DE2020896B2 - Modulationsvergleichs-Gerät - Google Patents

Description

55

Die Überwachung von Übertragungswegen und -geräten der Niederfrequenztechnik erfolgt in vielen Fällen durch Modulationsvergleich zwischen der zugeführten und der abgegebenen Modulation. Diese einfache und wirkungsvolle Art einer automatischen überwachung bietet sich überall dort an, wo die Modulation über einen zweiten Weg an ihren Ursprungsort zurückgelangt, wie es z. B. beim Empfang eines Rundfunksenders, der über eine Leitung oder eine Ballstrecke gespeist wird, der Fall ist.

Eine solche Überwachung sollte einerseits Pegelabweichungen, die ein festgelegtes Maß überschreiten, erfassen, andererseits auch die Fälle erkennen, in denen auf dem oft kompliziert aufgebauten Zukirungsweg zum Sender das Programm vertauscht wird.

Bei bekannten und in der Praxis bereits angewandten Verfahren und Geräten, werden die Modulationsspannungen der beiden Kanäle gleichgerichtet und gegeneinander geschaltet und die Größe der bei einer Pegelabweichung in einem dieser Kanäle auftretenden Differenzspannung als Kriterium benutzt (Pegelvergleichs- und Überwachungsgerät Typ PVU der Fa. TEB, Huber, München).

Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren und Vergleichsgeräten ist, daß ihre Prüfempfindlichkeit, d. h. die Pegeldifferea?, bei der die Anzeige erfolgt, stark von der Größe der Modulationsspannungen abhängt. Ist z. B. die Prüfempfindlichkeit bei maximaler Aussteuerung der beiden Modulationskanäle auf eine Pegeldifferenz von 2 dB eingestellt, so ist bereits bei einem Pegel, der nur 6 dB darunterliegt, eine Pegeldifferenz von 4 dB erforderlich, um eine Anzeige zu bewirken. Insbesondere bei Übertragungen mit durchweg niedrigem Pegel, wie er z. B. bei Kammermusik auftritt, ist damit mit diesen bekannten Moduhtionsvergleichsgeräten eine Überwachung über lange Zeiträume praktisch unwirksam.

Um diesen Mangel zu beheben, werden nach einem anderen bekannten Verfahren die beiden gleichgerichteten Modulationsspannungen getrennt und unabhängig voneinander logarithmiert und erst dann die Differenzspannung durch Gegeneinanderschalten erzeugt (Andiocomparator Type AC-Il der Fa. CN Rood NV Electronics, Rijswijp, Niederlande). Dieses bekannte Verfahren setzt jedoch voraus, daß die Logarithmierung in dem zur Prüfung benutzten Pegelbereich in beiden Kanälen, d. h. bei beiden gleichgerichteten Modulationsspannungen, außerordentlich gleichmäßig erfolgt. Haben die beiden hierzu erforderlichen Logarithmierstufen nicht exakt die gleiche Kennlinie, dann täuscht jede Abweichung der beiden Kennlinien voneinander einen gleich großen Pegelfehler vor, der zu Fehlalarmen führen kann.

Die Herstellung zweier gleichartig logarithmischer Kennlinien über einen großen Pegelbereich mit einer Genauigkeit, die wesentlich größer als die Prüfempfindlichkeit ist, verlangt einen hohen Aufwand an Justiermitteln und -arbeit und ihre Funktion ist über lange Zeiträume besonders bei Temperaturschwankungen unzuverlässig.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungen ist, daß die aus der Gegeneinandersohaltung der beiden gleichgerichteten und gegebenenfalls logarithmierten Modulationsspannungen resultierende schwankende Differenzgleichspannung je nach dem Pegelverhältnis der beiden Modulationsspannungen eine unterschiedliche Polarität aufweist und damit in zwei getrennten Gleichspannungskanälen verstärkt und getrennten Spannungsdiskriminatoren zugeführt werden muß. Auch die zugehörigen Stromversorgungseinheiten müssen naturgemäß doppelt vorhanden sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modulationsvergleichsgerät mit einer vom Pegel der zu vergleichenden Modulationsspannungen weitgehend unabhängigen Prüfempfindlichkeit zu entwickeln. Dabei soll die zur Ermittlung der Pegeldifferenzen erforderliche Logarithmierung der gleichgerichteten Modulationsspannungen ohne großen

technischen Aufwand so durchgeführt werden, daß die Prüfgenauigkeit über einen großen Pegelbereich der Modulationsspannungen praktisch konstant bleibt und daß insbesondere auch durch Temperaturschwankungen oder durch sonstige Einflüsse bedingte Änderungen des Logarithmierungsvorganges nicht zu den in der Praxis überaus störenden Fehlaiannen führen.

Für eine Schaltungsanordnung /ur Messung der Pegeldiffc«nz zweier Modulationsspannungen, mit zwei gleich ausgelegten, aus je einem Eingangsverstärker und einer Gleichrichterschaltung aufgebauten Eingangskanälen, die aus den beiden Modulationsspannungen zwei deren Verlauf folgende Gleichspannungen gleicher Polarität herstellen und einem mit der Umschaltfrequenz / schaltenden, vorzugsweise elektronischen Umschalter zur wechselweisen Abtastung und Übertragung zuführen, »-ei der die aus der abwechselnden Abtastung der von den beiden Modulationsspannungen abgeleiteten und deren Spannu&gsamplituden proportionalen Gleichspannungen resultierende und deren Verlauf folgende Gleichspannung, deren bei unterschiedlich großen Gleichspannungen im Takte der Umschaltfrequenz/ auftretende Amplitudenschwankungen der Spannungsdifferenz der beiden Modulationsspannungen proportional ist, mit Hilfe eines Kondensators abgetrennt und die verbleibende, umschalttaktfrequente, rechteckförmige Wechselspannung zur Messung und Anzeige ihrer der Differenz der beiden Modulationsspannungen proportionalen Amplitude über einen Wechselspannungsverstärker und einen Gleichrichter einem Spannungsdiskriminator zugeführt wird, ist nach der Erfindung zur Messung der Pegeldifferenz der beiden Modulationsspannungen eine direkt dem Umschalter nachgeschaltete und vorzugsweise mit einer Ansteuerungsstufe versehenen Logarithmierstufe vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird der zum Pegelvergleich benutzte Pegelbereich durch eine Spannungsschwelle nach niedrigen Werten hin begrenzt, damit eventuell in einem der Kanäle vorhandene, wegen ihrer Frequenzlage und ihres niedrigen Pegels jedoch nicht störende Fremdspannungen (z. P. Brumm) keine Anzeige bewirken. Diese Spannungsschwelle wird, um völlig gleichmäßige Behandlung der beiden zu vergleichenden Kanäle sicherzustellen, vorzugsweise in die Ansteuerungsstufe für die Logarithmierung gelegt. Ferner wird die für unterschiedliche Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Vergleichsgerätes erforderliche, verschieden große Prüfempfindlichkeit dadurch eingestellt, daß der Wechselspannungsverstärker über eine Gegenkopplung in seiner Verstärkung regelbar ist und daß der Spannungsdiskriminator eine konstante, von der am Gerät eingestellten Prüfempfindlichkeit unabhängige Ansprechschwelle besitzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.

Die beiden Eingangskanäle des in der Figur schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Modulationsvergleichsgerätes bestehen in bekannter Weise aus je einem Eingangsverstärker 1 und 2, die beide gleich ausgelegt sind sowie aus je einer Gleichrichterschaltung 3 und 4, die beide die gleiche Auf- und die gleiche Entladezeitkonstante haben und so geschaltet sind, daß die von ihnen aus den beiden zu vergleichenden und in den Eingangsverstärkern 1 und 2 im gleichen Maße verstärkten Modulationsspannungen S₁ und S₂ erzeugten zeitlich schwankenden Gleichspannungen G₁ und G₂ die gleiche Polarität

haben. (In der Figur sind nur der Amplitudenverlauf der Modulationsspannung S₂ und der Amplitudenverlauf der aus ihr erzeugten Gleichspannung G₂ eingezeichnet.) Ein vorzugsweise elektronischer Umschalter 5 tastet abwechselnd jeweils während gleich

ίο langen Zeiten, die von den Gleichrichtern 3 und 4 erzeugten Gleichspannungen G₁ und G₂ ab. Die unmittelbar hinter dem Umschalter entstehende Rechteckspannung enthält die beiden Gleichspannungen, da die größere Gleichspannung den Maximalwert und die kleinere Gleichspannung den Minimalwert dieser Rechteckspannung bildet. Die aus der Abtastung resultierende und bei einer Pegeldifferenz der Eingangsspannungen S₁ und S_s im Takte der Umschaltfrequenz / des Umschalters 5 schwankende

»ο Gleichspannung G_R, deren taktfrequente Amplitudenschwankungen proportional der Spannungsdifferenz zwischen den beiden zu vergleichenden Modulationsspannungen S₁ und S₈ sind, wird über eine Ansteuerungsstufe 6 der nachgeschalteten Logarithmierstufe 7

»5 zugeführt und dort logarithmiert. Die am Ausgang dieser Stufe anliegende, im Takt der Schaltfrequenz / des Umschalters 5 schwankende Spannung G_HL ergibt nach Abtrennung ihres Gleichspannungsanteiles mit Hilfe eines Kondensators 8 eine der Pegeldifferenz der beiden zu vergleichenden Modulationsspannungen S₁ und S₄ proportionale, rechteckige Wechselspannung mit der Frequenz/, die über einen Wechselspannungsverstärker 9 und einen Gleichrichter 10 einem Spannungsdiskriminator 11 zur Prüfung ihrer

Amplitude zugeführt wird. Für die Funktion der Anordnung ist es dabei von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Abtrennung des Gleichstromanteils nach der Logarithmierung erfolgt und nicht vorher, da nur so erreicht wird, daß die Differenz der

*o Logarithmen log G₁ — log G, und nicht der Logarithmus der Differenz log (G₁ — G₂) gebildet wird.

Um eine völlig gleiche Behandlung der beiden zu vergleichenden Modulationsspannungen S₁ und S, bzw. ihrer Gleichspannungen G, und G_? zu erreichen,

wird die Ansprechschwelle vorzugsweise in die den beiden zu vergleichenden Spannungen G₁ und G., gemeinsame Ansteuerungsstufe 6 gelegt. Ein Prüfbereich bis 40 dB unter Maximalaussteuerung genügt, um mit Sicherheit eine laufende Kontrolle der Pegelgleichheit zu erzielen. Andererseits verhindert diese Ansprechschwelle, daß unterhalb dieses Pegelbereichs liegende, wegen ihrer Frequenzlage und ihres niedrigen Pegels nicht unbedingt störende Fremdspannungen einen Fehlalarm auslösen.

Unterschiedliche Prüfempfindlichkeiten werden durch Änderung des Übertragungsmaßes des Wechselspannungsverstärkers 9 mittels einer Gegenkopplung eingestellt. Dies bietet den Vorteil, daß dieser Verstärker unabhängig von der jeweils eingestellten

Prüfempfindlichkeit übersteuerungsfest ist und daß

der Spannungsdiskriminator 11 auf einen technisch

optimalen, festen und damit leicht zu stabilisierenden

Schwellwert eingestellt werden kann.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht weniger darin, daß Schaltelemente für die Erzeugung der zweiten logarithmischen Kennlinie eingespart werden, als darin, daß nicht mehr die hohen Ansprüche an die Gleichheit zweier logarithmischer

Kennlinien gestellt werden müssen. Es genügt vielmehr, nur eine, und zwar eine beliebige logarithmische Kennlinie zu erzeugen. Abweichungen dieser einen Kennlinie vom logarithmischen Verlauf bewirken nur noch eine gewisse Pegelabhängigkeit der Prüfempfindlichkeit. Sie können jedoch, auch wenn sie sehr groß sind, bei gleichem Pegel der zu vergleichenden Modulationsspannungen niemals zu den in der Praxis sehr störenden Fehlalarmen führen.

Die Logarithmierung der beiden zu vergleichenden Modulationsspannungen 5, und S₂ bzw. der aus der Abtastung ihrer Gleichspannungen G, und G₂ resultierenden Gleichspannung G_R ist z. B. sehr einfach mit Hilfe einer herkömmlichen Logarithmierdiode durchführbar. Versuche haben ergeben, daß ohne größeren Aufwand in einem für die vorgesehene Anwendung vorteilhaften Pegelbereich von etwa 40 dB die Prüfgenauigkeit auf ^l/»dB konstant gehalten werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die nach der Logarithmierung und nach Abtrennung des Gleichspannungsanteils vorliegende sehr kleine Differenzspannung unmittelbar als Wechselspannung mit einer konstanten, durch die Umschaltfrequenz des Umschalters bestimmten Frequenz auftritt und in einem selektiven Wechselspanaungsverstärker verstärkt werden kann.

Die erforderliche Stabilität kann in diesem Wechselspannungsverstärker mit weit geringerem Aufwand erzielt werden als in den beiden bisher erforderlichen Gleichspannungsverstärkern. Entsprechend geringere Anforderungen ergeben, sich auch für die Stromversorgung.

ίο Die Abtast- bzw. Umschaltfrequenz des Umschalters und damit die Frequenz der im Wechselspannungsverstärker zu verstärkenden Wechselspannung wird zweckmäßig so gewählt, daß Störspannungen, vor allem der Netzfrequenz und ihrer Oberwellen,

»5 mit Hilfe sehr einfacher Siebmittel, insbesondere mit Hilfe der ohnehin erforderlichen Koppelkondensatoren, wirksam unterdrückt werden können. Bewährt haben sich Umschaltfrequenzen von einigen kHz. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, daß es vor-

ao teilhaft ist, als Umschalter nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, einen, mechanischen, sondern einer elektronischen Schalter unter Verwendung von Halb leitern zu verwenden., da dieser eine weit höhen Betriebssicherheit als ein mechanischer Umschalte gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Messung der Pegeldifferenz zweier Modulationsspannungen, mit zwei gleich ausgelegten, aus je einem Eingangsverstärker und einer Gleichrichterschaliung aufgebauten Eingangskanälen, die aus den beiden Modulationsspannungen zwei deren Verlauf folgende Gleichspannungen gleicher Polarität herstellen und einem mit der Umschaltfrequenz (/) schaltenden, vorzugsweise elektronischen Umschalter zur wechselweisen Abtastung und Übertragung zuführen, bei der die aus der abwechselnden Abtastung der von den beiden Modulationsspannungen (S, und S₂) abgeleiteten und deren Spannungsamplituden proportionalen Gleichspannungen (G₁ und G₂) resultierende und deren Verlauf folgende Gleichspannung (G_s), deren bei unterschiedlich großen Gleichspannungen (G, und G₂) im Takte der Umschaltfrequenz (J) auftretende Amplitudenschwankungen der Spannungsdifferenz der beiden Modulationsspannungen (S₁ und S₂) proportional ist, mit Hilfe eines Kondensators (8) abgetrennt und die verbleibende, umschalttaktfrequente, rechteckförmige Wechselspannung (M) zur Messung und Anzeige ihrer der Differenz der beiden Modulationsspannungen (S₁ und S₂) proportionalen Amplitude, über einen Wechselspannungsverstärker (9) und einen Gleichrichter (10) einem Spannungsdiskriminator (11) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Pegeldifferenz der beiden Modulationsspannungen eine direkt dem Umschalter (S) nachgeschaltete und vorzugsweise mit einer Ansteuerungsstufe (6) versehenen Logarithmierstufe (7) vorgesehen ist.

2. Modulationsvergleichsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsverstärker (9) selektiv und über eine Gegenkopplung in seiner Verstärkung regelbar ist und daß der Spannungsdiskriminator (11) eine konstante, von der eingestellten Prüfempfindlichkeit unabhängige Ansprechschwelle besitzt.

3. Modulationsvergleichsgerät nach den An-Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise für die beiden zu vergleichenden Spannungen gemeinsame Schwelle den zum Pegelvergleich benutzten Pegelbereich nach niedrigen Pegelwerten hin begrenzt. s°