DE19528072A1

DE19528072A1 - Schaltung zur Erfassung von Kabeleffekten zur automatischen Entzerrung

Info

Publication number: DE19528072A1
Application number: DE19528072A
Authority: DE
Inventors: Barry A Mckibben
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: US5448589A; DE19528072B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entzerrung von Übertra gungskanälen, und insbesondere eine Schaltung zum Erfassen von Kabeleffekten zur Bestimmung des für eine automatische Entzer rung erforderlichen Entzerrungsgrades.

Die Entzerrung von Übertragungskanälen, häufig einfach Draht kabel, ist im Bereich der Datenkommunikation üblich. Die ge wünschte Wirkung einer Entzerrung besteht darin, den Hochfre quenzverlust des Kabels zu kompensieren, so daß die empfangene Wellenform der übertragenen Wellenform stärker gleicht. Diese Entzerrung verringert Phasen- und Amplitudenverzerrungen, die ansonsten Übertragungsfehler verursachen können. Eine feste Entzerrung kann dann zum Einsatz kommen, wenn die Art und Län ge eines Kabels konstant und bekannt sind. Eine einstellbare Entzerrung kann zur manuellen Anpassung an unterschiedliche Kabellängen angewandt werden. Automatische Entzerrer bestimmen die erforderliche Entzerrung aus den kennzeichnenden Merkmalen des empfangenen Signals und variieren dann die angewandte Ent zerrung entsprechend.

Verschiedene Erfassungstechniken werden gegenwärtig bei auto matischen Entzerrern eingesetzt. Bei einigen Verfahren ist eine Übertragung einer Übungssequenz erforderlich, d. h. eines bekannten Signals, aus dem der Empfänger eine Filterkurve op timaler Entzerrung ableiten kann. Bei einem weiteren Verfahren wird die Amplitude des empfangenen Signals erfaßt und eine Entzerrung angelegt, um das Signal zu einer angenommenen An fangsamplitude zurückzubringen. Bei beiden Verfahren werden gewisse Anforderungen an das übertragene Signal gestellt, ent weder, daß es die Übungssequenz enthält, oder, daß es bei sei ner Einspeisung immer eine genau festgelegte Amplitude hat.

Es wird daher ein Verfahren zum Erfassen der erforderlichen Entzerrung zur automatischen Entzerrung benötigt, für das kei ne Übungssignale oder Signale mit fester Amplitude erforder lich sind.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Schal tung zum Erfassen von Kabeleffekten zur automatischen Entzer rung einer Klasse von Signalen mit Rechteckimpulsen gleicher Amplitude, die aufgrund der Übertragung über einen Kanal an den Vorderflanken allmählich ansteigen bzw. abfallen. Ein va riabler Entzerrer wird am Empfänger zur Anpassung an den Ka beltyp verwendet, wobei der Entzerrer eine Übertragungsfunk tion hat, die sich dem Inversen der Übertragungsfunktion des Kanals stark annähert. Der Entzerrer empfängt die übertragenen Signale und liefert eine entzerrte Wellenform. Eine Erfas sungsschaltung erfaßt bin allmähliches Abfallen bzw. Ansteigen oder Überentzerrung in der vom Entzerrer entzerrten Wellenform und legt eine Rückkopplung an die Entzerrersteuerung, um die angelegte Entzerrung zur Minimierung der erfaßten Abweichung zu erhöhen bzw. zu verringern. Die Erfassungsschaltung ver stärkt die entzerrte Wellenform mit einer Schaltung zur auto matischen Steuerung der Verstärkung, wandelt die Wellenform in eine Absolutwertwellenform um und differenziert dann die Ab solutwertwellenform. Die differenzierte Wellenform hat Spit zen, deren Amplituden in positiver und negativer Richtung Über- bzw. Unterentzerrung in der entzerrten Wellenform dar stellen. Ein Begrenzer kappt sowohl die positiven als auch die negativen Spitzen und die gekappte Wellenform wird integriert, um eine Steuerspannung zu erhalten, die die Übertragungsfunk tion des Entzerrers bestimmt.

Die Aufgaben, Vorteile sowie andere neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden de taillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Erfassungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 ein Bilddiagramm, das einen Bereich von Entzerrer- Antworten darstellt;

Fig. 3 ein Bilddiagramm, das eine überentzerrte Wellenform darstellt;

Fig. 4 ein Bilddiagramm, das eine unterentzerrte Wellenform darstellt;

Fig. 5 ein Bilddiagramm, das einen abgeglichenen automati schen Entzerrer darstellt.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein übertragenes digitales Signal mit konstanter Amplitude und Rechteckimpulsen bei Ein speisung von einem Kabel oder Übertragungskanal in den Eingang eines variablen Entzerrers 12 geleitet, wie er beispielsweise in einem Artikel von Yoshitaka Takasaki in "IEEE Transactions on Communications", Band COM-26, Nr. 5, Mai 1978, mit dem Ti tel "Simple Inductorless Automatic Line Equalizer for PCM Transmission Using New Variable Transfer Function" beschrieben ist. Der variable Entzerrer 12 stellt als Reaktion auf ein an einen Steueranschluß angelegtes Steuersignal ein entzerrtes Signal an einem Ausgang zur Verfügung. Das entzerrte Signal vom variablen Entzerrer 12 wird einer Erfassungsschaltung 14 eingegeben, die das Steuersignal in Abhängigkeit von den Merk malen des entzerrten Signals erzeugt. Der Bereich für Antwor ten des variablen Entzerrers 12 ist graphisch in Fig. 2 darge stellt.

Das entzerrte Signal vom Entzerrer 12 wird durch eine Schal tung zur automatischen Steuerung der Verstärkung (AGC) 16 ver stärkt, die wiederum eine Absolutwertschaltung 18 treibt. Die Absolutwertschaltung 18 hat eine Verstärkung G für positive Eingangssignale und eine Verstärkung G für negative Eingangs signale. Das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung 18 wird an ein Tiefpaßfilter 20 gelegt, dessen Ausgangssignal eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung für die Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16 liefert. Die Schal tung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16, die Ab solutwertschaltung 18 und das Tiefpaßfilter 20 dienen dazu, am Ausgang der Absolutwertschaltung eine konstante Durchschnittsspannung über einen breiten Bereich von Wellen formen und Signalamplituden aufrechtzuerhalten. Das Ausgangs signal von der Absolutwertschaltung 18 durchläuft ein Diffe renzierglied 22, dessen Ausgangssignal proportional zur Stei gung seines Eingangssignals ist. Die positiven und negativen Spitzen des Ausgangssignals des Differenzierglieds 22 werden von einem Begrenzer 24 auf festgelegte positive und negative Spannungen gekappt. Das resultierende Signal des Begrenzers 24 wird einem Integrator oder Tiefpaßfilter 26 eingegeben, um das Steuersignal für den variablen Entzerrer 12 zu erzeugen.

Wenn das Steuersignal vom Integrator 26 zu groß ist, verur sacht dies im Betrieb eine Überentzerrung eines an den Eingang des variablen Entzerrers 12 angelegten Signals, wie in Fig. 3, Wellenform (a) zu sehen ist, d. h. es entsteht Überentzerrung dem entzerrten Signals. Der Absolutwert dieser Wellenform ist in Fig. 3, Wellenform (b) dargestellt. Der steil ansteigende Teil der Wellenform (b) führt im Differenzierglied 22 zu einer großen positiven Spitze, wie in Fig. 3, Wellenform (c) ge zeigt. Da das Ausgangssignal des Differenziergliedes 22 frei von Gleichstrom ist, bewirkt ein Abkappen dieser positiven Spitzen durch den Begrenzer 24, daß das durchschnittliche Ein gangssignal an den Integrator 26 geringfügig negativ ist. Das negative Eingangssignal bewirkt zwangsweise, daß die Steuer spannung am Ausgang des Integrators 26 sinkt, wodurch Überent zerrung verringert wird.

Wenn das entzerrte Signal anfangs unterentzerrt ist, wie in Fig. 4, Wellenform (a) gezeigt, dann führt dies zu einem all mählichen Ansteigen bzw. Absinken des Eingangssignals an die Absolutwertschaltung 18, wie in Fig. 4, Wellenform (b) zu se hen ist. Diese Wellenform hat dann einen negativen Übergang, der steiler ist als der positive Übergang, wodurch große nega tive Spitzen im Differenzierglied 22 entstehen, wie in Fig. 4, Wellenform (c) zu sehen ist. Wird diese negative Spitze vom Begrenzer 24 gekappt, dann erhöht das positive Nettoeingangs signal an den Integrator 26 die Steuerspannung für den varia blen Entzerrer 12, was die Unterentzerrung verringert.

Ein Gleichgewicht wird erreicht, wenn die Übergänge im ent zerrten Signal vom variablen Entzerrer 12 um den 50% Punkt herum symmetrisch sind, wie es in Fig. 5, Wellenform (a) der Fall ist, wobei gleiche ansteigende und abfallende Flanken in der Absolutwertschaltung 18 entstehen, wie in Fig. 5, Wellen form (b) zu sehen ist, und sich dadurch gleiche positive und negative Spitzen nach dem Differenzierglied 22 ergeben, wie in Fig. 5, Wellenform (c) zu sehen ist. Die von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16 eingestellte Ampli tude ist so gewählt, daß bei einem Abgleich die positiven und negativen Spitzen vom Differenzierglied 22 beide teilweise vom Begrenzer 24 gekappt werden. Dies gewährleistet, daß jedwede Abweichung vom Abgleich einen Netto-Gleichstrompegel mit kor rekter Polarität an den Integrator 26 zur Wiederherstellung des Abgleichs zur Folge hat.

Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Erfassungsschal tung für Kabeleffekte zur Verfügung, bei der zur automatischen Entzerrung die Ränder des entzerrten Signals aus einem varia blen Entzerrer auf Über- oder Unterentzerrungen hin untersucht werden und ein passendes Steuersignal für den variablen Ent zerrer zur Erzielung eines Abgleichs erzeugt wird.

Claims

1. Automatischer Entzerrer mit:
einem variablen Entzerrer (12) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang eines digitalen Signals von einem Übertra gungskanal, einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen ei nes entzerrten digitalen Signals, und einem Steueran schluß, an den eine Steuerspannung angelegt wird, die eine Entzerrungsfunktion für den variablen Entzerrer steuert, und
einer Erfassungsschaltung (14) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang des entzerrten digitalen Signals und einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen der Steuerspannung, wobei die Erfassungsschaltung das Vorliegen einer Unter- oder Überentzerrung in den Übergängen des entzerrten di gitalen Signals feststellt und die Steuerspannung ent sprechend einstellt.

2. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 1, wobei die Erfas sungsschaltung folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung zum Modifizieren (16-20) des entzerrten digitalen Signals am Eingangsanschluß auf ein Absolut wertsignal mit einer konstanten Durchschnittsspannung;
eine Vorrichtung zum Erzeugen (22) eines Steigungssignals aus dem Absolutwertsignal, das proportional zur Steigung des Absolutwertsignals ist; und
eine Vorrichtung zum Umwandeln (24-26) des Steigungssi gnals in die Steuerspannung.

3. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 2, wobei die Modi fiziervorrichtung folgendes umfaßt:
einer Schaltung zur automatischen Steuerung der Ver stärkung (16), an der das entzerrte digitale Signal als Eingangssignal anliegt, wobei die Verstärkung der Schal tung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird;
eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist zur Umwandlung des entzerrten digitalen Ausgangssignals der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung in das Absolutwertsignal; und
einem Tiefpaßfilter (20), an das das Absolutwertsignal als Eingangssignal anliegt und das die Spannung zur Steuerung der Verstärkung als Ausgangssignal bereit stellt.

4. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 3, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an die als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die ein differenziertes Absolutwertsignal als Ausgangssignal bereitstellt, wobei das differenzierte Absolutwertsignal das Steigungssignal ist.

5. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 4, wobei die Umwandlungsvorrichtung folgendes umfaßt:
eine Begrenzerschaltung (24), an der das Steigungssignal als Eingangssignal anliegt und die ein gekapptes Stei gungssignal als Ausgangssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- bzw. Unter entzerrung darstellen; und
eine Vorrichtung (26) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals zur Erzeugung der Steuerspannung.

6. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 5, wobei die Inte griervorrichtung eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der das gekappte Steigungssignal als Eingangssignal an liegt und die die Steuerspannung als Ausgangssignal ab gibt.

7. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 5, wobei die Inte griervorrichtung ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung liefert.

8. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 3, wobei die Umwandlungsvorrichtung folgendes umfaßt:
eine Begrenzerschaltung (24), an der als Eingangssignal das Steigungssignal anliegt und die als Ausgangssignal ein gekapptes Steigungssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- bzw. Unter entzerrung darstellen; und
eine Vorrichtung (6) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals zum Erzeugen der Steuerspannung.

9. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 8, wobei die Inte griervorrichtung eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der das gekappte Steigungssignal als Eingangssignal an liegt und die die Steuerspannung als Ausgangssignal aus gibt.

10. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 8, wobei die Inte griervorrichtung ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung ausgibt.

11. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 8, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an der als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die als Ausgangssignal ein differenziertes Absolutwertsignal bereitstellt, wobei der differenzierte Absolutwert das Steigungssignal ist.

12. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an der als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die als Ausgangssignal ein differenziertes Absolutwertsignal bereitstellt, wobei das differenzierte Absolutwertsignal das Steigungssignal ist.

13. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 12, wobei die Modi fiziervorrichtung folgendes umfaßt:
eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstär kung (16), an der als Eingangssignal das entzerrte digi tale Signal anliegt, wobei die Verstärkung der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird;
eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist, um das entzerrte digitale Ausgangssignal der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung in das Absolutwertsignal umzuwandeln; und
ein Tiefpaßfilter (20), an dem als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und das als Ausgangssignal die Spannung zur Steuerung der Verstärkung bereitstellt.

14. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 13, wobei die Umwandlungsvorrichtung folgendes umfaßt:
eine Begrenzerschaltung (24), an der als Eingangssignal das Steigungssignal anliegt und die als Ausgangssignal ein gekapptes Steigungssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- bzw. Unter entzerrung darstellen; und
eine Vorrichtung (26) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals, um die Steuerspannung zu erzeugen.

15. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 14, wobei die Integriervorrichtung eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der als Eingangssignal das gekappte Steigungs signal anliegt und die als Ausgangssignal die Steuerspan nung bereitstellt.

16. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 14, wobei die Inte griervorrichtung ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung bereitstellt.

17. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 12, wobei die Umwandlungsvorrichtung folgendes umfaßt:
eine Begrenzerschaltung (22), an der als Eingangssignal das Steigungssignal anliegt und die ein gekapptes Steigungssignal als Ausgangssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- oder Unter entzerrung darstellen; und
eine Vorrichtung (26) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals, um die Steuerspannung zu erzeugen.

18. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 17, wobei die Inte griervorrichtung eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal an liegt und die als Ausgangssignal die Steuerspannung be reitstellt.

19. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 17, wobei die Inte griervorrichtung ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung bereitstellt.

20. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 17, wobei die Modi fiziervorrichtung folgendes umfaßt:
eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstär kung (16), an der als Eingangssignal das entzerrte digi tale Signal anliegt, wobei die Verstärkung der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird;
eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist, um das entzerrte digitale Ausgangssignal von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Ver stärkung in das Absolutwertsignal umzuwandeln; und ein Tiefpaßfilter (20), an dem als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und das als Ausgangssignal die Spannung zur Steuerung der Verstärkung bereitstellt.

21. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 2, wobei die Umwandlungsvorrichtung folgendes umfaßt:
eine Begrenzerschaltung (22), an der als Eingangssignal das Steigungssignal anliegt und die als Ausgangssignal ein gekapptes Steigungssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- bzw. Unter entzerrung darstellen; und
eine Vorrichtung (26) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals, um die Steuerspannung zu erzeugen.

22. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 21, wobei die Inte griervorrichtung eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal an liegt und die als Ausgangssignal die Steuerspannung be reitstellt.

23. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 21, wobei die Inte griervorrichtung ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung ausgibt.

24. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 21, wobei die Modi fiziervorrichtung folgendes umfaßt:
eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstär kung (16), an der als Eingangssignal das entzerrte digi tale Signal anliegt, wobei die Verstärkung der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird;
eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist, um das entzerrte digitale Ausgangssignal von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Ver stärkung in das Absolutwertsignal umzuwandeln; und
ein Tiefpaßfilter (20), an dem als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und das als Ausgangssignal die Spannung zur Steuerung der Verstärkung bereitstellt.

25. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 24, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an der als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die als Ausgangssignal ein differenziertes Absolutwertsignal bereitstellt, wobei das differenzierte Absolutwertsignal das Steigungssignal ist.

26. Automatische Entzerrerschaltung nach Anspruch 21, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an der als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die als Ausgangssignal ein differenziertes Absolutwertsignal bereitstellt, wobei das differenzierte Absolutwertsignal das Steigungssignal ist.

27. Automatischer Entzerrer nach Anspruch 26, wobei die Modi fiziervorrichtung folgendes umfaßt:
eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstär kung (16), an der als Eingangssignal das entzerrte digi tale Signal anliegt, wobei die Verstärkung der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird;
eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist, um das entzerrte digitale Ausgangssignal von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Ver stärkung in das Absolutwertsignal umzuwandeln; und
ein Tiefpaßfilter (20), an dem als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und das als Ausgangssignal die Spannung zur Steuerung der Verstärkung ausgibt.