DE2042784A1 - Verfahren zur automatischen Verstar kungsregelung und Vorrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur automatischen Verstar kungsregelung und Vorrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens

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DE2042784A1 DE19702042784 DE2042784A DE2042784A1 DE 2042784 A1 DE2042784 A1 DE 2042784A1 DE 19702042784 DE19702042784 DE 19702042784 DE 2042784 A DE2042784 A DE 2042784A DE 2042784 A1 DE2042784 A1 DE 2042784A1
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Description

Dipl.-Ing. Reinhold Kramer on/ 97RA
PATENTANWALT £\J H Δ I 0 H
βΟΟΟ München 12 70/8735
Msxia-Birnbaum-Straße 1
Telefon 6SQ5S3
3?ujitsu Limited
1,015» Kamikodanaka, Eawasaki-shi, Kanagawa-ken Japan
Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung und fl
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung, insbesondere für ein Puls-Code Modulationssystem.
Bei einem Puls-Code Modulationssystem werden die durch einen Telegrafie-Entzerrer einer Vorstufe gesendeten und ä durch eine Leitung übertragenen Signalimpulse entzerrt und verstärkt und der Pegel des verstärkten Signalpulses wird mit dem .Ansprechpegel des ÜJelegrafie-Entzerrers verglichen. Je nachdem, ob der verstärkte Signalpegel grosser oder kleiner als der Ansprechpegel ist, werden die übertragenen Signalimpulse als binäre "1M oder als binäre w0n beurteilt. Im Falle einer binären M1M wird wieder ein Pulssignal, dme einer binären Ml" entspricht, er-
■ ■- 2 109812/1510
zeugt und über die Übertragungsleitung ausgesandt. Wenn in diesem Fall der Pegel des empfangenen Pulses durch Änderung der Eigenschaften der Übertragungslei tung^ wie durch eine Temperaturänderung beträchtlich schwankt, müssen die Signalwerte für das binäre "1" und nOn im Telegrafie-Entzerrer falsch beurteilt werden.
Um dies zu vermeiden, ist es üblich, entweder eine automatische Schwellwertregelschaltung (AiDC) zu verwenden, die die Ansprechschwelle durch Erfassen der Änderung der Charakteristik der Übertragungsleitung ändert oder eine automatische Verstärkungsregelschaltung (AGC) vorzusehen, die durch Verändern der Verstärkung des Entzerrungsverstärkers den Signalpegel auf einem konstanten Wert hält. Um den Freiheitsgrad der Systembemessung zu vergrössern, war es sehr zweckmässig, eine automatische Regelschaltung mit einer /f-Kennlinie zu benutzen, die die !frequenzcharakteristik der Verstärkung des Entzerrungsverstärkers mit der Neigung yf dB entsprechend der Frequenzcharakteristik der Leitungsdämpfung verändert· Wie später im einzelnen ausgeführt, bedingt eine derartige Eegelung insbesondere im Bereich hoher Frequenzen grosse Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter automatischer Verstärkungsregelschaltungen zu vermeiden und eine im Bereich hoher Frequenzen verwendbare ver-
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"■■'-. 2ΌΛ2784
besserte Verstärkungsregelschaltung zu schaffen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere veränderbare Entzerrerschaltungen und zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme Reaktanzen vorgesehen sind, die in Kaskade geschaltet sind und dass Mittel vorgesehen sind, um die veränderbaren Reaktanzen derart zu steuern, dass sich die Pol- bzw. Eigenfrequenzen der veränderbaren Entzerrerschaltungen mit dem Quadrat des Verhältnisses zwischen der normalen Leitungsdämpfung (dB) Λ und der zufolge einer Dämpfungsänderung veränderten Leitungsdämpfung (dB) ändern.
Es wird also vorzugsweise für die Anwendung in einem POM-Signalentzerrer ein mehrstufiges veränderbares Entzerrungsnetzwerk mit einer veränderbaren Reaktanz vorgesehen und es werden die veränderbaren Reaktanzen gemeinsam so gesteuert, dass die Dämpfungsänderung der Leitung kompensiert wird.
Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten automatischen
Verstärkungsregelschaltung
Fig. 2A und
Fig. 2B Blockdiagramme von erfindungsgemässen automatischen
1 0 9 ■ '' ? I 1-510
Verstärkungsregelschaltungen Fig. 3 die Schaltung nach Fig. 2B im Detail.
In Fig. 1 ist eine bekannte automatische Verstärkungsregelschaltung mit geneigter Kennlinie dargestellt. Sie besteht aus einer Eingangskiemme 5, einem Spitzenwertdetektor 2, der den Spitzenwert der entzerrten Wellenform einer Ausgangsklemme 6 eines Entzerrungsverstärkers 1 erfasst, ferner aus einer Steuerschaltung 3, die die Ausgangsgrösse des Spitzenwertdetektors 2 verstärkt und ein Steuergleichstromsignal erzeugt, sowie aus einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung 4, die die Leitungscharakteristik annähert und ein durch die Steuerschaltung 3 gesteuertes variables Element besitzt.
Bei der bekannten automatischen Verstärkungsregelschaltung, die beispielsweise einen variablen Entzerrer des Bodetyps enthält, approximiert die automatische Verstärkungssteuerschaltung die Dämpfungsfrequenzcharakteristik der Dämpfungsänderung der Leitung und ändert die Dämpfungscharakteristik des variablen Entzerrers und kompensiert die Dämpfungsänderung durch Steuern eines variablen Widerstandselementes abhängig von der Änderung der Eingangsgrösse an der Klemme 5·
Es ist aus den folgenden Gründen sehr schwierig, die bekannte automatische Verstärkungsregelschaltung wie einen variablen Entzerrer des Bodetyps in einem hohen Frequenz-
1 0 CJ ' ι '> / ι 5 1 ο - 5 -
■bereich zu verwirklichen:
a) der Bereich der Kompensation der Dämpfungsänderung ist auf zwei Neper begrenzt
b) die Verwirklichung der Schaltung ist sehr kompliziert
c) es ist erforderlich, ein veränderbares Widerstandselement und eine Induktionsspule zu verwenden·
Durch die Erfindung werden diese Nachteile der bekannten automatischen Verstärkungsregel schaltung überwunden. Die Erfindung wird nun im Detail erläutert.
Der relative logarithmische Wert der Übertragungsverluste ™ einer Übertragungsleitung ist im Bereich hoher Frequenzen angenähert proportional zur yf.
Es seien mit KQ und L die normale Leitungskonstante und die normale Leitungsdämpfung in Dezibel bezeichnet. Dann gilt die folgende Beziehungj
" (dB) (1)
Wenn sich in Gleichung (l) zufolge einer Änderung der
Leitungsdämpfung Eq bzw. L in K-, bzw. L1 ändern, wird die folgende Gleichung erhalten:
f (-ir-)2 (2)
Gleichung (2) zeigt die Form einer Parallelverschiebung der Charakteristik der vorherigen Leitungsdämpfung auf der
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Frequenzachse um (K^/Kq) . Demzufolge kann die Änderung durch entsprechende Verschiebung der Polfrequenzen des Annäherungs-
netzwerke um (K^/Kq) kompensiert werden. Die Erfindung stellt eine automatische Verstärkungsregel schaltung dar, bei der dieses Prinzip angewandt wird.
Die Ausführungsform dieser Erfindung gemäss den Figuren 2A und 2B enthält Entzerrungsverstärker 7» 8, 9 und 10, die die gewünschte Entzerrungsform für die normale Leitungscharakteristik erzielen. Es ist eine Eingangsklemme 11 für den in vder vorhergehenden Leitung verzerrten Puls vorgesehen, ferner sind Widerstände 12, 13 und 14 vorgesehen, die mit den gemeinsam gesteuerten variablen Elementen die veränderbaren Entζerrungsschaltungen bilden. Ausserdem sind veränderbare kapazitive Halbleiterelemente 15» 16 und 17 vorhanden, die dazu dienen, durch Verändern der Kapazitätswerte die Polfrequenzen zu verändern. Die Schaltung enthält ausserdem eine Ausgangskiemme 18, die für die Ausgabe der entzerrten Wellenform vorgesehen ist und für den Eingang eines im Blockdiagramm nicht dargestellten Taktsteuerungs- und Diskriminatorkreises. Eine vorhandene Steuerschaltung 20 enthält einen Gleichstromverstärker zur Steuerung der erwähnten veränderbaren Elemente und eine Spitzenwertdetektorschaltung 19 erfasst den Spitzenwert der entzerrten Ausgangswelle. Bei der Schaltung nach Fig. 2A sind die Potentiale an den drei Verbindungsstellen zwischen dem Widerstand 12 und dem veränderbaren kapazitiven Element 15, zwischen dem Widerstand 13 und dem veränderbaren kapazitiven Element 16
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sowie zwischen dem Wider st and 14 und dem veränderbaren kapazitiven Element 17 auf dem gleichen konstanten Gleichspannungspegel festgehalten.
Fig. 3 zeigt die das Blockdiagramm der Fig. 2B betreffende Schaltung im. einzelnen. Bei der Schaltung nach Fig. 3 enthalten der Entzerrungsverstärker 7 und die Widerstände 12 einen Transistor 24, einen Kondensator 21 und Widerstände 22, 23, 25, 26 und 27. Der mit der Eingangsklemme 11 verbundene Kondensator 21 ist mit der Basis des Transistors und der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 22 und ^ 23 verbunden. Die andere Klemme des Widerstandes 23 ist geerdet und die des Widerstandes 22 ist mit dem positiven Pol +V einer Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 24 ist über einen Widerstand 25 an den positiven Pol +V der Spannungsquelle angeschlossen und der Emitter des Transistors 24 liegt über einen Widerstand 26 an Erde. Die Verbindungsstelle zvrischen dem Emitter des Transistors 24 und dem Widerstand 2!6 ist durch den Widerstand 27 und einen Kondensator 28 mit der Kathode eines in der Kapazität ver- ä änderbaren Halbleiterelementes 15 verbunden, dessen Anode an die Eingangsklemme 11* angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 25 und dem Kollektor des Transistors 24 ist über einen Kondensator 29 an die nächste Entzerrungsverstärkerstufe 8 angeschlossen· Die Funktion der Entzerrungsverstärker 8 und 9 entspricht der des Entzerrungsverstärkers 7» so dass eine Erklärung dieser
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Verstärker nicht erforderlich erscheint.
Die Spitzenwertdetektorschaltung 19 besteht aus einer Gleichrichterdiode 47, einem Kondensator 48 und Widerständen 45, 46 und 49. Die Ausgangskiemme 18 ist mit der Verbindungsstelle des Widerstandes 45 und des Widerstandes 46 verbunden. Der andere Anschluss des Widerstandes 46 ist geerdet und der des Widerstandes 45 mit dem positiven Pol +V der Spannungsquelle verbunden. Die Anode der Gleichrichterdiode 47 ist mit der Ausgangskiemme 18 verbunden und die Kathode dieser Diode mit einem Anschluss eines Parallelkreises,der aus dem Kondensator und dem Widerstand 49 besteht. Der zweite Anschluss des Parallelkreises ist geerdet. Die Verbindungsstelle zwischen der Kathode der Diode 47 und dem Anschluss des erwähnten Parallelkreises ist mit der Basis eines Transistors 50,der Steuerschaltung 20 verbunden.
Die Steuerschaltung 20 besteht aus Transistoren 50, 54 und 60, Widerständen 51, 53, 55, 58, 61, 62, 63 und 64, Dioden 52, 56 und 66, der Zenerdiode 57 und einem Kondensator 59· Der Kollektor des Transistors 50 ist geerdet und der Emitter dieses Transistors über den Widerstand 51 mit dem negativen Pol -V der Spannungsquelle verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 51 und dem Emitter des Transistors 50 ist über die Diode 52 anpie Basis des Transistors 54- angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand 53 am positiven Pol +V der Spannungsquelle liegt. Der Emitter des Transistors 54 ist über den Widerstand 55 und die Dioden 56 und 66 an den
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negativen Pol -V der Spannungsquelle angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 53 "und dem Kollektor des Transistors 54- ist über die Zenerdiode 57 mit einem Anschluss eines aus dem Widerstand 58 und dem Kondensator 59 bestehenden Parallelkreises verbunden, dessen anderer Anschluss am negativen Pol -V der Sp anjrnxn gsquell e liegt .Die Dioden 52, 56 und 66 und die Zenerdiode 37 sind für die Einstellung der Gleichspannungspegel des Transistors 54- vorgesehen und der Kondensator 59 dient dazu, in der Steuerschaltung 20 eine Störschwingung zu verhindern. Die Verbindungsstelle j zwischen dem erwähnten Parallelkreis und der Anode der Diode 57 ist mit der Basis des Transistors 60 verbunden, dessen Emitter am negativen Pol -V der Spannungsquelle liegt. Der Kollektor des Transistors 60 ist über den Widerstand 61 am positiven Pol +V der Spannungsquelle angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen dem Kollektor des Transistors 60 und dem Widerstand 61 ist, wie Fig· 3 zeigt, über Widerstände 62, 63j bzw. 64· mit den in der Kapazität variablen Elementen 15, 16 und 17. verbunden.
Jede Stufe der Entzerrungsverstärker hat eine vorgegebene Polfrequenz bzw. Eigenfrequenz und diese wird durch eine veränderbare Kapazität gesteuert. Wenn zufolge einer Dämpfungsänderung der Leitung der Eingangspegel abnimmt und sich in Übereinstimmung damit der Ausgangspegel des Entzerrungsverstärkers an der Klemme 18 verringert, erfasst die Spitzenwertdetektorsehaltung 19 diesen Pegel und lie Steuerscha.tung veranlasst, dass deiJKapazitätswert der in tier Kapazität ver-
1 0 8 0 1 ? / 1 5 1 0 _ 10 __ ' ■
nspects*
änderbaren Elemente 15» 16 und 17 abnimmt. Hierdurch nimmt jede der Polfrequenzen der Entzerrungsverstärker um (Kq/K-, ) des Anteils der Leitungsdämpfungsänderung zu. Dadurch wird der Anteil der Leitungsdämpfungsänderung kompensiert. Nimmt der Eingangspegel zu, dann verläuft der Vorgang umgekehrt und die Dämpfungsänderung wird ebenfalls kompensiert. Die entzerrte Ausgangswelle kann also stets konstant gehalten werden. Bei dem Beispiel nach Fig. 2 sind drei Stufen veränderbarer Entζerrungsschaltungen vorgesehen. Die Anzahl der Stufen kann jedoch je nach Anpassungsgrad der Schaltung beliebig gewählt werden.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist die veränderbare Entzerrungsschaltung aus den einfachsten Elementen wie einem Widerstand und einem Kondensator zusammengesetzt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Der Schaltungsaufbau wird durch die beschriebene Erfindung sehr einfach und es kann die automatische Verstärkungsregelung sehr leicht in einem Bereich rhoher Frequenzen durchgeführt werden. Die automatische Verstärkungsregelschaltung gemäss dieser Erfindung kann ferner leicht als integrierte Schaltung aufgebaut werden line es ist möglich, sie auf ein KLeinstmass herabzusetzen*
2 P&tentsnsprüelis
Figuren i fels 3
* 0 9 : > 1 '.\ / ι 5 1 0

Claims (2)

70/8735 ti P a t e η t a η s ρ r ü c h e
1. Verfahren zur automatischen TerstärkmigsregelTins insbesondere für ein Puls-Code Modulationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere veränderbare Entzerrerschaltungen (7, 8, 9) und zwischen einer Eingangsklemme (11) und einer Ausgangsklemme (18) Reaktanzen (15, 16, 17) vorgesehen sind, die in Kaskade geschaltet sind und dass Mittel (19, 20) vorgesehen sind, um die veränderbaren Reaktanzen derart zu steuern, dass sich die Polbzw. Eigenfrequenzen der veränderbaren Entzerrerschaltungen mit dem Quadrat des Verhältnisses zwischen der normalen Leitungsdämpfung (KQ in dB) und der zufolge einer Dämpfungsänderung veränderten Leitungsdämpfung (K1 in dB) ändern.
2. Vorrichtung für die Durchführung eines Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Λ dass die Mittel (19, 20) zum Steuern der veränderbaren Reaktanzen (15» 16, 17) einen Spitzenwertdetektor (19) und einen Steuerkreis (20) umfassen, wobei der Spitzenwertdetektor den Spitzenwert der Wellenform der Ausgangsgrösse erfasst, die Ausgangsgrösse des Spitzenwertdetektors durch den Steuerkreis verstärkt wird und die Ausgangsgrösse des Steuerkreises entsprechend den veränderbaren Reaktanzen zugeführt wird.
109 Π 7/1 5 -j Q
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