DE2042784C3

DE2042784C3 - Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für ein Puls-Colde Modulationssystem

Info

Publication number: DE2042784C3
Application number: DE2042784A
Authority: DE
Inventors: Isao Machida Fudemoto; Tadao Kawasaki Kanagawa Miyamura; Tsutomu Sagamihara Yoshibayashi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1969-08-29
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1973-10-04
Also published as: FR2059287A5; JPS527304B1; DE2042784B2; DE2042784A1; US3671886A; GB1269750A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für ein Puls-Code-Modulationssystem.

Bei einem Puls-Code-Modulationssystem werden die durch einen Telegrafie-Fntzerrer einer Vorstufe gesendeten und durch eine Leitung übertragenen Signaiimpulse entzerrt und verstärkt, und der Pegel des verstärkten Signalpulses wird mit dem Ansprechpegel des Telegrafie-Entzerrers verglichen. Je nachdem, ob der verstärkte Signalpegel größer oder kleiner als der Ansprechpegel ist, werden die übertragenen Signalimpuise als binäre »1« oder als binäre »0« beurteilt. Im Falle einer binären »1« wird wieder ein Pulssignal, das einer binären »1« entspricht, erzeugt und über die Übertragungsleitung ausgesandt. Wenn in diesem Fall der Pegel des empfangenen Pulses durch Änderung der Eigenschaften der Übertragungsleitung, wie durch eine Temperaturänderung, beträchtlich schwankt, müssen die Signalwerte für die binäre »1« und »0« im Telegrafie-Entzerrer falsch beurteilt werden.

Um dies zu vermeiden, ist es üblich, entweder eine automatische SehwellwertregelschalUing (ATC) 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 | /'-Kennlinie zu benutzen, die die Frequenzcharakteristik der Verstärkung des Entzerrungsver- stärkers mit der Neigung | f dB entsprechend der Frequenzcharakteristik der Leitungsdämpfung verändert. Wie später im einzelnen ausgeführt, bedingt eine derartige Regelung insbcondc;-? im Bereich hoher Frequenzen große Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Auigabe zugrunde, de Nachteile bekannter automatischer Verstärk ungsregelschaltunaen zu vermeiden und eine im Bereich hoher Frequenzen verwendbare verbesserte Verstarkungsreselschaltung zu schaffen.

Djs crfinduneseemäSe Verfahren ist dao.irch gekennzeichnet, daß mehrere veränderbare Enl/errerschaltungen, von denen jede eine veränderbare Reaktanz enthält, zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme hintereinandergeschaltet werden und daß die veränderbaren Reaktanzen derart gesteuert werden, daß sich die Pol- bzw. Eigenfrequenzen der veränderbaren Entzerrerschaltungen mil dem Quadrat des Verhältnisses zwischen der normalen Leitungsdämpfung (A₁₁ in dB) und der zufolge einer Dämpfungsänderung veränderten Leitungsdamplung (A', in dB) ändern.

Es wird also vorzugsweise für die Anwendung in einem PCM-Signalentz~errer 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 an Hand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten automatischen Verstärkungsregelschaltung,

F i g. 2A und 2B Bloekdiagrammc von erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsregeiscbaltungen.

F i g. 3 die Schaltung nach F i g. 2 B im Detail.

In Fig. 1 ist eine bekannte automatische Verstärkungsregelschaltung mit geneigter Kennlinie dargestellt. Sie besteht aus einer Fingangsklemme 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 Leitungscharakterislik annähen und ein durch die Steuerschaltung 3 gesteuertes variables Element besitzt.

Bei der bekannten automatischen Verslärkungsregelschaltung, 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 Frequenzbereich 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 Verstärkungsregelschaltiing

überwunden. Die Erfindung wird nun im Detail erläutert.

Der relative logarithmisehe Wer! der Ühcrtiajuim-, verlust^ einer Übertragungsleitung ist im Bereich hoher Frequenzen angenähert proportional zur | /.

Es seien mit A₀ und /. die normale Leitungskonstante und die normale Lciiungsdämpfung in Dezibel bezeichnet. Dann gilt die folgende Be/iehunsi:

L γϊ A_n j / (dB) (1,

Wenn sich in Cilcichung (1) zufolge einer Änd^nint» der Leitungsdämpfung A₁₁ bzw. /. in A₁ bzw. /.' andern, wird die folgende Gleichung erhallen:

!J - A, j f A₁,

/ A₁

Gleichung (2) zeigt die Form einer l'urivlleWcrsJiicbung der Charakteristik der vorherigen Leitunasdämpfung auf der Frequenzachse um (A, A_n)-. Demzufolge kann die Änderung durch en.brechende Ver- ^■hiehung der Polfrequenzen des A^näherungsneizwerks um (A₁; A_n)- kompensiert werden. Die Frfindung teilt eine automatische Verstärkungsregelschaltung Jar, bei der dieses Prinzip angewandt wird.

Die Ausführungsform dieser Erfindung gemäß den F i g. 2 A und 2 B enthält Fntzerrungsverstärker 7, 8, 9 und 10. die die gewünschte Entzerruiigsform für die normale Leitungscharakteristik erzielen. Fs ist eine Eingangsklemme 11 für den in der vorhergehenden Leitung verzerrten Puls vorgesehen, ferner sind Widerstände 12, 13 und 14 vorgesehen, die mit den gemeinsam gesteuerten variablen Elementen die veränderbaren Entzerrungsschaltungen 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 Ausgangsklemme 18. die für die Ausgabe der entzerrten Wellenform vorgesehen ist und für den Eingang tines 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 F ig. 2 A sind die Potentiale an den drei Verbindungsstellen zwischen dem Widersland 12 und dem veränderbaren kapazitiven Element 15, zwischen dem Widerstand 13 und dem veränderbaren kapazitiven 5" Element 16 sowie zwischen dem Widerstand 14 nnd dem veränderbaren kapazitiven Element 17 auf dem gleichen konstanten Gleichspannungspegel festgehalten.

F i g. 3 zeigt die das Blockdiagramm der Fig. 2 B betreffende Schaltung im einzelnen. Bei der Schaltung nach F i g. 3 enthalten der EnUerrungsv erstärker 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 24 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 j V einer Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor d?s Tinnsislors 24 ist über einen Widerstand 25 an den positiven Pol : V der Spannlingsquelle anecschlossen. und der Emitter des Transistors 24 liegt über einen Widersland 26 an Erde. Die Veroindungsstelle zwischen dem Emitter des Transistors 24 und dem Widerstand 26 ist durch den Widerstand 27 und einen Kondensator 28 mit der Kathode eines in der Kapazität veränderbaren I lalhleiterelementes 15 verbunden, dessen Anode an die Eingangsklemme Il' angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 25 und dem Kollektor des Transistors 24 ist über einen Kondensator 29 an die nächste F.nizerrungsverstärkersiufe 8 angeschlossen. Die Funktion der Fnt/errimgsversLärker 8 und 9 entsp'i'-hl der des Fntzerrungsscrstärkers 7. so daß eine Erklärung dieser Verstärker nicht erforderlich erscheint.

Die Spitzenwertdetektorschaltung 19 besteht aus einer Gleichrichlcrdiode 47. einem Kondensator 48 und Widerständen 45. 46 und 49. Die Ausgangsklemme 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 \ der Spannungsquelle verbunden. Die Anode der Gleichrichterdiode 47 ist mit der Ausgangsklemme 18 verbunden und die Kathode dieser Ciode mit einem Anschluß eines Parallelkreises, der aus dem Kondensator 48 und dem Widerstand 49 besieht. Der zweite Anschluß des Parallelkreises ist geerdet. Die Verbindungsstelle zwischen der Kathode der Diode 47 und dem Anschluß des erwähntjn Parallelkreises ist mit det 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 relativen Pol Γ der Spannungsquelle verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 51 und dem Emitter des Transistors 50 ist über die Diode 52 an die Basis des Transistors 54 angeschlossen, dessen Kollektor über cmen Widerstand 53 am positiven Pol 1 Γ der Spannungsquelle liegt. Der Emitter des Transistors 54 ist über den Widerstand 55 und die Dioden 56 und 66 an den 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 ^;.ind dem Kondensator 59 bestehenden Parallelkreises verbunden, dessen anderer Anschluß am negativen Pol \ der Spannungsquelle liegt. Die Dioden 52, 56 und 66 und die Zenerdiode 57 sind für die Einstellung der Gleichspannungspegel des Transistors 54 vorgesehen, und der Kondensator 59 dient dazu, in der Steuerschaltung 20 eine Slörsehwingung zu verhindern. Die Verbindungsstelle /wischen dem erwähnt.η Parallelkreis und der Anode der Diode ist mit der Basis des Transistors 60 verbunden, dessen Emitter am negativen Pol (·' 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 F i g. 3 zeigt, üher Widerstände 62. 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 Eingangspcgel abnimmt und sich in Übereinstimmung damit der Ausgangspcgel des Entzerrungsverstärkers an der Klemme 18 verringert, erfaßt die Spitzenwcrldetektorschallung 19 diesen Pegel, und die Steuerschaltung 20 veranlaßt, daß der Kapazitälswcrt der in der Kapazität veränderbaren Elemente 15, 16 und 17 abnimmt. Hierdurch nimmt jede der Polfrequenzen der Entzerrungsverstärker um (KJK₁)² des Anteils der Leitungsdämpfungsändcrung zu. Dadurch wird der Anteil der Lcitungsdämpfungsänderung kompensiert. Nimmt der Eingangspegel zu, dann verläuft der Vorgang umgekehrt, und die Dämpfungsänderung wird ebenfalls kompensiert. Die entzerrte Ausgangswclle kann also stets konstant gehalten werden. Bei dem Beispiel nach Fig. 2 sind drei Stufen veränderbarer Entzcrrungsschaltungen vorgesehen. Die Anzahl der Stufen kann jedoch je nach Anpassungsgrad der Schallung beliebig gev/ählt werden.

Bei der Schaltung nach F i g. 2 ist die veränderbare a Entzerrungsschaltung aus den einfachsten Elementen wie einem Widerstand und einem Kondensator zusammengesetzt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Der Schallungsaufbau wird durch die beschriebene

ίο Erfindung sehr einfach, und es kann die automatische Verstärkungsregelung sehr leicht in einem Bereich hoher Frequenzen durchgeführt werden. Die automatische Vcrstärkungsregclschaltung gemäß dieser Erfindung kann ferner leicht als integrierte Schaltung aufgebaut werden, und es ist möglich, sie auf ein Kleinstmaß herabzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren /ur automatischen Verstärkungsregelung, insbesondere für ein Puls-Code-Modulationssystem, dadurch gekenn ζ eichnet. daß mehrere veränderbare Entzerrerschaltungen (7, 8. 9). von denen jede eine veränderbare Reaktanz (15. 16. 17) enthält, zwischen einer Eingangskiemme (11) und einer Ausgangsklemme (18) hintereinandergeschaltet werden und daß die veränderbaren Reaktanzen derart gesteuert werden, daß sich die Pol- bzw. Eigenfrequenzen der veränderbaren Entzerrerschaltungen mit dem Quadrat des Verhältnisses zwischen der normalen Leitungsdämpfung (A_n in dB) und der zufolge einer Dämpfungsänderung verändcrlen Leitungsdämpfung (A', in dB) ändern.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, 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.