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Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung mit hoher Gegenkopplung
über ein Gegenkopplungsnetzwerk, dessen Eingang mit dem Ausgang der Verstärkeranordnung
und dessen Ausgang mit dem Eingang der Verstärkeranordnung verbunden ist.
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In der Nachrichtenübertragungstechnik, insbesondere Trägerfrequenztechnik
werden beispielsweise für Meßzwecke häufig bei mehreren Frequenzen sogenannte Lückenpilote
in die Frequenzlücken des Nachrichtenbandes eingespeist. Diese Einspeisung wird
aus Entkopplungsgründen normalerweise über Gabeln oder Entkopplungswiderstände in
den Nachrichtenübertragungsweg vorgenommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkeranordnung zur Ubertragung
von Nachrichten anzugeben, bei der in einfacherer Weise zusätzliche Signale, vorzugsweise
Meßfrequenzen, in den Nachrichtenweg entkoppelt eingespeist werden können.
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Ausgehend von einer Verstärkeranordnung mit hoher Gegenkopplung über
ein Gegenkopplungsnetzwerk, dessen Eingang mit dem Ausgang der Verstärkeranordnung
und dessen Ausgang mit dem Eingang der Verstärkeranordnung verbunden ist, wird die
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkeranordnung einen zweiten
Eingang aufweist, der an eine Stelle innerhalb des Gegenkopplungsnetzwerkes in der
Nähe dessen Ausganges angeschlossen ist und daß zwischen dem Eingang des Gegenkopplungsnetzwerkes
und der Anschlußstelle des zweiten Einganges der Verstärkeranordnung lediglich frequenzunabhängige
Glieder eingeschaltet sind.
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Durch diese Maßnahme ergeben sich die Vorteile, daß zur Einkopplung
des Meßsignals in den Nachrichtenweg die aufwendige Gabel vermieden wird und ein
Teil der Verstärkung der Verstärkeranordnung für das Meßsignal mit ausgenutzt werden
kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der Anschlußstelle des zweiten Einganges der Verstärkeranordnung im Gegenkopplungsvierpol
und dessen Ausgang mindestens ein frequenzabhängiges Glied angeordnet ist. Eine
solche Verstärkeranordnung kann mit Vorteil als Nachrichtenleitungsverstärker mit
Frequenzgangkorrektur der zu entzerrenden Leitungen derart eingesetzt werden, daß
die Meßsignale am Ausgang der Verstärkeranordnung mit konstantem vorgegebenem Pegel
erscheinen.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwischen
der Anschlußstelle des zweiten Einganges der Verstärkeranordnung im Gegenkopplungsvierpol
und dessen Ausgang neben anderen Gliedern mindestens ein veränderbarer ohmscher
Widerstand angeordnet ist. Damit können solche Verstärker, insbesondere Sendeverstärker
für Nachrichtenleitungen in einfacher Weise realisiert werden, bei denen die Verstärkung
des Nachricfitensigrials nach bestimmten Erfordernissen verstellt werden muß, ohne
daß ein Einfluß auf den bzw. die Meßsignalpegel auftritt.
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An Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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In F i g. 1 ist eine Verstärkeranordnung zur Verstärkung eines breiten
Trägerfrequenz-Nachrichtenbandes dargestellt. Zum Ausgleich der frequenzabhängigen
Leitungsdämpfung weist die Verstärkeranordnung für die Eingangssignalspannung U1
am Eingang A ein Ubertragungsmaß auf, das der zu entzerrenden Dämpfung des zugehörigen
Leitungsabschnittes entspricht, so daß das Maß der Verstärkung gegen höhere Ubertragungsfrequenzen
hin ansteigt. Zu Meßzwecken wird eine Meßspannung Ui an den zweiten Eingang B ebenfalls
gegen das Nullpotential 0 eingespeist. Am Ausgang der Verstärkeranordnung und damit
an deren Lastwiderstand RS treten gleichzeitig die Signale von den Eingängen A und
B kommend auf. Die Ausgangsspannung der jeweils betrachteten Frequenz trägt die
Bezeichnung U3.
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Die Verstärkeranordnung besteht aus einem aktiven Teil V, einem
Ausgangsübertrager Ü und einem Gegenkopplungsnetzwerk, bestehend aus den
Widerständen R2, R3 und R4. Die Widerstände R6 und R7 dienen zur Herstellung definierter
Eingangswiderstände für die beiden Eingänge A und B.
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Der Eingang A ist mit der ersten Klemme, der zweite Eingang B über
den Vorwiderstand R, mit 'der zweiten Klemme des Eingangs des aktiven Teils V verbunden.
Die erste Klemme des Ausganges dieses aktiven Teils ist an die mit ril Windungen
ausgestattete Primärwicklung des Ausgangsübertragers Ü angeschlossen. Schließlich
ist die zweite Klemme des Ausganges des aktiven Teils V an das den Eingängen
A
und B gemeinsame Nullpotential 0 angeschlossen. Der Primärwicklung UZ ist
auf der Verstärkerseite eine Sekundärwicklung mit n2 Windungen in Serie geschaltet,
auf die der mit Nullpotential 0 verbundene ohmsche Widerstand R4 folgt.
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Zum Zwecke einer gemischten Serien-Parallel-Gegenkopplung wird am
Verbindungspunkt der Primär-und der Sekundärwicklung ein Gegenkopplungssignal abgegriffen
und über den ohmschen Längswiderstand R3 an die zweite Klemme des Einganges des
aktiven Teils zurückgeführt. Diese zweite Klemme ist über eine frequenzabhängige
Querimpedanz R2 mit dem Nullpotential 0 verbunden und wird außerdem über den ohmschen
Vorwiderstand R1 aus dem zweiten Eingang B der Verstärkeranordnung mit den Meßsignalen
beaufschlagt. Die Ausgangsspannung U wird der mit n3 Windungen ausgestatteten Tertiärwicklung
des Ausgangsübertragers entnommen.
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Zur Erläuterung der Eigenschaften der Verstärkeranordnung nach F i
g. 1 wird von folgendem ausgegangen: Die Verstärkung v, des Nachrichtensignals ist
frequenzabhängig und wird in ihrem Frequenzgang durch die Querimpedanz R2 bestimmt,
die einen Zweipolentzerrer darstellt. Die Verstärkung v2 der Meßsignale ist in den
Ausführungbeispielen frequenzlinear gewählt, kann jedoch grundsätzlich, beispielsweise
durch Wahl eines frequenzabhängigen Vorwiderstandes R1, mit einem gewünschten Frequenzgang
ausgestattet werden. Es sei definiert:
W stelle den Ausgangswiderstand der Verstärkeranordnung dar; W, W und
W sind weitere, aus der Zeichnung ersichtliche Hilfsgrößen, die im folgenden
noch bestimmt werden.
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Die Verstärkung vi wird durch Gleichung (1) bestimmt:
wobei
Der frequenzunabhängige Meßsignalweg führt vom zweiten Eingang B zum Ausgang und
hat die Verstärkung r2.
In der Gleichung (4) ist der Widerstand LV und damit der frequenzabhängige Widerstand
R2 nicht enthalten, die Verstärkung a2 somit frequenzunabhangtg.
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Bei Anpassung am Ausgang (W" = RS) ergibt sich mit
Da in Gleichung (4) bzw. (7) der Widerstand Rf, nicht auftritt, folgt daraus, daß
der zweite Eingang B vom Eingang A entkoppelt ist.
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Umgekehrt ist der erste Eingang A vom zweiten Eingang B nicht vollständig
entkoppelt. In Gleichung (4) bzw, (6) ist W und damit der Widerstand R, enthalten.
Den Grad der Entkopplung kann man durch das Verhältnis von v, bei R7 = 0 zu r, bei
R, = #f bestimmen.
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Damit ergibt sich
so daß
Nachdem aber
ergibt sich für den Quotient ke folgende Form:
Die Entkopplung ist um so besser, je näher der Quotient ke dem Wert 1 ist, d. h.,
je größer der Vorwiderstand R, wird.
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Für R, = 100 - Y43 wird ke = 1,0 1, das bedeutet 1 °% Änderung
der Verstärkung i?, zwischen Leerlauf und Kurzschluß am zweiten Eingang B. Für diesen
Fall wird
; d. h., für große Entkopplungsfaktoren, wie sie in der Praxis erforderlich sind,
ist die Verstärkung r2 gleich dem Quotienten aus der Verstärkung cl durch den Entkopplungsfaktor.
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Neben der betrachteten Schaltung gibt es viele Varianten, bei denen
dasselbe Prinzip angewendet werden kann. Die qualitativen Beziehungen sind natürlich
von Fall zti Fall verschieden.
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F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Ankopplung
des zweiten Einganges B in der Mitte des Gegenkopplungsweges des Verstärkers erfolgt.
Die Verstärkeranordnung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g.1 dadurch,
daß die zweite Klemme des Einganges des aktiven Teils V nicht an den Verbindungspunkt
der drei Widerstände R1, R2 und R3 angeschlossen ist, sondern an den Verbindungspunkt
zweier zusätzlicher Widerstände R8 und Ry, deren Serienschaltung dem Widerstand
R2 parallel geschaltet ist. Dabei können von den drei Widerständen R2, R$ und R<,
einer oder mehrere Widerstände frequenzabhängig sein. Für die Anordnung nach F i
g. 2 gelten folgende Beziehungen:
für Anpassung am Ausgang. Damit wird
Die Verstärkung r2 nach Gleichung (13) enthält weder den Widerstand R, (dadurch
Entkopplung vom Eingang A), noch die Widerstände R2, Rs und R9.
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In allen Fällen läßt sich das Prinzip der Erfindung mit Vorteil gegenüber
einer entkoppelten Einspeisung der Meßsignale am Ausgang des Verstärkers anwenden,
vorzugsweise bei einem entzerrenden Verstärker, wenn eine frequenzunabhängige Einspeisung
der Meßsignale benötigt wird. Jedoch ist diese Art der Einspeisung von Meßsignalen
nicht auf entzerrende Verstärker beschränkt. Es ist vielmehr bei jedem gegengekoppelten
Verstärker mit mehreren Signaleingängen, so auch bei Trägerfrequenz-Sendeverstärkern,
anwendbar.