DE2308103A1

DE2308103A1 - Einstellbare entzerrungsregeleinrichtung

Info

Publication number: DE2308103A1
Application number: DE19732308103
Authority: DE
Inventors: Carl Ferdinand Kurth
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1973-09-27
Also published as: FR2173122B1; US3715691A; JPS591012B2; BE795536A; SE386336B; DE2308103C2; JPS4898708A; CA966557A; GB1384502A; FR2173122A1

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY C. F. Kurth 13

Incorporated

New York/N.Y, 10007 USA 2308103

Einstellbare Entzerrungsregeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine automatisch einstellbare Entzerrungseinrichtung, bei der ein Entzerrer mehrere in Reihe geschaltete Entzerrerabschnitte aufweist und ein zugeführtes Testsigna], das ein verzerrendes Medium durchlaufen hat, empfängt, wobei jeder einstellbare Entzerrerabschnitt eine Frequenzgangsfunktion aufweist, deren Größe durch den Pegel eines Steuersignals gesteuert wird.

Bei der Übertragung von Signalen über weite Entfernungen müssen sorgfältige Vorkehrungen getroffen werden, um eine unzulässige Dämpfung der übertragenen Signale zu vermeiden. Die verschiedenen Arten von Verstärkungs- und Entzerrungseinrichtungen, die hierfür in einem derartigen System vorhanden sind, sind in einer Reihe von Aufsätzen in Band 48, Nr. 4, April 1969, der Zeitschrift "Bell System Technical Journal" beschrieben. Wie in dem ersten Aufsatz dieser Artikelserie (F. H. Blecher et al : "The L-4 Coaxial System") angegeben ist, verwendet man üblicherweise eine Hierarchie von Entzerrereinrichtungen, Diese reichen von relativ einfachen, dicht angeordneten

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ORIGINAL INSPECTED

festen Verstärkern bis zu sehr komplizierten, weit auseinander liegenden einstellbaren Entzerrern.

Der Sinn eines einstellbaren Entzerrers in einem solchen System besteht darin, daß er gewährleistet, daß der Abschnitt der Übertragungsleitung, in dem der Entzerrer (einschließlich aller Zwischenverstärker und Entzerrer) arbeitet, den gewünschten Frequenzgang trotz einer Änderung der Charakteristik der Übertragungsleitung beibehält. Normalerweise wird gefordert, daß der Frequenzgang der Leitung für alle Frequenzen im Arbeitsband des Systems eine vorgegebene konstante Amplitude hat.

Einer der am häufigsten verwendeten einstellbaren Entzerrer ist der sogenannte Stoßentzerrer.' Entzerrer dieser Art werden in Coaxial-Systemen vorgesehen und sind in dem Aufsatz "Equalizing and Main Station Repeaters" von F. C, Kelcourse et al in der oben erwähnten Ausgabe der Zeitschrift Bell System Technical Journal beschrieben.

Im allgemeinen enthält ein Stoßentzerrer mehrere, unabhängig voneinander einstellbare, seriell miteinander verbundene

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Entzerrernetze oder -abschnitte. Im Idealfall ist der Frequenzgang jedes Abschnitts über das Arbeitsband des Systems flach und konstant, mit Ausnahme eines vorgegebenen, relativ engen Frequenzbereichs (welcher der effektive Bereich genannt wird), in dem die Amplitude der Empfindlichkeit einstellbar ist.

Die Amplitude des Frequenzgangs eines Entzerrernetzwerkes oder -abschnitts ist durch eine einzige Regelgröße oder ein einziges Signal vorgegeben, insoweit es einstellbar ist. Jeder Entzerrerabschnitt kann dazu verwendet werden, die Empfindlichkeit des Entzerrers in seinem effektiven Bereich zu verstellen. Durch die Verwendung verschiedener Abschnitte, deren effektive Bereiche über das Übertragungsband des Systems verteilt werden, kann jede Signalverzerrung, die durch die Übertragungsleitung erzeugt wird, von dem Entzerrer in jedem Bereich des Übertragungsbandes durch geeignete Verstellung von einem oder von mehreren Entzerrerabschnitten, welche die Entzerrung in diesem Bereich des Übertragungsbandes beeinflussen, korrigiert werden.

Es sind bereits verschiedene Gerätetypen zum Messen der Gesamtsignalverzerrung und zum Erzeugen von Signalen für die Steuerung der verschiedenen Abschnitte eines Stoßentzerrers bekannt.

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Die Entzerrersteuereinrichtung, die in dem oben erwähnten Artikel von Kelcourse et al beschrieben ist, arbeitet z.B. mit Hilfe der Annahme, daß sich die effektiven Bereiche der Entzerrerabschnitte gegenseitig ausschließen und daß jeder Abschnitt auf der Basis des Pegels eines einzigen Pilotsignals gesteuert werden kann, dessen Frequenz in dem effektiven Frequenzbereich dieses Abschnitts liegt.

Bei extrem breitbandigen Nachrichtensystemen und in Systemen, die mit sehr hohen Frequenzen arbeiten, ist es notwendig, eine wesentlich bessere Entzerrung zu realisieren, als sie mit den vorbeschriebenen Mitteln möglich ist. Insbesondere muß man dies für den Fall in Rechnung stellen, daß der Frequenzgang jedes Entzerrerabschnitts außerhalb des effektiven Bereichs dieses Abschnitts weder vollkommen flach noch konstant ist. Hieraus folgt, daß die Entzerrersteuerung von einem System mit gleichzeitigen Beziehungen zwischen der Ge samt signal verzerrung und der Ef fektivität jedes Entzerrerabschnitts in jedem Teil des Arbeitsfrequenzbandes bestimmt werden muß, damit eine Signalverzerrung vermieden wird. In einem realen System kann dies entweder dadurch erreicht werden, daß die Signalverzerrung bei

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verschiedenen Pilotfrequenzen auf die Ef fektivitat des Entzerrerabschnitts bezogen wird oder indem die Durchschnittssignalverzerrung in verschiedenen Frequenzbereichen auf die Effektivität des Entzerrerabschnitts bezogen wird, gemittelt über diese Frequenzbereiche. Die letztgenannte Methode wird bevorzugt, weil sie zu einem geglätteten Frequenzgang des Gesamtsystems führt.

Man erkennt leicht, daß die Ef fektivitat aller bisherigen Methoden und insbesondere der letztgenannten Methode davon abhängt, wie genau die Kenntnisse sind, die man von den Frequenzgangsfunktionen der verschiedenen Entzerrernetzwerke oder -abschnitte hat. Probleme ergeben sich dadurch, daß diese Funktionen Änderungen unterworfen sind, wenn die Entzerrervorrichtung eingestellt wird, wenn sie altert oder wenn sich die Umweltbedingungen ändern etc. Sie ergeben sich ferner, weil es notwendig ist, daß genaue, auf den letzten Stand gebrachte Daten, welche die Empfindlichkeit jedes Entzerrerabschnitts betreffen, für die Festlegung, wie der Entzerrer eingestellt werden sollte, damit er seinen eigenen Beitrag zur Gesamtsignalverzerrung kompensiert, verfügbar sind.

Die Erfindung löst das vorstehend angegebene Problem mit einer automatisch einstellbaren Entzerrungseinrichtung dadurch,

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daß diese eine Fehlererkennungsschaltung aufweist, die auf das Ausgangs signal des Entzerrers anspricht und mehrere erste Ausgangssignal abgibt, von denen jedes jeweils durch die Signalverzerrung in jedem von mehreren vorgegebenen Fr equenzbereichen gesteuert wird, daß sie eine Schaltung aufweist, die auf die Eingangs- und Ausgangs signale der jeweiligen einstellbaren Entzerrerabschnitte anspricht und mehrere zweite Ausgangs signale abgibt, von denen jedes jeweils durch die Reaktion der zugeordneten Entzerrerabschnitte gesteuert wird, daß diese eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die auf die mehreren ersten und zweiten Ausgangssignale anspricht, um mehrere dritte Ausgangssignale zu erzeugen, daß sie eine Einstf'll schaltung aufweist, die auf mehrere dritte Ausgangssignale anspricht und die Pegel der jeweiligen Steuersignale einstellt, um die Größe der Frequenzgangsfunktion der jeweiligen einstellbaren Entzerrerabschnitte zu steuern.

Gemäß der Er findung werden die Frequenzgangfunktionen der verschiedenen Abschnitte des Entzerrers dadurch bestimmt, daß der Pegel eines Testsignals vor und nach jedem Entzerrerabschnitt für im wesentlichen alle Frequenzen im Arbeitsband

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des Übertragungssystems verglichen werden.

Deshalb besteht ein Aspekt der Erfindung darin, eine Vorrichtung vorzusehen, die einen einstellbaren Entzerrer steuert, der die verschiedenen Abschnitte des Entzerrers überwacht, um Daten zu erzeugen, welche die Frequenzgangsfunktionen solcher Abschnitte betreffen, die zur Steuerung des Entzerrers verwendet werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie die Entzerrung in breitbandigen, analogen Übertragungssystemen mittels einer steuerbaren Entzerrungsregeleinrichtung verbessert, welche die Frequenzgangsfunktionen verschiedener Abschnitte eines Stoßentzerrers bestimmen und solche Funktionen bei der Erzeugung von Signalen vorsehen kann, die für die Einstellung des Entzerrers geeignet sind.

Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine einstellbare Entzerrervorrichtung vorzusehen, die auf Änderungen in ihren eigenen Fr equenzgangsfunktionen anspricht.

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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine stabile, einstellbare Entzerrervorrichtung anzugeben.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung enthält der einstellbare Entzerrersteuerapparat Mittel zum Bestimmen der Wirkung jedes Abschnitts eines Stoßentzerrers in jedem von mehreren Frequenzbereichen. Diese Information wird beim Verarbeiten von Signalen verwendet, die repräsentativ für die Gesamtverzerrung in jedem dieser oder ähnlicher Frequenzbereiche sind, damit die Signale für die Regelung der verschiedenen Entzerrerabschnitte so gesteuert werden, daß die Gesamtsignalverz errung verhindert wird. Verschiedene Abwandlungen der Entzerrersteuerungseinrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung sind möglich. Diese Prinzipien gewährleisten eine Systemstabilität und eine Konvergenzgeschwindigkeit für die optimale Entzerrung.

Weitere Ausgestaltungen dieser Erfindung, verschiedene Vorteile etc. werden deutlich, wenn man die Zeichnung und die ihr entsprechende Beschreibung zugrunde legt.

Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild der einstellbaren Entzerrungsregeleinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, in dem dargestellt ist, wie ein Teil der Regeleinrichtung nach Fig. 1 entsprechend den Prinzipien der Erfindung abgeändert werden kann;

Fig. 3 ein Blockschaltbild mit einer weiteren Abwandlung der Regeleinrichtung nach Fig. 1.

In der Fig. 1 sind die äußeren Anschlüsse 6 und 12 über ein analoges Breitbandübertragungssystem verbunden, das einen Coaxialkabelabschnitt 8 und einen einstellbaren Entzerrer 10 enthält. Indem die Übertragungs- oder Frequenzgangsfunktionen dieser beiden Systemkomponenten mit H (oo) bzw. F (u>) bezeichnet sind, liegt der Sinn der Entzerrung darin, einen gleichmäßig flachen Frequenzgang zwischen den Anschlüssen 6 und 12 zu gewährleisten, d.h. zu sichern, daß auf einer normalisierten Basis

F (cü)

(D

für alle tt im Fr equenzband des Systems.

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Der Entzerrer 10, der so gebaut ist, wie es in der Entzerrertechnik üblich ist, enthält mehrere, getrennt einstellbare, in Serie geschaltete Entzerrerabschnitte (z. B. Bode-Entzerrer oder solche Entzerrer, wie sie in dem erwähnten Aufsatz von Kelcourse et al beschrieben sind) 10-1 bis 10-n. Die Ent ζ err er abschnitte 10-1 haben die Übertragungs- oder Frequenzgangsfunktion F (ω,ρ ) bis F (U,p ), wobei ρ bis ρ mehrere Signalgrößen sind, die zur Steuerung der Abschnitte 10-1 bis 10-n dienen.

Im allgemeinen können alle Frequenzgangsfunktionen F (ω, ρ ) durch eine normalisierte Frequenzgangsfunktion F (ω) charakterisiert werden, die unabhängig von der entsprechenden Steuergröße

p ist. Jede normalisierte Frequenzgangsfunktion F (ω) gibt H P

somit genau die Form der entsprechenden Frequenzgangsfunktion F an, während die Regelgröße p die Amplitude dieser Funktion bestimmt.

Wie oben schon kurz erwähnt, können die Entzerrerabschnitte 10-1 bis 10-n so gewählt werden, daß die Amplitude aller Frequenzgangsfunktionen F primär durch die entsprechende Steuersignalgröße

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p einem vorgegebenen, relativ engen Frequenzbereich (das r

ist der sog. effektive Bereich des Entzerrerabschnitts) beeinflußt wird und außerhalb dieses Bereichs relativ konstant ist. Solche Entzerrerabschnitte haben eine charakteristische stoßförmige Frequenzempfindlichkeit. Daher die Bezeichnung Stoßentzerrer für eine Vorrichtung, die aus verschiedenen solcher Abschnitte besteht.

Um der Gleichung (1) zu genügen, muß die Einrichtung gemäß Fig. periodisch von den Anschlüssen 6 und 12 abgetrennt und von Test- und Wiedereinstell-Aufgaben, d.h. der Entzerrung, freigestellt werden. Als Teil dieses Vorgangs gibt der Wobbel-Generator 14 ein Signal von vorgegebener, konstanter Amplitude und wechselnder Frequenz ab, wobei sich die Frequenz monoton von einem Ende des Arbeitsfrequenzbandes zum anderen ändert. Wie unten noch aus führlicher beschrieben werden wird, können ein oder mehr Kipp- _# vorgänge des Wobbel-Generators beim Entzerrungsvorgang erfor derlich sein. Zur Erleichterung der späteren Erläuterung wird ange nommen, daß das Zeitintervall T für einen solchen Kippvorgäng erforderlich ist sowie für die Berechnungen und Einstellungen,

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die hierauf folgen. Wenn das oben erwähnte Kippsignal auf die Leitung 8 gegeben wird, gibt der Fehlererkenner 16 mehrere Fehlersignale 6 bis £ ab, von denen jedes proportional zur Abweichung des Signalpegels am Anschluß 12 vom gewünschten Signalpegel V-,. in jedem der η vorgegebenen Frequenzbereiche ist. Die Fehlersignale £ bis £ zeigen deshalb die Signalverzerrung des Entzerrers 10 in jedem der vorgegebenen Frequenzbereiche an. Der Fehlererkenner 16 kann eine Vorrichtung sein, die in der Lage ist, zwei analoge Signalpegel zu vergleichen und das Ergebnis über η vorgegebene Intervalle zu integrieren. Ein Bezugssignal, das durch eine geeignete (nicht dargestellte) Signalquelle erzeugt ' wird und das einen Pegel hat, der geeignet ist, den erforderlichen Vergleich der Signalpegel durchzuführen, wird auf den Fehlererkenner 16 über den Anschluß V gegeben. Die Grenzen der erwähnten Integrationen können auf eine an sich bekannte Art bestimmt werden, z.B. indem die Integrationen mit der Betätigung des Wobbel-Generators 14 in Synchronismus gebracht werden . Ein Apparat für diese Zwecke ist bereits bekannt und wird hier nicht dargestellt, um die Zeichnung nicht unübersichtlich werden zu lassen. Die Fehlersignale £ bis £ können selbstverständlich entweder analog oder digital sein, was davon abhängt, welche Art

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am vorteilhaftesten für die Weiterverarbeitung ist. Dies wird weiter unten noch einmal beschrieben. Zum besseren Verständnis wird angenommen, daß die Fehlersignale Z bis £ auf einen Prozessor 20 in digitaler Form gegeben werden, z. B. als digital codierte Signalgrößen.

Eine Vorrichtung, die der bisher beschriebenen Vorrichtung entspricht, ist in den US-Patenten 3 573 667 und 3 633 129 angegeben. In den dort beschriebenen Systemen werden Fehlersignale - ähnlich den oben beschriebenen Signalen Z bis £ - mehr oder weniger direkt dazu verwendet, die verschiedenen Abschnitte eines Stoßentzerrers zu steuern, d.h. jedes Fehlersignal steuert einen Entzerrerabschnitt, wobei angenommen sei, daß die effektiven Bereiche der Entzerrerabschnitte sich gegenseitig ausschließen. Wie oben bei der Diskussion des Standes der Technik bereits erwähnt wurde, wird manchmal - entsprechend den Prinzipien der Erfindung - eine genauere Entzerrung verlangt. Diese genauere Entzerrung beruht auf einer vollständigeren Analyse des Entzerrungsproblems, das nun beschrieben werden soll.

Analytisch ist jedes Fehlersignalt bis C durch eine Beziehung

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gemäß der Form

ε. = χ. + Σ, h. ρ (2)

ι ι U= 1 iu^ru

gegeben, wobei x. die durch den Kabelabschnitt 8 verursachte Signalverzerrung ist, und zwar integriert oder gemittelt über den Frequenzbereich i; b. ist die normalisierte Frequenzgangsfunktion F des Entzerrerabschnitts μ , integriert oder gemittelt über den Frequenzbereich i, und ρ ist - wie oben definiert die Größe, welche die Amplitude der Frequenzgangsfunktion des Entzerrerabschnitts μ steuert. Im Gegensatz zur früheren Annahme einer gegenseitigen Ausschließung in den effektiven Bereichen der Entzerrerabschnitte drückt die Beziehung (2) den tatsächlichen Sachverhalt aus, nämlich den, daß jeder Entzerrerabschnitt μ das Fehlersignal in jedem Fr equenzbereich i beeinflußt. Da angenommen wurde, daß hier so viele Größen?; wie zu steuernde Entzerrerabschnitte vorhanden sind (z. B. liegen sowohl i als auch μ zwischen 1 und n), ist das Gleichungssystem, das durch die Beziehung (2) dargestellt wird, eine Determinante und kann in Matrizenform wie folgt umgeschrieben werden:

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wobei fßj , jV] und f ο] Vektoren von £., χ. und t? sind und

[Bl eine η zu η-Matrix von b. ist. Man erkennt leicht, daß

dadurch, daß die Matrix B und der Vektor f> durch die Charakteristiken und gegebenen Einstellungen der Entzerrerabschnitte 10-1 bis 10-n bekannt sind und die Elemente des Vektors £ auf die oben beschriebene Weise gemessen wurden, die Beziehung (3) für den unbekannten Vektor χ gelöst werden kann, d. h. für die durch den Kabelabschnitt 8 verursachte Signalverzerrung. Ist der Vektor χ einmal bestimmt, so können neue Werte für den Vektor ρ gefunden werden, welche der Beziehung (3) genügen, wobei der Vektor £, zu null gesetzt wird, wie es notwendig ist, um das System zu entzerren.

In den Beziehungen (2) und (3) sind verschiedene Annahmen gemacht, welche die oben beschriebene Methode wiedergeben, die möglicherweise für sehr breitbandig arbeitende und/oder sehr hochfrequenten Übertragungssystemen unbefriedigend ist und bei der demzufolge die Entzerrung teilweise kritisch ist.

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Vi ..

Es wird ζ. B. angenommen, daß die Form des Frequenzgangs jedes Entzerrerabschnitts für alle Frequenzen im Arbeitsband durch eine normalisierte Funktion definiert werden kann, und zwar unabhängig vom Wert der entsprechenden Regelgröße p. Es wird weiterhin angenommen, daß diese normalisierte Funktion sich nicht mit der Zeit ändert. In Wirklichkeit muß natürlich die Matrix B eines gegebenen Entzerrers beides mit der Zeit und als Ergebnis der Einstellung des Entzerrers ändern. Der Entzerrer nach Fig. 1 wird hierzu mit einer Regeleinrichtung ausgestattet, die gemäß den Prinzipien der Erfindung vorgesehen ist, wobei diese und andere Annahmen vermieden werden und die Entzerrung entsprechend verbessert wird.

In der Anordnung nach Fig. 1 wird der Entzerrer 10 vor 'und nach jedem Entzerrerabschnitt 10-1 bis 10-n abgetastet, d.h. an den Punkten V bis V . Wenn der Wobbel-Generator 14 ein Kippsignal auf die Leitung in der Nähe des Eingangsanschlusses 6 gibt, so erzeugen die Erkenner 22-o bis 22-n Ausgangs signale , die proportional zu den Pegeln des übertragenen Signals sind, das

an den Punkten V bis V erscheint. Die Ausgangssignale jedes ο η

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Λ*

benachbarten Erkennerpaares 22-o bis 22-n werden in einem der Vergleicher 24-1 bis 24-n verglichen, um η Ausgangssignale zu erzeugen, die proportional zum Dämpfungs- oder Verstärkungseffekt, d.h. zum Frequenzgang, jedes der Entzerrer-Abschnitte sind. Diese Vergleichsausgangssignale werden alle in einem jeweils zugeordneten Verstärker oder Vervielfacher 26-1 bis 26-n mit einer Größe multipliziert, die proportional zum Reziprokwert des gegenwärtigen Wertes der Regelgröße pfür den entsprechenden Entzerrerabschnitt ist. Dies ist in der Fig. 1 symbolisch angedeutet. Eine Einrichtung zum Invertieren von Signalen wie die Steuergröße P ist bereits bekannt. Diese ist deshalb nicht dargestellt, um die Fig. 1 nicht unübersichtlich zu machen.

Jedes Multipliziererausgangssignal stellt die normalisierte Frequenzgangsfunktion F des entsprechenden Entzerrerabschnitts dar. Jedes dieser Signale wird durch einen der Integratoren 28-1 bis 28-n über η Frequenzbereiche integriert, die den η Frequenzbereichen entsprechen, für welche die von dem Fehlererkenner 16 erzeugten Fehlersignale C vorhanden sind. Alle Integratoren 28-1 bis 28-n erzeugen deshalb während jedes von dem Wobbel-

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Generator abgegebenen Kippens des Systemfrequenzbandes η separate Ausgangssignalgrößen. Die Integrationen, welche in jedem der Integratoren 28-1 bis 28-n stattfinden, können deshalb in einer Weise zeitlich eingeteilt werden, die der Zeiteinteilung der Integrationen entspricht, die gleichzeitig im Fehlerdetektor 16 vorgenommen werden. Da angenommen wurde, daß die Fehlersignale Z auf den Prozessor 20 in digitaler Form gegeben werden, liegen die Ausgangsgrößen der Integratoren 28-1 bis 28-n ebenfalls entweder einfach in dieser Form vor oder sie werden in diese Form auf eine an sich bekannte Weise gebracht, bevor sie auf den Prozessor 20 gelangen. Die η mal η Größen, die so erzeugt werden, stellen die Matrix B der Beziehung (3) dar. Weil jedoch die Elemente dieser Matrix direkt von dem aktuellen und gegenwärtigen Ef fekt oder Antwortsignal jedes Entzerrerabschnitts in jedem Frequenzbereich berechnet wird, ist diese Matrix weitgehend von schädlichen Effekten der oben diskutierten Annahme frei.

Sobald die Elemente der Matrix B erzeugt werden, werden sie im Prozessor 20 gespeichert. Wenn die Erzeugung der Matrix

B beendet ist, löst der Prozessor 20 das Gleichungssystem 309839/0833

auf, das durch die Beziehung (3) gegeben ist, um η neue Werte für die Regelgrößen P₁ ^-P zu erhalten. Dies kann im wesentlichen auf die oben beschriebene Weise geschehen, nämlich indem die Beziehung (3) für den Vektor χ gelöst, alle Elemente des Vektors g gleich null gesetzt und die Beziehung (3) wieder für den Vektor ρ gelöst wird. Als Prozessor 20 kann zu diesem Zweck jede geeignete digitale Datenverarbeitungsanlage gewählt werden.

Die η neuen Werte der Regelgrößen ν bis ρ werden auf die Entzerrersteuerungsquellen 30-1 bis 30-n gegeben, von denen jede ein für die Einstellung des entsprechenden Abschnitts des Entzerrers 10 geeignetes Signal erzeugt. Wenn z. B. Bode-Entzerrerabschnitte im Entzerrer 10 vorgesehen sind, kann jede der Signalquellen 30 eine steuerbare Stromquelle sein, deren Ausgangs signal dazu dient, die Thermistor-Temperatur in dem entsprechenden Entzerrernetzwerk zu steuern. Ist der Prozessor 20 ein Digitalrechner, so können die Stromquellen 30-1 bis 30-n einfach digital steuerbare Stromquellen sein. Jede Stromquelle gibt einen Ausgangsstrom ab, der durch die zugeordnete , digital

codierte Steuergröße ζ bestimmt ist. Jede der Stromquellen 309839/0833

kann ein Speicherregister zum Abspeichern eines gegebenen Wertes der zugeführten Steuergröße c enthalten, bis ein neuer Wert für diese Größe von dem Prozessor 20 abgegeben wird, der dabei die Stromquellen in die Lage versetzt, den erforderlichen Ausgangs strom kontinuierlich abzugeben, wenn sie einmal ingang gesetzt worden sind.

Theoretisch ist dec bisher beschriebene einschrittige Einstellvorgang zwar ausreichend, doch kann er in einigen Anwendungsfällen keine perfekte Entzerrung bewirken. Dies kann z.B. von Änderungen in der Matrix B herrühren, die sich bei Einstellungen ergeben oder von der Nichtreproduzierbarkeit in der Steuerung der Entzerrerabschnitte 10-1 bis 10-n etc. Dementsprechend können wiederholte Einstellvorgänge notwendig werden, um eine optimale Entzerrung zu bewirken, d.h. verschiedene aufeinanderfolgende Kippsignale vom Wobbel-Generator 14 können notwendig sein, um eine optimale Entzerrung zu erzeugen, wobei auf jedes Signal - wie oben beschrieben - die Wiedereinstellung der Entzerrerabschnitte erfolgt.

Bei einigen Anwendungen kann die Kombination des Entzerrers 10 und des Steuerapparates möglicherweise instabil werden

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Z1

(ζ. B. als Ergebnis von Änderungen in der Matrix Bbeim Übergang von einer Einstellung zur nächsten) mit dem Ergebnis, daß jeder Versuch, das System - wie oben beschrieben - zu entzerren, eine Überkompensation des vorhandenen Fehlabglei chs verursacht und dabei die Entzerrung mehr verschlechtert als verbessert wird.. In einem solchen Fall wird durch die Wiederholung des vorangegangenen Verfahrens die Entzerrereinrichtung immer weiter aus dem Abgleich herausgeführt.

Um die Stabilität des Entzerrungssystems gemäß dieser Erfindung sicherzustellen, kann ein bestimmter Verstärkungsfaktor in jede Steuerungsschleife eingeführt werden, damit das System daran gehindert wird, eine einschrittige Verstellung des Entzerrers 10 vorzunehmen. Außerdem erhält man eine Minimum-Ordnung über das ganze System, indem man alle Fehlergrößen £ proportional einer linearen Kombination der Unterschiede zwischen Werten von ρ bei zwei aufeinanderfolgenden Einstellungen des Entzerrers 10 macht. Wenn somit der Einstellzyklus m-1 beendet ist (welcher während des Zeitraums mT-T vorliegt), der dem Kippen m-1 entspricht, werden die Fehlergrößen £

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Zt

auf die Steuergrößen ρ durch folgende Gleichung bezogen:

f ε (mT-T)] = [BOnT-T)][Ap(InT)] (4)

worin [G] eine Diagonalmatrix der Steuerschleifenverstärkungsfaktoren ist und [^Δρ OnT)] einen Vektor der Unterschiede der Signale p zwischen den Einstellungen des Entzerrers im Zeitintervall mT-T und dem nächsten Zeitintervall mT darstellt, d.h.

\>p(mT)] = [p(mT)] - [p(mT-T)]. (5)

In der Beziehung (4) ist die Matrix B als Funktion der Zeit ausgedrückt, um die Möglichkeit anzuzeigen, daß sie sich von einer Einstellung des Entzerrers 10 zur nächsten ändern kann. Die Lösungsbeziehung (4) für [&ρ (mT)] ergibt:

[ftp (mT)] = [G] [B(mT-T)]"¹ £_t(mT-T)]. (6)

Die Regelgrößen p, welche auf die Signalquellen 30 gegeben werden, können natürlich durch Aufsummieren aller früheren

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Werte von Δρ bestimmt werden, es gilt also:

m
= Σ |>p (rT)] + tp_o] (7)

r=o

worin ^p ) der Vektor der ersten Einstellungen der Signale ο ist. Setzt man die Gleichung (6) in die Gleichung (7) ein, so ergibt sich:

[p (mT)] = [G] g P(I-T-T)) fe (rT-τή +Cf^ . ₍₈₎ r=o

Die Einrichtung in Fig. 1 kann entsprechend den Prinzipien der Erfindung so abgewandelt werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, um die durch die Beziehung (8) ausgedrückte Steuerfunlrtiin zu ' realisieren. Insbesondere wird der Prozessor 20 abgewandelt, damit er das Produkt der inversen Matrix B(mT-T) mit dem VektorE (mT-T) durch die diagonale Verstärkungsmatrix G bilden kann. Ist der Prozessor 20 ein gewöhnlicher Digitalrechner, so kann man das Programm leicht ändern, damit es die notwendigen Programmschritte enthält. Da außerdem die von dem Prozessor erzeugten Größen jetzt inkrementelle Einstellungen sind, sind die Sammler 40-1 bis 40-n - wie in der Fig. 2 gezeigt - vorgesehen, um die Ausgangsgrößen des Prozessors 20 in aufeinanderfolgenden

. . 309839/0833

Einstellzyklen zu addieren und die Steuergrößen ρ bis C entsprechend der Beziehung (7) zu erzeugen.

Wenn die Entzerrerabschnitte 10-1 bis 10-n nicht schon selbst instabil sind, können stets ausreichend kleine Schleifenverstärkungen gefunden werden, damit die Stabilität des Gesamtsystems gewahrt bleibt. Geeignete Verstärkungsfaktoren können empirisch bestimmt werden. Wurde einmal ein befriedigender Satz von Schleifenverstärkungen gefunden, so werden sie in den Prozessor 20 der Fig. 2 als feste Matrix G eingegeben.

Die Differenzgleichung, welche das Gesamtsystem der Fig. 2 beschreibt, kann linearisiert werden, um die Stabilität weiter zu gewährleisten, falls die Beziehung (8) folgendermaßen umgeschrieben wird:

[p(mT)] = [G] [B(InT-T)] £ fc(rT-T)]+ fyj . (9)

r=o

Es ist festzuhalten, daßcler Gleichung (9) nur 6 unter dem Summenzeichen erscheint. Demgemäß erfordert die Gleichung (9) eher die Summation der aufeinanderfolgenden Werte der Fehlersignale ε als die der aufeinanderfolgenden Werte von Ap .

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Bei einigen Anwendungen kann die größere Stabilität, die sich bei Verwendung der Gleichung (9) anstelle von Gleichung (8) ergibt, von Vorteil sein. Insbesondere ermöglicht es das Einsetzen der Gleichung (9), daß größere Steuerschleifenverstärkungsfaktoren verwendet werden können, was zur Folge hat, daß schon nach einer geringen Zahl von Einstellzyklen eine optimale Entzerrung erreicht werden kann.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 kann nach den Prinzipien dieser Erfindung so abgeändert werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, damit die Gleichung (9) erfüllt wird. Der Prozessor 20 in Fig. 3 ist im wesentlichen mit dem Prozessor 20 von Fig. 2 identisch, wobei dieser Prozessor notwendig ist, um dieselben Handlungen in jedem Fall vorzunehmen. In der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung sind jedoch noch die Sammler 50-1 bis 50-n vorgesehen, um die Summationen durchzuführen, die in der Gleichung (9) angegeben sind, d.h. diese addieren die Größen Z. , die durch den Fehlererkenner 16 in aufeinanderfolgenden Einstellzyklen erzeugt werden und geben mehrere gespeicherte Fehlersignale ab. Es ist ersichtlich, daß die Summationen, die von den Sammlern 50-1 bis 50-n durchgeführt werden, denjenigen entsprechen, die von den Sammlern 40-1

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bis 40-n in der Einrichtung gemäß Fig. 2 durchgeführt werden, daß jedoch die sich ergebende Steueroperation linearisiert wird (wie es durch die Gleichung (9) angedeutet wird), und zwar mit den oben erwähnten, damit verbundenen Vorteilen.

Es sollte noch bemerkt werden, daß die notwendige Verarbeitung der Steuersignale entv/eder analog oder digital erfolgen kann. Wenn der Prozessor 20 als Digitalgerät ausgebildet ist, kann außerdem die Analog-Digital-Umwandlung überall dort vorgenommen werden, wo es für die Verarbeitung der Signale, die auf den Prozessor gegeben werden sollen, von Vorteil ist.

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Claims

ι? PATENTANSPRÜCHE

1./ Automatisch einstellbare Entzerrungseinrichtung, bei der ein Entzerrer mehrere in Reihe geschaltete Entzerrerabschnitte aufweist und ein zugeführtes Testsignal, das ein verzerrendes Medium durchlaufen hat, empfängt, wobei jeder einstellbare Entzerrerabschnitt eine Frequenzgangsfunktion aufweist, deren Größe durch den Pegel eines Steuersignals gesteuert wird,

gekennzeichnet durch

eine Fehler erkenn ungs schaltung (16), die auf das Ausgangssignal des Entzerrers (10) anspricht und mehrere erste Aus-· gangssignale abgibt, von denen jedes jeweils durch die Signalverzerrung in jedem von mehreren vorgegebenen Frequenzbereichen gesteuert wird, eine Schaltung (22, 24, 26, 28), die auf die Eingangs- und Ausgangs signale der jeweiligen einstellbaren Entzerrerabschnitte anspricht und mehrere zweite Ausgangssignale abgibt, von denen jedes jeweils durch die Reaktion der zugeordneten Entzerrerabschnitte gesteuert wird,

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2*

eine Verarbeitungseinrichtung (20), die auf die mehreren erste und zweite Ausgangs signale anspricht, um mehrere dritte Ausgangs signale zu erzeugen, eine Einst eil schaltung (30), die auf mehrere dritte Ausgangssignale anspricht und die Pegel der jeweiligen Steuersignale einstellt, um die Größe der Frequenzgangsfunktion der jeweiligen einstellbaren Entzerrerabschnitte zu steuern.

2. Automatische Entzerrungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Signal ein Kippsignal von vorgegebener konstanter Größe ist, das sich von einem Ende des Entzerrer-Arbeitsfrequenzbandes zum anderen ändert, so daß der Beitrag jedes Entzerrerabschnitts in jedem Frequenzbereich bestimmt ist.

3. Automatische Entzerrungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Eingangs- und Ausgangssignale der jeweiligen einstellbaren Entzerrerabschnitte ansprechende Schaltung (22, 24, 26, 28) außerdem enthält: Mehrere Erkennerschaltungen (22), von denen jede jeweils

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auf den Pegel des Signal an den Zwischenverbindungen der in Reihe geschalteten Entzerrerabschnitte anspricht und ein diesem Pegel entsprechendes Ausgangssignal abgibt;

mehrere Vergleicherschaltungen (24), von denen eine mit allen Entzerrerabschnitten verbunden ist, wobei jede ein Ausgangs signal abgibt, das proportional zur Differenz zwischen den Ausgangssignalen zweier Erkennerschaltungen ist, die auf die Signalpegel an den Zwischenverbindungen der zugeordneten Entzerrerabschnitte ansprechen;

mehrere Verstärker (26), von denen jeweils einer mit einer Vergleicher schaltung verbunden ist und ein Ausgangs signal abgibt, das proportional zum Ausgangssignal der zugeordneten Vergleicher schaltung ist, dividiert durch einen Faktor, der proportional zum Pegel des zugeordneten Entzerrersteuersignals ist und

mehrere Integratorschaltungen (28), von denen jeweils ein Integrator mit einer Verstärkerschaltung verbunden

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ir

ist und mehrere Ausgangssignale abgibt, die proportional zum Ausgangs signal des zugeordneten Verstärkerkreises sind, integriert über jeden der vorgegebenen Frequenzbereiche.

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