DE2264110C3 - Wellenformentzerrungsanordnung - Google Patents

Description

Bekannt ist auch eine Wellenformentzerrungsan-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenforment- 55 Ordnung für eine übertragung mit Impulsverstärkung zerrungsanordnung zur Verwendung in einem Ver- mit einer übertragungsleitung und einem darin einstärker, der in eine übertragungsleitung eines über- gesetzten Verstärker mit einem variablen Entzerrer, tragungssystems min Impulsverstärkung, wie eines der durch eine Spannung gesteuert wird, die von PCM-Systems, eingesetzt ist. einem Gleichrichter durch Gleichrichten des Aus-

Ein Stück einer übertragungsleitung mit Impuls- 60 gangssignals der Entzerrungsanordnung erzeugt wird verstärkung besteht aus Verstärkern 1 und 2 und (DT-AS 18 15 126). Bei dieser bekannten Anordnung einer übertragungsleitung 3, wie in F i g. 1 gezeigt. wird die Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit Jeder Verstärker besteht aus einem Entzerrungsver- von der Länge der übertragungsleitung durch einen stärkerteil EQ zum Kompensieren eines Leitungsver- Differentialverstärker geändert. Auf die Beseitigung lustes und zur Wellenformentzerrung und aus einem 65 einer Phasenverzerrung der Impulse in bestimmtem Wellenformreproduzierteil RG, dem die entzerrte WeI- Umfang ist dabei nicht Wert gelegt,
lenform zugeführt wird, um eine gewünschte Wellen- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

form zu erzeugen und diese an die Leitung anzulegen. Wellenformentzerrungsanordnung zu schaffen, die

IO

neben einer Verstärkung die in Abhängigkeit von der Lauge der übertragungsleitung verzerrten Signale derart entzerrt, daß eine Amplitudenverzerrung aufgehoben wird und daß eine Phasen verzerrung nur dann beseitigt wird, wenn sie einen zugelassenen Wert Übersteigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft an Hand der Zeichnung beschrieben, in der sind

F i g. 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Übertragungssystems mit Impulsverstärkung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinien eines Leitungsverlustes der übertragungsleitung der F i g. 1,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinien der Verstärkung eines Entzerrungsverstärkers,

Fig.4 eine graphische Darstellung von Wellenformspektren einer empfangenen Wellenform,

F i g. 5 ein Diagramm einer empfangenen Wellenform entsprechend F i g. 4,

F i g. 6 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Beispiels der Erfindung,

F i g. 7 und 8 Darstellungen zur Detailerläuterung eines Teils des Beispiels der F i g. 6 und

F i g. 9 eine Detaildarstellung eines Teils eines aisderen Beispiels der Erfindung.

Es wird angenommen, daß ein empfangenes Signal z. B. nach einer Gaußschen Kennlinie entzerrt wird. Die empfangenen Signale r(t) und R(f) werden folgendermaßen ausgedrückt:

R(f) =

r(t) = u -— e~

(2)

40

R(f) = S(f)-L(J)-EQ(Z),

woraus folgt:

EQ(J) = A

s(/) ■ Uf)

(3)

(4)

55

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:

Uf) = β-"''/·' ,
worin B eine Konstante und / die Länge der übertragungsleitung ist. Wenn S(J) = 1 entsprechend einem Impuls ist, wird die Gleichung (4) wie folgt:

EQif) = A-e-^f -β*»/'¹.

Unter dem Gesichtspunkt des Frequenzbandes eines Verstärkers berücksichtigt, ändert sich in dem Falle, daß e-¹^², 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 (/) eine derartige Kennlinie EQ₂ (/) 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 EQ'₂{f) ersetzt wird, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, die dasselbe Frequenzband wie die Kennlinie EQ_t (/) hat. Folglich ist es notwendig, die Frequenzbänder der Kennlinien EQ₁(Z) und EQ₂(f) einander gleich zu machen, indem e-*²*²/² der Gaußschen Kennlinie entsprechend der Leitungslänge geändert wird.

τ wird so ausgewählt, daß e"*²^^{2 + 8} ^ ' konstant mit / = 1,5 fo, wobei /₀ eine Folgefrequenz ist, gemacht wird, d. h.

1,5.-7/0

worin c eine Konstante ist.
Deshalb gilt:

worin τ = K T/2 Hog_e2, T ein Zeitspalt und K eine Konstante sind, und wobei A und τ Zahlen sind, die sich mit einer Änderung der Leitungslänge und in bezug auf die Breite ändern, die als ein Verhältnis zu einem Zeitspalt bei einem halben Wert des Spitzenpegels des Signals der Signalwellenform ausgedrückt ist.

Wenn ein ausgesandtes Signal mit S(f) bezeichnet wird und wenn die Ubertragungsfunktionen der Leitung 3 und des Entzerrungsverstärkerteils EQ jeweils mit L(f) und EQ (/) bezeichnet werden, ist das empfangene Signal R (/) in folgender Form gegeben:

Wenn sich τ mit einer Änderung in der Leitungslänge ί 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 werden. Wenn die Kennlinie EQ (/) eingestellt wird, daß sie wie eine Gaußsche Kennlinie ist, die innerhalb eines zulässigen Wertes durch eine Wellenformstörung 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 werden 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 r₂{t) in dem Falle der kurzen Leitungslänge erhöht sich ein stetiger Verlust, wie K2(/)>Ki(/)> mehr als bei einem empfangenen Signal r,(t) im Falle einer großen Leitungslänge. In

einem solchen Falle werden die Wellenformen der empfangenen Signale r, (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 Steuerkpnstante A mit linearer Amplitude werden ausgewählt, um eine Beziehung derart herbeizuführen, daß

A = K(Ka

- φ,5π/₀)

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.

F i g. 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 / 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 / in eine Spannung proportional zu |/1 mittels eines Funktionsgenerator 17 umgesetzt wird.

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

Du s ist gleich (fj²f und y / umgesetzt aus der

Frequenz/ der Kennlinie des variablen Entzerrers 13 in bezug auf die Leitungslänge Z₁. Dies kann durch Annäherung an eine geforderte Kennlinie für die Leitungslänge /, 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/₀ = 400MHz sind z. B. drei oder vier Stufen der Basisschaltung erforderlich. Die variable Entzerrungskennlinie des variablen Entzerrers 13 kann erhalten werden, inderi eine Diode mit veränderbarer Kapazität so verwende wird, daß die variablen Kapazitäten (C₁)22 um (C₂) 23 der vorstehend erwähnten Parallelkreise ein< variable Kennlinie proportional zum Quadratverhält nis und zum Quadratwurzelverhältnis der Länge dei übertragungsleitung zu einer Steuerspannung habet können.

Das variable Dämpfungsglied 14 ist durch einer Kreis gebildet, wie er in F i g. 7b gezeigt ist, der einer festen Kondensator 31, der direkt mit einem Eingangs anschluß verbunden ist, und einen variablen Konden sator 32 enthält, der parallel dazu geschaltet ist, wöbe die Kapazität des festen Kondensators 31 größer al; die des variablen Kondensators 32 gewählt ist, um eim variable Dämpfungskennlinie zu erhalten, damit eir Ubertragungsverhältnis der Ausgangsspannung be offenem Kreis linear wird.

Der Funktionsgenerator 17, der den vorher erwähn· ten variablen Kondensator 32 mit einem Ausgangs signal proportional zur Quadratwurzel eines Ein gangssignals speist, hat einen solchen Aufbau, wie ei in F i g. 8 gezeigt ist, wobei z. B. ein Feldeffekttran sistor42 parallel zu einem Rückkopplungsverstärkei 41 geschaltet ist, dessen Ausgang zum Tor des Feld effekttransistors 42 rückgekoppelt wird. Im Falle de: Anlegens einer Spannung (ep)43 an den Rückkopplungsverstärker 41 über einen Reihenwiderstand(R)4A wird eine Ausgangsspannung (e₀)45 davon in der folgenden Form abgegeben:

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 = Dl+ E (10).

worin D und £ Konstante sind, die so ausgewählt werden, daß die Frequenzbänder der Kennlinien EQ\(f) und EQ₂(f) für maximale und minimale Längen der übertragungsleitung dieselben sein können. Die Konstanten D und E werden z. B. ausgewählt, indem τ derart bestimmt wird, daß die Frequenzbänder der Kennlinien EQ₁(J) und EQ₂If) entsprechend den maximalen und minimalen Langen 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 (C_s)51 und eines variablen Kondensators (C₆)52 ersetzt wird und indem der variable Kondensator 52 mit dem Ausgangssignal von dem Verstärker 18 direkt gesteuert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Ein Ausgangssignal S(t) von dem Verstärker 1 ist in Patentansprüche· der Praxis ein Impulszug, der aus vielen Impulsen be- steht und der nicht immer zwei Pegel aufweist. Zur

1. Wellenformentzerrungsanordnung für eine Vereinfachung der Beschreibung geht jedoch die folübertragung mit Impulsverstärkung mit einer 5 gende Beschreibung vonder Amiahme aus, daß das übertragungsleitung und einem darin eingesetzten übertragungssystem binar isi und daß es sich um einen Verstärker mit einem variablen Entzerrer, der Signalimpuls handelt. Das Ausgangssignal wird an durch eine Spannung gesteuert wird, die von einem die Leitung 3 angelegt, auf der das Signal durch die Gleichrichter durch Gleichrichten des Ausgangs- Hochfrequenz-Grenzeigenschazt der Leitung verzerrt signals der Entzerrungsanordnung erzeugt wird, io wird, und als Ergebnis wird seme Amplitude gedampft d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t daß die von und wird seine Wellenform schlecht erkennbar. Das dem Gleichrichter (19) erzeugte, der Länge der Signal S(t) wird an den Verstärker 2 m solcher Form übertragungsleitung proportionale Spannung die angelegt, wie es durch g(r) angezeigt ist. Wenn das Impulswellenform des empfangenen Signals inner- Signal g(t) unverändert bleibt, ist die Wellenformhalb eines Wertes ändert, der keine Beeinflussung 15 reproduzierung in dem Verstarker 2 unmöglich, wesbenachbarter Signale verursacht, und daß ein va- halb der Leitungsverlust des Signals kompensiert riables Dämpfungsglied (14) zur Konstanthaitang wird und gleichzeitig dessen Wellenform durch den einer Spitzenamplitude des Ausgangssignals der Entzerrungsverstärkerteil Eg des Verstärkers 2 in einer Entzerrungsanordnung vorgesehen ist, das durch solchen Weise geformt wird, daß eine Zwischenzeidas Ausgangssigna] eines Funktionsgenerators (17) 20 chenstörung vermieden wird.

gesteuert wird, dem auch die vom Gleichrichter Je nachdem, ob das geformte Ausgangssignal größer

(19) erzeugte Spannung zugeführt wird. oder kleiner als ein Schwellwert ist, wird dieselbe

2. Wellenformentzerrungsanordnung nach An- Wellenform wie das ausgesandte Signal SU) reprospruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das va- duziert.

riable Dämpfungsglied (14) durch eine Funktion 25 Bei einer solchen übertragungsleitung mit Verstär-

proportional zur Quadratwurzel der Länge der kung ist es ein übliches Entwirfskntenum, daß ein

übertragungsleitung gesteuert wird. empfangenes Signal mit konstanter Amplitude und

3. Wellenformentzerrungsanordnung nach An- Wellenform durch den Entzerrungsverstärkerteil EQ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das va- aus dem Eingangssignal S(t) ohne Rücksicht auf die riable Dämpfungsglied (14) durch eine Funktion 30 Verteilung in der Leitungslänge abgeleitet wird. Um linear zur Länge der übertragungsleitung gesteu- dies ΒωζμβΐπΓβη, ist es erforderlich, daß das Produkt ert wird. L(f) EQ(f) der übertragungsfunktion L(f) der Lei-

4. Wellenformentzerrungsanordnung nach An- tung und von EQ(f) des Entzerrungsverstärkerteils spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ent- EQ des Verstärkers 2 zu allen Zeiten konstant ist. In zerrungsverstärker (11) einen Kreis mit einem 35 bezug auf derartige Kennlinien L₁ (Z) und L₂ (f) der Kondensator aufweist, der durch eine Änderung Frequenz f gegen die Leitungsverlustkennlinie ö(dB) der Länge der übertragungsleitung variabel ist. in den Fällen, bei denen die Leitung lang und kurz

5. Wellenformentzerrungsanordnung nach An- ist, wie in F i g. 2 dargestellt ist, muß nämlich die Verspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß das va- stärkungskcnnlinie G des Entzerrungsverstärkerteils riable Dämpfungsglied (14) einen Kreis mit einem 40 EQ derart sein, wie es jeweils durch Q E₁ (Z) und EQ₂ (Z) Kondensator (32)i aufweist, der durch eine Funktion angegeben ist. Im übrigen ist es schwierig, die Verproportional zur Quadratwurzel der Länge der Stärkungskennlinie EQ₁ (Z) in EQ₂ (f) zu dem Zweck übertragungsleitung geändert wird. zu ändern, daß ein Verstärker mit dem Entzerrungs-

6. Wellenformentzerrungsanordnung nach An- verstärker EQ, der so entworfen ist, daß er die Kennspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das va- 45 linie EQ₁ (Z) hat, in dem Falle verwendet wird, bei riable Dämpfungsglied (14) einen Kreis mit einem dem die Leitung kurz ist. Um die Verstärkungskenn-Kondensator (32) aufweist, der durch eine Funktion linie EQ₁ (f) auf EQ₂ (f) zu verringern, ist es nämlich proportional zur Länge der übertragungsleitung notwendig, einen Entzerrer zur Korrektur vorzusehen, geändert wird. und bei dieser Korrektur treten Fälle auf, bei denen

50 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.