DE1959514B2

DE1959514B2 - Schaltungsanordnung zum ausfiltern eines nf-bandes

Info

Publication number: DE1959514B2
Application number: DE19691959514
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing 7000 Stuttgart Maier
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1969-11-27
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE1959514A1; CH526885A; FR2077535A2; FR2077535B2; GB1296602A; DE1959515A1; BE759506A; FR2072380A5; DE1959514C3; US3681701A; BE759507R; CA949242A; DE1959515C3; DE1959515B2; CH520448A; NL7017223A; NL7017224A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ausfiltern eines NF-Bandes aus einem breitbandigen Eingangssignal in Fernmelde-, insbesondere in Zeitvielfach-Fernsprechvermittlungsanlagen, mit einem das Eingangssignal periodisch über feste Zeiträume integrierenden, nach jedem dieser Zeiträume rückgestellten Integrator und mit einem Speicher, dem über einen elektronischen Schalter die integrierten Signalwerte zugeführt werden.

Es ist eine derartige Schaltungsanordnung in Form eines sog. Sequenz-Filters bekannt (Archiv der elektrisehen Übertragung, Januar 1968, Seiten 27 bis 35, insbesondere S. 29), mit dem eine stetig veränderbare Eingangsspannung in eine Stufenspannung umgewandelt wird. Die Breite aller Stufen ist gleich; die Amplituden der Stufenspannung sind derart, daß diese die Eingangsspannung im Sinne des mittleren quadratischen Fehlers am besten annä.iert. Dazu wird die Eingangsspannung über Zeiträume gleicher Dauer integriert und die bei der Integration erhaltene Spannung während eines Intervalles gleicher Dauer gespeichert.

Mit der bekannten Schaltungsanordnung läßt sich aber nur eine Ausgangsspannung erzeugen, deren Stufenbreite relativ groß ist, da zum Entladen des Speicherkondensators ein in dem Integrator enthaltener Operationsverstärker nach jedem Integrationszeitraum über einen besonderen Schalter kurzgeschlossen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ohne eine aufwendigere Taktsteuerung ein feiner abgestuftes Ausgangssignal zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem genannten ersten Speicher ein zweiter Speicher paralleigeschaltet ist, dem über einen zweiten elektronischen Schalter mit dem ersten Speicher abwechselnd die integrierten Signale zugefühi t werden, und daß die Ausgänge der beiden Speicher mit einem aus den abwechselnd gespeicherten integrierten Signalen das Ausgangssignal bildenden Summierer verbunden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung in Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. la ein Blockschaltbild einer Filteranordnung nach der Erfindung,

Fig. Ib bis If Zeitdiagramme der in Fig. la an verschiedenen Stellen auftretenden Signale,

Fig. 2 den Frequenzgang der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 a bei konstantem Eingangspegel,

Fig. 3a ein Blockschaltbild einer mehrstufigen Filteranordnung mit Filtern nach Fig. la,

Fig.3b ein Blockschaltbild einer weitergebildeten mehrstufigen Filteranordnung nach F i g. 3a,

F i g. 4a den Frequenzgang der mit den Anordnungen nach F i g. 3a oder 3b gewonnenen Ausgangssignale bei unterschiedlichen Integrationsdauern der einzelnen Stufen,

F i g. 4b den Frequenzgang eines Entzerrers, der aus den Signalen mit einem Frequenzgang nach F i g. 2 oder 4a im Nutzbereich ein Signal angenähert konstanter Amplitude erzeugt,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Filteranordnung mit einem Entzerrer,

Fig.6 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Entzerrers in Form eines taktgesteuerten Schalterfilters.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. la besteht aus einem Filter F, dem von einer zentralen Steuerung St verschiedene Taktimpulse zugeführt werden. Durch die Vielfachzeichen in den Steuerleitungen ist angedeutet, daß eine Steuerung St viele Filter Fversorgen kann.

Das Eingangssignal Uie wird einem Integrator /3 zugeführt. Der Ausgang des Integrators /3 ist mit zwei elektronischen Schaltern 531 und 532 verbunden, die symbolisch als Kontakte dargestellt sind. Der Schalter 531 führt das Ausgangssignal des Integrators /3 einem Speicher 5p31 und der Schalter 532 einem Speicher Sp 32 zu. Zwischen diese beiden Speicher und den Ausgang des Filters Fist ein Summierer Su eingefügt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird angenommen, daß am Eingang des Filters F ein in Fig. Ib dargestelltes Eingangssignal Uie anliegt. Das Signal Uie besteht im Beispiel aus zwei sinusförmigen Komponenten unterschiedlicher Frequenz. Die gestrichelt gezeichnete Komponente mit der Periode Γ soll einer Frequenz am Dämpfungspol oberhalb der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters entsprechen, die nicht übertragen werden soll. Die durchgehend gezeichnete Komponente hat eine längere Periode und soll möglichst ungedämpft übertragen werden.

Die Fig. Ic zeigt das Ausgangssignal UZ\ des Integrators Ji. Der Integrator /3 wird von der Steuerung St durch einen Takt der Periodendauer 772 zurückgestellt.

Die Integrationsergebnisse werden jeweils kurz zuvor abwechselnd über den Schalter 531 dem Speicher Sp32 bzw. über den Schalter 532 dem Speicher 5p 32 zugeführt. Die dadurch am Ausgang der Speicher SpH und 5p32 anstehenden Signale U32 bzw. U33 sind in den Fig. Id bzw. Ie dargestellt. Diese

Signale bilden Treppenkurven, deren Stufenhöhe jeweils jedem zweiten Integralwert des Eingangssignals entspricht und deren Stufenbreite der Periodendauer T entspricht. Die um 7/2 phasenverschobenen gegeneinander angelegten Steuerimpulse für die Schalter 531 und S32 und für die Rückstelleitung R werden zweckmäßig aus der Vorder- und Rückflanke der gleichen Impulse abgeleitet.

Die in Fig. Ic dargestellten Integralwerte der gestrichelt dargestellten Komponente des Eingangs^- gnals Wie verursachen eine konstante negative bzw. positive Spannung am Ausgang der Speicher Sp 31 und Sp32, die in den Fig. Id und Ie nicht mit dargestellt ist. Im Ausgangssignal U3a heben sich diese Komponenten auf. Das Ausgangssignal U3a entsteht durch Addition der Signale t/32 und L/33 und besteht aus einer Treppenkurve mit der Grundwelle des gewünschten NF-Signals. Dabei stört die Treppenkurve bei Anwendung in Zeitvielfach-Vermittlungsanlagen nicht, da nur Frequenzanteile hinzugekommen sind, die bei der Abtastung als PAM-Signal ohnehin entstehen.

Das Frequenzspektrum FS des Ausgangssignals UZa nach Fig. If ist in Fig.2 normiert dargestellt. Im Beispiel hat das Frequenzspektrum Dämpfungspole bei der Frequenz 4 kHz und bei deren Harmonischen. Das Frequenzspektrum weist im Durchlaßbereich einen etwas günstigeren Verlauf als die bekannte sin χ :x-Funktion auf, im Sperrbereich zwischen den Dämpfungspolen ist die Dämpfung für manche Anwendungen unbefriedigend.

Die Fig. 3a zeigt eine Schaltungsanordnung mit mehreren hintereinandergeschalteten, aber von eiiTir gemeinsamen Steuerung Λ gesteuerten Filterstufen Fl bis Fn und einem gemeinsamen Entzerrer E für die Linearisierung des Frequenzganges im Durchlaßbereich. Der Frequenzgang der einzelnen Filterstufen multipliziert sich. Im Beispiel wurden für die Integratoren und elektronischen Schalter verschiedener Stufen unterschiedliche Steuerfrequenzen f\ bis fn und für den Entzerrer E eine Steuerfrequenz fe gewählt, wodurch sich eine besonders gleichmäßige Bedämpfung des Sperrbereichs ergibt. Dieser Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal L^eund dem Ausgangssignal USa wird noch später anhand von Fig.4a und 4b erläutert. Jede der Filterstufen Fl bis Fn entspricht der Schaltungsanordnung nach Fig. la. Ein Beispiel für einen Entzerrer £ wird noch anhand der Fig.6 erläutert.

Wählt man für die Filterstufen F2 bis Fn Integratoren mit zwei Eingängen, so läßt sich in den ersten Stufen F1 bis Fn-I der abschließende Summierer einsparen, so wie es in Fig. 3b angedeutet ist. Die Funktion dieser Summierer wird jeweils durch den Integrator der nachfolgenden Stufe mit übernommen. Lediglich die letzte Stufe Fn benötigt vor dem Entzerrer E einen Summierer Su.

Die Fig.4a zeigt die multiplikative Wirkung mehrerer hintereinandergeschalteter Filterstufen unterschiedlicher Integrationsdauer. Es wird davon ausgegangen, daß das Eingangssignal der ersten Stufe, also etwa das Eingangssignal U5e\n F i g. 3a einen konstanten Pegel über alle Frequenzen hat. Die dünne durchgehend gezeichnete Linie stellt dann den Frequenzgang des Ί Ausgangssignals der ersten, mit einer Taktfrequenz von 4 kHz gesteuerten Filterstufe dar. Die gestrichelte Linie zeigt den Frequenzgang des Augangssignals einer zweiten, mit einer Taktfrequenz von 5 kHz gesteuerten Filterstufe bezüglich eines konstanten Pegels am

iü Eiingang der zweiten Stufe. Die strichpunktierte Linie zeigt den entsprechenden Frequenzgang einer dritten, mit einer Taktfrequenz von 6 kHz gesteuerten Fihemufe. Die stark ausgezogene Linie zeigt dann Jen Frequenzgang des Ausgangssignals der letzten Filter-

r. stufe Fn bei konstantem Pegel am Eingang der ersten der hintereinandergeschalteten Stufen. Bei jedem Dämpfungspol im Frequenzgang einer der hintereinandergeschalteten Stufen tritt auch im Ausgangssignal U der letzten Stufe ein Dämplungspol auf. In den Bereichen zwischen den Polen ist die Dämpfung gegenüber der Ansteuerung mit nur einer Frequenz wesentlich verbessert.

Die F i g. 4b zeigt den Frequenzgang eines Entzerrers, mit dessen Hilfe aus dem Ausgangssignal der letzten

2¹) Filterstufe Fn, wie es in Fi g. 4a stark ausgezogen dargestellt ist, ein Ausgangssignal, etwa das Ausgangssignal U 5a in F i g. 3a, mit angenähert konstantem Pegel im Durchlaßbereich des Filters gewonnen werden kann. Die Fig. 5 zeigt eine Alternative zu der Anordnung

je, der Entzerrer in den Schaltungsanordnungen nach F i g. 3a und 3b. Bei dieser Schaltungsanordnung wird das Eingangssignal USe parallel einem Filter F und einem Entzerrer Ezugeführt. In einem Summierverstärker SKwird das Ausgangssignal des Filters, Fmit einem

;^r> fallenden Frequenzgang mit dem über ein Koeffizientenpotentiometer KP zugeführten Ausgangssignal des Entzerrers E mit ansteigendem Frequenzgang zusammengefügt. Das Koeffizientenpotentiometer KPerlaubt eine Regulierung des Anteilfaktors « des vom Entzerrer

in E zugeführten Signals. Das Ausgangssignal USa des Summierverstärkers SV weist einen angenähert konstanten Pegel im Frequenzgang des Durchlaßbereichs auf. In Fig. 5 ist angedeutet, daß auch der Entzerrer E von der zentralen Steuerung St mit einer bestimmten

ι. Steuerfrequenz fSt gesteuert wird.

Ein Ausführungsbeispie! für einen solchen Entzerrer ist in Fig.6 dargestellt. Ein Schalter S9 wird mit der Steuerfrequenz /5; umgeschaltet. Über diesen Schalter S9 werden Proben des Eingangssignals U9e abwech-

■)0 selnd zwei Kondensatoren C91 und C92 zugeführt und dort zwischengespeichert. Ein Differenzverstärker DV bildet aus den Kondensatorspannungen das Ausgangssignal U9a. Für die Signalkomponenten mit halber Frequenz der Steuerfrequenz fSt ergibt sich eine

■μ Resonanzüberhöhung im Ausgangssignal U9a.

Mehrere Schaltungsanordnungen nach F i g. 5 können als Filterstufen gemäß der Fig. 3a hintereinandergeschaltet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Ausfiltern eines NF-Bandes aus einem breitbandigen Eingangssignal ^r> in Fernmelde-, insbesondere in Zeitvielfach-Femsprechvermittlungsanlagen, mit einem das Eingangssignal periodisch über feste Zeiträume integrierenden, nach jedem dieser Zeiträume rückgestellten Integrator und mit einem Speicher, dem über einen elektronischen Schalter die integrierten Signalwerte zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diesem ersten Speicher (Sp 31) ein zweiter Speicher (Sp 32) parallelgeschaltet ist, dem über einen zweiten elektronischen Schalter (532) mit dem ersten Speicher (5P31) abwechselnd die integrierten Signale (L/31) zugeführt werden, und daß die Ausgänge der beiden Speicher (5p 31, Sp 32) mit einem aus den abwechselnd gespeicherten integrierten Signalen das Ausgangssignal (U3a) bildenden Summierer (Su) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Summierers (Su)ein Entzerrer ^angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der beiden Speicher (Sp 31, 5p 32) in mehreren Stufen jeweils mit einem den Eingang einer nächsten Filterstufe (F2,...) bildenden Integrator (73) und die Speicherausgänge der letzten Filterstufe (FN) mit jo dem Summierer (Su) verbunden sind.