DE1462540C3

DE1462540C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichlaufsignalen in einem selbstsynchronisierenden Übertragungssystem

Info

Publication number: DE1462540C3
Application number: DE1462540A
Authority: DE
Inventors: Isao Dipl.-Ing. Kawasaki Fudemoto; Masao Dr. Yokohama Kawahima
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1964-10-31
Filing date: 1965-10-29
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE1462540B2; US3424982A; DE1462540A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur empfangsseitigen Erzeugung von Gleichlaufsignalen in einem selbstsynchronisierenden Übertragungssystem, insbesondere PCM-System, unter Verwendung selektiver Mittel.

Bei der Nachrichtenübertragung von" Signalen in impulsmodulierter Form, insbesondere bei Pulscodemodulation treten wegen der Geräusche in Übertragungswegen und der Änderung der Umgebungsverhältnisse, der das Übertragungssystem während der Übertragung der Codes unterworfen wird, kleine Änderungen des gegenseitigen Abstandes der Impulse auf, im folgenden Flackern genannt.

Wenn die Amplituden dieses Flackerns zu groß werden, werden die übertragenen Informationen verfälscht. Demnach muß irgendeine Maßnahme getroffen werden, um zu vermeiden, daß dieses Flackern im Zuge der Übertragung der Informationssignale unzulässig große Werte annimmt.
' Zur Unterdrückung dieses Flackerns ist es bekannt, die Phase der Gleichlaufsignale für in der Form der Grundfolgefrequenz auftretende Gleichlaufimpulse mit dem über lange Zeit gemessenen Mittel der Eingangsimpulse, das sind die Informationssignale, zu synchronisieren, durch diese Gleichlaufsignale den gegenseitigen Abstand der Eingangssignalimpulse zu steuern und dadurch die Zunahme des Flackerns zu verringern. Im wesentlichen handelt es sich bei den bekannten Verfahren zur Synchronisierung mit dem über lange Zeit gemessenen Mittel der Eingangsimpulse, das sind die Informationssignale, um folgende zwei Grundschaltungen: Bei der einen Grundschaltung erfolgt die Ableitung der Gleichlaufsignale auf der Eingangsseite, und bei der anderen Grundschaltung erfolgt die Ableitung auf der Ausgangsseite.

Zur Erläuterung dieser Verhältnisse und der Erfindung dient die Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild für eine bekannte Anordnung zur Erzeugung von Gleichlaufsignalen,

F i g. 2 ein weiteres Beispiel solchen Blockschaltbildes,

F i g. 3 ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erzeugung von Gleichlaüfsignalen und

F i g. 4, 5 und 6 Blockschaltbilder für weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele.

Bei der ersten der beiden vorgenannten Ausführungen werden, wie in der F i g. 1 dargestellt ist, die Eingangsimpulse aus der Eingangsseite A des Diskriminatorkreises 1 abgeleitet und durch ein Schmalbandfilter, dessen Mittenfrequenz im Durchlaßbereich der Grundfolgefrequenz der Eingangssignalimpulse entspricht, z. B. durch den Abstimmkreis 3 mit hohem Q gefiltert, wodurch das Gleichlaufsignal D gebildet wird, bei dem das Flackern mit verhältnismäßig hoher Frequenzkomponente, also ein Hochfrequenzflackern, unterdrückt ist. Demgegenüber wird bei der letztgenannten Ausführung das Gleichlaufsignal D, wie in der F i g. 2 gezeigt ist, aus der Ausgangsseite C des Stromkreises 2 zur Formierung der Wellenform in gleicher Weise gebildet. Als für solche Anordnungen zu verwendende Schmalbandfilter kommen einschließlich der passiven und aktiven Stromkreise verschiedene Formen in Frage, von denen der Z-C-Kreis am einfachsten ist.

Im nachstehenden wird die Betrachtung an Hand dieses Abstimmkreises durchgeführt. Da aber auch bei Schmalbandfiltern und anderen Filtern die entscheidende elektrische Eigenschaft durch eine Kreisgute Q beschrieben werden kann, ist diese Betrachtung auch für Schmalbandfilter jeglicher Art anwendbar.

Die Unterdrückungskennlinie für das Hochfrequenzflackern wird bekanntlich bei der Ausführungsform, bei der die Ableitung auf der Eingangsseite durchgeführt wird, durch die nachstehende Gleichung (1) und bei der Ausführungsform, bei der die Ableitung auf der Ausgangsseite durchgeführt wird, durch die nachstehende Gleichung (2) beschrieben. Wenn die Abstimmfrequenz des Abstimmkreises mit der Grundfolgefrequenz übereinstimmt, kann man sagen, daß die letztere Anordnung vorteilhaft ist. Besonders beim Flackern mit verhältnismäßig niedrigem bzw. schmalem Frequenzband ist der Unterschied zwischen diesen beiden Anordnungen groß.

/__e Q .Q-Jnf

AF F

cn \e$ - lj -e~J²"f
In den Gleichungen bedeutet

L (eC - t-'²«') B(f) - ai —

Eⁱ (f) die diskrete Fouriertransformation des Ein-

gangsflackerns,

E⁰ (/) die diskrete Fouriertransformation des Aus- Q das äquivalente Q (Kreisgüte) des Abstimm-

■ gangsflackerns, kreises zur Ableitung der Gleichlaufsignale,

3 4

Δ F , ., . . . , . ., . , . β die effektive Kreisgüte des Abstimmkreises, den Abstimmfrequenzhub des Abstimmkreises, ^p

F die Schwankung der Abstimmfrequenz des

S(J) die diskrete Fouriertransformation der Zahl F Abstimmkreises.

der Zeitspalte in den aufeinanderfolgenden ti.»i.j^jai_· ι · ■ -_n

Zeitabschnitten hoher das Q des Abstimmkreises ist, um so großer

at das Verhältnis,'das angibt, inwieweit die er- ^w!^{rd die} Empfindlichkeit der Schwankung der Verzeugte Wellenform der Impulssignale zu dem zogerungszeit gegenüber dem auf der Element-Flackern beiträet Schwankung beruhenden Abstimmfrequenzhub.

at das Verhältnis, das angibt, inwieweit die er- _A ^{Bei der} Anordnung bei der die Ableitung auf der

zeugte Wellenform der Gleichlaufsignale zu ¹⁰ Ausgangsseite durchgeführt wird bildet die Schleife

dem Flackern beiträgt, ^{des in}J. ψ ² gezeigten Gleichlaufstromkreises 1-2-3-1

mit der Bedingung at + a_t = / fi^ne .Mitkopplungsschleife fur die Schwankung der

j Verzogerungszeit des Abstimmkreises 3, und die Ab-

A die durchschnittliche Gleichlaufamplitude. Stimmfrequenz wird noch mehr unstabil Bei der An-

15 Ordnung, bei der die Ableitung auf der Ausgangsseite

Je größer das äquivalente Q des Abstimmkreises ist, durchgeführt wird, stimmt ferner bei hohem Q des um so mehr wird hierbei das Hochfrequenzflackern Abstimmkreises die Phase der Eingangssignale dann unterdrückt. Wenn ferner das Frequenzspektrum des mit derselben der Gleichlaufsignale schwer überein, Flackerns betrachtet wird, erstreckt sich das zu unter- wenn vor der Ableitung die Erregung durch geringes drückende Flackern bis zum Flackern mit verhältnis- 20 Geräusch (Umgebungsgeräusch usw.) hervorgerufen mäßig niedriger Frequenz. Je größer der Wert von ist, wodurch die Ableitungszeit (die Zeit vom An- at wird, d. h., je größer der Beitrag zur Festlegung kommen der Eingangsimpulse bis zum normalen Beder zeitlichen Lage der erzeugten Wellenform durch trieb der Übertragung) verlängert wird. Vor allem die Gleichlauf signale bestimmt wird, um so mehr wird wenn als Abstimmkreis ein vom ankommenden Signal der Unterdrückungseffekt des Hochfrequenzfiackerns 25 synchronisierter Oszillator verwendet wird, kann der fragwürdig. Bei der praktischen Ausführung des Fall auftreten, daß der Abstimmkreis vor der AbStromkreises bekommt der Frequenzhub der Abstimm- leitung mit der Frequenz des Geräusches synchronisiert frequenz Bedeutung, der auf die Abweichung und die und nicht richtig gespeist wird.

Schwankung der Elemente zurückzuführen ist. Wie öden erwähnt ist, ist bei den bisherigen Strom-

Wenn der Frequenzhub der Abstimmfrequenz be- 30 kreisen wegen der auf der Elementschwankung des rücksichtigt wird, kann mit dem Wert der durch einen Abstimmkreises beruhenden Schwankung der Ab-LC-Abstimmkreis verwirklicht wird, ein ähnlicher Stimmfrequenz, der Wert maximaler Kreisgüte Q, bei Effekt für die Unterdrückung des Flackerns auch dann dem der phasenstabile Stromkreis realisiert wird, das erreicht werden, wenn die Ableitung auf der Eingangs- ist die Grenze der Kennlinie der Flackerunterdrückung, oder Ausgangsseite durchgeführt wird. Ferner muß 35 beschränkt und daher die Realisierung einer selbstdie Verzogerungszeit der Gleichlauf signale gegenüber synchronisierenden Übertragung mit hoher Leistungsden Signalinformationen immer konstant gehalten fähigkeit erschwert.

werden, um die Signalinformationen mit den Gleich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein

laufsignalen zu synchronisieren. selbstsynchronisierendes Übertragungssystem der ein-

Bedingt durch die Änderung der Umgebungsverhält- 40 gangs geschilderten Art eine Lösung anzugeben, die nisse, die auf der Temperaturänderung, Alterung es ermöglicht, die Unterdrückung des in Verbindung od. dgl. beruht, ändert sich die elektrische Kennlinie mit der empfangsseitigen Gewinnung des Gleichlaufder den Abstimmkreis bildenden Elemente, wie einer signals auftretenden Hochfrequenzfiackerns wesentlich Spule, einem Kondensator usw., wodurch Schwan- zu verbessern.

kungen der Abstimmfrequenz oder Phase verursacht 45 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch werden. Beispielsweise beträgt bei den zur Zeit ver- gelöst, daß mittels eines Abstimmkreises mit niedriger wirklichten Z-C-Abstimmkreisen gegenüber einer Tem- Kreisgüte Q und eines Abstimmkreises mit höherer peraturänderung von ±50 ⁰C die Schwankung der Kreisgüte Q zwei Gleichlauf signale aus einer Impuls-Abstimmfrequenz etwa ± 1 · 10~³. Nachstehend wird reihe abgeleitet und einem Vergleichskreis zugeführt die auf der Änderung der Umgebungsverhältnisse 50 werden, daß die Ausgangsspannung des Vergleichsberuhende Änderung der elektrischen Kennlinie von kreises zu einer Steuerung vorgesehen ist, die die Abden Elementen des Abstimmkreises aus Verein- Stimmfrequenzschwankungen des Abstimmkreises mit fachungsgründen als Elementschwankung bezeichnet. höherer Kreisgüte Q kompensiert, und daß mittels des Durch die auf einer Elementschwankung beruhende Abstimmkreises mit höherer Kreisgüte Q die erzeugten Schwankung der Abstimmfrequenz wird die Ver- 55 Gleichlaufsignale aus der Impulsreihe abgeleitet zogerungszeit des Abstimmkreises so geändert, wie es werden.

in der Gleichung (3) angegeben ist. Im nachstehenden wird ein erstes Ausführungs

beispiel der Erfindung näher erläutert.

__ 1 / _ . _i 2Q Δ F\ .. Wie aus dem oben Gesagten ersichtlich ist, ist es für

^R ~~ 2 π \ Fj 60 die Stabilität der Verzogerungszeit des Gleichlauf

stromkreises vorteilhafter, wenn das Q des Abstimm-

Es bedeuten hierin- kreises niedrig ist, wobei die Anordnung, bei der die

Ableitung auf der Eingangsseite durchgeführt wird,

eR die auf die mittlere Verzogerungszeit der überlegen ist. Andererseits ist es für die Unterdrückung Gleichlaufsignale gegenüber der Signalinfor- 65 des Hochfrequenzfiackerns vorteilhafter, wenn das Q mation bezogene Verzögerungszeitschwan- des Abstimmkreises hoch ist, wobei dann die Anord-

kung, nung, bei der Ableitung auf der Ausgangsseite durch-

a einen festen Phasenhub, geführt wird, überlegen ist, wenn der Frequenzhub des

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Abstimmkreises klein ist. Die Stabilität des Elementes Effekt der Flackerunterdrückung groß ist. Obwohl der des Abstimmkreises ist zwar vom Q des Abstimm- Abstimmkreis 3 mit hohem Q auf der Ausgangsseite kreises unabhängig, es ist aber doch in der Regel vor- der Schaltungsanordnung verwendet ist, wird die auf teilhafter, wenn das Q niedrig ist. Die auf der Element- dem hohen Q beruhende Schwankung der Verzögeschwankung beruhende Schwankung der Abstimm- 5 rungszeit, wie oben erwähnt ist, gleich der Schwankung frequenz wird, z.B. durch die Temperaturänderung der Verzögerungszeit des Abstimmkreises 4 mit kleinem bedingt, mit einer gegenüber dem Grundgleichlauf der Q und geringer Schwankung der Verzögerungszeit, so Impulssignale sehr langsamen Geschwindigkeit her- daß das Verhältnis at, das darstellt, daß die Gleichvorgerufen, laufsignale zum Flackern der regenerierten Wellen-Unter Berücksichtigung solcher Bedingungen wer- io form beitragen, vergrößert werden; deshalb wird aus den, wie in der F i g. 3 gezeigt ist, die Gleichlauf- der Beziehung at + at = / at kleiner, und aus der signale E aus der Eingangsimpulsreihe A mittels des Formel (2) wird E⁰ (/) kleiner, falls α, klein ist. Der Abstimmkreises 4 mit verhältnismäßig niedrigem Q, Effekt der Flackerunterdrückung wird nämlich wesentnämlich mit Q₁, und die Gleichlaufsignale D aus der lieh verbessert.

Reihe C der erzeugten Impulse mittels des Abstimm- 15 Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Ankreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q, nämlich mit Ordnung zur Erzeugung von Gleichlauf Signalen kann Q₂, abgeleitet. Der Phasenunterschied dieser zwei der Unterdrückungseffekt des Hochfrequenzflackerns Gleichlaufsignale E, D wird dann durch den Phasen- unter Aufrechterhaltung des stabilen Verzögerungsprüfkreis 5 geprüft, dessen Ausgangssignal F über den Zeitunterschieds zwischen den Gleichlauf- und den Tiefpaß 6 und den Verstärker 7 gefiltert und verstärkt 20 Eingangssignalen beliebig erhöht werden. Ferner kann j wird, und das Steuersignal H bildet. Durch dieses ein noch stabilerer Stromkreis mit hohem Q realisiert ' Steuersignal H wird die Abstimmfrequenz des Ab- werden, indem als Abstimmkreis mit verhältnismäßig f.)i Stimmstromkreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q hohem Q ein aktiver Stromkreis, wie ein vom anso gesteuert, daß die Elementschwankung des Ab- kommenden Signal synchronisierter Oszillator, vor- ! Stimmkreises 3 kompensiert wird. 25 gesehen wird i

Beim in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel Die auf einer Störung, wie einem Geräusch, bewird vorausgesetzt, daß die höchste Frequenz der auf ruhende vorgenannte Verzögerung der Ableitungszeit der Elementschwankung des Abstimmkreises 3 be- wird dann durch den Effekt der durch die Eingangsruhenden Abstimmfrequenzschwankung mit fr, die signale auszuführende Phasen steuerung beseitigt und Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 6 mit fc und die 30 eine schnell ableitende Anordnung zur Erzeugung von Grundfolgefrequenz der abzuleitenden synchroni- Gleichlaufsignalen erhalten.

sierten Wellen mit fo bezeichnet wird. Wenn hierbei Wie oben erwähnt ist, beruht die Erfindung auf dem das Tiefpaßfilter 6 und der Abstimmkreis 3 so gewählt wesentlichen Prinzip, daß durch einen Abstimmkreis werden, daß die Bedingung fr < fc < fo/Q₂ er- mit verhältnismäßig niedrigem Q die auf die Elementfüllt wird, und ein aus dem Phasenprüfkreis 5, dem 35 Schwankung zurückzuführende Phasenschwankung des Tiefpaßfilter 6, dem Verstärker 7 und dem Abstimm- Abstimmkreises mit verhältnismäßig hohem Q komkreis 3 bestehendes Frequenzsteuerglied so gewählt pensiert wird. Die schaltungstechnische Verwirkwird, daß der Schleifengewinn des Schleifenkreises lichung dieses Prinzips ist keineswegs auf die Aus-5-6-7-3-5 hoch genug wird, so wird die auf der EIe- führungsform nach F i g. 3 beschränkt, wie die im mentschwankung des Abstimmkreises 3 beruhende 40 folgenden angegebenen weiteren Ausführungsbeispiele Schwankung der Verzögerungszeit der von dem Ab- zeigen.

stimmkreis 3 abgeleiteten Gleichlaufsignale fast gleich Wie in der F i g. 4 gezeigt ist, wird die Signalspander Schwankung der Verzögerungszeit des Abstimm- nung, die den Verzögerungsunterschied zwischen den r kreises 4. Der Phasenunterschied zwischen den über Eingangs- und den Gleichlaufsignalen bestimmt, aus ^- den Abstimmkreis 4 abgeleiteten Gleichlauf Signalen 45 der Eingangsimpulsreihe A des Diskriminatorkreises 1 und den über den Abstimmkreis 3 abgeleiteten Gleich- mittels des Abstimmkreises 4 mit verhältnismäßig laufsignalen wird nämlich durch den Phasenprüfkreis 5 niedrigem Q und auch die Gleichlaufsignale D ebenaufgefunden, und die dem Phasenunterschied ent- falls aus der Eingangsimpulsreihe A mittels des Absprechenden Signale werden über das Tiefpaßfilter 6 stimmkreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q abge- und den Verstärker 7 dem Abstimmkreis 3 zugeführt; 5° leitet. In gleicher Weise wie oben erwähnt, wird die auf die Abstimmfrequenz des Abstimmkreises 3 wird so der Elementschwankung beruhende Phasenschwankung gesteuert, daß die auf der Elementschwankung be- des Abstimmkreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q ruhende Schwankung der Verzögerungszeit aus- kompensiert.

geglichen wird, und der Phasenunterschied der Ab- Wie in der F i g. 5 gezeigt ist, werden die Signale E, stimmkreise 4 und 3 wird zu Null. Wie oben erwähnt 55 die den Verzögerungszeitunterschied zwischen den ist, ist das Q des Abstimmkreises 4 verhältnismäßig Eingangs- und den Gleichlaufsignalen bestimmen, aus klein gehalten, so daß die Schwankung der Verzöge- der Ausgangsimpulsreihe C des Stromkreises 2 zur rungszeit gering ist. Wenn also die Phase des Abstimm- Erzeugung der Wellenform mittels des Abstimmkreises 3 so gesteuert wird, daß sie mit der Phase des kreises 4 mit verhältnismäßig niedrigem Q und die Abstimmkreises 4 übereinstimmt, so kann die Schwan- 60 Gleichlaufsignale D aus der Eingangsimpulsreihe A kung der Verzögerungszeit des Abstimmkreises 3 fast des Diskriminatorkreises 1 mittels des Abstimmgleich derjenigen des Abstimmkreises 4 bemessen kreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q abgeleitet. In werden. gleicher Weise, wie oben erwähnt, wird die auf der Andererseits weist hinsichtlich der Unterdrückung Elementschwankung beruhende Phasenschwankung des Hochfrequenzflackerns das Q des Abstimm- 65 des Abstimmkreises mit verhältnismäßig hohem Q kreises 3 einen verhältnismäßig hohen Wert Q₂ auf, so kompensiert.

daß E⁰ (/), wie aus der Formel (2) ersichtlich ist, bei Wie in der F i g. 6 gezeigt ist, werden die Signale E,

hohem Q kleiner wird, woraus sich ergibt, daß der die den Verzögerungszeitunterschied zwischen den

Eingangssignalen 5 und den Gleichlauf signalen bestimmen, aus der Ausgangsimpulsreihe C des Stromkreises 2 zur Erzeugung der Wellenform mittels des Abstimmkreises 4 mit verhältnismäßig niedrigem Q und die Gleichlauf signale D ebenfalls aus der Ausgangs-

impulsreihe C mittels des Abstimmkreises 3 mit verhältnismäßig hohem Q abgeleitet. In gleicher Weise, wie oben erwähnt, wird die auf der Elementschwankung beruhende Phasenschwankung des Abstimmkreises mit verhältnismäßig hohem Q kompensiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 535/481

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur empfangsseitigen Erzeugung von Gleichlaufsignalen in einem selbstsynchronisierenden Übertragungssystem, insbesondere PCM-System unter Verwendung selektiver Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Abstimmkreises (4) mit niedriger Kreisgüte Q und eines Abstimmkreises (3) mit höherer Kreisgüte Q zwei Gleichlaufsignale (E, D) aus einer Impulsreihe abgeleitet und einem Vergleichskreis (5) zugeführt werden, daß die Ausgangsspannung (F) des Vergleichskreises (5) zu einer Steuerung (6, 7) vorgesehen ist, die die Abstimmfrequenzschwankungen des Abstimmkreises mit höherer Kreisgüte Q kompensiert, und daß mittels des Abstimmkreises mit höherer Kreisgüte Q die erzeugten Gleichlaufsignale aus der Impulsreihe abgeleitet werden.

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