DE2926281C2

DE2926281C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen

Info

Publication number: DE2926281C2
Application number: DE19792926281
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Volkmann
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1982-05-13
Also published as: ATA757879A; SE8004431L; CH654115A5; SE440409B; GB2052076A; DE2926281B1; AT380960B; GB2052076B

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen, bei dem das Eingangssignal eine Anzahl von frequenzmäßig definierten Spektrallinien gleicher Amplitude enthält, bei dem die Spannungsmessung am Ausgang des Ubertf agungssystems über ein Filter mit kammförmiger Durchlaßkennlinie erfolgt, dessen Durchlaßbereiche den Spektrallinien des Eingangssignals entsprechen, und bei dem die Pegel des Eingangssignals und des Ausgangssignals gemessen und zur Bestimmung des Dämpfungswertes zueinander ins Verhältnis gesetzt werden.

In der Meßtechnik werden zur Simulation von statistischen Vorgängen häufig Quasi-Rauschgeneratoren verwendet. Diese Generatoren geben Signale ab, die echten Rauschsignalen sehr ähnlich sind, die aber in bezug auf Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse gegenüber echten Rauschsignalen Vorteile haben. Ein wesentliches Merkmal der Quasi-Rauschsignale ist, daß sie im Gegensatz zu echten Rauschsignalen periodisch sind, wobei die Wiederholungen allerdings erst nach einer sehr großen Zahl von Einzelereigaissen erfolgt. Das Frequenzspektrum eines Quasi-Rauschsignals besteht im Gegensatz zum kontinuierlichen Spektrum des echten Rauschsignals aus diskreten Linien mit konstantem Frequenzabstand.

Bekannt ist ein Verfahren zum Messen der Übertragungsfunktion eines physikalischen Systems, bei dem

a) dem System periodisch ein Zufallssignalzug zugeführt wird;

b) das Frequenzspektrum des zugeführten Signalzuges während einer Periode gemessen wird, in der die Einschwingvorgänge so weit abgeklungen sind, daß die gewünschte Meßgenauigkeit erreicht wird;

c) das Frequenzspektrum der Systemantwort während einer Periode gemessen wird, in der die Einschwingvorgänge so weit abgeklungen sind, daß die gewünschte Meßgenauigkeit erreicht wird;

d) aus den beiden Messungen eine erste Abschätzung der Übertragungsfunktion gewonnen wird;

e) die Schritte a) bis d) mit anderen Zufallssignalzügen wiederholt werden, die mit den jeweils vorhergehenden nicht korreliert sind;

f) die aus jedem neuen Zufallssignalzuggewonnene Abschätzung der Übertragungsfunktion mit dem Mittelwert aus den vorhergehenden Abschätzungen gemittelt wird; und

g) die Schritte e) bis f) so oft wiederholt werden, bis die Abschätzung der Übertragungsfunktion eine vorgegebene Genauigkeit erreicht hat (DE-OS 2608249).

Bei diesem Verfahren wird mit relativ hohem Aufwand ein Meßsignal mit Quasi-Rauschcharakter erzeugt, die Durchführung der Messung erfordert umfangreiche Speichereinrichtungen, ihre Auswertung ist praktisch nur mit einem Rechner möglich. Diesem Stand der Technik kann keine Anregung zu einer wesentlichen Vereinfachung eines Meßverfahrens mit Quasi-Rauschsigaalen entnommen werden.

so Bekannt ist ferner ein Meßverfahren zur Ermittlung der Dämpfungsverzerrung und der Gruppenlaufzeitverzerrung eines Meßobjekts, zum Beispiel einer Nachrichtenübertragungsstrecke, dem ein Testpuls zugeführt und seine durch das Meßobjekt verursachte Verformung ausgewertet wird, bei dem der Testpuls aus einer Reihe bezüglich ihrer Amplitude und Phase vorgegebener Schwingungen unterschiedlicher Frequenz besteht, und bei dem mit Hilfe der Fourier-Analyse die Pulsantwort zevlegt und die einzelnen Frequenzkomponenten hinsichtlich ihrer Amplituden und ihrer Phasenbeziehungen zueinander bestimmt werden (DE-OS 2724991).

Auch bei diesem Verfahren wird ein Meßsignal mit Quasi-Rauschcharakter erzeugt, die Durchführung der Messung erfordert ebenfalls umfangreiche Speichereinrichtungen, und ihre Auswertung ist praktisch nur mit einem Rechner möglich. Auch diesem Stand der Technik ist keine Anregung zu einem wesentlich

vereinfachten Meßverfahren m entnehmen.

Bekannt ist nun ein Verfahren zur betriebsmäßigen Überprüfung und Einsteilung elektroakustischer Anlagen und Geräte, insbesondere von Pegel, Spalt und Frequenzgang bei Magnettongeräten, bei dem eine bestimmte Zahl von Meßfrequenzen bei Wiedergabe gleichzeitig vom Band abgetastet und ausgewertet werden, bei Aufnahme gleichzeitig auf Band aufgesprochen und annähernd simultan (Über-Band-Messung) wiedergegeben und ausgewertet werden (DE-OS 2602601).

Auch bei diesem Verfahren wird mit relativ hohem Aufwand ein Meßsignal mit einfachem Quasi-Rauschcharakter erzeugt. Seine empfangsseitige Auswertung ist zwar wesentlich vereinfacht gegenüber dem vorher genannten Stand der Technik, jedes der für die Auswertung vorgesehenen Instrumente benötigt aber ein Filter, das auf eine der Frequenzen des Eingangssignals abgeglichen sein muß. Daraus ergibt sich, daß mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nur eine relativ kleine Anzahl von Meßfrequenzen verwendet werden kann. Für den in der zitierten Schrift genannten Anwendungsbereich der Messung an zur gleichen Zeit nicht anderweitig benutzten Ubertragungsanlagen ist dieses bekannte Verfahren sicher brauchbar. Für ein Verfahren zur Messung von mit Nutzsignalen belegten Übertragungssystemen, deren Betrieb möglichst wenig gestört werden soll, läßt sich auch diesem Stand der Technik keine Anregung entnehmen. Eines oder mehrere der verwendeten Eingangssignale werden wegen ihrer guten Hörbarkeit den Betrieb einer Übertragungsanlage merklich stören. Will man diese Störung verringern und Eingangssignale mit gegenüber den Nutzsignalen stark vermindertem Pegel verwenden, so wird die Messung auch bei schmalbandigen und gut abgeglichenen Filtern durch die auftretenden Nutzsignale nachhaltig gestört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren mit möglichst geringem Geräteaufwand zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen zu schaffen, das auch während des Betriebes, also an mit Nutzsignalen belegten Ubertragungssystemen verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Eingangssignal in einem von einem Taktgenerator gesteuerten Quasi-Rauschgenerator erzeugt wird, und daß als Kammfilter ein vom gleichen Taktgenerator gesteuertes Digitalfilter verwendet wird.

Eine Anwendung dieses Verfahrens ist im Unteranspruch 2 genannt, eine Schaltungsanordnung zur Anwendung dieses Verfahrens und ihre Ausgestaltungen werden im kennzeichnenden Teil der Unteransprüche 3 bis S gezeigt.

Die mit der Erfindung erzielbarcn Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die sendeseitige Steuerung des Quasi-Rauschgenerators und die empfangsseitige Abstimmung des Kammfilters jeweils durch denselben Taktgenerator ein extrem trenrischarfes Kammfilter erreicht wird. Bei einem ausgeführten Gerät für die Messung von Fernsprechleitungen konnte ein Unterdrückungsfaktor der Sprachsignale gegenüber dem Meßsignal von 100 entsprechend 20 dB erreicht werden. Dementsprechend gering ist auch der Einfluß von Störsignalen auf de> Übertragungsstrecke buf das Meßergebnis. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die hohe erreichbare Trennschärfe es ermöglicht, ein Meßsignal mit einem gegenüber den Nutzsignalen niedrigem Pegel zu benutzen, so daß die Störeinflüsse auf die Benutzung der Übertragungsanlage entsprechend klein bleiben. Bei einer für Sprachübertragung benutzten Ubertragungsanlage wird der Störeinfluß des Meßsignals wegen seiner gegenüber diskreten Frequenzen schlechten Hörbarkeit weiter vermindert.

ίο Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens.

lä Die vom Taktgenerator erzeugten Taktsignale werden von seinem Ausgang 2 dem Steuereingang 4 eines Quasi-Rauschgenerators 3 und dem Steuereingang 15 des Kammfilters 12 zugeleitet. Der Taktgenerator 1 wird vorzugsweise quarzgesteuert ausgeführt, seine Taktfrequenz beträgt beispielsweise 21 kHz. Am Signalausgang S des Quasi-Rauschv, aerators 3 liegt ein Meßsignal, bei dem der Abstand der Spektrallinien voneinander beispielsweise 40 Hz beträgt. Dieses Meßsignal wird vom Signalausgang 5 des Quasi-Rauschgenerators 3 über ein Schaltfeld 9 dem Eingang iJes Meßobjektes 6 zugeführt. Das am Ausgang 8 des Meßobjektes 6 auftretende Meßsignal wird, ebenfalls über das Schaltfeld 9 über eine Reihe von später zu beschreibenden Baugruppen dem Eingang 13 des Kammfilters 12 zugeführt. Das Kammfilter 12 ist in an sich bekannter Weise als Digitalfilter unter Verwendung von Eimerketten-Schaltungen ausgeführt. Mit einem zweistufigen Filter dieser Art läßt sich eine Linienbandbreite der Durchlaßfrequenzen von 0,4 Hz unschwer erzeugen. Bei einem Linienabstand von beispielsweise 40 Hz ergibt sich ein Unterdrückungsfaktor von 100 entsprechend 20 dB. Die Einschwingzeit eines solchen Filters beträgt ca. 1 Sekunde. Das am Ausgang 14 des Kammfilter* 12 auftretende Signalgemisch wird dem Eingang 17 des Pegelmessers 16 zugeführt und dort gemessen. Der P-gelmesser 16 wird vorzugsweise mit einer digitalen Anzeige und logarithmischer Kennlinie versehen. Die Auswertung der Messung und die universelle Verwendbarkeit des Gerätes wird erleichtert, wenn der Pegelmesser 16 ferner mit einer Bereichsautomatik und mit einer Grenzwertbeobachtung ausgeführt wird.

Für eine Reihe von Messungen, beispielsweise für die Messung des Nebensprechens von einem Fernsprechkreis auf einen anderen, muß das dem Eingang 7 des Meßobjektes 6zugeführte Signal in seinem Frequenzspektrum in einer vom CCITT vorgeschriebener? Weise begrenzt werden. Dies geschieht durch Einschalten eines Filters 18 zwischen den Ausgang 5 des Quasi-Rausrtigenerators 3 und dem Eingang 10 des Schaltfeldes 9. Dieses Filter 18 kann durch ein^n Schalter 20 überbrückt werden. In gleicher Weise wird die Meßspannung am Ausgang 8 des Meßobjektes 6 durch Einschalen eines Sprachbewertungsfilters 19 nach CCiTT zwischen den Ausgang 11 des Schaltfeldes 9 und den Eingang 13 des Kammfilters 12 bewertet. Durch die beiden Schaltkontakte 21 kann das Filter 19 durch ein entsprechendes Dämpfungsglied 24

ersetzt werden. Für die allgemeine Messung von Fremdspannungen mit dtm Pegelmesser 16 kann auch das Kammfilter 12 durch die Schalter 22 und 23 durch ein Dämpfungsglied ersetzt werden. Die Stromver-

sorgung des Meßaufbaues kann für Messungen im Gelände auf nicht gezeichnete Batterien umgeschaltet werden.

Die Unterdrückung von Fremdsignalen gegenüber dem Signal des Quasi-Rauschgenerators 3 kann durch mehrere Filterstufen im Kammfilter 12 beliebig erhöht werden, allerdings muß man dann längere Einschwingzeiten des Filters 12 in Kauf nehmen. In Fällen, in denen eine Störspannung genau auf einer Durchlaßfrequenz des Kammfilters 12 liegt, können dessen Durchlaßfrequenzen synchron mit den Spektrallinien des Quasi-Rauscrtgenerators 3 beliebig verlagert werden. Dies geschieht in einfacher Weise durch eine Veränderung der Taktfrequenz des I'akigenerators 1. F.s ist ersichtlich, daß durch weitere Schalter und die Anordnung von Anschlüssen für die einzelnen Bausteine die Verwendung der Meßanordnung für eine Vielzahl von Messungen möglich wird. Die vielseitige Verwendbarkeit wird auch durch die

gang 11 des Schaltfeldcs 9 verbessert.

Zusammenfassung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen, bei dem das Eingangssignal eine Anzahl von frequenzmäßig definierten Spektrallinien gleicher Amplitude enthält, bei dem die Spannungsmessung am Ausgang des Übertragungssystems über ein Filter mit kammförmigcr Durchgangskennlinie erfolgt, dessen Durchlaßbereiche den Spektrallinien des Eingangssignals entsprechen, und bei dem die Pegel des Eingangssignals und des Ausgangssi-

Hi gnals gemessen und zur Bestimmung des Dämpfungswertes zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Die Aufgabe bestand darin, ein einfaches Verfahren zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen zu schaffen, das auch während

i< des Betriebes, also an mit Nutzsignalen belegten Übertragungssyslcmcn verwendet werden kann. Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß das Iingangssignal in einem von einem Taktgenerator gesteuerten Ouasi-Rausehgenerator erzeugt wird, und

:■' daß ü!« Kammfilter <"'" vom gleichen Taktgenerator gesteuertes Digitalfilter verwendet wird. Die Firfinduiig wird hauptsächlich angewandt für die Messung der spraehbewerleten Neben- und Mitsprech-Dämpfiingen an Fernsprechkreisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selektiven Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen, bei dem das Eingangssignal eine Anzahl von frequenzmäßig definierten Spektrallinien gleicher Amplitude enthält, bei dem die Spannungsmessung am Ausgang des Übertragungssystems über ein Filter mit kammförmiger Durchlaßkennlinie erfolgt, dessen Durchlaßbereiche den Spektrallinien des Eingangssignals entsprechen, und bei dem die Pegel des Eingangssignals und des Ausgangssignals gemessen und zur Bestimmung des Dämpfungswertes zueinander ins Verhältnis gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal in einem von einem Taktgenerator (1) gesteuerten Quasi-Rauschgenerator (3) erzeugt wird, und daß als Kammfilter (12) ein vom gleichen Taktgenerator (1) gesteuertes Digitalfilter verwendet wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für Dämpfungs-, Nebensprech- und Mitsprechmessungen an mit Nutzsignalen belegten Übertragungssystemen (6) verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Quasi-Rauschgenerator als Signalquelle, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Schaltfeldes zum Anschluß des Meßobjektes verbunden ist, bei dem der Ausgang des Schaltfeldes über ein Kammfilter mit dem Eingang eines Pegdmesscs verbunden ist, dadurch gekennzeichne:, daß der Ausgang (2) eines Taktgenerators (1) mit dem; leuereingang (4) des Quasi-Rauschgenerators (3) und mit dem Steuereingang (15) des Kammfilters (12) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Signalausgang (5) des Rauschgenerators (3) und den Eingang (10) des Schaltfeldes (9) sowie zwischen den Ausgang (11) des Schaltfeldes (9) und den Eingang (13) des Kammfilters (12) Bewertungsfilter (18, 19) nach CCITT einschaltbar sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als digitales Kammfilter (12) eine vom Taktgenerator (t) gesteuerte Eimerketten-Schaltung verwendet wird.