DE1015856B - Kompandersystem mit je einem sowohl beim Kompressor als auch beim Expander im Signalkreis und im Regelkreis enthaltenen Dynamikregler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kompandersystem mit im Signalkreis des Kompressors und des Expanders enthaltenen Dynamikreglern, die durch eine Dynamikregelspannung gesteuert werden, die einer im Regelkreis gelegenen, durch die übertragenen Signale gespeisten Gleichrichterschaltung entnommen wird, z. B. zur Anwendung in Trägerfrequenzfernsprechsystemen, Richtfunkverbindungen u. dgl. Um eine Dynamikregelung zu erzielen, enthalten die bekannten Dynamikregler durch die Dynamikregelspannung gesteuerte Verstärkerröhren mit veränderlicher Steilheit, nichtlineare Widerstände, die z. B. aus Germanium- oder Kupferoxydulgleichrichterzellen bestehen, u. dgl.

Bei derartigen Systemen wird gewöhnlich die auf der Sendeseite bewirkte Dynamikkompression kompensiert durch eine entsprechende Dynamikexpansion auf der Empfangsseite, d. h., die Dynamikregelungen auf der Sendeseite und auf der Empfangsseite sind einander reziprok. So wurden zu diesem Zweck in einem bekannten System die Dynamikregler der Kompressorschaltung als Spannungsteiler mit einem gesteuerten Querwiderstand und einem festen Längswiderstand, die Dynamikregler der Expanderschaltung jedoch als Spannungsteiler mit einem gesteuerten Längswiderstand und einem festen Querwiderstand ausgebildet. Dabei waren die Längswiderstände der Spannungsteiler immer groß gegen die Querwiderstände.

Wegen der Abweichungen der Regelkennlinien der verschiedenen Gleichrichterzellen voneinander, z. B. als Folge von Fabrikationstoleranzen, Temperatureinflüssen, Alterungserscheinungen, Spannungsänderungen u. dgl., ist eine genaue Erfüllung der erwähnten Reziprozitätsbedingung schwer zu erreichen, wenn, wie bei verschiedenen Anwendungen verlangt wird, die Abweichungen über das ganze Dynamikregelgebiet von z. B. 60 db kleiner als 1 db sein sollen.

Ausgehend von einem Kompandersystem, bei dem sowohl beim Kompressor als auch beim Expander auch im Regelkreis ein Dynamikregler liegt, der zugleich mit dem Dynamikregler im Signalkreis durch die Dynamikregelspannung gesteuert wird, ergibt sich nach der Erfindung ein besonders vorteilhaftes Kompandersystem, das die erwähnten Forderungen erfüllt.

Gemäß der Erfindung wird dem Eingangskreis eines jeden Dynamikreglers eine Pilotfrequenz zugeführt, und die Ausgangskreise der Dynamikregler enthalten je ein Pilotfilter, das mit den Eingangsklemmen einer Amplitudenvergleichsvorrichtung verbunden ist, deren Ausgangsspannung mindestens einen Dynamikregler zum Ausgleich der Dämpfungen beider Dynamikregler beeinflußt.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maß-Kompandersystem mit je einem sowohl

beim Kompressor als auch beim Expander im Signalkreis und im Regelkreis

enthaltenen Dynamikregler

ίο Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 15. Juni 1354

Jacob Willem Schölten, Hilversum (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

nähme zeigt die Kompressions- bzw. Expansionscharakteristik über das ganze Dynamikregelgebiet einen genau linearen Verlauf, der unabhängig vom Verlauf der Charakteristiken der einzelnen Dynamikregler ist, und somit wird ein festes, unveränderliches Kompressions- bzw. Expansionsverhältnis erzielt.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Kompressorschaltung nach der Erfindung, und

Fig. 2 zeigt eine Expanderschaltung nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kompressorschaltung dient zur Kompression von Gesprächssignalen um einen FaktorV2; diese Gesprächssignale liegen z.B. im Frequenzband von 300 bis 3400 Hz. Die über die Eingangsklemmen 1, 2 zugeführten Gesprächssignale werden über einen zur Kompression dienenden Dynamikregler 3 einem Verstärker 4 zugeführt, der z. B. mit einer Trägerfrequenz-Endeinrichtung verbunden ist. Bei der dargestellten Schaltung enthält der Dynamikregler 3 einen Eingangstransformator 5 und einen Ausgangstransformator 6 mit einem zwischen der Sekundärwicklung des Eingangstransformators 5

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und der Primärwicklung des Ausgangstransformators 6 liegenden steuerbaren Dämpfungsglied in Form eines π-Gliedes, dessen Reihenzweige aus Widerständen 7, 8 und dessen Parallelzweige aus Germaniumdiod.cn 9, 10 bzw. 11, 12 bestehen. An die Verbindungspunkte der Germanium dioden 9 und 10 bzw. 11 und 12 ist die Kompressionsspannungsleitung 13 angeschlossen. Die Germaniumdioden 9, 10 bzw. 11, 12 wirken dabei als veränderbare Widerstände, die zur Bei der dargestellten Schaltung werden die Dämpfungen der Dynamikregler 3, 14 durch die Amplituden der an den Pilotfiltern 30, 31 auftretenden Pilotfrequenzen gekennzeichnet, so daß durch Amplitudenvergleich in der Amplitudenvergleichsvorrichtung 32 eine den Dämpfungsunterschieden zwischen den beiden Dynamikreglern 3, 14 proportionale Regelspannung erhalten wird. Um dabei den Dämpfungsunterschieden zwischen den Dynamikreglern 3, 14 während der

Kompressionsregelung durch die Kompressionsspan- io Kompressionsregelung noch mit hinreichender Ge-

nung gesteuert werden.

An den Ausgangskreis des Verstärkers 4 ist der Regelkreis angeschlossen, der mit einem Dynamikregler 14 und einem Signalgleichrichter 15 versehen schwindigkeit folgen zu können, ist die Zeitkonstante der Amplitudenvergleichs vorrichtung 32 kleiner ge-, wählt als die Einregelzeitkonstante des Signalgleichrichters 15 und beträgt 0,5 msec. Die Ausgangsspan

ist, dessen Ausgangskreis über einen als Schwellwert- 15 nung der Amplitudenvergleichsvorrichtung 32 bewerkvorrichtung geschalteten Gleichrichter 16 mit dem
Eingang eines Gleichstromverstärkers 17 verbunden
ist, der eine den beiden Dynamikreglern gemeinsame
Kompressionsspannung liefert. Die Schwellwertspannung des Gleichrichters 16 wird durch eine unver- 20 gänge jedes der Dynamikregler 3, 14 Tiefpaßfilter 39

stelligt auf diese Weise durch Dämpfungsnachregelung des Dynamikreglers 3, daß die Dämpfungsänderungen der Dynamikregler 3,14 gleichgehalten werden. Bei der dargestellten Schaltung sind an die Aus-

änderliche Bezugs spannung gebildet, die der Klemme 18 entnommen wird.

Der Dynamikregler 14 im Regelkreis ist auf ähnliche Weise ausgebildet wie der Dynamikregler 3 im Signalkreis und ist mit einem Eingangstransformator 19, einem Ausgangstransformator 20, Widerständen 21 und 22 und Germaniumdioden 23, 24, 25, 26 versehen. Der Signalgleichrichter 15 enthält einen Gleichrichter 27 und eine Ausgangsimpedanz in Form eines durch einen Widerstand 28 überbrückten Kondensators 29, dessen Aufladezeitkonstante und Entladezeitkonstante bzw. dessen Einregelzeitkonstante und Ausregelzeitkonstante 3 bzw. 30 msec betragen.

Bei dieser Schaltung wird der Pegel der am Signalgleichrichter 15 auftretenden Signale, die ihm über die beiden Dynamikregler 3, 14 zugeführt werden, praktisch auf dem konstanten Pegel der Bezugsspannung der Klemme 18 gehalten, da eine Pegeländerung der Gesprächssignale durch Änderung der Kompressionsspannung eine Dämpfungsänderung der Dynamikregler 3, 14 herbeiführt, die dieser Pegeländerung weitgehend entgegenwirkt. Wenn also die Dämpfungsänderungen der Dynamikregler 3, 14 gleich sind, halbiert jeder der Dynamikregler 3, 14 die Pegeländerungen der Eingangssignale, gemessen in db, was einem Kompressionsverhältnis von V2 entspricht.

Gemäß der Erfindung erhält man den Gleichlauf der Dämpfungsänderungen der Dynamikregler 3, 14 dadurch, daß jedem der Dynamikregler 3, 14 eine Pilotbzw. 40 mit einer Grenzfrequenz von z. B. 3400 Hz angeschlossen, um das Eindringen der Pilotfrequenz in den Signalkreis und in den Regelkreis zu verhüten. Es sei noch bemerkt, daß die Pilotfrequenzen einen Frequenzunterschied aufweisen können.

Fig. 2 zeigt eine Expansionsschaltung für ein Expansionsverhältnis 2; diese Schaltung wirkt beispielsweise mit der in Fig. 1 dargestellten Kompressionsschaltung zusammen.

Die eintreffenden Gesprächssignale werden nach Verstärkung in einem Verstärker 41 einem zur Expansion dienenden Dynamikregler 42 zugeführt, der über ein Tiefpaßfilter 43 mit einer Grenzfrequenz von 3400 Hz an eine in der Figur nicht dargestellte Wiedergabevorrichtung angeschlossen ist. Der Dynamikregler 42 wird durch einen Eingangstransformator 44 und einen Ausgangstransformator 45 mit einem zwischen der Sekundärwicklung des Eingangstransformators 44 und der Primärwicklung des Ausgangstransformators 45 liegenden Dämpfungsnetzwerk in Form eines T-Gliedes gebildet, dessen Reihenzweige aus Germaniumdioden 46? 47 bzw. 48, 49 und dessen Parallelzweig aus einem Widerstand 50 bestehen. An je eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangstransformators 44 und der Primärwicklung des Ausgangstransformators 45 ist die Expansionsspannungsleitung 51 angeschlossen. Die Germaniumdioden 46, 47 bzw. 48, 49 wirken dabei als veränderbare Widerstände, die zur Expan-

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frequenz zugeführt wird, die über an die Ausgangs- 5° sionsregelung durch die Expansionsspannung ge-

kreise der Dynamikregler 3, 14 angeschlossene Pilotfrequenzfilter 30, 31 an die Eingangsklemmen einer Amplitudenvergleichsvorrichtung 32 gelangt, deren Ausgangsspannung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Dynamikregler 3 beeinflußt. Dabei werden die Pilotfrequenzen, die z. B. oberhalb des Gesprächsfrequenzbandes liegen und 10 000 Hz betragen, über Spulen 33 bzw. 34 den Dynamikreglern zugeführt.

steuert werden.

Zur Erzeugung der Expansionsspannung enthält der Regelkreis einen an den Ausgangskreis des Verstärkers 41 angeschlossenen Signalgleichrichter 52 und einen zur Expansion dienenden Dynamikregler 53, der durch eine Pilotfrequenz von z. B. 10 000 Hz von den Klemmen 54, 55 gespeist wird. Dabei wird die Ausgangsspannung des Dynamikreglers 53 nach Gleichrichtung in einem Pilotgleichrichter 56 mit der

Die Amplitudenvergleichsvorrichtung 32 enthält je 60 Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 52 in

einen an die Pilotfrequenzfilter 30 bzw. 31 angeschlossenen Pilotfrequenzgleichrichter 35 bzw. 36, wobei in einer Vorrichtung 37 (nachstehend »Differenzbildner« genannt) die Differenz der Ausgangsspannungen der Pilotfrequenzgleichrichter 35, 36 erzeugt wird. Die Differenzspannung wird in einer Vorrichtung 38 (nachstehend »Summenbildner« genannt) mit der Kompressionsspannung des Gleichstromverstärkers 17 zusammengefügt und als Steuerspannung dem Dynamikregler 3 zugeführt.

einem Differenzbildner 57 verglichen, und die auf diese Weise erhaltene Differenzspannung bildet nach etwaiger Verstärkung eine beiden Dynamikreglern 42, gemeinsame Expansionsspannung. Bei dieser Schaltung ist der Signalgleichrichter 52 möglichst gleich dem Signalgleichrichter 15 der in Fig. 1 dargestellten Kompressorschaltung gemacht, während der Dynamikregler 53 auf ähnliche Weise ausgebildet ist wie der Dynamikregler 42 im Signalkreis; er ist mit einem Eingangstransformator 58, einem Ausgangs-

transformator 59, Germaniumdioden 60, 61, 62^ 63 und einem Widerstand 64 versehen.

Die dargestellte Expansionsschaltung ist bereits in der deutschen Patentschrift 956 696 beschrieben, so daß eine kurze Erläuterung der Wirkungsweise dieser Schaltung genügt.

Bei dieser Schaltung wird die Ausgangsspannung des Dynamikreglers 53, der in dem Kreis mit dem Pilotgleichrichter 56 und dem Differenzbildner 57 liegt, gezwungen, der Ausgangsspannung des Signalgleichrichters 52 zu folgen, d. h., infolge der Dämpfungsänderung des Dynamikreglers 53 wird die konstante Pilotspannung in eine Spannung umgewandelt, die den Pegeländerungen der Gesprächssignale folgt. Wenn also die Dämpfung des Dynamikreglers 42 im Signalkreis auf ähnliche Weise mit der Expansionsspannung geändert wird wie die Dämpfung des Dynamikreglers 53, werden im Dynamikregler 42 die Pegeländerungen der Gesprächssignale in db verdoppelt, wodurch ein Expansionsverhältnis von 2 erhalten wird.

Ein Gleichlauf der Dämpfungsänderungen der beiden Dynamikregler 42, 53 ergibt sich, indem eine Pilotfrequenz der Spule 65 des Dynamikreglers 42 zugeführt wird und die Ausgangskreise jedes Dynamikreglers 42 bzw. 53 über ein Pilotfilter 66 bzw. 67 und einen Pilotgleichrichter 68 bzw. 69 an den Eingangskreis eines Differenzbildners 70 angeschlossen sind, dessen Ausgangsspannung nach Zusatz der Expansionsspannung in einem Summenbildner 71 dem Dynamikregler 42 zugeführt wird. Die Amplitudenvergleichseinrichtung, die durch die Pilotgleichrichter 68 bzw. 69 und den Differenzbildner 70 gebildet wird, ist in diesem Falle auf ähnliche Weise ausgebildet wie die in Fig. 1 dargestellte Amplituden-Vergleichseinrichtung und bewerkstelligt, wie an jener Stelle erläutert wurde, eine Egalisierung der Dämpfungen der beiden Dynamikregler 42 und 53.

Anstatt die Ausgangsspannung der Amplitudenvergleichsvorrichtung dem Dynamikregler 42 im Signalkreis zuzuführen, kann die Ausgangsspannung der Amplitudenvergleichsvorrichtung zur Dämpfungsegalisierung auch dem Dynamikregler 53 im Regelkreis zugeführt werden.

Es sei noch bemerkt, daß die Aniplitudenvergleichsvorrichtung auch auf andere Weise ausgebildet werden kann. Die Ausgangsspannungen der Pilotfilter können z. B. unmittelbar einem Differenzbildner zugeführt werden, und die erhaltene Differenzspannung kann mit der Pilotfrequenz in einer Mischstufe gemischt werden, deren Ausgangskreis eine Spannung entnommen wird, welche die Dämpfungsunterschiede beider Dynamikregler kennzeichnet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kompandersystem mit je einem sowohl beim Kompressor als auch beim Expander im Signalkreis und im Regelkreis enthaltenen Dynamikregler, die beide jeweils durch eine gemeinsame Regel spannung gesteuert werden, die einer durch die übertragenen Signale gespeisten Gleichrichterschaltung entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangskreis eines jeden Dynamikreglers (3, 14) eine Pilotfrequenz zugeführt wird und die Ausgangskreise der Dynamikregler je ein Pilotfilter (30, 31) enthalten, "das mit den Eingangsklemmen einer Amplitudenvergleichsvorrichtung (32) verbunden ist, deren Ausgangsspannung mindestens einen Dynamikregler zum Ausgleich der Dämpfungen beider Dynamikregler (3, 14) beeinflußt.

2. Kompanderschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Amplitudenvergleichsvorrichtung (32) kleiner ist als die Zeitkonstante der durch die übertragenen Signale gespeisten Gleichrichterschaltung (15).

3. Kompandersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenvergleichsvorrichtung (32) je einen an ein Pilotfilter (30, 31) angeschlossenen Pilotgleichrichter (35, 36) und einen Differenzbildner (37) enthält, dessen Eingangsklemmen mit den Pilotgleichrichtern (35, 36) verbunden sind.

4. Kompandersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotfrequenz höher ist als die höchste zu übertragende Signalfrequenz.

5. Kompandersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamikregelspannung und die Ausgangsspannung der Amplitudenvergleichsvorrichtung (32) in einem Summenbildner (38) vereinigt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 702 045;

»Fernmeldetechnische Zeitschrift«, Jahrg. 6, 1953, S. 459 bis 468;

»AIEE-Transactions«, Bd. 65, 1946, S. 1079 bis 1086.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

70S 6&7/Z78 9.