DE968713C - Anordnung fuer die Kompensation der Leitungsdaempfung in den Leitungsverstaerkern von Traegerfrequenzverbindungen - Google Patents

Description

Leitungsverstärker für Trägerfrequenzverbindungen haben im allgemeinen die Aufgabe, eine größere Anzahl von Sprachbändern, die in ihrer Frequeuzlage in geeigneter Weise verschoben sind, gleichzeitig zu verstärken. Die zwischen zwei Endämtern befindliche Leitung wird in eine Anzahl von möglichst gleich langen Abschnitten unterteilt; am Ende jedes Abschnittes befindet sich ein Leitungsoder Zwischenverstärker, durch den die Dämpfung des davorliegenden Leitungsabschnittes kompensiert wird. Da die Leitungsdämpfung stark frequenzabhängig ist, muß diese Kompensation in entsprechend frequenzabhängiger Weise erfolgen.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es bereits seit langem bekannt, eine geeignete Entzerrungsanordnung mit Verstärkern zusammenzufassen, und zwar derart, daß am Ende eines Leitungsabschnittes zuerst ein Entzerrervierpol vorgesehen wurde, dessen Dämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz im in Betracht kommenden Frequenzbereich gegenläufig zur Leitungsdämpfung ist, so daß die Dämpfung von Leitungsabschnitt und Entzerrervierpol zusammen im gesamten Übertragungsbereich keine Änderung mit der Frequenz mehr zeigte und der nachgeordnete Verstärker eine im Übertragungsbereich von der Frequenz unabhängige Verstärkung haben konnte.

Eine solche getrennte Anordnung von Entzerrer und Verstärker hat verschiedene Vorzüge. Da die Längen der einzelnen Leitungsabschnitte (Verstärkerfelder) aus naheliegenden Gründen nie vollkommen gleich sein können, sondern mehr oder weniger große Verschiedenheiten zeigen, muß die Entzerrung jedes Vert,tärkerfeldes besonders durchgeführt werden. Bei getrennten Entzerrern und Verstärkern kann man nun nicht nur die Entzerrer leicht ein-

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stellbar ausführen, so daß damit in bestimmten Grenzen verschiedene Verstärkerfeldlängen entzerrt werden können, sondern es lassen sich auch bequem andere Entzerrer einsetzen, falls eine Verstärkerfeldlänge auftritt, die durch den Einstellbereich der normalen Entzerrer nicht erfaßt wird. Vom Verstärker, dessen Frequenzgang, wie bereits erwähnt, im Übertragungsbereich geradlinig sein muß, ist dann lediglich noch zu fordern, daß der Verstärkungsgrad einstellbar ist. Ein derartiger Verstärker kann nun auch ohne weiteres am Anfang der gesamten Leitung, d.h. vor dem ersten Verstärkerfeld, benutzt werden, denn hier braucht ja noch keine Entzerrung vorgenommen zu werden.

Durch die getrennte Anordnung von Entzerrer und Verstärker ist es also möglich, die gleiche Verstärkerausführung an allen Stellen der Trägerfrequenzverbindung zu verwenden, an denen der in Betracht kommende Frequenzbereich derselbe ist. Nachteilig ist dagegen die höhere Gesamtdämpfung in jedem Verstärkerfeld, die durch entsprechend höheren Verstärkungsgrad ausgeglichen werden muß.

Grundsätzlich ist es selbstverständlich ohne weiteres möglich, auf besondere Entzerrervierpole zu verzichten und die Frequenzgänge der Verstärker so zu gestalten, daß die Dämpfung des vor jedem Verstärker befindlichen Leitungsabschnittes jeweils kompensiert wird, d. h. daß im gesamten in Frage kommenden Frequenzbereich die Dämpfung von Leitungsabschnitt und Verstärker zusammen jeweils zu Null wird. Das hat zur Folge, daß der Rauschabstand der in der Nähe der unteren Grenze des Übertragungsbereiches liegenden Sprachkanäle größer ist als derjenige der in der Nähe der oberen Grenze des Übertragungsbereiches liegenden Kanäle; da die Leitungsverstärker aus Gründen der Verzerrungsminderung im allgemeinen mit starker Gegenkopplung betrieben werden, kann man die erforderliche Frequenzabhängigkeit der Verstärkung leicht dadurch erzielen, daß man die Gegenkopplung oder einen Teil derselben frequenzabhängig ausbildet. Der größere Rauschabstand der Kanäle mit tieferer Frequenzlage bedeutet eine größere Reichweite für diese Kanäle gegenüber denen mit hoher Frequenzlage.

Will man die Vorteile hinsichtlich des Rauschabstandes der unteren Kanäle, die die Leitungsentzerrung im Gegenkopplungsweg des Verstärkers mit sich bringt, ausnutzen und gleichzeitig noch Verstärker gleicher Bauart hinter Leitungsabschnitten verschiedener Länge oder gar vor dem ersten Leitungsabschnitt verwenden, dann braucht man Verstärker, die folgende Bedingungen erfüllen:

i. Der Frequenzgang muß einstellbar sein, so daß dadurch Leitungsabschnitte verschiedener Längen zwischen zwei Grenzlängen entzerrt werden können; es muß aber auch

2. eine im Übertragungsbereich frequenzunabhängige Verstärkung sich einstellen lassen; die Größe der Verstärkung muß regelbar sein, so daß eine Parallelverschiebung der einzelnen einstellbaren Frequenzgänge möglich ist.

Es muß hierbei jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Leitungsentzerrung heute in der Regel mit Hilfe zweier verschieden wirkender Entzerrernetzwerke durchgeführt wird, und zwar einmal mit dem eigentlichen Leitungsentzerrer, der einen frequenzabhängigen Dämpfungsbereich entsprechend dem Idealfall der Verstärkerfelddämpfung bewirkt, und mit einem sogenannten Systementzerrer, der Abweichungen der Dämpfungskurve von dem idealen Verlauf auszuregeln hat. Letzterer muß daher in der Lage sein, innerhalb eines in Frequenzlage und Breite beliebig wählbaren Teilbereiches geringere Dämpfungsanhebungen oder -absenkungen durchzuführen. Erfahrungsgemäß werden solche Systementzerrer nicht für jedes Verstärkerfeld benötigt, sondern jeweils erst nach einer gewissen Zahl von Abschnitten. Es ist bekannt, diese Systementzerrung entweder mit Hilfe eines besonderen Vierpols zu bewirken, der ebenso wie der Leitungsentzerrer vor dem Verstärker angeordnet ist, oder sie durch ein in einen Gegenkopplungsweg des Verstärkers eingeschaltetes frequenzabhängiges Netzwerk zu erzielen, wobei eine Regelung des Verstärkungsgrades durch Änderung einer zweiten Gegenkopplung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gesamte Entzerrung wegen der erwähnten Vorteile eines größeren Rauschabstandes und damit einer größeren Reichweite im Verstärker selbst vorzunehmen und diesen gleichzeitig so auszubilden, daß er universell in der Trägerfrequenzverbindung verwendbar ist und allen Einstellforderungen hinsiehtlieh Verstärkungsgradregelung und Entzerrung durch frequenzabhängige Gegenkopplung in möglichst einfacher Weise genügt."

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung für die Kompensation der Leitungsdämpfung in den 1°° Leitungsverstärkern von Trägerfrequenzverbindungen, bei der die Regelung des Verstärkungsgrades, die Leitungsentzerrung und erforderlichenfalls die Systementzerrung sämtlich durch in einem Gegenkopplungsweg des Verstärkers angeordnete, unabhängig voneinander einstellbare Netzwerke erfolgt, die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß je nach den vorliegenden Erfordernissen einzelne dieser Netzwerke ohne Beeinträchtigung der den übrigen Netzwerken zugeordneten Regelaufgaben durch ein frequenzunabhängiges Ersatzglied ersetzt werden können, wobei die vom Verstärkerausgang abgenommene Gegenkopplungsspannung über zwei Vierpole, von denen der erste der Verstärkungsgradregelung dient und der zweite den ^X15 Leitungsentzerrer bildet, dem Verstärkereingang zugeführt wird.

Erfindungsgemäß ist der Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers groß gegen den erforderlichen Abschlußwiderstand des Verstärkungsgradreglers und zu diesem parallel geschaltet.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Kompensation der Leitungsdämpfung in den Leitungsverstärkern von Nachrichtenverbindungen bekannt, bei der im Gegenkopplungsweg in Richtung vom Ausgangszum Eingangsübertrager zunächst ein zwei-

poliger Systementzerrer, dann ein Verstärkungsregler und schließlich ein Leitungsentzerrer angeordnet sind. Der Systementzerrer liegt hierbei also am Eingang des Verstärkungsreglers und nicht wie bei der Anordnung nach der Erfindung zwischen dem Verstärkungsregler und dem Leitungsentzerrer. Die bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß der Leitungsentzerrer einen frequenzunabhängigen Eingangswiderstand haben muß und daher ein äußerst

ίο kompliziertes, aus Kapazitäten, Induktivitäten, Widerständen und Schwingkreisen aufgebautes, überbrücktes T-Glied konstanten Wellenwiderstandes darstellt. Bei der Anordnung nach der Erfindung dagegen kann der Leitungsentzerrer durchaus einen stark frequenzabhängigen Eingangswiderstand haben; er kann daher aus einem ganz einfach aus Widerständen und Kapazitäten aufgebauten Spannungsteiler bestehen, der wesentlich weniger Aufwand erfordert als der Leitungsentzerrer der bekannten Schaltung.

Im folgenden sollen an Hand der Zeichnung das Prinzip der Erfindung sowie einige Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden:

Fig. ι zeigt das Grundprinzip der Anordnung gemaß der Erfindung. Mit V ist der eigentliche Verstärkerteil bezeichnet, VR ist der Verstärkungsregler, SE der Systementzerrer, LE der Leitungsentzerrer. Die im Ausgangskreis des Verstärkerteiles abgenommene Gegenkopplungsspannung wird dem Verstärkungsregler VR zugeführt. Der Verstärkungsregler ist als veränderbarer Dämpfungsvierpol mit von der Dämpfungseinstellung unabhängigem Wellenwiderstand ausgeführt, dessen Abschlußwiderstand in erster Linie durch den Systementzerrer gebildet wird. Parallel zum Systementzerrer liegt der Eingang des Leitungsentzerrers; der Ausgang des Leitungsentzerres ist mit dem Eingangskreis des Verstärkers verbunden. Verstärkungsregler und Leitungsentzerrer sind Vierpole, während der Systementzerrer einen Zweipol darstellt. Es ist ohne weiteres möglich, den Verstärkungsregler durch ein festes Dämpfungsglied, den Leitungsentzerrer durch einen solchen mit anderem Dämpfungsverlauf oder durch einen frequenzunabhängigen Dämpfungsvierpol und den Systementzerrer durch einen einfachen Ohmschen Widerstand zu ersetzen.

In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Abwandlung der Prinzipschaltung nach Fig. 1 dargestellt. Der Leitungsentzerrer ist hier aufgeteilt in einen einstellbaren Entzerrervierpol, der in der gleichen Weise wie vorher in den Gegenkopplungsweg eingeschaltet ist, und in einen vor dem Verstärker angeordneten festen, also nicht einstellbaren Vorentzerrer VE.

Dieser übernimmt einen Teil der Leitungsentzerrung, beispielsweise den Ausgleich der für alle Leitungsabschnitte verschiedener Länge vorhandenen Grunddämpfung. Die Anordnung nach Fig. 2 zeigt noch eine Erweiterung in Gestalt eines zweiten Zweipols parallel zum Systementzerrer SE. Dieser Zusatzentzerrer ZE, der zusammen mit dem Systementzerrer den Abschlußwiderstand des Verstärkungsgradreglers bildet, kann beispielsweise dazu dienen, eine Korrektur der Temperatureinflüsse auf die Leitungsdämpfung durchzuführen. Die beschriebene Anordnung von Verstärker und Entzerrern und Verstärkungsregler vereinigt alle Vorzüge der bisher bekannten Anordnungen hinsichtlich Vielseitigkeit der Verwendung, Bedienbarkeit und Rauschabstand der unteren Kanäle. Die Einschaltung aller regelbaren bzw. einstellbaren Entzerrer in den Gegenkopplungsweg ergibt den weiteren Vorteil, daß diese Entzerrer besonders einfach aufgebaut werden können. Der Leitungsentzerrer kann im allgemeinen als aus Widerständen und Kapazitäten bestehender Spannungsteiler ausgeführt sein; es sind also für ihn nur kleine und billige Schaltelemente erforderlich. Der Systementzerrer als Zweipol läßt sich ebenfalls sehr einfach aufbauen, denn der Widerstand dieses Zweipols muß über nahezu den gesamten Frequenzbereich etwa gleich groß sein, abgesehen von demjenigen verhältnismäßig kleinen Teilfrequenzbereich, in dem die Wirkung des Systementzerrers eintreten soll. Falls ein fester Vorentzerrer VE vor dem Verstärker benutzt wird, braucht nur dieser die im allgemeinen hohen Anpassungsbedingungen zu erfüllen, wie sie bei solchen Übertragungsanlagen gefordert werden, und der Verzicht auf die Einstellmöglichkeit des Dämpfungsverlaufes an dieser Stelle erleichtert die _go Verwirklichung aller an einen solchen Entzerrer zu stellenden Bedingungen ganz erheblich.

In Fig. 3 ist als erstes Ausführungsbeispiel die Schaltung eines dreistufigen Verstärkers gezeigt, bei dem Verstärkungsregler, Systementzerrer und Leitungsentzerrer in der eben beschriebenen Weise im Gegenkopplungsweg angeordnet sind. Die Gegenkopplungsspannung wird hierbei in einer an sich bekannten Art dem Anodenkreis der Endröhre entnommen und dann dem Eingang des Verstärkungsreglers VR zugeführt. Dadurch, daß der Abschlußwiderstand des Verstärkungsreglers in erster Linie durch den Systementzerrerzweipol gebildet wird, dessen Widerstand im gesamten Übertragungsbereich konstant ist mit Ausnahme des kleinen Teil- bereiches, in dem eine geringe Anhebung oder Absenkung der Verstärkung erfolgen soll, ist der Einfluß der Frequenzabhängigkeit des Eingangswiderstandes des Leitungsentzerrers auf den Frequenzgang der Gegenkopplungsspannung am Ausgang des Verstärkungsreglers nur gering. Dieser Einfluß kann bequem genügend klein gehalten werden; dazu muß lediglich der Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers im gesamten Übertragungsbereich groß gegen den Widerstand des Systementzerrers gewählt werden bzw. umgekehrt der Systementzerrerwiderstand und damit der Wellenwiderstand des Verstärkungsreglers klein gegen den Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird die am Ausgang des Leitungsentzerrers auftretende Gegenkopplungsspannung in bekannter Weise derart dem Gitterkreis der ersten Verstärkerstufe zugeführt, daß die zu verstärkende Spannung und Gegenkopplungsspannung hintereinanderliegen und ihre Differenz zwischen Gitter und Kathode zur

Wirkung kommt. Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, den Eingangskreis auch anders auszuführen, beispielsweise die Gegenkopplungsspannung· mit Hilfe einer Brückenschaltung von der Eingangsspannung des Verstärkers abzuziehen.

Durch die beschriebene Art der Wahl von Systementzerrerwiderstand und Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers wird erreicht, daß der Leitungsentzerrer die Verstärkungsregelung nicht beeinflußt, ίο Deshalb kann der Leitungsentzerrer äußerst einfach aufgebaut sein; es braucht dabei keine Rücksicht auf Anpassungsfragen genommen zu werden.

Der Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers kann ohne weiteres stark von der Frequenz abhängen; er braucht lediglich im gesamten Übertragungsbereich genügend groß gegen den Systementzerrerwiderstand zu sein. Vom Leitungsentzerrer wird daher nur noch verlangt, daß sein Frequenzgang etwa gegenläufig ist zu dem verlangten des gesamten Verstärkers. Diese Aufgabe ist aber ohne weiteres mit einfachen Mitteln zu lösen.

Die Ausbildung des Systementzerrers als Zweipol und die Art seiner Einschaltung in den Gegenkopplungsweg ergeben zwangläufig die Eigenschaften, die der Systementzerrer haben muß. Es wurde bereits erwähnt, daß der Widerstand des Systementzerrerzweipols im gesamten Übertragungsbereich des Verstärkers etwa den gleichen Wert haben muß, abgesehen von demjenigen, im allgemeinen kleinen Teilfrequenzbereich, in dem eineAnhebung oder Absenkung der Verstärkung erfolgen soll. An der Stelle nun, an der eine Anhebung der Verstärkung eintreten soll, muß der Widerstand des Systementzerrerzweipols kleiner sein als im übrigen Frequenzbereich. Dadurch bricht hier die Gegenkopplungsspannung etwas zusammen, und die Verstärkung wird größer. Umgekehrt muß an der Stelle des Übertragungsbereiches, an der eine Absenkung der Verstärkung verlangt wird, der Widerstand des Systementzerrers größer werden, damit hierbei auch die Gegenkopplungsspannung größer wird und deshalb die Verstärkung kleiner.

Da es sich praktisch im Vergleich zur Gesamtverstärkung nur um geringe Anhebungen bzw. Absenkungen handelt, brauchen die Abweichungen des Systementzerrerwiderstandes von seinem Normalwert nicht sehr groß zu sein. Der Einfluß dieser Widerstandsabweichungen auf die Verstärkungsregelung fällt daher im allgemeinen nicht störend ins Gewicht.

Würde man Systementzerrerwiderstand und Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers derart wählen, daß der Abschlußwiderstand des Verstärkungsreglers in erster Linie durch den Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers gebildet wurde und daß der Systementzerrerwiderstand groß gegen diesen wäre, dann müßte entweder der Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers im gesamten Übertragungsbereich frequenzunabhängig sein, oder er müßte wenigstens bei allen Einstellungen des Leitungsentzerrers gleichen Verlauf und bei derselben Frequenz gleiche Größe haben, und außerdem müßte der Verstärkungsregler so ausgebildet sein, daß trotz seines frequenzabhängigen Abschluß Widerstandes die Verstärkungsregelung frequenzunabhängig erfolgt. Schließlich müßte der Systementzerrer zusätzliche Bedingungen erfüllen, da er dann an einer Stelle angreifen würde, an der die Gegenkopplungsspannung bereits stark von der Frequenz abhängt. Man könnte zwar jetzt den Systementzerrer auch an einer anderen Stelle angreifen lassen, doch bestünden dann die Schwierigkeiten hinsichtlich Verstärkungsregler und Eingangswiderstand des Leitungs entzerrers nach wie vor.

Hieraus ergeben sich wesentliche weitere Vorteile der beschriebenen und durch die Schaltbilder näher erläuterten Anordnung, da sie nicht nur hinsichtlich Vielseitigkeit der Verwendung, Bedienbarkeit und Rauschabstand der unteren Kanäle alle Ansprüche erfüllt, sondern darüber hinaus bezüglich Einfachheit und Aufwand allen bekannten Anordnungen überlegen ist.

Fig. 4 zeigt lediglich beispielsweise die Anwendung des beschriebenen Anordnungsprinzips auf einen dreistufigen Verstärker, bei dem die Abnahme der Gegenkopplungsspannung aus dem Ausgangskreis des Verstärkers und die Einführung der Gegenkopplungsspannung in den Eingangskreis auf andere Weise erfolgt wie in der Schaltung nach Fig. 3.

Selbstverständlich ist das beschriebene Anordnungsprinzip nicht auf die dargestellten dreistufigen Verstärker beschränkt, vielmehr kann es sinngemäß auch bei anders aufgebauten Verstärkerschaltungen angewendet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung für die Kompensation der Lei- ioo tungsdämpfung in den Leitungsverstärkern von Trägerfrequenzverbindungen, bei der die Regelung des Verstärkungsgrades, die Leitungsentzerrung und erforderlichenfalls die Systementzerrung sämtlich durch in einem Gegenkopplungsweg des Verstärkers angeordnete, unabhängig voneinander einstellbare Netzwerke erfolgt, die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß je nach den vorliegenden Erfordernissen einzelne dieser Netzwerke ohne Beeinträchtigung der den übrigen Netzwerken zugeordneten Regelaufgabeu durch ein frequenzunabhängiges Ersatzglied ersetzt werden können, wobei die vom Verstärkerausgang abgenommene Gegenkopplungsspannung über zwei Vierpole, von denen der erste der Verstärkungsgradregelung dient und der zweite den Leitungsentzerrer bildet, dem Verstärkereingang zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers groß gegen den erforderliehen Abschlußwiderstand des Verstärkungsgradreglers und zu diesem parallel geschaltet ist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systementzerrer in Gestalt eines Zweipols zwischen Leitungsentzerrer und Verstärkungsgradregler geschaltet ist und im

wesentlichen den Abschlußwiderstand des Verstärkungsgradreglers bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsregler als veränderbarer Dämpfungsvierpol mit von der Dämpfungseinstellung unabhängigem Wellenwiderstand ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsregler durch ein festes Dämpfungsglied, der Systementzerrer durch einen Ohmschen Widerstand und der Leitungsentzerrer durch einen ebensolchen anderen Dämpfungsverlaufes bzw. durch einen frequenzunabhängigen Dämpfungsvierpol ersetzbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsentzerrer in zwei Teile aufgeteilt ist, von denen der eine, einstellbare Teil im Gegenkopplungsweg, der andere in

ao Gestalt eines festen Vorentzerrers (VE) vor dem Verstärker angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Systementzerrer ein weiterer Entzerrerzweipol (Zusatzentzerrer Z-E) geschaltet ist, der eine Korrektur der Temperatureinflüsse auf die Leitungsdämpfung bewirkt.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im gesamten Übertragungsbereich der Systementzerrerwiderstand und damit der Wellenwiderstand des Verstärkungsreglers klein gegenüber dem Eingangswiderstand des Leitungsentzerrers ist.

8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Systementzerrer so ausgebildet ist, daß sein Widerstand im gesamten Frequenzbereich mit Ausnahme des Teilbereiches, in dem er eine zusätzliche Dämpfung bzw. Entdämpfung bewirken soll, etwa den gleichen Wert hat und daß in diesem Teilbereich der Widerstandswert bei Anhebung der Verstärkung kleiner, bei Absenkung der Verstärkung größer ist als im übrigen Frequenzbereich.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 715 933;

Telef. Mitt, 1937, S. 9 bis 23;

W. Klein, Trägerfrequenztechnik, 1949, S. 58 bis 60.

Wiss. Veröff. a. d. Siemens-Konzern, 1929, S. 67 bis 84;

TFT, 1939, S. 298 bis 310;

FGF-Nürnberg, ZeichnungenTF ioi,TF 102-A4, TF 56/181/4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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