DE2655157A1

DE2655157A1 - Schaltungsanordnung zur automatischen verstaerkungsregelung

Info

Publication number: DE2655157A1
Application number: DE19762655157
Authority: DE
Inventors: Tadikonda Narasimha Rao; Rouben Toumani
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1976-12-06
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2655023C2; IL51041A; AU515951B2; SE411284B; SE7613196L; GB1557995A; NL7613499A; US4028628A; ES453913A1; AU2009676A; FR2334238A1; CA1089935A; JPS5269543A; FR2334238B1; DE2655023A1; BE848999A; IL51041A0

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN . KRAMLR ZWIRNER - HIRSCH

26551b /

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237

Western Eletric Company-Incorporated
New York, N. Y. 10007, USA Rao, T.N. 8-2

Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung.

Trägerfrequenz-Fernsprechsysteme enthalten Trägerfrequenz-Modulations- uad Demodulationsschaltungen zur Modulation und Wiedergewinnung von sprachfrequenten Signalen in. Einkanal-Trägerfrequenzsystemen. Aufgrund der starken Schwankungen des Signalpegels in solchen Systemen müssen Schaltungen für eine automatische Verstärkungsregelung vorgesehen werden, um den Pegel der ankommenden Signale zu steuern. Üblicherweise wird bei solchen Schaltungen für eine automatische Verstärkungsregelung die Gleichstromkomponente des Empfangs signals wiedergewonnen und zur Steuerung des Pegels der ankommenden Signale verwendet.

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: 8h'mbach · Dr. Bergen · Zwirner

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Wenn die sprachfrequenzten Komponenten des demodulierten Signals nicht vollständig aus dem Signal für die automatische Verstärkungsregelung (AGC-Signal) entfernt werden, tritt eine Verzerrung mit zweiten Harmonischen auf, die die Güte des Empfangssignals beeinträchtigt. Diese Verzerrung läßt sich durch Verwendung eines sehr großen Filterkondensators in der Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung (AGC-Schaltung) auf ein Minimum bringen. Dabei ist jedoch nachteilig, daß ein solcher großer Kondensator die Ansprechzeit der AGC-Schaltung vergrößert und Schwierigkeiten für den Empfänger entstehen, impulsförmige Überwachungssignale, beispielsweise Wählimpulse, Rufstromimpulse und Aushängesignale zu verfolgen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen. Sie geht dazu aus von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch eine Quelle für Verstärkungssteuersignale und eine Klemmschaltung, die bei Ausbleiben von Signalen der Quelle für VerstärkungsSteuersignale den Ausgang der Schaltungsanordnung auf einen vorgewählten Wert klemmt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines Einzel

kanal-Trägerfrequenzsystems nach der Erfindung;

Fig. 2 ein genaueres Blockschaltbild der Amts einheit des

Einzelkanal-Trägerfrequenzsystems nach Fig. 1;

Fig. 3 ein gem ueres Schaltbild des Empfangsteils der

in Fig. 2 gezeigten Amtseinheit.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten die Schaltungen zur automatischen Verstärkungsregelung in einem Signalempfänger eine Gleichstrom-Klemm schaltung, die das Eingangssignal der Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung, die im folgenden auch AGC-Schaltung genannt wird, dicht bei seinem Mittel- oder Ruhewert klemmt, wenn das ankommende Trägersignal fehlt. Dieses Klemmen oder Festhalten bringt die Spannungsänderung auf ein Minimum, die die AGC-Schaltung durchlaufen muß, wenn ein Überwachungssignal auf einer freien Leitung ankommt. Die Überwachungssignale können daher schneller und genauer festgestellt werden.

In Fig. 1 ist zur Verbesserung des Verständnisses der Erfindung das

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Prinzip eines Einzelkanal-Trägerfrequenzsystems dargestellt. Gemäß Fig. 1 sind zwei getrennte Fernsprechapparate 11 und 12 vorgesehen, die unabhängig voneinander entweder dem gleichen Teilnehmer oder zwei getrennten Teilnehmern gehören. Die Fernsprechverbindung zwischen den Vermittlungs- und Steuer schaltungen 16 über das Adernpaar 14 zum Teilnehmer 11 ist die normale Fernsprechleitung, die eine Gleichstromverbindung darstellt. Die Fernsprechverbindung zwischen der Vermittlungsund Steuerschaltung 16 sowie dem Teilnehmer 12 ist dagegen eine Trägerfrequenzverbindung, bei der die Nachrichtenübertragung mittels modulierter Trägersignale erfolgt. Jede der Teilnehmerstellen mit den Apparaten 11 und 12 kann mehr als einen Fernsprechapparat unter Anwendung üblicher Verfahren enthalten.

Eine Amtseinheit 23 verbindet einen zweiten Teilnehmerleitungsanschluß 22 im Amt 13 mit dem gleichen metallischen Adernpaar 14, während eine Teilnehmereinheit 21 die abgeleitete oder Phantomschaltung für den Teilnehmerapparat 12 mit dem Adernpaar 14 verbindet. Die abgeleitete Schaltung führt daher von den Vermittlungs- und Steuer schaltungen 16 über den Anschluß 22, die Amtseinheit 23, das Adernpaar 14 und dann über eine Stichleitung 24 zur Teilnehmereinheit 21 und zum Fernsprechapparat 12.

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Die Gleichstromverbindung enthält ein Tiefpaßfilter 18 im Amt und ein Tiefpaßfilter 19 am teilnehmerseitigen Ende des Adernpaares 14, damit nur sprachfrequente Signale durchlaufen können und die modulierten Trägerwellen weder den Anschluß 17 noch den Teilnehmerapparat 11 erreichen können.

Fig. 2 zeigt ein genaueres Blockschaltbild der Amtseinheit 23 in Fig. 1. Die Amtseinheit verbindet, wie oben anhand von Fig. 1 erläutert, den Anschluß 22 mit dem Adernpaar 14. Im Amt erzeugte Rufstromsignale werden einer Rufsteuerschaltung 37 über einen Ohmschen Spannungsteiler mit den Widerständen 38 und 39 zugeführt. Aufgrund der Rufstromsignale schaltet die Rufsteuerschaltung 37 einen Oszillator 43 im Sender 42 mit einer Frequenz ein und aus, die dem Rufstromsignal entspricht. Das sich ergebende Signal in Form der mit der Rufstromfrequenz impulsmodulierten Amtsträgerfrequenz (z. B. 76 kHz) wird dem Adernpaar 14 über ein Bandpaßfilter 44 zugeführt.

Wenn der amtsentfernte Teilnehmer zur Beantwortung eines Anrufes oder bei einer Verbindungsherstellung aushängt, so wird das Trägersignal beim amtsentfernten Teilnehmer eingeschaltet und über das Adernpaar 14 zum Empfänger 45 übertragen. Das Signal durchläuft

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ein Bandpaßfilter 52, ein variables Dämpfungsglied 53 und einen Hochfrequenzverstärker 54 und gelangt dann zu einer Detektorschaltung 56. Das von der Detektorschaltung 56 festgestellte Signal wird zur Aktivierung einer Signalsteuerschaltung 41 benutzt, wodurch ein Relais 48 anzieht und ein Kompressor 47 sowie ein Oszillator 43 im Sender 42 betätigt werden. Beim Anziehen des Relais 48 schließt dessen Kontakt 49, wodurch ein Stromweg über eine Gabelschaltung 46 am Anschluß 22 hergestellt wird. Diese Belastung am Anschluß 22 gibt dem Amt auf die übliche Weise Kenntnis davon, daß der Teilnehmer aushängt hat.

Das Schließen des Kontaktes 49 stellt außerdem eine elektrische Verbindung über die Gabelschaltung 46 her, so daß sprachfrequente Signale vom Anschluß 22 zum Kompressor 47 und dann zum Modulator 51 im Sender 42 sowie über ein Bandpaßfilter 44 zum Adernpaar 14 laufen können.

Der Kompressor 47 bewirkt zusammen mit einem entsprechend angepaßten Expander in der entfernten Teilnehmereinheit eine Silbenkompandierung der vom Amt zum abgeleiteten oder Phantomteilnehmer übertragenen Sprachsignale. Dieses Kompandiermerkmal ermöglicht eine größere

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Unempfindlichkeit der Sprachsignale gegen Störungen durch Übersprechen und stellt so eine höhere Signalqualität für den Phantomteilnehmer sicher.

Der Modulator 51 moduliert die sprachfrequenten Signale auf das Trägersignal vom Oszillator 43 in einem Frequenzband, das vom Filter 44 durchgelassen wird. Für diesen Anwendungsfall ist eine Zweiseitenband-Modulation brauchbar, obwohl auch jede andere Art der Amplitudenmodulation benutzt werden kann.

Modulierte Trägerfrequenzsignale, die von der entfernten Teilnehmereinheit über das Adernpaar 14 ankommen, durchlaufen, wie oben beschrieben, ein Bandpaßfilter 52. Man beachte, daß die für die Übertragung benutzte Trägerfrequenz (76 kHz) von der für den Empfang verwendeten Trägerfrequenz (z. B. 28 kHz) verschieden ist, um eine gute Trennung zwischen dem Sende- und Empfangskanal aufrecht zu erhalten.

Der Detektor 56 liefert aus der Trägerfrequenz gewonnene sprachfrequente Signale über ein Tiefpaßfilter 58 und dann einen Sprachfrequenzverstärker 59 zur Gabelschaltung 46. Außerdem gibt der Detektor 56 Ausgangs signale zur Schaltung 57 für eine automatische Verstärkungsregelung (AGOSehaltung), deren Ausgangssignal zum variablen Dämpfungsglied 53 übertragen

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wird. Die AGC-Schaltung 57 benutzt die Amplitude des festgestellten sprachfreqaenten Signals zur Steuerung des variblen Dämptüngsgliedes 53, derart, daß ein im wesentlichen konstanter sprachfrequenter Pegel ■ am Empfängerausgang aufrecht erhalten wird. Dies ist in dem System nach Fig. 1 wegen der starken Schwankungen bei der Länge der Teilnehmerleitungen, Nebenschlußdämpfungen und von Bauteilwerten wichtig.

Der Detektor 56, die Signalsteuerschaltung 41 und das Relais 48 wiederholen Wählimpulse auf genau die gleiche Weise wie bei der Feststellung des Aushängezustandes, d.h., Wählimpulse unterbrechen beim amtsentfernten Teilnehmer die von dort ausgesendete Trägerfrequenz. Dieser unterbrochene Träger wird vom Empfänger 45 aufgenommen und dem Detektor 56 zugeführt. Die Wählimpulssignale gelangen dann zur Steuerschaltung 41 und betätigen das Relais 48 mit der Wählimpulsfrequenz. Das Schließen des Kontaktes 49 mit der Wählimpulsfrequenz leitet einen Strom vom Amt auf genau die gleiche Weise wie beim Schließen des Wählkontaktes in einer gleichstrommäßig durchgeschalteten Verbindung ab, wodurch die Wählimpulse des Teilnehmers für die Amtsausrüptungen wiederholt werden.

In Fig. 2 ist außerdem das Tiefpaßfilter 18 gezeigt, das den direkten

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Teilnehmeranschluß 17 mit dem Adernpaar 14 verbindet. Das Tiefpaßfilter 18 sperrt natürlich sowohl die ausgesendeten als aucli die empfangenen modulierten Trägersignale und trennt demgemäß den direkten Teilnehme ranschluß von dem abgeleiteten Teilnehmeranschluß.

In Fig. 3 ist ein genaueres Schaltbild einer Empfängerschaltung dargestellt, die für den Empfänger 45 in Fig. 2 benutzt werden kann. Der
Empfänger gemäß Fig. 3 nimmt .amplitudenmodulierte Zweiseitenbandsignale von einem Bandpaßfilter (Filter 52 in Fig. 2) auf, die zu einem Eingangsübertrager 150 gelangen. Die Signale werden dann über ein
variables Dämpfungsglied 151 mit Dioden 152, 153, 154, 155 einem
Hochfrequenzverstärker 156 zugeführt. Dessen Ausgangssignal gelangt zu einem Eingang eines Operationsverstärkers 157.

Ein Transistor 158 dient als Gleichrichter im Gegenkopplungsweg des
Operationsverstärkers 157. Die hohe Verstärkung des Operationsverstärkers 157 kompensiert den Basis-Emitterspannungsabfall des
Transistors 158, so daß der Kollektorstrom des Transistors 158 eine
genaue Halbwellen-Gleichrichtung des Eingangssignals vom Verstärker 156 darstellt. Das Ausgangssignal des Transistors 158 wird zu einem Tiefpaßfilter mit Sprachfrequenzverstärker 162 übertragen. Das demodu-

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lierte Sprachfrequenzsignal erscheint demgemäß auf der Leitung 163 und wird entsprechend der Darstellung in Fig. 2 zum Empfangszweig einer Gabelschaltung zwecks Übertragung zu den sprachfrequenten Schaltungen gegeben.

Der Operationsverstärker 157.und der Tia nsistor 158 bilden zusammen eine Detektorschaltung 164, die ein Ausgangssignal liefert, das genau der Hüllkurve des ankommenden modulierten Trägersignals folgt. Dieses Ausgangssignal wird über eine Leitung 165 zur Signalsteuerschaltung 41 (Fig. 2) übertragen.

Das Ausgangs signal des Detektors 164 wird außerdem einem Spannungsteiler mit den Widerständen 166 und 167 zugeführt, die an eine negative Versorgungsspannung 168 angeschaltet sind. Ein Kondensator 169 liegt zwischen Erde und dem Verbindungspunkt 170 der Widerstände 166 und 167. Die Spannung am Punkt 170 dient als Eingangs spannung der Schaltung 171 für die automatische Verstärkungsregelung.

Die Schaltung 171 für die automatische Verstärkungsregelung weist einen Differenzverstärker 172 auf, dessen Ausgang mit der Basiselektrode eines Transistors 173 verbunden ist. Ein Eingangssignal des Differenz-

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Verstärkers 172 kommt von einem Spannungsteiler mit Widerständen 174 und 175, die an eine Versorgungsspannung 176 angeschaltet sind. Das andere Eingangssignal des Differenzverstärkers 172 wird dem Verbindungspunkt 170 entnommen. Der Transistor 173 verbindet, wenn er eingeschaltet ist, den Verbindungspunkt 170 mit einer Bezugs Spannungsquelle 177.

Der Verbindungspunkt 170 ist mit dem Eingang eines Gleichstromverstärkers 178 mit hohem Verstärkungswert verbunden, dessen Ausgangssignal auf einer Leitung 179 erscheint. Dieses Ausgangssignal auf der Leitung 179 treibt einen Transistor 180, um auf diese Weise das variable Dämpfungsglied 151 zu steuern und eine normale automatische Verstärkungsregelung zu erreichen.

Im Betriebszustand wird die sprachfrequente Hüllkurve am Ausgang des Detektors 164 durch den Kondensator 169 stark geglättet, um am Verbindungspunkt 170 ein Signal zu erzeugen, das zur automatischen Verstärkungsregelung benutzt werden kann. Entsprechend der üblichen Praxis wird der Kondensator 169 so groß als möglich gemacht, um das sprachfrequente Restsignal, das zum variablen Dämpfungsglied 151 ge liefert wird, zu verringern. Ein solches sprachfrequentes Restsignal im variablen Dämpfungsglied 151 führt eine Zerrung mit zweiten Far-

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monischen in das sprachfrequente Signal ein. Wenn man jedoch einen sehr großen Wert für den Kondensator 169 benutzt, so wird die Ansprechzeit der Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung größer. Dies ist bei dem Empfänger nach Fig. 3 nicht wünschenswert, da der Empfänger auch sich schnell ändernden ÜberwachungsSteuersignalen, beispielsweise Wählimpulsen, genauso wie ankommenden Sprachsignalen folgen muß.

Um eine gute Dämpfung zweiter Harmonischer sowie eine brauchbare Ansprechzeit für die automatische Verstärkungsregelung sicherzustellen, wird eine Klemmschaltung 182 benutzt, die zur Klemmung der Spannung am Verbindungspunkt 170 auf eine Bezugsspannung 177 immer dann dient, wenn das Trägersignal verschwindet und das Ausgangssignal des Detektors 164 auf Null abfällt. Ohne eine solche Klemmschaltung würde die Spannung am Kondensator 169 versuchen, auf den Wert der Versorgungsspannung 160 anzusteigen. Der Differenzverstärker 172 vergleicht jedoch die Spannung am Verbindungtipunkt 170 mit einer durch den Spannungsteiler mit den Widerständen 174 und 175 abgeleiteten Bezugs spannung. Wenn die Spannung am Verbindungspunkt 170 diese Bezugs spannung übersteigt, schaltet der Differenzverstärker 172 den Transistor 173 ein, um den Verbindungspunkt 170 auf die Bezugs-

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spannung 177 zu klemmen.

Der Wert der Bezugs spannung 177 wird so gewählt, daß er dicht beim eingeschwungenen Betriebspunkt des Detektors 157 liegt, d. h., demjenigen Wert, der bei unmoduliertem Trägersignal erzeugt wird. Wegen dieser Klemmung werden plötzliche Trägersignalstöße, die beispielsweise Wählimpulse darstellen, auf zweckmäßige Weise in ihrer Amplitude durch die AGC-Schaltung 171 gesteuert, da die Spannung des Kondensators 169 sich nur um einen kleinen Betrag ändern muß, um dem Ausgangssignal des Detektors zu folgen. Auf diese Weise wird sowohl ein schnelles Verfolgen von Überwachungssignalen als auch ein guter Wert für die Verzerrung durch zweite Harmonische erreicht. Das Klemmen des AGC-Eingangssignals in die Nähe des eingeschwungenen Betriebszustandes bei Abwesenheit eines Trägersignals ermöglicht eine Verringerung der harmonischen Verzerrung um etwa 40 dB für eine fünfzig-prozentige Modulation bei 1 kHz ohne unzulässig lange Einstellzeiten.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH ,c[:ci 2obo I PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Postadresse München: Palentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 8836ÖJ/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenbergpr Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung, gekennzeichnet durch

eine Quelle (Fig. 3, 158) für Verstärkungssteuersignale und eine Klemmschaltung (182), die bei Ausbleiben von Signalen der Quelle für Verstärkungssteuersignale den Ausgang der Schaltungsanordnung auf einen vorgewählten Wert (177) klemmt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klemmschaltung eine Gleichstrom-Kiemmschaltung ist und daß der vorgewählte Wert im wesentlichen gleich dem mittleren Wert für den normalen Betriebsbereich der Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung ist.

Müncnen: Kramer · Dr. Weser - Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Klemmschaltung einen Differenzverstärker (172) zum Vergleich eines Eingangs signals der Schaltang zur automatischen Verstärkungsregelung mit einem Bezugswert sowie eine Schalteinrichtung (173) aufweist, die an den Differenzverstärker (172) angeschaltet ist, um die Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung mit einer Quelle (177) zu verbinden, die den vorgewählten Wert aufweist.

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