DE2742301A1 - Compensation for distortions in pulse signals with DC component - using circuit components which shorten height of trailing edge of inserted additional pulses - Google Patents
Compensation for distortions in pulse signals with DC component - using circuit components which shorten height of trailing edge of inserted additional pulsesInfo
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Abstract
Description
Kompensation von Impulsverzerrungen.Compensation of pulse distortions.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von Impulsverzerrungen in gleichstrombehafteten Basisband-Datenübertragungsverfahren, bei denen bedingt durch die untere Grenzfrequenz eine Beeinflussung nachfolgender Impulse auftritt, wenn in einer Impulskette ein zusätzlicher Einzelimpuls erscheint, insbesondere bei bitweiser Verkämmung von Vor- und Rückwärtsrichtung.The invention relates to a circuit arrangement for compensating for Pulse distortion in DC baseband data transmission processes, where the lower limit frequency has an influence on the following Impulse occurs when an additional single impulse appears in a impulse chain, especially with bit-by-bit intermingling of the forwards and backwards directions.
Den Eigenschaften der Ubertragungswege entsprechend gibt es eine Reihe von Datenübertragungsverfahren nebeneinander.There are a number of properties depending on the properties of the transmission paths of data transmission processes side by side.
Die einen betreffen die Übertragung der Signale im Basisband, das heißt ohne Modulationsvorgang, während die anderen bei Ubertragung der Signale über bandbegrenzte Kanäle einen modulierten Träger benutzen. Bei guter Ausnützung der Ubertragungsleitung müssen Impulse benachbarter Impulsfolgen sehr nahe beieinanderliegen. Diese enge Verschachtelung der einzelnen Impulsfolgen ruft die Gefahr hervor, daß sich benachbarte Impulse gegenseitig beeinflussen.One concerns the transmission of signals in the baseband, the means without modulation process, while the other when transmitting the signals over band-limited channels use a modulated carrier. If the Transmission line, pulses of adjacent pulse trains must be very close to one another. This close nesting of the individual pulse trains creates the risk that neighboring impulses influence each other.
Es sind bereits Maßnahmen bekannt, mit denen eine gegenseitige Beeinflussung von zeitlich versetzten elektrischen Impulsen vermieden werden soll. So läßt man z. B. jedem der zu übertragenden Impulse unmittelbar einen Kompensationsimpuls entgegengesetzter Polarität folgen, der die gleiche spektrale Zusammensetzung wie der vorangegangene Impuls in seinen unteren Frequenzanteilen aufweist. Diese Kompensationsimpulse werden entweder von den vorangehenden Impulsen abgeleitet, in dem in die Ubertragungsleitung Schaltmittel mit einer Zeitkonstante geeigneter Größe eingefügt werden (DAS 1 006 472) oder sie werden unabhängig von den vorangegangenen Impulsen erzeugt (DAS 1 046 124).Measures are already known with which a mutual influence staggered electrical impulses should be avoided. So you let z. B. each of the pulses to be transmitted directly a compensation pulse opposite Follow polarity that the same spectral composition as the previous pulse has its lower frequency components. These compensation pulses are derived either from the previous pulses, in the in the transmission line Switching means with a time constant of suitable size can be inserted (DAS 1 006 472) or they are generated independently of the previous pulses (DAS 1 046 124).
Eine störende gegenseitige Beeinflussung der Impulse läßt sich durch diese Maßnahmen aber nicht völlig vermeiden, wenn zwischen den Impulsen nur kurze Pausen liegen.A disturbing mutual influence of the impulses can through But do not avoid these measures completely if there are only short pulses between the pulses Breaks lie.
Die hochfrequenten Verzerrungen, welche sich in Ein- und Ausschwingvorgängen sowie Laufzeiteffekten bemerkbar machen, können durch Preemphaseglieder und durch Einführung entsprechender Pausen, das heißt geeigneter Tastverhältnisse, minimiert werden. Die tieffrequenten Verzerrungen, welche infolge endlicher unterer Grenzfrequenz der Ubertrager und Koppelkondensatoren in den Verstärkerzweigen bedingt sind und langsam abklingende Dachschrägen bewirken, führen zu einer unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung in Form einer Niveauverschiebung (Amplitude), wenn in einer Impulskette ein zusätzlicher Impuls erscheint bzw. bei bitweiser Verkämmung von Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.The high-frequency distortion that results in transient and decay processes as well as making runtime effects noticeable, can be done through pre-emphasis elements and through Introduction of appropriate pauses, i.e. suitable pulse duty factors, minimized will. The low-frequency distortions that result from the finite lower limit frequency the transformer and coupling capacitors are required in the amplifier branches and Slowly decaying sloping ceilings lead to an undesirable mutual Influence in the form of a level shift (amplitude) if in a pulse chain an additional impulse appears or if the forward and Reverse direction.
Um gegenseitige Beeinflussungen dieser Art zu vermeiden, müßte bei einer gleichstrombehafteten Basisbandübertragung bisher eine sehr niedrige untere Grenzfrequenz gewählt werden, was zu großen Werten von Koppelkondensatoren und Ubertragern führen würde.In order to avoid mutual influences of this kind, would have to be a baseband transmission subject to direct current has so far been a very low lower one Cutoff frequency can be selected, leading to large values of coupling capacitors and transformers would lead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln die eingangs definierte Schaltungsanordnung zu realisieren. Diese Lösung wird dadurch erreicht, daß in einem Ubertragungsteil zusätzliche Schaltmittel vorgesehen sind, die eine Verkürzung der Amplitude der Rückflanke des Einzelimpulses in der Weise bewirken, daß die nachfolgenden Impulse nicht beeinflußt werden.The invention is based on the object with simple means to realize initially defined circuit arrangement. This solution is thereby achieved that additional switching means are provided in a transmission part, a shortening of the amplitude of the trailing edge of the single pulse in this way have the effect that the following pulses are not influenced.
Im Normalfall, das heißt ohne eine Kompensation der Impulsverzerrungen, verschiebt ein eingefügter unipolarer Einzelimpuls das Gleichstromniveau der diesem Impuls nachfolgenden Impulse in Abhängigkeit der unteren Grenzfrequenz und erschwert die Auswertung der empfangenen Impulse bei einer festen Komparatorschwelle. Durch die Verkürzung der Rückflanke des Einzelimpulses wird entsprechend der Erfindung dieser Nachteil vermieden. Die erfindungsgemäße Lösung wirkt sich auch besonders vorteilhaft bei bitweiser Verkämmung von Sende- und Empfangsrichtung aus, wo je nach Ubertragungsdämpfung große Unterschiede zwischen den Amplituden der gesendeten und empfangenen Impulse auftreten können.In the normal case, i.e. without compensation for the pulse distortions, an inserted unipolar single pulse shifts the direct current level of this Impulse following impulses depending on the lower limit frequency and more difficult the evaluation of the received pulses with a fixed comparator threshold. By the shortening of the trailing edge of the single pulse is according to the invention this disadvantage avoided. The solution according to the invention is also particularly effective advantageous for bit-by-bit intermingling of send and receive directions, where ever after transmission attenuation there are large differences between the amplitudes of the transmitted and received pulses can occur.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schaltungsanordnung in der Form ausgeführt, daß über einen niederohmigen Schalter der nachfolgende Einzelimpuls unbeeinflußt durch die zusätzlichen Schaltmittel an ein Ubertragungssystem abgegeben wird und daß erst beim Cffnen des Schalters die zusätzlichen Schaltmittel wirksam werden. Damit wird erreicht, daß die Amplitude der Vorderflanke des nachfolgenden Einzelimpulses unverändert ausgesendet und nur die Amplitude der Rückflanke entsprechend verkürzt wird.According to a further development of the invention, the circuit arrangement executed in such a way that the subsequent single pulse via a low-resistance switch released to a transmission system unaffected by the additional switching means and that the additional switching means only become effective when the switch is opened will. This ensures that the amplitude of the leading edge of the following Single pulse transmitted unchanged and only the amplitude of the trailing edge accordingly is shortened.
Eine besonders wirtschaftliche Ausführung für die Realisierung der Erfindung wird erzielt, wenn als zusätzliche Schaltmittel ein parallel zum Schalter liegender Hochpaß als Shunt zum Innenwiderstand des Ubertragungsteiles vorgesehen ist.A particularly economical design for realizing the Invention is achieved when a parallel to the switch as additional switching means lying high-pass filter provided as a shunt to the internal resistance of the transmission part is.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Hochpaß zum Beispiel aus einem Kondensator und einem Widerstand in Serie bestehen. Diese Ausgestaltung ergibt eine außerordentlich einfache Ausführung. Nach der erfindungsgemäßen Lösung wird beim Einschalten des Schalters der Hochpaß überbrückt und beim Öffnen des Schalters wieder wirksam gemacht.According to a further development of the invention, the high pass can for example consist of a capacitor and a resistor in series. This design results in an extremely simple design. According to the solution according to the invention the high-pass filter is bridged when the switch is switched on and when the switch is opened made effective again.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung stimmt die Zeitkonstante des Hochpaßgliedes mit der Zeitkonstanten des äußeren Ubertragungssystems überein. Die Niveauverschiebung hängt von der unteren Grenzfrequenz des Gesamtsystems und der Breite des eingefügten Einzelimpulses ab.According to a particular embodiment of the invention, the time constant is correct of the high-pass element corresponds to the time constant of the external transmission system. The level shift depends on the lower limit frequency of the overall system and the width of the inserted single pulse.
Bei der Ubereinstimmung der erwähnten Zeitkonstanten wird dann die Niveauverschiebung kompensiert.If the mentioned time constants match, the Compensated for level shift.
Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von Impulsverzerrungen in gleichstrombehafteten Basisband-Datenübertragungsverfahren, bei denen verschiedene untere Grenzfrequenzen des Ubertragungssystems auftreten. Nach der Lösung der Erfindung ist demnach entsprechend den zwei verschiedenen Grenzfrequenzen ein über einen weiteren Schalter umschaltbarer Hochpaß mit zwei verschiedenen Realteilen vorgesehen.A further development of the invention relates to a circuit arrangement to compensate for pulse distortions in DC baseband data transmission processes, at which different lower limit frequencies of the transmission system occur. According to the solution of the invention is accordingly the two different cutoff frequencies a high-pass filter with two different real parts that can be switched via another switch intended.
Nach dieser Ausführung können auch Verzerrungen beseitigt werden, wenn Ubertragungssysteme mit unterschiedlicher unterer Grenzfrequenz vorliegen, bei denen verschiedene Impulsbreiten auftreten.After this execution, distortions can also be eliminated, if there are transmission systems with different lower limit frequencies, in which different pulse widths occur.
Eine weitere Ausgestaltung für eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der in eine Impulskette mehrere zusätzliche Einzelimpulse eingefügt werden, deren Abstände groß gegenüber der Dauer der Einzelimpulse sind, besteht darin, daß als weiteres Parallelglied zu dem Hochpaß ein Widerstand vorgesehen ist, der in den Zwischenzeiten zwischen den Einzelimpulsen einen Abbau der am Hochpaß gespeicherten Ladung bewirkt. Auf diese Weise ist es möglich, daß zu Beginn jedes neuen Einzelimpulses jeweils die volle Impulsspannung übertragen werden kann. Wenn dieser Widerstand nicht vorhanden wäre, würde sich der Kondensator des Hochpasses allmählich bis auf die Generatorspannung aufladen, so daß keine Impulsübertragung mehr möglich wäre.Another embodiment for a circuit arrangement according to the invention, in which several additional individual pulses are inserted into a pulse chain, the distances between which are large compared to the duration of the individual pulses is that A resistor is provided as a further parallel element to the high-pass filter, which is shown in the intermediate times between the individual impulses a reduction of the stored on the high pass Charge causes. In this way it is possible that at the beginning of each new individual pulse the full pulse voltage can be transmitted in each case. If this resistance were not present, the capacitor would gradually up to the high pass charge the generator voltage so that no more pulse transmission would be possible.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Bit-Muster einer einfachen Basisbandsignalisierung mit verkämmten Sende- und Empfangsimpulsen, Fig. 2 eine Sende- und Empfangsschaltung mit Kompensation der Impulsverzerrung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Prinzipschaltung, Fig. 4a bis 4c Impulsdiagramme und Fig. 5 eine Sende- und Empfangsschaltung mit umschaltbaren Kompensationsglied.The invention is explained with reference to the figures. Show it: Fig. 1 the bit pattern of a simple baseband signaling with intermingled transmission and Received pulses, Fig. 2 a transmitting and receiving circuit with compensation of the Pulse distortion according to the invention, FIG. 3 shows a basic circuit, FIGS. 4a to 4c Pulse diagrams and FIG. 5 shows a transmitting and receiving circuit with a switchable compensation element.
In der Fig. 1 ist eine Impulskette von verschieden langen empfangenen Bits wiedergegeben. Die Erfindung ist aber auch wesentlich bei verkämmter Vor- und Rückwärtsrichtung, wo z. B. zwischen zwei binär impulsdauermodulierten Empfangsbits E1, Eo mit der Impulslänge T, T/2 ein binär amplitudenmoduliertes Sendebit S eingeschoben ist. Mit Z ist der Bit-Zyklus bezeichnet.In Fig. 1, a pulse train of different lengths is received Bits reproduced. But the invention is also essential for intermingled before and Reverse direction, where e.g. B. between two binary pulse duration modulated receive bits E1, Eo with the pulse length T, T / 2 a binary amplitude-modulated transmission bit S is inserted is. The bit cycle is denoted by Z.
Die empfangenen Datenbits E1, Eo werden im allgemeinen durch die Übertragungsstrecke gedämpft und sind in ihrer Amplitude gegenüber dem Sendebit S abgesenkt. Wird ein Sendebit S in der Mitte zwischen zwei Empfangsbits eingefügt, so führt dessen Dachschräge zu einer Niveauabsenkung der nachfolgenden Empfangsbits, die strichpunktiert angedeutet ist. Um solche Niveauabsenkungen zu verhindern, muß die Rückflanke des Sendeimpulses entsprechend verkürzt werden. Das führt dann zu einem Verlauf, der in der Fig. 1 mit M bezeichnet ist.The received data bits E1, Eo are generally transmitted through the transmission link attenuated and are reduced in their amplitude compared to the transmission bit S. Becomes a Send bit S inserted in the middle between two receive bits, so its sloping roof leads to a lowering of the level of the subsequent receive bits, indicated by dash-dotted lines is. To prevent such a drop in level, the trailing edge of the transmission pulse must be shortened accordingly. This then leads to a curve that is shown in FIG. 1 is denoted by M.
In der Fig. 2 ist ein snmmetrischer Sende-EmpfangsUbertrager dargestellt, der durch eine leitungsseitige Wicklung L, eine sendeseitige Wicklung S und eine empfangsseitige Wicklung E gekennzeichnet ist. An der sendeseitigen Wicklung S liegt die Spannung U an. An die sendeseitige Wicklung S schließt sich über einen Widerstand R1 eine Sendeschaltung, die aus einem Transistorschalter Tr mit Basiswiderstand RB und einer Freilaufdiode D im Kollektorkreis besteht. Parallel zum Schalter Tr ist ein Hochpaß R2, C2 vorgesehen. Mit Us ist die Sendespannung bezeichnet. Statt einer empfangsseitigen Wicklung E könnte auf dem Ubertrager aber auch noch eine zusätzliche sendeseitige Wicklung beim Senden in gleicher Richtung wie mit U5 vorgesehen sein.In Fig. 2, a symmetrical transmit / receive transmitter is shown, by a line-side winding L, a transmission-side winding S and a Receiving-side winding E is marked. The winding S on the transmitter side is present the voltage U at. To the winding S on the transmitter side closes via a resistor R1 a transmission circuit consisting of a transistor switch Tr with a base resistor RB and a freewheeling diode D in the collector circuit. Parallel A high-pass filter R2, C2 is provided for switch Tr. Us is the transmission voltage designated. Instead of a winding E on the receiving side, however, the transformer could also an additional winding on the transmitter side when sending in the same direction as provided with U5.
Die untere Grenzfrequenz des Gesamtsystems wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine gegenseitige Beeinflussung der Einzelbits derselben Richtung minimiert wird. In diesem Fall erstreckt sich die untere Dachschräge maximal über einen Bitzyklus entsprechend Z in Fig. 1.The lower limit frequency of the overall system is expedient chosen so that a mutual influence of the individual bits in the same direction is minimized. In this case, the lower pitch of the roof extends maximally a bit cycle corresponding to Z in FIG. 1.
Die Sendeschaltung nach Fig. 2 bewirkt, daß bei der Einschaltflanke des Sendeimpulses der Transistorschalter Tr voll durchschaltet. Während der Dauer des Sendeimpulses liegt an der Leitung die Sendespannung In diesem Bruch bedeutet R1 den Kollektorwiderstand des Schalters Tr> RE den Empfangswiderstand und RL den Leitungswiderstand einschließlich eines fernen Abschlußwiderstandes.The transmission circuit according to FIG. 2 has the effect that the transistor switch Tr turns on fully on the switch-on edge of the transmission pulse. The transmission voltage is applied to the line for the duration of the transmission pulse In this fraction, R1 means the collector resistance of the switch Tr> RE the receiving resistance and RL the line resistance including a remote terminating resistor.
Während der Dauer des Sendeimpulses entlädt sich der Kondensator C2 von einer Spannung Uc w U über den Widerstand R2 auf die Spannung Ucl.During the duration of the transmission pulse, the capacitor C2 discharges from a voltage Uc w U via the resistor R2 to the voltage Ucl.
Mit der Rückflanke des Sendeimpulses sperrt der Transistor T Nach der von der Freilaufdiode D abgefangenen kurzen induktiven Rückschlagspannung springt die Spannung auf Die Widerstandswerte sind so dimensioniert, daß die Differenz U51 - U52 gleich dem Dachabfall infolge der unteren Grenzfrequenz des Gesamtsystems ist. Die Zeitkonstante für die erneute Aufladung von C2 über R1, R2 ist so gewählt, daß nach dem Sende-Bit-Zyklus die volle Spannung U = U wieder annähernd erreicht ist.With the trailing edge of the transmission pulse, the transistor T blocks. After the short inductive kickback voltage intercepted by the freewheeling diode D, the voltage jumps The resistance values are dimensioned so that the difference U51 - U52 is equal to the roof drop due to the lower limit frequency of the overall system. The time constant for recharging C2 via R1, R2 is chosen so that after the send bit cycle the full voltage U = U is again approximately reached.
In der Fig. 3 liegt in Reihe mit einem Generator G dessen Innenwiderstand Ro und der Schalter Tr der z. B. dem Transistorschalter der Fig. 3 und 5 entspricht. Parallel dazu ist ein Entladewiderstand Re vorgesehen, dem wiederum ein Serienglied R2, C2 parallel geschaltet ist. Diesem Serienglied ist die Serienschaltung eines Abschlußwiderstandes Ra2, eines Leitungswiderstandes Rai und eines Trennkondensators Ca parallelgeschaltet. Der Trennkondensator Ca ist mitbestimmend für die untere Grenzfrequenz des Systems.In FIG. 3, the internal resistance of a generator G is in series Ro and the switch Tr of the z. B. the transistor switch of FIGS. 3 and 5 corresponds. In parallel, a discharge resistor Re is provided, which in turn has a series link R2, C2 is connected in parallel. The series connection is one of this series link Terminating resistor Ra2, a line resistor Rai and an isolating capacitor Ca connected in parallel. The separating capacitor Ca is a determining factor for the lower one Cutoff frequency of the system.
Die ausgezogene Linie in der Fig. 4a kennzeichnet die Spannung U2 am Entladewiderstand Re mit der Amplitude U21 zum Zeitpunkt t1 und der Amplitude U22 zum Zeitpunkt t2.The solid line in FIG. 4a indicates the voltage U2 at the discharge resistor Re with the amplitude U21 at time t1 and the amplitude U22 at time t2.
Mit der gestrichelten Linie ist die Spannung U'2 am Lastwiderstand Ra2 und den Spannungswerten U'21 zum Zeitpunkt t1 und U'22 22 zum Zeitpunkt t2 bezeichnet. Die Dachschräge verläuft entsprechend der Zeitkonstante ffla Ca (Ra1 + Ra2) unter der Bedingung, daß der Innenwiderstand Ro mai + Ra2 und RO-Re Rz In der Fig. 4b ist der Spannungsverlauf an den Kondensatoren C2, Ca dargestellt. Die Zeitkonstante 32 für die Aufladung ist gleich R2.C2 unter der Bedingung daß R2 > Ro.The dashed line is the voltage U'2 across the load resistor Ra2 and the voltage values U'21 at time t1 and U'22 22 at time t2. The roof slope runs under the time constant ffla Ca (Ra1 + Ra2) the condition that the internal resistance Ro mai + Ra2 and RO-Re Rz in Fig. 4b the voltage curve at the capacitors C2, Ca is shown. The time constant 32 for charging is equal to R2.C2 under the condition that R2> Ro.
Nach Abschalten des Schalters T r entladen sich die Kondensatoren C2, Ca mit der Entladezeitkonstante Die Fig. 4c zeigt den Impuls zur Betätigung (Schließen) des Schalters Tr Die Fig. 5 unterscheidet sich von der Fig. 2 durch einen zusätzlichen zum Hochpaßwiderstand R2 über einen Schalter TZ zuschaltbaren Widerstand R3. Mit UH ist die Hilfssignalspannung und mit RBZ der Basiswiderstand bezeichnet. Es handelt sich hierbei um eine vereinfachte Schaltung, wo der Transistor Tz direkt über einen gesonderten Impuls UH angesteuert wird. Wenn die Spannung UH an dem Schalter Tz angelegt ist, dann wirkt die Zeitkonstante t2 3 R2 C2. Fehlt hingegen die Spannung, dann wirkt die Zeitkonstante 3 = c2 (R2+R3).After switching off the switch T r, the capacitors discharge C2, Ca with the discharge time constant 4c shows the pulse for actuating (closing) the switch Tr Fig. 5 differs from that Fig. 2 by an additional to the high-pass resistor R2 via a switch TZ switchable resistor R3. With UH is the auxiliary signal voltage and with RBZ the Called base resistance. This is a simplified circuit, where the transistor Tz is controlled directly via a separate pulse UH. if the voltage UH is applied to the switch Tz, then the time constant t2 acts 3 R2 C2. If, on the other hand, there is no voltage, the time constant 3 = c2 (R2 + R3) takes effect.
Am Kollektor des Transistors Tr liegt die Spannung UTR an.The voltage UTR is applied to the collector of the transistor Tr.
Die in der Fig. 4 gezeichnete Spannung UTR zeigt die Spannung am Kollektor des Transistors Tr für die verschiedenen Zeitkonstanten 2 und 7 Patentansprüche 5 Figuren LeerseiteThe voltage UTR shown in FIG. 4 shows the voltage at the collector of the transistor Tr for the various time constants 2 and 7 claims 5 figures Blank page
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