DE3520790A1

DE3520790A1 - Verfahren zur frequenzabhaengigen amplitudengangabsenkung ohne beeinflussung des phasenganges und schaltung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3520790A1
Application number: DE19853520790
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Dreyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1987-02-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frequenzab hängigen Amplitudengangabsenkung ohne Beeinflussung des Phasenganges und eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Tiefpässe gehören zu den elementaren Schaltungen der Elektrotechnik und sind in verschiedenen Ausführungs formen bekannt. Gemeinsames Merkmal dieser bekannten Schaltungen ist, daß der Phasengang bei einer Absen kung des Amplitudengangs um -n · 20dB/Dekade dem Wert -n · 90° asymptotisch zustrebt. Bei der analogen Sig nalübertragung besteht ferner das Problem, daß die Übertragungstrecke driftet und das nichtlineare Ver zerrungen entstehen können. Um dies zu begrenzen, ist es bekannt, durch Gegenkopplung eine Rückwirkung des Ausgangs der Übertragungsstrecke auf deren Eingang zu erzielen, um so das Übertragungsverhalten der Übertra gungsstrecke zu linearisieren und Driften entgegenzu wirken. Um der Schwingneigung des gegengekoppelten Systems entgegenzuwirken wird eine Frequenzgangkompen sation mit Tiefpässen vorgenommen. Aus der Frequenz gangkompensation mit Tiefpässen resultiert eine Band breitenbegrenzung, weil die bisher bekannten Tiefpaß schaltungen neben der Absenkung des Amplitudenganges auch stets eine Phasennacheilung bewirken. Es ist auch bekannt, die Signalübertragung digital durchzuführen. Der Digitalisierung sehr hochfrequenter Signale sind jedoch technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ver fahren und eine Schaltung aufzuzeigen, mittels derer eine gegengekoppelte analoge Signalübertragung möglich ist, ohne das die Übertragungsbandbreite wegen zu setzlicher negativer Phasendrehung der Frequenzgang kompensationsmaßnahmen stark begrenzt werden muß.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe da durch, daß aus der Eingangsspannung eine frequenzpro portionale Spannung erzeugt wird, deren Phasenvorei lung in einem Phasenschieber soweit kompensiert wird, bis ein frequenzproportionales und in Phase mit der Eingangsspannung liegendes Signal erzeugt ist, das auf eine Steuerstufe einwirkt, die über einen ohmsche Widerstand einen frequenzproportionalen Strom fließen läßt.

Die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem in der Übertragungsstrecke angeordneten ohmschen Widerstand ein von der Eingangsspannung u _e am ein gangsseitigen Abschnitt des Widerstandes beaufschlag ter Funktionsblock zur Ausbildung einer frequenzpro portionalen Spannung, ein Phasenschieber und eine Steuerstufe angeordnet sind, deren Ausgang mit dem ausgangsseitigen Abschnitt des Widerstandes verbunden ist.

Das Verfahren und die Schaltung sind insbesondere für die analoge Übertragung von Signalen hoher Frequenzen geeignet und ermöglicht den Einsatz bei Meßsystemen für spezielle Anwendungen und insbesondere bei durch Lichtleiter gebildeten Übertragungsstrecken, bei denen ein Driften verhindert wird.

Das Blockschaltbild zeigt eine vereinfachte Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, bei der die bei bekannten Schaltungen übliche Verknüpfung von Amplitu den-und Phasengang nicht auftritt.

Die Schaltung 1 besteht aus einem Funktionsblock 6, einem Phasenschieber 7 und einer Steuerstufe 8, die parallel zu einem Widerstand 3 in der Übertragungs strecke 2 angeordnet sind. Am im Bezug auf den Wider stand 3 eingangsseitigen Abschnitt 11 der Übertragungs strecke 2, der mit dem Eingang 4 des Widerstandes 3 verbunden ist, ist eine Verzweigung 13 ausgebildet. An diese Verzweigung 13 ist ein Funktionsblock 6 ange schlossen, an dessen Eingang die Eingangsspannung u _e anliegt. Am Ausgang des Funktionsblocks 6 ist ein Phasenschieber 7 angeordnet, der signalausgangsseitig mit einer Steuerstufe 8 verbunden ist. Der Ausgang 10 der Steuerstufe 8 ist mit einer Verzweigung 14 verbun den, die in dem in bezug auf den Widerstand 3 aus gangsseitigen Abschnitt 12 der Übertragungsstrecke 2 angeordnet ist. Der ausgangsseitige Abschnitt 12 der Übertragungsstrecke 2 ist an den Ausgang 5 des Wider standes R angeschlossen.

In dem Funktionsblock 6 wird aus der Eingangsspannung u _e eine frequenzproportionale Spannung erzeugt. Die damit verbundene Phasenvoreilung wird mit dem Phasen schieber 7 wieder kompensiert. Das nunmehr frequenz proportionale und in Phase mit u _e liegende Signal gelangt auf die Steuerstufe 8, die über den ohmschen Widerstand 3 einen frequenzproportionalen Strom flies sen läßt. Die Ausgangsspannung u _a an der Steuerstufe 8 ist mit der Eingangsspannung u _e in Phase. Der Abfall des Amplitudengangs von u _a ist von der jeweiligen Steilheit der Steuerstufe 8 abhängig. Die Steuerstufe 8 kann beispielsweise durch einen Transistor gebildet werden. Auf direktem Wege ist es nicht möglich, über einen großen Frequensbereich hinweg mittels eines Phasenschiebers 7 eine konstante Phasenverschiebung zu erzeugen ohne die Wirkung des Funktionsblockes 6 wieder zu kompensieren. Aus diesem Grunde wird der Phasenschieber 7 vorzugsweise als PLL-Phasenregelkreis ausgebildet, wodurch es möglich ist, dem Frequenzgang des Übertragungssystems einen beliebigen Verlauf zu geben, wobei der Amplituden-und Phasengang unabhängig voneinander beeinflußt werden können. Hierbei ist von Vorteil, daß eine durch Kompensationsmaßnahmen beding te Bandbreitenbegrenzung erst bei höherer Frequenz einsetzt. Als Übertragungsstrecke 2 kann beispiels weise ein Lichtleiter verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur frequenzabhängigen Amplitudengangabsen kung ohne Beeinflussung des Phasenganges, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Eingangsspannung eine frequenzproportionale Spannung erzeugt wird, deren Phasenvoreilung in einem Phasenschieber soweit kompensiert wird, bis ein frequenzproportionales und in Phase mit der Eingangsspannung liegendes Signal erzeugt ist, das auf eine Steuerstufe einwirkt, die über einen ohmschen Widerstand einen frequenz proportionalen Strom fließen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall des Amplitudengangs durch die Steil heit der Steuerstufe bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplituden-und Phasengang unabhängig vonein ander beeinflußt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß als Phasenschieber ein PLL-Phasenre gelkreis verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Frequenzgangkompensation gegengekoppelter Systeme die Bandbreite erst bei höherer Frequenz begrenzt wird.

6. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß pa rallel zu einem in der Übertragungsstrecke (2) ange ordneten ohmschen Widerstand (3) ein von der Eingangs spannung u _e am eingangsseitigen Abschnitt (11) des Widerstandes (3) beaufschlagter Funktionsblock (6) zur Ausbildung einer frequenzproportionalen Spannung, ein Phasenschieber (7) und eine Steuerstufe (8) angeord net sind, deren Ausgang (10) mit dem ausgangsseitigen Abschnitt (12) des Widerstandes (3) verbunden ist.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (8) als Transistor ausgebildet ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (7) als PLL-Phasenregelkreis ausgebildet ist.