DE2264110B2 - Welle nformentzerrungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sbh auf eine Wellenformentzerrungsanordnung zur Verwendung in einem Verstärker, der in eine übertragungsleitung eines Ubertragungssystems mit Impulsverstärkung, wie eines PCM-Systems, eingesetzt ist.

Ein Stück einer übertragungsleitung mit Impulsverstärkung besteht aus Verstärkern 1 und 2 und einer übertragungsleitung 3, wie in F i g. 1 gezeigt. Jeder Verstärker besteht aus einem Entzerrungsverstärkerteil EQ zum Kompensieren eines Leitungsverlustes und zur Wellenformentzerrung und aus einem Wellenformreproduzierteil RG, dem die entzerrte Wellenform zugeführt wird, um eine gewünschte Wellenform zu erzeugen und diese an die Leitung anzulegen.

Ein Ausgangssignal S(t) von dem Verstärker 1 ist in der Praxis ein Impulszug, der aus vielen Impulsen besteht und der nicht immer zwei Pegel aufweist. Zur Vereinfachung der Beschreibung geht jedoch die folgende Beschreibung von der Annahme aus, daß das übertragungssystem binär ist und daß es sich um einen Signalimpuls handelt. Das Ausgangssignal wird an die Leitung 3 angelegt, auf der das Signal durch die Hochn-equenz-Grenzeigenschaft der Leitung verzerrt wird und als Ergebnis wird seine Amplitude gedämpft und wird seine Wellenform schlecht erkennbar. Das Signal S(O wird an den Verstärker 2 in solcher Form angelegt, wie es durch g(l) angezeigt ist. Wenn das Signal g(i) unverändert bleibt, ist die Wellenformreproduzierung in dem Verstärker 2 unmöglich, weshalb der Leitungsvti-lust des Signals kompensiert wird und gleichzeitig dessen Wellenform durch den Entzerrungsverstärkerteil EQ des Verstärkers 2 in einer solchen Weise geformt wird, daß eine Zwischenzeichenstörung vermieden wird.

Je nachdem, ob das geformte Ausgangssignal größer oder kleiner als ein Schwellwert ist, wird dieselbe Wellenform wie das ausgesandte Signal S(r) reproduziert.

Bei einer solchen übertragungsleitung mit Verstärkung ist es ein übliches Entwirfskriterium, daß ein empfangenes Signal mit konstanter Amplitude und Wellenform durch den Entzerrungsverstärkerteil EQ aus dem Eingangssignal S(t) ohne Rücksicht auf die Verteilung in der Leitungslänge abgeleitet wird. Um dies auszuführen, ist es erforderlich, daß das Produkt L(f) ■ EQ(f) der übertragungsfunktion L(f) der Leitung und von EQ(f) des Entzerrungsverstärkerteils EQ des Verstärkers 2 zu allen Zeiten konstant ist. In bezug auf derartige Kennlinien L₁ (/) und L_?(/) der Frequenz/ gegen die Leitungsverlustkennlinie D(dB) in den Fällen, bei denen die Leitung lang und kurz ist, wie in F i g. 2 dargestellt ist, muß nämlich die Verstärkungskennlinie G des Entzerrungsverstärkerteils EQ derart sein, wie es jeweils durch QE₁ (/) und EQ₁(O angegeben ist. Im übrigen ist es schwierig, die Verstärkungskennlinie EQ₁ (/) in EQi if) zu dem Zweck zu ändern, daß ein Verstärker mit dem Entzerrungsverstärker EQ, der so entworfen ist, daß er die Kennlinie EQ₁(Z) hat, in dem Falle verwendet wird, bei dem die Leitung kurz ist. Um die Verstärkungskennlinie EQiif) auf EQ₂(f) zu verringern, ist es nämlich notwendig, einen Entzerrer zur Korrektur vorzusehen, und bei dieser Korrektur treten Fälle auf, bei denen eine Dämpfung gefordert wird, die z. B. einige 10 Dezibel übersteigt, und es ist in der Praxis schwierig, einen solch hohen Dämpfungsgrad bei hohen Frequenzen, wie einigen hundert MHz zu erreichen.

Bekannt ist auch eine Wellenformentzerrungsanordnung für eine übertragung mit Impulsverstärkung mit einer übertragungsleitung und einem darin eingesetzten Verstärker mit einem variablen Entzerrer, der durch eine Spannung gesteuert wird, die von einem Gleichrichter durch Gleichrichten des Ausgangssignals der Entzerrungsanordnung erzeugt wird (DT-AS 18 15 126). Bei dieser bekannten Anordnung wird die Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Länge der übertragungsleitung durch einen Differentialverstärker geändert. Auf die Beseitigung einer Phasenverzerrung der Impulse in bestimmtem Umfang ist dabei nicht Wert gelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenformentzerrungsanordnung zu schaffen, die

ν .

einer Verstärkung die in Abhängigkeit von der fr«, der übertragungsleitung verzerrten Signale ^rt entzerrt, daß eine Amplitudenverzerrung auf-■'^hen wird und daß eine Phasenverzerrung nur ^ beseitigt wird, wenn sie einen zugelassenen Wert

Ti^e Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des mchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere JjShrungsTonnen der Erfindung sind in den Unter- ^ef Erfindung wird nachfolgend beispielhaft an Hand der Zeichnung beschrieben in der sind

Fe I eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Hklrtraeungssystems mit Impulsverstärkung,

val eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinien eines Leitungsverlustes der übertragungs-

f feine graphische Darstellung der Frequenz-

der Verstärkung eines Entzerrungsver- ^

eine graphische Darstellung von Wellen- t rmQnektrcn einer empfangenen Wellenform, iormspektrcn ^^ _{dner empfangenen} Wellen-

^f0™gⁿ6^Pe^rin^C Blockschaltbild des Aufbaus eines Beitniels der Erfindung,

FJe 7 und 8 Darstellungen zur Detailerlauterung -ines Teils des Beispiels der F ig. 6 und

Fi g 9 eine Detaildarstellung eines Teils eines anderen Beispiels der Erfindung

Fe _Wird angenommen, daß em empfangenes Signal

R nach einer Gaußschen Kennlinie entzerrt wird. Dk empfangenen Signale r(r) und R(f) werden folgendermaßenausgedrückt: ^

tragungsleiiung ist. Wenn S(J) = 1 entsprechend einem Impuls ist, wird die Gleichung (4) wie folgt:

EQ(J) = A-z-'²^!² -e⁸¹⁷'.

Unter dem Gesichtspunkt des Frequenzbandes eincj Verstärkers berücksichtigt, ändert sich in dem Falle, daß e~'"^v-f\ das die Gaußsche Kennlinie des empfangenen Signals bezeichnet, konstant ist, das Frequenzband eines Entzerrungsverstärkers stark mit einer Änderung der Länge der übertragungsleitung. Dies bedeutet, daß die Kennlinie EQ₁ (f) eine derartige Kennlinie EQ, (/) wird, wie es durch eine ausgezogene Linie angegeben ist. Da dies sehr schwierig auszuführen ist, wie voranstehend beschrieben wurde, wird eine wesentliche Wellenformentzerrung erreicht, indem die Kennlinie EQ₂ (/) in ausgezogener Linie durch eine Kennlinie EO¹Af) ersetzt wird, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, die dasselbe Frequenzband wie die Kennlinie EQ₁ (/) hat. Folglich ist es notwendig, die Frequenzbänder der Kennlinien EQ_x(f) und EQ₂(f) einander gleich zu machen indem e~ -^: ^'^: der Gaußschen Kennlinie entsprechend der Leitungslänge geändert wird.

r wird so ausgewählt, daß e-^ * ^B >" konstant mit / = 1,5 /₀, wobei /₀ eine Folgefrequenz ist, gemacht wird, d. h.

1,5:TJT₀

(5)

(6)

R(J)

α _Ύ e

(D (2) worin c eine Konstante ist.
Deshalb gilt:

EQ[J) = .4-e^l/ \i^J«)

- Γ
L

l/T

40

KHL Hoe 2 T ein Zeitspalt und K eine Same ind uÜ Äi A und r Zahlen sind die ih mU einer Änderung der Leitungslange und in bHuiauf die Breite ändern, die als ein Verhältnis zu S Zeitspalt bei einem halben Wert des Spitzen-JJdS des Signal der Signalwellenform ausgedruckt ^iStWenn ein ausgesandtes Signal mit S(f) bezeichnet wird und wenn die Übertragungsfunktionen der Le.-Z! 3 und des Entzerrungsverstärkerte.ls EQ jeweils L L(/) und EQ(f) bezeichnet werden, ist das emp-Sngene Signal R(/) in folgender Form gegeben:

R₁/) = S(f)-L(f)EQ(f), (3)

woraus folgt:

EQi Z) = ^ · -Ö7

»- τ- .rf-

(4)

Es wird angenommen, daß die übertragungsleitung ein Frequenztiefpaß mit z. B. einer derartigen Verlustkennlinie ist, daß sich der Verlust mit einem Anstieg der Frequenz/ vergrößert, wie es in der folgenden Form ausgedrückt ist:

ß eine Konstante und / die Länge der Uber-Wenn sich r mit einer Änderung in der Leitungslänge / ändert, indem die Funktion der Gleichung (6) verwendet wird, ändert sich das Frequenzband der Kennlinie gering, und ein empfangenes Signal mit einer unterschiedlichen Impulsbreite wird erhalten, da τ in Beziehung zur halben Impulsbreite steht, wie voranstehend beschrieben wurde. Ein variabler Entzerrungsteil, welcher der Gleichung (7) genügt, kann durch ein bekanntes Verfahren ausgeführt weiden. Wenn die Kennlinie EQ (/) eingestellt wird, daß sie wie eine Gaußsche Kennlinie ist, die innerhalb eines zulässigen Wertes durch eine Welknformstörung mit Bezug auf eine Leitung einer gewünschten maximalen Länge beschränkt ist. wird das empfangene Signal in ein Gaußsches Zwischenzeichen mit schmaler Impulsbreite im Falle einer kürzeren übertragungsleitung entzerrt, wie es sich aus der Gleichung (6) ergibt, so daß eine Zwischenzeichenstörung vernachlässigt weiden kann. Da die Amplitude auf Grund der Spektrumdifferenz in der Gaußschen Kennlinie ansteigt, wird dieser Anstieg jedoch durch den Koeffizienten A gesteuert.

F i g. 4 zeigt die Spektren der empfangenen Wellenformen in den beiden Fällen und bei einem empfangenen Signal T₁(X) in dem Falle der kurzen Leitungslänge erhöht sich ein stetiger Verlust, wie ^2(/) > Ri(A ^{menr als oei} einem empfangenen Signal r_t(t) im Falle einer großer. Leitungslänge. In

2inem solchen Falle werden die Wellenformen der empfangenen Signale T₁ (t) und r₂(t) in dem Zeitbereich derart, wie es in F i g. 5 gezeigt ist. Die Impulsbreite des empfangenen Signals r(t) und die Steuerkonstante A mit linearer Amplitude werden ausgewählt, um eine Beziehung derart herbeizuführen, daß

A =

a )/b (7ϊ37ο · * - c/l,5»/o)

bei einer Normalisierung bei 100% Breite (K = 1,0). Somit ist es möglich, eine empfangene Gaußsche Wellenform zu erhalten, deren maximale Amplitude konstant ist, deren Impulsbreite aber schmaler bei einer Verringerung der Länge der übertragungsleitung wird. '5

Fig.6 stellt einen Entzerrungsverstärker 11 dar, der die Wellenformentzerrungsanordnung der Erfindung verwendet. Der Spitzenwert eines Ausgangssignals 20 wird durch einen Gleichrichterkreis 19 demoduliert, und die Verstärkung des Entzerrungsverstärkers 11 wird durch den demodulierten Spitzenwert über einen Gleichspannungsverstärker 18 in solcher Weise gesteuert, daß die Kennlinie EQ (/) in ihrer Beziehung mit der Leitungslänge / entsprechen kann, wie dies durch die Gleichung (7) ausgedrückt ist.

Der Entzerrungsverstärker 11 enthält einen Verstärker 12 mit linearer Verstärkung, einen variablen Entzerrer 13 und ein variables Dämpfungsglied 14. wie es durch die Gleichung (7) ausgedrückt ist.

Ein variables Element 15 des variablen Entzerrers 13 wird mit einer Spannung proportional zur Länge I der übertragungsleitung gesteuert, die durch die Gleichrichtung des Spitzenwertes des empfangenen Signals erhalten wird, und ein variables Element 16 des variablen Dämpfungsgliedes 14 wird gesteuert, indem die Spannung proportional zur Leitungslänge I in eine Spannung proportional zu f\ mittels eines Funktionsgenerators 17 umgesetzt wird.

Der variable Entzerrer 13 hat den folgenden Aufbau. Wenn die Längen einer übertragungsleitung einer maximalen Länge und einer kürzeren Leitung mit Z₁ und I₂ bezeichnet werden, ist die Kennlinie des variablen Entzerrers 13 in bezug auf die Leitungslänge I₂ wie folgt:

(9)

Dies ist gleich (^)²/ «nd |, ζ f umgesetzt aus der

ribl E 13

Frequenz/ der Kennlinie des variablen Entzerrers 13 in bezug auf die Leitungslänge I₁. Dies kann durch Annäherung an eine geforderte Kennlinie für die Leitungslänge Jj in einer rationalen Funktion und durch Ändern der Polnullfrequenz entsprechend der Länge der übertragungsleitung ausgeführt werden. Der Schaltungsaufbau ist deshalb eine Mehrstufenverbindung einer solchen Grundschaltung, wie sie in Fig.7a gezeigt ist, bei der ein Parallelkreis einer variablen Kapazität (C₂) 22 und eines Widerstandes 24 und ein Parallelkreis einer variablen Kapazität (C₁) 23 und eines Widerstands 25 jeweils an den Emitter- und Kollektorkreis eines Transistors 21 geschaltet sind. Im Falle einer übertragungsleitung unter Verwendung eines 9,5/2,6 mm Standardkoaxialkabels mit einer Länge von 1,6 km und einer Frequenz/q = 400MHz sind z. B. drei oder vier Stufen der Basisschaltung erforderlich. Die variable Entzerrungskennlinic des variablen Entzerrers 13 kann erhalten werden, indem eine Diode mit veränderbarer Kapazität so verwendet wird, daß die variablen Kapazitäten (C₁)22 und (C₂)23 der vorstehend erwähnten Parallelkreise eine variable Kennlinie proportional zum Quadratverhältnis und zum Quadratwurzelverhältnis der Länge der übertragungsleitung zu einer Steuerspannung haben können.

Das variable Dämpfungsglied 14 ist durch einen Kreis gebildet, wie er in F i g. 7 b gezeigt ist, der einen festen Kondensator 31, der direkt mit einem Eingangsanschluß verbunden ist, und einen variablen Kondensator 32 enthält, der parallel dazu geschaltet ist, wobei die Kapazität des festen Kondensators 31 größer als die des variablen Kondensators 32 gewählt ist, um eine variable Dämpfungskennlinie zu erhalten, damit ein Übertragungsverhältnis der Ausgangsspannung bei offenem Kreis linear wird.

Der Funktionsgenerator 17, der den vorher erwähnten variablen Kondensator 32 mit einem Ausgangssignal proportional zur Quadratwurzel eines Eingangssignals speist, hat einen solchen Aufbau, wie er in F i g. 8 gezeigt ist, wobei z. B. ein Feldeffekttransistor 42 parallel zu einem Rückkopplungsverstärker 41 geschaltet ist, dessen Ausgang zum Tor des Feldeffekttransistors 42 rückgekoppelt wird. Im Falle des Anlegens einer Spannung (ep) 43 an den Rückkopplungsverstärker 41 über einen Reihenwiderstand (R)44 wird eine Ausgangsspannung (e₀) 45 davon in der folgenden Form abgegeben:

Ie." KR '

worin K eine Konstante ist. Somit wird die vorher erwähnte gewünschte variable Kennlinie erhalten.

Der Funktionsgenerator 17 kann weggelassen werden, indem der Wert τ in Beziehung zu der Impulsbreite der empfangenen Gaußschen Wellenform, die durch die Gleichung (6) bestimmt ist, angenähert vereinfacht wird, τ wird durch die folgende lineare Gleichung angenähert:

τ = D/ + E (10).

worin D und E Konstante sind, die so ausgewählt werden, daß die Frequenzbänder der Kennlinien EQ₁(O und EQ₂(/) für maximale und minimale Längen der übertragungsleitung dieselben sein können. Die Konstanten D und £ werden z. B. ausgewählt, indem τ derart bestimmt wird, daß die Frequenzbänder der Kennlinien EQ₁ [J) und EQ₂(J) entsprechend den maximalen und minimalen Längen der übertragungsleitung dieselben sein können, und indem das Frequenzband entsprechend einer Leitungslänge zwischen den maximalen und den minimalen Leitungslängen angenähert wird, wobei die Frequenzbänder der maximalen und minimalen Leitungslängen mit einer geraden Linie verbunden werden. In diesem Falle wird der Funktionsgenerator 17 der Fig.7b weggelassen, und es ist möglich, wie in F i g. 9 dargestellt ist, eine angenäherte variable Kennlinie mit einem einfachen Aufbau auszuführen, indem der variable Kondensator (C₂)32 durch einen Parallelkreis eines festen Kondensators (C₅)Sl und eines variablen Kondensators (C₆)52 ersetzt wird und ir dem der variable Kondensator 52 mit dem Ausgangssignal von dem Verstärker 18 direkt gesteuert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wellenformentzerrungsanordnung für eine übertragung mit Impulsverstärkung mit einer übertragungsleitung und einem darin eingesetzten Verstärker mit einem variablen Entzerrer, der durch eine Spannung gesteuert wird, die von einem Gleichrichter durch Gleichrichten des Ausgangssignals der Entzerrungsanordnung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Gleichrichter (19) erzeugte, der Länge der übertragungsleitung proportionale Spannung die Impulswellenform des empfangenen Signals innerhalb eines Wertes ändert, der keine Beeinflussung benachbarter Signale verursacht, und daß ein variables Dämpfungsglied (14) zur Konstanthaltung einer Spitzenamplitude des Ausgangssignals der Entzerrungsanordnung vorgesehen ist, das durch das Ausgangssignal eines Funktionsgenerators (17) gesteuert wird, dem auch die vom Gleichrichter (19) erzeugte Spannung zugeführt wird.

2. Wellenformentzerrungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Dämpfungsglied (14) durch eine Funktion proportional zur Quadratwurzel der Länge der übertragungsleitung gesteuert wird.

3. Wellenformentzerrungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Dämpfungsglied (14) durch eine Funktion linear zur Länge der übertragungsleitung gesteuert wird.

4. Wellenformentzerrungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrungsverstärker (11) einen Kreis mit einem Kondensator aufweist, der durch eine Änderung der Länge der übertragungsleitung variabel ist.

5. Wellenformentzerrungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Dämpfungsglied (14) einen Kreis mit einem Kondensator (32) aufweist, der durch eine Funktion proportional zur Quadratwurzel der Länge der übertragungsleitung geändert wird.

6. Wellenformentzerrungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Dämpfungsglied (14) einen Kreis mit einem Kondensator (32) aufweist, der durch eine Funktion proportional zur Länge der übertragungsleitung geändert wird.

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