DE2932337C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung von Regelkreisen bei Pegelsprüngen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In Trägerfrequenzsystemen ist für pilotgesteuerte Regelungen von Hochfrequenzverstärkern eine Überwachung mittels der Pilotfrequenz vorgesehen. Diese Überwachung spricht an, sobald die Ausgangsspannung des Hochfrequenzverstärkers einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet In diesem Fall wird die pilotgesteuerte Regelung unterbrochen und der Verstärker auf eine feste Verstärkung eingestellt. Diese kann entweder dem Regelzustand vor dem Ansprechen der Überwachung (speicherde Leistungsregelung) oder z. B. des Nennverstärkers (Gruppenregelung) entsprechen.

Wenn die Überwachung so ausgelegt wird, daß neben der Pilotgleichspannung am Ausgang des Hochfrequenzverstärkers auch der zur Verstärkungsänderung benötigte Stellstrom abgefragt und verglichen wird, liegt eine Eingangspegelüberwachung vor. Eine solche Überwachung ist beispielsweise in den DE-OS 22 35 230 und DE-OS 22 44 375 beschrieben. Durch Differenzbildung zwischen abgeleiteter Stellspannung und Pilotausgangsspannung wird eine der Piloteingangsspannung proportionale Größe gewonnen. Sinkt der Eingangspegel unter den Nennwert, so wird durch Änderung des Stellstromes ein Teil der Regelreserve verbraucht, da die Verstärkung des Hochfrequenzverstärkers zum Ausgleichen des Eingangspegels erhöht werden muß. Infolgedessen muß die Überwachung schon bei einem kleineren Abfall des Ausgangspegels, bezogen auf den ausgeregelten Nennpegel, ansprechen. In entsprechender Weise arbeitet die Überwachung erst bei einem größeren Pegelabfall, wenn der Eingangspegel vor der Pegelsenkung höher als der Nennwert war. Die Überwachungsschwelle ist also von der Stellung des Reglers abhängig und liegt immer bei einem bestimmten Eingangspegel.

Bei den bisher üblichen Anlagen bestand keine Notwendigkeit, die Kennlinien von Stellstrom und &o Pilotpegel aneinander anzugleichen, da die Überwachungsschwelle nur statisch, d. h. bei langsamer Pegelsenkung, gefordert wurde. Bei Pegelsprüngen konnte es allerdings vorkommen, daß die Regeleinrichtungen noch eine Zeit lang regelten, bevor die ^b5 Überwachung ansprach und damit anzeigte, daß die Pegelabweichung nicht auszuregeln war.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der konstante Ansprechwerte für die Überwachung auch bei größen Pegelabweichungen erzeugt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im kennzeichnenden Teil des Hauptansprudis angegebenen Merkmale.

Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden alle Nichtlinearitäten zwischen Stellspannungen und Verstärkungsänderungen kompensiert und es wird erreicht daß der Ansprechpunkt der Überwachung über den gesamten Regelbereich konstant bei gleichen Eingangspegeln liegt und auch bei extremen Umwelteinflüssen relativ schwankt

Wenn die Hochfrequenzverstärker in Regelkreisen Frequenzbänder mit einer geringeren Bandbreite als eine Oktave verstärken müssen, wie beispielsweise Basisgruppenregler in Trägerfrequenzsystemen, kann es vorteilhaft sein, ein Stellglied mit definierter nichtlinearer Charakteristik zu verwenden. Als Stellglieder eignen sich beispielsweise Dioden. Die Diode ändert ihren differentiellen Widerstand umgekehrt proportional zum Gleichstrom, der als Stellstrom durch die Diode fließt. Wird die Diode oder mehrere in Reihe und/oder parallel so in einem Hochfrequenzverstärker angeordnet, daß eine Verringerung des differentiellen Diodenwiderstandes eine proportionale Erhöhung der Verstärkung bewirkt, so ändert sich die Ausgangsspannung des Verstärker«: direkt proportional mit dem Diodenstrom. Durch eine geeignete Anpassung der Stellspannung mittels linearer Verstärker spricht die Überwachung auf Pegelsprünge ohne zusätzliche Maßnahme immer bei dem gleichen Eingangspegel an.

Bei Regelkreisen für Hochfrequenzverstärker mit breiten Frequenzbändern, wie sie für Leitungseinrichtungen in Trägerfrequenzsystemen erforderlich sind, können aus Geräuschgründen nur Stellglieder mit einem möglichst frequenzunabhängigen Widerstandsverlauf eingesetzt werden. Hierfür eignen sich insbesondere Thermistoren und Feldplatten. Bei Thermistoren ändert sich oberhalb eines Grundstromes der Widerstand quadratisch in Abhängigkeit vom Stellstrom. Der Widerstandsverlauf von Feldplatten ist bei niedrigen magnetischen Induktionen (<0,9T) quadratisch, darüber hinaus annähernd linear. Durch diese Verhältnisse haben der Stellstrom des Stellgliedes und die Ausgangsspannung des Verstärkers keinen stets gleichbleibenden Zusammenhang.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung betrifft nur solche Leitungsüberwachungen, deren Ansprechwert auch für Pegelsprünge immer beim gleichen Eingangspegel liegt. Aus diesem Grunde wird entweder die Stellspannung mit einem nichtlinearen Verstärker der Pilotgleichspannung angeglichen oder umgekehrt. Dabei wird unterstellt, daß sich die Verstärkung linear mit dem Stellwiderstand ändert. Im ersten Fall ergibt sich zusätzlich die Linearisierung der Reglerstellungsanzeige. Umgekehrt ist bei Angleichen der Pilotgleichspannung an die Stellspannung der Soll-Istwert-Vergleich für den Regelkreis und auch für die Überwachung günstiger. Bei theoretisch linearer Abhängigkeit des Stellwiderstandes von der Stellspannung oder dem Stellstrom eignet sich ein logarithmischer Verstärker besonders, da Pegelabweichungen von gleichem Wert in der Maßeinheit »dB« in positiver und negativer Richtung zu gleichgroßen Spannungshüben gemacht werden. Auch die geforderte Schreiberstromanzeige für die Langzeitregistrierung ist linear.

Die Zusammenhänge zwischen Stellspannung und

Pilotausgangsspannung sind innerhalb des Regelbereiches nicht immer stetig, so daß ein Funktionsgeber, der fast jede beliebige Kurvenform nachbilden kann, eine universellere Lösung darstellt Er besteht im wesentlichen aus einem beschalteten Operationsverstärker. Beim Oberschreiten vorgegebener Ausgangsspannungswerte schalten eine oder mehrere Dioden nacheinander jeweils einen weiteren Widerstand zu einem bereits vorhandenen Gegenkopplungswiderstand parallel. Dadurch wird die Verstärkung des Operationsverstärkers geändert und bei jedem Einschalten eines weiteren Widerstandes die Steigung der Ausgangsspannungsgeraden in Abhängigkeit von der Eingangsspannung verringert Umgekehrt könnte die Steigung der Geraden erhöht werden, wenn bei steigender Ausgangsspannung Parallelwiderstände durch Dioden abgeschaltet würden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Regelkreis mit konstante..· Überwachungsschwelle und

F i g. 2 den Pegelverlauf bei der Eingangspegelüberwachung.

Nach F i g. 1 steht der Eingangspegel Ρε an einem Leistungsverstärker 1 mit Stellglied an. Die trägerfrequenten Nachrichtensignale werden einer Einrichtung 2 zugeführt, die das Pilotsignal ausfiltert, verstärkt und gleichrichtet Der gleichgerichtete Pilot wird an einen logarithmischen Verstärker 3 gelegt, der die Aufgabe hat, die Pilotgleichspannung zu linearisieren. Das Ausgangssignal des Verstärkers 3 wird sodann einem Regler 4 mit Speicher und Blockiereinrichtung zugeführt. Der Regler erzeugt die Stellgröße für das Stellglied im Leitungsverstärker 1. Diese Stellgröße steht ebenfalls am Eingang eines Funktionsgebers 5 an, der die Stellspannung an die ünearisierte Pilotgleichspannung angleicht Dem Funktionsgeber 5 ist eine Vergleichseinrichtung 6 zur Überwachung nachgeschaltet, an deren Eingang die ünearisierte Pilotgleichspannung aus dem Verstärker 3 liegt die ebenfalls zu einem Anschluß 7 für den Schreiberausgang geführt ist Mil dem Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 6 wird sowohl der Regler 4 blockiert, als auch ain Alarmkontakt 8 betätigt der nach seinem Ansprechen ein Alarmsignal an den Ausgang 9 legt

Durch den logarithmischen Verstärker 3 bleibt die Steilheit der Pilotspannungskennlinie bei den geforderten Eingangspegelsprüngen konstant Wie F i g. 2 zeigt, können Pegelsprünge bis zu maximal 1OdB auftreten, die sofort zum Ansprechen der Überwachung führen. Der maximale Pegelsprung errechnet sich aus der Summe von Mindestregelbereich und geforderten Alarmabstand.

Aus dem Schaubild nach F i g. 2, das die Abhängigkeit der Ausgangs- von der Eingangspegeländerung zeigt, geht weiterhin hervor, daß in einem minimalen Regelbereich a der Ausgangspegel P_A konstant bleibt. Ein Pegelsprung am Eingang führt in diesem Bereich zu einem Pegelverlauf., mit b bezeichnet, der nicht zu einer Alarmierung und Blockierung führt. Erst bei Unterschreiten des minimalen Regelbereichs wird am Ende des Alarmabstands c die gestrichelt eingezeichnete Ansprechschwelle d nach der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 erreicht Als Beispiel ist auch eine Ansprechschwelle e eingezeichnet, wie sie ohne Kennlinienanpassung verlaufen würde. Schließlich ist noch der maximal mögliche Eingangspegelsprung / strichpunktiert dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung von Regelkreisen in Trägerfrequenzsystemen bei Pegelsprüngen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung zur Ausfilterung, Verstärkung und Gleichrichtung des Pilotsignals ein Verstärker mit logarithmischer Kennlinie zur Linearisierung der Pilotgleichspannung nachgeschaltet ist, mit dem über den gesamten Regelbereich eine konstante ι ο Steilheit der Spannungskennlinie erzielbar ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Stellspannung mit Hilfe eines Funktionsgebers so an die linearisierte Pilotgleichspannung angeglichen ist daß die Alarmierung und Blockierung der Regeleinrichtungen stets bei gleichen Eingangspegeln erfolgt