DE1275137B - Entzerrerschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03f

Deutsche KL: 21 a2 -18/04

Nummer: 1275137

Aktenzeichen: P 12 75 137.0-31 (W 42930)

Anmeldetag: 8. Dezember 1966

Auslegetag: 14. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Entzerrer und ist insbesondere auf einstellbare aktive Entzerrer gerichtet.

Bei der Übertragung eines Nachrichtensignals, z. B. eines Fernsehsignals, über Ubertragungskabel erleiden die höherfrequenten Komponenten des Signals häufig eine größere Dämpfung als die Komponenten niedrigerer Frequenzen. Die frequenzabhängige Natur dieser Verzerrung erfordert, daß die komplementäre Amplitudenkennlinie eines zur Eliminierung dieses Effekts benutzten Kompensiernetzwerks in ähnlicher Weise frequenzabhängig ist. Ein allgemein bekannter Weg zum Erhalt einer solchen Amplitudenkorrektion ist der, eine Reihe von Kompensierkreisen hintereinanderzuschalten, um die gewünschte nichtlineare Kennlinie durch eine entsprechende treppenförmige Kurve anzunähern.

Die für diesen Zweck verwendeten Entzerrerschaltungen haben üblicherweise justierbare Reaktanzelemente, d. h. Induktivitäten und Kapazitäten, damit die gewünschten Polstellen-Nullstellen-Folgen erzeugt werden können, die zur Annäherung an die gewünschte Kennlinie erforderlich sind.

In vielen Anwendungsfällen sind Schaltungen, in denen variable Reaktanzelemente liegen, nicht akzeptabel. Ihrer Verwendung stehen nicht nur die Größe und Kosten ihrer Elemente entgegen, ebenso auch der begrenzte Bereich, innerhalb dessen das Polstellen-Nullstellen-Muster dieser Schaltungen geändert werden kann. Darüber hinaus sind in den üblichen Entzerrerschaltungen, in denen die Polstellen-Nullstellen-Muster kontinuierlich einstellbar sind, die gegenseitigen Lagen der Nullstellen und Polstellen von Hause aus nicht unabhängig voneinander, die Lage einer Polstelle kann daher nicht unabhängig von der Lage einer Nullstelle, und umgekehrt, geändert werden. ·

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Entzerrung unter Vermeidung der bisher gegebenen Beschränkungen durchzuführen, insbesondere eine Amplitudenverzerrung ohne Zuhilfenahme von Schaltungen mit variablen Reaktanzelementen zu kompensieren.

Entsprechend der Erfindung werden eine Mehrzahl Entzerrer in kooperativer Weise verwendet, wobei jeder Entzerrer unabhängig einstellbar ist, damit eine kontinuierliche Änderung des Polstellen-Nullstellen-Musters möglich ist. Jeder Entzerrer ist durch eine Transferfunktion gekennzeichnet, die vom Verhältnis der Impedanzen zweier über ein aktives Element miteinander gekoppelter Netzwerke abhängt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet eines der Netzwerke ein frequenzunempfindliches Entzerrerschaltung

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Dipl.-Ing. P. G. Blumbach
und Dipl.-Phys. Dr. W. Weser, Patentanwälte,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

David Paul Borenstein, Red Bank, N. J.;

Arden Bernard Wright,

Ocean Township, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 10. Dezember 1965
(512991)

Element. Das andere, ein frequenzempfindliches Netzwerk, enthält vorzugsweise zwei frequenzunabhängige Elemente, die über ein Speicherelement selektiv miteinander gekoppelt sind. Im einzelnen wird die gewünschte Polstellen-Nullstellen-Änderung durch die Verwendung eines frequenzempfindlichen Netzwerks erhalten, das ein Potentiometer enthält, welches seinerseits durch die Serienschaltung einer Kapazität oder einer Induktivität mit einem weiteren Potentiometer überbrückt ist. Durch selektives und synchronerfolgendes Verstellen der Abgriffe jedes der Potentiometer kann die gewünschte Änderung des Polstellen-Nullstellen-Bilds leicht und genau erhalten werden. Darüber hinaus ist es entsprechend der Erfindung möglich, daß die Polstellen- und Nullstellen-Lagen unabhängig voneinander geändert werden können, ohne daß hierdurch das Gleichstromverhalten des Entzerrers beeinflußt wird.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich-. nung beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Art und Weise, auf die eine gewünschte frequenzabhängige Amplitudenkennlinie durch eine Treppenkurve angenähert werden kann,

Fig. 2 die Art und Weise, wie der erfindungsgemäße Entzerrer mit weiteren solchen Entzerrern

IM 590/317

3 4

zum Kompensieren von Signalverzerrungen hinter- ausgewählt, so erhöht die Möglichkeit, die Polstellen-

einandergeschaltet werden kann, lagen leicht und genau einstellen zu können, den

F i g. 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Angleich der Treppenfunktion an die gewünschte

Entzerrers, der durch ein Polstellen-Nullstellen-Paar Kennlinienform stark. Tatsächlich kann, weil die

gekennzeichnet ist, wobei die Polstellenlage über 5 Lage der Nullstellen und die Gleichstromverstärkung

einen breiten Frequenzbereich geändert werden kann, beim erfindungsgemäßen Entzerrer invariant bleibt,

während die Nullstellenlage und das Gleichstrom- die Einstellung eines in Reihenschaltung vorliegenden

verhalten des Entzerrers konstant bleiben, Netzwerks, vorteilhafter Weise eines der noch zu

Fig. 4 das Schaltbild eines Entzerrers der Erfin- beschreibenden Ausführungsbeispiele, unabhängig von dung, dessen Transferfunktion eine Nullstelle auf- 10 den übrigen angeschalteten Entzerrerkreisen durchweist, wobei deren Lage über einen breiten Frequenz- geführt werden. ,

bereich bei invariantem Gleichstromverhalten ander- Die Entzerrerschaltung nach Fig. 3 liefert ein

bar ist, Polstellen-Nullstellen-Paar, wobei die Polstellenlage

Fig. 5 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen leicht und genau über einen breiten Frequenzbereich Entzerrers, dessen' Transferfunktion eine Polstelle 15 geändert werden kann, während die vorbestimmte aufweist, deren Lage über einen breiten Frequenz- Lage der Nullstelle fixiert bleibt. Ein einem Eingangsbereich ohne Beeinflussung des Gleichstromverhaltens anschlußpaar 22 zugeführtes Signal wird auf einen änderbar ist und als das aktive Element dienenden Transistor 25

Fig. 6 ein Schaltbild eines Entzerrers der Erfin- gegeben. Zwischen dem Kollektor des Transistors 25 dung, der durch zwei Polstellen-Nullstellen-Paare 20 und einer Spannungsquelle 23 liegt ein frequenzgekennzeichnet ist, wobei die Lage einer Polstelle unempfindliches Element, nämlich ein Widerstand und die einer Nullstelle bei invariant bleibendem R_L. Ein Widerstand R₁ und ein Potentiometer .R₃ Gleichstromverhalten änderbar sind. liegen in Serie zwischen dem Emitter des Transistors 25

In F i g. 1 ist dargestellt, wie eine gewünschte und Erde. Ein als Speicherelement dienender Konden-

Frequenzabhängigkeit einer Amplitudenkennlinie 12 25 sator C und ein Potentiometer R₂ liegen in Serie

durch eine Treppenkurvenfunktion 11 gemäß der zwischen Abgriff 19 des Potentiometers R₃ und Erde.

Erfindung angenähert werden kann. Eine solche Der Abgriff des Potentiometers R₂ ist geerdet. Beide

Treppenfunktion kann beispielsweise durch die in Abgriffkontakte 19 und 20 sind für eine gleichzeitige

F i g. 2 dargestellte Schaltung realisiert werden. Jedes Verstellung beider Potentiometer mechanisch mit-

der Netzwerke 14,15, ..., n, die in Serie zwischen 30 einander gekoppelt (s. gestrichelte Linie in Fig. 3).

einem Eingangsanschlußpaar 13 und einem Aus- Der mathematische Ausdruck für die Spannungs-

gangsanschlußpaar 21 liegen, liefert ein vorbestimmtes Transfer-Funktion der Schaltung nach Fig. 3 kann

Polstellen-Nullstellen-Paar für die resultierende Funk- durch das Verhältnis der Kollektorimpedanz zur

tion. So liefert das Netzwerk 14 eine Nullstelle bei Emitterimpedanz angenähert werden. Bei einer Aus-

der Frequenz /₃ und eine Polstelle bei der Frequenz 35 führungsform der Erfindung sind die einzelnen Schal-

/₄. In ähnlicher Weise liefert das «-te Netzwerk eine tungselemente wie folgt bemessen:

Nullstelle und eine Polstelle bei den Frequenzen Beide Potentiometer Ii₂ und R₃ haben den gleichen

/„„!bzw./„. Die Wirkung eines Polstellen-Nullstellen- Wert R, die Abgriffe der Potentiometer R₂ und R₃

Paares auf die gesamte Transferfunktion des Schal- wurden so gesteuert, daß sie zu identischen Wider-

tungsaufbaues ist in F i g. 1 dargestellt. Eine Nullstelle 40 Standsänderungen führen, also k = k₂ — k₃ gilt. Der

führt eine scharfe Knickung nach oben in die Treppen- Entzerrer wurde so eingestellt, daß er bei der unteren

funktion ein, während die zugeordnete Polstelle eine Frequenz die Verstärkung 1 besitzt, d. h. R_L = Ri + R₃

Nivellierwirkung hervorruft. Sind die Nullstellen- ist. Die resultierende Transferfunktion G(/) ist also

lagen, d.h. die Frequenzen, in vorbestimmter Weise definiert zu:

am =

*-ausg.

2-τKC

2.η RC

\ K₁+2JtA-Jt²A

J_n

Die Polstellenlage, /„, ändert sich also als Funktion Transferfunktion. Für k = 0 gilt
von k, d. h. als Funktion der Einstellung der Potentio- 55

meterabgriffe 19 und 20. Außerdem kann, falls ge- ,■ _ ,. _ 1 / R_L _ Λ

wünscht, die Lage der Nullstelle und der Polstelle ^" ^"~^l ~~ 2rrRC \ΐζ /'

unter Verwendung eines variablen Kondensators C

geändert werden. Der Bereich, innerhalb dessen Der Frequenzbereich, innerhalb dessen die PoI-

die Polstelle geändert werden kann, ergibt sich aus 60 stellenlage geändert werden kann, ist daher durch den Extremstellungen der Potentiometerabgriffe (fc=0 das Verhältnis von R_L zu R₁ bestimmt. Praktische bzw. ic = 1). Für k= 1 gilt Erwägungen begrenzen dieses Verhältnis auf an

nähernd 20. Daher ist die realisierbare Änderung

/1Ί-1 ₌ f_{n =} : der Polstellenlage beträchtlich größer als diejenige,

2 -τ RC 65 die mit variable Reaktanzen bildenden Schaltungs

elementen erreicht werden können, wobei zugleich

Dies führt zum Verschwinden der Polstelle und wesentlich weniger Platzbedarf erforderlich ist. Außerder Nullstelle und zu einer frequenzunempfindlichen dem bleibt unabhängig von der Lage der Potentio-

meterabgriffe die Nullstellenlage, /„__l5 invariant. Das resultierende entzerrte Signal erscheint am Ausgangsanschlußpaar 24.

Es sollte sich verstehen, daß die Verwendung von Potentiometern nur illustrativ ist und daß andere Mittel zum Realisieren der Transferfunktion vorgesehen sein können. Ist beispielsweise in einem bestimmten Fall eine Änderung um diskrete Schritte statt einer kontinuierlichen Änderung erwünscht, so können eine entsprechende Mehrzahl fester Abgriffe an Stelle des einstellbaren Abgriffs der Potentiometer vorgesehen werden. Die dann über ein Speicherelement ausgewählte Kopplung kann dann unter Verwendung mechanischer, elektronischer oder anderweitig arbeitender Schalt vorrichtungen bewerkstelligt werden.

Das Erfindungsprinzip findet in verschiedenen Schaltungskonfigurationen Anwendung. So sind beispielsweise in F ig. 4 die Kollektor- und Emitterimpedanzen der Fig. 3 vertauscht. Außerdem sind die Werte der Komponenten geändert worden und ein Kondensator r

1 +

dient zur Überbrückung des Emitterwiderstandes R + R₁. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Pol des von der Kollektorimpedanz erzeugten Polstellen-Nullstellen-Paares zum Verschwinden gebracht worden durch die von der Emitterimpedanz erzeugte Nullstelle. Man erhält also einen Entzerrer, der sich durch eine Nullstelle auszeichnet, deren Lage über einen breiten Frequenzbereich bei invariantem Gleichstromverhalten änderbar ist.

In ähnlicher Weise ist beim Entzerrer nach F i g. 5 die Nullstelle des von der Emitterimpedanz erzeugten Polstellen-Nullstellen-Paares ausgelöscht durch eine von der Kollektorimpedanz erzeugte Polstelle. Diese Schaltung zeigt daher eine Transferfunktion mit variabler Polstellenlage bei konstantem Gleichstromverhalten.

In F i g. 6 ist ein frequenzempfindliches Netzwerk, das ähnlich wie das im Entzerrer F i g. 3 benutzte ist, sowohl im Emitterstromkreis als auch im Kollektorstromkreis des Transistors 36 vorgesehen. Durch diese Anordnung werden daher zwei Polstellen-Nullstellen-Paare erzeugt. Die Kollektorimpedanz zeigt eine fixierte Polstelle und eine variable Nullstelle, während das Emitternetzwerk durch eine veränderbare Polstelle und eine fixierte Nullstelle gekennzeichnet ist. Die Lagen der fixierten Polstelle und der fixierten Nullstelle können leicht so gewählt werden, daß sie sich auslöschen, wodurch ein Polstellen-Nullstellen-Paar übrig bleibt, bei dem sowohl die Lage der Polstelle als auch die der Nullstelle je unabhängig von der anderen geändert werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Entzerrerschaltung (z. B. Fig. 3) mit einem frequenzunempfindlichen Schaltungsteil, einem frequenzunempfindlichen Schaltungsteil und einem die beiden Schaltungsteile aktiv koppelnden, mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen versehenen Schaltungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzempfindliche Schaltungsteil (R₃, C, R₂) eine erste frequenzunempfindliche variable Impedanz (R₃) aufweist, die über ein Speicherelement (C) mit einer zweiten frequenzunempfindlichen variablen Impedanz (R₂) selektiv derart gekoppelt ist, daß der Entzerrer zum Erzeugen einer Signaltransferfuhktion mit variabler Pol- und Nullstellenlage zwischen den Ein- und Ausgangsanschlüssen (22 bzw. 24) ausgelegt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste frequenzunempfindliche variable Impedanz durch ein erstes Potentiometer (R₃) gebildet ist, dessen einer Endanschluß mit den Koppelschaltungsteil [R₁, 25) verbunden ist, daß die zweite frequenzunempfindliche variable Impedanz durch ein zweites Potentiometer (R₂) gebildet ist, daß das Speicherelement durch einen Kondensator (C) gebildet ist, der zwischen dem einen Endanschluß des zweiten Potentiometers (R₂) und dem Abgriff (19) des ersten Potentiometers (R₃) liegt, daß die je anderen Endanschlüsse der beiden Potentiometer und der Abgriff (20) des zweiten Potentiometers miteinander verbunden (Erde in Fig. 3, 5, 6; +-Pol in Fig. 4) sind und daß die Abgriffe beider Potentiometer für eine gleichzeitige Steuerung der Potentiometerverstellung ausgelegt sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Widerstand [R_L; R₁ + R) vorgesehen ist, der an einen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse angeschaltet ist sowie in Stromkreisbeziehung zur Verbindung zwischen den je anderen Endanschlüssen der beiden Potentiometer steht, und daß ein zweiter Widerstand (R₁) zwischen dem anderen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse und dem einen Endanschluß des ersten Potentiometers (R₃, R) liegt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Widerstand beider Potentiometer je gleich R und der zweite Widerstand gleich R₁ sind, der erste Widerstand gleich R + R₁ ist, und daß die beiden Potentiometerabgriffe für eine identische Verstellung ausgelegt sind (Fig. 3 bis 6).

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator mit einer Kapazitanz q

parallel zum ersten Widerstand (R + R₁) geschaltet ist (F i g. 4, 5).

6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Stromkreisbeziehung (in Fig. 6) gebildet ist durch ein drittes Potentiometer (R₃), dessen einer Endanschluß mit dem anderen Ende des ersten Widerstands (R₂) verbunden ist, einen zweiten Kondensator (C), der den Abgriff des dritten Potentiometers mit dem einen Endanschluß eines vierten Potentiometers (R₃) verbindet, sowie eine Speisespannungsquelle (37), an die die je anderen Endanschlüsse des dritten und vierten Potentiometers sowie der Abgriff des vierten angeschlossen sind, wobei die Abgriffe des dritten und vierten Potentiometers für eine gleichzeitige Steuerung der Potentiometerverstellung ausgelegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 590/317 8.68 Q Bundesdruckerei Berlin