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Magnetbandgerät mit einschaltbarem Eompander
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Unter Berücksichtigung der Amplitudenstatistik üblicher Audioprogramme
und einer möglichst hohen Dynamik bei einem niedrigen Klirrfaktor ist der Frequenzverlauf
des Bandflußes eines Magnetbandes genormt. Zur Erzielung dieses Bandflußes ist beim
Aufsprechverstärker eine Anhebung der hohen Frequenzen erforderlich. Bei zunehmender
Aussteuerung des Magnetbandes in die Größenordnung der Vollauasteuerung kommt es
zu einer Höhenkompression und damit zu einem nichtlinearen Abknicken der Frequenzgangkurve
des Nutzsignals und einer Verringerung der Nutzsignalbandbreite.
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Da bei üblichen Audioprogrammmen aber die hochfrequenten Signalanteile
mit einer geringeren Amplitude als die niederfrequenten auftreten, wird die Nutzsignalbandbroite
für diese Signale nicht eingeengt. Anders verhält es nich dagegen beim Einschalten
eines Kompanders. Das Pegelntveau der aufzuzeichnenden Signale wird, besonders wenn
der Kompander mit einem Pre- bzw. De-Emphase-Netzwerk ausgestattet ist, angehoben.
Die Amplitudenstatistik für Originallignale gilt dann nicht mehr.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einem
Magnetbandgerät mit einem im Signalweg angeordneten Ecapander eine Linearisierung
der Frequenzgangkurve sowie eine Erhöhung der Nutzsignalbandbreite im Bereich der
Vollaussteuerung des Magnetbandes zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Magnetbandgerät gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung wird der Kompressionsgrad für die einzelnen Frequenzen
eines Nutzsignals nach der unterschiedlichen Aussteuerbarkeit eines Magnetbandes
für diese Frequenzen bemessen. Diese Aussteuerbarkeit ist im oberen Frequenzbereich
kleiner als im unteren und mittleren Frequenzbereich. Durch eine variable De-Emphase
bei der Kompression und eine entsprechend komplementäre variable Pre-Emphase bei
der Expansion werden die Signale in dem Bereich, in dem die Aussteuerbarkeit des
Magnetbandes verringert ist, stärker komprimiert. Die Nutzsignalbandbreite wird
dann im Bereich der Vollaussteuerung nicht eingeengt und hochfrequente Signale liegen
im Falle kleiner Aussteuerung deutlich über dem Störpegel des Bandes. Dies hat den
Vorteil, daß der Expanderarbeitspunkt bei schwachen Nutzsignalen weniger durch das
Bandrauschen beeinträchtigt wird, als das bei einer fest eingestellten De- bzw.
Pre-Emphase der Fall wäre.
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Die Steuerung des Filters wird vorzugsweise so bemessen, daß die Anderung
der Wirkung gleichmäßig über den Verstärkungsvariationsbereich des Kompanders verteilt
ist. Auf diese Weise läßt sich der Einfluß von Pegel und Frequenzgangfehlern des
Magnetbandgerätes auf die Steuerung des Filters vermindern. Da die Wirkung der variablen
De- bzw. Pre-Emphase erst im Frequenzbereich abnehmender Bandaussteuerbarkeit eintreten
soll (oberhalb von5kHz) muß dem Steuerspannungserzeuger zur Steuerung des variablen
Filters ein Hochpaßfilter vorgeschaltet werden. Gemäß einer Weiterbildung
kann
auch die für die steuerbaren Verstärker vorhandene Regelspannungserzeugung mit ausgenutzt
werden. Im Gegensatz zu Slid%ng-Band-Kompandern wird bei dem variablen Filter nicht
die Grenzfrequenz, sondern die Steilheit des Filters verändert. Dadurch werden zusätzliche
Frequenzgangfehler vermieden. Ein Vorteil für die Verwendung des steuerbaren Filters
bei einem Breitbandkompander besteht darin, daß die Tendenz zum Rauschatmen herabgesetzt
wird.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 zeigt den durch das Filter beeinflußten Frequenzgangverlauf
bei Signalen in Form von rosa Rauschen mit unterschiedlichem Pegel. Fig. 2 zeigt
den Frequenzgangverlauf bei einem Signal bestehend aus einem tieffrequenten Nutzsignal
mit Vollpegel und mit gegenüber dem Nutzsignal um 20 dB abgesenktem rosa Rauschen.
Das Filter wird dabei nur von den im Bereich der verminderten Aussteuerbarkeit liegenden
Frequenzen gesteuert, so daß sich die gleiche Filtersteilheit wie bei dem in Fig.
1 dargestellten Signal mit einem Pegel von -20 dB ergibt. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild
eines Kompressors mit einem steuerbaren Filter und in Fig. 4 ein Expander mit einem
steuerbaren Filter dargestellt.
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Dem Kompressor in Fig. 3 werden Nutzsignale über eine Eingangsklemme
1 zugeführt, während komprimierte Signale an einer Ausgangsklemme 2 abgreifbar sind.
Der Kompressor besteht aus zwei gleichen in Kette geschalteten Verstärkern 3; 6
mit veränderbarem tlbertragungsmafl, das für beide Verstärker gleich ist. Jeder
Verstärker besitzt außer dem eigentlichen Verstärkerelement 4; 7 jeweils ein Hochpaßfilter
5; 8, die eine Pre-Emphase bewirken. Durch diese Pre-Emphase, der expanderseitig
eine komplementäre De-Emphase folgt, sollen hochfrequente Störsignale auch dann
unterdrückt werden, wenn starke niederfrequente Nutzsignale diese Störungen an sich
nicht überdecken können. Der Ausgang
des zweiten Kettenverstärkers
6 ist über ein weiteres Hochpaßfilter 10 zu einem Steuerspannungserzeuger 11 geführt.
Dessen Ausgang steuert die Verstärkerelemente 4 und 7 sowie ein in der Steilheit
seiner Flanke steuerbares Tiefpaßfilter 9. Das Tiefpaßfilter 9 dient, wie eingangs
erwähnt, zur Vermeidung von Bandübersteuerungseffekten und besitzt vorzugsweise
eine entsprechend Fig. 1 ausgebildete Charakteristik. Das Hochpaßfilter 10 vor dem
Steuerspannungserzeuger sorgt dafür, daß die Steuerung des Kompressors einschließlich
des Tiefpaßes 9 durch hohe Frequenzen bevorzugt erfolgt.
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Ein zu dieser Schaltung komplementärer Expander, der in Fig. 4 dargestellt
ist, besitzt einen Eingang 12, dem komprimierte Signale zugeführt werden und einen
Ausgang 13, an dem das expandierte Original-Signal abgreifbar ist. Dem Eingang 12
ist ein zu dem steuerbaren Tiefpa3filter 9 komplementär aufgebautes steuerbares
Hochpaßfilter 14 ntchgeschaltet. Diesem steuerbaren Hochpaß schließt sich im Signalweg
ein steuerbarer Verstärker 15 an, der komplementär zu den Verstärker 3 des Kompressors
arbeitet. Dieser Verstärker besitzt außer dem eigentlichen Verstarkeelement 16 ein
Tiefpaßfilter 17. Außerdem besitzt der Expander einen dem Verstärker 6 des Kompressors
genau entsprechenden Verstärker, dem ebenfalls ein Hochpaßfilter 10 und ein Steuerspannungserzeuger
11 nachgeschaltet sind. Mit der vom Steuerspannungserzeuger 11 abgegebenen Steuerspannung
wird außer den Verstärkerelementen 16 und 7 auch das in seiner Flankensteilheit
steuerbare Hochpaßfilter 14 angesteuert.