ADJUSTABLE ATTENUATION EQUALIZER DESIGNED AS A BODE EQUALIZER

Abstract: 1. An adjustable attenuation equaliser designed as a Bode equaliser, which consists of a resistor network and an auxiliary four-pole (HVP) forming the frequency curve, characterised in that the auxiliary four-pole (HVP) is formed by a real impendance line (1) of frequency-independent characteristic.

Description: Als Bodeentzerrer ausgebildeter einstellbarer DämDfungsentzerrer Die Erfindung betrifft einen als Bodeentzerrer ausgebildeten einstellbaren Dämpfungsentzerrer. Einstellbare Dämpfungsentzerrer sind beispielsweise in dem Aufsatz von P. Hermanutz "Sin variabler Entzerrer", AEU, Band 26 (1972), Heft 2, Seiten 99 bis 104 beschrieben und auch verhältnismässig detailliert mathematisch behandelt. Anhand der Figuren 1 bis 3 wird dieser bekannte Stand der Technik nachstehend noch im einzelnen erläutert, sodass zunächst nur kurz folgendes ausgeführt wird. In diesen sogenannten Bode-Entzerrern werden häufig Allpassglieder als Hilfsvierpole verwendet. Diese enthalten Schaltelemente, insbesondere Spulen, je nach Aufgabenstellung auch gekoppelte, deren Induktivitätswerte mit steigender Betriebsfrequenz immer kleiner werden. Oberhalb von etwa 100 Maz sind dann solche Entzerrer mit diskreten Elementen meist nicht mehr realisierbar, darüber hinaus zeigt sich, dass vorgegebene Frequenzgänge nur mit verhältnismässig komplizierten Hilfsvierpolen erreicht werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach Art eines Bodeentzerrers ausgebildeten einstellbaren Entzerrer anzugeben, bei dem der Hilfsvierpol verhältnismässig ausgebildet werden kann und der auch bei relativ hohen Frequenzen funktionsfähig ist. Diese Aufgabe wird für einen einleitend angegebenen Dämpfungsentzerrer in der Weise gelöst, dass der Hilfs- vierpol durch eine Leitung reellen, frequenzunabhängigen Weilenwiderstandes gebildet ist. Insbesondere zeigt sich dabei, dass sich auf diese Weise ideale Xosinusentzerrer realisieren lassen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand von AusfUhrungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 einen vollständigen, bekannten Bodeentzerrer, Fig. 2 einen sogenannten vereinfachten, bekannten Bodeentzerrer mit dem Hilfsvierpol im Quer zweig, Fig. 3 einen vereinfachten, bekannten Bodeentzerrer mit dem Hilfsvierpol im Längs zweig, Fig. 4 einen vereinfachten Bodeentzerrer nach der Erfindung mit einer Leitung als Hilfsvier pol, Fig. 5 einen mit konzentrierten Schaltelementen auf gebauten vereinfachten Bodeentzerrer, der die Eigenschaften des Entzerrers nach den Figuren 4 bzw. 7 hat, Fig. 6 den linearen Frequenzgang eines Bodeentzerrers 4 nach Fig. 4 mit #/8 Leitungslänge (L#18,5 cm) bei fm = 140 MHz, Fig. 7 einen sogenannten parabolischen Frequenzgang eines Bodeentzerrers nach Fig. 4 mit A/2 Lei tungslänge (L774 74 cm) bei fm = 140 MHz. In Fig. 1 ist ein sogenannter vollständiger Bodeentzerrer dargestellt, der d-ort insgesamt mit der Bezugsziffer 2 versehen ist. Diesem Entzerrer vorgeschaltet ist eine Spannungsquelle UO mit dem Innenwiderstand Ro, der Abschlusswiderstand ist ebenfalls mit Ro bezeichnet. Der Entzerrer selbst besteht aus einem Dämpfungsnetzwerk in der Form eines überbrückten T-Gliedes mit den Widerständen Ro in den Längs zweigen und einem Widerstand Ro 2/R im Uberbrückungszweig. Im Querzweig liegt ein Widerstand R, dem in bekannter Weise ein Hilfsvierpol HVP 1 mit dem Wellenwiderstand WO nachgeschaltet ist. Der Hilfvierpoi selbst ist mit einem einstellbaren Widerstand W abgeschlossen. Parallel zum Uberbrückungs- zweig liegt der Hilfsvierpol HVP 2, der den Wellen widerstand Ro2/Wo hat und der mit dem Widerstand Ro2/W abgeschlossen ist. In den folgenden Figuren sind diese Bezugs7eichen an sich unmittelbar übernommen und es sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. In Fig. 2 ist ein vereinfachter Bodeentzerrer dargestellt, der nur im Querzweig einen Hilfsvierpol verwendet. Auch solche Schaltungen sind an sich bekannt. Im Entzerrer 2 wird das Widerstands T-Glied durch die Widerstände R1 im Längs zweig und den Widerstand R2 im Querzweig gebil det. Diesem Widerstand R2 ist dann der Hilfsvierpol HVP 1 nachgeschaltet, der dort mit dem einstellbaren Widerstand W abgeschlossen ist. Eine weitere, an sich ebenfalls bekannte Vereinfachungs form zeigt Fig. 3. Dort wird der Entzerrer 2 aus einem sogenannten Widerstands s-Glied gebildet, in dessen Längs zweig der Widerstand Ro2 / R2 und in dessen Quer zweigen die Widerstände Ro2/R1 liegen. Der Hilfsvier pol HVP 2 hat den Wellenwiderstand Ro2/R1 und ist mit dem einstellbaren Widerstand R 2/W abgeschlossen. Ausgehend von dem vereinfachten Bodeentzerrer gemäss Fig. 2 wird nun in Fig. 4 die erfindungsgemässe Schaltung gezeigt. In den Längszweigen des Entzerrers 2 liegen somit wieder die Widerstände F und in ihrem Querzweig der Widerstand R2, dem ein Hilfsvierpol HVP nachgeschaltet ist. Dieser Hilfsvierpol besteht aus einer Leitung 1 mit dem Wellenwiderstand WO und der Länge L, die mit dem einstellbaren Widerstand W abgeschlossen ist. Einzelheiten werden später noch be Sprechen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass z.B. die Leitung 1 aus mehreren Leitungen zusammengeschaltet werden kann, die für sich in passender Weise so bemessen sein müssen, dass die geforderte Gesamtwirkung -für den HilfsvierpolHVP erreicht wird. Auch ist es möglich, mehrere Leitungsstücke gleichen oder unterschied- lichen Wellenwiderstandes sowie gleicher oder unterschiedlicher elektrischer Länge nur eingangsseitig parallel oder in Serie zu schalten und diese Leitungen ausgangsseitig mit gleichen oder unterschiedlichen ohmschen Widerständen abzuschliessen. In Fig. 5 ist gezeigt. welch komplizierte Schaltung verwendet werden müsste, wenn der in Fig. 4 dargestellte Entzerrer mit seinem Hilfsvierpol HVP durch ein Netzwerk aus konzentrierten Schaltelementen nachgebildet werden müsste. In diesem Fall müsste also der Hilfsvierpol aus den Widerständen WO in den Längszweigen eines überbrückten T-Gliedes bestehen, denen eine Spule 4 und ein Parallel-Resonanzkreis 5 im Querzweig nachgeschaltet sind; der Uberbrückungszweig würde aus einem versteilerten Parallel-Resonanzkreis bestehen, der aus der Parallel-Schaltung eines Kondensators und eines Serienresonanzkreises besteht. Nachgeschaltet ist ein weiterer Schaltungsabschnitt, der einen Serienresonanzkreis 6 im Querzweig der Schaltung hat, der wiederum an der Mittelanzapfung 8 eines Parallelresonanzkreises 7 liegt, wenn dabei da von ausgegangen wird, dass - wie gestrichelt kenntlich gemacht - der Parallelresonanzkreis 7 eine gekoppelte Spule enthält. In der Figurenkurzbeschreibung ist bereits darauf hingewiesen, dass dieser Entzerrer nach Fig. 5 bei geeigneter Bemessung der Schaltelemente das gleiche Dämpfungsverhalten hat, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die Fig. 6 bzw. 7 zeigen einen linearen bzw. einen para- polischen Dämpfungsverlauf eines realisierten Beispiels. Dabei hat bei Fig. 6 die Leitung 1 eine Leitungslänge von h/8, d.h. also im Ausführungsbeispiel Ltv18,5 cm bei-einr Mitten±r-equens -von 140 MHz und einem gesamten, zu entzerrenden Übertragungsfrequenzbereich zwischen 105 und 75 MHz. Auf der Ordinate ist die Dämpfung a3 in dB aufgetragen. Entsprechend gilt dies auch für Fig. 7, bei der die Länge L der Leitung 1 zu A/2 gewählt ist, wodurch ein parabolischer Frequenzgang der Dämfpung entsteht. Im Ausführungsbeispiel bedeutet dies,'dass bei einer Mittenfrequenz von fm = 140 MHz, die Leitungslänge L etwa 74 cm betragen muss. Zu ergänzenden Erläuterungen sei nachstehend noch auf folgendes hingewiesen. Der Bodeentzerrer nach Fig. 1 ist ein bekanntes und in seiner vereinfachten Form (Fig. 2, 3) oft verwendetes Netzwerk zur Entzerrung von frequenzabhängigen Ampli tudenverläufen. In erster Näherung lässt sich sein Dämpfungsverlauf durch die Beziehung EMI5.1 darstellen Die vorstehende Gleichung ist in Formel 11 des einleitend genannten Aufsatzes zu finden und ist hier geringfügig modifiziert. Dabei sind aH(w) und bH(w) die (Wellen-) Dämpfung und (Wellen-) Phase des Hilfsvierpols (HVP), EMI6.1 ist der¯Reflexionsfaktor des AbschluB- widerstandes R des Hilfsvierpoles gegenüber dem Wellenwiderstand WO des Hilfsvierpols, die Rubkonstante Ho ist eine Funktion der Grunddampfung aO des Bodeentzerrers, sie hängt von der gewahlten Struktur ab. Der Frequenzgang des Bodeentzerrers wird durch die Dämpfung aH(w) und die Phase bH(w) des Hilfsvierpols bestimmt, dessen Wellenwiderstand WO konstant sein muss. Zur Realisierung des Hilfsvierpols kommen also überbrückte T-Glieder mit zueinander dualen Längs- und Querlmpedanzen-in Frage, d.h. Dämpfungs (-fest-) Entzerrer und Allpässe. Es ist möglich, den Hilfsvierpol nur als Allpass aus . führen. Dann ist der Entzerrerfrequenzgang proportional zu cos 2 . Allpässe für diesen Zweck sind oft nicht ktpplungsfrei realisierbar und enthalten daher in den gekoppelten Spulen kritische Bauelemente, die besonders bei höheren Frequenzen sehr häufig nicht mehr herstellbar sind. Wenn, wie oft gefordert, die Entzerrerfrequenzgänge arithmetisch symsmetrisch zu einer Mittenfrequenz linear oder parabolisch verlaufen sollen, kann dies durch entsprechende Teile der Cosinusfunktion erreicht werden, wenn die Phase des Hilfsvierpols linear verläuft. Diese lineare Phase hat eine Leitung. Es ist also denkbar, in solchen Fällen als Hilfsvierpol ein Leitungsstück mit entsprechender, aus den Forderungen zu ermittelnder Länge zu verwenden. Für lineare Verläufe sind Leitungs stücke der Lange (1+n) #/8 entsprechend bH n) 450 mit 8 entsprechend bH (1+n) n = 0,2,4,..., für parabolische Verläufe sind Leitungs stücke der Länge m#/4 ; entsprechend bH # m.90 mit m = 1,2,3,... erforderlich. Daneben ergibt sich auch die Möglichkeit zur Erzeugung von Amplitudengängen mit periodischem cos-Verlauf durch Benutzung einer entsprechend grösseren Leitungslänge im Hilfsvierpol. Diese Leitungsstücke müssen den für Bodeentzerrer üblichen Dimensionierungsvorschriften (z.B. nach der eingangs angegebenen Literaturstelle) berechneten Wellenwiderstand besitzen, dann überträgt die Leitung die ausgangsseitige .Fehlanpassung in gleicher Weise wie ein konzentriert aufgebauter Hilfsvierpol auf den Eingang. Je nach Betriebsfrequenz kann die Kabellänge auch ziemlich gross werden.=In so einem Fall muss die Kabel- dämpfung ak prop- F u. U. berücksichtigt werden, was leicht möglich ist durch einen dem Kabel vor- oder nachgeschalteten, konzentriert aufgebauten Dämpfungsentzerrer mit geeignetem Frequenzgang. Falls Entzerrerfrequenzgänge verlangt werden, die von den genannten einfachen, arithmetisch symmetrischen abweichen, können auch diese durch Kettenschaltung eines überbrückten T-Gliedes zum Leitungsstück erreicht werden. Käufliche Kabel sind nur in wenigen Wellenwiderstandswerten erhältlich (z.B. 50 Q, 75 , 150 Q). Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, dass die Grunddämpfung aO des Bodeentzerrers dementsprechend festgelegt wird, da der Wellenwiderstand WO des HVP nur von a abhängt. Nicht standardisierte Zwischenwerte des Kabelwellenwider,- standes können gegebenenfalls durch Parallel- oder Reihenschaltung von zwei Kabeln gleichen oder unterschiedlichen Wellenwiderstandes hergestellt werden, wobei natürlich die Phasengänge der beiden Kabelstücke gleich sein müssen. Durch Parallelschalten zweier 75--Kabel erhält man also einen Wellenwiderstand von 37,5 , durch Parallelschalten eines 75-Q-Kabels und eines 50-fi-Kabels einen Wellenwiderstand von 30,0 Q usw. Bei dem normalerweise nicht verwendeten vollständigen Bodeentzerrer sind zwei Kabel nötig für Längs- und Querzweig, deren Wellenwiderstände dual zueinander sein müssen. Diese Bedingung kann z.B. ftir WO = ZO erfüllt werden, wenn ZO-der-Wellenwiderstand des Bodeentzerrers ist. Ein Schaltungsbeispiel für den vereinfachten Bodeentzerrer mit-LeitungsstUck als Hilfsvierpol zeigt Fig. 4. Die Werte der Widerstände R1, R2, W sowie des Wellenwiderstandes WO des teitungsstücks ergeben sich in bekannter Weise aus den Anforderungen an Grunddämpfung und Entzerrungsvariation. Die Länge L des Leitungsstücks bestimmt gemäss den obigen Ausführungen den frequenzabhängigen Verlauf der Entzerrercharakteristik. Die Figuren 6 und 7 zeigen Ergebnisse einer analysierten Schaltung mit der Mittenfrequenz fm = 140 MHz. Die I;ei- tungslänge L beträgt dabei 1/8 Wellenlänge für den Fall linearen Amplitudengangs und 1/2 Wellenlänge für parabolischen Gang. In Fig. 5 ist zum Vergleich der erforderliche -Aufwand einer mit konzentrierten Elementen aufgebauten Schaltung zur Erzeugung eines parabolischen Dämpfungsganges dargestellt. Bei dem vorstehend beschriebenen Entzerrer wird von dem Gedanken ausgegangen, dass zur Herstellung eines.bestimmten Phasengangs nicht unbedingt Allpässe erforderlich sind. Die für den Hilfsvierpol notwendige Eigenschaft konstanten Wellenwiderstandes kann auch durch Leitungsstücke erreicht werden, der erforderliche Phasengang wird durch die Länge der Leitung bestimmt. Damit ersetzt also ein Leitungsstück ein wesentlich aufwendigeres Lc-Netzwerk, das darüber hinaus meist mit gekoppelten Spulen realisiert werden müsste. Die Einschränkung, dass damit nur Kosinus-Verläufe der Dämpfung realisiert werden können, ist nicht von grosser Bedeutung, da einmal die häufigsten Forderungen linearen oder parabolischen Dämpfungsfrequenzgang verlangen und zum anderen durch Zuschaltung von geeigneten überbrückten T-Gliedern mit konzentrierten Elementen, aber ohne gekoppelte Spulen, leicht andere Frequenz- gänge erzielbar sind. Die beschriebene Schaltung lässt sich sowohl für den vereinfachten als auch den vollständigen Bodeentzerrer anwenden, in letzterem-Rall ist jeweils ein Leitungsstück im iìngszweig und eines im Querzweig mit dazu dualem Wellenwiderstand nötig. 6 Patentansprüche 7 Figuren

Claims: ?atentansrüche 1. Als Bodeentzerrer ausgebildeter einstellbarer Dämpfungsentzerrer, bestehend aus einem Widerstandsnetzwerk und einem frequenzgang-formenden Hilfsvierpol (HVP), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der Hilfsvierpol (HVP) durch eine Leitung (1) reellen, frequenzunabhängigen Wellenwiderstandes gebildet ist. 2. Bodeentzerrer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Länge der Leitung (1) den Wert (1+n) A/8 hat, wobei n =0,2,4... und X die zur Mittenfrequenz eines vorgebbaren, zu entzerrenden Frequenzbereichs gehörende Wellenlänge ist. 3. Bodeentzerrer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Länge der Leitung (1) den Wert m h/4 hat, wobei m = 1,2,3... undh die zur Mittenfrequenz eines vorgebbaren, zu entzerrenden Frequenzbereichs gehörende Wellenlänge ist. 4. Bodeentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitung (1) aus der ein- und ausgangsseitigen Parallel oder Serienschaltung mehrer Leitungen gleichen oder unterschiedlichen Wellenwiderstandes mit gleicher, elektrischer Länge besteht. 5. Bodeentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leitung (1) Hilfsvierpole (HVP) reellen konstanten Wellenwiderstandes vor-oder nachgeschaltet sind. 6. Bodeentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Leitungsstücke gleichen oder unterschiedlichen Wellen widerstandes sowie gleicher oder unterschiedlicher elektrischer Länge nur eingangsseitig parallel oder in Serie geschaltet sind und ausgangsseitig mit gleichen oder unterschiedlichen ohmschen Widerständen abgeschlossen sind.

Inventors: BUCHERL, ERWIN, DIPL.-ING., ENSSLIN, GERHARD, DIPL.-ING., Bücherl, Erwin, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: H04B3
IPC codes: H03H7, H04B3