DE1130859B

DE1130859B - Einstellbarer Kurvenform-Entzerrer zur Daempfungs- und Laufzeitentzerrung von UEbertragungssystemen

Info

Publication number: DE1130859B
Application number: DEW18701A
Authority: DE
Inventors: Robert Shiels Graham; Robert Vincent Sperry
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1955-04-22
Filing date: 1956-03-21
Publication date: 1962-06-07
Also published as: FR1148713A; US2760164A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a² 36/13

INTERNATIONALE KL.

H 03h; H 04m

W18701Vina/21a2

ANMELDETAG: 21. MARZ 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 7. JUNI 1962

In Ubertragungssystemen, wie z. B. in Fernsehoder anderen Breitbandsystemen, ist es notwendig, die Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen der über die Leitung übertragenen Signale auszugleichen. Um die Anpassung der Entzerrerschaltung an die vorliegenden Verhältnisse zu erleichtern, ist es wünschenswert, daß Möglichkeiten entweder für eine reine Laufzeitentzerrung oder für eine reine Dämpfungsentzerrung zur Verfügung stehen und daß die Entzerrerkurven unabhängig voneinander einstellbar sind.

Es sind bereits einstellbare Kurvenform-Entzerrer zur Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung bekannt, bei denen das Eingangssignal einer reflexionsfrei abgeschlossenen, unsymmetrischen Verzögerungsleitung zugeführt wird, von deren Mitte das Signal abgenommen und einem symmetrisch aufgebauten, ausschließlich aus Querzweigen mit kontinuierlich veränderbaren Abgriffen bestehenden Summierkreis, zugeführt wird, und bei denen den Abgriffen Spannungen zugeführt werden, die von einzelnen Anzapfungen der Verzögerungsleitung abgenommen sind, deren Verzögerungszeit teils kleiner und teils größer ist als die des in der Mitte abgenommenen Signals. Die bekannten Entzerrer dieser Art verwenden zum Einstellen der Kennlinien Differentialkondensatoren, so daß sie schon hierdurch teuer und umständlich werden. Außerdem sind Kompensationsnetzwerke erforderlich, um in dem Signal den Anteil an niedrigen Frequenzen wiederherzustellen. Mit den bekannten Entzerrern ist es auch nicht möglich, durch einfache Einstellungen eine vollständige Entzerrung zu erzielen. Erfindungsgemäß bestehen daher die parallel geschalteten Querzweige des Summierkreises aus Wirkwiderständen mit kontinuierlich veränderbaren Abgriffen, und die einander entsprechenden, gleich weit von der Mitte der Verzögerungsleitung entfernten Anzapfungen sind paarweise über je ein aus Wirkwiderständen bestehendes T-Glied miteinander verbunden, dessen Querzweig geerdet und dessen Sternpunkt mit je einem der veränderbaren Abgriffe des Summierkreises verbunden ist, ferner sind die Anzapfungen auf der einen Seite von der Mitte der Verzögerungsleitung über Entkopplungswiderstände je mit einem weiteren veränderbaren Abgriff des Summierkreises verbunden. Solche durch diese Verbindüngen eingekoppelten zusätzlichen Spannungsreihen werden bei den bekannten Entzerrern nicht verwendet. Die von den zusätzlichen Spannungsreihen erzeugten Kennlinien gestatten es, mit dem Entzerrer gemäß der Erfindung eine vollständige Entzerrung mit nur zwei Gruppen von Einstellungen vorzunehmen.

Einstellbarer Kurvenform-Entzerrer

zur Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung

von Übertragungssystemen

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 22. April 1955 (Nr. 503 182)

Robert Shiels Graham, Bernardsville, N. J.,

und Robert Vincent Sperry, New Providence, N. J. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden

Entzerrer mit einer Reihe von harmonisch zueinander liegenden Frequenzgängen haben den Vorteil, daß, wenn eine ausreichende Anzahl von Einzelkurven vorgesehen ist, jede beliebige gewünschte Übertragungskennlinie mit jedem erforderlichen Grad von Genauigkeit dargestellt werden kann. Vom Standpunkt einer einfachen Konstruktion, der Kosten und der Betriebsüberwachung ist es femer vorteilhaft, in einem Entzerrer keine aktiven Schaltelemente zu verwenden.

Der einstellbare Entzerrer für Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung gemäß der Erfindung weist alle diese Vorzüge auf. Ohne Verwendung von aktiven Schaltelementen besitzt dieser Entzerrer eine Schar harmonisch liegender Frequenzkurven, die einzeln eingestellt werden können, um jede gewünschte Dämpfungs- oder Laufzeitkennlinie darzustellen. Wird die Phase in der Mitte der Verzögerungsleitung umgekehrt, dann stellen diese Kennlinien die Entzerrerkurven für eine reine Laufzeitentzerrung dar. Findet an diesem Punkt keine Phasenumkehr statt,

209 608/236

3 4

so handelt es sich um reine Dämpfungsentzerrungs- liegenden Netzwerke jeweils paarweise gleich sind, kurven. Beispielsweise haben die Netzwerke 10 und 15 die

Um eine weitere Art von Entzerrung zu erhalten, gleiche Phasenkennlinie.

werden, wie oben beschrieben, entweder alle vor- Die Differential-Gabelschaltung 6 in Form eines

eilenden Spannungen oder alle nacheilenden Span- 5 Ausgleichsübertragers weist zwei konjugierte Klemnungen verschiedenen Abgriffen im Summierkreis ein- menpaare auf, mit denen die erste Hälfte 16 der Verzeln zugeführt. Das Einstellen dieser letztgenannten zögerungsleitung bzw. die Abschlußimpedanz 17 verAbgriffe ergibt eine Schar von Dämpfungskurven und bunden sind, sowie zwei weitere konjugierte Klemdamit verbundenen Kurven kleinster Phasenlaufzeit. menpaare, die mit der zweiten Hälfte 18 der VerWerden die nacheilenden Spannungen verwendet, io zögerungsleitung bzw. mit der Verlängerungsleitung 7 dann können diese Laufzeitkurven mit positivem verbunden sind. Der Ausgleichsübertrager 6 dient der Vorzeichen versehen werden, während die Laufzeit- Aufspaltung des Signals in zwei Teile und gleichzeitig kurven für die voreilenden Spannungen mit nega- zum Aufrechterhalten der konjugierten Zuordnung tivem Vorzeichen versehen werden. zwischen der zweiten Hälfte 18 der Verzögerungs-

Im Betrieb werden die kombinierten Laufzeit- und 15 leitung und der Verlängerungsleitung 7. Dämpfungskurven oder -kennlinien vorzugsweise zu- Das ausgangsseitige Ende der Verlängerungs-

erst eingestellt. Geben die Spannungspaare eine reine leitung 7 ist mit dem Summierkreis 8 verbunden, der Laufzeitentzerrung, dann werden die kombinierten einen Symmetrierübertrager 19 zum Übergang von Kurven eingestellt, um die Dämpfung zu entzerren, unsymmetrischer auf symmetrische Leitung, einen während anschließend die Kurven für reine Laufzeit- 20 Übertrager 20 und eine Anzahl dazwischenliegender entzerrung zum Ausgleich aller Laufzeitverzerrungen Querwiderstände 21 bis 26 mit einstellbaren Abeingestellt werden. Geben jedoch die Spannungspaare griffen 27 bis 32 enthält.

eine reine Dämpfungsentzerrung, dann werden die Es ist einleuchtend, daß drei gegenüber dem dem

kombinierten Kurven so eingestellt, daß zuerst der Summierkreis 8 von dem Ausgleichsübertrager 6 zu-Laufzeitfehler ausgeglichen wird, und dann werden 25 geführten Signal voreilende Spannungen an geeignet die reinen Dämpfungsausgleichkurven eingestellt, um gewählten und verteilten Punkten der eingangsseitialle Dämpfungsverzerrungen zu kompensieren. Geht gen Hälfte 16 der Verzögerungsleitung abgenommen man dementsprechend vor, so ist keinerlei Nach- werden können, während drei entsprechende nachstellen der kombinierten Entzerrerkennlinien erfor- eilende Spannungen von der ausgangsseitigen Hälfte derlich. 30 18 der Verzögerungsleitung abgenommen werden

Das Wesen der Erfindung, ihre verschiedenen Auf- können. Jedes dieser Spannungspaare aus voreilender gaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich noch und entsprechend nacheilender Spannung wird einem klarer aus der folgenden Beschreibung der in der der Punkte 30, 31 und 32 zugeführt. Hierzu ist der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungs- Punkt 36 am eingangsseitigen Ende des Verzögeform, wobei die Figur eine schematische Schaltung 35 rungsnetzwerkes 12 über ein Dämpfungsglied 37 mit eines einstellbaren Dämpfungs- und Laufzeitentzer- dem Abgriff 30 und der Punkt 38 am ausgangsseitigen rers gemäß der Erfindung zeigt. Ende des Verzögerungsnetzwerkes 13 über einen Ent-

Der Entzerrer weist ein Paar Eingangsklemmen 1 kopplungswiderstand 39 ebenfalls mit dem Punkt 30 und 2 auf, an denen das zu entzerrende Signal liegt, verbunden. In gleicher Weise ist der Abgriff 31 über und ein Paar Ausgangsklemmen 3 und 4, die mit einer 40 ein Dämpfungsglied 41 mit dem Punkt 42 und über nicht dargestellten Belastung verbunden sein können. einen Widerstand 43 mit dem entsprechenden Punkt Mit den Eingangsklemmen 1 und 2 ist eine unsymme- 44 und der Abgriff 32 über ein Dämpfungsglied 46 trische Verzögerungsleitung eingangsseitig verbun- und einen Widerstand 47 mit den entsprechenden den, die ausgangsseitig mit einem Anpassungswider- Punkten 48 bzw. 49 verbunden. Jedes der Dämpfungsstand 5 abgeschlossen ist. Das Signal wird in der 45 glieder 37, 41 bzw. 46 bildet zusammen mit dem zuMitte der Verzögerungsleitung über eine Differential- gehörigen Entkopplungswiderstand 39, 43 bzw. 47 Gabelschaltung 6 abgenommen, in einer Verlange- ein T-Glied.

rungsleitung7 gedämpft und dann dem einen Ende Die Verlängerungsleitung 7, die Dämpfungsglieder

eines symmetrischen Summierkreises 8 zugeführt, 37, 41 und 46 sowie die Entkopplungswiderstände 39, dessen ausgangsseitiges Ende mit den Ausgangsklem- 50 43 und 47 sind zur Verminderung der Nebenschlußmen 3 und 4 verbunden ist. wirkung der im Summierkreis 8 enthaltenen Wider-

Die Verzögerungsleitung enthält eine gerade An- stände 21 bis 26 auf die Verzögerungsleitung vorgezahl unsymmetrischer Verzögerungsnetzwerke 10 bis sehen. Die Dämpfungsglieder und Widerstände sind IS, die in Reihe geschaltet sind. Diese Netzwerke dabei so gewählt, daß die voreilende und die nachkönnen beispielsweise aus konzentrierten Schalt- 55 eilende Spannung jedes Paares ungefähr die gleiche elementen oder aus verteilten Induktivitäten oder Amplitude aufweisen. Beispielsweise sind das Dämp-Kapazitäten bestehen, z. B. aus Stücken von Koaxial- fungsglied 46 und der Widerstand 47 so bemessen, kabeln oder anderen Kabeln. Die Netzwerke stimmen daß die am Punkt 48 der Verzögerungsleitung abgevorzugsweise mit ihrem Kennwiderstand überein und nommene voreilende Spannung die am Punkt 49 abweisen einen Phasen- und Frequenzgang auf, der 60 genommene nacheilende Spannung im wesentlichen üblicherweise für das zu entzerrende Frequenzband mit gleicher Amplitude am Abgriff 32 des Widerlinsar mit der Frequenz verläuft, jedoch unter ge- Standes 26 liegen. Die Dämpfungsglieder 37, 41 und vvissen Umständen auch absichtlich gekrümmt sein 46 bewirken-als L-Glieder eine vorteilhafte Impedanzkann. Jedes der Netzwerke 10 bis 15 liefert normaler- transformation.

weise eine Phasenverschiebung, die jeweils um 180° 65 Es sei angenommen, daß jedes der Verzögerungsoder um ein ganzzahliges Vielfaches davon über das netzwerke 10 bis 15 eine Phasenverschiebung aufzu entzerrende Frequenzband zunimmt, wobei es not- weist, die linear für das übertragene Frequenzband wendig ist, daß die symmetrisch zur Gabelschaltung 6 von 0 bis 180° ansteigt, so daß der oben näher

beschriebene Teil des Entzerrers drei einstellbare, harmonisch zueinander liegende, kosinusförmige Entzerrerkennlinien aufweist, die entweder im wesentlichen der reinen Laufzeitentzerrung oder im wesentlichen der reinen Dämpfungsentzerrung dienen. Durch Verstellung der Abgriffe 30, 31 und 32 lassen sich die Grundkennlinie sowie die zweite und die dritte Harmonische der Kennlinie einstellen. Befinden sich diese Abgriffe in der elektrischen Mitte der Widerstände'24, 25 bzw. 26, so sind die Dämpfung und die Laufzeit im wesentlichen über das ganze Frequenzband konstant, und alle Entzerrerkennlinien haben die Amplitude Null. Werden die Abgriffe aus ihrer Mittellage herausgebracht, dann nehmen die Amplituden der Entzerrerkennlinien zu, wobei das Vorzeichen von der Richtung der Verstellung der Abgriffe abhängt. Ist z. B. weder im Übertrager 6 noch im Übertrager 19 eine Phasenumkehr vorhanden und wird der Abgriff 32 nach oben verschoben, so ergibt sich eine positive Entzerrerkennlinie der Grundfrequenz. Diese Einstellungen sind weitgehend voneinander unabhängig.

Ist es erwünscht, daß mit Hilfe der Abgriffe 30,31 und 32 reine Laufzeitentzerrerkurven eingestellt werden sollen, dann ist der Übertrager 6 so ausgebildet und die zweite Hälfte 18 der Verzögerungsleitung derart mit den Klemmen 50 und 51 verbunden, daß die Phase des ankommenden Signals beim Übergang von der ersten Hälfte 16 über den Übertrager 6 zur zweiten Hälfte 18 umgedreht wird. Um andererseits reine Dämpfungsentzerrungskurven zu erhalten, darf in der Mitte der Verzögerungsleitung keine Phasenumkehr stattfinden. Diese Phasenumkehr kann erforderlichenfalls entweder durch Änderung der inneren Verbindungen des Übertragers 6 oder durch Vertauschen der Anschlüsse der zweiten Hälfte 18 der Verzögerungsleitung an den Klemmen 50 und 51 des Übertragers 6 erreicht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Entzerrers ist auch eine andere Art von Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung möglich. Diesem Zweck dienen die Widerstände 21, 22 und 23. Die Abgriffe 27, 28 und 29 dieser Widerstände sind jeweils über Entkopplungswiderstände 53, 54 bzw. 55 entweder, wie dargestellt, für die voreilende Spannung mit den Punkten 36, 42 bzw. 48 oder aber für die nacheilende Spannung mit den Punkten 38, 44 bzw. 49 verbunden. Durch Verstellen dieser Abgriffe 27, 28 bzw. 29 werden drei harmonisch zueinander liegende, kosinusförmige Dämpfungsentzerrerkennlinien und drei zugehörige, harmonisch zueinander liegende, kosinusförmige Laufzeitentzerrerkennlinien für minimale Phasenlaufzeit eingestellt. Werden die Verbindungen, wie dargestellt, mit den Punkten 36, 42 und 48 vorgenommen, dann ergibt sich eine negative Laufzeit, und zwar der negative Wert der Laufzeit, der in einer Schaltung mit geringster Phasenlaufzeit entsteht, die die gleiche Dämpfung aufweist. Dies ist die Ausführungsform, die vorzugsweise in einem System verwendet wird, das eine Übertragungsleitung und einen fest eingestellten Laufzeitentzerrer enthält. In diesem Fall gibt es keine feste Beziehung zwischen der Gesamtdämpfung und der Laufzeitverzerrung in der Kombination aus Leitung und festem Laufzeitentzerrer. Der einstellbare Entzerrer weist einen weiten Einstellbereich auf, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn die Verzögerungsnetzwerke 10 bis 15 beträchtliche Dämpfung haben.

Werden andererseits die Verbindungen für kombinierte Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung an die Punkte 38, 44 bzw. 49 für die nacheilende Spannung anstatt an die Punkte 36, 42 bzw. 48 gelegt, dann ist die sich ergebende Laufzeit positiv. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise dann Verwendung finden, wenn das Übertragungssystem keine feste Laufzeitentzerrung aufweist. Unter diesen Umständen wird die mit der Dämpfungsverzerrung verbundene Laufzeitverzerrung der zu entzerrenden Leitung üblicherweise von der Art mit kleinster Phasenlaufzeit sein. Daher verringert eine Entzerrung der Dämpfungsverzerrung durch die kombinierten Dämpfungsund Laufzeitkennlinien automatisch die Laufzeitverzerrung, so daß für die reinen Laufzeitentzerrungskennlinien nur ein kleinerer Bereich benötigt wird.

Im Betrieb werden vorzugsweise die kombinierten Dämpfungs- und Phasenkennlinien des einstellbaren Entzerrers, wie oben angegeben, zuerst eingestellt, d.h., es werden die Abgriffe27, 28 und 29 einzeln eingestellt. Liefern die Spannungspaare eine reine Laufzeitentzerrung, d.h., findet in dem Übertrager6 keine Phasenumkehr statt, dann werden die kombinierten Kennlinien so eingestellt, daß die Dämpfungsverzerrüng ohne Berücksichtigung der Laufzeitverzerrung so klein als möglich oder eliminiert wird. Dann werden die Abgriffe 30, 31 und 32 eingestellt, um die Laufzeitverzerrung so klein als möglich zu machen oder völlig zu eliminieren. Ergeben andererseits die Spannungspaare eine reine Dämpfungsentzerrung, dann werden die kombinierten Kennlinien für optimale Laufzeitentzerrung ohne Berücksichtigung der Dämpfungsverzerrung eingestellt. Anschließend werden die Abgriffe 30, 31 und 32 für optimale Dämpfungsentzerrung eingestellt. In jedem Fall ist normalerweise kein Nachstellen der kombinierten Kennlinien erforderlich, wenn die Einstellungen in dieser Reihenfolge vorgenommen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einstellbarer Kurvenform-Entzerrer zur Dämpfungs- und Laufzeitentzerrung von Übertragungssystemen, bei dem das Eingangssignal einer reflexionsfrei abgeschlossenen, unsymmetrischen Verzögerungsleitung zugeführt wird, von deren Mitte das Signal abgenommen und einem symmetrisch aufgebauten, ausschließlich aus Querzweigen mit kontinuierlich veränderbaren Abgriffen bestehenden Summierkreis zugeführt wird, und bei dem den Abgriffen Spannungen zugeführt werden, die von einzelnen Anzapfungen der Verzögerungsleitung abgenommen sind, deren Verzögerungszeit teils kleiner und teils größer ist als die des in der Mitte abgenommenen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel geschalteten Querzweige des Summierkreises (8) aus Wirkwiderständen (21 . .. 26) mit kontinuierlich veränderbaren Abgriffen (27 . .. 32) bestehen, daß die einander entsprechenden, geich weit von der Mitte der Verzögerungsleitung entfernten Anzapfungen (36, 42, 48 bzw. 38, 44, 49) paarweise über je ein aus Wirkwiderständen bestehendes T-Glied (37, 39; 41, 43; 46, 47) miteinander verbunden sind, dessen Querzweig geerdet und dessen Sternpunkt mit je einem der veränderbaren Abgriffe (30, 31, 32) des Summierkreises (8) verbunden ist, und daß ferner die Anzapfungen (36, 42, 48) auf der einen Seite (16) von der Mitte der

Verzögerungsleitung über Entkopplungswiderstände (53, 54, 55) je mit einem weiteren veränderbaren Abgriff (27, 28, 29) des Summierkreises (8) verbunden sind.

2. Kurvenform-Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Verzögerungsleitung eine Differential-Gabelschaltung (6) eingefügt ist, von der das Signal abgenommen und über eine Dämpfungseinrichtung (7) dem Summierkreis (8) zugeführt wird.

3. Kurvenform-Entzerrer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (37, 39; 41, 43; 46, 47) der T-Glieder so gewählt sind, daß die voreilende und die nacheilende Spannung jedes Paares ungefähr die gleiche Amplitude aufweisen.

4. Kurvenform-Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierkreis (8) eingangsseitig einen Symmetrierübertrager (19) aufweist.

5. Kurvenform-Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung aus einer geraden Anzahl in Reihe geschalteter Verzögerungsnetzwerke (10 bis 15) besteht, von denen jedes eine Phasenkennlinie aufweist, die innerhalb des zu entzerrenden Frequenzbandes linear mit der Frequenz verläuft.

6. Kurvenform-Entzerrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Netzwerk der Verzögerungsleitung eine Phasenverschiebung aufweist, die über das zu entzerrende Frequenzband mit geradzahligen Vielfachen von 180° zunimmt, daß die Phasenverschiebungen der Verzögerungsnetzwerke paarweise gleich sind und daß die Netzwerke mit paarweise gleicher Phasenverschiebung symmetrisch zur Mitte der Verzögerungsleitung angeordnet sind.

7. Kurvenform-Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den weiteren veränderbaren Abgriffen (27, 28, 29) des Summierkreises (8) Anzapfungen (36, 42, 48) für voreilende Spannungen verbunden sind.

8. Kurvenform-Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des Eingangssignals beim Übergang von der ersten (16) zur zweiten Hälfte (18) der Verzögerungsleitung umgekehrt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 517 516;

»The Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Part ΠΙΑ, Vol. 99, 1952, Nr. 18, S. 427 bis 435.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen