DK148850B - Kobling til automatisk modforvraengning af et signal - Google Patents

Description

i 148850

Opfindelsen angår en kobling til automatisk modforvrængning af et signal, der er overført over en ledning med lavpaskarakteristik og tilføres en modforvrænger med et regulerbart højpasfilter og en dermed i 5 serie koblet reguleringsforstærker. Det kan f.eks. dreje sig om en totrådsledning i et lokalkabel.

Som bekendt bliver niveauet af et signal efter overføring over en ledning desto lavere jo længere ledningen er. Samtidigt bliver alle frekvenskomposanter 10 og specielt de høje frekvenskomposanter i signalet dæmpet desto mere jo længere ledningen er. Ledningens lavpasforhold er desto mere udprægede jo længere ledningen er. Som bekendt ønskes der et modforvrænget signal, hvis niveau og hvis frekvenskarakteristik er 15 konstant og uafhængig af ledningens længde.

Til automatisk modforvrængning af et signal kan dette som bekendt overføres over et regulerbart højpasfilter og en reguleringsforstærker, idet der i afhængighed af udgangssignalet fra reguleringsforstær-20 keren frembringes en reguleringsspænding, hvormed såvel højpasegenskaberne for højpasfilteret som reguleringsforstærkerens forstærkning reguleres på en sådan måde, at der over reguleringsforstærkerens udgang kan aftages et modforvrænget signal, jf. f.eks. fig, 2 i GB-A-713 224.

25 Kendte koblinger, der bevirker en sådan automatisk modforvrængning af et signal, kræver et forholdsvis stort teknisk opbud og et stort tidsmæssigt opbud med henblik på at afstemme de forskellige reguleringskredse i højpasfilteret og reguleringsforstærkeren til hinanden og 3Q at tilpasse dem til ledningens lavpaskarakteristik.

Med den foreliggende opfindelse tilsigtes tilvejebragt en kobling af den ovenfor nævnte art, der ikke kræver nogen udligning.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at modforvræn-35 geren i en første gren indeholder et højpasfilter med forudbestemt frekvenskarakteristik og et dermed i serie koblet første dæmpningsled og i en anden gren en topol med forudbestemt frekvenskarakteristik, hvorved signa- 2 148850 lerne i de to grene adderes i en additionskreds, at reguleringsforstærkeren består af et andet dæmpningsled og en i serie koblet forstæker, der bevirker en forudbestemt forstærkning, og at strøm-spændingskarakteristikken for 5 det første og det andet dæmpningsled i vid udstrækning er ens, og deres dæmpning er afhængig af et signal, der er afledt af det modforvrængede signal ved ensretning og udglatning.

10 Koblingen ifølge opfindelsen udmærker sig ved, at der ikke kræves nogen udligning af højpasfilterets og reguleringsforstærkerens reguleringssystemer. Dette skyldes, at højpasfilteret i den første gren har en forudbestemt karakteristik, og at forstærkeren i regule-15 ringsforstærkeren har en forudbestemt forstærkning, samt at de to dæmpningsled har ens karakteristikker og påvirkes af det samme signal. Koblingen udmærker sig desuden ved stor temperaturstabilitet, fordi de to dæmpningsled på grund af deres ens karakteristikker 20 forholder sig på samme måde ved eventuelt optrædende temperaturændringer. Koblingen ifølge opfindelsen er desuden i høj grad uafhængig af ændringer i fødespæn-dingen, fordi sådanne ændringer virker ens på de to dæmpningsled. Et yderligere fortrin ved koblingen 25 ifølge opfindelsen er, at den let kan tilpasses en forudbestemt ledningskarakteristik, fordi der efter en sådan tilpasning ikke kræves nogen udligning mellem de to dæmpningsled.

Hvis koblingen ifølge opfindelsen skal realise-30 res med et særligt lille teknisk opbud, er det hensigtsmæssigt, at det første dæmpningsled og det andet dæmpningsled hvert består af to indbyrdes forbundne ensrettere, at de elektroder i de to ensrettere, der vender bort fra det fælles forbindelsespunkt, er tilsluttet til 35 poler på en spændingskilde, hvis potentialer er symmetriske i forhold til et referencepotential, og hvorpå der optræder en spændingsforskel, der er afhængig af det modforvrængede 3 148850 signal, samt de to ensrettere er polet i gennemgangsretningen i forhold til spændingskilden.

Hvis der skal udføres en særlig nøjagtig tilpasning til ledningens lavpaskarakteristik i det ønskede 5 frekvensområde, er det hensigtsmæssigt, at der parallelt med den anden gren er anbragt en tredje gren, hvori der findes et yderligere højpasfilter med en forudbestemt frekvenskarakteristik i serie med et yderligere dæmpningsled, at den tredje gren er tilsluttet additi-10 onskredsen, der adderer de over den første, anden og tredje gren overførte signaler, og at strøm-spændingskarakteristikken for det tredje daempningsled i vid udstrækning er lig med strøm-spændingskarakteristikkerne for det første og det andet daempningsled, medens dæmp-15 ningen er afhængig af det signal, der afledes af det modforvrængede signal.

Hvis ledningens lavpaskarakteristik ikke vokser lineært med ledningslængden, men derimod kvadratisk, er det hensigtsmæssigt, at der i den første gren i serie 20 med højpasfilteret og det første dæmpningsled anbringes et yderligere højpasfilter og et yderligere dæmpningsled, og at strøm-spændingskarakteristikken for det yderligere dæmpningsled i vid udstrækning er lig med strøm-spændingskarakteristikken for det første dæxnp-25 ningsled, medens dette yderligere dæmpningsled styres med et signal, der er afledt af det modforvrængede signal ved ensretning og udglatning.

Por at kunne realisere spændingskilden på rationel måde er det hensigtsmæssigt, at den udgøres 30 af en første og en anden operationsforstærker, af en yderligere ensretter, af en kondensator og af en første, en anden og en tredje modstand, at det modforvrængede signal over den yderligere ensretter tilføres den ene belægning i kondensatoren og den ikke-inverterende ind-35 gang på den første operationsforstærker,at kondensatorens anden belægning og den ikke-inverterende indgang på den anden operationsforstærker er forbundet med et koblingspunkt, hvorpå der ligger referencepotential, at 148850 4 den første modstand er koblet parallelt med kondensatoren, at den inverterende indgang på den første operationsforstærker er forbundet med denne operationsforstærkers udgang og med en af elektroderne i ensretterne, at 5 udgangen fra den første operationsforstærker over den anden modstand er forbundet med den inverterende indgang på den anden operationsforstærker og derfra over den tredje modstand med udgangen fra den anden operationsforstærker, og at udgangen fra den anden operationsforstær-10 ker er forbundet med den anden ensretters elektrode.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser den principielle opbygning af en kobling ifølge opfindelsen til automatisk modforvræng-15 ning, fig. 2 en anden principiel opbygning af en sådan kobling, fig. 3 en første udførelsesform for det i fig. 1 viste dæmpningsled, 20 fig. 4 lavpaskarakteristikker for forskellige ledninger, fig. 5 overføringskarakteristikker svarende til de i fig. 4 viste lavpaskarakteristikker, fig. 6 en udførelsesform for den i fig. 1 viste 25 kobling med anvendelse af dioder som ensrettere, fig. 7 en yderligere udførelsesform for den i fig. 1 viste kobling med transistorer som ensrettere, fig. 8 den principielle opbygning af en kobling ifølge opfindelsen til modforvrængning af et signal, 30 der er overført over en ledning med specielt ulineær lavpaskarakteristik, fig. 9 forstærkerkarakteristikker vedrørende funktionen af den i fig. 8 viste kobling, fig. 10 den principielle opbygning af en kobling 35 til modforvrængning af et signal, der er overført over en ledning med kvadratisk voksende lavpaskarakteristik, fig. 11 forstærkerkarakteristikker vedrørende funktionen af den i fig. 10 viste kobling, og 5 148850 fig. 12 en udførelsesform for den i fig. 6 og 7 skematisk viste spændingskilde.

I de forskellige figurer er til hinanden svarende dele betegnet med de samme henvisningsbetegnelser.

5 Fig. 1 viser en kobling til modforvrængning af et på en indgang tilført signal Se. Det antages, at dette signal Se er overført over en ledning med lav-paskarakteristik. Den viste kobling består af en modforvrænger ENTZ, af en reguleringsforstærker RV og 10 af en spændingskilde SP. Over udgangen fra reguleringsforstærkeren afgives det raodforvrængede signal Sa.

I en første gren ZW1 af modforvrængeren er der i serie anbragt et højpasfilter HPl og et dæmpnings-led DG1. Karakteristikken for højpasfilteret HPl 15 ændres ikke, hvorimod karakteristikken for dæmpningsleddet DGl kan påvirkes ved hjælp af et signal U. I en anden gren ZW2 er anbragt en topol ZP, der har en forudbestemt frekvenskarakteristik. Denne topol ZP kan f.eks. udgøres af en ohmsk modstand. Frekvenskarak-20 teristikken for denne topol påvirkes ikke med signalet U. Den første og den anden gren mødes i en additionskreds SM, der afgiver sumsignalet SU.

Reguleringsforstærkeren RV indeholder et dæmpningsled DG2, hvis dæmpning reguleres ved hjælp 25 af signalet U, og desuden en forstærker V, hvis forstærkning ikke påvirkes af reguleringssignalet U.

Det over udgangen fra forstærkeren V afgivne modforvrængede signal Sa tilføres spændingskilden SP, der virker som en ensretter i kombination med et 30 filter og afgiver signalet U. De to dæmpningsled DGl og DG2 har ens strøm-spændingskarakteristikker, og de med disse dæmpningsled bevirkede dæmpninger er afhængige af signalet U.

Fig. 2 viser en yderligere kobling til automa-35 tisk modforvrængning af et signal, hvor signalet Se, der skal modforvrænges, først tilføres reguleringsforstærkeren RV, og hvor reguleringsforstærkerens udgang er forbundet med modforvrængeren ENTZ. Det ville 6 148850 principielt også være muligt at anbringe forstærkeren V i tilslutning til additionskredsen SM, således at det modforvrængede signal Sa også i fig. 2 afgives fra udgangen fra forstærkeren V og tilføres spændings-5 kilden SP. I dette tilfælde skulle udgangen b fra dæmpningsleddet DG2 tilsluttes direkte til de to grene ZW1 og ZW2.

Fig. 3 viser en udførelsesf om for dæmpningsleddene DGl og DG2. Indgangen a til dæmpningsleddene 10 er over en modstand Ri tilsluttet forbindelsespunktet P4 mellem to dioder Dl og D2. Spændingskilden SP afgiver i afhængighed af det modforvrængede signal Sa spændinger -U og +U, således at der over de to dioder ligger en spænding 2U. Med denne spænding 20 kan 15 modstandsværdierne af de to dioder Dl og D2 ændres.

Dioderne er polet i gennemgangsretningen over for denne spænding 2U. Middelspændingen på indgangen a er lig med et forudbestemt referencepotential,, der findes på koblingspunktet Pi. Spændingerne -U og +U er 20 symmetriske i forhold til referencepotentialet. Et sådant referencepotential kan f.eks. udgøres af stel. Middelpotentialet for det over udgangen b afgivne signal svarer ligeledes til referencepotentialet.

Jo større strømmen gennem de to dioder Dl og D2 25 er, jo mere dæmpes det over indgangen a tilførte signal. Når niveauet for det modforvrængede signal Sa er mindre end det tilsigtede niveau, er spændingen 2U forholdsvis lille, og det over indgangen a tilførte signal dæmpes forholdsvis, lidt. Hvis der forudsættes 30 en lang ledning og et forholdsvis lille niveau af signalet Se, der skal modforvrænges, må der uden regulering regnes med et forholdsvis lille niveau af signalet Sa. Spændingskilden SP afgiver under disse forudsætninger en forholdsvis lille spænding 2U, 35 således at strømmen gennem de to ensrettere er forholdsvis lille, således at der kun sker en ringe dæmpning. Højpasfilteret HP1 har sin fulde virkning, fordi dæmpningsleddet DGl kun dæmper udgangssignalet fra 7 148850 højpasfilteret forholdsvis lidt. Også forstærkeren V har sin fulde virkning, fordi sumsignalet Su kun dæmpes lidt i dæmpningsleddet DG2. Herved dannes der af forstærkeren V, spændingskilden SP og dæmpningsled-5 det DG2 en reguleringskreds, medens der af forstærkeren V, spændingskilden SP, dæmpningsleddet DG1, additionskredsen SM og dæmpningsleddet DG2 dannes en styrekreds. Efter reguleringen og styringen ved hjælp af signalet O sker der ved høje frekvenser en 10 stærkere fremhævelse af niveauet af signalet Sa i sammenligning med niveauet af signalet Se, der skal modforvrænges, hvorved ledningens lavpaskarakteristik modvirkes.

Hvis der er tale om en kort ledning, fremkommer 15 der et signal Se med et forholdsvis stort niveau, således at der før en regulering og styring må antages et signal Sa med et forholdsvis stort niveau. Dette signal Sa med forholdsvis stort niveau bevirker en forholdsvis stor spænding 2U. På denne måde sker der 20 dels ved hjælp af den forholdsvis store dæmpning af dæmpningsleddet DGl en formindskelse af indflydelsen fra højpasfilteret HP1, dels som følge af den forholdsvis store dæmpning hidrørende fra dampningsleddet DG2 også en formindskelse af indflydelsen fra 25 forstærkeren V. På denne måde optræder der altså ved korte ledninger en mindre forstærkning af signalet Se og en mindre modvirkning af lavpaskarakteristikken.

Fig. 4 viser lavpaskarakteristikker for ledninger, hvorover signalet Se, der skal modforvrænges, 30 overføres. De to viste kurver vedrører lokalkabler med ledningslængder på henholdsvis L= 5 km og L = 10 km. Karakteristikkerne viser afhængigheden for dæmpningen d af frekvensen f. Dæmpningen d er ved lave frekvenser mindre end ved højere frekvenser. Det ses 35 også, at dæmpningen d ved en stor ledningslængde L = 10 er større end ved en i sammenligning hermed mindre ledningslængde L = 5. Kurven, der vedrører ledningslængden L = 5, kan være sammensat af en 8 148850 proportionalandel på ca. 10 db og en lavpasandel på ca. 5 db. I mange tilfælde vokser den i db angivne dæmpning d lineært med ledningslængden L. I det viste tilfælde vokser også proportionalandelen ved en 5 forøgelse af ledningslængden til den dobbelte værdi L = 10 med faktoren 2 til værdien d = 20 db og lavpasandelen til en værdi på 10 db.

De i fig. 1 og 2 viste koblinger har til opgave at kompensere for de af ledningerne betingede forskel-10 lige niveauer og de forskellige lavpasforhold, således at niveauet af det modforvrængede signal Sa i det ideelle tilfælde ved alle frekvenser er lig med et konstant tilsigtet niveau. Principielt skal de i fig. 1 og 2 viste koblinger indstilles til en speciel lednings-15 karakteristik. Efter hensyntagen til den specielle ledningskarakteristik modforvrænger de i fig. 1 og 2 viste koblinger automatisk ved vilkårlige ledningslængder. I praksis er ledningskarakteristikkerne for de i handelen værende ledninger i vid udstrækning ens, 20 således at der med de i fig. 1 og 2 viste koblinger i mange praktiske tilfælde kan opnås en automatisk modforvrængning ved forskellige ledninger og vilkårlige ledningslængder.

Fig. 5 viser to overføringskarakteristikker for 25 den i fig. 1 viste kobling under forudsætning af de i fig. 4 viste ledningskarakteristikker. I abscisseretningen er afsat frekvensen f og i ordinatretningen forstærkningen v. Ved lave frekvenser kræves der en mindre forstærkning v end ved højere frekvenser. Ved 30 store ledningslængder må forstærkningen v være større end ved små ledningslængder. Frekvensen fl svarer til grænsefrekvensen for højpasfilteret HPl.

Fig. 6 viser en udførelsesform for den i fig. 1 viste kobling. Højpasfilteret HPl udgøres af en mod-35 stand R2 og en kondensator Cl. Topolen ZP udgøres af en modstand R5. Daempningsleddet DGl består af en modstand Ril og af to dioder Dl! og D12. Dæmpningsleddet DG2 består af en modstand R20 og to 9 148850 dioder D21 og d22. Additionskredsen SM udgøres af to modstande R3 og R4 og af forbindelsespunktet mellem disse to modstande.

Fig. 7 viser en foretrukken udførelsesform for 5 den i fig. 1 viste kobling. Højpasfilteret udgøres af kondensatoren Cl og en modstand R6. Topolen består af en modstand R7. Det ene dampningsled udgøres af modstanden R6 og to transistorer Ti og T2. Det andet daempningsled udgøres af modstanden R7, en mod-10 stand R8 og to transistorer T3 og T4. Additionskredsen består af modstandene R7 og R8 og af forbindelsespunktet P5. Det ses direkte, at modstandene R6, R7 og R8 udfører flere funktioner i forbindelse med det beskrevne højpasfilter og de beskrevne dæmpningsled.

15 Fig. 8 viser en kobling, der specielt er fordel agtig, når den i fig. 4 viste lavpaskarakteristik ikke kan konpenseres ved hjælp af et enkelt højpasfilter HPl. I henhold til fig. 8 er der i en tredje gren ZW3 anbragt et højpasfilter HP2 og et dæmpningsled DG11.

20 Alle de i fig. 8 viste dæmpningsled DG1, DG2 og DGll har i vid udstrækning samme strøm-spændingskarakteristik og styres med det samme signal U. Disse dæmpningsled kan f.eks. realiseres med dioder i henhold til fig. 6 eller med transistorer i henhold til fig. 7.

25 Det ville også være muligt at anbringe grenen ZW3 med højpasfilteret HP2 og dæmpningsleddet DGll parallelt med den i fig. 2 viste gren ZW1.

Fig. 9 viser overføringskarakteristikkerne for den i fig. 8 viste kobling under forudsætning af for-30 skellige ledningslængder L. Her svarer frekvensen fl til grænsefrekvensen for højpasfilteret HPl og frekvensen f2 til grænsefrekvensen for højpasfilteret HP2. Principielt ville det også være muligt at koble yderligere højpasfiltre og dampningsled parallelt 35 og/eller i serie og at regulere og styre dem med et og samme signal U.

Fig. 10 viser en kobling, der navnlig har betydning, hvis lavpaskarakteristikken for den pågældende 148850 ίο ledning ikke vokser lineært med ledningslængden. I dette tilfælde er det hensigtsmæssigt i grenen ZWl yderligere at anbringe et højpasfilter HP2 og et dæmpnings-led DG12. Alle dæmpningsled reguleres og styres atter 5 ved hjælp af det samme signal U. Højpasfilteret HP2 og dæmpningsleddet DG12 kan også anbringes i serie med det i fig. 2 viste dæmpningsled DGl.

Pig. 11 viser overføringskarakteristikken for den i fig. 10 viste kobling. Det antages, at propor-10 tionalitetsandelen ved forøgelse af ledningslængden fra L = 5 til L = 10 vokser til det dobbelte ligesom i fig. 4. Det antages endvidere, at lavpasandelen ved forøgelse af ledningslængden ikke blot forøges med fem db, men derimod med det tredobbelt, dvs. med 15 db.

15 For at kunne tage hensyn til sådanne ledningskarakteristikker bevirker den i fig. 10 viste kobling den i fig. 11 viste overføringskarakteristik. Det ses, at ved en ledningslængde L = 5 fås der en proportionalandel på 10 db og eh højpasandel på 5 db. Det ses 20 endvidere, at ved en ledningslængde L = 10 fås der en proportionalandel på 20 db og en højpasandel på 15 db.

Pig. 12 viser en udførelsesform for den i fig. 3, .6 og 7 viste spændingskilde SP. To operationsforstærkere OPI og 0P2 har hver en ikke-inverterende kanal, 25 hvis indgang er betegnet med et plustegn,og en inverterende kanal, hvis indgang er betegnet med et minustegn.

Det modforvrængede signal SA føres over en diode D3 til den ene belægning i en kondensator C2. Parallelt med denne kondensator C2 er anbragt en modstand R21.

30 Udgangen fra operationsforstærkeren OPI er dels forbundet med den inverterende kanal i operationsforstærkeren OPI, dels over en modstand R22 med indgangen til den inverterende kanal i operationsforstærkeren OP2.

Den ikke-inverterende kanal i operationsforstærkeren OP2 35 er over koblingspunktet Pi tilsluttet et koblingspunkt med konstant referencepotential.

Claims (5)

148850

1. Kobling til automatisk modforvrængning af et signal (Se), der er overført over en ledning med lavpas-karakteristik og tilføres en modforvrænger (ENTZ) med 5 regulerbart højpasfilter og en dermed i serie koblet reguleringsforstærker (RV), kendetegnet ved, at modforvrængeren (ENTZ) i en første gren (ZWl) indeholder et højpasfilter (HPl) med forudbestemt frekvenskarakteristik og et dermed i serie koblet første dæmp-10 ningsled (DGl) og i en anden gren (ZW2) en topol (ZP) med forudbestemt frekvenskarakteristik, hvorved signalerne i de to grene adderes i en additionskreds (SM), at reguleringsforstærkeren (RV) består af et andet dæmpningsled (DG2) og en i serie koblet forstærker (V), der 15 bevirker en forudbestemt forstærkning, og at strøm-spændingskarakteristikken for det første og det andet dæmpningsled (DGl og DG2) i vid udstrækning er ens, og deres dæmpning er afhængig af et signal (U), der er afledt af det modforvrængede signal (Sa) ved ensret-20 ning og udglatning.

2. Kobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første dæmpningsled (DGl) og det andet dæmpningsled (DG2) hvert består af to indbyrdes forbundne ensrettere (Dll, D12, D21 og D22j Ti, T2, T3 og T4), at 25 de elektroder i de to ensrettere, der vender bort fra ensretternes forbindelsespunkt, er tilsluttet en spændingskildes (SP) poler, hvis potentialer er symmetriske i forhold til et referencepotential, og hvorpå der optræder en spændingsforskel, der er afhængig af det mod-30 forvrængede signal (Sal, og at de to ensrettere er polet i gennemgangsretningen i forhold til spændingskilden (SP) (Fig. 6 og 7).

3. Kobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der parallelt med den anden gren (ZW2) er an- 35 bragt en tredje gren (ZW3), hvori der findes et yderligere højpasfilter (HP2) med forudbestemt frekvenskarakteristik i serie med et yderligere dæmpningsled (DGll), U8350 at den tredje gren (ZW3) er forbundet med additionskredsen (SM), der adderer de over den første, anden og tredje gren overførte signaler, og at strøm-spændingskarakteristikken for det tredje dæmpningsled (DG3) i vid ud-5 strækning er lig med strøm-spændingskarakteristikkerne for det første og det andet dæmpningsled (DG1 og DG2) og dette tredje dæmpningsleds dæmpning er afhængig af det signal (U), der er afledt af det modforvrængede signal . (Sa). (Fig. 8) .

4. Kobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i den første gren (ZWl) i serie med højpasfilteret (HPl) og det første dæmpningsled (DGl) er anbragt et yderligere højpasfilter (HP2) og et yderligere dæmpningsled (DG12), og at strøm-spændingskarak-15 teristikken for det yderligere dæmpningsled (DG12) i vid udstrækning er lig med strøm-spændingskarakteristikken for det første dæmpningsled (DGl) og styres med det signal (U), der er afledt af det modforvrængede signal (Saj ved ensretning og udglatning (Fig. 10).

5. Kobling ifølge krav 2, kendetegnet ved, at spændingskilden (SP) udgøres af en første og en anden operationsforstærker (OPl og 0P2), af en yderligere ensretter (D3), af en en kondensator (C2) og af en første, en anden og en tredje modstand (R21, R22 og 25 R23), at det modforvrængede signal (Sa) over den yder ligere ensretter (D3) tilføres den ene belægning i kondensatoren (C2) og den ikke-inverterende indgang på den første operationsforstærker (OPl), at den anden belægning i kondensatoren (C2) og den ikke-inverterende . 30 indgang på den anden operationsforstærker (OP2) er forbundet' med et koblingspunkt (Pi), hvorpå der ligger referencepotential, at den første modstand (R21) er koblet parallelt med kondensatoren (C2), at den inverterende indgang på den første operationsforstærker (OPl) er til-35 slut.tet udgangen fra denne første operationsforstærker og en af elektroderne i ensretterne (Dll, D21 eller Ti, T3), at udgangen fra den første operationsforstærker (OPl) over den anden modstand (R22) er forbundet med den in-