DD123255B1

DD123255B1 - Active PAM descker for ideal rectangular scanning, especially in FCM systems

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Publication number: DD123255B1
Authority: DD
Publication date: 1980-08-27

Description

г- 19 07 46г- 19 07 46

Aktiver PAM-Entzerrer für ideale Rechteckabtastung, insbesondere in PCM-AnlagenActive PAM equalizer for ideal rectangular sampling, especially in PCM systems

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.The invention relates to a device for equalizing aer at PAM-sampling resulting Abtastdämpfung. Equalizer circuits for PAM sampling are already known. Due to the previously known scanning method with non-ideal rectangular scanning (defined discharge), however, only low-quality equalizer devices were used. These implement the compensation of PAM sample dips by adding a complementary dip . The disadvantage of these methods lies in the necessity to increase the stopband attenuation of the subsequent reconstruction filters due to the increasingly occurring harmonics and to compensate for the energy loss of the reconstructed signals by additional amplifiers.

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.The above-mentioned equalizing circuits for defined discharge are not suitable for PAM rectangular sampling methods because they do not cause linearization of the frequency response in the telephone band to be transmitted in conjunction with them. The purpose of the invention, in conjunction with ideal rectangular (staircase) scanning methods, is to minimize the expense of the downstream PAM-NF reconstruction filters with respect to transconductance and stopband attenuation, and to save additional amplification effort.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bei der Rechteckabtastung entstehende Abtastdämpfung (Nyquist-Abfall) durch ein aktives Entzerrerfilter zu kompensieren.The object of the invention is to compensate the sampling attenuation (Nyquist drop) arising in the case of rectangular sampling by means of an active equalizer filter.

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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.According to the invention, the object is achieved by a sampling switch operating on an extremely high-impedance input with a PAM equalizer in the form of an active third-order equalizer filter amplifier. This consists of an active element with a negative feedback loop in the negative feedback network., Consisting of a bridged by a Einzelleitwert and the input side with a conductance completed branch circuit. The equalizer filter realized with suitable dimensioning complex Obertragungspole by inversion of the transfer function G (P) of the branch circuit located in the negative feedback branch (zero filter). With exact inversion (infinite open-loop gain of the active element), the dimensioning becomes independent of the parameters of the amplifier.

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.The branch circuit with high-pass character generates complex zeros and is realized by located in the longitudinal branch passive reactive elements and located in the transverse branch resistors. With an input-side real termination and the parallelliegenden Einzelleitwert a defined quality adjustment of the equalizer arrangement is possible in addition to a gain change that generates a required for the compensation of the sample attenuation gain characteristic 'k. The low impedance output works on the following reconstruction filter; At the input is the ideally held PAM scan sequence. As accuracy of the splitting function equalization error attenuation in the NF signal band> 40 dB can be achieved as well as by appropriate dimensioning of the active and reactive resistances arbitrary amplification factors possible. In order not to reduce effective signal attenuation in the stopband, the gain of the equalizer filter at frequencies> 3.4 kHz is below that of the inverse sample attenuation. The invention reduces the complexity of the filter and amplifier connected downstream of the PAM scan, and the background noise produced during the scan, which reduces harmonic amplitude.

Ein Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 möge dieses vordoutlichsn.An embodiment in conjunction with FIGS. 1 to 5 may voroutlichsn this.

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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 ModulationsspektrumIn general, after each non-continuous switch modulation, so also in the PAM-S ig na live g of PAM systems in the reconstruction of the transmitted low-frequency and band-limited LF signals, a modulation spectrum

dessen Amplitude und spektrale Verteilungits amplitude and spectral distribution

1. vom Tastverhältnis £ = t_t/t₈ (wobei t_t als Tastzeit und t₈ als Abtastperiode definiert sind).1. of the duty cycle £ = t _t / t ₈ (where t _{t is} defined as the sampling time and t ₈ as the sampling period).

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-Vielfach2. The form of the further evaluation (filtering) after the corresponding sampling of the PAM multiple present PAM sequence of a channel timing depends (see Fig. 1). The following reference numbers apply: 1: decoding device 2: PAM multiple

3: PAM-Abtaetschalter3: PAM Abtaetschalter

4: PAM-Folge einer Kanalzeitlage4: PAM sequence of a channel time slot

Wird die Abtastung mit idealen Dirac-Stößen vorgenommen, so ergibt sich ein linear unverzerrtes Abtastspektrum definierter Leistung, die proportional dem Tastverhältnis S ist. DerIf the scan is made with ideal Dirac collisions, the result is a linearly undistorted scanning spectrum of defined power, which is proportional to the duty cycle S. The

The amount of the modulation spectrum is given by the equation

G(jü) -I^ (2)G (jü) -I ^ (2)

die Amplituden des rekonstruierton Signals sind um den Faktor t /t gedämpft, so daß eine Verstärkung notwendig wird.the amplitudes of the reconstructed tone signal are attenuated by the factor t / t, so that amplification becomes necessary.

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 C_Hüber die Abtastperiode tIf the sample values obtained during a keying are stored until the arrival of the next sample, then the size of the factor cc (see Fig. 2) is a measure of the deviation of the amplitude value of the stored sample from the sample at time t = t. The following reference numbers apply: 4 ": voltage curve of a PAM value at the memory element C _H over the sampling period t

5: Halteverstärker für ideale Rechteckabtastung 6: Entzerrer 7: Rekonstruktionsfilter Die Hüllkurve für das Abtast-Linienspektrum errechnet sich5: Holding Amplifier for Ideal Rectangle Scanning 6: Equalizer 7: Reconstruction Filter The envelope for the scan line spectrum is calculated

- 4 - 190746- 4 - 190746

aus dem kontinuierlichen Spektrum des Einzelimpulses. Gleichung 3 und 4from the continuous spectrum of the single pulse. Equation 3 and 4

^GG Impulspulse W^2e W ^2e - OCt_t - OCt _t PulsPulse V '< V '< - + ² - + ² 1 •«MM 1 • «MM 33

~l~ l

/coshoct_£-cosi0t_t j (3)/ coshoct _£ -cosi0t _t j (3)

Impulspulse

Unter der Voraussetzung einer ideal gehaltenen Abtaotfolge (oC—*>0O ) ergibt sich die Einhüllende des Linienspektrums zur Gleichung 5Assuming an ideally held Abtaotfolge ( oC- *> 0O) results in the envelope of the line spectrum to equation 5

sin cot. t —* - t ,sin cot. t - * - t,

^ts CJ^At " ^rs * ^t ^t s CJ ^A t " ^r s * ^t

Den als Apertureffekt bekannten Verlauf der Abtastdämpfung ^a/dB ^{a 20 1}9°ⁱ(^x) ^{я 20 1}S³¹C •^^rft _t) in oinctn PAM-Systom mit f_o « 8 kHz und gewobbalten Eingangsfrequenzon f zeigt Fig, 3.The course of the sample attenuation ^a / dB ^{a 20 1} 9 ° ⁱ ( ^x ) ^{я 20 1} S ³¹ C · ^rft _t ) known in the form of an aperture effect in an opaque PAM system with f _o «8 kHz and a wobbly input frequency f is shown in 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-SprachbandIf the circuit arrangement according to FIG. 1 is supplemented by an equalizer amplifier circuit according to the invention and a reconstruction chip, a reconstructed speech signal with the same amplitude is obtained at the output of FIG. A with a sampling frequency and a linear frequency response in the LF speech band to be transmitted

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 FIG. 5 shows the Entzorrerfiltor with an operative element as an operation Verloweker whose real Leerleufverstärkung represents a measure of the quality of the inversion principle. Finite vacancy pre-emphasis effects attenuation overstrains versus approximated slopes, particularly due to systematic pole-quality errors. The amplifier is geocholtet for the necessary hochohmigor Anpaeoung as an electrometer amplifier. The filter amplifier has a differential input stage. At the noninverting input E is the reconstructed NF-band, but with non-linear frequency response according to the line spectrum of equation 5. From the output A of the amplifier, the ΝΓ-signal via the feedback network, existing

- б - 19 0 7 4 6- б - 19 0 7 4 6

den Vierpolen 8; 9 euf den invertierenden Eingang E, des Verstärkers gegeben.the four poles 8; 9 euf the inverting input E, given the amplifier.

R_n...R- sind IVirkwideratände, x. ...x,. Blindwiderstände. Gleichepannungsverstärkungsfaktor und Güte der komplexen Pole werden insbesondere durch die Wirkwidorstända R_Q 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.R _n ... R- are IV resistances, x. ... x ,. Reactances. The DC gain amplification factor and the quality of the complex poles are determined, in particular, by the coefficients R _Q and R "which load the branch circuit. The magnitude of the gain amount of the realized frequency characteristic at f> 3.4 kHz was set smaller than the sample attenuation at f> 3.4 kHz in accordance with Equation 4 so as not to decrease the effective stopband attenuation of the transmission channel c.

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),АІ6 Ua (t) the frequency-linear reconstructed LF signal band 300 Hz ... 3400 Hz is present, now around the system-dependent DC voltage amplification amount greater than ice set after the PAM sampling (see FIG.

Claims

Invent и η geanspruch

1. Active PAM equalizer for ideal rectangular sampling by means of a sample and hold circuit with infinitely high discharge resistance, in particular for PCM systems, characterized in that an amplifier with feedback quadrupole, consisting of one of a Einzelleitvvsrt bridged and on the input side with a Wirkleitvvert completed branch circuit, which is constructed as a Jf and T-Struktur-Reihsnschschaltung, the sample and hold circuit is connected downstream. 2. Active PAM equalizer according to item 1, characterized in that amplifier high idle gain, which are at least two stages, z. B ₁ operational amplifier, are used.

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