DE3127595C2

DE3127595C2 - Circuit arrangement for reducing the distortion factor

Info

Publication number: DE3127595C2
Application number: DE19813127595
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 3002 Wedemark Hibbing; Wilfried Dipl.-Ing. 3000 Hannover Pohl
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-08-04
Also published as: DE3127595A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur drahtlosen Übertragung von Niederfrequenzsignalen, vorzugsweise von einem transportablen Mikrofonsender zu einem von diesen abgesetzten Empfangsgerät, unter Anwendung eines Compander-Systems, dessen Kompressoreinheit dem Sendegerät und dessen Expander-Einheit dem Empfangsgerät zugeordnet ist. Die Aufgabe besteht darin, den Klirrfaktor einer mit einem Compander-System NE 570 versehenen Übertragungsstrecke zur Erreichung einer hohen Übertragungsqualität zu verringern. Die Erfindung sieht eine Kombination von drei Schaltungsmerkmalen vor, die sich beziehen auf die Klirrfaktorkompensation der Kompressorschaltung, auf die unteren Grenzfrequenzen von im komprimierten niederfrequenten Signalweg angeordneten Netzwerken und auf die Regelzeitkonstanten der Kompressor- und Expanderschaltung.The invention relates to a circuit arrangement for the wireless transmission of low-frequency signals, preferably from a portable microphone transmitter to a receiving device remote from this, using a compander system whose compressor unit is assigned to the transmitting device and whose expander unit is assigned to the receiving device. The task is to reduce the distortion factor of a transmission link provided with a compander system NE 570 in order to achieve a high transmission quality. The invention provides a combination of three circuit features which relate to the distortion factor compensation of the compressor circuit, to the lower limit frequencies of networks arranged in the compressed low-frequency signal path and to the control time constants of the compressor and expander circuit.

Description

a) der für die Klirrfaktorkompensation der Kompressorschaltung bestimmte Anschlußpunkt (8) wird allein oder zusätzlich mit einem Kondensator m der Größenordnung von 1 nF belegt, dessen Bezugspunkt die Masse der Schaltung ist,a) the connection point (8) intended for the distortion factor compensation of the compressor circuit is covered alone or in addition with a capacitor m of the order of magnitude of 1 nF, whose reference point is the mass of the circuit,

b) die uferen Grenzfrequenzen von im komprimierten niederfrequenten Signaiweg angeordneten, mit Zeitkonstanten behafteten Netzwerken, wie beispielsweise CR-Koppelgliedern, sowohl in und nach der Kompressorschaltung des Mikrofonsenders als auch in und vor der Expanderschaltung des Empfangsgerätes werden so gewählt, daß sie mindestens um den Faktor 10 unter der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz liegen,b) the outer limit frequencies of networks with time constants, such as CR coupling elements, arranged in the compressed low-frequency signal path, both in and after the compressor circuit of the microphone transmitter and in and before the Expander circuit of the receiving device are chosen so that they are at least around the Are a factor of 10 below the lowest signal frequency to be transmitted,

c) die Regelzeitkonstanten der Kompressor- und Expande.\,chaltung werden annähernd gleich groß gewähltc) the control time constants of the compressor and expander circuit are approximately the same chosen large

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verminderung des Klirrfaktors wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegeben ist.The invention relates to a circuit arrangement for reducing the distortion factor as in the The preamble of the claim is indicated.

Drahtlose Mikrofone sollen hinsichtlich ihrer Übertragungsqualität nicht hinter den drahtgebundenen Mikrofonen zurückstehen. Diese Forderung war bishei nur bedingt zu erfüllen, da die Dynamik der Übertragung gegenüber drahtgebundenen Systemen deutlich niedriger war. Der Grund hierfür liegt ii. der Beschränkung der Sendeleistung der drahtlosen Mikrofone durch Postbestimmungen, sofern ein Hochfrequenz-Träger für die Übertragung gewählt wird, und weiterhin in der eng begrenzten Batteriekapazität für die Stromversorgung. Da sich der Abstand des Mikrofonbenutzers und somit des Senders von der Empfangsantenne während der Übertragung üblicherweise laufend ändert, treten in der Praxis Empfängereitigangsspannungen zwischen einigen μν und mehreren mV auf. Aufgrund dieser schwankenden Empfangsverhältnisse wird die Übertragungsqualität durch störende Rauscheinbrüche gemindert. Die Praxis hat hier gezeigt, daß die Geräuschspannungsabstände zwischen 30 und 63 dB liegen. Diese niedrigen Geräuschspannungsabstände bzw. das störende Rauschen hat den Einsatz der drahtlosen Mikrofone zum Beispiel als Gesangsmikrofone vielfach unmöglich gemacht.Wireless microphones should not lag behind wired microphones in terms of their transmission quality Microphones stand back. Up to now, this requirement could only be met to a limited extent, as the dynamics of the transmission compared to wired systems are clear was lower. The reason for this is ii. the limitation of the transmission power of the wireless microphones by postal regulations, provided a high-frequency carrier is chosen for the transmission, and still in the narrowly limited battery capacity for the power supply. Since the distance of the Microphone user and thus the transmitter of the receiving antenna usually continuously changes during the transmission, in practice receiving input voltages between a few μν and several mV occur. Due to these fluctuating reception conditions, the transmission quality is reduced annoying noise drops are reduced. Practice has shown here that the signal-to-noise ratios between 30 and 63 dB. This low signal-to-noise ratio or the annoying noise has the use of wireless microphones for Example as vocal microphones often made impossible.

Es sind schon seit vielen Jahren Rauschunterdrükkungssysteme beispielsweise bei Kassettenrecordern bekannt — bekannte Systeme sind z. B. HighCom, Dolby, DNL — und werden mit Erfolg bei derNoise reduction systems have been around for many years, for example on cassette recorders known - known systems are e.g. B. HighCom, Dolby, DNL - and will be successful at the

Verbesserung dec Übertragungsqualität eingesetztImprovement of the transmission quality used

Diese bekannten Systeme konnten jedoch bisher in drahtlosen MBorofonsystemen keine Anwendung finden, da die Schaltungen zu viele Bauteile erförderten und vor allem eine zu höhe Stromaufnahme hatten.However, these known systems could not be used in wireless MBorophone systems so far, since the circuits required too many components and before all had too high a current consumption.

Erst durch die integrierten Schaltungen NE 570 und NE571 \der Firma VALVO/SIGNETICS konnten aufgrund ihrer geringen Leistungsaufnahme und Baugröße in einer Kompander-ÜbertragungsstrRcke inOnly through the integrated circuits NE 570 and NE571 \ from VALVO / SIGNETICS due to their low power consumption and size in a compander transmission line in

ίο drahtlosen Mikrofonen eingesetzt werden. Die Beschreibung dieser Schaltung sowie Anwendungshinweise sind in der VALVO-Veröffentlichung »Technische Informationen für die Industrie« Nr. 7 90 417 gegeben. Die schaltungstechnische Einfügung einer solchenίο wireless microphones are used. The description of this circuit as well as application notes can be found in the VALVO publication »Technical Information for Industry «No. 7 90 417 given. The circuitry insertion of such a Kompanderschaltung in eine drahtlose Mikrofon-Übertragungsstrecke entsprechend den Anwendungshinweisen ergibt eine erhebliche Steigerung des Dynanukumfanges: Bei kleinen Empfänger-Eingangsspannungen im μν-Bereich beträgt der Gewinn bis zu 35 dB, beiCompander circuit in a wireless microphone transmission path according to the application notes results in a considerable increase in the scope of the Dynanuk: With small receiver input voltages in μν range, the gain is up to 35 dB, at Eingangsspannungen im mV-Bereich immerhin noch 12 dB. Das bedeutet, daß in der Praxis nur noch Schwankungen der Geräuschspannungsabstände zwischen 65 dB bis 75 dB auftreten, und die drahtlosen Übertragungsstrecken die Eigenschaften der angeInput voltages in the mV range at least still 12 dB. This means that in practice there are only fluctuations in the signal-to-noise ratio between 65 dB and 75 dB, and the wireless ones Transmission links the properties of the schlossenen Mikrofone hinsichtlich des Rauschens nicht mehr verschlechtern.did not close microphones in terms of noise worsen more.

Es hat sich jedoph gezeigt, daß beim Einsatz der Kompanderschaltung nach den Aplikationshinweisen die nichtlinearen Verzerrungen in der ÜbertragungsHowever, it has been shown that when using the Compander circuit according to the application notes, the non-linear distortions in the transmission strecke insgesamt stark ansteigen und zu den tiefen Frequenzen — kkiner als 300Hz — und zu hohen Frequenzen — größer als 5 kHz — mehr als 3% Klirrfaktor betragen können. Dieser für hochwertige Übertragungen zu große Klirrfaktor besteht hauptsächroute rise sharply and to the lows Frequencies - less than 300Hz - and too high Frequencies - greater than 5 kHz - can be more than 3% distortion factor. This one for high quality There are mainly transmissions that are too great a harmonic distortion lieh aus K 3 und ist mit der Klirrfaktor-Kompensations schaltung nach der Schaltungsempfehlung nicht zu beseitigen, da diese lediglich eine Verminderung von K 2 ermöglicht. Aufgrund dieses hohen Klirrfaktoranteils haben auchborrowed from K 3 and is using the distortion factor compensation circuit cannot be eliminated according to the circuit recommendation, as this only reduces K 2 enables. Because of this high level of harmonic distortion, die Kompanderschahungen NE 570 oder NE 571 keinen Eingang in die drahtlose Mikrofontechnik gefunden.the companders NE 570 or NE 571 do not Found its way into wireless microphone technology.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Klirrfaktor einer mit einem Kompander-System Ne 570 oder NE 571 versehenen Übertragungsstrecke durchThe object of the invention is to reduce the distortion factor with a compander system Ne 570 or NE 571 provided transmission link geeignete Schaltungsmaßnahmen so zu verringern, daß ein Einsatz bei drahtlosen Mikrofonen mit hoher Übertragungsqualität möglich ist.to reduce suitable circuit measures so that use with wireless microphones with high transmission quality is possible.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführ-This problem is solved by the listed in the characterizing part of the claim

50. ten Merkmale.50th characteristics.

Die im Patentanspruch genannten Schaltungsmaßnahmen a), b) und c) verringern bereits einzeln, aber besonders in Kombination erheblich den Klirrfaktor der Übertragungsstrecke. Die Maßnahme a) verringert den Klirrfaktor bei höheren Frequenzen oberhalb 5 kHz, während durch die Maßnahmen b) und c) erreicht wird, daß Klirrfaktoren bei tiefen Frequenzen unterhalb 300 Hz, die bei der Kompression und bei der Expansion des Signals entstehen, einander kompensieren. Wäh rend die empfohlene Kompensation am Anschlußpunkt 8 bei der Kompressorsehaltung nur eine K 2-K.ompensation ermöglicht, wird durch die darüber hinausgehenden Maßnahmen nach der Erfindung besonders der K 3-Klirrfaktoranteil vermindert. The circuit measures a), b) and c) mentioned in claim already individually, but especially in combination, considerably reduce the harmonic distortion of the transmission path. Measure a) reduces the distortion factor at higher frequencies above 5 kHz, while measures b) and c) achieve that distortion factors at low frequencies below 300 Hz, which arise during the compression and expansion of the signal, compensate each other. While the recommended compensation at connection point 8 only allows K 2-K.compen sation when the compressor is maintained, the K 3 distortion factor component in particular is reduced by the additional measures according to the invention.

An Hand der nachfolgenden Beschreibungen und der Zeichnung wird eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt im einzelnen dieBased on the following descriptions and the drawing, a circuit arrangement according to the Invention explained for example. In the drawing shows in detail

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer drahtlosen Mikrofon-Übertragungsstrecke,Fig. 1 shows the principle representation of a wireless Microphone transmission path,

F i g. 2 und 3 die Anwendung einer Kompanderschal·. tung mit den erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahmen. F i g. 2 and 3 the application of a compander scarf ·. device with the circuit measures according to the invention.

In der Fig. 1 sind nach Art eines Blockschaltbildes der Mikrofon-Sender 1 sowie ein Empfangsgerät 2 dargestellt Die vom Mikrofon 1.1 abgegebene Signalspannung wird über einen Vorverstärker 1.2 im Kompressoneil 13 der Kompanderschaltung zugeführt '° Das komprimierte Signal steuert dann in bekannter Weise einen Sender 1.4 für die drahtlose Übertragung des" Signals. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann das komprimierte Signal sowohl einem Hochfrequenz-Träger als auch einer Infrarot-Strahlung '5 überlagert werden. Je nach Übertragungsart kann dann die Sendestufe 1.4 in geeigneter und bekannter Weise ausgestaltet werden. Im Empfangsgerät 2 wird die HF- oder Infrarot-Strahlung in einem geeigneten Empfänger 2.1 aufbereitet Das gewonnene Signal wird dem Expanderteil Z2 der Kompanderschaltung zugeführt und nach Expansion und Verstärkung im Verstärker 23 verschiedenen elektroakustischen Einrichtungen zugeleitet Diese können beispielsweise ein Tonspeichergerät 3 oder eine elektroakustische Übertraglingsanlage 4 sein.In Fig. 1, the microphone transmitter 1 and a receiving device 2 are shown in the manner of a block diagram. The signal voltage emitted by the microphone 1.1 is fed to the compander circuit via a preamplifier 1.2 in the compression part 13. The compressed signal then controls a transmitter 1.4 in a known manner for the wireless transmission of the "signal. Without departing from the scope of the invention, the compressed signal can be superimposed on both a high-frequency carrier and infrared radiation. Depending on the type of transmission, the transmission stage 1.4 can then be designed in a suitable and known manner In the receiving device 2, the HF or infrared radiation is processed in a suitable receiver 2.1. The signal obtained is fed to the expander part Z2 of the compander circuit and, after expansion and amplification in the amplifier 23, fed to various electroacoustic devices be ical transfer system 4.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahmen sind in den F i g. 2 und 3 zu erkennen. Die Schaltungsmaßnahme a) besteht darin, daß ein zusätzlicher Kondensator in der Größenordnung von 1 nF zwischen Masse und ^M dem Anschlußpunkt 8 der Kompressorschaltung gelegt wird. Es ist gefunden worden, daß durch diesen Kondensator mir dem Bezugszeichen 5 eine wesentliche Verringerung des Klirrfaktoranteils erzielt werden kann. Diese Schaltungsmaßnahme kann zusätzlich oder anstatt des vom Hersteller empfohlenen Widerstandsnetzwerkes R 12 und R 13 angewendet werden.The circuit measures according to the invention are shown in FIGS. 2 and 3 can be seen. The circuit measure a) consists in that an additional capacitor of the order of 1 nF between ground and ^{M is connected to} the connection point 8 of the compressor circuit. It has been found that this capacitor with the reference number 5 enables a substantial reduction in the distortion factor component to be achieved. This circuit measure can be used in addition to or instead of the resistor network R 12 and R 13 recommended by the manufacturer.

Weiter ist gefunden worden, daß eine weitere Verringerung des Klirrfaktoranteils erzielt werden kann, wenn die unteren Grenzfrequenzen von im komprimierten Signalweg angeordneten, mit Zeitkonstanten behafteten Netzwerken, um mindestens den Faktor 10 unter der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz liegen.It has also been found that a further reduction in the distortion factor component can be achieved can, if the lower limit frequencies of arranged in the compressed signal path, with time constants affected networks by at least a factor of 10 below the lowest to be transmitted Signal frequency.

Hierzu zählen die C/?-GHeder, die der Weiterleitung ·*> des Niederfrequenz-Signals nach der Kompressorschaltung und vor der Expanderschältung dienen. Eingeschlossen sind hier auch die mit. Zeitkonstanten behafteten Glieder sowohl in der Modulatorschaltung des Senders als auch in der Empfängerschaltimg des Empfangsgerätes^ Solche Glieder sind beispielsweise in der Fig-2 mit der Bezugszahl 6 und in der Fig.3 mit der BezugszaM 7 gekennzeichnetThese include the C /? - GHeder, which are used to forward · *> the low-frequency signal after the compressor circuit and before the expander circuit. Also included here are those with. Elements affected by time constants both in the modulator circuit of the transmitter and in the receiver circuit of the receiving device ^ Such elements are, for example, in FIG. 2 with the reference number 6 and in FIG . 3 marked with the reference number 7

Die Schaltungsmaßnahme b) wird in vorteilhafter Weise ergänzt durch die Schaltungsmaßnahme c) mit der Maßgabe, daß die Regelzeitkonstanten der .Kompressorwie auch der Expanderschältung annähernd gleich groß sein sollen. Diese Zeitkonstanten werden durch ÄC-GIieder gebildet, wobei die extern notwendigen Kapazitäten bzw. Nachbildungen von Kapazitäten, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt an den Anschlußpunkten 1 bzw. 16 angeschaltet werden. Diese Anschlußpunkte sind in der Fig.2 mit der Bezugszahl 8 und in der F i g. 3 mit der Bezugszahl 9 gekennzeichnetThe circuit measure b) is advantageously supplemented by the circuit measure c) with the proviso that the control time constants of .Kompressor wie the expander circuit should also be approximately the same size. These time constants will be formed by AC members, with the externally necessary Capacities or simulations of capacities, as shown in FIGS. 2 and 3 shown at the connection points 1 or 16 can be switched on. These connection points are in FIG. 2 with the reference number 8 and in the F i g. 3 marked with the reference number 9

Da die mit gestrichelten linien gelcennzeicnneten Schaltungsteile der integrierten Schaltung NE 570 oder NE 571 identisch sind, kann ohne weiteres der in F i g. 3 als Expander verwendete SehaiiuTtgsieil auch als Kompressorteil in der F i g. 2 verwendet werden. Für die Schaltungsmaßnahme a) ergibt sich dann lediglich eine Vertauschung der Anschlußklemmen 8 zu S.Because they are marked with dashed lines Circuit parts of the integrated circuit NE 570 or NE 571 are identical, the in FIG. 3 SehaiiuTtgsieil also used as an expander Compressor part in FIG. 2 can be used. For the circuit measure a) only results a swap of the terminals 8 to p.

Obwohl die Erfindung in vorteilhafter Weise bei sogenannten drahtlosen Mikrofonen, bei denen ein HF-Träger angewendet wird, eingesetzt werden kann, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt istAlthough the invention is advantageous in so-called wireless microphones, in which a RF carrier is used, can be used, it should be noted that the invention does not apply to the described embodiment is limited

So kann die erfindungsgemäße Verringerung des Klirrfaktors bei der bekannten Kompanderschaltung auch bei Infrarot-Übertragungsstrecken eingesetzt werden. Diese Übertragungsstrecken dienen in vielfacher Weise der Tonübertragung; genannt sei hier beispielsweise die Übertragung des Tones von einem Fernsehgerät oder von einem Receiver zu einem oder mehreren drahtlosen Kopfhörern. Unabhängig von der Art des Signalträgers - HF- oder Infrarot-Strahlung ist die Erkenntnis, die zu den Merkmalen b) und c) führte, daß im Signalweg des komprimierten Signals möglichst keine Änderungen der Phasenbeziehungen im tieffrequenten Signalbereich eintreten darf, um eine Verringerung des Klirrfaktors in diesem Bereich zu erzielen.Thus, the reduction in the distortion factor according to the invention in the known compander circuit can also be used for infrared transmission links. These transmission links are used in multiple ways Way of sound transmission; One example is the transmission of the sound from one TV or from a receiver to one or more wireless headphones. Independent of Type of signal carrier - HF or infrared radiation the knowledge that led to features b) and c) that in the signal path of the compressed signal If possible, no changes to the phase relationships in the low-frequency signal range may occur in order to achieve a To achieve a reduction in the distortion factor in this area.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Schaltungsanordnung zur Verminderung des Klirrfaktors bei der drahtlosen Übertragung von Niederfrequenz-Signalen, beispielsweise von einem transportablen Mikrofonsender zn einem von diesen abgesetzten Empfangsgerät unter Anwendung der integrierten Kompanderschaltung NE 570 oder NE 571, deren Kompressoreinheit dem Sendegerät und deren Expanderemheit dem Empfangsgerät zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Schaltungsmaßnahmen einzeln oder in Kombination angewendet sindCircuit arrangement for reducing the distortion factor in the wireless transmission of Low frequency signals, for example from a portable microphone transmitter to one of these remote receiving device using the integrated compander circuit NE 570 or NE 571, its compressor unit to the sending device and its expander unit to the receiving device is assigned, characterized in that the following circuit measures individually or in Combination are applied