INTERFERENCE REDUCTION CHARACTERISTICS CIRCUIT

Abstract: 1. Circuit for improving the reduction characteristic in the audible range of frequencies of systems for active reduction protection comprising an operational amplifier (5) which is used as power amplifier and which feeds the primary winding (4) of a transformer (3) which is used as coupling section and via one secondary winding (2) of which, which is used as control winding, the pilot wire (1) is passed from which the interference signal remaining after the coupling section is picked up, characterized in that the reduced interference signal is fed both to the input of a summing amplifier (14) and to an inverting low-pass filter (13) the cut-off frequency of which allows optimization in the audible range and the output of which is also fed to the input of the summing amplifier (14) whilst the output of the summing amplifier is connected to the input of the power amplifier (5).

Description: Schaltung zur Verbesserung des Reduktionsverhaltens Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Verbesserung des Reduktionsverhaltens im hörbaren Frequenzbereich von Anlagen zum aktiven Reduktion-sschutz mit einem als Leistungsverstärker dienenden Operationsverstärker, der die Primärwicklung eines als Koppeiglied dienenden Transformators speist, über dessen eine als Kontrollwicklung dienende Sekundärwicklung die Pilotader geführt ist, von der das hinter dem Koppelglied verbleibende Störsignal abgegriffen wird. Das Prinzip des aktiven Reduktionsschutzes geht aus der DE-PS 16 90 370 hervor. Danach werden die durch Fremdfelder in Fernmeldeleitungen oder -kabeln induzierte Störsignale einer Pilotader entnommen, in einem Leistungsverstärker verstärkt und über einen Transformator als Koppelglied in jede betroffene Ader eingekoppelt, wobei der Ausgang des Leistungsverstärkers an die Primärwicklung des Transformators gelegt ist und jede Ader über eine Sekundärwicklung des Transformators geführt ist. Dieses Grundmodell ist wesentlich verbessert worden. So ist es aus der DE-OS 29 26 û52 Dekanni Phasenverschiebungen in der Zuleitung zwischen Leistungsverstärker und Koppelglied durch besondere Formen der Rückkopplung zu begegnen. Aus der deutschen Patentanmeldung P 32 45 863.0 ist zu entnehmen, wie gelegentlich auftretende Störsignale mit sehr tiefen Frequenzen von nur wenigen Hz, die den Koppel transformator in die Sättigung bringen könnten, mit Hilfe eines invertierenden Tiefpasses und eines Summierverstarkers vor dem Eintritt in den Leistungsverstärker kompensiert werden können. Aus den deutschen Patentanmeldungen P 33 07 849.1 und P 33 ... (Patentanmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Internzeichen SB 224) sind Massnahmen bekannt, die sowohl das Auskompensieren der sehr tiefen Frequenzen als auch die Beibehaltung des Vorteils der Rückkopplung ermdglichen. Dies geschieht zum Beispiel nach der deutschen Patentanmeldung P 33 ... (Patentanmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Intern-Zeichen SB 224) dadurch, dass das um die sehr tiefen Frequenzen bereinigte Störsignal hinter dem Summierverstärker nicht nur dem Leistungsverstärker, sondern auch einem Hi Ifsverstärker zugeführt wird, dessen Ausgang ebenfalls auf den Eingang des Leistungsverstärkers gelegt ist und diesem das Störsignal in einer verminderten, dem irr der Schaltung erzielten Reduktionsgrad entsprechenden Hohe zuführt. Die meisten dieser Schaltungen zum aktiven Reduktionsschutz haben jedoch den Nachteil, dass sie eine Frequenz im Reduktionsmaximum aufweisen, während der erzielbare Reduktionsgrad zu höheren, besonders aber zu tieferen Frequenzen hin mit dem Abstand zur Optimalfrequenz schnell abnimmt. So ist es zum Beispiel bei einer Schaltung nach der deutschen Patentanmeldung P 33 ... (Patentanmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Internzeichen SB 224) möglich, das Reduktionsmaximum auf 19 Hz einzustellen und dabei im Bereich von 16 2/3 Hz bis 800 Hz einen ausreichenden Reduktionsgrad zu erzielen. Damit wird zwar der Frequenzbereich der häufigsten und wesentlichsten Störfelder überdeckt, jedoch treten auch Frequenzen im Hörbereich von etwa 300 Hz bis zu etwa 3 kKz auf, die mit dieser Schaltung nicht erfasst werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die es bei Beibehalt und gegebenenfalls sogar Verbesserung des bisherigen Reduktionsverhaltens ermöglicht, die im Störspektrum auftretenden Frequenzen des Hor- bereichs ebenfalls so zu erfassen, dass sie nicht über den Verstärker und das Koppelglied wieder in die zu schützenden Adern eingekoppelt werden. Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass das hinter dem Koppelglied abgegriffene, reduzierte Störsignal sowohl dem Eingang eines Summierverstärkers als auch einem invertierenden Tiefpass zugeführt wird, dessen Grenzfrequenz eine Optimierung im Horbereich erlaubt und dessen Ausgang ebenfalls dem Eingang des Summierverstärkers zugeführt wird, während der Ausgang des Summierverstärkers am Eingang des Leistungsverstärkers liegt. Die erfindungsgemässe Schaltung erlaubt es, neben den häufigsten und stärksten Störfeldern, die insbesondere aus den Versorgungsnetzen vorl Grossverbrauchern kommen, auch Störfrequenzen des Hörbereichs weitgehend von den Fernmeldeadern fernzuhalten, ohne den Reduktionsgrad bei den üblichen Störfeldern zu beeinträchtigen. In Weiterbildung der Erfindung kann vor den Tiefpass ein Vorverstärker vorgesehen werden. Die erfindungsgemässe Schaltung ist auch dann anwendbar, wenn der magnetisch wirksame Teil des Koppelglieds aus dem Mantel oder der Bewehrung des geschützten Kabels besteht, jedoch ist es dann vorteilhaft, zwischen Vorverstärker und Tiefpass zur besseren Anpassung an den jeweiligen Kabeltyp einen Phasenschieber vorzusehen. Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der erfindungsgemässen Schaltung in Anlagen zum aktiven Reduktionsschutz für einen vorgegebenen Bereich von störenden Frequenzen mit Mitteln zur Kompensation sehr tiefer, ausserhalb des vorgesehenen Bereichs liegender Frequenzen, die verstärkt und auf den Koppeltransformator gegeben, diesen der Sättigung nahe bringen können, bei der das um diese Frequenzen bereinigte Störsignal dem Leistungsverstärker und zusätzlich einem Hilfsverstärker zugeführt wird, dessen Ausgang ebenfalls duf < Jen Eingang des Leistungsverstärkers gelegt ist und diesem das Störsignal in einer verminderten, dem in der Schaltung erzielten Reduktionsgrad entsprechenden Höhe zuführt. Eine solche Anlage ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 33 ... (Patentanmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Internzeichen SB 224). Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltung, angewendet auf eine Anlage, wie sie im vorhergehenden Absatz beschrieben ist. Mit 1 ist die Pilotader bezeichnet, die über eine als Kontrollwicklung dienende Sekundärwicklung 2 des Koppeltransformators 3 geführt ist, dessen Primärwicklung 4 aus dem als Leistungsverstärker dienender Operationsverstärker 5 gespeist wird. Vor dem Koppeltransformator 3 wird der Pilotader 1 bei 6 das austretende Störsignal entnommen und zunächst einem Vorverstärker 7 zugeführt. Hinter dessen Ausgang wird das Störsignal über die Leitung 8 dem einen Eingang des Summier verstärkers 9 als auch über einen invertierenden Tiefpass 10 dem zweiten Eingang des Summierverstärkers 9 zugeführt. Der Tiefpass 10 hat z. B. eine Grenzfrequenz von 3 Hz und dient dazu, nur sehr niedrige StÏrfrequenzen, die eine Sättigung des Koppeltransformators 3 verursachen könnten, durchzulassen und umzukehren. Mithin stehen ar Eingang des Summierverstärkers 9 über die Leitung 8 das Störsignal mit den sehr niedrigen Frequenzen und aus dem Tiefpass 10 die invertierten tiefen Frequenzen an, die in dem Summierverstärker 9 auskompensiert werden, so dass am Ausgang des Summierverstärkers 9 das um die sehr tiefen Frequenzen bereinigte Störsignal ansteht. Das bereinigte Stor- signal wird einmal als erste komponente dem Eingang des Leistungsverstärkers 5 und ebenso dem Eingang des Hilfsverstärkers 51 zugeführt. Der Hilfsverstärker 11 ist so beschaffen, dass an seinem Ausgang ein vermindertes Störsignal auftritt, das dem Signal entspricht, das man hinter dem Koppeltransformator abgreifen könnte. Es entspricht also in seiner Hohe dem in der Schaltung erzielbaren Reduktionsgrad und wird ebenfalls dem Eingang des Leistungsver starkes 5 als zweite Komponente zugeführt. Der bis dahin beschriebene Teil der dargestellten Schaltung kann z. B. auf ein Reduktionsmaximum von 19 Hz eingestellt werden. Damit wird ein vertretbarer Reduktionsgrad in dem Bereich von etwa 16 2/3 bis 800 Hz erzielt. Um entsprechend der gestellten Aufgabe nun auch die Störfrequenzen im höheren Frequenzbereich zu erfassen, wird nun erfindungsgemäss an der Pi lotader 1 hinter dem Koppeltransformator 3 das dort anstehende Störsignal abgegriffen und entsprechend den Bauelementen 7 bis 10 einer Kombination von Vorverstar- ker 12, invertierendem Tiefpass 13 und Summierverstärker 14 zugeführt, dessen Ausgang eine dritte Komponente für den Eingang des Leistungsverstärkers liefert. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses 63 erlaubt es, Störungen aus dem höheren Frequenzbereich zu erfassen. Sie liegt damit erheblich höher als die des Tiefpasses 10. Bemisst man sie auf z. B. 36 Hz, so kann man damit befriedigend Frequenzen im Bereich von etwa 700 Hz bis etwa 3 kHz erfassen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass der eingangs beschriebene Schaltungsteil auf 16 2/3 Hz optimiert werden kann, obgleich dessen obere Grenze des hinreichenden Re duktionsgrades damit auf etwa 100 Hz gesenkt wird. Die dargestelIte Schaltung erlaubt somit eine optimale Reduktion im Bereich von 16 2/3 Hz bis weit in den hörbaren Bereich hinein.

Claims: Patentansprüche 1. Schaltung zur Verbesserung des Reduktionsverhaltens im hörbaren Frequenz bereich von Anlagen zum aktiven Reduktionsschutz mit einem als Leistungs verstärker dienenden Operationsverstärker, der die Primärwicklung eines als Koppelglied dienenden Transformators speist, über dessen eine als Kon trollwicklung dienende Sekundärwicklung die Pilotader geführt ist, von der das hinter dem Koppelglied verbleibende Störsignal abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das reduzierte Störsignal sowohl dem Eingang eines Summierverstärkers als auch einem invertierenden Tiefpass zugeführt wird, dessen Grenzfrequenz eine Optimierung im Hörbereich erlaubt und dessen Ausgang ebenfalls dem Eingang des Summierverstärkers zugeführt wird, während der Ausgang des Summierverstärkers am Eingang des Leistungs verstärkers liegt. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Tiefpass ein Vorverstärker für das verbleibende Störsingal aus der Pilotader vor gesehen ist. 3. Schaltung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Tiefpass ein Phasenschieber vorgesehen ist. 4. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in Anlagen zum aktiven Reduktionsschutz für einen vorge gebenen Bereich von störenden Frequenzen mit Mitteln zur Kompensation sehr tiefer, ausserhalb des vorgesehenen Bereichs liegender Frequenzen, die verstärkt und auf den Koppeltransformator gegeben, diesen der Sätti gung nahe bringen können, bei der das um diese Frequenzen bereinigte Stör signal dem Leistungsverstärker und zusätzlich einem Hilfsverstärker zugeführt wird, dessen Ausgang ebenfalls auf den Eingang des Leistungsverstärkers gelegt ist und diesem das Störsignal in einer vem inderten, der in der Schaltung erzielten Reduktionsgrad entsprechenden Hohe zuführt.

Inventors: JUNCK, RAINER, DIPL.-ING.
Applicants: SCHALTBAU GESELLSCHAFT MBH
Application year: 1984
Main classification: H04B3
IPC codes: H04B3