DE1278479B - Schaltung fuer die empfangsseitige kanaleigene Korrektur der Impulsverzerrung von frequenzmodulierten Digitalsignalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

H041

Deutsche Kl.: 21 al-7/01

Nummer: 1278479

Aktenzeichen: P 12 78 479.1-31 (St 26509)

Anmeldetag: 17. Februar 1967

Auslegetag: 26. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für die empfangsseitige kanaleigene Korrektur der Impulsverzerrung von frequenzmodulierten Digitalsignalen infolge von störungsbedingten Trägerfrequenzversetzungen, bei welcher Schaltung die empfangenen demodulierten Signale in Gestalt von Spannungen mit charakteristischen Höchst- und Kleinstwerten einem Schwellwert-Relais zugeführt werden, das diese Signale in Rechteckimpulse mit zwei charakteristischen Pegeln umformt und überdies zwei — dem Höchst- bzw. Kleinstwert des unverzerrten Signals entsprechende — Spannungsschwellen vorgesehen sind, bei deren Über- bzw. Unterschreitung Korrekturspannungen gebildet werden, mit deren Hilfe eine Signalverschiebung in Richtung des unverzerrten Signals bzw. eine entsprechende Verschiebung der Ansprechspannung des Schwellwert-Relais vorgenommen wird.

Solche Schaltungen finden in der Übertragungstechnik namentlich dann Verwendung, wenn bei der Übertragung von frequenzmodulierten Digitalsignalen eine Frequenzversetzung auftritt, wie dies beispielsweise bei Trägerfrequenzübertragungen der Fall sein kann. Dadurch wird bei der Demodulation an den üblichen Diskriminatoren dem Nutzsignal eine—dem Frequenzfehler proportionale — Gleichspannung überlagert, die ihrerseits zu einer Verfälschung der Impulslänge am Ausgang der Empfangs-SchwellwertschaJtung (telegrafisches Relais) führt.

Aufgabe der Frequenzfehlerkorrektur (FFK) ist es, diese Impulsverzerrung zu kompensieren bzw. auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Dabei können zwei unterschiedliche Wege beschriften werden: Korrektur mit Hilfe eines Pilottones oder — wie bei der Erfindung — kanaleigene Korrektur.

Aus der einschlägigen Literatur ist eine Vielzahl von kanaleigenen FFK-Schaltungen bekannt. Das Prinzip fast aller dieser Schaltungen sei an Hand der Fig. 1 und 2 kurz erläutert.

In der fehlerfrei arbeitenden Verbindung gibt der Diskriminator ein Signal ab, dessen Spitzenwerte ± U_s symmetrisch zu einer Bezugsspannung U₀ liegen (Fig.l).

Wenn das nachgeschaltete Empfangsrelais (Schwellwertvorrichtung in Gestalt eines Schmitt-Triggers bzw. eines elektromechanischen Telegrafenrelais, im folgenden kurz Schwellwert-Relais genannt) seine Ansprechschwelle bei U₀ liegen hat, so entstehen die in Fig.l, b, gezeichneten unverzerrten Rechteckimpulse.

Tritt ein Frequenzfehler auf, so wird das demodulierte Signal verschoben, im Beispiel der F i g. 2, a, c, Schaltung für die empfangsseitige kanaleigene
Korrektur der Impulsverzerrung von
frequenzmodulierten Digitalsignalen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
7000 Stuttgart-Zuffenhausen,
HeUmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Herbert Aulhorn, 7000 Stuttgart-Weilimdorf;

Frank-Torsten Knabe, 7250 Leonberg

um den Betrag ± U₁; die Rechteckimpulse sind verzerrt (Fig. 2, b, d). Bei den bekannten kanaleigenen

ao FFK-Schaltungen wird diese Verzerrung in der Weise kompensiert, daß das Signal zwischen zwei (bei U₀ + U_s und bei U₀ — U_s liegende) Schwellen eingeklemmt und bei Überschreiten einer der Schwellen eine Korrekturspannung U_k = \U_f\ gebildet wird, mit

deren Hilfe entweder das Signal nach unten oder die Ansprechschwelle des Schweliwert-Relais nach oben verschoben wird (im Fall der in Fig. 2, a, gezeichneten Verzerrungsrichtung).

Dieses wohlbekannte und häufig angewendete Verfahren versagt, wenn die Verbindung längere Zeit in dem der Lage — U_s bzw. + E^' (F i g. 2) entsprechenden Zustand, in dem keine Korrekturspannung erzeugt wird, verweilt, denn bei dem ersten auf die Pause folgenden Umschlag auf + U_s bzw. — Z7_S wird die aus dem positiven bzw. negativen Spitzenwert abgeleitete Korrekturspannung U_k erst in einem Zeitpunkt erzeugt, in dem das Relais bereits umgeschlagen ist, so daß der erste auf die besagte Übertragungspause folgende Rechteckimpuls notwendigerweise verzerrt wiedergegeben wird.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß Mittel vorgesehen sind, welche erzwingen, daß auch in den Übertragungspausen jederzeit eine der beiden Schwellen überschritten bzw. erreicht sein muß. Welche der beiden Schwellen dies ist, wird durch die Lage des Schwellwert-Relais bestimmt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung von Impulsverzerrungen, die nach längerem Verweilen des vom Frequenzdiskriminator kommenden Signals auf dem charakteristischen Höchst- bzw. Kleinstwert (Übertragungspausen) auftreten können, eine dynamische Zweipunktregelung

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vorgesehen ist, bei der — je nach Stellung des Schwellwert-Relais, d. h. also je nach Polarität des Nutzsignals vom Diskriminator (Fig. 1, a, Fig. 2, a, c) — eine durch Zeitkreise bewirkte stetige Gleichspannungsverschiebung des Nutzsignals in der einen bzw. der anderen Richtung erfolgt, und daß bei Erreichen einer der beiden dem Höchstwert bzw. dem Kleinstwert des unverzerrten Signals entsprechenden Spannungsschwellen durch das Nutzsignal die Verschiebung beendet wird.

An Hand eines Ausführungsbeispiels (F i g. 3) soll der Korrekturvorgang im einzelnen beschrieben werden, ohne daß damit die Erfindung auf diese spezielle Schaltung beschränkt wird.

In der symmetrisch aufgebauten Schaltung wird im Punkt »A« den beiden Transistoren Tl und Γ2 vom komplementären Leitungstyp das Nutzsignal vom Diskriminator zugeführt. Über Punkt »5« ist die Basis des Transistors Γ 3 über eine Inverterstufe mit dem Schwellwert-Relais verbunden und wird derart angesteuert, daß der Transistor als Schalter arbeitet. Punkt »C«, der auf dem Potential der korrigierten Bezugsspannung Ϊ7_Ο + TJ_k liegt, ist mit dem Diskriminator verbunden und bestimmt das Gleichspannungsniveau des Nutzsignals, d. h. also die Spannung im Punkt »^4«.

Mittels des Spannungsteilers Al, Rl wird der Emitter von Tl auf der Spannung i7₀+i7_s, mittels des Spannungsteilers R6, Rl wird der Emitter von Γ 2 auf der Spannung U₀ — U_s festgehalten. Im Zeitpunkt Z₁ der Fig. 2 liegt an »^4« eine Spannung, welche die beiden Transistoren Tl und T 1 im gesperrten Zustand hält. Wenn der Kreis mit den beiden Gleichrichtern (Torschaltungen) Gl und Gl nicht vorhanden wäre, so würde sich über den Spannungsteiler R3, R4, R9 und RS am Punkt »C« die Spannung U₀ = Va U_B einstellen; eine Korrektur würde also in diesem Fall nicht stattfinden. Da Punkt »ß« jedoch entsprechend Fig. 2,6, über die Inverterstufe positiv ist (niedrige Ausgangsspannung des Schwellwert-Relais im Zeitpunkt ^₁), ist T3 durchlässig; Gl und G2 liegen über Γ3 an Null Volt, womit Gl sperrt, G 2 jedoch durchlässig ist und über T 3, G 2, RIO, R9 den Kondensator C3 zu entladen trachtet. Dadurch wird »C« negativer als V2 U_B. Um den gleichen Betrag wird »A«. negativer, und zwar so lange, bis Γ 2 durchlässig wird. Damit wird aber Punkt »£« und — unter Vernachlässigung der kleinen Emitter-Basis-Spannung von Γ2 — auch Punkt »A«, d. h. der Kleinstwert des Nutzsignals vom Diskriminator, auf der »Sollspannung« JJ₀ — U_s festgehalten und ein weiteres Entladen von C 3 verhindert.

Im Zeitpunkt t₂ ist Γ 3 gesperrt; Gl und G 2 liegen über RH an +U_B; Gl ist gesperrt, Gl ist durchlässig und versucht, über RS und RA den KondensatorC3 positiv aufzuladen. Da jedoch »A« positiv ist, ist Π durchlässig und hält »D« auf der Spannung U₀+U_s fest, womit auch die Basis von Tl — also der Höchstwert des Nutzsignals A — auf der oberen Sollspannung If₀+ U_s festgehalten wird.

Ist die obere Schwelle — wie in Fig. 2,α, dargestellt — jedoch überschritten (etwa dadurch, daß die Übertragung erst im Zeitpunkt i_? beginnt, oder dadurch, daß der Kondensator C 3 in der vorhergehenden Phase nicht genügend Zeit zur Entladung hatte), so entlädt sich C3 über A4, Tl (leitend) und Al, so daß Punkt »D« wieder auf die Spannung U₀+U_s kommt. Da Π kurz nach dem Zeitpunkt^ wieder in den gesperrten Zustand übergeht, T 3 jedoch bis zum Umschlag des Schwellwert-Relais gesperrt bleibt, wird das Potential von »£>« durch Cl so lange festgehalten, bis im Zeitpunkt t₃ der Transistor T 2 die Steuerung über »E« übernimmt.

Für den Fall einer umgekehrten Frequenzversetzung (gegenüber Fig. 2, a), d. h. für den in F i g. 2, c, dargestellten Fall, in welchem das Nutzsignal durch eine Fehler-Gleichspannung nach unten verschoben ist, sind z. B. im Zeitpunkt t₂ alle drei Transistoren Tl, T2, Γ3 gesperrt, da jetzt

U_O+U_S>A>U_O-U_S

und das invertierte Signal Id negativ ist. G 2 ist also gesperrt, während Gl durchlässig ist und den Kondensator C 3 über R 5 und R 4 auflädt. Die Aufladung wird beendet, wenn der Punkt »C« und somit auch »A« die Spannung U₀+U_s erreichen, d. h. der Transistor Tl leitend wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung für die empfangsseitige kanaleigene Korrektur der Impulsverzerrung von frequenzmodulierten Digitalsignalen infolge von störungsbedingten Trägerfrequenzversetzungen, bei welcher Schaltung die empfangenen demodulierten Signale in Gestalt von Spannungen mit charakteristischen Höchst- und Kleinstwerten einem Schwellwert-Relais zugeführt werden, das diese Signale in Rechteckimpulse mit zwei charakteristischen Pegeln umformt, und überdies zwei — dem Höchst- bzw. Kleinstwert des unverzerrten Signals entsprechende — Spannungsschwellen vorgesehen sind, bei deren Über- bzw. Unterschreitung Korrekturspannungen gebildet werden, mit deren Hilfe eine Signalverschiebung in Richtung des unverzerrten Signals bzw. eine entsprechende Verschiebung der Ansprechspannung des Schwellwert-Relais vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung von Impulsverzerrungen, die nach längerem Verweilen des vom Frequenzdiskriminator kommenden Signals auf den charakteristischen Höchst- bzw. Kleinstwert (Übertragungspausen) auftreten können, eine dynamische Zweipunktregelung vorgesehen ist, bei der — je nach Stellung des Schwellwert-Relais, d. h. also je nach Polarität des Nutzsignals vom Diskriminator (Fig. 1, α, Fig. 2, a, c) — eine durch Zeitkreise (C3, R9, RIO bzw. C3, R4, R5, RU) bewirkte stetige Gleichspannungsverschiebung des Nutzsignals in der einen bzw. der anderen Richtung erfolgt, und daß bei Erreichen einer der beiden dem Höchstwert (U₀+U_s) bzw. dem Kleinstwert (D₀ — Z7_S) des unverzerrten Signals entsprechenden Spannungsschwellen (Tl, Tl in Fig. 3) durch das Nutzsignal die Verschiebung beendet wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungsschwellen in Gestalt von zwei Transistoren komplementären Typs (Tl, T2) ausgeführt sind, deren Emitter mit dem Teilpunkt je eines zwischen dem Nullpotential (OV) und einer positiven Spannung (+U_B) angeschlossenen Spannungsverteilers (Rl, Rl bzw. R6, Rl) verbunden ist, deren Kollektoren

über zwei weitere Widerstände (J? 3 bzw. RS) je nach Transistorleitungstyp an Nullpotential bzw. an positive Spannung (+U_B) gelegt sind und deren Basen gemeinschaftlich das in seinem Gleichspannungsniveau geregelte Nutzsignal (A) vom Diskriminator zugeführt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf- bzw. Entladung des Zeitkreiskondensators (C 3) durch zwei Torschaltungen (Gl, G 2) mit einander entgegengesetzter Durchlaßrichtung gesteuert wird, von denen die eine bzw. die andere je nach Stellung des Schwellwert-Relais am Ausgang des Diskriminators, d. h. also je nach dem von diesem Relais gelieferten Spannungspegel, durchlässig gemacht wird.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreiskondensator (C 3) über zwei parallele Stromzweige, von denen jeder in Serie zwei Widerstände (Z?4, R5 bzw. R9, RIO) sowie dazu wiederum in Serie je eine der ao besagten Torschaltungen (Gl, G 2) umfaßt, mit dem Kollektor eines weiteren Transistors (Γ3) sowie mit dem (galvanisch mit dem Kollektor verbundenen) Teilpunkt eines weiteren, zwischen dem Nullpotential und der positiven Spannung (+Ug) angeschlossenen Spannungsteilers (J? 11, J? 12) verbunden ist und daß der Transistor (T 3) an seiner Basis vom Ausgangssignal (F i g. 2, b) des Schwellwert-Relais (eventuell über Inverter) in den leitenden bzw. gesperrten Zustand gesteuert wird, so daß sein Kollektor entweder praktisch auf Nullpotential oder auf einem durch das Spannungsverhältnis bestimmten positiven Potential liegt.

5. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Strecken der beiden Transistoren durch Kondensatoren (Cl, C2) überbrückt sind, die nach Sperrung des betreffenden Transistors das Potential am jeweiligen Kollektor (Punkt D bzw. E in Fig. 3) so lange festhalten, bis der andere Transistor leitend geworden ist und die Steuerung übernimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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