DD123255B1 - Aktiver PAM-Entserrer für ideale Rechteckabtastung insbe&ondore in FCM-Anlagen - Google Patents
Aktiver PAM-Entserrer für ideale Rechteckabtastung insbe&ondore in FCM-AnlagenInfo
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Description
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Aktiver PAM-Entzerrer für ideale Rechteckabtastung, insbesondere in PCM-Anlagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entzerrung aer bei PAM-Abtastverfahren entstehenden Abtastdämpfung. Es sind bereits Entzerrerschaltungen für PAM-Abtastung bekannt. Bedingt durch die bisher bekannten Abtastverfahren mit nicht idealer Rechteckabtastung (definierte Entladung) wurden jedoch nur Entzerrereinrichtungen geringer Güte eingesetzt. Diese realisieren durch das Hinzufügen einer Komplementärdäcipfung die Kompensation von PAM-Abtastdärapfungen. Der Nachteil dieser Verfahren liegt in der Notwendigkeit, die Sperrdämpfung der nachfolgenden Rekonstruktionsfilter auf Grund der verstärkt auftretenden Oberwellen zu vergrößern sowie den Energieverlust der rekonstruierten Signale durch zusätzliche Verstärker auszugleichen.
Obengenannte Entzerrerschaltungen für definierte Entladung sind für PAM-Rechteckabtastverfahren nicht geeignet, da sie in Verbindung mit ihnen keine Linearisierung des Frequenzganges im zu übertragenden Telefonieband bewirken. Die Erfindung hat den Zweck, in Verbindung mit idealen Rechteck-(Treppen-)Abtastverfahren den Aufwand der nachgeschalteten PAM-NF-Rekonstruktionsfilter bezüglich Steilheit iro Obergangsbereich und Sperrdämpfung klein zu halten sowie zusätzlichen Verstärkungsaufwand einzusparen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bei der Rechteckabtastung entstehende Abtastdämpfung (Nyquist-Abfall) durch ein aktives Entzerrerfilter zu kompensieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen, auf einem extrem hochohmigen Eingang arbeitenden Abtastschalter mit einem PAM-Entzerrer in Form eines aktiven Entzerrerfilterverstärkers 3. Grades gelöst. Dieser besteht aus einem aktiven Element mit einem im Gegenkopplungszweig liegenden Rückkopplungsnetzwerk., bestehend aus einer von einem Einzelleitwert überbrückten und eingangsseitig mit einem Wirkleitwert abgeschlossenen Abzweigschaltung. Das Entzerrerfilter realisiert bei geeigneter Dimensionierung komplexe Obertragungspole durch Inversion der Übertragungsfunktion G(P) der im Gegenkopplungszweig liegenden Abzweigschaltung (Nullfilter). Bei exakter Inversion (unendlicheLeerlaufverstärkung des aktiven Elementes) wird die Dimensioriierung unabhängig von den Parametern des Verstärkers.
Die Abzweigschaltung mit Hochpaßcharakter erzeugt komplexe Nullstellen und wird durch im Längszweig gelegene passive Blindelemente und im Querzweig befindliche Wirkwiderstände realisiert. Mit einem eingangsseitigen reellen Abschluß und dem parallelliegenden Einzelleitwert ist neben einer Verstärkungsänderung eine definierte Güteeinstellung der Entzerreranordnung möglich, die eine für die Kompensation der Abtastdämpfung benötigte Verstärkungscharakterist'.k erzeugt. Der niederohmige Ausgang arbeitet auf das folgende Rekonstruktionsfilter; am Eingang liegt die ideal gehaltene PAM-Abtastfolge an. Als Genauigkeit der Spaltfunktionsentzerrung sind Fehlerdämpfungen im NF-Signalband > 40 dB erreichbar sowie durch entsprechende Dimensionierung der Wirk- und Blindwiderstände beliebige Verstärkungsfaktoren möglich. Um eine effektive Signaldäir.pfung im Sperrbereich nicht zu verringern, liegt der Verstärkungsbetrag des Entzerrerfilters bei Frequenzen >3,4 kHz unter dem der inversen Abtestdämpfung. Durch die Erfindung wird der Aufwand an den der PAM-Abtastung nachgeschalteten Filter und Verstärker sowie das bei der Abtastung entstehend© Grundgeräusch infolg© verminderter Oberwellenamplitudon verringert.
Ein Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 möge dieses vordoutlichsn.
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Im allgemeinen entsteht nach jeder nichtkontinuierlichen Schaltermodulation, so auch im PAM-S ig na live g von PAM-Anlagen bei der Rekonstruktion der zu übertragenden niederfrequenten und bandbegrenzten NF-Signale, ein Modulationsspektrum
dessen Amplitude und spektrale Verteilung
1. vom Tastverhältnis £ = tt/t8 (wobei tt als Tastzeit und t8 als Abtastperiode definiert sind).
2. der Form der zur weiteren Auswertung (Filterung) nach der entsprechenden Abtastung des PAM-Vielfachs vorliegenden PAM-Folge einer Kanalzeitlage abhängig ist (siehe Fig. 1). Dabei gelten folgende Bezugszeichen: 1: Dekodiereinrichtung 2: PAM-Vielfach
3: PAM-Abtaetschalter
4: PAM-Folge einer Kanalzeitlage
Wird die Abtastung mit idealen Dirac-Stößen vorgenommen, so ergibt sich ein linear unverzerrtes Abtastspektrum definierter Leistung, die proportional dem Tastverhältnis S ist. Der
G(jü) -I^ (2)
die Amplituden des rekonstruierton Signals sind um den Faktor t /t gedämpft, so daß eine Verstärkung notwendig wird.
Werden die während einer Tastung gewonnenen Probenwerte bis zum Eintreffen des nächsten Abtastwertes gespeichert, so gilt die Größe des Faktors cc (vgl. Fig. 2) als Maß für die Abweichung des Amplitudenwertes der gespeicherten Abtastprobe gegenüber dem Probewert zum Zeitpunkt t = t . Dabei gelten folgende Bezugszeichen: 4": Spannungsverlauf eines PAM-Wertes am Speicherglied CHüber die Abtastperiode t
5: Halteverstärker für ideale Rechteckabtastung 6: Entzerrer 7: Rekonstruktionsfilter Die Hüllkurve für das Abtast-Linienspektrum errechnet sich
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aus dem kontinuierlichen Spektrum des Einzelimpulses. Gleichung 3 und 4
G | Impuls | W2e | - OCtt |
Puls | V '< | - + 2 | |
1 •«MM | 3 | ||
~l
/coshoct£-cosi0tt j (3)
Impuls
Unter der Voraussetzung einer ideal gehaltenen Abtaotfolge (oC—*>0O ) ergibt sich die Einhüllende des Linienspektrums zur Gleichung 5
sin cot. t —* - t ,
ts CJAt " rs * t
Den als Apertureffekt bekannten Verlauf der Abtastdämpfung a/dB a 20 19°i(x) я 20 1S31C •^rft t) in oinctn PAM-Systom mit fo « 8 kHz und gewobbalten Eingangsfrequenzon f zeigt Fig, 3.
Wird dio Schaltungsanordnung nach Fig. 1 durch eine erfindungogemäße Entzercerverstärkerschaltung und einen Rekonstruktionstiofp&ß ergänzt, so entsteht am Ausgang von Fig. A ein rekonstruierte Sprachsignal mit der gleichen Amplitude бег Abtastprobon und linearem Frequenzgang im zu übertragenden NF-Sprachband
Fig. 5 zeigt das Entzorrerfiltor mit einem als Operationsverötärker ausgeführten aktiven Element, dessen reale Leerleufverstärkung ein Maß für die Qualität dos Inversionsprinzips darstellt. Endliche Leerlöufvorstärkungen bewirken Dämpfungoverzerrungen gegenüber approximierten Verlaufen, insbesondere durch systematische Polgütefehler. Der Verstärker wird zwecks notwendiger hochohmigor Anpaeoung als Elektrometerverstärker geöcholtet. Der Filterverstärker besitzt eine Differonzeingangsstufo. Am nichtinvet'tierenden Eingang E liegt das rekonstruierte NF-Dand, jedoch mit nichtlinearem Frequenzgang gemäß Linicnspektrum nach Gleichung 5. Vom Ausgang A des Verstärkers wird das ΝΓ-Signal über das Rückkopplungonetzwcrk, bestehond aus
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den Vierpolen 8; 9 euf den invertierenden Eingang E, des Verstärkers gegeben.
Rn...R- sind IVirkwideratände, x. ...x,. Blindwiderstände. Gleichepannungsverstärkungsfaktor und Güte der komplexen Pole werden insbesondere durch die Wirkwidorstända RQ und R„ bestimmt, die die Abzweigschaltung belasten. Die Größs des Verstärkungsbetrages der realisierten Frequenzcharakteristik bei f > 3,4 kHz wurde kleiner als die Abtastdämpfung bei f > 3,4 kHz entsprechend der Gleichung 4 gewählt, um die effektive Sperrdämpfung des Obertragungskanalc nicht zu verkleinern.
АІ6 Ua(t) liegt das frequenzlineare, rekonstruierte NF-Signalband 300 Hz ... 3400 Hz vor, jetzt um den systembedingten und dafür irc Entzerrerversterker eingestellten Gleichspannungsver-8tärkungsbetrag größer eis nach dor PAM~Abtastung (vgl. Fig. 4),
Claims (1)
- Erfindи η geanspruch1. Aktiver PAM-Entzerrer für ideale Rechteckabtastung mittels einer Abtast- und Halteschaltung mit unendlich hohem Entladewiderstand, insbesondere für PCM-Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker mit Rückkopplungsvierpol, bestehend auo einer von einsm Einzelleitvvsrt überbrückten und eingangseeitig mit einem Wirkleitvvert abgeschlossenen Abzweigschaltung, die als Jf- und T-Struktur-Reihsnschaltung aufgebaut ist, der Abtast- und Halteschaltung nachgeschaltet ist. 2. Aktiver PAM-Entzerrer nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärker hoher Leerlaufverstärkung, die mindestens zweistufig sind, z. B1 Operationsverstärker, eingesetzt werden.Hierzu t Seite Zeichnung
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