DE1062752B - Verfahren zur reflexionsarmen Entdaempfung von passiven Vierpolen, vorzugsweise von Zweidrahtleitungen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, durch rückgekoppelte Verstärker negative Widerstände zu realisieren. Zur Erzeugung eines kurzschlußstabilen negativen Widerstandes werden die Ein- und Ausgangsklemmen eines Verstärkers parallelgeschaltet. Bei Reihenschaltung der Ein- und Ausgangsklemmen ist der erzeugte negative Widerstand leerlaufstabil. Durch Kombination der positiven Strom- bzw. Spannungsrückkopplung mit einer negativen Spannungs- bzw. Stromrückkopplung können leerlauf stabile bzw. kurzschlußstabile negative Widerstände hergestellt werden, die einem positiven Widerstand proportional sind. Eine solche Einrichtung soll im folgenden als »Umwandlungseinrichtung« bezeichnet werden.

Zur Entdämpfung von Zweidrahtleitungen ist es bekannt, den Längswiderstand der Leitung auf die geschilderte Weise negativ nachzubilden und über einen Übertrager in den Längszweig der Leitung zu schalten. Bei dieser Anordnung wird der Leitungslängswiderstand annähernd kompensiert, es entstehen jedoch Reflexionen. Zur Vermeidung dieser Reflexionen ist es bekannt, auch den Querwiderstand der Leitung negativ nachzubilden und ebenfalls über eine Gabelschaltung in den Querzweig der Leitung einzufügen. Auf diese Weise kann die Leitungsdämpfung in einem bestimmten Frequenzbereich nahezu vollkommen kompensiert werden.

Mit der Erfindung ist es möglich, ohne Verwendung von besonderen Nachbildungsnetzwerken und ebenfalls mit Hilfe von zwei Umwandlungsschaltungen nicht nur die Kabeldämpfung zu kompensieren, sondern darüber hinaus in dem zu entdämpfenden Leitungsabschnitt eine zusätzliche Verstärkung zu erzielen, die gleich der Kabeldämpfung ist.

Diese reflexionsarme Entdämpfung von passiven Vierpolen, z. B. von Zweidrahtleitungen, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an den beiden Vierpolklemmenpaaren je eine Umwandlungseinrichtung so angeordnet ist, daß bei Abschluß der Umwandlungseinrichtungen mit passiven Widerständen an dem einen Vierpolklemmenpaar ein leerlaufstabiler und an dem anderen Klemmenpaar ein kurzschlußstabiler negativer Widerstand vorhanden ist.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen und einer theoretischen Betrachtung näher erläutert werden.

Bei beiderseitig em Abschluß eines passiven Vierpols mit seinem Wellenwiderstand ist seine Dämpfung gleich dem positiven Wert der Wellendämpfung. Wird dieser Vierpol beiderseits mit einem negativen Wellenwiderstand gleicher Größe abgeschlossen, so weist er den negativen Wert der Wellendämpfung auf, d. h., die Dämpfung des passiven Vierpols hat eine Verstärkung zur Folge. Dieser Vierpol kann z. B.

Verfahren zur reflexionsarmen
Entdämpfung von passiven Vierpolen,
vorzugsweise von Zweidrahtleitungen

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz
Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Theodor Grewe, Stuttgart-Weil im Dorf,
ist als Erfinder genannt worden

eine elektrische Zweidrahtleitung sein. Voraussetzung für die reflexionsfreie Übertragung auf der mit ihrem negativen Wellenwiderstand abgeschlossenen Leitung ist, daß die Leitungslänge nicht größer als etwa ein Viertel der kürzesten zu übertragenden Wellenlänge ist.

Nach einem Lehrsatz von Bartlett ändert sich das Übertragungsmaß eines symmetrischen Vierpols nicht, wenn der Vierpol in der Mitte geteilt wird, von den an der Trennstelle liegenden Klemmenpaaren ein Paar kurzgeschlossen und das andere offengelassen wird und die beiden Hälften dann über eine Gabelschaltung wieder zusammengefügt werden.

In Fig. 1 a und 1 b sind zwei derartige äquivalente Vierpole dargestellt.

In Fig. 2 a ist ein Zweidrahtverstärker mit negativen Widerständen dargestellt. Die negativen Widerstände werden mit Hilfe von aus je einer Gabelschaltung mit je einem Verstärker und an diese angeschlossenen Widerständen W_k (Kurzschlußwiderstand der Leitung) und W_l (Leerlauf widerstand der Leitung) erzeugt.

In Fig. 2 b ist eine zu Fig. 2 a äquivalente Schaltung dargestellt. An Stelle des Widerstandes W_k ist eine Leitung von der Länge L/2 angeschlossen, deren Ausgang kurzgeschlossen ist. Analog dazu ist an Stelle des Widerstandes W_l eine leerlaufende Leitung von der Länge L/2 angeschlossen. Ein Vergleich mit Fig. Ib zeigt, daß die beiden Leitungshälften zusammengefügt werden können und am Eingang und Ausgang der Leitung je ein Konverter mit dem gleichen Umsetzungsfaktor der Konverter in Fig. 2 b

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Claims (3)

ingeschlossen werden kann, ohne daß sich das Über- :ragungsmaß der Anordnung ändert. Diese Schaltung ist in Fig. 2 c dargestellt. Sie ist Gegenstand der Erfindung. Die Umsetzungsfaktoren der Konverter sind wegen der Frequenzabhängigkeit der Verstärker nur im Nutzband etwa gleich —1. Der Übergang des Umsetzungsfaktors vom Negativen ins Positive hat Einfluß auf die Stabilität der Gesamtanordnung. Der Vierpol in Fig. 2 c darf daher aus Stabilitätsgründen nicht vollständig symmetrisch sein. An einem Ausführungsbeispiel (Fig. 3) soll die Wirkungsweise der Schaltung näher erläutert werden. Wenn das Kabel 1 eine große und das Kabel 2 eine verhältnismäßig kleine Dämpfung aufweist, so erscheint an den Klemmen 3, 4 ein Kabelwiderstand, der etwa die Größe des Wellenwiderstandes hat. Der Konverter 1 kann so gepolt sein, daß der an den Klemmen 5, 6 nach rechts gemessene negative Widerstand leerlaufstabil ist. Ist die Phasendrehung im Kabel 2 nicht sehr hoch, so ist auch der an den Klemmen 7, 8 nach rechts gemessene negative Widerstand noch leerlaufstabil. Wird dieser leerlaufstabile negative Widerstand an den Klemmen 7, 8 mit einem kurzschlußstabilen Widerstand abgeschlossen, so ist die Gesamtanordnung stabil. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist die Änderung eines negativen Widerstandes von einem leerlaufstabilen in einen kurzschlußstabilen Widerstand in einfacher Weise durch Umpolen des Verstärkers möglich. In Fig. 3 wurde diese Umpolung durch die Kreuzung der Verstärkerausgangsleitung im Konverter 2 gekennzeichnet. Wird das Kabel 1 an den Klemmen 1, 2 mit dem positiven Kabelwellenwiderstand abgeschlossen, so erscheint an den Klemmen 9, infolge der zweimaligen negativen Umsetzung ebenfalls der positive Wellenwiderstand. Die Leitung kann also beiderseits mit einem positiven Widerstand abgeschlossen werden, ohne daß Reflexionen entstehen. Die verstärkende Wirkung des Kabels 2 folgt aus der Tatsache, daß dieses rein passive Netzwerk mit negativen Widerständen abgeschlossen ist. Patentansprüche:

1. Verfahren zur reflexionsarmen Entdämpfung von passiven Vierpolen, vorzugsweise von Zweidrahtleitungen oder Leitungsabschnitten, mit Hilfe von aus Verstärkern und Gabelschaltungen gebildeten Umwandlungseinrichtungen zur Erzeugung negativer Widerstände, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Umwandlungseinrichtung an den beiden Vierpolklemmenpaaren so angeordnet ist, daß bei Abschluß der Umwandlungseinrichtungen mit passiven Widerständen an dem einen Vierpolklemmenpaar ein leerlaufstabiler und an dem anderen Klemmenpaar ein kurzschlußstabiler negativer Widerstand vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände gleich dem negativen Wellenwiderstand des passiven Vierpols sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker in den Umwandlungseinrichtungen mit Transistoren bestückt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Niederfrequenz-Verstärkereinrichtungen, Siemens & ilske, Dezember 1943, S. 224.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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