DE2937020C2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines angepaßten Pegelstellgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein Pegelstellglied nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dämpfungsglieder dieser Art mit einer Steuerschaltung für das Pegelstellglied sind aus der DE-AS to 43 096 bekannt. An ein solches Dämpfungsnetzwerk wird in der Regel die Forderung gestellt, daß es seinen an die übrige Schaltung angepaßten Wellenwiderstand in einem vorgegebenen Frequenz- und Regelbereich nur wenig ändert Diese Forderung erfüllt besonders im Falle breitbandiger Anpassung das überbrückte T-Glied, das im Überbrückungszweig und im Querzweig je einen variablen Widerstand, beispielsweise Heißletter, Transistoren, Dioden. Pin-Dioden enthält.

Ein von der Dämpfungseinstellung unabhängiger Wellenwiderstand läßt sich dann erreichen wenn die beiden Regelwiderstände im Oberbrückungs- und Querzweig zueinander dual sind und diese Dualitätsbedingung über den gesamten Regelbereich eingehalten wird. Dies bedeutet, daß im Verwendungsfall von Dioden entweder das Produkt der durch die beiden Regehviderstände fließenden Ströme oder die Summe der über jeder der beiden Regelwiderstände liegenden Einzelspannung konstantgehalten wird Da die beiden. Regelwiderstände infolgedessen gegensinnig gegeneinander geregelt werden müssen, ist der Aufwand hierfür erheblich.

Wie die Praxis zeigt, läßt sich die Forderung nach einem innerhalb eines bestimmten Regeibereichs unabhängigen Wellenwiderstand eines solchen Dämpfungsgliedes nur mit großem Aufwand für die Steuerschaltung verwirklichen. Dies hat seine Ursache darin, daß die unterschiedliche Werte aufweisenden und in unterschiedlicher Weise gesteuerten Regelwiderstände innerhalb des Frequenz- und Regelbereichs ein unterschiedliches Temperaturverhalten zeigen, welches auch unter Anwendung temperaturkompensierter Maßnahmen nicht voiiständig kompensiert werden kann.

In Breitbandübertragungssystemen, z. B. Kabelfernsehsystemen, sind zur Pegelhalterung über größere Kabelstrecken hinweg Verstärker mit Stellgliedern erforderlich. Diese Stellglieder müssen zur Verminderung der Dämpfungsverluste und zur Vermeidung von Reflexion der elektromagnetischen Wellen den Kabel- und Verstärkerwellenwiderständen angepaßt sein. Verwendet man für die im Überbruckungs- und Querzweig eingeschalteten variablen Widerstände z. B. Pin-Dioden, so wird ein von der jeweiligen Dämpfungseinstellung unabhängiger Wellenwiderstand dann erreicht, wenn das Produkt der durch die Dioden fließenden Ströme oder die Summe der an den beiden Diosen anliegenden Spannungen konstantgehalten wird. Durch geeignete Kennlinienformung in einer Steuerschaltung können die Stellströme als Funktion einer Stellgröße so erzeugt werden, daß sie diese Forderung erfüllen. Der Aufwand hängt dabei von der geforderten Genauigkeit ab.

Breitbandsysteme weisen in der Regel weitverzweigte Leitungsnetze mit einer von einer zentralen Verteilstelle strahlenförmig ausgehenden Stammleitung auf, wobei sich die Stammleitungen ihrerseits baumartig in mehreren Netzausläufern verzweigen. In einem derartigen Leitungsnetz, beispielsweise für eine Kabelfernsehanlage, sind eine Vielzahl von Verbrauchern mit einer zentralen Fernempfangs- und Verteilstelle verbunden. Im Leitungsnetz sind in gewissen Abständen zueinander eine Anzahl von Streckenverstärkern vorhanden, welche eine Anhebung des durch z. B. Kabeldämpfung herabgesetzten Signalpegels frequenzunabhängig auf den am Ausgang eines Sendeverstärkers in der Empfangs- und Verteilstelle auftretenden Systemnennpegels ermöglichen. Die Verstärker in einem solchen Leitungsnetz der elektrischen Nachrichtentechnik werden in der Regel pilotfrequenzgesteuert und von der Sendestelle aus zentral ferngespeist. Die Fernspeisespannung wird vorzugsweise über das Koaxialkabel selbst oder über im Beipack geführte

Speiseadern übertragen. Bei Störung der Stellgröße Pilotspannung, z. B. Ausfall des Pilotgenerators, können durch die eintretenden Regelvorgänge auf maximale Verstärkung Störungen der übertragenen Fernseh- und UKW-Signale auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Steuerschaltung für ein Pegelstellglied der einleitend beschriebenen Art zu schaffen, welche bei vorhandener Stellgröße innerhalb eines vorgegebenen Frequenz- und Regelbereichs annähernd w wellenwiderstandsrichtig anpaßt und weiche beim Ausfall der Stellgröße das Pegelstellglied auf mittlere Verstärkung einstellt

Diese Aufgabe wird den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst ι

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß bei vorhandener Stellgröße der Wellenwiderstand des Stellglieds unabhängig von der jeweiligen Dämpfungseinstellung und im vorgegebenen Frequenz- und Regelbereich annähernd konstant ist- Weiterhin besteht in vorteilhafter Weise durch die Verwendung eines angepaßten Dämpfungsgliedes mit annähernd linearer Steuerkennlinie ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Dämpfung des Stellglieds und der Stellgröße. Damit kann der Betriebszustand des Stellglieds gemessen und angezeigt werden.

Im einzelnen wird vorgeschlagen, daß sowohl der erste als auch der zweite steuerbare Regelwiderstand aus der Reihenschaltung eines Widerstands und zwei in Serie geschalteter Pin-Dioden besteht Der Überbrükkungszweig ergibt sich aus der Reihenschaltung eines Kondensators mit einer Parallelschaltung zweier antiparallel geschalteter Pin-Dioden des zweiten steuerbaren Regelwiderstandes und jeweils einem Serienkondensator. Ein Widerstand wird dem Überbrückungs- r> zweig des Pegelstellglieds parallelgeschaltet. Ein Widerstand im Querzweig des überbrückten T-Gliedes ist über einen Kondensator mit dem gemeinsamen Punkt der Pin-Diodc :i des ersten steuerbaren Widerstandes verbunden. Die Pin-Dioden ihrerseits sind jeweils mit einem Kondensator an Masse gelegt.

Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Übersichtlichkeit aus. Durch die Verwendung gleichartiger Regelwiderstände mit Pin-Dioden und Widerständen kann auf Maßnahmen zur -r, Temperaturkompensation verzichtet werden.

Weiterhin ist vorgesehen, den Widerstand des ersten und zweiten steuerbaren Regelwiderstandes jeweils einen weiteren Zweig mit hinein Widerstand und einer Zenerdiode parallelzuschalten. ϊπ

Die Anordnung nach der Erfindung erfordert einen besonders geringen Aufwand an Mitteln um bei Ausfall der Stellgröße das Pegelstellglied annähernd wellenwiderstandsrichtig anzupassen und auf mittlere Verstärkung einzustellen. In der Praxis zeigt es sich, daß dieser ■>> Betriebszustand näher am letzten Betriebszustand liegt als maximale Verstärkung. Außerdem kann eine Störung der übertragenen Fernseh- und UKW-Signale infolge von Regelvorgänge auf maximale Verstärkung vermindert werden, wenn bei fehlendem Pilotsignal eine bo Regelung auf mittlere Verstärkung stattfindet.

Weiterhin ist dem ersten Längszweig oder dem ersten Querzweig ein Widerstand parallelgeschaltet. Dadurch kann Exemplarstreuungen, welche zur Abweichung von der linearen Steuerkennlinie des Vierpols führen, b5 entgegengewirkt werden.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 ein Pegelstellglied,

F i g. 2 eine Schaltung des Vierpols zur Steuerkennlinienerzeugung.

In F i g. 1 ist ein Pegelstellglied in Form eines überbrückten T-Glieds zwischen einem Koaxialleitungsanschluß Le und La beispielsweise in das Leitungsnetz eines Kabelfernsehsystems eingeschaltet Der Wellenwiderstand der betreffenden Koaxialleitungsabschnitte ist gleich dem Wellenwiderstand Z. Ein steuerbarer Stellwiderstand im Oberbrückungszweig ist durch die Serienschaltung eines Kondensators C1 mit der Parallelschaltung zweier antiparallel geschalteter Pin-Dioden ^DIt, D12) mit jeweils einem Serienkondensator (CW, C12) realisiert In gleicher Weise ist ein steuerbarer Stellwiderstand im Querzweig durch die Reihenschaltung eines Widerstandes R 2, welcher über einen Kondensator C2 mit dem gemeinsamen Punkt zweier antiparallel geschalteter Pin-L»,oden D 21, D 22 verbunden ist, verwirklicht. Die Pin-Diod^n D 21, D 22 ihrerseits sind jeweils mit einem Kondensator C21, C22 an Masse gelegt Zur Gleichstromabblockung is* im Überbrückungszweig der Kondensator Cl sowie im Querzwtig der Kondensator Cl vorgesehen.

Die Pin-Dioden £>11 und D 12 im Überbrückungszweig sowie D 21 und D 22 im Querzweig des Pegelstellglieds sind jeweils so antiparallelgeschaltet, daß die durch die Nichtlinearitäten bedingten Oberwellen eines am Koaxialleitungsanschluß Le angebotenen Wechselstromsignals weitgehend aufgehoben. Die Kondesatoren CIl und C12 im Stromkreis der Pin-Dioden D11 und D12 sowie die Kondensatoren C21 und C22 im Stromkreis der Pin-Dioden D 21 und D 18 dienen zur Gleichstromabblockung.

Die Größe des steuerbaren Steliwiderstands im Überbrückungszweig bzw. im Querzweig wird durch den die Pin-Dioden D 11 und D 12 bzw. D 21 und Z? 22 durchfließenden Strom bestimmt. Dieser Strom wird von der Steuerschaltung geliefert und ist mit Jd 1 bzw. Jd2 bezeichnet. Für ein Pegelstellglied nach Fig. 1 gilt die Bedingung, daß ein von der jeweiligen Dämpfungseinstellung unabhängiger WellenwiederstanJ dann erreicht wird, wenn das Produkt der durch die Pin-Dioden fließenden Ströme konsiantgehalten wird. Ein an dem Koaxialleitungsanschluß Le anstehendes Wechselstromsignal kann dadurch gedämpft werden, daß sich die Impedanz der Antiparallelschaltung der Dioden D12 und D 11 im Überbrückungszweig und die Impedanz des Diode>!paares D 21 und D 22 ändert. Der Stromkreis für den Strom Jd 1 wird gebildet durch eine Drossel L 1, die Pin-Dioden D 11 und D 12 sowie eine Drossel L 2. Die zur Impedanzregelung der Diodenpaare DIl, D12 bzw. D 21 und D 22 erforderlichen regelbaren Gleichströme werden von der Steuerschaltung geliefert, welche über die Klemmen A und ßbzw. C und D auf die steuerbaren Stellwiderstände einwirkt.

F i g. 2 zeigt ein brvorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Vierpol zur Steuerkennlinienerzeugung. Am ersten Klemmenpaar des Vierpols liegt an den Klemmen 1 und 2 eine Gleichspannung U₀ 'in, während dem zweiten Klemmenpaar an den Klemmen 3 eine Steilgröße U zur Impedanzregelung der Diodenpaare zugeführt wird. K!em nc 1 und Klemme 3 sind über einen Widerstand R 3 und zwei seriell geschaltete Pin-Dioden D21 und D22 des ersten Längszweigs miteinander verbunden. An den Anschlußklemmen C und D ist das Pegelstellglied nach Fig. 1 angelegt, so

daß die Pin-Dioden sowohl im Stromkreis der Steuerschaltung als auch im Stromkreis des Pcgelstellglieds liegen. Gleiches gilt für die Pin-Dioden D 11 und D 12 im ersten Querzweig der Steuerschaltung. Der erste Querzweig der neben den Pin-Dioden DIl und D 12 einen Widerstand R 4 enthält, liegt sowohl an der Klemme 3 des zweiten Klcmmenpaars als auch am ersten Längszweig an.

Die durch die Pin-Dioden D U und D 12 bzw. D2\ und D 22 fließenden Ströme sind gegenläufig zueinander, wobei der Strom durch D I! und D 12 von der Stellgröße U und der Strom durch die Diode U2\ und D 22 von der Differenz zwischen der Gleichspannung U₁, und der Stellgröße (/abhängt. Dem Widerstand R4 im ersten Querzweig sowie R 3 im ersten Langszweig ist die Serienschaltung einer Zenerdiode /. 1 und R 7 bzw. einer Zenerdiode Z2 und R 6 und R 6 parallelgeschaltet.

nhifrstojgi H|p Stellgröße U die Z^ner^^inr."!!" ^!>.r» der Zenerdiode Z 1. so fließt durch die Dioden D 11 und D12 ein durch R 7 bestimmter zusätzlicher Strom. Entsprechendes gilt für die Differenz zwischen der Gleichspannung U„ und der Stellgröße U, wobei der Strom durch die Pin-Dioden D2I und D22 jedoch beim Überschreiten der Zenerspannung an der Zenerdiode Z2 im stärkeren Maße absinkt. Die zusätzliche Stromzunahme bzw. Stromabnahme kann bei unterschiedlicher Zenerspannung mit Hilfe der Parallelschaltung eines Widerstands R 5 zum ersten Langszweig bzw. zum ersten Querzweig ausgeglichen werden, so daß für die Steuerschaltung sich eine lineare Abhängigkeit der Dämpfung von der Stellgröße l/einstellt.

Bei Ausfall der Stellgröße U, beispielsweise infolge einer Störung im Leitungsnetz eines Kabelfernsehsystems, stellt sich am gemeinsamen Punkt des ersten Längszweigs und ersten Querzweigs der halbe Wert der Gleichspannung U₀ ein. Die Widerstände R 3 und R 4 sowie die Gleichspannung U,. sind so gewählt, daß das Pegelstellglied infolge der fließenden Regelströme Jd I und Jd2 auf mittlere Dämpfung eingestellt wird. Die Zenerspanniingen an den Zenerdioden Z 1 und Z 2 sind dabei größer als der halbe Wert der Gleichspannung U₁, gewählt, so daß diese sperren. Für diesen Betriebsfall kann mit Hilfe eines Widerstands R 1. welcher im Pegelstellglied nach F i g. 1 dem Überbrückungszweig

Stellwiderstände so festgelegt werden, daß die Dämpfung des Pegelstellglieds sich auf 6 dB einstellt.

Da ein linearer Zusammenhang zwischen der Dämpfung des Pegelstellglieds und der Stellgröße U besteht, kann mit Hilfe eines Anzeigeinstruments eine Aussage über den Betriebszustand des Pegelsiellglieds erhalten werden. Das Pegelstellglied verhält sich in dem betrachteten Frequenz- und Regelbereich wie ein Bode Netzwerk.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für ein Pegelstellglied, welches in Form eines überbrückten T-Gliedes ausgebildet ist und welches im Querzweig und im Überbrükkungszweig einer elektronisch steuerbaren Widerstand, insbesondere mindestens eine in Durchlaßrichtung betriebene Pin-Diode, enthält, in Form eines Vierpols mit Längs- und Querzweigen an dessen erstem Klemmpaar eine Gleichspannung und an dessen zweitem Klemmenpaar eine Stellgröße anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (1) des ersten Klemmenpaars (1, 2) über einen ersten Längszweig, bestehend aus einem ersten steuerbaren Regelwiderstand (R 3, D 21, D 22), mit einer Klemme (3) des zweiten Klemmenpaares (3, 4) verbunden ist, daß mit dieser Klemme (3) ein erster Querzweig, bestehend aus einem zweiten steuerbaren Regelwiderstand (R 4, DIl, D12), verbunden ist und daß die steuerbaren Widerstände (D2t, D 22; DU, D Ί2) auch Bestandteile der steuerbaren Regelwiderstände (R 3, D 21, D 22; R 4, D 11. D12) sind.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste als auch der zweite steuerbare Regelwidorstand (R3, D 21, D 22; R 4, /311, D12) aus der Reihenschaltung eines Widerstands (R 3; A4) und zweier in Serie geschalteter Pin-Dioden fD21, D22; DIl, D22) besteht.

3. Steuc schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daP dem Widerstand (R 3; R 4) des ersten und zweiten steuerbaren Regelwiderstandes (R3,D2l,D22; Ä4,D!1,D *?) jeweils ein weiterer Zweig mit einer Serienschaltung aus einem Widerstand (RS; R7) und einer Zehnerdiode (Z2; Zl) parallel geschaltet ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Längszweig oder dem ersten Querzweig ein Widerstand (R 5) parallel geschaltet ist.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, daduxh gekennzeichnet, daß dem Überbrückungszweig des Pegelstellglieds, welcher aus der Serienschaltung eines Kondensators (C 1) mit einer Parallelschaltung zweier antiparallel geschalteten Pin-Dioden (DiI, D 12) des zweiten steuerbaren Regelwiderstandcs (R 4, D 11, D12) und jeweils einem Serienkondensator (C 11, C12) besteht, ein Widerstand (R 1) parallel geschaltet ist und daß ein Widerstand (R 2) im Querzweig über einen Kondensator (C2) mit dem gemeinsamen Anschluß der Pin-Dioden (D 21, D 22) des ersten steuerbaren Regelwiderstandes (R 3, D 21, D 22) verbunden ist, wobei die Pin-Dioden (D 21, D 22) ihrerseits jeweils mit einem Kondesator fC21, C22) an Masse gelegt sind.