DK160525B - Elektronisk daempningskredsloeb - Google Patents

Description

DK 160525 B I

j

Opfindelsen angår et elektronisk dæmpningskredsløb, der omfatter et manuelt variabelt, i hovedsagen resistivt dæmpeled, samt en kompensationskomponent, der har en ulineær strøm - spændingskarakteristik.

5

Det er velkendt at fremstille et variabelt dæmpningskredsløb på grundlag af en modstandskoblet T- eller K-attenuator, hvor man anvender en konstant spændingskilde samt en variabel modstand til at ind- og udkoble en eller 10 flere dioder, der er serie- eller parallelforbundne med modstandene. Dette princip er bl.a. kendt fra USA-patent 3,325,754, hvor modstandene i signaloverføringsvejen er faste, mens dæmpningen varieres ved at indkoble shuntmodstande og dioder. Det opnåelige variationsområde med 15 denne teknik er ikke tilfredsstillende for de krav, der stilles inden for bl.a. CATV. Kredsløbet kan ikke opretholde en konstant indgangsimpedans, da der kun kan varieres på shunt-elementerne. Dette kan dog afhjælpes ved at udskifte de faste modstande i signaloverførings-20 vejen med variable modstande. Derved opnås et større variationsområde, men man har nu to indstillingsorganer og komplicerer derved anvendelsen en hel del.

Et andet USA-patent, 3,529,266 arbejder med forskellige 25 T- og K-attenuatorer som dæmpningsled. Modstandene er faste, da dæmpningen varieres ved hjælp af strømstyrede dioder. Denne strømstyring sker i praksis ved hjælp af en fast jævnspændingskilde (batteri) og en variabel modstand (potentiometer). Derfor vil strømkilden udøve en virkning 30 på indgangsimpedansen, hvilket gør det svært at opnå den ønskede dæmpning og samtidig opretholde impedanstilpasningen.

Endelig er det muligt udelukkende at anvende en variabel 35 T- eller ir-attenuator. Et sådant dæmpeled fungerer udmærket for en lille dæmpning. Ved en stor dæmpning (10-20 dB) og ved høje frekvenser vil fx T-attenuationen udvise 2 <e / r· r r- r P: un ! ο u b ζ b o en impedansmæssig mistilpasning. Dette har flere årsager, hvor bl.a. modstandsgrenen forbundet mellem det centrale knudepunkt og jord, vil omfatte en induktiv impedans. Endvidere er de tre modstande forbundet, så de er lineært 5 afhængige, hvilket skyldes den praktiske udførelse og derfor ikke er optimal med hensyn til impedanstilpasningsproblemet. En mistilpasning af impedanserne vil fx bevirke, at der vil være stående bølger på transmissionsledningen foran dæmpningsleddet, og dette vil fx for et 10 TV-signal betyde, at der vil være skygger på billedet.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et dæmpningskredsløb, hvor i det mindste dets indgangsimpedans er tilpasset en given transmissionslinie. Denne tilpas-15 ning skal være til stede i et stort dynamisk område (minimum 20 dB) og i et stort frekvensområde, samt være anvendelig i såvel høj- som lavfrekvensområdet. Endelig skal kredsløbet være enkelt og let at indstille. Det skal være billigt at fremstille samt indeholde en høj grad af 20 driftsikkerhed.

Dette formål opnås ved, at dæmpningskredsløbet er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del, idet den komponent, hvis spændingsfald er bestemmende for kompen-25 sationskomponentens impedans, i forvejen indgår som en komponent i det dæmpningskredsløb, hvis impedanskarakteristik skal reguleres ved hjælp af kompensationskomponenten. Derved opnås der en reduktion af antallet af komponenter samt indstillinger af dæmpningskredsløbet.

30

Fortrinsvis er dæmpeleddet en kendt T-attenuator, der er shunt'et ved hjælp af en som kompensationskomponent tjenende diode, der er forbundet til en jævnspændingskilde.

Hvis jævnstrømsmodstanden set fra dioden gennem T-attenu-35 atoren varierer nævneværdigt, når dæmpningen indstilles, kan denne variation alene udnyttes til at styre strømmen gennem dioden således, at dioden tilføjer et bidrag til

DK 160525 B

3 impedansen, som kompenserer for T-attenuatorens ulemper. Fortrinsvis er T-attenuatoren af den kendte, meget simple art, hvor den netop nævnte jævnstrømsmodstand er i hovedsagen konstant i det mindste for en del af dæmpnings-5 området, hvor kompensationskomponenten skal være aktiv, og i dette tilfælde kan der etableres en ekstra jævnstrømsvej, som omfatter Τ'ets knudepunkt, hvis varierende potentiale derved får indflydelse på strømmen gennem kompensationsdioden.

10

Hensigtsmæssige detaljer er angivet i underkravene.

I praksis anvendes et kommercielt tilgængeligt variabelt dæmpeled, fx en almindelig symmetrisk T-attenuator med et 15 dæmpningsområde på nominelt 20 dB. Det viser sig, at kredsløbet ifølge opfindelsen er i stand til at kompensere dæmpeleddets indgangsimpedans således, at der er impedanstilpasning i hele dæmpningsområdet på 20 dB. Derudover er kredsløbet i stand til at øge dæmpeleddets dy-20 namikområde med mindst 3 dB.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor figuren viser en foretruk-ken udførelsesform for dæmpningskredsløbet ifølge opfin-25 del sen.

Kredsløbet i den foretrukne udførelsesform indeholder et dæmpeled DP, der udgøres af en kommencielt tilgængelig, variabel T-attenuator med et for modstandene fælles knu-30 depunkt A. Dæmpeleddet omfatter to variable modstande og ', der er i hovedsagen lige store. er forbundet til det fælles knudepunkt A og til dæmpningskredsløbets signalindgang gennem en koblingskondensator . R^' er forbundet mellem det fælles knudepunkt A og dæmpnings-35 kredsløbets signaludgang gennem en koblingskondensator C^. En tredje variabel modstand R2 er forbundet mellem det fælles knudepunkt A og jord. Dæmpeleddets DP tre mod

DK 160525 B

4 stande er forbundet med en enkelt skydbar forbindelse og har sammenhængen

Ri = Rl’ 5 R2 ** R20 “ R20 X Rl/R10 hvor R2q og R^ angiver den maximale modstand for de variable modstande Rg og R^ 10 Knudepunktet mellem modstanden R^ og kondensatoren C4 er yderligere forbundet til en spole Li, der højfrekvens-mæssigt virker som en afskæring og jævnspændingsmæssigt som en kortslutning. Spolen Li er på den anden side forbundet til dels en konstant spændingskilde VREp gennem 15 en modstand R^, dels til jord gennem en afkoblings kondensator Cg og til en modstand Rg. Spolen Li indgår i en første jævnstrømvej fra VREp til jord gennem R^, Li,

Rl’ og Rg. Denne første strømvej giver det fælles knudepunkt A et potentiale VA· 20 VA ‘ VB x V<V + V <2> hvor Vg er potentialet i knudepunktet B imellem modstandene Rg og R£, spolen Li og kondensatoren Cg. På grund af 25 koblingskondensatorerne Ci og løber der ikke nogen jævnstrøm ud i transmissionslinierne før og efter dæmpningskredsløbet.

Kondensatoren Cg er forbundet til jord for at lede den 30 lille del af signalet, der har passeret spolen Li, til jord. Det ulineære element er i den foretrukne udførelsesform en PIN-diode Dl og er her shunt-forbundet over dæmpningskredsløbets signalindgang. Diodens Di katode er forbundet til knudepunktet mellem kondensatoren C^, og 35 den variable modstand Ri» Diodens Di anode er forbundet til jord gennem en afkoblingskondensator Cg og til knudepunktet B gennem modstanden Rg. Kondensatoren Cg for-

DK 160525 B

5 binder dioden D1 til jord i højfrekvensmæssig henseende, mens den fungerer som en jævnspændingsmæssig afbrydelse.

Dæmpningskredsløbet omfatter nævnte første jævnstrømvej.

5 Når dioden leder, omfatter kredsløbet en anden strømvej fra VREF til jord gennem R^, R^, D1, R^ og R2· Batterispændingen VREp og modstandene Rg og R^ vælges således, at man ved at variere på dæmpeleddet DP får shunt-dioden til at kompensere for mistilpasningen, der er til stede i 10 dæmpningskredsløbets indgangsimpedans. Disse tre faste komponenter vælges på baggrund af transmissionslinieimpedansen (50Ω, 75Ω), den valgte ulineære komponents (PIN-diode, kapacitiv diode osv.) eventuelle spærrespænding og strøm - spændingskarakteristik. Endelig afhænger disse 15 tre komponentværdier af det valgte dæmpeled (T- eller K-attenuator).

Ved at regulere dæmpeleddets DP dæmpning ændres potentialet i knudepunktet A. Det er DC-spændingsdelingskon-20 figurationen, der består af de to variable modstande R^’ og R2, der er afgørende for potentialet i A og derved styrer kompensationskomponenten D^. Hvis dæmpningskredsløbet ikke dæmper (0 dB), vil forholdet mellem de to variable modstande i spændingsdelingskonfigurationen være 25 R1'/R2 “ 0, hvor potentialet i A vil være en anelse lavere end potentialet i B, hvilket ikke er tilstrækkeligt til at få dioden til at lede. Tilsvarende vil det gælde ved fuld dæmpning (20 dB), at forholdet mellem R^'/R2 vil være meget stort, hvorfor potentialet i A vil være tæt 30 ved jordpotentialet, hvorved dioden vil udsættes for en forspænding. Ved passende valg af faste komponentværdier for Rg, R4 og VREF, er det altså muligt at indstille dæmpeleddet DP på en dæmpningsværdi, hvorved strømmen i den anden jævnstrømvej tilvejebringer en forspænding over 35 dioden D^, som giver denne en tilsyneladende modstand, der så indgår i hele kredsløbets højfrekvensindgangsimpedans med en kompenserende virkning. I den foretrukne

DK 160525 B

6 udførelsesform indtræffer denne kompenserende virkning ved en dæmpning, der er større end 12-15 dB. Ved mindre dæmpning fungerer T-attenuatoren tilfredsstillende.

5 Det er evident, at dioden skal lede i strømretningen, således at dioden, hvis referencespændingen VREF er negativ, skal vendes, så dens anode forbindes til T-attenua-toren, og dens katode forbindes til referencespændingen gennem modstandene Rg og R4· 10 Højfrekvensmæssigt udgøres dæmpningskredsløbets indgangsimpedans af den shunt'ende kompensationskomponent D^, T-attenuatoren og transmissionslinien på dæmpningskredsløbets udgangsside. Kompensationskomponentens højfre- 15 kvensimpedans bestemmes af den over denne komponent lagte forspænding.

I tilfælde af at summen af jævnspændingsdelingskonfigurationens modstandsværdier ændres betydeligt under varia-20 tion af dæmpningen, kan den første strømvej udelades, dvs. komponenterne L1 og Cg kan fjernes. Spændingsændringen over jævnspændingsdelingskonfigurationen vil være tilstrækkelig til at kunne forestå impedansstyringen af en diode.

25 Dæmpningskredsløbet er i den foretrukne udførelsesform ikke impedanstilpasset på udgangssiden. Denne skyldes, at dæmpningskredsløbet normalt er anbragt foran en forstærker. Da en forstærker ikke tillader, at signaler pas-30 serer imod transmissionsvejen, vil der ikke være noget problem med stående bølger mellem dæmpningskredsløb og forstærker. Dæmpningskredsløbets udgang kan impedanstilpasses ved at gøre kredsløbet symmetrisk.

35 Det er muligt at anvende en ir-attenuator som dæmpeled, men det medfører, at de variable modstande skal være betydeligt større, end det var tilfældet med en T-attenu-

DK 160525 B

7 ator, hvilket er uhensigtsmæssigt ved højfrekvensteknik.

Den ulineære komponent kan også anvendes i en serieforbindelse mellem dæmpningskredsløbets indgang og selve 5 dæmpeleddet. Hvis der er behov for yderligere kompensa tion, kan der anvendes flere ulineære komponenter. Det krævede er, at man skal kunne anvende en jævnspændingsforskel over en i dæmpeleddet indgående variabel modstand til at styre en eller flere ulineære komponenters impe-10 dans.

15 20 25 30 35

Claims (6)

1. Elektronisk dæmpningskredsløb omfattende et manuelt 5 variabelt, i hovedsagen resistivt dæmpeled (DP) med mindst et variabelt modstandselement, der indgår i en af dæmpeleddet (DP) omfattet jævnspændingsdelingskonfiguration (R^', R2), og hvor dæmpningskredsløbet yderligere omfatter en kompensationskomponent (D^), der har en 10 ulineær strømspændingskarakteristik, kendetegnet ved, at kompensationskomponentens (D^) impedans bestemmes af et jævnspændingsfald over en resistiv komponent i nævnte jævnspændingsdelingskonfiguration (R1'/ r2). 15

2. Dæmpningskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kompensationskomponenten (D^) er anbragt som en højfrekvensmæssig shunt-impedans mellem dæmpningskredsløbets signalindgange. 2°

3. Dæmpningskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det variable resistive dæmpeled (DP) er en variabel T-attenuator, der omfatter tre variable modstande (R^, R2, R^') og et for modstandene fælles knude- 25 punkt (A), hvor en første modstands (R^) tilgangsben er høj frekvensmæssigt forbundet til dæmpningskredsløbets signalindgang gennem en koblingskondensator (C^), hvor en anden modstands (R2) tilgangsben er forbundet til jord, og hvor en tredje modstands (R^') tilgangsben højfre-30 kvensmæssigt er forbundet til dæmpningskredsløbets sig naludgang gennem en koblingskondensator ().

4. Dæmpningskredsløb ifølge krav 1 eller 2, kend e-tegnet ved, at kompensationskomponenten (D^) er 35 en diode. DK 160525 B 9

5. Dæmpningskredsløb ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at diodens (D^) første tilgangsben er forbundet til den første modstands (R1) tilgangsben, og at diodens (D^) andet tilgangsben er forbundet til et knude-5 punkt, der er højfrekvensmæssigt forbundet til jord gennem en afkoblingskondensator (Cg) og står jævnspændings-mæssigt i forbindelse med en konstant spændingsforsyning ^VREF^ * 10

6. Dæmpningskredsløb ifølge krav 1-5, kendeteg net ved, at tilgangsbenet på nævnte tredje modstand (R^1) er jævnspændingsmæssigt forbundet til et mellem en fjerde (Rg) og en femte modstand (R^) værende knudepunkt (B) gennem en højfrekvensspærrende induktans (L^), og at 15 nævnte knudepunkt (B) yderligere er højfrekvensmæssigt forbundet til jord gennem en afkoblingskondensator (C^). 20 25 30 35