DE2928874A1 - Schaltung zur rauschunterdrueckung - Google Patents
Schaltung zur rauschunterdrueckungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Beseitigung bzw. Unterdrückung eines in einem Eingangssignal enthaltenen
pulsweisen Rauschens und insbesondere eine Schaltung der Art, die im Zusammenhang mit einem in einem Kraftfahrzeug
eingebauten AM- oder FM-Empfanger anwendbar ist.
Es ist eine Schaltung bekannt, die in einem Demodulationsbetrieb ein pulsweises , beispielsweise durch eine Zündkerze
in einer Maschine verursachtes Rauschen beseitigen bzw. unterdrücken kann, wenn das pulsweise Rauschen ein Eingangssignal
stört. Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltung. Dabei wird insbesondere ein Eingangssignal EIN
von einem Detektorkreis 1 ermittelt und es wird ein tonfrequentes Ausgangssignal über einen Gatterkreis 2 zu einem
Ausgang AUS geleitet. Das tonfrequente Ausgangssignal wird teilweise umgelenkt und durch einen Verstärker 3 verstärkt.
Ein Ausgangssignal des Verstärkers 3 wird an ein Bandpaßfilter 34 angelegt, um aus ihm eine Rauschsignalkomponente
herauszuziehen. Im allgemeinen enthält ein pulsweises Rauschen eine Frequenzkomponente, die höher ist als die Frequenzkomponente
eines gewöhnlichen Tonsignals. Es wird daher ein Durchlaßbereich des Bandpaßfilters auf solch ein Frequenzband
eingestellt. Ein Ausgangssignal von-dem Bandpaßfilter wird an einen Eingang eines Generators 5 zur Erzeugung eines Triggerimpulses
angelegt. Dieser Impulsgenerator 5 kann einen Impuls mit einem vorgegebenen Pegel erzeugen, solange ein Eingangssignal
an ihn angelegt ist. Während der Haltezeit des Impulses
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befindet sich das Gatter 2 in seinem nicht-leitenden Zustand.
Die Figur 2 zeigt eine grafische Darstellung der während des Betriebs der in der Figur 1 dargestellten Schaltung auftretenden
Potentialverläufe. Die Zeichen (a) bis (c) weisen auf Verläufe an Punkten χ hin, die in der Figur 1 durch die
entsprechenden Zeichen bezeichnet sind. Wenn also beispielsweise, wie dies in der Figur 2 (a) dargestellt ist, an dem
Ausgang des Verstärkers 3 ein pulsweises Rauschen erscheint, erscheint ein Wellenverlauf mit einer hohen Frequenzkornponente
(ein differenzierter Wellenverlauf) an dem Ausgang des Bandpaßfilters
4, wie dies in der Figur 2 (b) dargestellt ist. Während des Intervalls wird ein in der Figur 2 (c) dargestellter
Gattersteuerimpuls von dem Impulsgenerator 5 erzeugt.
Die bekannte Schaltung, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, spricht schnell an und weist eine Charakteristik
auf, die so beschaffen ist, daß sie einen ausgezeichneten Betrieb ermöglichen kann, wenn ein störendes pulsweises Rauschen
relativ kurz ist.Sie wird aber möglicherweise ein Rauschsignal in einem Ausgangssignal AUS durchlassen, wenn die
Amplitude des Rauschens groß ist und/oder wenn die Haltezeit des Rauschens relativ lang ist. Diese Erscheinung wurde
durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung sehr genau untersucht und es wurden dabei die folgenden Tatsachen ermittelt:
Wenn ein Impuls mit einer großen Amplitude und/oder einer beträchtlichen Länge an den Eingang der Schaltung gelangt,
geht der Verstärker 3 in die Sättigung und sein Ausgangssignal weist einen trapezförmigen Verlauf auf, wie dies
in der Figur 3 (a) dargestellt ist. Dies führt dazu, daß eine Hochfrequenzkomponente am Ausgang des Bandpaßfilters 4 erscheint,
wie diesinder Figur 3 (b) dargestellt ist. Aus diesem
Grunde wird der von dem Impulsgenerator 5 erzeugte Gatter-
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steuerimpuls in zwei Impulse unterteilt, wie dies in der . Figur 3 (c) dargestellt ist, so daß der Gatterkreis 2
während des Zeitintervalle T leitet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens anzugeben,
die die Nachteile der bekannten Schaltungen nicht aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens anzugeben,
die einen Gatterkreis ohne Unterbrechung gegenüber einem Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer
wirksam halten kann, um ein genaues Ausschalten des. Rauschens zu bewirken.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Pegel-Detektor
zum Ermitteln einer Spannung (oder eines Stromes) die einen vorgegebenen Pegel überschreitet, und an einem Eingang
erscheint und kontinuierlich ein Signal an einen Eingang der Impuls erzeugenden Schaltung für die Dauer anlegt, in der die
Spannung (oder der Strom) andauert.
Während eine Schaltung, die einen Signalweg zur Unterdrückung eines Rauschens nach dem Ermitteln eines Signals mit einem
Pegel, der größer als ein vorgegebener Pegel ist, abschaltet, bereits bekannt ist, kann die Schaltung selbst nicht schnell
ansprechen und sie kann außerdem bei einem Rauschen einer kurzen Dauer nicht wirksam arbeiten. In dieser Hinsicht
schafft die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens, die gegenüber einem Rauschen mit
einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer wirksam ist, ohne daß dabei ein ausgezeichnetes Merkmal, das durch
die Ermittlung einer größtenteils in einem pulsweisen Rauschen
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enthaltenen Frequenzkomponente durch ein Bandpaßfilter
gestört wird.
Die Erfindung ist sowohl im Zusammenhang mit einem FM-Empfanger
als auch mit einem AM-Empfanger anwendbar.
Im folgenden werden die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.
Es zeigt:
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Figur 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltung;
Figur 2 eine grafische Darstellung der im Betrieb im Zusammenhang mit einem kurzen pulsweisen Rauschen
auftretenden Potentialverlaufe;
Figur 3 eine grafische Darstellung der im Betrieb im Zusammenhang mit einem langen pulsweisen Rauschen
auftretenden Potentialverläufe; 20
Figur 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung
zur Unterdrückung eines Rauschens;
Figur 5 eine erläuternde Darstellung des Betriebs der in der Figur 4 dargestellten Schaltung;
Figur 6 eine erläuternde Darstellung der Einstellung des Pegels eines Pegel-Detektors;
Figur 7 ein spezielles Schaltbild einer erfindungsgemäßen
Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens;
Figur 8 ein weiteres spezielles Schaltbild einer erfindungs-
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— "7 —
gemäßen Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens,
wobei nur der Hauptteil derselben dargestellt ist, und
. Figur 9 eine grafische Darstellung eines Spannungsverlaufs
zur Erläuterung des in der Figur 8 dargestellten Kreises.
In denFiguren ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Die Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens.
Ein Eingangssignal EIM wird an einen Detektor 1 angelegt. Ein Ausgang des Detektors 1 ist über einen Gatterkreis 2
mit einem Ausgang AUS verbunden. Ein weiterer Ausgang des Ί5 Detektors 1 ist über einen Verstärker 3 mit einem Bandpaßfilter
4 verbunden. Ein Ausgang des Bandpaßfilters 4 ist mit dem Eingang eines Generators 5 zur Erzeugung eines Triggerimpulses verbunden. Ein weiterer Ausgang des Detektors 1 ist
mit einem Eingang eines Pegel-Detektors 6 verbunden, dessen Ausgang mit einem anderen Eingang des Generators 5 zur Erzeugung
eines Triqgorimpulses verbunden ist. Ein Ausgang
dieses Generators 5 ist mit einem Steuereingang des Gatterkreises 2 verbunden.
im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Schaltung ergibt
sich für den normalen Zustand, in dem kein Rauschen anliegt, daß der Gatterkreis 2 leitet und daß ein Äusgangssignal des
Detektors 1 an dem Ausgang AUS erscheint. Andererseits erscheint bei der bekannten, in der Figur 1 dargestellten
Schaltung ein Signal am Ausgangdes Bandpaßfilters 4, wenn ein
pulsweises Rauschen das Eingangssignal stört, und der Generator 5 wird während des Erscheines des Signals betrieben.
Ein vom Generator 5 ausgegebener Impuls steuert den Gatterkreis 2, der aufhört zu leiten. Während des Intervalls er-
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scheint kein Signal am Ausgang AUS und das Rauschen ist beseitigt bzw. unterdrückt.
Im folgenden wird der Fall erörtert, in dem ein Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer ein
Eingangssignal stört. Die Figur 5 (a) bis 5 (f) zeigen Wellenverläufe an in der Figur 4 durch die entsprechenden
Zeichen gekennzeichneten Punkten.
Wenn ein Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer an der Schaltung anliegt, gelangt der Verstärker
in die Sättigung und der Verlauf seines Ausgangssignals ist in der Figur 5 (a) durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
In diesem Zustand weist das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 4 die in der Figur 5 (b) dargestellte Form auf. Der
von dem Filter 4 erzeugte Steuerimpuls wird , wie dies in der Figur 5 (c) dargestellt ist, in einer ähnlichen Weise,
wie dies bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 3 beschrieben wurde, geteilt.
Der Pegel-Detektor 6 kann ein Signal erzeugen, das ebenso lang ist, wie ein an ihm anliegendes Eingangssignal einen
vorgegebenen Pegel überschreitet. Der vorgegebene Pegel entspricht einem Pegel, der durch eine strichpunktierte Linie dargestellt
ist. Dieser Pegel wird vorzugsweise so eingestellt, daß er geringfügig kleiner als der Pegel ist, in dem der
Verstärker in die Sättigung gelangt. In diesem Zusammenhang wird festgestellt, daß der in der Figur 5 (a) dargestellte
Wellenverlauf am Ausgang des Verstärkers 4 abgenommen wurde und daß es sich bei dem Eingangssignal am Pegel-Detektor 6
um einen Eingangspegel des Verstärkers 3 handelt, der dem Pegel L entspricht. Solange wie das Eingangssignal für den
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Pegel-Detektor 6 den vorgegebenen Pegel überschreitet, wird von dessen Ausgang ein wie in der Figur 5 (d) dargestelltes
Signal erzeugt. Bei dem Signal 5 (d) handelt es sich um ein Eingangssignal für den Generator 5 zur Erzeugung des Triggerimpulses
und dieses wird zu dem Ausgangssignal von dem Bandpaßfilter 4 addiert. Als ein Ergebnis wird der Generator 5 durch
eine in der Figur 5 (e) dargestellte Zeitbeziehung betrieben und es erscheint ein wie in der Figur (f) dargestellter Impuls,
der vom Anfang des Rauschens bis zu seinem Ende dauert, an seinem Ausgang. Der Gatterkreis wird durch den Impuls gesteuert
und für die Dauer des Impulses ausgeschaltet. Es erscheint daher kein Rauschen am Ausgang AUS.
Das Einstellen des durch den Pegel-Detektor 6 zu ermittelnden
Pegels wird in Verbindung mit der Figur 6 ausführlicher erläutert. Die Figur 6 zeigt Ausgangssignale von dem Detektor
in bezug auf einen Trägerpegel eines Eingangssignals EIN. Was ein Signal S anbelangt, wird AGC wirksam, wenn der Trägerpegel
vergrößert wird, so daß das Detektor-Ausgangssignal auf einem gegebenen Pegel L1 erhalten wird und den Pegel
nicht überschreitet. Was ein Rauschen N anbelangt, wird AGC nicht wirksam, wenn seine Dauer relativ kurz ist, und
es wird das Detektor-Ausgangssignal auf einen Verstärker-Sättigungspegel L~ vergrößert. Es wird daher bevorzugt, daß
der Detektorpegel des Pegel-Detektors 6 beispielsweise auf eine Position L zwischen den Pegeln L1 und L„ eingestellt
wird.
Figur 7 zeigt ein spezielles Beispiel einer erfindungsgemäßen
Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens. Diese Schaltung ist für diskrete Bauteile geeignet; Der Pegel-Detektor 6
besteht aus einer Reihenschaltung von zwei Dioden D^ und D^
und einem Widerstand Rg. Das Ausgangssignal des Detektors
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übersteigt einen vorgegebenen Pegel, die Dioden D und D.
• leiten und es wird ein Signal direkt an den Eingang des Generators 5 angelegt.
Die Figur 8 zeigt einen Hauptbestandteil eines anderen speziellen Beispiels der Schaltung zur Unterdrückung des
Rauschens. Dieses Beispiel ist für integrierte Halbleiterkreise geeignet. An einen Anschluß 11 wird ein Eingangssignal
vor der Ermittlung angelegt ( ein von dem Signal am Eingang EIN der Figur 1 abgezweigtes Signal). An einen Anschluß
12 wird ein Steuerimpuls-Ausgangssignal (das Ausgangssignal von dem Generator 5 der Figur 1) angelegt. Die
Transistoren Q1 und Q2 und die Transistoren Q3 und Q4 sind jeweils
Transistoren desselben Typs. Der Anschluß 11 ist gemeinsam
mit den Basen der Transistoren Q1 und Q_ verbunden.
Ein Widerstand R1 ist zwischen den Emitter des Transistors Q1
und Masse eingefügt. Eine Reihenschaltung aus den Widerständen R» und R3 und einem Kondensator C1 ist zwischen den
Emitter des Transistors Q_ und Masse geschaltet. Auf der anderen Seite sind die Transistoren Q- und Q4 mit ihren
Emittern miteinander verbunden und weisen einen zwischen ihre Emitter und Masse eingefügten Konstant-Stromkreis auf. Die
Basis des Transistors Q, ist mit dem Emitter des Transistors
Q1 verbunden. Die Basis des Transistors Q4 ist mit einem
Widerstandsteilerpunkt des Emitterkreises des Transistors Q„
verbunden.
Die Transistoren Q3 und Q4 wirken als ein Differential-Stromschalthreis.
Der Betriebszustand des Differntial-Strom-Schaltkreises
wird durch eine Diode D1 ermittelt und es wird
ein resultierendes Signal von dem Anschluß 12 durch einen Transistor Q1. abgenommen.
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In dieser Anordnung sind die an den Emittern der Transistoren Q1 und Q„ erscheinenden Potentiale gleich, weil diese
Transistoren vom selben Typ sind und weil ihre Basen zusammengeschaltet sind. Wenn jedoch der Kondensator C1 mit dem
Emitter des Transistors Q2 verbunden ist, handelt es sich
bei dem Eingangssignal an dem Anschluß 11 um eine Einhüllende
des Trägers, nachdem er der Ermittlung unterworfen ist. Die Verläufe der Spannungen V1 und V„ in der
Figur 6 sind daher so beschaffen, wie dies in der Figur 9 dargestellt ist. Genauer gesagt setzt die Spannung V1 einen Verlauf
(im dargestellten Fall sinusförmig) des Trägers voraus, der bei dem Wert V1(o) beginnt, wenn der Träger Null ist.
Andererseits setzt die Spannung V„ eine Einhüllende eines
Verlaufs des Trägers voraus, die bei dem Wert V_(o)" beginnt, wenn der Träger Null ist.
Da, wie dies ausder Figur 9 ersichtlich ist, normalerweise
die Beziehung V ^> V- gi!
sperrt der Transistor Q
sperrt der Transistor Q
die Beziehung V ^> V2 gilt, leitet der Transistor Q., und
Wenn ein Signal mit einer großen Amplitude an dem Eingang EIN anliegt und wenn die Spannung V1 größer ist als eine normale
Amplitude A und auf eine Amplitude A + B anwächst, wird die oben erwähnte Beziehung zu V1
<L V_ invertiert, weil die Spannung V2 infolge der Funktion des Kondensators C1 im
wesentlichen konstant ist. Zu dieser Zeit wird der aus den Transistoren Q und Q bestehende Differential-Schaltkreis
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invertiert. Es fließt dann ein gesamter Strom IQ in den Transistor Q. und erzeugt eine Spannung an der Diode D1. Der Transistor Q5 leitet dann und legt ein Signal an den Anschluß 12 an.
invertiert. Es fließt dann ein gesamter Strom IQ in den Transistor Q. und erzeugt eine Spannung an der Diode D1. Der Transistor Q5 leitet dann und legt ein Signal an den Anschluß 12 an.
Wenn die Amplitude der Spannung V1 durch ein Rauschen sehr
stark geändert wird, ändern sich die Beziehungen V1^V0 und
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V1 ""χ V9 in sehr großem Maße. Dies kann geeigneterweise durch
eine Zeitkonstante des Schaltkreises, der aus den Transistoren Q-. und Q4 besteht oder durch eine Zeitkonstante des
mit am Anschluß 12 verbundenen Gatterkreises geglättet werden.
Das in der Figur 9 Dargestellte und die oben erwähnte Beziehung zwischen A und B können quantitativ durch die
folgende Gleichung ausgedrückt werden:
R
B = V1(0) · R-T
Der Amplituden-Detektorpegel kann aus dieser Gleichung bestimmt werden.
Der Kreis nach der Figur 8 kann auch für ein FM-Signal
wirksam verwendet werden, bevor es demoduliert wird.
Wie oben bereits erwähnt wurde kann der Gatterkreis gemäß der Erfindung kontinuierlich ohne Unterbrechung arbeiten, bei
einem Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer, um das Rauschen wirksam auszuschalten. Die
erfindungsgemäße Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens wirkt in ausgezeichneter Weise, wenn sie in Verbindung mit
einem AM/FM Radioempfänger angewendet wird, der infolge
einer Funkenbildung in einer Maschine erheblich gestört wird.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens, die eine größtenteils in einem pulsweisen Rauschen
enthaltene Frequenzkomponente eines Eingangssignals ermitteln und nach dem Ermittlen einer solchen Frequenzkomponente
einen Signalweg unterbrechen kann, um das pulsweise Rauschen
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zu unterdrücken. Diese Schaltung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Signalweg während der Dauer, in
der das Eingangssignal einen vorbestimmten Pegel überschreitet, unterbrochen hält.
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Claims (2)
1.) Schalter zur Unterdrückung eines Rauschens mit einem Tonfrequenz-Detektor
zum Ermitteln eines tonfrequenten Signals aus einem Eingangssignal (EIN), einer Einrichtung zum Herausziehen
einer in einem Ausgangssignal des Detektors enthaltenen Rauschkomponente, einer Triggereinrichtung zur Erzeugung
eines Triggerimpulses in Antwort auf die an ihn angelegte, abgetrennte Rauschkomponente, und einer Gattereinrichtung
zum Unterbrechen eines Weges bzw. eines Pfades für das tonfrequente
Signal wenn der Triggerimpuls daran angelegt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein Pegel-Detektor
(6) zur Erzeugung eines Ausgangssignals an dem Eingang der Triggereinrichtung (5), wenn eijv Pegel des Ausgangssignals
des Tonfrequenz-Detektors (1) größer ist als ein an dem Pegel-Detektor (6) voreingestellter Pegel, vorgesehen ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "
Einrichtung zum Herausziehen einen Verstärker (3) und ein
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Bandpaßfilter (4) aufweist und daß der in dem Pegel-Detektor
(6) voreingestellte Pegel so bemessen ist, daß er kleiner ist als der Sättigungspegel des Verstärkers (3).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |