DE1130002B

DE1130002B - Method for setting orthogonal equalizers for multi-channel carrier frequency transmission systems

Info

Publication number: DE1130002B
Application number: DET19539A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Dietrich Kalb; Dr-Ing Bruno Feifel
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-01-14
Filing date: 1961-01-14
Publication date: 1962-05-24

Description

Verfahren zur Einstellung von Orthogonal-Entzerrern für Vielkanal-Trägerfrequenz-Übertragungssysteme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Orthogonal-Entzerrern zur Dämpfungs-und Laufzeitentzerrung, vorzugsweise von Cosinus-Entzerrern, für Vielkanal-Trägerfrequenz-übertragungssysteme mit nacheinander erfolgender Einstellung der Entzerrerglieder, bei dem die Gewinnung des Einstellkriteriums durch 1Tbertragung der Spannungen eines den Frequenzbereich des 17bertragungssystems periodisch durchlaufenden, sendeseitigen Generators und durch Ableitung der einzelnen Harmonischen des verzerrten, demodulierten Signals auf der Empfangsseite mittels Filter erfolgt und die jeweils richtige Einstellrichtung durch Probieren ermittelt wird.Method for setting orthogonal equalizers for multi-channel carrier frequency transmission systems The invention relates to a method for setting orthogonal equalizers for Attenuation and transit time equalization, preferably from cosine equalizers, for multi-channel carrier frequency transmission systems with successive adjustment of the equalizer elements, in which the acquisition of the setting criterion by transferring the voltages of the frequency range of the transmission system periodically running generator on the transmitter side and by deriving the individual harmonics of the distorted, demodulated signal on the receiving side by means of a filter and the correct setting direction in each case is determined by trial and error.

Unter dem Begriff Orthogonal-Entzerrer wird ein System von Entzerrern verstanden, dessen einzelne Entzerrerglieder zueinander orthogonale Dämpfungs-oder Laufzeitfunktionen realisieren. Bekanntermaßen sind definitionsgemäß zwei Funktionen f 1(x) und f.2 (x) orthogonal zueinander in einem Intervall (a, b), wenn ist, d. h. wenn das Integral des Produktes der Funktionen in diesem Intervall Null ist (deutsche Auslegeschrift 1067 869).The term orthogonal equalizer is understood to mean a system of equalizers whose individual equalizer elements implement mutually orthogonal attenuation or transit time functions. As is known, by definition, two functions f 1 (x) and f.2 (x) are orthogonal to one another in an interval (a, b) if is, ie if the integral of the product of the functions in this interval is zero (German Auslegeschrift 1067 869).

Die Arbeitsweise eines Cosinus-Entzerrers als Beispiel eines Orthogonal-Entzerrers ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1003 806 bekannt. Für die Einstellung der Cosinus-Entzerrer wird dort ein Verfahren angegeben, das den zu entzerrenden Dämpfungsverlauf in einen periodischen Spannungsverlauf umformt. Hierzu schickt sendeseitig ein Wobbelsender periodisch alle Frequenzen des zu entzerrenden Bandes bei konstantem Pegel in kontinuierlicher Reihenfolge über Strecke und Cosinus-Entzerrer. Auf der Empfangsseite ergibt sich nach der Demodulation ein niederfrequentes Signal (beispielsweise 20 Hz und Oberwellen). Jedem Cosinus-Entzerrerglied ist eine Harmonische dieser NF-Schwingungen zugeordnet, wobei die Amplitude der Harmonischen die Entzerrereinstellung ihrem Betrag nach festlegt, die Phase dem Vorzeichen nach. Die Amplituden der Harmonischen lassen sich nach bekannten Verfahren einfach bestimmen. Die Ermittlung der Phasenbeziehung macht jedoch Schwierigkeiten.How a cosine equalizer works as an example of an orthogonal equalizer is known from German patent specification 1003 806, for example. For the setting the cosine equalizer, a method is specified there, which is to be equalized The attenuation curve is transformed into a periodic voltage curve. To do this, sends a wobble transmitter periodically sends all frequencies of the band to be equalized at constant level in continuous sequence over the path and cosine equalizer. On the receiving side, demodulation results in a low-frequency signal (e.g. 20 Hz and harmonics). Each cosine equalizer has a harmonic these low-frequency oscillations are assigned, the amplitude of the harmonics being the equalizer setting determines the amount according to its amount, the phase according to the sign. The amplitudes of the harmonics can be easily determined using known methods. The determination of the phase relationship however, makes difficulties.

Bei dem bekannten Verfahren wird die Schwierigkeit der Phasenmessung durch Probieren von Hand umgangen, das so lange fortgesetzt wird, bis ein als Anzeigeinstrument verwendeter Leistungsmesser ein relatives Minimum und damit optimale Entzerrung anzeigt.In the known method, the phase measurement becomes difficult bypassed by trying out by hand, which is continued until one is used as a display instrument used power meter a relative minimum and thus optimal equalization indicates.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird das Probierverfahren dadurch automatisiert, daß die Einstellung der einzelnen Entzerrungsglieder automatisch schrittweise von einem Taktgeber gesteuert durchgeführt wird, derart, daß nach dem ersten Regelschritt in beliebiger Richtung automatisch geprüft wird, ob dieser Schritt zu einer Verminderung oder Vergrößerung der Verzerrung geführt hat, daß bei Größerwerden der Verzerrung die Richtung der Regelung automatisch umgekehrt wird, so daß vom zweiten Regelschritt an eine fortlaufende Verkleinerung der Verzerrung erreicht wird, daß die Regelschritte so oft weitergeführt werden, bis eine Mindestregelabweichung erreicht ist, und daß danach die Umschaltung auf das nächste Entzerrerghed ebenfalls automatisch erfolgt.In the method according to the invention, the trial method is thereby automates that the setting of the individual equalization elements is automatic is carried out stepwise controlled by a clock, such that after first control step in any direction it is automatically checked whether this step has led to a decrease or increase in distortion that as it gets larger of the distortion the direction of the regulation is automatically reversed, so that from second control step to a continuous reduction of the distortion is achieved is that the control steps are continued until a minimum control deviation is reached, and that afterwards the switchover to the next equalizer hed also takes place automatically.

Die durch die Erfindung erreichte Automatisierung der bisher von Hand durchgeführten Probiermethode ergibt als entscheidende Vorteile eine bedeutend schnellere Entzerrung der Übertragungsstrecke und die Möglichkeit, daß die Cosinus-Entzerrereinstellung auch in unbemannten Ämtern ferngesteuert oder selbsttätig erfolgen kann.The automation achieved by the invention so far by hand The testing method carried out results in a significantly faster one as decisive advantages Equalization of the transmission path and the possibility that the cosine equalizer setting can also be done remotely or automatically in unmanned offices.

Es sind Verfahren zur pilotgesteuerten Einstellung von Dämpfungsentzerrern für Nachrichtenübertragungssysteme bekannt, bei denen die Einstellung automatisch durch schrittweise Regelung der Entzerrerglieder erfolgt. Hierbei werden die Regelschritte unter Vergleich der empfangenen Pilotspannung mit deren Sollwert so oft weitergeführt, bis eine Mindestregelabweichung erreicht ist. Entscheidend ist hierbei,. daß von vornherein, d. h. schon vor dem ersten Regelschritt, die Richtung- der Regelung eindeutig festliegt und daher schon der erste Regelschritt immer zu einer Vermindeiung -der Verzerrung führt. Das dem Verfahren nach der Erfindung zugrunde liegende Problem tritt hier nicht auf.There are methods for the pilot-controlled setting of attenuation equalizers known for communication systems in which the setting is automatic takes place through step-by-step regulation of the equalization elements. Here are the control steps while comparing the received pilot voltage with their setpoint continued until a minimum control deviation is reached. Decisive is here. that from the start, d. H. even before the first control step, the direction the regulation is clearly established and therefore the first regulation step is always closed a reduction in distortion. This is the basis for the method according to the invention The problem does not arise here.

Die Wirkungsweise -der automatischen Cosinus-Entzerrereinstellung nach der Erfindung wird im folgenden an einem in - der Abbildung gezeigten Schaltungsbeispiel mit sechs Entzerrergliedem näher beschrieben.How the automatic cosine equalizer setting works according to the invention is shown below using a circuit example shown in the figure described in more detail with six equalizer elements.

Auf der Sendeseite befindet sich eine Durchlauffrequenzquelle WG (Wobbelgenerator oder Tastpilotgenerator, dessen Tastpilotfrequenzen in zeitlich festgelegter Reihenfolge aufeinander folgen); die ihr Signal über ein Einkopplungsglied EK und einen Sendeverstärker SV,, auf die zu entzerrende übertragungsleitung L schickt.On the transmission side there is a sweep frequency source WG (wobble generator or tactile pilot generator, the tactile pilot frequencies of which follow one another in a fixed time sequence); which sends its signal via a coupling element EK and a transmission amplifier SV ,, to the transmission line L to be equalized.

Die Empfangsseite ist als- Rückwärtsregler ausgebildet. Jeweils drei Cosinus-Entzerrerglieder Cl . . . C3 und C4 ... C" erhalten zusammen zum Ausgleich der Grunddämpfung einen Empfangsverstärker SV, bzw. SV". Das empfangene -HF-Signal wird nach Durchlaufen des Entzerrers über ein Auskopplungsglied AK und einen Hoehfrequenzverstärker HV einem Gleichrichter HG zugeführt. Die Zeitkonstante der Gleichrichtung wird so gewählt, daß am Ausgang die niederfrequente Hüllkurve (beispielsweise 20 Hz und Oberwellen) des Prüfsignals erscheint. Diese NF-Spannung geht an die Eingänge von Bandpässen F1 ... F6, die die ersten sechs Komponenten des NF-Spektrums aussieben. Diese Bandpässe F, ... F6 können aus aktiven RC-Filtern bestehen.The receiving side is designed as a reverse regulator. In each case three cosine equalizer elements Cl. . . C3 and C4 ... C "together receive a receiving amplifier SV or SV" to compensate for the basic attenuation. After passing through the equalizer, the received -HF signal is fed to a rectifier HG via a decoupling element AK and a high frequency amplifier HV. The time constant of the rectification is chosen so that the low-frequency envelope curve (for example 20 Hz and harmonics) of the test signal appears at the output. This LF voltage goes to the inputs of bandpass filters F1 ... F6, which sift out the first six components of the LF spectrum. These bandpass filters F, ... F6 can consist of active RC filters.

Am Ausgang dieser NF-Filter beginnt der eigentliche Regelteil. Eingeleitet wird der Regelvorgang durch einen Startimpuls, beispielsweise von -einem Fernsteuerungssystem an der Klemme a, der eine bistabile Kippschaltung B1 in ihre Arbeitsstellung kippt. Sie gibt ein Potential an einen Schalter tj, der dadurch leitend wird und eine als Impulszentrale wirkende astabile Kippschaltung A an die Regelstufe schaltet.The actual control part begins at the output of this NF filter. Initiated the control process is started by a start impulse, for example from a remote control system at terminal a, which flips a bistable flip-flop B1 into its working position. It gives a potential to a switch tj, which becomes conductive as a result and one as Pulse center acting astable flip-flop switch A switches to the control stage.

Ein Ringschalter R mit den Schaltebenen Si, S2 befindet sich in seiner Vorzugslage 1, die nach Einschalten der Stromversorgung bzw. nach jedem abgeschlossenen Regelvorgang eingenommen wird. Dabei verbinden die Schaltebenen Si und S2 jeweils das Filter Fi bzw. über die Klemmen ei die Einstelleinrichtung Ei des Entzerrergliedes C, mit der Regelautomatik. Die Anordnung R, S1, S2 kann sowohl mechanisch, beispielsweise mit Drehwählern, wie elektronisch, beispielsweise unter Verwendung von bistabilen Kippschaltungen und Diodentoren, ausgeführt sein.A ring switch R with the switching levels Si, S2 is in its preferred position 1, which is assumed after switching on the power supply or after each completed control process. The switching levels Si and S2 each connect the filter Fi or, via the terminals ei, the setting device Ei of the equalization element C, with the automatic control system. The arrangement R, S1, S2 can be designed both mechanically, for example with rotary selectors, and electronically, for example using bistable multivibrators and diode gates.

Die durch das Filter F, ausgesiebte Niederfrequenzkomponente wird über einen Verstärker NV einem Gleichrichter NG zugeführt. Mit Hilfe eines Schmitt-Triggers T1 wird sodann an Hand einer etwa entstandenen Gleichspannung festgestellt, ob eine Regelabweichung vorhanden ist.The low frequency component sifted out by the filter F, becomes A rectifier NG is supplied via an amplifier NV. With the help of a Schmitt trigger T1 is then determined on the basis of any DC voltage that has arisen, whether a There is a control deviation.

Ist keine Gleichspannung vorhanden, so schaltet der erste Impuls aus der astabilen Kippschaltung A über den Schalter tli, der dann leitend ist, den Ringschalter R auf Stellung 2, die das nächste Filter F2 und über die Klemmen e, die nächste Einstelleinrichtung E2 mit der Regelautomatik verbindet. Ist dagegen am Ausgang des Gleichrichters NG eine Gleichspannung vorhanden, so steuert der Schmitt-Trigger TI den Schalter tjj und einen weiteren Schalter tjji um. Schalter tjj wird gesperrt; Schalter tjjj wird leitend und verbindet die astabile Kippschaltung A über S2 mit der Einstelleinrichtung El, und ein erster Regelschritt wird ausgeführt. Entscheidend ist dabei, daß die Einstelleinrichtungen EI ... E, schrittweise regelnde Elemente enthalten, beispielsweise mechanische Anordnungen, wie Schrittmotor, Schrittschaltwerk, Relaisketten, oder elektronische Anordnungen, wie vorwärts und rückwärts zählende Addierwerke, die über einen temperaturabhängigen Widerstand die jeweils entsprechenden Cosinus-Entzerrer regeln.If there is no DC voltage, the first pulse from the astable multivibrator A switches the ring switch R to position 2 via the switch tli, which is then conductive, the next filter F2 and via the terminals e, the next setting device E2 with the automatic control connects. If, on the other hand, a direct voltage is present at the output of the rectifier NG , the Schmitt trigger TI reverses the switch tjj and a further switch tjji. Switch tjj is blocked; Switch tjjj becomes conductive and connects the astable multivibrator A via S2 to the setting device E1, and a first control step is carried out. The decisive factor here is that the setting devices EI ... E contain gradually regulating elements, for example mechanical arrangements such as stepper motors, stepping mechanisms, relay chains, or electronic arrangements such as up and down adding units which, via a temperature-dependent resistor, generate the respectively corresponding cosine Regulate the equalizer.

Der erste Schritt erfolgt in einer Richtung, die durch die vorher bestandene Einstellung der Automatik bestimmt ist. Je nachdem, ob dieser Regelschritt in der falschen oder richtigen Richtung erfolgte, nimmt die Amplitude der NF-Spannung am Ausgang des Filters Fi zu oder ab. Um ein Richtungskriterium zu erhalten, wird die gleichgerichtete NF-Spannung einer Schaltung D zugeführt, die die Amplitudenänderung in einen Spannungsimpuls um-. formt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Differenzierglied verwendet.The first step is in a direction that was determined by the previously passed setting of the automatic is determined. Depending on whether this control step occurred in the wrong or correct direction, the amplitude of the LF voltage increases at the output of the filter Fi on or off. To obtain a direction criterion, the rectified LF voltage is fed to a circuit D which changes the amplitude into a voltage pulse. forms. In the present embodiment, a Differentiator used.

Ist hierbei der resultierende Impuls positiv, so wird über einen Schmitt-Trigger T." der nur auf positive Spannungen anspricht, und eine bistabile Kippschaltung B" die Richtung der Regelung dadurch umgesteuert, daß die Einstellvorrichtungen EI ... Es eine andere Vorspannung erhalten. Ist der in der Differenzierschaltung D entstandene Impuls negativ, so kann er sich über den Trigger T., nicht auf die Einstellvorrichtungen EI ... E., auswirken. Die Schaltimpulse erhält die Einstelleinrichtung von der astabilen Kippschaltung A, deren Pulsfolgezeit rp der Einstellzeitkonstanten z, der Regelglieder in der Einstellvorrichtung angepaßt ist.If the resulting pulse is positive, then a Schmitt trigger T. "which only responds to positive voltages, and a bistable flip-flop B" reverses the direction of the control in that the setting devices EI ... Es receive a different bias voltage. If the pulse generated in the differentiating circuit D is negative, it cannot affect the setting devices EI ... E. via the trigger T. The setting device receives the switching pulses from the astable multivibrator A, whose pulse repetition time rp is adapted to the setting time constant z of the control elements in the setting device.

Sind genügend Regelschritte erfolgt, so sinkt die Regelabweichung unter den Ansprechschwellwert des Triggers Ti; für das betreffende Entzerrerglied C1 ist die Regelung beendet. Der Ringschalter R kann auf Stellung 2, d. h. auf das nächste Filter F" und die nächste Einstelleinrichtung E." weitergeschaltet werden.If enough control steps have taken place, the control deviation decreases below the trigger threshold Ti; for the corresponding equalizer element C1 the control is ended. The ring switch R can be set to position 2, i.e. H. on the next filter F "and the next setting device E." can be advanced.

Das Umschalten wird dadurch eingeleitet, daß der Trigger T, die Schalter tjj und tjjj wieder in die Ruhelage zurücksteuert, so daß der nächste Impuls des Taktgebers A nicht an die Einstelleinrichtung Ei, sondern wieder an den Ringschalter R gelangt. Ist die Einschwingzeit r, des gesamten Regelteils nicht kleiner als die Pulsfolgezeit r", so muß noch eine besondere Verzögerungsstufe V vorgesehen werden.Switching is initiated by the trigger T, the switch tjj and tjjj controls back to the rest position, so that the next pulse of the Clock A not to the setting device Ei, but again to the ring switch R arrives. If the settling time r, of the entire control part is not less than that Pulse repetition time r ", a special delay stage V must be provided.

Der Einbau einer solchen Verzögerungsstufe V - beispielsweise eines monostabilen Multivibrators -und- eines dazugehörigen Schalters tv ist gestrichelt in die Abbildung eingezeichnet. Die Einstellvorrichtungen EI ... Es werden dann weiterhin mit der auf ihre Einstellzeitkonstanten r,. abgestimmten kurzen Pulsfolgezeit r" eingestellt, während die Einstellung der Regelautomatik mit der langen Zeitkonstanten r,. über die Verzögerungsstufe V erfolgt. Damit wird die Zeit eingespart, die zusätzlich gebraucht würde, wenn die Pulsfolgezeit -r" der großen Zeitkonstanten r@. der Regelautomatik angepaßt wäre.The installation of such a delay stage V - for example a monostable multivibrator - and - an associated switch tv is shown in dashed lines in the figure. The setting devices EI ... Then continue with the setting time constants r ,. coordinated short pulse repetition time r "is set, while the setting of the automatic control with the long time constant r, takes place via the delay stage V. This saves the time that would also be needed if the pulse repetition time -r" of the large time constant r @. the automatic control would be adapted.

Sind alle Cosinus-Entzerrer Ci . . C, eingeregelt, hat also der Ringschalter R alle sechs Stellungen durchlaufen und wiederum Stellung 1 eingenommen, so gibt er einen Impuls über die Leitung 6/1 an die bistabile Kippschaltung B1 ab, die dann Schalter t, sperrt und damit die Regelautomatik stillsetzt.Are all cosine equalizers Ci. . C, adjusted, so has the ring switch R all six positions go through and take position 1 again, so it emits a pulse via line 6/1 to the bistable multivibrator B1, which then locks switch t and thus stops the automatic control.

Die beschriebene Regelautomatik kann nacheinander für mehrere Leitungsverbindungen ausgenutzt werden, indem man durch einen einfachen Zusatz die Umschaltung von einer zur anderen Leitung automatisiert.The described automatic control can be used for several line connections one after the other can be exploited by switching over from a automated to the other line.

Die beschriebene Regelautomatik läßt sich in gleicher Weise wie für Cosinus-Entzerrer auch für andere Orthogonal-Entzerrer verwenden, die den Dämpfungsgang durch die Komponenten einer trigonometrischen Reihe annähern.The automatic control described can be used in the same way as for Cosine equalizers can also be used for other orthogonal equalizers that use the attenuation path approximate by the components of a trigonometric series.

Weiterhin ist eine Verallgemeinerung möglich auf Orthogonal-Entzerrer nichttrigonometrischer Art, indem die Bandpässe F1 . . . F6 durch Spezialauswertefilter ersetzt werden, die so ausgelegt sind, daß je ein Entzerrerglied durch die resultierende Wechselspannung abgeglichen werden kann.A generalization to orthogonal equalizers is also possible of a non-trigonometric type by using the bandpass filters F1. . . F6 through special evaluation filter are replaced, which are designed so that each one equalizer by the resulting AC voltage can be adjusted.

In bekannter Weise können auch Laufzeitverzerrungen durch einen periodischen Spannungsverlauf dargestellt (deutsche Auslegeschrift 1085 922) und in gleicher Weise durch dieses automatische Verfahren mit Hilfe von Laufzeitentzerrern ausgeglichen werden.In a known manner, runtime distortions can also be caused by a periodic Voltage curve shown (German Auslegeschrift 1085 922) and in the same way Way compensated by this automatic procedure with the help of runtime equalizers will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for setting orthogonal equalizers for attenuation and delay equalization, especially of cosine equalizers for multi-channel - Carrier frequency transmission systems with successive setting the equalizer elements, in which the setting criterion is obtained by transmission the voltages of a periodically sweeping through the frequency range of the transmission system generator on the transmitter side and by deriving the individual harmonics of the distorted, demodulated signal takes place on the receiving side by means of a filter and each correct adjustment direction is determined by trial and error, characterized that the setting of the individual equalizer elements (C1... C6) is automatic step-by-step is carried out controlled by a clock (A), such that after the first Control step in any direction it is automatically checked whether this step has led to a decrease or increase in distortion that as it gets larger of the distortion the direction of the regulation is automatically reversed, so that from second control step to a continuous reduction of the distortion is achieved is that the control steps are continued until a minimum control deviation is reached, and that then the switchover to the next equalizer element as well takes place automatically.

2. The method according to claim 1, characterized in that by a delay circuit (V) the control process in. In the event that the time constant (z,) of the control elements in the equalizers (Cl ... C6) is significantly smaller than the settling time of the entire automatic control system, characterized in that the cycle time (z ") of the clock generator (A) is adapted to the smaller time constant (z,) of the control elements and the clock generator during the longer settling time of the entire automatic control system required when switching from one equalizer to the next Delay circuit (V) is blocked.

3. Procedure according to Claim 1 and 2, characterized in that the automatic setting for the setting is used by orthogonal equalizers of several line connections by adding a additional automatic system for switching the control device from one line on another is provided.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the adjusting devices (El ... E.) of the equalizing elements (Cl ... C6) are designed menically, for example with a stepper motor or a stepping mechanism, which has a rotary resistance in the associated cosine -Equalizer regulates.

5.Verfahren according to claim 1 to 3, characterized in that the adjusting devices (E1 ... E.) of the equalizer (Cl ... C,) are fully electronic, for example with a forward and backward counting adder, which has a temperature-dependent Resistance regulates the respective corresponding cosine equalizer.

6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the criterion for the direction of a control step is obtained by a differentiator (D).

7. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the low-frequency bandpass filters (F1... F6), which screen out the individual harmonics for the equalization elements, consist of active RC filters. B. The method according to claim 1 to 3, characterized by a ring switch (R) with two switching levels (S1, S.,), which the individual LF band,) for the screening of harpasses (F1 ... F , monic on switches the automatic mode and either a mechanical rotary selector or a fully electronic device with the flip-flops and gates diodes contemplated publications: German Patent No. 899,210; British Patent specification No. 801 120....