-
-
Variabler Dämpfungsentzerrer
-
Die Erfindung betrifft einen variablen Dämpfungsentzerrer mit n >1
1 einstellungsunabhängigen wertgleichen Fixpunkten der Dämpfung bei den Frequenz
fFp aus einem beidseitig an gleiche oder ungleiche Abschlußwiderstände angepaßten,
aus drei ohmschen Widerständen bestehenden Dämpfungsglied in T- oder it-Form.
-
Variable Entzerrer der vorgenannten Art sind beispielsweise in der
Zeitschrift BSTJ, April 1938, Seiten 229 bis 244, von Bode angegeben. Diese Art
von Entzerrern haben in der Nachrichtentechnik eine so große Bedeutung erlangt,
daß sich in der Fachsprache der Ausdruck Bode-Entzerrer eingebUrgert hat. Eine Reihe
weiterer Schaltungsvarianten sind zwischenzeitlich ebenfalls beschrieben worden,
so beispielsweise in dem Aufsatz von P. Hermanutz "Ein variabler Entzerrer", AES,
Band 26, 1972, Heft 2, Seiten 99 bis 104. Hier sind solche Bode-Entzerrer auch verhältnismäßig
detailliert mathematisch behandelt. Es müssen bei Bode-Entzerrern sogenannte Hilfsvierpole
vorgesehen werden und es sind für den Dämpfungsverlauf des gesamten Entzerrers sowohl
die Dämpfung als auch die Phase des Hilfsvierpols maßgebend. Wegen dieser doppelten
Abhängigkeit ist deshalb die praktische Realisierung solche Dämpfungsentzerrer dann
verhältnismäßig schwierig, wenn die theoretischen Schaltelemente und die Schaltungsparasitaten
in gleichen Größenordnungen liegen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Entzerrer der einleitend genannten
Art anzugeben, deren Abstimmung in einfacher Weise auf die Einstellung von Zweipolen
beschränkt ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nach den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Im Unteranspruch ist eine vorteilhafte Ausgestaltung angegeben.
-
Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch
näher erläutert.
-
Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1a eine wellenwiderstandsrichtige
Dämpfungsentzerrerschaltung mit Fixpunkten, bei der Hilfsvierpole HVP1 und HVP2
vorgesehen sind, Fig. Ib eine vereinfachte Schaltung nach Fig. 1a mit nur einem
Hilfsvierpol im Querzweig, Fig. 1c eine weitere vereinfachte Schaltung nach Fig.
1a mit nur einem Hilfsvierpol HVP im Längszweig, Fig. 2a ein an sich bekanntes Dämpfungsglied
aus drei ohmschen Widerständen, Fig. 2b einen erfindungsgemäßen Entzerrer, dessen
Zweige mit den variablen Widerständen im Querzweig parallelgeschaltet sind, Fig.
2c einen erfindungs gemäßen Dämpfungsentzerrer, dessen Zweige mit den variablen
Widerständen im Querzweig in Serie geschaltet sind, Fig. 3a eine bekannte Schaltung
eines Dämpfungsgliedes mit drei Widerständen in T-Schaltung, Fig. 3b einen erfindungsgemäßen
Dämpfungsentzerrer mit einer Parallelschaltung der Zweige mit den variablen Widerständen
im Längs zweig, Fig. 3c einen erfindungsgemäßen Dämpfungsentzerrer mit einer Serienschaltung
der Zweige mit den variablen Widerständen im Längs zweig, Fig. 4a ein Schaltungsbeispiel
für einen Dämpfungsentzerrer in T-Form und parallelgeschalteten Zweigen mit den
variablen Widerständen R1 und R2, Fig. 4b das Dämpfungsverhalten der Schaltung nach
Fig. 4a,
Fig. 5a ein Schaltungsbeispiel. für einen Dämpfungsentzerrer
in T-Form mit in Serie geschalteten Zweigen mit den variablen Widerständen R1 und
R2, Fig. 5b das Dämpfungsverhalten der Schaltung von Fig. 5a.
-
Für die einleitend bereits erwähnten variablen Dämpfungsentzerrer
mit Fixpunkten sei zur besseren uebersicht anhand der Fig. 1a bis 1c der bekannte
Stand der Technik nochmals kurz geschildert. In Fig. 1a ist zu erkennen eine beidseitig
auf die Widerstände R arbeitende Schaltung nach Art einer überbrückten T-Schaltung,
bei der dem Querzweig und dem Uberbrückungszweig äeweils die Hilfsvierpole -HVP1
und HVP2 zugeordnet sind. Das T-Glied besteht aus den Längswiderständen mit den
auf den Wellenwiderstand R normierten Widerständen 1, zwischen die im Querzweig
ein Widerstand 1/W1 mit nachfolgendem Hilfsvierpol HVP2 geschaltet ist. Der Hilfsvierpol
HVP2 hat den Eingangsleitwert 1/W', so daß also der Hilfsvierpol HVP1 den Eingangswiderstand
W' haben muß. Die Längswiderstände des Hilfsvierpols HVP2 sind Widerstände 1/Wo,
denen im Querzweig ein Widerstand 1/Z folgt, so daß im Uberbrückungszweig ein Widerstand
Z/Wo2 vorhanden sein muß, der Abschlußwiderstand ist mit 1jW bezeichnet. Entsprechend
ist parallel zum Uberbrückungswiderstand W1 der Hilfsvierpol HVP1 geschaltet. Dieser
besteht aus den Widerständen W0 in den Längszweigen eines überbrückten T-Gliedes,
zwischen die im Querzweig ein Widerstand W0²/Z geschaltet ist. Im Uberbrückungszweig
liegt der Widerstand Z. Der Hilfsvierpol HVP1 ist mit dem Widerstand W abgeschlossen.
Der ein- und ausgangsseitige Wellenwiderstand der Gesamtschaltung ist mit R bezeichnet.
-
In den Fig. Ib und 1c sind vereinfachte Schaltungen mit nur einem
Hilfsvierpol HVP dargestellt, wobei in Fig. ib der Hilfsvierpol HVP im Querzweig,
bei der Schaltung nach Fig. 1c demgegenüber im Längszweig der Schaltung liegt.
Die
einzelnen Widerstände sind auch entsprechend zu Fig. 1a bezeichnet, so daß für die
Beschreibung unmittelbar auch auf die Fig. 1a zu verweisen ist.
-
In erster Näherung läßt sich der frequenzabhängige Dämpfungsverlauf
der Schaltungen nach den Fig. 1b und 1c folgendermaßen angeben.
-
aH(f): Wellenfämpfung des Hilfsvierpols HVP bH(f): Wellenphase des
Hilfsvierpols HVP 4 = (R-Wo) / (R+Wo) Ho: Hubkonstante aÕ: Grunddämpfung Neben der
Dämpfung aH(f) des Hilfsvierpols HVP ist auch dessen Phase bH(f) für die Dämpfung
des Bode-Entzerrers maßgebend. So ergeben sich z.B. Fixpunkte der Dämpfung (aB(f)
= ao) dann, wenn aH-> oder bH = 450 | + y 900 (9 = 0, 1, 2, G) ist. Wegen dieser
doppelten Abhängig keit ist - wie einleitend schon erwähnt - der praktische Aufbau
derartiger Bode-Entzerrer besonders dann schwierig, wenn die theoretischen Schaltelemente
und die Schaltungsparasitäten in der gleichen Größenordnung liegen.
-
Bei den erfindungsgemäßen Schaltungen wird nun von den bekannten Schaltungen
nach den Fig. 2a und 3a ausgegangen, wobei die Bedingungen zur Erzeugung von n-wertgleichen
Fixpunkten der Dämpfung bei den Frequenzen fF# (γ = 1 ... n) eingehalten werden.
Die Schaltungen haben den Eingangs-bzw. Ausgangswellenwiderstand Ra bzw. Rb. In
Fig. 2a ist ein T-Glied dargestellt mit den Längswiderständen RL und dem Querwiderstand
RQ, in Fig. 3a ist ein x-Glied gezeichnet mit einem Längswiderstand RL und den vor-
und nachgeschalteten Querwiderständen RQ.
-
Bei der Schaltung von Fig. 2b ist von Fig. 2a ausgegangen und der
Querwiderstand RQ durch eine Impedanzschaltung ersetzt. Diese besteht aus der Parallelschaltung
der variablen ohmschen Widerstände R1 und R2, denen Jeweils eine Impedanz .Z1(f)
bzw. Z2(f) nachgeschaltet ist.
-
Entsprechend den angegebenen weiteren Formeln muß dafür gesorgt sein,
daß die Bedingung R1R2/(R1+R2) = RQ ist und Z1 (fF2) = Z2(fFy) = ° In der Schaltung
von Fig. 2c bleibt der Längswiderstand RL ebenfalls erhalten. Der Querzweig besteht
aus der Serienschaltung der Zweige mit den variablen Widerständen R1 und R2. Es
muß die Bedingung gelten R1+R2=RQ, wobei für die in Parallelschaltung zugeordneten
Impedanzen Z1(f) und Z2(f) die Bedingung Z1(fFy ) = Z2(fFYP ) = # (unendlich eingehalten
werden muß.
-
In Fig. 3b wird von Fig. 3a ausgegangen und der Längswiderstand RL
durch die Parallelschaltung der Zweige mit den variablen Widerständen R1 und R2
ersetzt, denen Jeweils Impedanzen Z1(f) und Z2(f) zugeordnet sind. Es muß dabei
die Bedingung R1R2/(R1+R2) = RL und Z1(fFç ) = Z2(fF. ) = 0 eingehalten werden.
-
In der Schaltung von Fig. 3c wird der Längswiderstand RL des it-Gliedes
durch die Serienschaltung der Zweige mit den variablen Widerständen ersetzt. Es
müssen dort die Bedingungen R1+R2 = RL und Z1(fFV ) = Z2(fFf ) = eingehalten werden.
Z1(fF# ) = Z2(fFç ) = O bzw.OC bedeutet also, daß die Impedanzen Z1(f) bzw. Z2(f)
bei den Fixpunkten f(FV ) eine Nullstelle bzw. eine Unendlichkeitsstelle aufweisen.
-
Die Schaltung von Fig. 4a ist ein T-Glied mit den Widerständen RL
in den Längszweigen, das ein- und ausgangsseitig einen Wellenwiderstand von 50 0hm
hat. Im Querzweig ist die Parallelschaltung aus einem variablen Widerstand R2 und
einer Serienschaltung aus einem variablen
ohmschen Widerstand R1
und der zugeordneten weiteren Impedanzschaltung vorgesehen. Die Impedanzschaltung
besteht aus einem Serienresonanzkreis mit dem Kondensator Cs und der Spule Ls, denen
der Parallelresonazkreis mit dem Kondensator Cp und der * parallelgeschaltet ist.
-
In Fig. 4b ist in Abhängigkeit von der Frequenz f. der Dämpfungsverlauf
aB in dB aufgetragen - mit 140 MHz als Mittenfrequenz. Der Widerstand R1 ist dabei
zwischen 100 Ohm und 1000 0hm geändert und es muß der Widerstand R2 entsprechend
der Bedingung R2=R1RQ/(R1-RQ) geändert werden.
-
Für die Impedanz Z1(f) liegen die Frequenzen f# 1 bzw.
-
2 2 bei 60 MHz bzw. bei 240 MHz, für die Impedanz Z2(f) gilt Z2(f)
O, In Fig. 5a ist ebenfalls ein T-Glied gezeigt, bei dem die variablen Widerstände
R1 und R2 in Serie geschaltet sind.
-
Parallel zum Widerstand R2 liegen zwei Serienresonanzkreise mit dem
Kondensator C1 und der Spule L1 bzw. mit dem Kondensator C2 und der Spule L2. Hier
gilt also die Bedingung Z1(f) = #, für Z2(f) gilt f01 = 60 MHz, f00 = 140 MHz, f02
= 240 MHz. Die Änderung der Widerstände R1 bzw. R2 muß so erfolgen, daß stets die
Bedingung R1 = RQ - R2 eingehalten wird.
-
In Fig. Sb ist für die Änderung von R2 der Dämpfungsverlauf ebenfalls
zwischen 100 MHz und 180 MHz aufgetragen.
-
Eine Ausbildung der Widerstände als steuerbare PIN-Dioden ist ebenfalls
denkbar. Hierfür können an sich bekannte Schaltungen verwendet werden, auf die hier
nicht im einzelnen eingegangen werden muß.
-
2 Patentansprüche 5 Figuren