DE826006C - Equalizer arrangement with frequency-proportional change in damping - Google Patents

Description

Entzerreranordnung mit frequenzproportionaler Dämpfungsänderung In der elektrischen Übertragungstechnik werden häufig Schaltungen benötigt, deren Dämpfung innerhalb eines gewissen Frequenzbereiches proportional zur Frequenz zu- oder abnimmt. Derartige frequenzabhängige Netzwerke werden vor allem zur Entzerrung von Leitungsverstärkern im Zuge von Träger' frequenzleitungen benötigt, deren Dämpfung bekanntlich mit der Frequenz wächst. Es ist bekannt, diese Entzerrerglieder entweder außerhalb des eigentlichen Verstärkers oder innerhalb der Verstärkerschaltung selbst, vorzugsweise im Gegenkopplungsweg anzuordnen, wobei in letzterem Falle die Charakteristik des Verstärkers so beeinflußt wird, daß die Leitungsdämpfungen ausgeglichen werden. Die Dimensionierung solcher Entzerrervierpole ist verhältnismäßig langwierig und führt meist zu Anordnungen mit einem erheblichen Aufwand an Schaltmitteln. Dies trifft insbesondere auf die sogenannten Vorentzerrer außerhalb der Verstärkerschaltung zu.Equalizer arrangement with frequency-proportional change in attenuation In In electrical transmission technology, circuits are often required to dampen them increases or decreases proportionally to the frequency within a certain frequency range. Such frequency-dependent networks are mainly used to equalize line amplifiers in the course of carrier 'frequency lines required whose attenuation is known to be with the Frequency grows. It is known that these equalizer elements are either outside the actual Amplifier or within the amplifier circuit itself, preferably in the negative feedback path to be arranged, in the latter case the characteristics of the amplifier so influenced is that the line losses are compensated. The dimensioning of such Equalizing poles is relatively tedious and usually leads to arrangements with a considerable amount of switching means. This is particularly true of the so-called pre-equalizer outside the amplifier circuit.

Die Erfindung bezieht sich auf Entzerrerschaltungen, die vorzugsweise im Gegenkopplungsweg von Verstärkern anzuordnen sind. Sie sind jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt. Für die automatische Regelung von Breitbandverstärkern ist bereits die Verwendung mehrerer temperaturabhängiger Widerstände bekannt, die in verschiedenen Stufen des Verstärkers angeordnet und je für sich durch eine andere, über die Leitung mitübertragene Steuerfrequenz gesteuert werden. Obwohl die Regelorgane selbst einen äußerst geringen Aufwand darstellen, sind doch, abgesehen von der Notwendigkeit der Verwendung mehrerer Steuerfrequenzen, erhebliche Mittel zur Durchführung der Steuerung erforderlich, so daß im ganzen gesehen der Aufwand beträchtlich hoch ist. Aber auch die bekannten Entzerrervierpole, die innerhalb der Verstärkerschaltung selbst Verwendung finden, zeigen meist einen erheblichen Aufwand, insbesondere dann, wenn an die für die Einstellung solcher Netzwerke benötigten fächerartigen Kennlinien hohe Anforderungen bezüglich der Linearität gestellt werden. So werden auch bei den hierfür bekannten überbrückten T-Gliedern mit hochohmigem Abgriff die gestellten Anforderungen insbesondere für die flacher verlaufenden Frequenzkennlinien nicht in ausreichendem Maße erfüllt. Außerdem erweist sich der hochohmige Abgriff als nachteilig.The invention relates to equalization circuits, preferably are to be arranged in the negative feedback path of amplifiers. However, they are not up this area of application is limited. For the automatic control of broadband amplifiers the use of several temperature-dependent resistors is already known that arranged in different stages of the amplifier and each for itself by a different one, can be controlled via the line transmitted control frequency. Although the regulatory bodies themselves represent an extremely small effort, but are, apart from the necessity the use of multiple control frequencies, considerable Funds for Implementation of the control required, so that on the whole the effort is considerable is high. But also the well-known equalizer poles that are within the amplifier circuit are used themselves usually show considerable effort, especially when if to the fan-like characteristics required for setting such networks high demands are made in terms of linearity. So will be with the bridged T-links with high-resistance tap known for this purpose Requirements especially for the flatter frequency characteristics are not fulfilled to a sufficient extent. In addition, the high-resistance tap turns out to be disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Entzerrerschaltung zu schaffen, die eine ausreichende Linerarität im gesamten, in Frage kommenden Arbeitsgebiet aufweist. Die einfachste Entzerrerschaltung aus Schwingkreis und Widerstand, wie sie die Abb. i a und i b zeigen, erfüllt die Grundbedingung einer frequenzproportionalen Dämpfung im allgemeinen nicht in ausreichendem Maße.The invention is based on the object as simple as possible To create an equalization circuit that has sufficient linearity throughout, in Question in the coming field of work. The simplest equalizer circuit made of an oscillating circuit and resistance, as shown in Figs. i a and i b, fulfills the basic condition frequency-proportional damping is generally not sufficient.

Es ist jedoch erkannt worden, daß bei Einhaltung bestimmter Bedingungen auch mit solchen Entzerrerschaltungen geringsten Aufwandes in einem praktisch ausreichendem Bereich eine Linearität bis zu etwa i°% der maximalen Dämpfung erzielt werden kann. Ausgehend von dieser Erkenntnis besteht die Erfindung in der Verwendung eines Vierpols als frequenzabhängiges Dämpfungsglied, der aus einem einfachen Schwingungskreis mit einer Kreisgüte Q - 2,4 und einer maximalen Dämpfung b,"@ rz-- 2,6 N im Längszweig und einem Widerstand Z im Querzweig oder einer hierzu dualen Schaltung besteht. Die Fächerung der Dämpfungskennlinien kann dann zweckmäßig durch transformatorische Änderung des Schwingkreiswiderstandes unter gleichzeitiger Belastung seines freien Endes mit einer geeignet dimensionierten Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Spule erfolgen.It has been recognized, however, that when certain conditions are met even with such equalization circuits the least effort in a practically sufficient Range a linearity of up to about i °% of the maximum damping can be achieved. Based on this knowledge, the invention consists in the use of a quadrupole as a frequency-dependent attenuator that consists of a simple oscillation circuit with a circular quality Q - 2.4 and a maximum damping b, "@ rz - 2.6 N in the longitudinal branch and a resistor Z in the shunt arm or a dual circuit therefor. The fanning of the attenuation characteristics can then expediently by means of transformers Change of the resonant circuit resistance with simultaneous loading of its free End with a suitably dimensioned series circuit of a resistor and a coil.

Die Erfindung beruht auf folgenden Gedanken: Nimmt man einen Vierpol, bestehend aus einem Parallelschwingkreis im Längszweig, belastet durch einen Widerstand Z, wie in Abb. i dargestellt ist, so ist das Verhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung U1/ U, dem Leitwert der Eingangsseite proportional. Im unteren Frequenzgebiet ist der Widerstand des Schwingungskreises in erster Näherung Z + j to L, im oberen Frequenzgebiet wird der Verlauf der Widerstandskurve durch die Resonanzüberhöhung bestimmt, darüber wirkt die Kapazität auf den Verlauf ein. Trägt man diesen Widerstandsverlauf über der bezogenen Frequenz im logarithmischen Maßstab auf, wie dies Abb. 4 zeigt, und verfährt in gleicher Weise mit der Kurve der Kabeldämpfung gemäß Abb. 2, aus der sich dann der in Abb. 3 wiedergegebene Verlauf ergibt, so läßt sich aus einem Vergleich der Solldämpfungskurve (Abb. 3) mit der Leitwertkurve (Abb. 4) erkennen, daß bei Wahl einer bestimmten Kreisgüte und eines geeigneten Verhältnisses von f"/f", wobei f. die Resonanzfrequenz ist und für f. die Beziehung 2 z f" - L = Z gilt, eine gute Übereinstimmung der beiden Kurven erzielt werden kann, so daß es möglich ist, in einem etwa drei Oktaven umfassenden Frequenzbereich eine Linearität bis auf i0/, der maximalen Dämpfung zu erhalten. Näherungsrechnungen, die durch experimentelle Untersuchungen bestätigt wurden, haben ergeben, daß dabei die Kreisgüte Q = 2,:I2 ist und das Verhältnis ful f, = o,ig.The invention is based on the following ideas: If you take a quadrupole, consisting of a parallel resonant circuit in the series branch, loaded by a resistor Z, as shown in Fig. I, the ratio of input voltage to output voltage U1 / U is proportional to the conductance of the input side. In the lower frequency range, the resistance of the resonant circuit is Z + j to L as a first approximation, in the upper frequency range the course of the resistance curve is determined by the resonance increase; above this, the capacitance has an effect on the course. If one plots this resistance curve over the related frequency on a logarithmic scale, as shown in Fig. 4, and proceeds in the same way with the curve of the cable attenuation according to Fig. 2, from which the curve shown in Fig. 3 can then be obtained A comparison of the nominal damping curve (Fig. 3) with the conductance curve (Fig. 4) shows that when a certain circular quality is selected and a suitable ratio of f "/ f", where f. is the resonance frequency and for f. the relationship 2 z f " - L = Z applies, a good correspondence of the two curves can be achieved, so that it is possible to obtain linearity up to i0 /, the maximum attenuation in a frequency range of about three octaves Experimental investigations have been confirmed, have shown that the circular quality Q = 2,: I2 and the ratio ful is f, = o, ig.

Da bei der Schaltung nach Abb. i a die Dämpfung b sich nach folgender Gleichung errechnet b = Dämpfung in Neper bedeuten. Die maximale Dämpfung im Resonanzfalle, also bei f = fa, ergibt sich dann zwangsläufig zu Woraus sich ferner für W der Wert W =i2,7 Z, für und ergeben. Eine Berechnung der entsprechenden Werte für eine Schaltung nach Abb. i b ist sinngemäß durchführbar. Die dualen Schaltungen zeigen selbstverständlich das gleiche Verhalten.Since with the circuit according to Fig. Ia the attenuation b is calculated according to the following equation b = attenuation in Neper. The maximum damping in the resonance case, i.e. at f = fa, then inevitably results in From which the value W = i2.7 Z for W, for and result. A calculation of the corresponding values for a circuit according to Fig. I b can be carried out accordingly. The dual circuits of course show the same behavior.

Glieder mit einer so großen Maximaldämpfung haben jedoch im allgemeinen in der Trägerfrequenztechnik nur eine geringe Verwendungsmöglichkeit. Es ist daher erforderlich, auch hier eine Fächerung der Dämpfungskurven zu schaffen, ohne daß die Kurven flacheren Verlaufes Abweichungen von der geforderten Linearität aufweisen.However, links with such a large maximum attenuation generally have only a small possibility of use in carrier frequency technology. It is therefore necessary to create a fanning of the damping curves without the curves of the flatter course show deviations from the required linearity.

Die an sich bekannte transformatorische Änderung des Schwingkreiswiderstandes allein durch stufenweise Ankopplung des Eingangs an Anzapfungen der Schwingkreisspule bringt bei in der vorstehend angegebenen Weise dimensionierter Entzerrerschaltung nicht den gewünschten Erfolg. Belastet man jedoch gleichzeitig das freie Ende des Schwingkreises mit einer Reihenschaltung aus Widerstand und Spule, wie dies in Abb. 5 gezeigt ist, so läßt sich bei geeigneter Dimensionierung dieser Elemente eine Fächerung mit etwa der gleichen Genauigkeit frequenzproportional realisieren, wie sie die nichtgefächerte Grundanordnung aufweist. Diese Art der Fächerung ist nicht auf Grundglieder der angegebenen Dimensionierung beschränkt, sondern mit Vorteil auch bei Gliedern anwendbar, die für eine andere Maximaldämpfung ausgelegt sind. Die hierbei erzielte Kurvenschar ist in Abb. 6 wiedergegeben.The known transformational change in the resonant circuit resistance solely by gradually coupling the input to taps on the resonant circuit coil brings with the equalizer circuit dimensioned in the manner indicated above not the desired success. However, if you load the free end of the Resonant circuit with a series connection of resistor and coil, as shown in Fig. 5 is shown, so can with suitable dimensioning of these elements Realize fan-out with roughly the same accuracy as it has the non-fanned basic arrangement. This kind of fanning is not limited to basic elements of the specified dimensions, but with advantage Can also be used for links that require a different maximum damping designed are. The set of curves achieved in this way is shown in Fig. 6.

Wird für Entzerrerschaltungen dieser Art ein frequenzunabhängiger Eingangswiderstand gefordert, so läßt sich diese Forderung durch Zusammenfassung zweier dualer Glieder zu einem überbrückten T-Glied erfüllen, wodurch der Widerstand Z gleich dem Wellenwiderstand wird. Eine angenäherte Erfüllung dieser Bedingung läßt sich jedoch auch durch Parallelschalten passend gewählter R-C-Glieder zum Eingang erzielen. Diese R-C-Glieder müßten'an sich für jede der Fächerstellungen gesondert dimensioniert werden. Um jedoch die hierbei notwendigen Umschaltungen und einen höheren Aufwand zu vermeiden, wählt man zweckmäßig das R-C-Glied für eine mittlere Fächerstellung aus und läßt für die übrigen Stellen gewisse Fehler zu. Eine solche Anordnung zeigt Abb. 7, in welcher die Reihenschaltung von R2 und C2 das entsprechend einer mittleren Fächerstellung dimensionierte R-C-Glied darstellt.Is a frequency-independent one for equalization circuits of this type Required input resistance, this requirement can be summarized Two dual links meet to form a bridged T link, creating the resistance Z equals the wave resistance. An approximate fulfillment of this condition however, it can also be connected to the input by connecting appropriately selected R-C elements in parallel achieve. These R-C links would have to be separate for each of the subject positions be dimensioned. However, in order to make the necessary switchings and a To avoid higher costs, it is advisable to choose the R-C link for a medium one Fan position and allows certain errors for the other positions. Such The arrangement is shown in Fig. 7, in which the series connection of R2 and C2 does the same represents a middle fan position dimensioned R-C link.

Die Entzerrerschaltungen gemäß der Erfindung zeichnen sich nicht nur durch eine sehr gute Linearität, sondern vor allem durch einen äußerst niedrigen Aufwand aus. Ein weiterer praktischer Vorteil ist ihre leichte Abgleichbarkeit. Sie eignen sich demzufolge besonders zur Entzerrung der Kabeldämpfung in Leitungsverstärkern sowie zur Herstellung einer frequenzabhängigen Verstärkung von Leitungsverstärkern durch Einschaltung in den Gegenkopplungsweg.The equalization circuits according to the invention not only stand out by a very good linearity, but above all by an extremely low one Effort. Another practical advantage is that they can be easily adjusted. They are therefore particularly suitable for equalizing cable attenuation in line amplifiers as well as for the production of a frequency-dependent amplification of line amplifiers by switching on the negative feedback path.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE. i. Entzerreranordnung mit frequenzproportionaler Dämpfungsänderung, dadurch gekennzeichnet, daß als frequenzabhängiges Dämpfungsglied ein Vierpol verwendet wird, der aus einem einfachen Schwingungskreis mit einer Kreisgüte Q #:e 2,4 und einer maximalen Dämpfung b m@ #% 2,6 N im Längszweig und einem Widerstand Z im Querzweig oder einer hierzu dualen Schaltung besteht. PATENT CLAIMS. i. Equalizer arrangement with frequency-proportional change in attenuation, characterized in that a quadrupole is used as the frequency-dependent attenuator, which consists of a simple oscillation circuit with a Q #: e 2.4 and a maximum attenuation bm @ #% 2.6 N in the series branch and a resistor Z exists in the shunt branch or a dual circuit therefor. 2. Entzerreranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fächerung der Dämpfungskennlinien durch transformatorische Änderung des Schwingkreiswiderstandes unter gleichzeitiger Belastung seines freien Endes mit einer geeignet dimensionierten Reihenschaltung aus einem Widerstand (R) und einer Spule (L1) gewonnen wird. 2. Equalizer arrangement according to claim i, characterized in that the damping characteristics are fanned out by transforming the resonant circuit resistance with simultaneous Loading of its free end with a suitably dimensioned series connection is obtained from a resistor (R) and a coil (L1). 3. Entzerreranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Vierpols ein R-C-Glied parallel geschaltet ist. 3. Equalizer arrangement according to claim i, characterized in that the input of the quadrupole is an R-C element is connected in parallel. 4. Entzerreranordnung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das R-C-Glied einer mittleren Fächerkurve angepaßt ist und für alle Fächerkurven gleichbleibt.4. equalizer arrangement according to claim i and 3, characterized in that that the R-C element is adapted to a mean fan curve and for all fan curves remains the same.