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DE2059728B2 - Spulenloser daempfungs- und laufzeitentzerrer - Google Patents

Spulenloser daempfungs- und laufzeitentzerrer

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Publication number
DE2059728B2
DE2059728B2 DE19702059728 DE2059728A DE2059728B2 DE 2059728 B2 DE2059728 B2 DE 2059728B2 DE 19702059728 DE19702059728 DE 19702059728 DE 2059728 A DE2059728 A DE 2059728A DE 2059728 B2 DE2059728 B2 DE 2059728B2
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DE
Germany
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attenuation
damping
setting
input
equalizer
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DE19702059728
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English (en)
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DE2059728C3 (de
DE2059728A1 (de
Inventor
Karl Heinz Dipl Ing 7412 Eningen Feistel
Original Assignee
Wandel u Goltermann, 7410 Reut lingen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wandel u Goltermann, 7410 Reut lingen filed Critical Wandel u Goltermann, 7410 Reut lingen
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Priority to JP46090252A priority patent/JPS4849361A/ja
Priority to IT31890/71A priority patent/IT941915B/it
Priority to FR7144562A priority patent/FR2117680A5/fr
Priority to US00204583A priority patent/US3743957A/en
Priority to GB5625371A priority patent/GB1345200A/en
Publication of DE2059728A1 publication Critical patent/DE2059728A1/de
Publication of DE2059728B2 publication Critical patent/DE2059728B2/de
Application granted granted Critical
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/04Control of transmission; Equalising
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    • H04B3/141Control of transmission; Equalising characterised by the equalising network used using multiequalisers, e.g. bump, cosine, Bode
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1217Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers
    • H03H11/1252Two integrator-loop-filters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B3/00Line transmission systems
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    • H04B3/04Control of transmission; Equalising
    • H04B3/14Control of transmission; Equalising characterised by the equalising network used

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

Ml
U1
Cl2P2 + O1P + O0
p1+ to +ho
(p =jü, Ω = —,ω = 2π/, ωπ = 2π/π, / = Fre- ,5
quenz, f„ = beliebige normierende Frequenz, Ct0, O1, a2, b0, fcj = frequenzunabhängige Koeffizienten) und in einer bei aktiven Filtern an sich bekannten Weise aus Operationsverstärkern besteht, die als Integrierer und/oder Summierer bzw. ümkehrstufen beschaltet sind und ein Vierpolnetzwerk bilden, dessen eine Eingangs- und Ausgangsklemme auf Bezugspotential liegen und bei dem zwischen Vierpoleingang und -Ausgang ein Be-Wertungswiderstand für den Koeffizienten O0, ein eruier Srnnmerintegrierer, ein zweiter Summenintegrierer und ein erster Summierer in Kette geschaltet sind, ferner der Vierpoleingang einerseits nach widerstandsmäßiger Bewertung mit dem Koeffizienten a2 mit dem Summiereingang des ersten Summierers verbunden ist und vom Vierpoleingang andererseits ein mit dem Koeffizienten α, bewerteter Zweig zum Eingang des zweiten Summenintegrierers führt, und bei dem vom Vierpolsausgang ein erster, mit dem Koeffizienten b0 bewerteter Rückkopplungszweig zum Eingang des ersten Summenintegrierers und ein zweiter, mit dem Koeffizienten bx bewerteter und eine vorzeichenumkehrende Stufe enthaltender Rückkopplungszweig zum Eingang des zweiten Summenintegrierers führt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Koeffizienten a, bewertete Zweig zwischen Vierpoleingang (1 bzw. 21) und Eingang des zweiten Summenintegrieres (5 bzw. 25) insgesamt keine Signalumkehrung hervorruft und daß zur Einstellung der maximalen Dämpfung die Bewertungswiderstände für die Koeffizienten α, und f>, von den Teil widerständen eines einstellbaren Spannungsteilers (15 bzw. 35) gebildet werden, dessen Teilerverhältnis (Einstellung) die Dämpfung bestimmt und dessen Abgriff mit dem Eingang des zweiten Summenintegrierers (5 bzw. 25) Verbindung hat, daß zur Einstellung der Laufzeit zwischen den Abgriff des einstellbaren Spannungsteilers (15 bzw. 35) und den Eingang des zweiten Summenintegrierers (5 bzw. 25) ein veränderbarer Widerstand (13 bzw. 33) eingefügt ist und eine Verschiebung der Dämpfungsund Laufzeitcharakteristiken über der Frequenz. mittels gemeinsamer Veränderung der Bewertungen für die Koeffizienten «0 und b0 in der Weise erfolgt, daß ein im Zuge der Verbindungsleitung zwischen erstem und zweitem Summenintegrierei angeordneter Widerstand (14) verändert wird, mit a2 = 1 und b0 = a0 (F i g. 1 bis 4).
2. Teilentzerrer Tür eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Umkehr des Vorzeichens der eingestellten Dämpfung die Speisekleinmen des Spannungsteilers (35) mittels eines Umpolschalters (36) vertauschbar sind (Fig. 4).
3. Teilentzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzeichenumkehrende Stufe des mit dem Koeffizienten b, bewerteten Rückkopplungszweiges ein zwischen dem Abgriff des einstellbaren Spannungsteilers (35) und dem Eingang des zweiten Summenintegrierers (25) eingeschalteter zweiter Summierer (30) ist, daß in den vom Vierpoleingang (21) ausgehenden Zweig, in welchem der mit dem Koeffizienten α, bewertende Teil des Spannungsteilers (35) liegt, eine Umkehrstufe (12) eingefügt ist:, welche ausgangsseitig mit einer Speiseklemme des einstellbaren Spannungsteilers (35) verbunden ist, daß die andere Speiseklemme des Spannungsteilers (35) mit dem Vierpolausgang (22) Verbindung hat und daß zwecks Einstellung der Laufzeit ein Widerstand (33) im Zuge der Verbindungsleitung zwischen zweitem Summierer (30) und zweitem Summenintegrierer (25) oder der Gegenkopplungswiderstand des zweiten Summierers veränderbar ist(Fig. 4).
4. Teileitzerrer nach einem der vorigen Ansprüche, c lurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteik (35) und die Frequenz- und Laufzeiteinstellwiücrstände stufenweise einstellbar sind (Fig. 4).
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zui Entzerrung eines mit Dämpfüngs- und Laufzeitverzerrungen behafteten Ubertragungssystems, insbesondere eines Fernsprechkanals, die aus einer Kettenschaltung von Teilentzerrern besteht, wobei ein Teilentzerrer eine übertragungsfunktion zweiten Grades aufweist der Form
U1
O2P2 +
P2 + b
+ O0
+ b0
in = ίΩ,Ω =— ,οι = 2π/,m. = 2.-Γ /„, / = Frequenz.
f„ = beliebige normierende Frequenz, a0, «,, a2, />,,. b, = frequenzunabhängige Koeffizienten) und in einer bei aktiven Filtern an sich bekannten Weise au-Operationsverstärkern besteht, die als Integrierer und/oder Summierer bzw. Umkehrstufen beschallet sind und ein Vierpolnetzwerk bilden, dessen eine Eingags- und Ausgangsklemme auf Bezugspotential liegen und bei dem zwischen Vierpoleingang und -Ausgang ein Bewertungswiderstand für den Koeffizienten «ο· ein erster Summenintegrierer. ein zweiter Summenintegrierer und ein erster Summierer in Kette geschaltet sind, ferner der Vierpoleingang einerseits nach widerstandsmäßiger Bewertung mit dem Koeffizienten a2 mit dem Summiereingang des ersten Summierers verbunden ist und vom Vierpoleingang andererseits ein mit dem Koeffizienten α, bewerteter Zweig zum Eingang des zweiten Summenintegrierers führt, und bei dem von Vierpolausgang ein erster mit dem Koeffizienten bQ bewerteter Rückkopplungszweig zum Eingang des ersten Summenintegrierers und ein
zweiter, mit dem Koeffizienten b% bewerteter und eine vorzeichenumkehrende Stufe enthaltender Rückkopplungszweig zum Eingang des zweiten Summenintegrierers fuhrt.
Derartige Entzerrer werden beispielsweise dann benötigt, wenn man einen nur für die Übermittlung von Sprache ausgelegten Kanal auch für die schnelle übertragung von Daten benutzen will.
Bekannte einstellbare Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer sind aus Teilentzerrern aufgebaut, die aus Spulen und/oder Übertragern, Kondensatoren und Widerständen bestehen und auch aktive Elemente enthalten können und die durch aktive Trennstufen voneinander entkoppelt sind. Sie haben eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen Dämpfungs- und Laufzeiteinstellung, wobei insbesondere störend ist, daß die Dämpfungseinstellung unerwünschte Laufzeitverzerrungen hervorruft, die ihrerseits wieder ausgeglichen werden müssen.
_ Aus der deutschen Patentschrift 1 302 059 ist ein tntzerrer mit entkoppelten, aus passiven Brückenschaltungen bestehenden Teilentzerrern bekannt, bei denen Dämpfung und Laufzeit an getrennten Stufenschaltern einstellbar sind und bei denen die Einstellung der Maximaldämpfung aM von der Einstellung der Laufzeit unabhängig ist. Die Veränderung der Laufzeit mit der Dämpfungseinstellung läßt sich bei diesem bekannten Entzerrer durch eine abschließende Korrektureinstellung der Laufzeit weitgehend kompensieren. Die Dämpfung wird dort über die Anzapfungen eines Übertragers, die Frequenz an einerr Kondensator und die Laufzeit an zwei gekoppelt einstellbaren Widerständen eingestellt.
Ähnlich dem aus der deutschen Patentschrift 1 302 059 bekannten Entzerrer haben auch die anderen bekannten einstellbaren Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer die Nachteile, daß sie als frequenzbestimmende Elemente Kondensatoren und Spulen benötigen, womit insbesondere wegen der letzteren beträchtliche Herstellungskosten, Gewicht und Raumbedarf verbunden sind Durch die Spulen wird auch der Pegelbereich, in welchem ein Entzerrer linear arbeitet stark eingeengt. Neben der Einstellung der Frequenz durch Spulen bzw. Kondensatoren erfordert bei den bekannten Dämpfungs- und Laufzeitentzerrern die Einstellung mindestens einer der Größen Dämpfung oder Laufzeit im allgemeinen eine gekoppelte Einstellung verschiedener Schaltelemente, was einen beträchtlichen Aufwand an Bauelementen und an Schaltern bedingt.
Daneben ist aus der Zeitschrift »Electronics« vom 17. Februar 1969. S. 100 bis 105 (unter dem Titei »Active filters: part 7. Analog blocks ensure stable design«) eine Filterschallung bekannt, in der ausschließlich mit Bausteinen der analogen Rechentechnik eine übertragungsfunktion zweiten Grades realisiert wird und die ein Minimal-i'hasennet/werk (<i, > 0) darstellt.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der uMgenannlcn bekannten Filterschaltung, die Aufgabe zugrunde, einen ohne Spulen auskommenden Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer (a, < 0) zu schaffen, bei dem Dämpfung, Laufzeit und Fiequenz ohne Kopplung der hm Stellungen einzelner Llemenle je an einem besonderen Widerstand einstellbar sind, und bei dem Einstellungen einzelner Größen möglichst wenig Einfluß auf die anderen Größen ausüben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe nut dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mit teln. Unter Vermeidung von Spulen und bei gelingst möglichem Aufwand au Energiespeichern (zwei fest« Kondensatoren) lassen sich dabei sämtliche Einstel lungen (Dämpfung, Laufzeit, Frequenz) an separater ohmschen Widerständen vornehmen, und der gegen seitige Einfluß der Einstellung der Laufzeit auf di< Dämpfung und umgekehrt ist beträchtlich geringei als bei jedem bekannten Entzerrer. Dies vereinfach
ίο die praktische Durchführung einer Dämpfungs- unc Laufzeitentzerrung wesentlich. Erfindungsgemäß< Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer lassen sich, di sie veränderbare ohmsche Widerstände als Einstell mittel verwenden und daneben nur geringen Aufwanc benötigen, sehr preisgünstig und dennoch präzis« realisieren. Es ist sogar möglich, ganze Teilentzerrei mit Ausnahme der Einstellelemente und eventuel der Kondensatoren in integrierter Schaltungstechnik herzustellen.
Zur Einstellung negativer Dämpfungen benötigte Bereiche oder Stufen des Spannungsteilers lassen sich durch Anwendung der im Anspruch 2 angegebener Mittel einsparen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfi tu lung mit praktisch wechselwirkungsfreien Einstellungen ergibt sich mit den im Anspruch 3 offenbarten Mitteln. Hierbei hängen die eingestellte Dämpfung aM und die Laufzeit T0 bei der Entzerrer-Nennfrequenz i\ überhaupt nicht mehr voneinander ab. Die Flanker der Laufzeitkurve über der Frequenz ändern ihrer Verlauf mit der Dämpfungseinstellung nur in einem für die Praxis meist vernachlässigbaren Maße, wobtii die Fläche zwischen der Frequenzachse und der Laufzeitkurve ebenso konstant bleibt, wie die Steigung dei Gruppeneinlaufzeitkurve bei der Frequenz ß0 (vergleiche F i g. 6).
Dadurch reduziert sich der Arbeitsaufwand bei der praktischen Durchführung einer Dämpfungsund Laufzeitentzerrung auf ein Minimum, und sie kann im Gegensatz zur bisher üblichen Praxis innerhalb kurzer Zeit ohne weiteres auch von unerfahrenen Hilfskräften unter Beobachtung eines oszillografischen Bildes der Dämpfungs- und Laufzeitkurven des zu entzerrenden Systems vorgenommen werden.
Eine genaue Reproduzierbarkeit der Entzerrer-Einstellung ergibt sich, wenn der Spannungsteiler und die Frequenz- und Laufzeiteinstellwiderstände stufenweise einstellbar ausgebildet werden. Dasselbe gilt auch für Entzerrer, deren Widerstände über Lotbrücken einschallbar sind oder in die einzelne Widerstände einlotbar sind. Bei solchen Entzerrern mag es auch sinnvoll sein, ihre Einstellung; durch Rechnung aus einer gemessenen Tabelle dei Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen der zu ent-
.vs zerrenden Übertragungsstrecke über ein Rechenprogramm zu ermitteln. Die Reproduzierbarkeit der Ein Stellungen erlaubt es ferner, defekte Entzerrer ohne N '-uabglcicli der Leitung durch andere zu ersetzen Uie Erfindung ist in der Zeichnung an Hand zweiei Alisführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hierbei zeigt
Hg. 1 ein Blockschaltbild eines· ersten Ausführungsbeispicles,
Y i g. 2 ein detaillierteres Sehaltbild der in F i g. 1 dargestellten Anordnung,
F i g. 3 einen Teil eines Blockschaltbildes, welcher be>m zweiten Ausführungsbeispiel den gestrichelt umrahmten I eil in F 1 g. 1 ersetzt,
Fig. 4 ein detaillierteres Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispieles,
F i g. 5 frequenzabhängige Dämpfungskurven a (U), die füi alle Ausführungsbeispiele typisch sind,
Fig. 6 eine frequenzabhängige Gruppenlaufzeitkurve T (Ω), die für alle Ausführungsbeispiele typisch ist, mit der Tangente in Τ(Ω0) und der Laufzeitfläche F,
Fig. 7 ein Schaubild der bei einigen bekannten Anordnungen auftretenden Abhängigkeit der Gruppenlaufzeit T (Ω) von der Dämpfung mit der eingestellten maximalen Dämpfung aM als Parameter,
F i g. 8 zum Vergleich zu F i g. 7 ein Schaubild eines bekannten Entzerrers mit bisher kleinstmöglicher Abhängigkeit der Laufzeit von der Dämpfungseinstellung und
F ι g. 9 ein zum zweiien Ausführungsbeispicl gehöriges Schaubild der Gruppenlaufzeitkurven mit denselben Dämpfungsparametern wie in F i g. 7 und 8.
Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen ein Vierpolnetzwerk bildenden Teilentzerrer, an dessen Vierpoleingang 1 eine Eingangsspannung U1 liegt und an dessen Vierpolausgang 2 eine Ausgangsspannung U2 auftritt, beide gegenüber auf Erdpotential liegenden Bezugsklemmen. Zwischen Vierpoleingang 1 und Vierpolausgang 2 ist ein Bewertungswiderstand 3 (Rj1) Tür den Koeffizienten <z0, ein erster Summenintegrierer4, ein Bewertungswiderstand R14, ein zweiter Summenintegrierer 5, ein Bewertungswiderstand Rn11 und ein erster Summierer 6 in Kette geschaltet. Ferner ist der Vierpoleingang 1 über einen Bewertungswiderstand 7 (R7) für den Koeffizienten a2 mit dem Summiereingang des ersten Summierers 6 verbunden, und über einen Bewertungswiderstand 11 (Rn) ur|d einen dazu in Reihe geschalteten Laufzeit-Einstellwiderstand 13 (Rn] mit dem Eingang des zweiten Summenintegnerers 5. Vom Vierpolausgang führt ein erster, einen Bewertungswiderstand 8 (R8) für den Koeffizienten b0 enthaltender Rückkopplungszweig zum Eingang des ersten Summenintegrierers 4 und ein zweiter Rückkopplungszweig, der eine Vorzeichen umkehren de Stufe 10 und einen Bewertungswiderstand 9 [Rq) enthält, zu dem Laufzeit-Einstellwiderstand 13 (Ri3). Dabei sind die Bewertungswiderstände 9 (R9) und !1 (Rn) die Teilwiderstände eines einstellbaren Spannungsteilers 15, zwischen dessen Abgriff und den Eingang des zweiten Summenintegrierers 5 der Laufzeit-Einstellwiderstand 13 (R13) geschaltet ist. Die letzteren drei Widerstände bewerten die Koeffizienten O1 und &!-
Die Summenintegrierer 4, 5 bzw. der Summierer 6 und die vorzeichenumkehrende Stufe 10 sind durch Operationsverstärker realisiert, die invertierend wirken, eine sehr hohe innere Verstärkung haben und deren Funktion durch entsprechende Gegenkopplung bestimmt wird. Die Summenintegrierer 4, 5 enthalten hierzu je eine Gegenkopplungskapazität C4, C5 und der Summierer 6 bzw. die vorzeichenumkehrende Stufe 10 je einen ohmschen Gegenkopplungswiderstand R(, bzw. R10-
Dabei ist für das übertragungsverhalten der einzelnen Analogbausteine 4, 5, 6, 10 bezüglich ihrer jeweiligen Eingangsspannungen das negative Verhältnis
ίο aus der Gegenkopplungsimpedanz R9 zu dem Wert des dem Bausteineingang vorgeschalteten Bewertungswiderstandes R1, verantwortlich. Dieses Verhältnis ist bei einem Summierer gleich dem jeweiligen (in Fig. 1 und 3 notierten) Bewertungs-Koeffizienten.
Wo dessen Angabe in F i g. 1 und 3 fehlt, ist er 1. Die vorzeichenumkehrende Stufe 10 soll das ihr anliegende Signa! z.B. mit der Zahl» — !« bewerten., daher ist ein ihr vorgeschalteter Bewertungswiderstand R10,. gleich dem Gegenkopplungswidersland R10 des Umkehrers, über verschiedene Zweige, d. h. auch verschiedene Bewertungswiderstände an einen Analogbaustein-Eingang herangeführte Signale addieren sich linear mit durch die Bewertungskoeffizienten gegebenen Gewichten. Letztere sind den Bewertungswiderständen umgekehri proportional.
Die Teilentzerrer beider Ausführungsbeispielc haben die in Gleichung (1) angegebene übertragungsfunktion zweiten Grades, wobei α, < 0 ist. Macht man hierbei a2 = 1 und a0 = b0, so ergibt sich aus der übertragungsfunktion in bekannter Weise die maximale bzw. minimale Dämpfung aM der zugehörigen Dämpfungskurve zu
aM = In
sie tritt auf bei der normierten Nennfrequenz
40
—ο γ ·
">n h
Aus der Gruppenlaufzeit iGr (.Q) errechnet sich die normierte Gruppenlaufzeit T (Ω) = ιι>ηΐα,(Ω) bei der Frequenz Q0 zu
45
ein Wert, welcher im allgemeinen nur wenig vom Maximum der Gruppenlaufzeitkurve abweicht.
Die übertragungsfunktion des ersten Ausführungsbeispiels lautet mit den Elementen der Schaltung in F i g. 2 und mit a2 = 1, O0 = b0, also R5 = R7 und R3 = R8 wie folgt:
P2-
K6
_ „ „ / 1 1 1\ „
>„CsRlaRn( P-+-P-+-5-)·K13
\i<13 K9 KnJ
P + fio
Ά. V1
P2+-
-•p + ßg
Zur Einstellung der Dämpfung dient der Spannungsteiler 15, dessen Teilerverhältnis zur Basis e logarithmiert die maximale bzw. minimale Dämpfung aM des Teilentzerrers ergibt, denn mit (1), (2) und (5) ist
(7)
Für die maximumsnahe Laufzeit T0 gilt mit (4) und (5):
IO y„„C5«7„(«9 + «1.) Λ , «9 + «11 „ \ ,o.
= I «o
(9)
die nach Gleichung (3) normierte Nennfrequenz, für welche die Dämpfung ihr Maximum bzw. Minimum und die Gruppenlaufzeit in der praktischen Dimensionierung der Schaltung annähernd ihr Maximum erreicht.
Beim ersten Ausfiihrungsbeispie! kann die vorzeichenumkehrende Stufe 10 eingespart werden, wenn als erster Summierer 6 ein solcher verwendet wird, der einen zusätzlichen gegenphasigen Ausgang besitzt. Von diesem Ausgang müßte dann der mit b, bewertete Rückkopplungszweig ausgehen.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen die mit Bezugszahlen oder Widerstandsindizes der Ziffern 21 Ms 34 bezeichneten Elemente den mit ! bis 14 bezifferten Elementen des ersten Ausführungsbeispiels. Die Frequenzeinstellung erfolgt gleich wie dort. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß die vorzeichenumkehrende Stufe des mit dem Koeffizienten bt bewerteten Rückkopplungszweiges ein zweiter Summierer 30 ist, zu dessen Eingang zusätzlich der vom Vierpoleingang 21 ausgehende und mit dem Koeffizienten α, bewertete Zweig führt, in welchen jetzt eine Umkehrstufe 12 eingefügt ist. Der Eingang des zweiten Summierers 30 liegt dabei am Abgriff des zur Bewertung mit den Koeffizienten α, und b, dienenden einstellbaren Spannungsteiler 35, dessen Speiseklemmen über einen Umpolschalter 36 mit dem Ausgang der Umkehrstufe 12 bzw. mit dem Vierpolausgang 22 umpolbar verbunden sind. Zur Laufzeiteinstellung dient ein Widerstand R33 im Zuge der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Summierer 30 und dem zweiten Summenintegrierer 25.
Der Spannungsteiler 35 ist ebenso wie die Laufzeit- und Frequenzeinstellwiderstände R33 und R34 in Stufen einstellbar ausgeführt, so daß sich Einstellungen jederzeit genau reproduzieren lassen. Der Umpol-
schalter 36 spart hierbei diejenigen Widerstandsstufen ein, welche ohne Umpoler zur Einstellung von Dämpfungen anderen Vorzeichens benötigt würden (s. unten Gleichung (15).
Die Koeffizienten der Übertragungsfunktion (I) hängen von den Elementen der Schlatung in F i g. 4 bei R12 = R120 und bei a2 = 1, a0 = b0, also R27 · «27 = «26- «23 = «28 wie folgt ab:
«7(,«Λ
Die maximale bzw. minimale Dämpfung aM ist nach (7) von der Einstellung der Laufzeit am Einstellwiderstand 13(R13) unabhängig.
Die Abhängigkeit der Laufzeit- von der Dämpfungsciiistellung beim ersten Ausführungsbeispie! wird weiter unten diskutiert.
Zur Verschiebung der Dämpfungs- und Laufzeit-Charakteristiken über der Frequenz (Frequenzeinstellung) ist ein im Zuge der Verbindungsleitung zwischen erstem und zweitem Summenintegrierer (4 und 5) benötigter Bewertungswiderstand R14 verstellbar ausgeführt, was in der Wirkung eine gekoppelte Verstellung der Bewertungswiderstände R3 und R8 für die Koeffizienten a0 und b0 ersetzt. Wegen der Annahme a, = —
ft, =
O0 = I)0 = ül =■■
27ο
RlA R-I
«27a "'n C2 5 «33 («29)
«2
23
(10)
(Π)
(12)
Die maximale bzw. minimale Dämpfung ist damit nach (2):
(13)
und nach (4) gilt für die Laufzeit
= 2 *ψψ>.
T0 = 2
K2
(R29 + R31) . (R33). (14)
Die maximale bzw. minimale Dämpfung hängt gemäß Gleichung (13) ausschließlich vom Teilverhältnis des Spannungsteilers 35 ab. Ist dessen Gesr.mtwiderstand Rgts und ist R29 = χ ■ RiMund R31 = (1 — x) Recs, so ist das Dämpfungsmaximum bzw. Minimum
= In
(15)
Bei Bedarf kann der Teilentzerrer auch als Minimalphasennetzweirk eingesetzt werden, wenn man den Umkehrer 12 entfernt.
Die Dämpfung und die Gruppenlaufzeit der Teilentzerrer aller Ausführungsbeispiele weisen eine g!okkenförmige Gestalt auf (F i g. 5 und 6), wobei die Dämpfung auch negative Werte annehmen kann. Bei der Entzerrung eines Kanals wird jeweils (bei Nullstellung der Dämpfung) zuerst die Gruppenlaufzeit
abgeglichen, wobei die Summe der einzelnen Laufzeitkurven den komplementären Verlauf der Laufzeitverzerrung des Übertragungskanals approximieren muß. Bei diesem Abgleichvorgang tritt keine zusätzliche Dämpfungsverzerrung durch den Entzerrer auf (AIl-
paßverhalten). Für den nun folgenden Dämpfungsabgleich, der sich vom Laufzeitabgleich im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß auch negative Dämpfungswerte einstellbar sind, ist es wichtig, daß der bereits erfolgte Laufzeitabgleich möglichst wenig be-
einflußt wird.
Würde man beim zweiten Ausführungsbeispiel die Bewertungswiderstände für die Koeffizienten α, und ft, als getrennte Widerstände ausbilden und die Dämpfungseinstellung nur an einem von ihnen, z. B. am Be- Wertungswiderstand R3, vornehmen, und verstellte man die maximale Dämpfung von aM = — 1 Np bis aM ■ = +1 Np in Schlitten von 0,1 Np, so erhielte man bei fest eingestellter Laufzeit für jede Dämpfungsein-
309510/3«
stellung eine Kurve aus der in Fig. 7 dargestellten Kurvenschar der Gruppenlaufzeit über der Frequenz. Dort wurde T (U0) = 20 fest gewählt. Einige bekannte Dämpfungs- und Laufzeitentzerrer, welche mit LC-Kreisen arbeiten, weisen eine solche Abhängigkeit zwischen Dämpfungs- und Laufzeiteinstellung auf.
Ein anderer, bekannter Entzerrer hat eine dadurch verrringerte Abhängigkeit der Laufzeil- von der Dämpfungseinstellung, daß bei der Dämpfungseinstellung der Quotient - aus Gleichung (2) derart
a\
geändert wird, daß (—α, + bt) konstant bleibt. Eine analog F i g. 7 gewonnene Kurvenschar der Gruppenlaufzeit dieses bekannten Entzerrers zeigt zum Vergleich F i g. 8.
Ein Teilentzerrer nach dem ersten Ausfuhrungsbeispiel hat indessen eine noch geringere Abhängigkeit der Laufzeit- von der Dämpfungseinstellung als der in dieser Hinsicht günstigste unter den bekannten Entzerrern nach Fig. 8: Die Laufzeit T0 bei der Fntzerrer-Nennfrequenz hängt, wie Gleichung (7) und (8) andeuten, um so weniger von der am Spannungsteiler 15 eingestellten Dämpfung ab, je kleiner T0 an R13 eingestellt ist, und je kleiner der Leitwert einer aus den Teilwiderständen des Spannungsteilers gebildeten Parallelschaltung ist, also je größer der Gesamt widerstand des Spannungsteilers 15 dimensioniert ist. Aus Gleichung (8) ist ebenfalls ersichtlich, daß je nach der Dimensionierung des konstanten Gesamtwiderslandes R9 + Rn des Spannungsteiler 15 bei der Laufzeiteinstellung eine minimale Laufzeit T0 „„■„ ~ R9 + Ru nicht unterschritten werden kann, d. h., diese Dimensionierung bestimmt die einstellbare Mindestlaufzeit. Doch selbst bei beliebig kleinem Wert von R9 + Rn und bei beliebig großer Laufzeit T0 erreicht die Abhängigkeit der Laufzeit von der Dämpfung des Teilentzcrrers höchstens die der Kurvenschar in Fig. 8.
Demgegenüber stellt das zweite Ausfiihrungsbeispiel einen Teilentzerrer dar mit noch beträchtlich weitergehender Unabhängigkeit zwischen Dämpfungsund Laufzeiteinstellungen, die durch Fig. 9 veranschaulicht wird. Die dort dargestellte Gruppenlaufzeit-Kurvenschar gilt für gleiche Dämpfungseinstellungen wie in den F i g. 7 und 8, also Tür einen Bereich von aM = ±1 Np.
Beim zweiten Ausfiihrungsbeispiel wird bei der Dämpfungseinstellung mit Hilfe des Spannungsteilers
35 der Quotient ' aus Gleichung (2) derart geändert,
daß in Gleichung (4) der Klammerausdruck
( + τ·· J = k
\ ai "1 /
konstant
(16)
ist.
Aus Gleichung (4) ist ersichtlich, daß sich unter dieser Voraussetzung (16) die maximumsnahe Gruppenlaufzeit Tv mit der Dämpfungseinstellung überhaupt nicht ändert (wie sich zeigen läßt.ändert sich ebenso-
>o wenig die Steigung der Gruppenlaufzeit irn Punkt 7J1). Daß sich daneben nur noch die Flanken der Gruppenlaufzeitkurven praktisch vernachlässigbar wenig mit der Dämpfungseinstellung in ihrer Steilheit ändern, und zwar so, daß die Fläche F zwischen der Frequenzachse und der Laufzeitkurve exakt konstant bleibt, veranschaulicht Fig. 9. Die Bedingung (16) erfordert wegen Gleichung (10) und (11) in Verbindung mit (14). daß die Summe der Bewertungswiderstände R2,, und R31 für die Koeffizienten«, und bx konstant bleibt. I .etzteres ist durch die beschriebene Realisierung dieser Bewertungswiderstände mittels des Spannungsteilers 35 gewährleistet.
Zur Einstellung der Laufzeit wird beim zweiten Ausführungsbeispiel ebenso wie beim ersten über den einstellbaren Bewertungswiderstand (Laufzeiteinstellwiderstand) R33 der gesamte Klammerausdruck in Gleichung (4), nicht aber das Verhältnis δ,/α, in Gleichung (1) verändert, so daß die Dämpfung aM von der Laufzcitcinstellung nicht beeinflußt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
2990

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines mit Dämpfüngs- und Laufzeitverzerrungen behafteten Ubertragungssystems, insbesondere eines Fernsprechkanals, die aus einer Kettenschaltung von Teilentzerrern besteht, wobei ein Teilentzerrer eine Übertragungsfunktion zweiten Grades aufweist der Form
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