgründen wird man für diese Frequenz die obere Grenzfrequenz des Bandes wählen.
  • Als erste Annahme soll unter Hinweis auf Fig. g Rm = i gesetzt werden. Es ist dann der am Bandende nach Gleichung (4) erforderliche Blindwiderstand ebenfalls gleich i, da die Einheiten bereits so gewählt wurden, daß co Co = i ist. Eine geeignete Wirkwiderstandscharakteristik für die Erzeugung dieses Blindwiderstandes wird irgendwo zwischen zwei Extremen liegen. Das eine Extrem wird beispielsweise erhalten, indem man die Wirkwiderstandscharakteristik bei der Einheit bis zu einer höheren Frequenz co, fortsetzt und sodann einen plötzlichen Abfall auf Null zuläßt, wie dies in Fig. io dargestellt ist. Eine solche Charakteristik kann an Hand der Gleichung (5) untersucht werden, indem man den scharfen Abfall bei co, als einen extrem großen negativen Wert von ansieht, der in einem sehr schmalen Wertbereich von u konzentriert ist. Da überall außerhalb des ausgenutzten Bereiches den Wert Null hat, kann der gesamte Blindwiderstand bei coo gemäß Gleichung (5) durch Kombination des diesem großen Wert von entsprechenden Blindwiderstandes mit dem Blindwiderstand erhalten werden, der der -Charakteristik im ausgenutzten Band entspricht. Betrachtet man nur die erste dieser Blindwiderstandskomponenten, dann findet man, daß der Blindwiderstand bei co, negativ und unendlich groß ist, wenn co, mit co, übereinstimmt. Da to, jedoch zu höheren Frequenzwerten verschoben ist, nimmt der Absolutwert des Blindwiderstandes rasch ab und wird kleiner als i, wenn cv, größer als i,i c»" ist. Da im Band und damit auch der Blindwiderstand, der diesem Wert entspricht, positiv sind, vermindert die Einbeziehung dieser Komponente den Absolutwert des Blindwiderstandes noch weiter. Das Widerstandsintegral oberhalb des Bandes wird jedoch normalerweise größer als o,i sein, so daß oj" bei Einhaltung der in Fig. io wiedergegebenen Bedingungen größer als i,i co, sein muß. Diese Bedingungen führen daher zu einem zu kleinen Blindwiderstand am Bandende.
  • Das andere Extrem ist in Fig. i i dargestellt. Die hier vorliegenden Verhältnisse ergeben einen unendlichen Blindwiderstand am Bandende. Eine brauchbare Charakteristik muß also zwischen diesen beiden Extremen liegen. Mögliche Formen der Charakteristik sind beispielsweise in den Fig. 12, 13 und 14 wiedergegeben. Da eine ziemlich sanfte Kurve bei der endgültigen Bemessung am leichtesten nachgebildet werden kann, wird die letzte dieser Kurven zweifellos in der Praxis zu bevorzugen sein.
  • Die technische Anwendung auf einen Kreis, bei dem R, innerhalb des Betriebsfrequenzbandes mit der Frequenz anwächst, ist in den Fig. 15 und 16 dargestellt. Der maximale Wirkwiderstand ist etwas kleiner als i angenommen, um die sehr scharfen Charakteristiken zu vermeiden, die sich ergeben, wenn man diesen Grenzwert tatsächlich erreicht. Wie in den vorhergehenden Figuren bedeutet die Kurve A in Fig. 16 den geforderten Blindwiderstand, der der vorgeschriebenen -#Virkwiderstandscharakteristik im ausgenutzten Band entspricht. Die Kurve I zeigt das Ergebnis für den Fall, daß der Wirkwiderstand oberhalb des Bandes plötzlich verschwindet, und die Kurve II zeigt das Ergebnis, wenn dieser Wirkwiderstand langsamer abnimmt. Bei einer praktischen Bemessung folgt die Wirkwiderstandscharakteristik natürlich der langsam veränderlichen Kurve, die durch die unterbrochene Linie in Fig. 15 wiedergegeben ist.
  • Die Fläche unter der Kurve II in Fig. 15 beträgt o,5o. Das entspricht einem Widerstandswirkungsgrad von etwas weniger als go oiQ. Wenn die Charakteristik der unterbrochenen Linie verwendet wird, dann ist diese Fläche kleiner. In beiden Fällen entspricht die Gesamtfläche einem Wert von C, der etwa 2 Co beträgt.
  • Die hauptsächliche Beeinflussung der a ß-Verstärkungscharakteristik, die bei dem Bemessungsverfahren angewendet wird, erhält man durch geeignete Wahl des Verhältnisses von Es ist jedoch überdies möglich, die Einzelheiten der frequenzabhängigen 1c ß-Verstärkungscharakteristik in einem gewissen Ausmaß zu beeinflussen. Das beruht auf der Tatsache, daß die hochfrequente Widerstandscharakteristik, die zur Erzeugung eines hinreichend genauen Blindwiderstandes am Bandende erforderlich ist, nicht eindeutig ist. Durch Änderung der Wirkwiderstandscharakteristik kann die ,lc ß-Verstärkungscharakteristik indirekt beeinflußt werden. Im allgemeinen macht eine Verteilung des Wirkwiderstandes über das Band erwartungsgemäß die Änderungen der ,lc ß-Verstärkungscharakteristik am oberen Bandende weniger plötzlich, und umgekehrt.
  • Die vorstehende Erläuterung zeigt das Verfahren, das in einem beliebigen vorgegebenen Falle zur Bestimmung der Wirk- und Blindwiderstandscharakteristiken der Impedanz Z oder Z, angewendet werden kann. Es muß jetzt nur noch gezeigt werden, wie ein Netzwerk aufgebaut werden muß, damit es diese Impedanz aufweist.
  • Diese Aufgabe fällt offenbar in die Filtertheorie, und die verschiedenen Hilfsmittel der Filtertechnik können für ihre Lösung herangezogen werden. Wenn man beispielsweise die Übertragerein- und -ausgangskreise des Zwischenverstärkers als Filter betrachtet, dessen Kennwiderstand am Leitungsende dem Leitungswiderstand nahezu angepaßt ist, dann hängt die Wirkwiderstandscharakteristik am anderen Ende von der Art des zugehörigen Kennwiderstandes ab und kann in üblicher Weise durch Verwendung geeigneter impedanzbeeinflussender Größen geregelt werden.
  • Der Bemessungsvorgang läßt sich am besten an einem Beispiel erläutern. Fig. 17 zeigt eine vorläufige Bauweise für die Übertragerein- und -ausgangskreise eines Zwischenverstärkers, der bis zu Frequenzen von 3 MHz verwendet werden soll. Co und C haben die gleiche Bedeutung wie früher. Der Kondensator C, stellt die an der Induktivität L1 wirksame Streukapazität im Verein mit der Kapazität eines gegebenenfalls verwendeten Zusatzkondensators dar. Da entweder Z oder Z, (Fig. 7) gegeben ist, besteht der erste Schritt des Verfahrens darin, die Impedanz von Z,, durch Subtraktion der Kapazität C oder C - C" zu suchen. Bei Durchführung dieser Rechnung muß berücksichtigt werden, daß C wegen des Vorhandenseins des zusätzlichen Weges über C, und C6 etwas geringer als der wirkliche asymptotische Kapazitätswert ist, der bei der vorläufigen Berechnung angenommen wurde. Dieser Weg stimmt praktisch mit C5 überein, da C, wesentlich größer als C, ist.
  • Die Schaltelemente L1 und C5 beeinflussen die Wirkwiderstandskomponente von Z5 nicht und können vorläufig außer acht gelassen werden. Diese Widerstandskomponente wird dann angepaßt, wobei die Anzahl der Schaltelemente von Bedeutung ist. Bei der Anordnung nach Fig. 17 sind drei Schaltelemente C s I_. und C7 vorgesehen. In anderen Fällen kann die Anzahl der Schaltelemente in diesem Netzwerk vergrößert oder vermindert werden, wie es jeweils im Hinblick auf die erforderliche Widerstandscharakteristik notwendig ist. Sodann wird die Blindwiderstandscharakteristik errechnet, die von diesem Teil des Netzwerkes erzeugt wird, und vom gesamten Blindwiderstand abgezogen, der für Z,, gefordert wird. Der Differenzbetrag wird hierauf durch L1 und C, nachgebildet.
  • Um nach dieser überschlägigen Berechnung den endgültigen Aufbau zu erhalten, kann man die Tatsache ausnutzen, daß ein physikalischer Übertrager T1 ungefähr einem idealen Übertrager To gleichwertig ist, der ein Widerstandsübersetzungsverhältnis von lt: i und die in Fig. 18 dargestellten Zusatzelemente aufweist. Da es sich hierbei im wesentlichen um ein Hochfrequenzgerät handelt, kann die gegenseitige Induktivität Ljz außer acht gelassen werden. Die Streuinduktivität LL ist dann identisch mit der Spule L., und die Kapazität C$ der hochohmigen Seite bildet einen Teil des Kondensators C.. Beim idealen Übertrager ist berücksichtigt, daß yt das h-fache der Widerstandskomponenten r der tatsächlichen Leitungsimpedanz ist. Dieser Wirkwiderstand und die Kapazität C7 erscheinen an der niederohmigen Seite des Übertragers, und ihre Werte sind nach Maßgabe des Widerstandsübersetzungsverhältnisses des Übertragers zu ändern. Der endgültige Übertragerkreis ist in Fig. ig dargestellt. Weitere Erläuterungen der Wirkungsweise dieses Kreises werden später noch gegeben.
  • In Fig.2o ist ein Beispiel für einen einfacheren Übertragerkreis dargestellt, der beispielsweise bei einer Übertragungsanlage mit koaxialem Kabel anwendbar ist, die in einem bis zu 2 MHz reichenden Frequenzband arbeitet und bei der die Anforderungen weniger streng als in dem in Verbindung mit Fig. ig betrachteten Fall sind. Die Kurven I in den Fig. 2i und 22 zeigen die äußere Verstärkungscharakteristik bz«-. die Lautstärke-,viedergabecharakteristik des Kopplungsnetzwerkes nach Fig. 2o, und die Kurve II bedeutet in beiden Fällen die Dämpfungscharakteristik der Leitung. Der Ordinatenmaßstab stellt in den Fig. 21 und 22 für die Kurven I eine Verstärkung und für die Kurven II eine Abschwächung dar. Die Kurven I bedeuten die kombinierte Wirkung der beiden Übertragerkreise mit den zugehörigen Leitungsabschnitten und sind von einem willkürlich gewählten Nullpunkt aus derart gezeichnet, daß sie ungefähr bei der oberen Grenzfrequenz mit den Kurven II zusammentreffen, so daß der Betrag des Ausgleichs der Leitungsdämpfung leicht entnommen werden kann.
  • Es sei nun wieder auf das Kopplungsnetzwerk nach Fig. ig verwiesen, das. für eine 3-MHz-Anlage bestimmt ist, die in erster Linie zur Übertragung von telefonischen Nachrichten in einem Band Anwendung finden soll, welches bis 2 MHz reicht, jedoch keine Frequenzen oberhalb dieses Wertes aufweist. Es ist angenommen, daß strenge Anforderungen hinsichtlich des Rauschens und der Modulation nur für das Telefonband bestehen. Das tatsächliche Übertragungsband soll jedoch bis 3 MHz reichen, damit die Anlage zeitweilig auch für eine Fernsehübertragung mit 441 Zeilen je Bild herangezogen werden kann. Die äußere Verstärkungscharakteristik muß daher bis 3 MHz befriedigend sein.
  • Diese zweifache Anforderung macht es notwendig, die Bemessung etwas genauer durchzuführen als für die eben betrachtete 2-MHz-Anlage. Da auch ein kleiner Betrag von Vorentzerrung im Frequenzband in der Nähe von 2 MHz die Lautstärkeleistung schädlich beeinflußt, ist angenommen, daß die äußeren Verstärkungscharakteristiken die Leitung von 3 MHz und herab zu i MHz genau entzerren müssen. Gleichzeitig ist es natürlich erwünscht, die bestmögliche Lautstärkeleistungskurve im Bereich unterhalb von 2 MHz zu erreichen.
  • Die äußere Verstärkungscharakteristik des Kopplungsnetzwerkes nach Fig. ig, das in diesem Beispiel verwendet wird, ist in Fig.23 im Vergleich zur Leitungsdämpfung wiedergegeben. Fig. 23a zeigt die oberen Teile dieser Charakteristiken im vergrößerten Maßstab, um die Genauigkeit wiederzugeben, mit der die Leitung rechnungsmäßig entzerrt werden kann. Diese Genauigkeit ist praktisch natürlich nach der oben skizzierten Bemessungstechnik nicht leicht zu erreichen, da stets die Verluste in den Schaltelementen berücksichtigt werden müssen, was bisher außer acht gelassen wurde. Der Vorgang ist jedoch genau genug, um endgültige Korrekturen durch einfache Näherungen erster Art zu ermöglichen.
  • Die Lautstärkeleistungskurve und die ,cc ß-Verstärkungscharakteristik sind in den Fig. 24 und 25 dargestellt.
  • Es wurde bereits vermerkt, daß eine Bemessung, die das günstigste Störspannungsverhältnis in allen Kanälen für den Fall ergibt, daß das Widerstandsrauschen größere Bedeutung als das Röhrenrauschen hat, eine Charakteristik des Übertragungsäquivalents erfordert, die zwischen A und G in Fig. 2 flach verläuft.
  • Eine Möglichkeit zur Erzielung dieses Ergebnisses besteht darin, die Charakteristiken des Übertragerausgangskreises derart zu bemessen, daß die gesamte erforderliche Entzerrung in diesem Kreis erfolgt. Das kann offensichtlich in der eben beschriebenen Weise geschehen. Der Übertragereingangskreis muß dann eine flache äußere Verstärkungscharakteristik haben, damit er den Leitungsausgleich nicht beeinflußt.
  • Andererseits kann diese Aufgabe jedoch auch dadurch gelöst werden, daß man den Übertragerausgangskreis zum vollständigen Ausgleich der Leitung hinsichtlich der Lautstärkeleistungskurve heranzieht, aber den Ausgleich hinsichtlich der äußeren Verstärkungscharakteristik zwischen den beiden Kopplungsnetzwerken aufteilt. Dieses Vorgehen ist praktisch zweckmäßig, weil hierbei eine geringere Neigung der Charakteristiken erforderlich ist. Es wäre dann notwendig, die Werte X und X, ohne Anwendung der in Gleichung (q.) wiedergegebenen Beziehung direkt zu berechnen, weil in diesem Falle R und R, nicht mehr gleich groß sind.
  • Die Erfindung ist weder auf die besonderen behandelten Schaltungen noch auf die Zahlenwerte beschränkt, welche zum Zwecke der Erläuterung angeführt wurden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Breitbandübertragung mit einem Zwischenverstärker an jedem Ende einer zwischen zwei Abschnitten liegenden Leitung, deren Dämpfung innerhalb des Bandes veränderlich ist, wobei jeder Zwischenverstärker einen stabilisierten negativen Rückkopplungsweg und Mittel zur Kopplung des Ein- bzw. Ausgangskreises mit der Leitung aufweist und die Kopplungsmittel je einen Übertrager mit einem von z abweichenden Übersetzungsverhältnis umfassen, dessen niederohmige Seite an die Leitung angeschlossen ist, während die hochohmige Seite mit dem zugehörigen Zwischenverstärker verbunden ist und in einer Kapazität endigt, die als Reihenkapazität im Rückkopplungsweg des zugeordneten Zwischenverstärkers liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager des Kopplungsmittels zwischen dem Zwischenverstärker und der Leitung an dem einen Ende des Leitungsabschnittes und der Übertrager des Kopplungsmittels zwischen der Leitung und dem Zwischenverstärker am anderen Ende dieses Abschnittes für einen zu bezeichnenden Bandbereich derart geneigte, d. h. im Wert mit der Frequenz zunehmende oder abnehmende Verstärkungscharakteristiken aufweisen, daß die Übertragungscharakteristik von der Ausgangselektrode des erstgenannten Zwischenverstärkers zur Eingangselektrode des letztgenannten Zwischenverstärkers im wesentlichen flach verläuft, d. h. daß ihr Wert im wesentlichen frequenzunabhängig ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenkapazität (C) einen vorbestimmten Wert hat, der sowohl hinsichtlich der Phasencharakteristik des entsprechenden Zwischenverstärkers im Bereich des Kennlinienknicks der Hochfrequenzverstärkung als auch hinsichtlich der Spannungsübertragung zwischen dem Zwischenverstärker und der Leitung in dem bezeichnenden Bandbereich im wesentlichen optimal gewählt ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch I oder -2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ein- und Ausgang eines jeden Zwischenverstärkers eine Querkapazität (Co) wirksam ist und daß das Verhältnis zwischen der Kapazität (C) auf der hochohmigen Übertragerseite zu der Kapazität (Co) zwischen i,2 und 2 liegt. .1.
  4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel am Ein- und Ausgang eines jeden Zwischenverstärkers eine Dämpfungscharakteristik aufweisen, die steil auf einen hohen Wert unmittelbar oberhalb des Bandes ansteigt und sodann bei höheren Frequenzen asymptotisch auf einen im wesentlichen konstanten Wert abfällt, derart, daß diese Kopplungsmittel den Hauptanteil zu der scharfen Selektivität in der Nähe der oberen Grenzfrequenz des Bandes beitragen, die für eine ideale ,rr f3-Charakteristik des Zwischenverstärkers erforderlich ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die äußere Verstärkungscharakteristik als auch die Lautstärkeleistungskurve innerhalb des Bandes im wesentlichen die gleiche Form aufweisen und wenigstens im oberen Frequenzbereich des Bandes konform mit der Leitungscharakteristik verlaufen. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 463 795; USA.-Patentschriften Nr. 2 033 917, 2 123 I78.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE463795C (de) * 1925-08-29 1928-08-06 Siemens & Halske Akt Ges Verstaerkerschaltung mit komplexem Eingangswiderstand
US2033917A (en) * 1934-10-06 1936-03-17 Bell Telephone Labor Inc Electric wave amplifying system
US2123178A (en) * 1937-06-22 1938-07-12 Bell Telephone Labor Inc Amplifier

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