DE1959514C3

DE1959514C3 - Schaltungsanordnung zum Ausfiltern eines NF-Bandes

Info

Publication number: DE1959514C3
Application number: DE1959514A
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: 1978-10-05
Also published as: FR2077535B2; DE1959515C3; DE1959515B2; CH526885A; FR2077535A2; BE759506A; GB1296602A; DE1959515A1; CH520448A; NL7017224A; US3681701A; DE1959514A1; NL7017223A; DE1959514B2; FR2072380A5; BE759507R; CA949242A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltur -;sanordnung 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 elektrischen 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 annähert. Dazu wird die Eingangsspannung über Zeiträume gleicher Dauer integriert und die bei der Integration erhaltene Spannung während eines Intervalles gleicher Dauer gespeicherl.

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 naeh jedem Integrationszeil· raum 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 parallelgeschaltet ist, dem über einen zweiten elektronischen Schalter mit dem ersten Speicher abwechselnd die integrierten Signale zugeführt 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. )b bis If Zeitdiagramme der in Fig. la an verschiedenen Stellen auftretenden Signale,

F i g. 2 den Frequenzgang der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 a bei konstantem Eingangspegel,
Fig. 3a ein Blockschaltbild einer mehrstufigen Filteranordnung mit Filtern nach F i g. 1 a,

Fig.3b ein Blockschaltbild einer weitergebildeten mehrstufigen Fiiteranordnung 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,

Fig.5 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Filteranordnung mit einem Entzerrer,

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

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 a besteht aus einem Filter F, dem von einer zentralen Steuerung Si verschiedene Taktimpulse zugeführt werden. Durch die Vielfachzeichen in den Steuerleitungen ist angedeutet, daß eine Steuerung Si viele Filter Γ versorgen kann.

Das Eingangssignal Wie wild einem Integrator /3 zugeführt. Der Ausgang des Integrators /3 ist mit zwei elektronischen Schaltern S31 und S32 verbunden, die symbolisch als Kontakte dargestellt sind. Der Schalter S31 führt das Ausgangssignal des Integrators /3 einem Speicher Sp 31 und der Schalter S32 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 Fein in Fig. Ib dargestelltes Eingangssignal Wie anliegt. Das Signal Uie besteht im Beispiel aus zwei sinusförmigen Komponenten unterschiedlicher Frequenz. Die gestricheit gezeichnete Komponente mit der Periode T 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 U3i des Integrators Ji. Der Integrator /3 wird von der Steuerung Si durch einen Takt der Periodendauer 772 zurückgestellt.

Die Integrationsergebnisse werden jeweils kurz zuvor abwechselnd über den Schalter S31 dem

ι,-, Speicher Sp 32 bzw. über den Schalter 532 dem Speicher Sp 32 zugeführt. Die dadurch am Ausgang der Speicher Sp 31 und Sp 32 anstehenden Signale U32 bzw. i733 sind in den Fig. Id bzw. Ie dargestellt. Diese

Signale bilden Treppenkurven, deren Stufenböhe jeweils jedem zweiten Integralwert des Eingangssignals entspricht und deren Stufenbreite der Periodendauer T entspricht Die um T/2 phasenverschobenen gegeneinander angelegten Steuerimpulse für die Schalter 531 und 532 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 Eingangssignals Wie verursachen eine konstante negative bzw. positive Spannung am Ausgang der Speicher Sp 31 und 5p 32, die in den F i g. Id und Ie nicht mit dargestellt ist Im Ausgangssignal i/3a heben sich diese Komponenten auf. Das Ausgangssignal U3a entsteht durch Addition der Signale i/32 und i/33 und besteht aus einer Treppenkurve mit der Grundwe'ile 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 U3s 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 einer gemeinsamen Steuerung St 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 /Ί 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 i/5eund dem Ausgangssignal U5a wird noch später anhand von F i g. 4a und 4b erläutert. Jede der Filterstufen Fl bis Fn entspricht der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 a. Ein Beispiel für einen Entzerrer E 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 Fl 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 LfSein Fig.3a einen konstanten Pegel Ober alle Frequenzen hat. Die dünne durchgehend gezeichnete Linie stellt dann den Frequenzgang des

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

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 Dämpfungspol auf. In den Bereichen zwischen den Polen ist die Dämpfung gegenüber der Ansteuerung mit nu: einer Frequenz wesentlich verbessert

Die F i g. 4b zeigt den Frequenzgang eines Entzerrers, mit dessen Hilfe aus dem Ausgangssignal der letzten Filterstufe Fn, wie es in Fig.4a stark ausgezogen dargestellt ist ein Ausgangssignal, etwa das Ausgangssignal U5a in F i g. 3a, mit angenähert konstantem Pegel im Durchlaßbereich des Filters gewonnen werden kann. Die F i g. 5 zeigt eine Alternative zu der Anordnung der Entzerrer in den Schaltungsanordnungen nach Fig.3a und 3b. Bei dieser Schaltungsanordnung wird das Eingangssignal USe parallel einem Filter F und einem Entzerrer £ zugeführt. In einem Summierverstärker 5Vwird das Ausgangssignal des Filters Fmit einem 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 vor.i Entzerrer E zugeführten Signals. Das Ausgangssignal LJSa 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 Steuerfrequenz fSt gesteuert wird.

Ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Entzerrer ist in Fig.6 dargestellt. Ein Schalter 59 wird mit der Steuerfrequenz fSt umgeschaltet. Über diesen Schalter 59 werden Proben des Eingangssignals t/9e abwechselnd zwei Kondensatoren C91 und C92 zugeführt und dort zwischengespeichert. Ein Differenzverstärker DV bildet aus den Kondensatorspannungen das Ausgangssignal U 9a. Für die Signalkomponenten mit halber Freqiro;: der Steuerfrequenz fSt ergibt sich eine 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:

t. 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, dadurch gekennzeichnet, daß diesem ersten Speicher (5p 31) ein zweiter Speicher (Sp 32) parallelgeschaltet ist, dem über einen zweiten elektronischen Schalter (532) mit dem ersten Speicher (SP31) abwechselnd die integrierten Signale (i/31) zugeführt werden, und daß die Ausgänge der beiden Speicher (Sp 31, Sp 32) mit einem aus den abwechselnd gespeicherten integrierten Signalen das Ausgangssignal (U3a) bildenden Summierer (Su) verbunden sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Summierers (Su) ein Entzerrer fZ^ angeschlossen ist,
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der beiden Speicher (Sp 31, Sp 32) b mehreren Stufen jeweils mit einem den Eingang einer nächsten Filterstiife (F2, .„) bildenden Integrator (/3) und die Speicherausgänge der letzten Filterstufe (FN) mit dem Summierer (Su) verbunden sind.