DE1105055B

DE1105055B - Circuit arrangement for measuring the non-linear distortions in particular in broadband transmission systems

Info

Publication number: DE1105055B
Application number: DES60130A
Authority: DE
Inventors: Franz Motyka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-09-30
Filing date: 1958-09-30
Publication date: 1961-04-20

Description

Schaltungsanordnung zur Messung der nichtlinearen Verzerrungen an insbesondere breitbandigen Ubertragungssystemen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Messung der nichtlinearen Verzerrungen an insbesondere breitbandigen Übertragungssystemen; bei der sendeseitig ein dem Übertragungsband entsprechendes Rauschspektrum unter Ausblendung einzelner schmaler Frequenzbänder auf das System gegeben und empfangsseitig die in diesen Bändern auftretende Rauschleistung gemessen wird.Circuit arrangement for measuring the non-linear distortion in particular broadband transmission systems The invention relates to a Circuit arrangement for measuring the non-linear distortions in particular in broadband Transmission systems; at the transmitting end a corresponding one to the transmission band Noise spectrum with fading out of individual narrow frequency bands on the system and the noise power occurring in these bands is measured at the receiving end will.

Eine derartige Messung der nichtlinearen Verzerrungen ist z. B. bei Vielkanal-Trägerfrequenzsystemen von großer Bedeutung, da das durch die im übertragungsweg vorhandenen Nichtlinearitäten hervorgerufene Nebensprechen in gewissen Grenzen gehalten werden muß. Durch die genannte Messung können dabei die Einstellungssollwerte für einen vorzunehmenden Abgleich an einzelnen Systemeinheiten (z. B. durch Abstimmungsänderungen an Schwingkreisen. od. dgl.) ermittelt werden, durch welche eine möglichst große Verzerrungsfreiheit erzielt wird. Um für die Zwecke der Messung die Belegung aller Sprachkanäle des Vielkanal-Trägerfrequenzsystems nachzubilden, wird sendeseitig ein Rauschband mit gleichmäßiger Energieverteilung von der Breite des gesamten übertragungsbandes auf das System gegeben, wobei die gesamte Rauschleistung der mittleren Summensprechleistung aller Sprachkanäle äquivalent sein muß.Such a measurement of the nonlinear distortion is e.g. B. at Multi-channel carrier frequency systems are of great importance, as this is due to the in the transmission path existing nonlinearities caused crosstalk kept within certain limits must become. The specified measurement values can be used to set the target values for an adjustment to be made to individual system units (e.g. through changes in coordination at oscillating circles. Od. Like.) can be determined by which the largest possible Distortion is achieved. In order for the purpose of measuring the occupancy of all Replicating voice channels of the multi-channel carrier frequency system is done on the transmission side a noise band with uniform energy distribution across the width of the entire transmission band given to the system, the total noise power being the mean summed speech power of all voice channels must be equivalent.

Bei denbekannten SchaltungsanordnungenzurDurchführung der Messung der nichtlineraren Verzerrungen sind auf der Sendeseite mehrere wahlweise einschaltbare Bandsperren vorgesehen, die jeweils ein schmales Frequenzband aus dem Rauschspektrum ausblenden. Wird dann der selektive Meßempfänger durch Einschaltung von entsprechenden Bandpässen auf das Frequenzband abgestimmt, das sendeseitig durch die jeweils eingeschaltete Bandsperre ausgeblendet ist, so kann die infolge der Nichtlinearitäten in dieses Frequenzband verschobene Rauschleistung gemessen werden, die ein Maß für die nichtlinearen Verzerrungen des Übertragungssystems darstellt und eine Bewertungsmöglichkeit für dessen Nebensprecheigenschaften bietet. Die verwendeten Meßempfänger sind dabei im allgemeinen so ausgebildet, daß die Ausgangsspannungen der wahlweise einstellbaren Bandpässe einer Mischanordnung zugeführt werden, die eine Freqenzumsetzung der einzelnen empfangenen Frequenzbänder in ein für alle gemeinsames festes Zwischenfrequenzband bewirkt. Zu diesem Zweck wird der Mischanordnung eine bestimmte Oszillatorfrequenz zugeführt, die je nach der Lage des umzusetzenden Frequenzbandes aus einer Reihe von vorzugsweise im Meßempfänger erzeugten Oszillatorfrequenzen ausgewählt ist. Bei dieser Ausbildung der Meßanordnung muß dafür Sorge getragen werden, daß das sendeseitig ausgeblendete Frequenzband mit dem dem Meßempfänger zugeführten Frequenzband lagemäßig übereinstimmt und weiterhin gerade jene Oszillatorfrequenz der Mischanordnung zugeführt wird, die das empfangene Frequenzband auf das feste Zwischenfrequenzband umsetzt. Dazu ist jedoch eine Koordinierung der die sendeseitigen Bandsperren, die empfangsseitigen Bandpässe und die empfangsseitigen Oszillatorfrequenzen einschaltenden Wählschalter erforderlich, was automatisch nur mit Hilfe einer die Sendeseite mit der Empfangsseite verbindenden eigenen Steuerleitung möglich ist. Dies ist jedoch als ein wesentlicher Nachteil der bekannten Meßanordnung anzusehen, da derartige Messungen der nichtlinearen Verzerrungen praktisch immer als Streckenmessungen durchgeführt werden, bei denen die Sende- und die Empfangsseite räumlich weit auseinander liegen. Bei einer nicht automatischen Einstellung der Wählschalter von Hand aus ist andererseits der Unsicherheitsfaktor sehr groß, da bei einer ungewollten Nichtübereinstimmung.der Frequenzlagen des sendeseitig ausgeblendeten Frequenzbands und des empfangsseitigen Bandfilterdurchlaßbereiches Fehlanzeigen entstehen, da j a auch in diesem Fall eine Rauschleistung gemessen wird, die jedoch keine Aussage über die vorhandenen nichtlinearen Verzerrungen gibt.In the known circuit arrangements for performing the measurement of the non-linear distortions, several can be optionally switched on on the transmission side Bandstop filters are provided, each a narrow frequency band from the noise spectrum hide. Then the selective test receiver is activated by switching on the appropriate Bandpasses matched to the frequency band, which is switched on at the transmitting end by the one that is switched on The bandstop filter is hidden, so the result of the non-linearities in this Frequency band shifted noise power can be measured, which is a measure of the nonlinear Represents distortions of the transmission system and an evaluation possibility for whose cross-talk properties offers. The test receivers used are included generally designed so that the output voltages of the optionally adjustable Bandpass filters are fed to a mixing arrangement which converts the individual frequencies received frequency bands into a fixed intermediate frequency band that is common to all causes. For this purpose, the mixer arrangement uses a specific oscillator frequency fed, depending on the location of the frequency band to be converted from a series is selected from oscillator frequencies preferably generated in the measuring receiver. In this design of the measuring arrangement, care must be taken that the Frequency band faded out on the transmit side with the frequency band fed to the test receiver coincides in terms of position and precisely that oscillator frequency of the mixer arrangement is fed, which transfers the received frequency band to the fixed intermediate frequency band implements. For this purpose, however, there is a coordination of the bandstop filters on the transmission side bandpass filters at the receiving end and the oscillator frequencies at the receiving end Selector switch required, which is automatic only with the help of the transmitter side the own control line connecting the receiving end is possible. However, this is to be regarded as a major disadvantage of the known measuring arrangement, since such Measurements of the non-linear distortions are practically always carried out as distance measurements in which the sending and receiving sides are spatially far apart. On the other hand, if the selector switch is not set automatically by hand the uncertainty factor is very large, since in the event of an unintentional mismatch, the Frequency positions of the frequency band masked out on the transmitting side and the receiving side Band filter pass band false indications arise, since yes also in this case one Noise power is measured, which however does not provide any information about the existing nonlinear Distortions there.

Vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, bei einer Schaltungsanordnung zur Messung der nichtlinearen Verzerrungen an insbesonderebreitbandigenÜbertragungssystemen die genannten Nachteile zu vermeiden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein dicht unterhalb und ein dicht oberhalb sowie ein oder mehrere innerhalb des Übertragungsbandes liegende schmale Frequenzbänder durch sendeseitig eingeschaltete Bandsperren ausgeblendet sind und empfangsseitig auf die gleichen Frequenzbänder abgestimmte Bandpässe die empfangenen Rauschleistungen eigenen Meßeinrichtungen zuführen, wobei die den innerhalb des Übertragungsbandes liegenden Frequenzbändern entsprechenden Bandsperren bzw. Bandpässe überbrückbar bzw. abschaltbar ausgebildet sind.The present invention offers the possibility of a circuit arrangement for measuring the non-linear distortions in particular in broadband transmission systems to avoid the disadvantages mentioned. According to the invention, this is achieved by that one close below and one close above and one or more within Narrow frequency bands of the transmission band due to those switched on on the transmission side Bandstop filters are hidden and on the receiving side on the same Frequency bands matched bandpasses the received noise power own measuring devices feed, the frequency bands lying within the transmission band corresponding bandstop or bandpasses can be bridged or switched off are.

Durch die nach der Erfindung vorgenommene besondereAnordnung derausgeblendetenFrequenzbänder ist es möglich, einerseits eine einfache Messung der nichtlinearen Verzerrungen ohne Störung des in Betrieb befindlichen Übertragungssystems vorzunehmen - indem durch Überbrückung bzw. Abschaltung der den innerhalb des Übertragungsbandes liegenden Frequenzbändern entsprechenden Bandsperren bzw. Bandpässe lediglich die beiden dicht oberhalb und unterhalb des Übertragungsbandes liegenden Frequenzbänder zur Messung herangezogen werden -als auch andererseits die Einstellung eines nicht mit einem Nutzsignal belegten Systems durch die gleichzeitige Auswertung in sämtlichen Meßkanälen weitgehend abzukürzen.Due to the special arrangement of the masked frequency bands made according to the invention it is possible, on the one hand, to simply measure the nonlinear distortion without disturbing the transmission system in operation - by by bridging or switching off those within the transmission band Frequency bands corresponding to bandstop filters or bandpass filters only the two tightly Frequency bands above and below the transmission band for measurement are used -as also on the other hand, the setting of one not with one System occupied by the useful signal due to the simultaneous evaluation in all measuring channels to be abbreviated to a large extent.

Weitere Merkmale und Vorteile der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind dem an Hand der Zeichnung erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel entnehmbar.Further features and advantages of the circuit arrangement according to the invention can be found in the preferred exemplary embodiment explained with reference to the drawing.

In der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung zur 1%Iessung der nichtlinearen Verzerrungen an einem Vielkanal-Trägerfrequenzsystem dargestellt, welches an den mit TF bezeichneten Klemmen angeschaltet ist. Zu Durchführung der Messung wird der Umschalter 1 in die obere Lage gebracht, so daß die Belegung sämtlicher Sprachkanäle von einem Rauschgenerator 2 nachgebildet wird, der ein Rauschspektrum mit gleichmäßiger Energieverteilung liefert, welches durch ein Bandfilter 3 in gleicher Weise wie das übertragungsband des Trägerfrequenzsystems begrenzt wird. Zur Ausblendung einzelner schmaler Frequenzbänder auf der Sendeseite sind mehrere in Serie geschaltete Bandsperren 4, 5 und 6 vorgesehen, wobei die Sperrbereiche der Bandsperren 4 und 6 frequenzmäßig dicht über und unter dem Übertragungsband liegen sollen, während der Sperrbereich der Bandsperre 5 innerhalb und vorzugsweise etwa in der Mitte des Übertragungsbandes liegt. Das mit mehreren ausgeblendeten Frequenzbändern versehene Rauschspektrum wird nun auf das in bezug auf nichtlineare Verzerrungen durchzumessende Übertragungssystem 7 gegeben, dessen Ausgangsspannungen dem Empfangsteil der Schaltungsanordnung zugeführt werden.In the drawing is a circuit arrangement for 1% Iessung the non-linear Distortions shown on a multi-channel carrier frequency system, which is connected to the terminals marked with TF is switched on. To carry out the measurement, the Switch 1 placed in the upper position, so that the occupancy of all voice channels is simulated by a noise generator 2, which has a noise spectrum with more uniform Energy distribution supplies which through a band filter 3 in the same way as the transmission band of the carrier frequency system is limited. To hide individual of narrow frequency bands on the transmission side are several bandstop filters connected in series 4, 5 and 6 are provided, the stop ranges of the bandstop filters 4 and 6 in terms of frequency should lie just above and below the transfer belt while the restricted area the bandstop filter 5 within and preferably approximately in the middle of the transmission band lies. The noise spectrum provided with several faded out frequency bands We now deal with the transmission system to be measured with regard to non-linear distortions 7 given, the output voltages of which are fed to the receiving part of the circuit arrangement will.

Die Eingangsseite des Empfangsteiles ist derart ausgebildet, daß eine Reihe von Bandpässen 8, 9 und 10 vorgesehen ist, deren Durchlaßbereiche frequenzmäßig den ausgeblendeten Frequenzbändern entsprechen. Die @Xlittenfrequenzen der Durchlaßbereiche der Bandfilter 8, 9 und 10 sind dabei mit f 1, f 2 und f 3 bezeichnet. Die Vierpoleingänge dieser Bandpässe sind jeweils über Dämpfungsvierpole miteinander verbunden, welche bei dem gewählten Ausführungsbeispiel die Sperrkreise 11, 12 und 13 enthalten. Dabei ist der Sperrkreis 11 so dimensioniert, daß er eine dem Bandpaß 8 frequenzmäßig entsprechende Bandsperre darstellt, während der Sperrkreis 12 dem Bandpaß 9 und der Sperrkreis 13 dem Bandpaß 10 in gleicher Weise entsprechen. Durch eine derartige Schaltung wird erreicht, daß die empfangsseitig infolge dernichtlinearen Eigenschaften des Übertragungssystems 7 in dem z. B. von der Bandsperre 4 ausgeblendeten Frequenzband auftretenden Rauschspannungen durch den Bandpaß 8 geleitet werden und gleichzeitig die in den von den Bandsperren 5 und 6 ausgeblendeten Frequenzbändern auftretenden Rauschspannungen durch die Bandpässe 9 und 10 geführt werden, ohne daß diese Rauschspannungen sich gegenseitig beeinflussen. Die übrigen außerhalb der genannten Kanäle auftretenden Rauschspannungen werden einem geeignet gewählten Abschlußwiderstand 14 zugeführt.The input side of the receiving part is designed in such a way that a number of bandpass filters 8, 9 and 10 are provided, the passbands of which correspond in terms of frequency to the frequency bands that have been masked out. The @Xlittenfrequenzen of the pass bands of the band filters 8, 9 and 10 are denoted by f 1, f 2 and f 3. The four-pole inputs of these bandpass filters are each connected to one another via attenuation four-poles, which contain the blocking circuits 11, 12 and 13 in the selected exemplary embodiment. The trap circuit 11 is dimensioned in such a way that it represents a band trap corresponding to the bandpass filter 8 in terms of frequency, while the trap circuit 12 corresponds to the bandpass filter 9 and the trap circuit 13 corresponds to the bandpass filter 10 in the same way. By such a circuit it is achieved that at the receiving end due to the nonlinear g egg of the transmission system 7 characteris tics in the z. B. from the bandstop 4 masked frequency band noise voltages are passed through the bandpass filter 8 and at the same time the noise voltages occurring in the frequency bands hidden by the bandstop filters 5 and 6 are passed through the bandpass filters 9 and 10 without these noise voltages affecting each other. The remaining noise voltages occurring outside of the named channels are fed to a suitably selected terminating resistor 14.

Hinter jedem der Bandpässe 8, 9 und 10 ist ein Auswertekanal angeordnet, der jeweils aus einer Mischstufe 15,16 oder 17, einem nachgeschalteten Tiefpaß 18, 19 oder 20 und einer gegebenenfalls einen Verstärker enthaltenden, den Effektivwert anzeigenden Auswertevorrichtung 21, 22 oder 23 besteht.An evaluation channel is arranged behind each of the bandpass filters 8, 9 and 10, each consisting of a mixer 15, 16 or 17, a downstream low-pass filter 18, 19 or 20 and an evaluation device 21, 22 or 23 that may contain an amplifier and display the effective value .

Durch Mischung der von den Bandpässen 8, 9 oder 10 durchgelassenen Rauschspannungen mit den vorzugsweise im Empfangsteil erzeugten und zweckmäßig quarzgenauen Oszillatorfrequenzen f 1, f 2 oder f 3, die den Mittenfrequenen der Durchlaßkurven der Bandpässe 8, 9. oder 10 entsprechen, werden diese empfangenen Rauschspannungen in eine Frequenzlage zwischen 0 Hz und einer oberen Grenzfrequenz gebracht, die der halben Bandbreite des betreffenden Bandfilters entspricht. Durch diese Maßnahme werden die Anforderungen an die Flankensteilheit der Bandpässe 8, 9 und 10 erheblich herabgesetzt, da die bei einer normalerweise vorgenommenen Frequenzumsetzung auf eine Zwischenfrequenz auftretenden Spiegelfrequenzen wegfallen. Außerdem ist der Aufwand an Siebmitteln für die hinter den Mischanordnungen 15, 16 und 17 befindlichen Tiefpässe 18, 19 und 20 wesentlich geringer als der für entsprechende Bandfilter.These are received by mixing the noise voltages passed by the bandpass filters 8, 9 or 10 with the oscillator frequencies f 1, f 2 or f 3, which are preferably generated in the receiving section and are expediently crystal-precise, which correspond to the center frequencies of the transmission curves of the bandpass filters 8, 9 or 10 Noise voltages brought into a frequency position between 0 Hz and an upper limit frequency, which corresponds to half the bandwidth of the band filter in question. As a result of this measure, the requirements for the edge steepness of the bandpass filters 8, 9 and 10 are considerably reduced, since the image frequencies that normally occur during a frequency conversion to an intermediate frequency are omitted. In addition, the outlay on screening means for the low-pass filters 18, 19 and 20 located behind the mixing arrangements 15, 16 and 17 is significantly less than that for corresponding band filters.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann durch ein Umschalten des Schalters 1 auf die eine Seite des Trägerfrequenzsystems und eine Durchschaltung der Klemmen 24 auf die andere Seite eine Betriebsüberwachung in der Weise durchgeführt werden, daß die zu den innerhalb des Übertragungsbandes liegenden ausgeblendeten Frequenzbändern gehörigen Bandsperren durch Schalter 25 überbrückt und die zugehörigen Bandpässe durch Schalter 26 abgeschaltet werden. In dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel werden somit die Bandsperre 5 und der Bandpaß 9 sowie der Sperrkreis 12 außer Funktion gesetzt. Nachdem folglich nur die von den Bandsperren 4 und 6 ausgeblendeten, dicht über und unter dem Übertragungsband liegenden Frequenzbänder zur Messung herangezogen werden, ist auch während des Betriebs ohne Störung eine Aussage über die im Übertragungssystem 7 auftretenden nichtlinearen Verzerrungen möglich. Zur Messung des Grundgeräusches eines sendeseitig nicht mit einem Signal belegten Übertragungssystems kann der Empfangsteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung unter gleichzeitiger Abschaltung des sendeseitigen Rauschgenerators, beispielsweise durch Umlegen des des Schalters 1 in eine nicht dargestellte Leerstellung, herangezogen werden.According to a preferred development of the circuit arrangement according to of the invention can by switching the switch 1 to one side of the carrier frequency system and a connection of the terminals 24 to the other side of an operational monitoring be carried out in such a way that the to those within the transmission band Hidden frequency bands that are located in the masked-out frequency bands are associated with bandstop filters by means of switch 25 bridged and the associated bandpass filters are switched off by switch 26. In the embodiment shown in the figure, the bandstop filters 5 and the bandpass filter 9 and the trap circuit 12 are disabled. After consequently only those masked out by bandstop filters 4 and 6, just above and below the transmission band lying frequency bands are used for the measurement, is also during operation without interference, a statement about the non-linear ones occurring in the transmission system 7 Distortions possible. To measure the background noise of a transmitter side not with a signal occupied transmission system can the receiving part of the circuit arrangement according to the invention with simultaneous disconnection of the noise generator on the transmission side, for example by flipping the switch 1 into an empty position, not shown, can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for measuring the non-linear Distortion on broadband transmission systems, in particular, on the transmission side a noise spectrum corresponding to the transmission band with fading out of individual ones narrower frequency bands are given to the system and those in them on the receiving side Bands occurring noise power is measured, characterized in that a just below and one just above and one or more within the transfer belt Narrow frequency bands lying on the ground are masked out by band-stop filters that are switched on at the transmitting end are and on the receiving side tuned the same frequency bands Bandpasses feed the received noise power to their own measuring devices, with those corresponding to the frequency bands lying within the transmission band Band stops or band passes are designed to be bridged or switched off.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in each case one from the series of the receiving end arranged bandpass filters (8) a damping quadrupole (11) connected in parallel on the input side which represents a band-stop filter corresponding to the band-pass filter (8) and its output with the input of the next bandpass filter (9) in the series or with a suitable one Terminating resistor (14) is connected.

3. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims, characterized in that the output voltages of the receiving side Bandpasses are fed to downstream mixers, in which they are connected to one of the Center frequency of the bandpass filter in question at least approximately be mixed with the same oscillator frequency.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the mixer stages low-pass filter with one of the half Bandwidth of the frequency band to be converted is followed by the corresponding cut-off frequency are.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by using it as an operational monitoring device when bridging the to belong to the masked frequency bands within the transmission band band-stop filters on the transmitting side and disconnection of the corresponding bandpass filters on the receiving side.

6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by the use of the receiving part to measure the background noise of a transmitting end transmission system not assigned a signal. Considered publications: German Auslegeschrift S 32553 VIII c / 21 e (published on June 21, 1956); “Bell Laboratories Record ”, November 1939, pp. 81 to 83.