DE1462711A1 - Empfangsanordnung fuer digitale Eingangssignale,vorzugsweise fuer PCM-Signale - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.Heinz Ciaessen

Patentanwalt

Stuttgart-W, Rotebühlstr.70

ISE/Reg.3475

J.Martens-J.Van der Kimpen 29-1

INTERNATIONAL STANDARD I)L^CTRIC COHPOHATION,New York

"Empfangsanordnung für digitale Eingangssignale, vorzugsweise für PÖM-Signale"

Me Priorität der Anmeldung Nr.671 257 vom 22.10.1965 in Belgien wird in Anspruch genommen.

Im allgemeinen haben Signale mit nahezu konstanter Amplitude und einem relativ breiten Frequenzband, wie z.B. digitale Signale, nach positiv und negativ gehende Impulse in Bezug auf einen Null-Pegel und kommen auf der Empfangsseite nach dem Übertragungsweg als Signale mit schwankender Null-Linie an. Diese Störung ergibt sich aus der Überlagerung eines Störsignales mit niedriger Frequenz, d.h. durch die Verschiebungen des Nullinienpegels auf dem Übertragungsweg.

Empfangs anordnungen mit automatischer Nulllinienkorrektur sind bekannt, z.B. aus der belgischen Patentschrift 586 777·

Jedoch wird eine automatische Wiederherstellung der Nullinie in der obengenannten bekannten Anordnung nur grob durchgeführt, so daß diese Anordnung nur beim Empfang von Frequenzsignalen mit einer relativ hohen Amplitude verwendet werden können, während sie für den Empfang von Signalen mit niedriger Amplitude, z.B. PÖM-Signale nicht geeignet sind, da deren Amplitude nur in der Größenordnung von 1 oder 2 V liegt.

Weiterhin können die obengenannten PGH-Signale absichtlich geändert sein, wenn ihnen auf der Sendeseite ein NF-Signal überlagert wird, z.B. ein Dienstkanal, der auf der Empfangsseite

12.10.1966

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BAD ORiGiNAL

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wieder abgenommen werden muß. Das Dienstkanalsignal kann nicht .■ durch einea Filter-Anordnung herausgezogen werden, da damit im PCH-Signal die Anteile mit niedrigen Frequenzen geändert würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Empfangsanordnung für digitale Eingangssignale, die mit einem weiteren Nutz- oder Störsignal überlagert sind, vorzugsweise für PCH-Signale, zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sie eine Verstärkeranordnung enthält, die die Umhüllende des Signales feststellt, und daß durch Subtraktion der Umhüllenden vom Eingangssignal das ursprüngliche digitale Signal wiederhergestellt wird. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Subtraktion der Umhüllenden vom Eingangssignal durch Rückführung eines wertgleichen, zur Umhüllenden gegenphasigen Signales erfolgt. Eine Rückführung ist besonders in Verbindung mit Übertragungssystemen für hohe Frequenzen des PCH-Typs zweckmäßig, weil es dadurch möglich ist, auch von der Verwendung von Transformatoren abzusehen»

Eine weitere Aus/bildung der Erfindung besteht darin, daß bei Bedarf das überlagerte Nutz- oder Störsignal durch Subtraktion des wiederhergestellten digitalen Signales vom Eingangssignal abgeleitet wird.

Die Erfindung wird nun anhand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Empfangsanordnung enthält einen Eingangsvorverstärker, der zwei pnp-Transistoren Q1 und Q2 hat, die als Differenzverstärker geschaltet sind. Die Basen dieser Transistoren sind über je einen Widerstand R1 bzw. R2 mit Hasse verbunden. Die Basis des Transistors y1 bildet dabei den Eingang IN des Vorverstärkers Q1/Q2. Die Emitter der beiden Transistoren (*1 und Q2 sind miteinander über eine Reihenschaltung von zwei gleichen widerständen R4 und R5 verbunden, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit einer quelle E1 mit fester positiver Gleichspannung über einen Widerstand R3 verbunden ist. Die Kollektoren sind über einen Widerstand R6 bzw» eine Reihenschaltung einer Diode D1 und eines Widerstandes R7 mit einer Quelle E2 mit fester negativer Gleichspannung verbunden.

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Das Ausgangssignal des Vorverstärkers Q1/Q2, das vom Kollektor des Transistors Q2 abgenommen wird, ist an den Eingang eines Trennkreises angelegt, der aus zwei pnp-Transistoren Q3 und Q4 "besteht. Die Basen der Transistoren Q3 und Q4 sind miteinander verbunden und bilden den Eingang dieses Trennkreises. Die Emitter sind über einen Widerstand R9 bzw. R11 mit der Spannungsquelle E2 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q3 ist über einen Widerstand R8 mit der Spannungsquelle E1 und mit der Basis des pnp-Transistors Q5 verbunden, während der Kollektor des Transistors .Q4 über einen Widerstand R10 mit einer Quelle E3 mit fester positiver Gleichspannung und mit der Basis des pnp-Transistors Q6 verbunden ist. Die Transistoren Q5 und Q6 bilden einen Differenzverstärker. Die Emitter der Transistoren Q5 und Q6 sind miteinander über einen Widerstand R13 verbunden, während ihre Kollektoren über einen Widerstand RH mit der Spannungsquelle E1 bzw. über einen V/i der st and R12 mit der Spannungsquelle B2 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q5 stellt den Ausgang des Differenzverstärkers dar und ist mit der Basis eines pnp-Transistorverstärkers Q7 über einen Bntkopplungskondensator 01 verbunden. Die Basis des Transistors Q7 ist weiterhin über einen Widerstand R15 mit der Spannungsquelle E1 und über eine Reihenschaltung einer Diode D2 und einen Widerstand R17 mit Masse verbunden. Der Emitter ist ebenfalls über einen Widerstand R18 mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors Q7, der den Ausgang darstellt, ist einmal über einen Widerstand R16 mit der 3ρannungsquelle E1 und zum anderen über eine Reihenschaltung aus einem Entkopplungskondensator G2 und der Primärwindung eines Übertragers T mit Masse verbunden. Die Sekundärwicklung des Übertragers T, die durch einen Mittenkondensator G3 in zwei Hälften aufgeteilt ist, liefert über ihre zwei Ausgangsanschlüsse OW ein Steuersignal zu einem nicht dargestellten Verbraucher, wie es nachher noch näher beschrieben wird. Die Dioden D1 und D2 sind zur Kompensation von Temperatureffekten in den Basis-Emitterverbindungen der Transistoren Q3, Q4 bzw. Q7 eingesetzt. Der. Kollektor des Trennverstärkers Q3

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ist über eine leitung ρ mit dem gemeinsamen Ein-Ausgang einer Verstärkeranordnung mit Rückführungsschleife verbunden. Bei dieser Anordnung ist ein Korrekturverstärker vorgesehen, der zwei pnp-Transistoren vj8, Q9 enthält. Die Transistoren Q3 und Q9 bilden einen Differenzverstärker, der als Bpannungs-Stromwandler mit frequenzabhängiger Verstärkung arbeitet. Ihre Emit- ter sind über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R21 und einem Kondensator 06 verbunden und parallel dazu über eine Reihenschaltung aus zwei gleichen Widerständen R19 und R20, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit dem Ausgang eines Konstantstromquelle 11 verbunden ist. Die Richtung des Konstantstromes ist durch einen Pfeil am Ausgang des Generators 11 angegeben.

Die Basis des Transistors Q8 ist, wie schon oben beschrieben, mit der Leitung ρ verbunden und die Basis des Transistors QS mit einer juelle E3 von fester positiver Gleichspannung. Die Kollektoren der Transistoren >.;8 und Q9 sind einmal mit der Spannungsquelle E2 mit negativer Gleichspannung über zwei identische ./iderstände R22 bzw. R25 verbunden und andererseits mit der Basis von einem der npn-Transistoren Q10 bzw. Q12, die mit je einem weiteren npn-Transistor 011 bzw. Q13 hintereinandergeschaltet sind. Die Transistoren yiO bis Q13 sind als Emitterfolger geschaltet und ihre Kollektoren sind mit der schon obengenannten quelle E1 verbunden und ihre Emitter mit der quelle E2 über einen der Widerstände R23 bis R27 (R23 = R26, R24=R27). Die Emitter der Transistoren Q10 und Q12 sind mit den Basen der Transistoren Q11 bzw. Q13 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q11 bzw. Q13 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q11 und Q12 sind über je einen von zwei identische Kondensatoren C4 bzw. C5 mit der Spannungsquelle E2 verbunden und weiterhin mit der Basis eines npn-Transistors Q14 bzw. Q15. Diese Transistoren Q14 und Q15 bilden einen Differenzverstärker mit iDpannungs-Stromwandlung. Ihre Emitter sind miteinander über eine Reihenschaltung aus zwei gleichen Widerständen R28 und R29 verbunden, deren Verbindungspunkt am Ausgang einer Konstantstromquelle 12 liegt. Auch bei diesem Generator ist die otromrichtung durch einen Pfeil am

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Ausgang des Generators dargestellt. jJer Kollektor des Transistors QH ist über einen Widerstand R30 mit der Spannungsquelle E1 mit positivem Gleichspannungspotential,/$t£rlna aer Kollektor des Transistors Q15 direkt mit dem Verbindungspunkt von der Leitung ρ und der Basis des Transistors Q8 verbunden ist. Wie schon oben erwähnt, ist das andere Ende der Leitung ρ (j?ig.1) direkt mit dem Kollektor des Trennverstärkers Q3 verbunden und über einen Widerstand R8 mit der Spannungsquelle E1. Die direkte Verbindung zwischen Basis des Transistors Q8 und Kollektor des Transistors Q15 bildet den gemeinsamen Ein-/Ausgang der Anordnung mit Rückführungs-. schleife. Wie nachher noch erläutert wird, liefert diese gemeinsame Bin-/Ausgangsverbindung ein PCn-Signal an einen nicht dargestellten Ausgangskreis mit hohem Eingangswiderstand über eine Leitung, die mit dem Bezugszeichen ΪΟΗ versehen ist.

Es soll jetzt die Arbeitsweise der Empfangsanordnung beschrieben werden, unter der Annahme, daß sie den Eingang des Empfangsteiles einer PCM-Station "bildet, die einen Menstkanal hat.

Das an den Eingang IH des Vorverstärkers Q1/Q2 angelegte Signal "besteht aus einer Überlagerung eines P CH-Signal es mit dem Dienstsignal, das als Sprachsignal im Bereich von z.B. 30 bis 3000 Hz liegt und dessen Amplitude niedriger als die der PCM-Signale ist. Um das Verständnis der Arbeitsweise der obengenannten Empfangsanordnung und insbesondere der beschriebenen Verstärkeranordnung mit Rückführungssehleife zu erleichtern, wird zuerst angenommen, daß die Kückführungsschleife dieses Verstärkers durch eine Auftrennung zwischen dem Kollektor des Transistors Q15 und der Basis des Transistors Q8 unterbrochen wird_o Weiterhin soll angenommen werden, daß der Kollektor des Transistors Q15 über einen nicht dargestellten widerstand H¹30 mit der Spannungsquelle E1 verbunden ist, der dem Widerstand E30 entspricht. Unter Beachtung dieser Voraussetzungen gelangt das an den Eingang IN des Vorverstärkers Q1/Q2 angelegte Signal nach der Vorverstärkung an die Basen der Transistoren - Q3 und Q4 des Trennverstärkers und erscheint dann an ihren Kollektoren über den entsprechenden Widerständen R8 und R10. Das über dem widerstand E8 auftretende zusammengesetzte Signal wird

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über die Leitung ρ an die Basis des Transistors Q8 des Korrekturverstärkers Q8/Q9 angelegt. Dieser Korrekturverstärker korri giert die relativen Amplituden des POk-Signales durch höhere Verstärkung der höheren ^requenzkomponenten bei einer im. Bereich der tiefen Frequenzen niedriger und konstant verlaufenden Verstär kung. Die höhere Verstärkung der höheren Frequenzanteile, die durch entsprechende Wahl der Werte für die Widerstände R19 bis R21 sowie der Widerstände R22, R25 und des Kondensators C6 erreicht wird (R22=R25 > R19 = R20 J^ R21), kompensiert ausreichend die große Dämpfung der hohen Frequenzen während der übertragung. Der Korrekturverstärker Q8/Q9, der als Spannungs-Ötromwandler arbeitet, liefert einen Ausgangsstrom entsprechend der Amplitude des Eingangssignales, das an die Basis des Transistors Q8 angelegt ist. Dieser Ausgangsstrom fließt von der Konstantstromquelle 11 über die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren Q8 und Q9 und die entsprechenden Kollektorwiderstände R22, R25 zur Quelle E2„

Infolge der Konstantstrom-Speisung des Korrekturverstärkers Q8/Q9 ist die Summe der Ausgangsspannungen, die über den. Widerständen R22 und R25 auftreten, konstant. Diese Spannungen werden an die Eingänge von zwei entsprechenden Stufen Q10, Q11, 04 und Q12, Q13 und 05 angelegt, die den Spitzenwert des angelegten Signales ermitteln. Die Eingänge dieser Spitzenwertstufen sind durch die Basen der Emitterfolger Q10 und Q12 gebildet. Das Hintereinanderschalten zweier Emitterfolger Q11, Q10 und Q12, Q13 ergibt niedrige Ausgangsquellwiderstände und ermöglicht dadurch eine schnelle Ladung der Kondensatoren 04 bzw. C5 auf den jeweiligen Spitzenwert. Die relativen Werte der Kapazitäts- und Widerstandselemente in diesen Spitzenwertstufen sind so gewählt, daß sie. niedrigere Frequenzen feststellen können, d.h. die Umhüllenden des Signals, das an die Basiselektroden der Transistoren Q10 und Q12 angelegt ist. Auf diese Weise entspricht die an den Kondensatoren C4 und 05 auftretende Spannung den Maximal- und Minimalwerten der Umhüllenden des zusammengesetzten Signales, das durch den Korrekturverstärker Q8/Q9 korrigiert ist. Der

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Differenzverstärker Q14/Q15, der als Spannungs-Strom-Wandler arbeitet, erzeugt den Mittelwert der obengenannten Umhüllenden. Dieser Hittelwert bildet sich jeweils über dem Widerstand R3O und den vorher angenommenen und nicht dargestellten Widerstand R¹30 mit entgegengesetzter Phase. Dieser Mittelwert stellt einmal das Signal des schon obenerwähnten Dienstkanals und das andere Mal der über dem angenommenen Widerstand R¹30 auftretende Mittelwert ein zu dem Dienstkanal-Signal gegenphasiges Signal dar.

Es ist also ohne weiteres zu verstehen, daß das Signal des Dienstkanals vollkommen an der Basiselektrode des Transistors Q8 aus dem angelegten, zusammengesetzten Signal eliminiert werden kann, wenn durch Verbinden des Kollektors des Transistors Q15 mit der Basis des Transistors Q8 ein entsprechendes gegenphasiges Signal zurückgeführt wird·» So ist das an der Kollektorelektrode des Trennverstärkers Q3 und am Ausgangsanschluß PCM auftretende Signal also das wiederhergestellte PCM-Signal.

Die Wiederherstellung des Dienstkanalsignales wird auf folgende Weise durchgeführt. Das wiederhergestellte PCM-Signal und das zusammengesetzte Signal werden an die Basen der Transistoren Q5 und Q6 über die Kollektoren der Transistoren Q3 bzw. Q4 angelegt. Der Differenzverstärker Q5/Q6 zieht das wiederhergestellte PCM-Signal von dem zusammengesetzten Signal ab, so daß das Dienstkanalsignal übrigbleibt und vom Kollektor des Transistors Q5 abgenommen werden kann. Das so wiederhergestellte Dienstkanalsignal wird über den Verstärker Q7, den Übertrager T und den Ausgang OW an einen nicht dargestellten Ausgangskreis angelegt.

5 Patentansprüche
1 Bl.Zeichn.,1 Pig.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Ewp fang s an Ordnung für digitale Eingangs signale, die mit einem weiteren Nutz- oder Störsignal überlagert sind, vorzugsweise für PCM-Signale, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verstärkeranordnung enthält, die die Umhüllende des Signales feststellt, und daß durch Subtraktion der Umhüllenden vom Eingangssignal das ursprüngliche digitale Signal wiederhergestellt wird, ;
2. 2. Empfangsanordnung nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß . ' die Subtraktion der Umhüllenden vom Eingangssignal durch Rück-» führung eines wertgleichen, zur Umhüllenden gegenphasigen Signales erfolgt.
3. 3. Empfangsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf das überlagerte Nutz- oder Störsignal durch Subtraktion des wiederhergestellten digitalen Signales vom Eingangssignal abgeleitet wird.
4. 4. EmpfangsanOrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine das ursprüngliche Signal verstärkende Trennstufe (Q3)> von deren Kollektor das Eingangssignal für den Verstärker (Q8-Q15), der durch öpitzenwertfeststellung den Kurvenverlauf des zusätzlichen Nutz- oder Störsignales feststellt, abgenommen wird, mit dem das phasenumgekehrte Nutz- oder Störsignal abgebenden Kollektor des Transistors (Q15) einen gemeinsamen Kollektor-Arbeitswiderstand (R18) hat.

   5· Empfangsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Kollektor der Trennstufe (Q3) das korrigierte digitale Signal abgenommen und dem einen Eingang eines Differenzverstärker (Q5/Q6) zugeführt wird, an dessen anderen Eingang das ursprüngliche Signal, bei Bedarf nach Vorverstärkung (Q1,Q2), angelegt ist.

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