DE2609297A1 - Uebertragungssystem fuer gespraechssignale - Google Patents

Description

PHN.

JW/EVH.

Uebertragungssystem fur Gesprächssignale

Die Erfindung bezieht sich auf ein Uebertragungssystera für Gesprächssignale mit einem Sender mit einer Bandlcorapressionsanordnung und mit einem Empfänger mit einer Bandexparisionsanordnung, wobei die Bandkompressionsanordnung auf der Sendeseite einen Basisbandkanal für ein Basisband der Gesprächssignale, die in einem niedrigen Gesprächsfrequenzbereich liegen, und eine Reihe paralleler Bandkompressionskanäle enthält für Bandkompression aufeinanderfolgender Teilbänder der Gesprächssignale in dem .oberhalb des Basisbandes liegenden Gesprächsfrequenzbereich, und die Bandexpansionsanordnung auf der Empfangsseite zur

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Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale ebenfalls einen Basisbandkanal und "weiter eine entsprechende Reihe paralleler Bandexpanderkanäle enthält. Als Basisbandsignal kann beispielsweise der erste Formantbereich oder die Grundtonfrequenz benutzt werden»

In einem bekannten Uebertragungssystem der erwähnten Art enthält jeder der parallelen Bandkompressorkanäle einen Frequenzteiler und einen Amplitudendetektor zum Erzeugen der Frequenz- und Amplitudendaten durch Frequenzteilung und Amplitudendetektion'für jedes der aufeinanderfolgenden Teilbänder der Gesprächssignale, wobei die auf diese feise erhaltenen Frequenz- und Amplitudendaten gemeinsam mit dem ersten Formantbereich als Basis— bandsignal übertragen werden» Empfangsseitig enthält jeder der parallelen Bandexpanderkanäle einen Frequenzmultiplikator und einen Amplitudenmodulator, um durch Frequenzmultiplikation und eine darauffolgende Amplitudenmodulation die ursprünglichen Teilbänder der Gesprächssignale aus den Frequenz- und Amplitudendaten im entsprechenden Bandkompressorkanal zurückzugewinnen, wonach "~ eine Kombination dieser rückgewonnenen Teilbänder mit dem ersten Formantbereich als Basisbandsignal das ursprüngliche Gesprächssignal ergibt.

Die Erfindung bezweckt nun, ein Uebertragungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine

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wesentliche Verbesserung der Wiedergabequalität mit einem wenig kritischen und übersichtlichen Aufbau verbindet und sich durchaus zur Ausbildung in digitalen Techniken und zur Integration in einem Halbleiterkörper eignet»

Das erfindungsgemSsse Uebertragungssystem weist das Kennzeichen auf, dass sowohl die Bandkompressionsanordnung wie auch die Bandexpansionsanordnung einen Eingangskreis enthält, der mit einem an den Basisbandkanal angeschlossenen Komponentengenerator zur Erzeugung von Frequenzkomponenten in den Teilbändern des oberhalb des Basisbandes liegenden Gesprächsfrequenzbereiches versehen ist, dass die beiden Anordnungen einen Frequenzanalysator enthalten mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter mit denselben Amplitude-Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien, wobei die Bandkompressionsanordnung ausser der Reihe paralleler Bandkompressionskanäle auch eine Reihe paralleler Bezugskanäle enthält und in wenigstens einer dieser Kanalreihen der genannte Frequenzanalysator mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter aufgenommen ist, dass in der Bandkompressionsanordnung in jedem Bandkompressorkanal ausserdem ein Komparator sowie ein Begrenzerkreis vorgesehen ist, um einen konstanten Amplitudenwert der in dem Komponenten-

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generator erzeugten Prequenzkoniponenten am Eingang des !Comparators zu erhalten, der über einen Bezugskanal durch Frequenzkomponenten in dem selben Teilband des ursprünglichen Gesprächssignals als Bezugssignal zur Erzeugung von für das betreffende Teilband kennzeichnenden Phasen- und Amplitudendaten gesteuert wird, während in der Bandexpänsionsanordiiung der genannte Frequenzanalysator mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter in die Reihe paralleler Bandexpanderkanäle aufgenommen ist und in den jeweiligen Bandexpanderkanälen zugleich ein Modulationskreis sowie ein Begrenzerkreis vorgesehen ist, um einen konstanten Amplitudenwert der im Komponentengenerator erzeugten Frequenzkomponenten am Eingang des Modulationskreises zu erhalten, der von der zum betreffenden Teilband gehörenden kennzeichnenden Phasen- und Amplitudendaten gesteuert wird,

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 2 eine Ausführungsform eines Senders und eines Empfängers in einem erfindungsgemässen Uebertragungssystem,

Fig. 3 und Fig. 4 eine Abwandlung des in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Senders und Empfängers, Fig. 5 bis 8 Einzelheiten einiger Elemente, die

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in dem Uebertragungs sys tem 'nach Pig. 3 und Fig. k verwendet werden können,

Fig. 9 eine im Ausbau vereinfachte Ausführungsform eines Senders in einem Uebertragungssystem nach der Erfindung.

Der in Fig, 1 und Fig» 2 dargestellte Sender

und Empfänger bildet einen Teil eines Uebertragungssj'steras, das zur Uebertragung von Gesprächssignalen mit Hilfe von Pulskodemodulation eingerichtet ist»

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Sender werden die einem Mikrophon 1 entnommenen Gesprächssignale im Frequenzband von 300 - 3200 Hz nach Verstärkung in einem Verstärker 2 einer Bandkompressionsanordnung 3 zugeführt, die mit einem ,Basisbandkanal 4 für ein in einem niedrigeren Gesprächsfrequenzband liegendes Basisbandsignal versehen ist, das in der wiedergegebenen Ausführungsform durch den ersten Formantbereich von 300 - 800 Hz gebildet wird. Zugleich ist die Bandkompressionsanordnung 3 mit einer Reilie paralleler Bandkompressorkanäle 5 für Bandkompression aufeinanderfolgender Teilbänder der Gesprächssignale in dem oberhalb des Basisbandes liegenden Frequenzbereich von 800 - 3200 Hz versehen, wobei in der Figur nur einer der parallelen Bandkompressorkanäle detailliert dargestellt ist, da diese Kanäle alle denselben Aufbau haben.

Der Basisbandkanal k ist mit einem den ersten Formantbereich durchlassenden Eingangsfilter 6 mit einem

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Durchlassband von 300 - 800 Hz und einem darauffolgenden Verstärker 7 versehen, während sein Ausgang sowie die Ausgänge der Bandkompressorkanäle 5 ^a^- einem Zeitmultiplexverteiler 8 mit einem darauffolgenden Pulskodemodulator angeschlossen sind» Am Ausgang des Pulskodemodulator-s 9 entsteht auf diese "Weise eine die zvl übertragenden Gesp'rächssignale kennzeichnende Impulsreihe, die nach Verstärkung in einem Endverstärker 10 mit einem geeignet bemessenen Ausgangsfilter über eine Uebertragungsstrecke 11 übertragen wird.

In dem mit dem wiedergegebenen Sender zusammenarbeitenden Empfänger in Fig. 2 wird die über die Uebertragungsstrecke 11 übertragene Impulsreihe nach Impulsregeneration in einem Impulsregenerator 12 und einer darauffolgenden Demodulation in einem Pulskodedemodulator einem Zeitmultiplexverteiler i4 zugeführt, der zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale an eine Bandexpansionsanordnung 15 angeschlossen ist. Ebenso wie die Bandkompressionsanordnung 3 ist die Bandexpansionsanordnung 15 mit einem Basisbandkanal 16 mit einem das Basisbandsignal von 300 - 800 Hz durchlassenden Eingangsfilter 17 und einem darauffolgenden Verstärker 18 sowie mit einer der Reihe Bandkompressorkanäle 5 entsprechenden Reihen-Bandexpanderkanäle 19 versehen, wobei die Ausgänge des Basisbandkanals 16 und der Bandexpanderkanäle 19

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einen Summiericreis 20 angeschlossen sind«

Dem Suimnierkreis 20 werden die rückgewonnenen ui"sprünglichen Gesprächssignale im Band von 300 - 3200 Hz entnommen, die über einen Verstärker 21 einer Wiedergabeanordnung 22 zugeführt werden»

Nach der Erfindung wird eine wesentliehe Ver~ besserung der Wiedergabequalität dadurch erhalten, dass im Sender nach Figo 1 die Bandkompressionsanordnung 3 einen Eingangskreis enthält, der mit einem an den Basisbandkanal h angeschlossenen Komponentengenerator 23 zur Erzeugung von Frequenzkomponenten in den Teilbändern des oberhalb des Basisbandes von 300 — 800 Hz liegenden Gesprächsfrequenzbereiches von 800 - 3200 Hz versehen ist und weiter einen Frequenzanalysator 24 mit pro Teilband einem ersten Teilbandfilter 25 und einem zweiten Teilbandfilter 26 mit denselben Amlitude-Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien enthält, wobei die Bandkompressionsanordnung 3 zusammen mit der Reihe paralleler Bandkompressorkanäle 5 zugleich eine Reihe paralleler Bezugskanäle 32 enthält und in wenigstens einer dieser Kanalreihen 5» 32 der obengenannte Frequenzanalysator Zk mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter 25 bzw, 26 aufgenommen ist, Xn dieser Bandkompressionsanordnung 3 ist in den jeweiligen Bandkompressorkanälen 5 zugleich ein

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Komparator 31 sowie ein Begrenzerkreis 29» 30 angeordnet, tun einen konstanten Amplitudenwert der im Komponentengenerator 23 erzeugten Frequenzkomponenten am Eingang des Komparators 31 zu erhalten, der über einen Bezugskanal 32 von Frequenzkomponenten in demselben Teilband des ursprünglichen Gesprächssignals als Bezugssignal gesteuert wird, und zwar zur Erzeugung von für das betreffende Teilband kennzeichnenden Phasen- und Amplitudenwerten.

In der dargestellten Ausfuhruiigsform ist der

Frequenzanalysator 24 in die Reihe paralleler Bandkompressorkanäle 5 aufgenommen, und die Teilbandfilter 25, 26 mit Ausgängen 27, 28 sind über je einen einzelnen Begrenzer 29, 30 mit dem Komparator 31 verbunden, während der Komponentengenerator 23 als Signalverzerrer mit einem darin aufgenommenen Kreis ausgebildet ist. Der Frequenzanalysator 24 wird in Fig. 1 durch einen Verzögerungskreis 33 und eine Anzahl Gewichtungsnetzwerke 34 ... 35» 36 ... 37 gebildet, deren eines Ende mit Punkten verschiedener Verzögerungszeit, im Verzögerungskreis 33 verbunden ist und deren anderes Ende mit einem Summierkreis 38 j 39 verbunden ist, der an einen der Ausgänge 27, 28 angeschlossen ist.

Mit dem beschriebenen Frequenzanalysator 24 kann bei geeigneter Bemessung der Uebertragungsfaktoren der Gewichtungsnetzwerke 34 ... 355 36 ... 37 die Aufteilung des Gesprächsfrequenzbereiches von 800 - 3200 Hz in

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aufeinanderfolgende Teilbänder entsprechend einer gewünschten Amplitude—Frequenzlcennlinie und Phase-Frequenzkennlinie auf überraschend einfache Weise und mit grosser gegenseitigen Freiheit verwirklicht werden, wie nun auf mathematische Weise erl&utert wird. Wenn die Anzahl Verzögerungselemente des Verzögerungskreises 33 dem Wert 2M entspricht, und wenn jedes Element eine Verzögerungs .zeit s aufweist und wenn in einem bestimmten Teilbandfilter, beispielsweise dem Teilbandfilter 25» die Gewichtungsnetzwerke 3k ... 35 ausgehend von den Enden des Verzögerungs kreises 33 paarweise einander entsprechend gewählt sind, so dass ihre Uebertragungskoeffizienten C der nachfolgenden Gleichung entsprechen

C-P = C_p mit ρ = 1,.2, ... M,

wird eine Übertragungsfunktion erhalten, deren Amplitude-Frequenzkennlinie die Form ~\\J~ ^tO) hat:

JL-J
γ(ω) = C_o + ) 2C_pcos(pUs)

und die Phase-Frequenzkennlinie 0(^) einen genau linearen Verlauf hat entsprechend

Die Amplitude-Frequenzkennlinie bietet auf diese Weise eine in M Cosinusglieder entwickelte Fourier-Reihe, deren Periodizität Ω. durch die untenstehende Gleichung gegeben ist:

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•Wenn eine bestimmte Amplitude-Frequenzkennlinie TjT (^c) verwirklicht werden muss, können die Koeffizienten C in

der Fourier-Reihe mit Hilfe der untenstehenden Beziehung bestimrat werden:

a
C = ΟΛΟ . J -W~_o(vaj) cos(-pL-Js) du*'

Negative Koeffizienten C in der Fourier-Reihe können dadurch verwirklicht werden, dass in Reihe mit den Gewichtungsnetzwerken eine Polaritätsumkehrstufe aufgenommen wird»

Die Form der Amplitude-Frequenzkennlinie ist damit völlig bestimmt, aber das periodische Verhalten der Fourier-Reihe hat zur Folge, dass die gewünschte Amplitude-Frequenzkennlinie sich mit einer Periodizität il = 2^i/s wiederholt, also bei ausreichend geringen Werten der Verzögerungszeit s kann der Frequenzabstand zwischen dem gewünschten und dem nächstfolgenden zysätzlichen Durchlassbereich gross genug gemacht werden, um die zusäztliehen Durchlassbereiche mit einem einfachen Unter— drückungsfilter zu unterdrücken, ohne dabei die Amplitude-Frequenzkennlinie und die lineare Phase-Frequenzkennlinie im.gewünschten Durchlassbereich auf spürbare Weise zu beeinflussen. Dazu kann beispielsweise in die Summierkreise 38, 39 ein einfaches Unterdrüekungsfilter in Form eines RC-Tiefpassfilters aufgenommen werden.

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Obschon andere Bemessungsvorschriften möglich sind, hat es sich bei der beschriebenen Ausführung des Teilbandfilters 25 als vorteilhaft erwiesen, die Uebertragungskerailinie des zugehörenden Teilbandfilters 26 mit derselben Amplitude~Frequenzkennlinie, aber mit einer phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinie, vorzugsweise mit einer Phasenverschiebung Jj/2, durch eine Reihe von M Sinusgliedern anzunähern. Die Uebertra.gungskoeffizien.ten der Gewichtungsnetzwerke 36 ... 37 sind dabei zur Unterscheidung durch S bezeichnet. Ausgehend von den Enden des Verzögerungskreises 33 sind die Uebertragungskoeffizienten S der Gewichtungsnetzwex-ke 36 ... 37 paarweise in der Grosse gleich, aber im Vorzeichen eincinder entgegengesetzt, während der Uebertragungskoeffizient des mittleren Gewichtungsnetzwerkes S gleich. Null ist, so dass die Uebertragungskoeffizienten S der Gewichtungsnetzwerke der nachfolgenden Beziehung entsprechen: ^S_p = -S mit ρ = 1, 2, ... M

s_o = o.

Für die Uebertragungsfunktion gilt dann:

7 2S

P=T"! ^p

- 7

P=T!

JZi(W) = -Miv's +T/2.

Aus den obenstehenden Formeln geht hervor, dass das Teilbandfilter·26 ebenso wie das Teilbandfilter 25 eine

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lineare Phase-Frequenzkennlinie aufweist, die jedoch im Vergleich zu der des Teilbandfilters 25 eine konstante Phasenverschiebung entsprechend3T/2 aufweist, während die Amplitude-Frequenzkennlinien der Teilbandfilter 25, durch geeignete Bemessung der Koeffizienten S in der Fourier-Reihe einander gleich gemacht werden können» Die Koeffizienten können mit Hilfe der untenstehenden Beziehung bestimmt werden:

S = (1/n) . C W" (üu) sin(piJs) du7

lieber die Begrenzer 29, 30 sind die Teilbandfilter 25, 26 an den Komparator angeschlossen, der aus Modulatoren 40, 41 und darauffolgenden Tiefpassfiltern 42, 43 mit Grenzfrequenzen von beispielsweise 20 Hz zusammengesetzt ist. Dabei wird den beiden Modulatoren 40, 4-1 zugleich der von den Frequenzkomponenten in dem selben Teilband des ur-sprünglichen Gesprächssignals gebildete Phasen- und Amplitudeiibezugswert über den betreffenden Bezugskanal· zugeführt. In der Ausführungsform nach Fig. 1. ist in die Reihe Bezugskanäle 32 ebenfalls ein Frequenzanalysator aufgenommen, der mittels eines Eingangsfilters 45 mit einem Durchlassband von 800 — 3200 Hz an den Ausgang des Ver-stfclricers 2 angeschlossen ist. Der Frequenzanalysator enthält eine der Anzahl Gesprächsteilbänder entsprechende Anzahl i eilbaiidfilier 46 and 'vird auf dieselbe Art und ¥eise

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wie der bereits beschriebene Frequenzanalysator 24 aus einem Verzögerungskreis 47» einer Anzahl Gewichtungsnetzwerke 48 ... 49 und einem Summierkreis $0 aufgebaut, wobei für die Gewichtungsnetzwerke 48 ... 49 mit Vorteil die Bemessungsvorschrift des Teilbandfilters 25 verwendet wird ο

Durch Vergleich der begrenzten Frequenzkomponenten der Teilbandfilter 25» 26 mit dem Phasen- und Amplitudenbezugsv/ert des Frequenzanalysators 44 in den Modulatoren 40, 41 und durch darauffolgende Glättung in den Tiefpassfiltern 42, 43 werden im Komparator 31 die zum Teilband des in Fig. 1 dargestellten Bandkompressorkanals 5 gehörende Phasen- und Amplitudendaten erhalten, die zusammen mit den Phasen- und Amplitudendaten der übrigen in Fig. 1 nicht dargestellten BandkompressorkanSle und dem Basisbandsignal zur weiteren Uebertragung dem Zeitmultiplexverteiler 8 zugeführt.wird.

Im beschriebenen Sender wird der erste Formantbereich des Gesprächssignals im Band 300 - 800 Hz als Basisbandsignal einerseits dem Basisbandkanal 4 über den Verstärker 7 zugeführt und andererseits dem als Signalverzerrer ausgebildeten Komponentengenerator 23» wobei zu jedem Augenblick durch Signalverzerrung aus dem Basisbandsignal von 300 - 800 Hz auf künstliche Weise die Gesprächsfrequenzkomponenten im Band von 800 - 3200 Hz

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gewonnen werden, die bei geeigneter Bemessung des Frequenzanalysator Zk in den jeweiligen Teilbandfiltern 25, 26 einzeln selektiert werden», Die aufeinanderfolgenden Durch— lassbänder der Teilbandfilter 25, 26 sind dazu beispielsweise gleich den 17erten 800 - 880 Hz, 880 - 960 Hz, 960 - 10-40 Hz, 10^-0 - 1120 Hz, . .„ gewählt. Durch Signalverzerrung im Signalverzerrer 23 wird nun zu jedem Augenblick das Frequenzspektrum dei- Gesprächssignale im Band von 800 - 3200 Hz in guter Annäherung erzeugt. Die in den Teilbandfiltern 25, 26 selektierten Frequenzkomponenten werden dann, nachdem sie in den Begrenzern 29, 30 auf eine konstante Amplitude gebracht sind, in den Modulatoren kO, 4i mit zugehörenden Ausgangsfiltern Jf-2, k-3 des !Comparators 31 in Amplitude und Phase mit den tatsächlichen Frequenzkomponenten des im Band von 800 - 3200 Hz liegenden Gesprächssignals verglichen, welches Signal über das Eingangsfilter k-5 dem Frequenzanalysator kh zugeführt wird. An den Frequenzanalysator brauchen dabei keine besonderen Anforderungen gestellt zu werden, da ja- unabhängig von der Amplitude-Frequenzkennlinie der Teilbandfilter 25, 26 die selektierten Frequenzkomponenten durch die Begrenzer 29» 30 auf eine konstante Amplitude gebracht werden»

Die jeweiligen FrequenzkompGB.eriten in den Bandkompressorkaiiälen 5 werden nicht nur durch ein Amplitude- und ein Frequenzdatum gekennzeichnet, sondern

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auch, in deutlichem Unterschied zu dem obenstehend ermähnten Uebertragungssystem durch ein zusätzliches Phasendatum, das eine genauere Rückgewinnung der jeweiligen Frequenz- !componenten ermöglicht und dadurch zu einer wesentlichen Verbesserung der "tfiedergabequalität führt, Ueberraschenderweise geht diese Verbesserung der Wiedergabequalität durch das zusätzliche Phasendatum nicht mit verwickelterer Apparatur einher, sondern im Gegenteil mit einem einfachen und ausserdem übersichtlichen Aufbau der Bandkompressor— kanäle 5 zur Erzeugung der Phasen- und Amplitudendaten, wie nun mathematisch, erläutert werden wird«

Dazu wird das Teilband k des Gesprächssignals betrachtet. ¥enn vorausgesetzt wird, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt vom Teilbandfilter 46 des Frequenzanalysator 44 eine Frequenzkomponente des ursprünglichen Gesprächssignals selektiert wird, die durch b. CoSW₁ t dargestellt werden kann, wobei b, die Amplitude und \rJir. die augenblickliche Kreisfrequenz ist und wenn weiter vorausgesetzt wird, dass die im Signalverzerrer 23 erzeugte entsprechende Frequenzkomponente einen Phasenfehler 0, hat, so werden nach Frequenzselektion in den Teilbandfiltern 25» 26 und nach Begrenzung auf eine konstante Amplitude in den Begrenzern 29, 30 an den Ausgängen der Begrenzer 29» 30 ausser höheren Harmonischen die Signale , t + 0_k) und SiTi(CU., t + 0, ) erhalten werden»

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Der Einfachheit hs.lber ist dabei vorausgesetzt worden, dass die Begrenzung auf Einheitsamplitude stattgefunden hat.

Durch Modulation entstehen dann am Ausgang der beiden Modulatoren kO, 41 die nachfolgenden Signale:

b_lc cos u/j_ct cos ( k^t + 0_k)

b_k COSi^ jt sin

woraus durch Glättung mit Hilfe der Tiefpassfilter 42, h3 die Amplituden- und Phasendaten in Form von b, cos 0. und b, sin 0 erhalten werden, die dem Zeitmultiplexverteiler zur Uebertragung mit Hilfe von Pulskodemodulation über die Uebertragungsstrecke 11 zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale im Empfänger zugeführt werden. Gerade die Verwendung der Amplituden- und Phasendaten in Form von b, cos 0, und b, sin 0 führt zu dem besonders einfachen und wenig kritischen Aufbau der beschriebenen Bandkompressionsanordnung 3» Dasselbe gilt auch für die Bandexpansionsanordnung 15 &Ώ- der Empfangssexte, wie noch an Hand .des zusammenarbeitenden Empfängers in Fig. 2 näher erläutert wird»

Im Vergleich zur Übertragung von GesprächsSignalen im Band von 300 - 3200 Hz ohne Bandkompression mit Hilfe von Pulscodemodulation wozu 60 kbit/s benutzt wird, ist im vorliegenden XJebertraguiigssyst-em durch Anwendung der besclirlebeaeii Bandkompr-eseio^isanordiiung 3 nur noch 10 kbit/s notwendig, was einem Bandkcmpressionsfaktor 6 entspricht»

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Ausser den bereits erwähnten Vorteilen einer hervorragenden Wiedergabequalität und eines einfachen, wenig kritischen und übersichtlichen Aufbaus weist die beschriebene Anordnung ausserdera noch den Vorteil auf, dass sie sich durchaus zur Ausbildung in digitalen Techniken und folglich zur Integration in einem Halbleiterkörper eignet.

Es sei darauf hingewiesen, dass statt der Ausbildung nach Fig. 1, in der pro Teilband im Frequenzanalysator 24 zwei Teilbandfilter 25, 26 mit untereinander verschobenen Phase-Frequenzkennlinien und im Frequenzanalysator 44 nur ein einziges Teilbandfilter 46 verwendet werden, ebenfalls eine Ausbildung möglich ist, in der zum Erhalten der Amplituden- und Phasendaten b, cos 0, und

JtC iC

b, sin 0, der Frequenzanalysator 24 pro Teilband mit nur einem Teilbandfilter und der Frequenzanalysator 44 mit zwei Teilbandfiltern mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien versehen ist.

Im Empfänger nach Fig, 2 werden die mit Hilfe von Pulskodemodulation über die Uebertragungsstrecke übertragenen Daten aus der Bandkompressionsanordnung 3 nach Fig. 1 nach Pulskodedemodulation im Pulskodedemodulator 13 ²^r Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale in der Bandexpansionsanordnung 15 ^an. den Ausgängen des .Zeitmultiplexteilers 14 verfügbar, insbesondere als Basisbandsignal für den Basisbandkanal,16 der erste Formant-

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bereich, von 300 - 800 Hz und an Leitungen 51» 52 die Phasen- und Amplituden b, cos 0, und b, sin 0, des Band-

Λ. X:. J^C IC

kompressorkanals 5 ftir das Teilband k.

Nach, der Erfindung enth-S.lt die Bandexpansionsanordnung 15 in. Fig. 2 einen Eingangskreis, der mit"einem an den Basisbandkanal 16 angeschlossenen Komponentengenerator 53 zur Erzeugung von Frequenzkomponenten in Teilbändern des oberhalb des Basisbandes von 300 - 800 Hz liegenden Gesprächsfrequenzbereiches von 800 - 3200 Hz versehen ist, und weiter einen Frequenzanalysator $h mit pro Teilband einem ersten Teilbandfilter 56 und einem zweiten Teilbandfilter 57 mit denselben Amplitude-Frequenzlcennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien, welcher Frequenzanalysator 5h in'Reihe paralleler Bandexpanderkanäle 19 aufgenommen ist, während in den jeweiligen Bandexpanderlcanälen 19 zugleich ein Modulationskreis 55 vorgesehen ist sowie ein Begrenzerkreis 60, 61, um einen konstanten Amplitudenwert der im Komponentengenerator 53 erzeugten Frequenzkomponenten am Eingang des Modulationskreises 55 zu erhalten, der durch die zum betreffenden Teilband gehörenden kennzeichnenden Phasen- und Amplitudendaten der Leitungen 51» gesteuert wird.

Ebenso wie in der Bandkompressionsanordnung 3 nach Fig. 1 wird der Komponent engenerat or 53 durch einen

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Signalverzerrer gebildet, und die Ausgänge 58» 59 der Teilbandfilter 56, 57 sind mit je einem einzelnen Begrenzer 60, 61 verbunden, die hier jedoch an den Modulationskreis 55 angeschlossen sind, der aus Modulatoren 62, 63 zusammengestellt ist, deren Ausgänge an einen Summierkreis 64 angeschlossen sind} gegebenenfalls kann hinter den Summierkreis 64 noch ein einfaches Ausgangsfilter 65 aufgenommen werden. Genauso wie der Frequenzanalysator 24 an der Sendeseite ist der Frequenzanalj'sator aus einem Verzögerungskreis 66, einer Anzahl Gewichtungs— netzwerke 67 ·♦· 68; 69 ... 70 und Suinmierkreisen 71» aufgebaut, während auch die Bemessung der Teilbandfilter 56, 51 der der Teilbandfilter 25, 26 entsprechend gewählt ist.

Zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale wird auch hier von der künstlichen Erzeugung der Gesprächsfrequenzkomponenten im Band von 800 - 3200 Hz durch Verzerrung des Basisbandsignals im Band von 300 - 800 Hz im Signalverzerrer 53 ausgegangen. Durch eine Selektion in den Teilbandfiltern 56, 51 und eine Begrenzung in den Begrenzern 60, 61 werden auf diese ¥eise die Frequenzkomponenten für die jeweiligen Bandexpanderkanäle 19 erhalten, woraus durch Modulation in den Modulationskreisen 55 mit den Amplituden- und Phasendaten b. cos

JtC IC

und b, sin 0, der Leitungen 51 ι 52 die Teilbänder der ursprünglichen Gesprächssignale zurückgewonnen werden,

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die im Suramierkreis 20 kombiniert werden, der iiber den Verstärker 21 an die Wiedergabeanordnung· 22 angeschlossen ist ο An der Wiedergabeanordnung 22 entstehen Gesprächssignale einer hervorragenden Wiedergabequalität, da die im Signalverzerrer 53 bereits in guter Annäherung erzeugten Frequenzkomponenten durch die beschriebenen Bandexpanderkanäle 19 bei der richtigen Frequenzlage ausserdem auch bezüglich der Phase und Amplitude genau mit dem ursprünglichen Gesprächsfrequenzspektrum in Uebereinstimmung gebracht werden, wie nun mathematisch erläutert wird«,

Weil in den Bandkompressorkanälen 5 und in den Bandexpanderkanälen 19 dieselben Signalbearbeitungskreise vorgesehen sind, die durch einen Signalverzerrer 23; 53, Teilbandfilter 25, 26', 56, 57 5 Begrenzer 29, 30; 60, 61 gebildet werden, wird zu dem dem betrachteten Sendezeitpunkt entsprechenden Empfangs zeitpxinkt den Begrenzern 60, 61 im Bandexpanderkanal 19 für das Teilband k auch dasselbe Ausgangssignal entnommen werden, das obenstehend in Formelform durch cos(£v/,t + 0, ) und sin(iV , t + 0,) dargestellt wurde. Gleichzeitig werden die dazu gehörenden Amplituden- und Phasendaten b, cos 0_fc und b, sin 0, über die Leitungen 51» 52 den Modulatoren 62, 63 im betreffenden Band expand erkanal 19 angeboten. Auf diese Weise wird am Ausgang des Summierkreises 6h im

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Modulationskreis 55 ein Signal s(t) mit der nachfolgenden Form erhalten:

s(t) = b_k cos 0_k cos ((J _kt + 0_lc) + b_k sin 0^ sin (^_kt + 0^) die sich zu der nachfolgenden Gleichung vereinfachen lässt: s(t) = b_k cos UAt

Bezüglich Frequenz, Phase und Amplitude ist dieses Signal s(t) also genau in Uebereinstimmung mit dem der betreffenden Spektrunikomponente im ursprünglichen Gesprächssignal, was also eine nahezu einwandfreie Wiedergabequalität gewährleistet.

. Ausser Einfachheit und Uebersiehtlichkeit im Aufbau fällt das grosse Ausmass an Uebereinstimmung zwischen den Bandkorapressorkanälen 5 und den Bandexpanderkanälen 19 auf: alle Elemente der Band expand exrkanä¹ Ie 19 mit Ausnahme des Summierkreises 64 und gegebenenfalls des einfachen Ausgangsfilters 65 sind nämlich bereits in den Bandkompressorkanälen 5 an der Sendeseite vorhanden, ras fertigungstechnisch von sehr grossem Vorteil ist, da das beschriebene Uebertragungssystem mit einem Minimum an unterschiedlichen Elementen verwirklichbar ist. Ausserdem eignet sich das beschriebene Uebertragungssystem ohne weiteres zur Ausbildung in digitalen Techniken zur Integration in einem Halbleiterkörper. Insbesondere können die im beschriebenen Uebertragungssystem verwendeten Frequenzanalysatoren 24, 44, 54 ausser in analogen Techniken

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mit einen analogen Verzögerungskreis, der beispielsweise aus Induktivitäten und Kondensatoren zusammengestellt ist, oder aus Kondensatorschieberegisterzellen, auch in digitalen Techniken ausgebildet werden, beispielsweise auf die Art und Weise, die bereits in der britischen Patentschrift 1 168 15h beschrieben wurde, während auch die verwendeten Modulatoren ^O, 41; 62 63 durch die vorhergehenden Begrenzer 29, 30; 60, 61 sich für digitale Ausbildung besonders eignen» Vollständiglceitshälber sei noch bemerkt, dass in der praktischen Ausbildung die Begrenzer 29, 30; 60, 61 mit den Modulatoren k0, 41; 62, 63 zusammengebaut werden können»

Eine Abwandlung des obenstehend betrachteten Uebertragungssystems ist in Fig. 3 und in Fig. k dargestellt, welches System von dem aus Fig. 1 und Fig. 2 darin abweicht, dass statt des ersten Formantbereich.es als Basisbandsignal die Grundtonfrequenz übertragen wird. Entsprechende Elemente sind in Fig. 1 bis K mit denselben Bezugszeichen angegeben.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Sender werden dazu die Gesprächssignale im Band von 300 - 3200 Hz nach Verstärkung im Verstärker 2 einem Grundtondetektor zugeführt, der ein simisförmiges Ausgangssignal der Grundtonfrequenz im Band von 80 - 250 Hz liefert. Der Grundtondetektor 73 ist ^a^ den Verstärker 7 des Basisband-

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kanals 4 angeschlossen und zugleich an den durch einen Grundtoninipulsgenerator gebildeten Komponentengenerator 74, der im Rhythmus des Grundtons im ursprünglichen Gesprächs— signal ein impulsförmiges Ausgangssignal der durch die Kurve 75 dargestellten Form mit einer Wiederholungsfrequenz; zwischen 80 ~ 250 Hz liefert.

Ebenso wie beim Sender in Fig. 1 wird vom !Component engenerat or 74 in Form des Grundtonimpulsgenerators künstlich das Frequenzspektrum des ursprünglichen Gesprächssignals in guter Annäherung erzeugt. Nach Frequenzselektion in den beiden Teilbandfiltern 25» 26 des Frequenzanalysator 24 werden die Frequenzkomponenten in den BandkorapressorkanSlen 5 zur Erzeugung der Phasen- und Amplitudendaten der Form b, cos £f, und b~ sin 0, am Ausgang der Tiefpassfilter 42, 43 im Komparator 31 verarbeitet.

Xn der Ausbildung weicht diese Bandkompressionsanordnung 3 jedoch darin von der nach Fig, 1 ab, dass der konstante Amplitudenwert der im Frequenzanalysator gebildeten Frequenzkomponenten am Eingang des Komparators hier nicht dadurch bewirkt wird, dass einzelne Begrenzer 29, 30 in den jeweiligen Bandkonipressorkanälen 5 aufgenommen werden, sondern dadurch, dass in den als Grundtonimpulsgenerator ausgebildeten Komponentengenerator 74 ein Begrenzer aufgenommen wird, der alle Frequenzkomponenten für die jeweiligen Teilbänder auf eine-n konstanten

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PHN.79^5. 25.2.76. - 2k -

Amplitudenwert bringt, so dass hier ein allen Bandkompressor· kanälen gemeinsamer Begrenzer ausreicht. Auf völlig entsprechende Weise wie in Fig. 1 werden auch hier im Komparator 31 durch Phasen— und Amplitudenvergleich der auf einen konstanten Amplitudenwert gebrachten, im Frequenzanalysator Zh selektierten Frequenzkomponeten mit den entsprechenden Prequen.zkorapon.enten des ursprünglichen Gesprächssignals, die in den Teilbandfiltern k6 des Frequenz· analysators hk selektiert sind, die genannten Phasen- urd Amplitudendaten mit der Form b, cos 0, und b, sin 0. den jeweiligen Bandkompressorkanälen 5 entnommen und zusammen mit dem Basisbandsignal über den Zeitmultiplexverteiler 8, den Pulskodemodulator 9 und den Verstarker 10 zum zusammenarbeitenden Empfänger in Fig. 4 übertragen. Im Vergleich zum Uebertragungssystem nach Fig. 1 und Fig« 2 wird mit dem vorliegenden Uebertragungssystem ein grösserer Bandkompressionsfaktor erhalten, da statt naturgetreuer Ueber— tragung der Gesprächssignale im ersten Formantbereich von 300 - 800 Hz diese Gesprächssignale hier ebenfalls mit Bandkompression übertragen werden, weil die Bandbreite für das Basisbandsignal· nur 170 Hz zu betragen braucht.

Vollständigkeitshalber sind in Fig. 5 und Fig. 6 einfache Ausführungsformen des Grundtondetektors 73 und eines Grundtonimpulsgenerators dargestellt, die in Fig. 3 verwendbar sind,

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PHN.7945. 25.2.76. - 25 -

Bei dem in Pig» 5 dargestellten Grundtondetektor werden die einem Filter 76 entnommenen GeSprachsfrequenzen im Band von 300 - 800 Hz einem Amplitudendetektor 77 zugeführt, dem ein Ausgangsfilter 78 mit einem Durchlassband von 80 - 250 Hz folgt, wobei dem Ausgangsfilter 78 ein sinusförmiges Ausgangssignal mit der Grundtonfrequenz entnommen wird, das über eine Leitung 84 dem in Fig. 6 dargestellten Grundtonimpulsgeiierator 74 zugeführt wird.

Der in Fig. 6 dargestellte Grundtonimpulsgenerator Tk enthält einen an die Leitung 84 angeschlossenen Begrenzer 85, dem ein differenzierendes Netzwerk 86, das das durch Begrenzung erhaltene rechteckfSrmige Signal in eine Reihe abwechselnd positiver und negativer Impulse umwandelt, sowie ein Schwellenkreis 87 folgt, der beispielsweise die negativen Impulse unterdrückt. Am Ausgang des Schwellenkreises 87 entsteht auf diese ¥eise eine Reihe positiver Impulse mit der Grundtonfrequenz und mit der durch die Kurve 75 dargestellten Form, die zur Weiterverarbeitung dem Frequenzanalysator 24 zugeführt werden.

Ausser dem in Fig. 5 und Fig, 6 dargestellten Grundtondetektor 73 und Grundtonimpulsgenerator Jk können auch Grundtondetektoren und Grundtonimpulsgeneratoren anderen Typs im übertragungssystem nach Fig. 3 und Fig. verwendet werden. So kann beispielsweise auch ein Grundton-

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. 79^5.

impulsgenerator verwendet werden, der sägezahnförmige Ausgangsimpulse liefert, während als Begrenzer 85 in Figo 6 eine bistabile oder monostabile Kippstufe benutzt v/erden kann.

In dem mit dem Sender in Fig. 3 zusammenarbeitenden Empfänger in Fig, H wird die eintreffende Impulsreihe nach Impulsregeneration im Impulsregenerator 12 und nach Demodulation im Pulskodemodulator 13 dem Zeitmultiplex— verteiler 14 zugeführt, der zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale an die Band expans ionsanördnung angeschlossen ist, die mit parallelgeschalteten Bandexpanderkanälen 19 und mit einem Basisbandlcanal 16 versehen ist, an den ein vom übertragenen Ausgangssignal des Grundtondetektors 73 gesteuerter Komponentengenerator in Form eines Grundtonimpulsgenerators 89 angeschlossen ist.

Ebenso wie bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Uebertragungssysteia wird eine genaue Frequenz- und Phasensynchronisation zwischen den Frequenzkomponenten in den Ausgangs signal en des Komponentengenerators ¹Jh in der Bandkompressionsanordnung 3 und denen in den Ausgangssignalen des Komponentengenerators 89 in. der Bandexpansionsanordnung I5 mit Hilfe des durch die Basisbandkanäle h_t 16 gebildeten Synchronisationskreises bewirkt. Das Ausgangs signal des Τ_οκ r-neiitengenerators wird auf dieselbe Art und ¥sis© verarbeitet wie in der

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PHN. 25.2.76. - 27 -

210'

Bandexpansionsanordnung 15 nach Fig, 2, Insbesondere wird der Komponentengenerator 89 durch den Grundtonimpulsgenerator gebildet, der an den Frequenzanalysator 5^· angeschlossen ist und pro Teilband zwei Teilbandfilter 56, 57 enthält, deren Ausgänge 58, 59 niit den Modulatoren 62, 63 im Modulationskreis 55 verbunden sind, die über die Leitungen 51 ι 52 durch die Phasen- und Amplitudendaten mit der Form b, cos 0, und b, sin 0-, gesteuert werden. Am Ausgang des Modulationslcreises 55 wird dann die Gesprächskomponente b, cos ^k, zurückgewonnen, die, wie für Fig. 2 eingehend erläutert wurde, bezüglich Frequenz, dei" Phase und der Amplitude der betreffenden Komponente im ursprünglichen Gesprächssignal genau entspricht und die mit den Gesprächskomponenten der übrigen Bandexpanderkanäle 19 im Suramierkreis 20 kombiniert und über den Verstärker 21 der Wiedergabeanordnung 22 zugeführt wird,

Infolge der Begrenzerbearbeitung in den Bandkompressorkanälen 5 "und den Band expand erkanäl en 19 stellt es sich heraus, dass das beschriebene Uebertragungssystem ebenfalls in der Ausbildring nicht kristisch ist» Insbesondere wird die gute Wirkung durch die Form des Ausgangssignals der Komponentengeneratoren ^h und 89 kaum beeinflusst, wenn, nur die erzeugten Frequenzspektren bezüglich der Frequenzen, eine gute Annilhertmg an das

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PHN.79^5. 25.2.76. - 28 -

Frequenzspelctruin des ursprünglichen Gesprächssignals bilden, was zu einer grösseren Freiheit des Entwurfes und letzten Endes zu einer Vereinfachung der Apparatur führt. So kann beispielsweise statt des sägezahnförmigen Ausgangssignals der üblichen Grundtongeneratoren in der beschriebenen Ausführungsform zur Weiterverarbeitung die Impulsreihe mit der Grundtonfrequenz, die der in Fig. 6 dargestellte Grundt onirnpuls generat or liefert, bereits ausreichen.

In Vergleich zu Figo 1 und Fig, 2 wird in dieser Ausführungsform eine wesentliche Einsparung der Apparatur dadurch erhalten, dass die einzelnen Begrenzer in den jeweiligen Bandkompressorkanälen 18 hier durch einen allen Bandkompressorkanälen 5 und Bandexpanderkanälen 1$? gemeinsamen Begrenzer in den Grundtonimpulsgeneratoren 7^i 89 ersetzt werden, während weiter der Frequenzanalysator hh in der Bandkompressionsanordnung 3 dadurch eingespart werden kann, dass als Modulatoren 40, 41 reine Produktmodulatoren verwendet werden.

Auch mit dem obenstehend beschriebenen Ueber— tragungssystem wird eine sehr gute Wiedergabequalität erhalten, aber ausserdem kann hier die Wiedergabequalität der Konsonanten verbessert werden, wie beispielsweise die Geräusche der Buchstaben "s" und "f", die hauptsächlich durch ein in den höheren Gesprächsbereichea liegendes rauschartiges Frequenzspektrum gekennzeichnet sind,

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PHN.79^zi5. 25.2.76. - 29 -

Dazu enthalten die Bandkompressionsanordnung in Fig. 3 sowie die Bandexpansionsanordnung in Pig. 4 einen Rauschgenerator 90, 91» der mit einem Ausgangsfilter 92, 93 rait einem geeigneten Durchlassband von beispielsweise 300 - 32OO Hz versehen ist, sowie einen diesem Generator folgenden elektronischen Schalter 94, 95» der einen von einem Schaltsignal gesteuerten Umschalter 96, vuxd zv/ei Kontakte enthält, die an den Grundtonimpulsgenerator 74» 89 bzw. an das Ausgangsfilter 92, 93 des Rauschgenerators 90, 91 angeschlossen sind. Gegebenenfalls kann an den Ausgang des Rauschgenerators 90, 91 noch ein Begrenzer zur Unterdrückung der Rauschspitzen angeschlossen werden. Gemeinsam werden die Umschalter 96, 97 der beiden elektronischen Schalter 94, 95 von einem Schaltsignal gesteuert, das von einem an den Verstärker 2 im Sender angeschlossenen Konsonantendetektor 98 herrührt, nämlich der elektronische Schalter 94 in der Bandkompressionsanordnung 3 über die Leitung 99 Oixd der elektronische Schalter 95 in der Bandexpansionsanordnung I5 über die Leitung 100, den Zeitmultiplexverteiler 8, den Zeitmultiplexverteiler 14 an der Empfangsseite und die Leitung 101. Ausser einer Einsparung an Apparatur führt die gemeinsame Steuerung von demselben Konsonantendetektor 98 ^z"· einer , genauen Synchronisation der Umschaltzeitpunkte der elektronischen Schalter 94, 95 in der Bandkompressions-

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PHN,7945. 25.2.76. - 30 -

anordnung 3 und der Bandexpansionsanordnung 15»

Zur Erläuterung ist in Fig_e 7 detailliert eine einfache Ausbildung des Konsonantendetektors 98 in Fig. dargestellt ο Dieser Konsonantendetektor ist aus zwei Parallelzweigen 102, 103 mit einem die niedrigeren Gesprächsfrequenzen von beispielsweise 300 - 800 Hz durchlassenden Filter 104 und einem die höheren GesprSchsfrequenzen von beispielsweise 2000 — 3200 Hz durchlassenden Filter 105 zusammengestellt, denen Gleichrichter 10$, und Tiefpassfilter 108, 109 mit einer Grenzfrequenz von beispielsweise 20 Hz zur Erzeugung von mit dem Pegel der genannten Gesprächsfrequenzen sich ändernder Ausgangssignale folgen. Diese Signale liefern nach Verstärkung in einem einstellbaren Verstärker 110, 111 in einem Amplitudenkomparator 112 ein Schaltsignal, von dem beispielsweise die Polarität abhängig ist von der Tatsache, ob ein Vokal in Form von beispielsweise dem Laut der Buchstaben "a" und "e", oder ein Konsonant in Form von beispielsweise dem Laut der Buchstaben "s" und "f" auftritt. Bei geeigneter Einstellung der Verstärkung des Verstärkers 110, 111 wird nämlich erreicht, dass abhängig von der Tatsache, ob ein Vokal oder ein Konsonant auftritt, das Pegelsignal der niedrigeren Gesprächsfrequenzen oder das der höheren Gesprächsfrequenzen im Amplitudenkomparator überwiegen wird,

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PHN.¹ 25.2.76.

Beim Auftreten eines Vokals wird dann der Umschalter 96, 97 der elektronischen Schalter 9k, 95 in der Bandkompressionsanordnung 3 und in der Bandexpansionsanordnung 15 vom Schaltsignal in den mit dem Grundtonpulsgenerator 7^·» 89 verbundenen Zustand gebracht. Auf die bereits obenstehend erläuterte Art und Weise werden dann im Komparator 31 der jeweiligen Bandkompressorkanäle die Phasen- und Amplitudendaten der jeweiligen Gesprächskomponenten erzeugt, und mit Hilfe dieser Daten werden im Modulationskreis 55 der entsprechenden Band expand erkanSle die jeweiligen Komponenten des ursprünglichen Gesprächssignals zurückgewonnen, die über den Summierkreis 20 und den Verstärker 21 der Wiedergabeanordnung 22 zugeführt werden. Umgekehrt wird beim Auftreten eines Konsonanten der Umschalter 96, 97 der elektronischen Schalter 9k, vom Schaltsignal des Konsonanten 98 in den mit den Rauschgeneratoren 90, 91 verbundenen Zustand gebracht werden» Im Komparator 31 der jeweiligen Bandkompressorkanäle 5 werden dann die Rauschdaten erzeugt, und im Modulationskreis 55 der jeweiligen Bandexpanderkanäle wird mit Hilfe dieser Rauschdaten genau die richtige Rauschdosierung für die Kons onant enwi ed er gab e bewirkt.

Auf diese einfache Weise wird eine ausgezeichnete Wiedergabe von Vokalen sowie Konsonanten gewährleistet. Gegebenenfalls kann auch im Uebertragungssystem nach Fig.■1

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PHN.79^5. 25.2.76·

und Pig. 2 auf obenstehend beschriebene Weise der Rauschcharakter bei der Konsonant env»^ri ed er gäbe betont werden.

In einer Abwandlung des in Fig. 3 und Fig. h dargestellten Uebertragungssystems wird zu einer weiteren Bandbreitenverringerung statt des Grundtondetektors 73 ein Grundtonfrequenzdetektor verwendet, wobei durch Frequenzdetektion des Grundtones die genannte weitere Bandbreitenverringerung bewirkt werden kann. Beansprucht beispielsweise der Grundton als Basisbandsignal noch das Band von 80 - 300 Hz, so beansprucht der in seiner Frequenz detektierte Grundton nur noch ein Band mit einer Breite von 20 Hz,

Zur Erläuterung ist in Fig. 8 eine einfache

Ausführungsform eines Grundtonfrequenzdetektors dargestellt« Dieser enthält einen Grundtondetektor mit ebenso wie in Fig. 5 einem Eingangsfilter 76, einem Amplitudendetektor 77» und einem Ausgangsfilter 78 sowie einem darauffolgenden Frequenzdetektor 79» wobei der detektierte Grundton zur Frequenzdetektion auf die Art und Weise wie in Fig« 6 erläutert wird, der Kaskadenschaltung eines Begrenzers 85» eines differenzierenden Netzwerkes 86 ind eines Schwellenkreises 87 zugeführt wird. Ebenso wie in Fig. 6 entsteht dann am Ausgang des Schwellenkreises 87 eine Reihe von Impulsen mit der Grundtonfrequenz und mit einer beispielsweise positiven Polarität« Dadurch, dass diese Impulsreihe in

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PHN. 25.2o76. - 33 -

einem Tiefpassfilter 83 mit einer Grenzfrequenz von beispielsweise 20 Hz geglättet wird, wird ein mit der Grundtonfrequenz sich änderndes Ausgangssignal erhalten, das dem Grundtonimpulsgenerator in der Bandkompressionsanordnung 3 und über den Basisbandkanal h dem Grundtonimpuls gene rat or in der Bandexpansionsanordnung 15 zugeführt wird.

Der zum Grundtonfrequenzdetektor in Pig_o 8

gehörende Grundtonimpulsgenerator weicht darin vom Grundtonimpuls generator in Fig. 6 ab, dass statt eines Begrenzers ein astabiler Kippschwingungsgenerator vom Multivibratortyp mit einer Eigenfrequenz von 165 Hz verwendet wird, der in seiner Frequenz vom Ausgangssignal des Grundtonfrequenzdetektors in Fig. 8 gesteuert wird. Am Ausgang des Kippschwingungsgenerators entsteht auf diese Weise ein mit der Grundtonfrequenz sich änderndes Rechtecksignal, das weiter über das differenzierende Netzwerk 86 und den Schwellenlcreis 87 auf dieselbe Art und Weise verarbeitet wird wie in Fig. 6· '

Ausser den bereits obenstehend erwähnten besonderen Vorteilen in der Ausbildung und im Aufbau weist diese Abwandlung des Uebertragungssystems ausserdem den Vorteil auf, dass unter Beibehaltung einer guten Wiedergabequalität ein maximaler Bandkompressionsfaktor ermöglicht wird, Fig. 9 zeigt eine besonders einfache Ausführungs-

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PHN.79^5.

25.2.76.- - 3k -

form des in Fig-. 3 dargestellten Senders für ein Uebertragungssystem nach der Erfindung. Der Fig. 3 entsprechende Elemente sind in Fig₀ 9 mit denselben Bezugszeichen angegeben.

Im Vergleich zu Fig. 3 unterscheidet sich -der Sender nach Fig. 9 darin, dass der vom Grundtonimpulsgenerator Jk- gebildete Komponentengenerator sowie der Raxischgenerator 90 hier über den elektronischen Schalter ohne Zwischenschaltung eines Frequenzaaalysators an die beiden Modulatoren 40, 41 des !Comparators 31 in jedem der parallelen Bandkompressorkanäle 5 angeschlossen sind. Ein weiterer Unterschied ist, dass nun ein Frequenzanalysator 113 mit pro Teilband einem ersten Teilbandfilter 114 und einem zweiten Teilbandfilter 115 rait denselben Amplitude—Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien in die Reihe paralleler Bezugskanäle 32 aufgenommen ist. Dabei ist der Frequenzanalysator 113 ^a*if völlig entsprechende leise ausgebildet wie der bereits obenstehend beschriebene Frequenzanalysator 24 und enthält insbesondere einen VerzSgerungskreis 116, eine Anzahl Gewichtungsnetzwerke 11? ··· 118» 119 ... 120, und Summierkreise 121, 122 mit Ausgängen 123, 124, die an die Modulatoren 40, 4i des Komparators 31 angeschlossen sind» Was die Wirkungsweise anbelangt, entspricht

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PHN. 79**5. 25.2.76.

diese Bandkompres sionsanordnimg 3 aus Fig. 9 der aus Fig. 3 völlig. Im einzelnen werden beim Auftreten eines Vokals durcn Vergleich der Impulse des Grundtonimpuls— generators 7** in den Modulatoren 40, 41 mit den von den Teilbandfiltern 1l4, 115 herrührenden Bezugssignalen die Phasen- und Amplitudendaten des betreffenden Bandkompressionskanals 5 niit der Form b, cos 0^ und b, sin φ. erzeugt, während beim Auftreten eines Konsonanten dadurch, dass über den elektronischen Schalter 94 der Rauschgenerator 90 ^aU- die Modulatoren kO, 41 angeschlossen v/ii-d, die zum betreffenden Konsonanten gehörenden Rauschdeiten erzeugt werden.

Auf die bereits obenstehend erläuterte Art und Weise werden die jeweiligen Daten der Bandkompressions— anordnung 3 zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächs· signale einer Bandexpansionsanordnung 15 von dem in Fig. 4 dargestellten Typ übertragen. Eine genaue Phasensynchronisation der Bandexpansionsanordnung 15 mit der Bandkompressionsanordnung 13 kann bei Verwendung der. obenstehend beschriebenen Bandkompressionsanordnung auf einfache Weise dadurch verwirklicht werden, dass beispielsweise am Ausgang des elektronischen Schalters $h ein Verzögerungskreis mit einer Verzögerungszeit entsprechend der Verzögerungszeit des Frequenzanalysators in der Bandexpansionsanordnung 15 angeordnet wird,

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,,Ebenso wie bei dem Uebertragungssystem nach. Fig. 3 und, Fig. k wird auch, bei Verwendung der in Fig. dargestellten Bandkompressionsanordnung 3 eine ausgezeichnete liiedergabequalität erhalten, wobei zusammen mit dem Vorteil der Einsparung eines Frequenzanalysators auch der Vorteil erreicht wird, dass die Modulatoren 4o, als Schaltmodulatoren ausgebildet werden können, die sich zur Integration in einem Halbleiterlcöx-per durchaus eignen.

Im Rahmen der Erfindung sind noch weitere Ausftlhrungs formen möglich. So kann beispielsweise in Fig» und Fig. 2 statt des Komponentengenerators 23, 53 in Form eines Signalyerzerrers auch die Kaskadenschaltung eines Grundtondetektox-s 73 und eines Grundtonimpulsgenerators 7^- von dem in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Typ benutzt werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, in der Bandexpansionsanordnung 15 in Fig. K das Ausgangssignal des elektronischen Schalters 95 unmittelbar den Modulatoren 62, 63 zuzuführen, wobei dann der Frequenzanalysator mit Teilbandfiltern mit denselben Amplitude-Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien hinter den Modulatoren 62, 63 angeordnet werden muss.

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Claims (1)

1. PHN.

   PATENTANSPRUECIiE:

   1 ο j Uebertragungsysteni für Gesprächssignale rait einem Sender mit einer Bandkonipressionsanordnnng und mit einem Empfänger mit einer Bandexpansionsanordnung, v/obei die Bandkompr ess ions anordnung auf der Sendeseite einen Basisbandkanal für ein Basisband der Gesprächssignale, die in einem niedrigen Gesprächsfrequenzbereich liegen, und eine Reihe paralleler Bandkompressorkanäle enthält für Bandkompression aufeinanderfolgender Teilbänder der Gesprächssignale in dem oberhalb des Basisbandes liegenden Gesprächsfrequenzbereich, und die Bandexpansionsanordmmg auf der Empfangsseite zur Rückgewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale ebenfalls einen Basisbandkanal und weiter eine entsprechende Reihe parallele** Bandexpander— kanäle enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Bandkompressionsanordnung wie auch die Bandexpansionsanordnung einen Eingangskreis enthält, der mit einem an den Basisbandkanal angeschlossenen Komponentengenerator zur Erzeugung von Frequenzlcomponenten in den Teilbändern des oberhalb des Basisbandes liegenden Gesprächsfrequenzbereiches versehen ist, dass die beiden Anordnungen einen Frequenzanalysator enthalten mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter mit denselben Amplitude— Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien, wobei die Bandkompressions·

   609840/0715 .

   PHN,79^5. 25,2.76.

   . anordnun.g ausser der Reihe paralleler· Bandlcompressorkanäle auch eine Reihe paralleler Bezugskanäle enthält und in wenigstens eine dieser Kanalreihen der genannte Frequenzanalysator mit pro Teilband einem ersten und einem zireiten Teilbandfilter aufgenommen ist, dass in der Bandlcompressionsanordnung in jedem Bandkompressorkanal ausserdem ein Komparator sowie ein Begrenzerkreis vorgesehen ist, um einen konstanten Amplitudenwert der im Komponentengenerator erzeugten Frequenzkomponenten am Eingang des !Comparators zu erhalten, der über einen Bezugskanal durch Frequenzkomponenten in dem selben Teilband des ursprunglichen Gesprächssignals als Bezugssignal zur Erzeugung von für das betreffende Teilband kennzeichnenden Phasen— und Amplitudendaten gesteuert wird, während in der Bandexpansions anordnung der genannte Frequenzanalysator mit pro Teilband einem ersten und einem zweiten Teilbandfilter in die Reihe paralleler Bandexpanderkanäle aufgenommen ist und in den jeweiligen Bandexpanderkanälen zugleich ein Modulationskreis sowie ein Begrenzerkreis vorgesehen ist, um einen konstanten Amplitudenwert der im Komponentengenerator erzeugten Frequenzkomponenten am Eingang des Modulationskreises zu erhalten, der von den zum betreffenden Teilband gehörenden kennzeichnenden Phasen- und Amplitudendaten gesteuert wird»

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   PHN.79^5. 25.2.76. - 39 -

   2β Uebertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzanalysator pro Teilband ein erstes und ein zweites Teilbandfilter mit den selben Amplitude-Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobenen Phase-Frequenzkennlinien mit einem Verzögerungskreis und einer Anzahl Gewichtungsnetzwerken enthält, von -welchen Gewichtungsnetzwerken das eine Ende mit Punkten untex·schiedIieher Verzb'gerungszeit im Verzögerungskreis und das andere Ende mit einem von einen Summierkreis gebildeten Ausgangskreis verbunden ist. 3· Uebertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Teilbandfilter für das selbe Teilband im Frequenzanalysator untereinander um JJ /2 phasenverschoebene Phase-Frequenzkennlinien aufweisen.

   4. Uebertragungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Band— kompressionsanordnung der Komparat or durch einen ersten und einen zweiten Modulator gebildet wird, die einerseits von den Frequenzkomponenten konstanter Amplitude des Komponentengenerators und andererseits von Frequenzkomponenten im betreffenden Teilband des ursprünglichen Gesprächssignals gesteuert werden, wobei den von Tiefpassfiltern gebildeten Ausgängen der Modulatoren die Phasen- und Amplitudendaten des betreffenden Teilbandes entnommen •werden ο

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   PHN. 79^5. 25.2.76. - 4ο -

   5. Uebertragungssystem nach, einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass in der Band expansionsanordnung der Modulationskreis durch einen ersten und einen zweiten Modulator gebildet wird, die einerseits von den Frequenzkomponenten konstanter Amplitude des Komponentengenerators und andererseits von den zum betreffenden Teilband gehörenden Phasen- und Araplitudendaten gesteuert v/erden, wobei einem an die Modulatoren angeschlossenen Summierkreis das zurückgewonnene Teilband entnommen wird» 6«. Uebertragungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkompressionsanordnung einen von dem zu übertragenden GesprächsSignalen gespeisten Konsonantendetektor enthält, dass in die Bandkompressionsanordnung sowie in die Bandexpansionsanordnung ein elektronischer Schalter aufgenommen ist, der unter Ansteuerung des Konsonantendetektors bei einem Vokal den Komponentengenerator und bei einem Konsonanten einen Rauschgenerator an den Eingang der Reihe von Bandkompressor- und Bandexpanderkanälen anschliesst. 7. Uebertragungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbandkanal in der Bandkompressionsanordnung und der Basisband— kanal in der Bandexpansionsanordnung zusammen einen Synchronisationskreis bilden zur gegenseitigen Synchronisation der Komponentengeneratoren in der Bandkompressionsanordnung und in der Bandexpansionsanordnung,

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   PIlN". 79^5. 25.2.76. - kl -

   8, Uebertragungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bandkompressionsanordnung zusammen mit dem in eine der von den Bandkompressorkanälen und den Bezugskanälen gebildeten Kanalreihen aufgenommenen Frequenzanalysator mit pro Teilband einem ersten und·einem zweiten Teilbandfilter mit denselben Amplitude-Frequenzkennlinien, aber mit untereinander phasenverschobeneni Phase—Frequenzkennlinien in die andere Kanalreihe zugleich ein Frequenzanalysator mit pro Teilband nur einem Teilbandfilter aufgenommen ist. 9» Uebertragungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzericreis zum Erhalten des konstanten Amplitudenwertes der Frequenz— komponenten durch einzelne Begrenzer gebildet wird, die an die Teilbandfilter des Frequenzanalysator angeschlossen sind .

   10. Uebertragungssystem nach Anspruch 9» wobei das Basisbandsignal durch den ersten Formantbereich gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Basisbandkanal angeschlossene Komponentengenerator durch einen Signalverzerrer mit einem darin aufgenommenen nichtlinearen Kreis gebildet wird.

   11. Uebertragungssystem nach einem der Ansprüche

   •1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzerkreis zum Erhalten des konstanten Amplitudenwertes aller

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   PHN". 79^5. 25.2.76.

   - hz -

   Frequenzkomponenten von einem gemeinsamen Begrenzer im !Component engoner at or gebildet -wird.

   12, Uebertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Komponentengenerator von einem Grundtonimpulsgenerator gebildet wird.

   13 ο Uebertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Komponentengenerator von einem Grundtonimpulsgenerator gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bandkompressionsanordnung das Ausgangs signal des Grundtonimpulsgenerators unmittelbar den beiden
   Modulatoren des Komparators zugeführt wird, welche
   Modulatoren als Schaltmodulatoren ausgebildet sind.

   14. Uebertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundtonimpulsgenerator und dem Komparator ein Verzögerungskreis mit einer
   Verzögerungszeit entsprechend der Verzögerungszeit des Frequenzanalysators in der Bandexpansionsanordnung angeordnet ist.

   15. Uebertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ursprüngliche Gesprächssignal unmittelbar den beiden Modulatoren des Komparators
   zugeführt wird, welche Modulatoren als Produktmodulatorert ausgebildet sind.

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