DE2042784C3 - Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für ein Puls-Colde Modulationssystem - Google Patents
Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für ein Puls-Colde ModulationssystemInfo
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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 An 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, An)-. Demzufolge
kann die Änderung durch en.brechende Ver- ^■hiehung der Polfrequenzen des A^näherungsneizwerks
um (A1; An)- 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
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 (2)
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
(An 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.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |