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Verfahren und Schaltungsanordnung zum Korrigieren von
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linearen Dämpfungsverzerrungen in übertragungskanälen von Fernmelde-Vermittlungsstellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Korrigieren
von linearen Dämpfungsverzerrungen in übertragungskanälen von Fernmelde-Vermittlungsstellen.
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Mit der Einführung impedanz-intransparenter Vermitlungsstellen, bei
denen die Eingangsimpedanz unabhängig von der Ausgangsimpedanz ist, insbesondere
mit der Einführung digitaler Vermittlungsstellen und mit deren Anschluß an das derzeitig
noch überwiegend analoge Fernsprechnetz ergibt sich für die übertragsungstechnischen
Komponenten dieser Vermittlungsstellen die Forderung nach Kompatibilität mit der
bestehenden Dämpfungsplanung, aus der die einzuhaltenden Pegelbedingungen für die
analogen Zwei-draht- und Vierdrahtschnittstellen zwischen digitalen Vermittlungsstellen
und herkömmlichem Fernsprechnetz hervorgehen. Aus diesen Pegelbedingungen wiederum
resultieren die für die übertragungstechnischen Bausteine
digitaler
Vermittlungsstellen gültigen Dämpfungsforderungen. Diese Dämpfungsforderungen werden
in der Regel definiert durch einen bei einer Frequenz von etwa 1000 Hz gültigen
Sollwert mit entsprechenden Toleranzgrenzen, sowie durch die Vorgabe von getrennt
zu messenden, maximalen frequenz- oder pegelabhängigen Dämpfungsverzerrungen, die
auf den Wert bei der Frequenz von etwa 1000 Hz bezogen sind -Bei der Entwicklung
digitaler Vermittiungsste-llen werden nun vielfach deren übertragungstechnische
Komponenten so dimensioniert, daß ihre Spannungsdämpfungen - gemessen als Pegeldifferenz
- die geforderten Sollwerte und Toleranzgrenzen einhalten. Diese Auslegung hat jedoch
den Nachteil, daß die Betriebsdämpfung als die eigentliche, für die Beurteilung
der übertragungstechnischen Qualität eines Systems maßgebende Größe mit beträchtlichen
linearen Verzerrungen behaftet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter den gegebenen Abschlußbedingungen
bei digitalen Vermittlungsstellen eine frequenzunabhängige Betriebsdämpfung zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lineare Verzerrung der Betriebsdämpfung,
die bei einer digitalen Vermittlungsstelle dadurch verursacht wird, daß sie zwischen
Analogschnittstellen betrieben wird, deren Kennwiderstände voneinander abweichen,
durch eine
in den übertragungskanal eingefügte frequenzabhängige
korrigierte Spannungsdämpfung kompensiert wird.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Schaltungsanordnung
gelöst, bei der im übertragungskanal eine Entzerrungsschaltung angeordnet ist, deren
Bauelemente derart dimensioniert sind, daß sie eine frequenzabhängige korrigierte
Spannungsdämpfung gemäß der Beziehung
aufweist, worin Z1 die Quellimpedanz und Z2 die Anschluß impedanz des übertragungskanals
ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die frequenzunabhängige
Betriebsdämpfung mit nur geringem Aufwand zu realisieren ist. Insbesondere sind
keine zusätzlichen, separatenLeitungsentzerrer erforderlich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der
Zeichnung erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Prinzipschaltung zur Definition der
Betriebsdämpfung;
Figur 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung;
Figur 3 für die Schaltungsanordnung nach Figur 2 vorgegebene Impedanzen, Figur 4
einen VierPol, der einem anderen Ausführunssbeispiel der Erfindung entspricht, und
Figur 5 eine digitale Vermittlunqsstelle in analoger Umgebunq.
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Ein schematisch angedeuteter übertragungskanal UK ist eingangsseitig
über eine Quellimpedanz Z1 mit einer Stromquelle SQ verbunden, die eine Quellspannung
UO liefert (Fig.1 und 5). An den Eingängen des übertragungskanals liegt eine Eingangsspannung
U1 an. Der Ausgang des übertragungskanals ist durch eine Abschlußimpedanz Z2 abgeschlossen,
es wird an ihm eine Ausgangsspannung U2 abgegeben.
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Die Betriebsdämpfung aB des einen Vierpol darstellenden übertragungskanals
UK ist als der Leistungsverlust definiert, der in ihm auftritt, wenn er zwischen
den tatsächlich vorhanden Abschlußwiderständen betrieben wird. Es gilt für sie
wobei SO die von der Signalquelle SQ maximal abgebbare Scheinleistung und S die
an der.Abschlußimpedanz Z2 auftretende Scheinleistung ist. Mit der Quellimpedanz
Z1 und der Abschlußimpedanz Z2 ergibt sich die Betriebsdämpfung eines beliebigen
Vierpols zu
Mit der Spannungsdämpfung
kann bei eingangsseitig angepaßtem Vierpol für die Betriebsdämpfung geschrieben
werden:
Für die Zwei- und Vierdrahtschnittstellen der digitalen Vermittlungsstellen mit
dem herkömmlichen analogen Fernsprechnetz sind nun im allgemeinen voneinander abweichende
Kennwiderstände definiert. Ist mindestens einer dieser Kennwiderstände Z1 oder Z2
komplex, so ergibt sich bei Anpassung an den Schnittstellen und frequenzunabhängig
dimensionierter Spannungsdämpfung a eine frequenzabhängige Betriebsdämpfung gemäß
Gleichung (4).
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Durch die Erfindung wird es möglich, unter den gegebenen Abschlußbedingungen
eine frequenzunabhängige Betriebsdämpfung zu realisieren.
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Dazu wird anstelle der frequenzunabhängigen, entsprechend dem Sollwert
dimensionierten Spannungsdämpfung a eine frequenzabhängige, korrigierte Spannungsdämpfung
a spk eingeführt den Term 10 lg die so ausgelegt ist, daß die durch
dargestellte Frequenzabhängigkeit der Betriebsdämpfung kompensiert wird. Es muß
somit gelten:
Damit ergibt sich:
also a = sps (7) sps Man erhält somit eine frequenzunabhängige, dem Sollwert entsprechende
Betriebsdämfpung.
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Der frequenzabhängige Anteil a' spk (w) der korrigierten Spannungsdämpfung
a spk ergibt sich nach Gleichung (5) zu
Die frequenzabhängige Funktion gemäß Gleichung (8) läßt sich - jeweils abhängig
von den vorgegebenen Impedanzen -auf verschiedene Art realisieren, insbesondere
mittels RLC-Netzwerken und im Bedarfsfall unter Verwendung von Verstärkern.
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Ein vereinfacht dargestellter Übertr.agungskanal UK* (Fig.2) in einer
digitalen Vermittlungsstelle verbindet Eingangsklemmen EK mit Ausgangsklemmen AK.
Die Eingangsklemmen EK stellen z.B. den Eingang eines Zweidraht/Vierdraht-Satzes
zum Anschluß einer Verbindungsleitung dar,
während die Ausgangsklemmen
AK z.B. mit einer Trägerfrequenzst recke verbunden sind.
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Der Ubertragungskanal UK* ist mit einer Entzerrungsschaltung ES versehen,
die einen ohnehin vorhandenen Operationsverstärker OV einschließt. Der invertierende
Eingang des Operationsverstärkers OV und dessen Ausgang sind mit der signalführenden
Ader a, der nicht invertierende Eingang mit Masse (b-Ader) verbunden. Parallel zu
einem üblichen Eingangswiderstand R1 des Operationsverstärkers OV liegt ein erster
Kondensator C1. In dem Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers OV liegt außer
einem üblichen Rückkopplungswiderstand R2 eine ParalleL-schaltung eines Kondensators
2 und eines dritten Widerstandes R3. Durch geeignete Dimensionierung dieser passiven
Bauelemente ist es möglich, anstelle eines zusätzlichen Operationsverstärkers den
ohnehin im übertragungskanal vorhandenen Operationsverstärker OV für die erfindungsgemäße
Entzerrungsschaltung ES zu verwenden. An zusätzlichen Bauelementen werden dann lediglich
die Kondensatoren C1 und C2 sowie der Widerstand R3 benötigt.
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Für die Schaltungsanordnung nach Figur 2 sind die aus Figur 3 ersichtlichen
Impedanzen vorgegeben. Die QuelL-impedanz Z1 entspricht einem Vorwiderstand Rv,
der in Reihe mit einer Parallelschaltung eines Widerstandes R P und eines Kondensators
Cp liegt. Die Abschlußimpedanz Z2 entspricht einem ohmschen Widerstand R.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch einen Vierpol
dargestellt (Figur 4), der durch entsprechend dimensionierte RLC-Netzwerke realisiert
werden kann Dabei ist der übertragungskanal der digitalen Vermittlungsstelle eingangs-
oder ausgangsseitig mit solchen Abschlußimpedanzen zu versehen, die im Zusammenwirken
mit den vorgegebenen Kennwiderständen an den analogen Schnittstellen eine frequenzunabhängige
Betriebsdämpfung ergeben. Für den Vierpol nach Figur 4 gilt:
Damit ist
Mit Gleichung (2) ergibt sich für die Betriebsdämpfung dieses Vierpols somit
Wie aus Gleichung (12) ersichtlich ist, kann bei frequenzunabhängiger Spannungsverstärkung
v und voneinander abweichenden Impedanzen Z1 , Z2 eine frequenzunab-
hängige
Betriebsdämpfung erreicht werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: a) Z1
= ZE Anpassung am Eingang
oder b) Z2 = Z. Anpassung am Ausgang
Diese Bedingungen sind sicher erfüllt, wenn gilt:
und Z1 = ZE'
und Z2 = Zi
Ein gemäß Figur 4 beschalteter Vierpol weist somit
eine frequenz unabhängige Betriebsdämpfung auf, wenn seine ein--gangs- oder ausgangsseitigen
Impedanzen entsprechend den Gleichungen (13) bzw. (14) dimensioniert sind.
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Aus Figur 5 ist eine digitale Vermittlungsstelle Dig.VSt ersichtlich,
für die das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
eine frequenzunabhängige Betriebsdämpfung ermöglichen. Mit dieser Vermittlungsstelle
ist über eine Zweidrahtleitung 2Dr eine Signalquelle SQ2 mit einer Quellspannung
UO 2 und einer Quellimpedanz Z1 2 angeschlossen. Signalquelle SQ2 ist z.B. ein über
eine Anschlußleitung angeschlossener herkömmlicher Fernsprechapparat. Der in der
Vermittlungsstelle vierdrähtige übertragungskanal UK ist über eine Gabelschaltung
GS mit der Zweidrahtleitung 2Dr verbunden.
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Die digitale Vermittlungsstelle Dig.VSt ist über eine analoge Vierdrahtleitung
4Dr ab, 4Dr an z.B. mit einer, in der Zeichnung nur angedeuteten, analogen Vermitt-lungsstelle
verbunden. Die abgehende Vierdrahtleitung 4Dr ab kann als durch eine Abschlußimpedanz
Z24 abgeschlossen betrachtet werden. über die ankommende Vierdrahtleitung 4 Dr an
ist die eine Signalquelle SQ4 darstellende analoge Vermittlungsstelle,die eine Quellspannung
4 liefert und eine Quellimpedanz Z1-4 aufweist, mit der digitalen Vermittlungsstelle
VSt verbunden. Die digitale Vermittlungsstelle VSt weist an ihren Eingängen und
Ausgängen Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler W1
bis W4
auf, die durch nur angedeutete Koppelfelder KF ve-rbunden sind, über die die Gespräche
zwischen den einzelnen Teilnehmern durchgeschaltet werden.
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Die Erfindung sei nun zusammengefaßt wie folgt beschrieben. Wird eine
impedanz-intransparente, insbesondere eine digitale Vermittlungsstelle in ein analoges
Fernmeldenetz eingefügt, so weichen in der Regel die Kennwi-derstände an den jeweiligen
Analog-Schnittstellen voneinander ab. Das hat zur Folge, daß die Betriebsdampfung
mit beachtlichen linearen Verzerrungen behaftet ist.
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Diese werden erfindungsgemäß durch eine in den übertragungskanal UK
eingefügte frequenzabhängige korrigierte Spannungsdämpfung kompensiert. Dies kann
mit einer in dem übertragungskanal UK angeordnete Entzerrungsschaltung ES geschehen,
die einen in dem übertragungskanal ohnehin vorhandenen Operationsverstärker OV mitverwendet,
der mit geeignet dimensionierten passiven Bauelementen C1, C2, R3 beschaltet ist.
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