DE3415648C2

DE3415648C2 -

Info

Publication number: DE3415648C2
Application number: DE19843415648
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. Stark (Fh), 7000 Stuttgart, De
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1988-01-14
Also published as: DE3415648A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Aus blenden von Störungen nach dem Oberbegriff des Hauptan spruchs.

Ausblend-Schaltungsanordnungen der genannten Art werden beispielsweise dazu verwendet, ein Rundfunksignal während der Dauer einer auf der Übertragungsstrecke auftretenden Störung zu unterbrechen. Solche Ausblendschaltungen wer den aber neuerdings auch verwendet, um bei gewollten Unterbrechungen von Tonwiedergaben Aus- und Umschalt- Knackgeräusche zu unterdrücken, die eine Folge der ent stehenden Spannungssprünge sind. Spannungssprünge werden vermieden, wenn in der Nähe eines Nulldurchgangs aus- oder eingeschaltet wird. Diese in der Energietechnik durchaus übliche Maßnahme wird auch schon auf Tonsignale angewendet, vgl. beispielsweise die DE-OS 31 29 727. Dies ist dann ohne weiteres möglich, wenn das zu schaltende Signal nicht mit Störungen behaftet ist. Soll dagegen aus einem Signal eine Störung auf diese Art ausgeblendet werden, so muß in dem der Störung vorangegangenen Null durchgang abgeschaltet werden. Dies setzt voraus, daß zwischen der Stelle, an der die Störung detektiert wird und der Stelle, an der die Abschaltung des Signals er folgt, eine Verzögerung des Signals um mindestens die Hälfte der längsten vorkommenden Periodendauer erfolgt. Bei einer unteren Grenzfrequenz von 20 Hz sind dies 25 ms, die zwischenzuspeichern wären. Dazu müßten 1000 Augenblickswerte zwischengespeichert werden, wenn die obere Frequenzgrenze bei 20 Hz liegen soll, was einer dem Abtasttheorem genügenden Abtastfrequenz von 40 kHz entspricht.

Aus der DE-PS 30 28 334 ist ein Verfahren zum Beseitigen oder Unterdrücken von akustischen Störsignalen bei für den Wiedergabevorgang aufzubereitenden Audioprogrammen bekannt. Ein eine Störung oder einen Pegelsprung enthal tender Signalabschnitt wird durch eine geeignete Über gangsfunktion ersetzt, die hierbei an das ungestörte Si gnal angepaßt ist. Die Kurvenform der Übergangsfunktion ist in einem adressierbaren Festwertspeicher (ROM) abgespeichert. Diese Kurvenform wird in aufwendiger Weise nach Amplitude und Zeitdauer angepaßt und anstelle der Störung eingefügt.

Aus der DE-PS 29 29 030 ist ein Störimpuls-Unterdrückungs system bekannt, bei dem vor und nach jeder Störung ein Signalwert bestimmt und einerseits der Signalwert vor der Störung und andererseits die Differenz der beiden Signal werte gespeichert wird. Aus der Differenz wird ein Korrektursignal gebildet, das zum Signalwert von der Störung addiert wird. Die Verarbeitung variabler Störungs dauern erfolgt zusätzlichen Aufwand. Ein Ausblenden ohne Pegelsprung ist damit nicht ohne weiteres möglich.

Aus der DE-PS 29 16 127 ist eine Einrichtung zur Unter drückung vorübergehend auftretender Störgeräusche bekannt, bei der während eines gestörten Signalabschnittes das Signal eines vorausgegangenen gleich langen Signalabschnitts wiederholt wird. Einerseits ist hierzu ein erheblicher schaltungstechnischer Aufwand erforderlich, andererseits können damit Pegelsprünge beim Aus- oder Umschalten nicht vermieden werden.

Aus der DE-OS 27 26 707 ist ein elektronischer Schalter, insbesondere für eine Störunterdrückung oder eine Über blendung, bekannt. Zur Erzielung eines weichen Schaltvor ganges erfolgt der Übergang von einem Schaltzustand auf den anderen Schaltvorgang intermittierend mit sich ändern dem Tastverhältnis. Dabei entstehen höherfrequente Stör spannungen, deren Auswirkungen durch zusätzliche Maßnahmen entgegengewirkt werden muß. Auf digitale Signalverarbei tung ist das zugrundeliegende Prinzip nicht anwendbar.

Aus der EP 0 1 03 385 A2 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine Störung durch einen Kurvenzug ersetzt wird, der das ungestörte Signal vom Beginn der Störung an extra poliert. Am Ende der Störung wird vom extrapolierten Si gnal auf das nun wieder ungestörte Signal zurückgeschaltet. Bei längeren Störungen laufen extrapoliertes und unge störtes Signal zu weit auseinander. Pegelsprünge, wie sie z. B. beim Umschalten von Kanälen auftreten, können nicht unterdrückt werden. Diese Schaltungsanordnung hat mit der gemäß der vorliegenden Erfindung die im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmale gemeinsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausblend- Schaltungsanordnung der genannten Art anzugeben, die auch dann Pegelsprünge verhindert, wenn das ursprüngliche Si gnal (z. B. beim Umschalten) für längere Zeit (verglichen mit einer Periodendauer des Nutzsignals) nicht ungestört wiederkehrt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schal tungsanordnung der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Das Nutzsignal wird demnach an einer beliebigen Stelle abgebrochen und von diesem Zeitpunkt an durch ein anderes synthetisch erzeugtes gegen Null gehendes Signal mit einer vorbestimmten Kurvenform ersetzt. Dieses synthetisch erzeugte Signal fügt sich stetig an das ersetzte Nutzsignal an, bis es auf einen ver nachlässigbaren Wert abgesunken ist. Auch wenn zwischen zeitlich die Störung beendet ist, wird dann mit dem Wiedereinschalten gewartet, bis das wieder ungestörte Signal einen Nulldurchgang aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen zu entnehmen. Addierschaltungen führen dazu, daß die synthetisch erzeugte Funktion eine Rampenfunktion, oder bei digitaler Verarbeitung eine Treppenfunktion, entweder mit vorgegebener Steigung oder mit vorgegebener Länge ist. Mit einer Multiplizierschaltung ergibt sich eine reziproke Exponentialfunktion.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnung weiter erläutert.

Die Figuren zeichen drei Beispiele erfindungsgemäßer Schal tungsanordnungen.

Anhand der in Fig. 1 gezeigten einfachen Ausblendschal tung wird zunächst das Prinzip der Erfindung erläutert. Ein von einer Störung zu befreiendes Analogsignal durch läuft zunächst eine Signalaufbereitungsschaltung 1, bei spielsweise eine Verstärker- oder Demodulatorschaltung, von der hier nur von Bedeutung ist, daß eine auszublen dende Störung an ihrem Ausgang um die Zeit τ später er scheint als an ihrem Eingang. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Signalaufbereitungsschaltung 1 einen niederohmigen Ausgang besitzt. Anschließend durchläuft dieses Analogsignal das eigentliche Austastschaltungs teil 2. Das Signal gelangt von einem Eingang E im stö rungsfreien Fall über einen Austastschalter 24 direkt an einen Ausgang A. Zwischen dem Ausgang A und Masse liegt ein Kondensator 21 und dazu parallel die Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 und einem weiteren Schalter 25. Der Austastschalter 24 ist im störungsfreien Fall ge schlossen, der Schalter 25 geöffnet. Beim Auftreten einer Störung wird der Austastschalter 24 durch eine Detektor schaltung 23 geöffnet, der Schalter 25 wird durch diese Detektorschaltung geschlossen. Damit wird im Kondensator 21 ein noch ungestörter Augenblickswert gespeichert. An schließend wird der Kondensator 21 durch den Widerstand 22 entladen; dadurch wird synthetisch ein stetig gegen Null gehendes Signal erzeugt. Die Entladefunktion e ^-t ist gleichbedeutend mit einer laufenden Multiplikation des Kondensatorinhalts mit einem festen Wert. Detektor schaltungen zum Erkennen von Störungen sind genügend be kannt. Sie unterscheiden sich vor allem dadurch, daß sie unterschiedliche Arten von Störungen (z. B. Rauschen oder Störimpulse) erkennen müssen. Beispielhaft sei die Schal tung aus der DE-OS 26 53 331 genannt. Die Detektorschal tung in einem erfindungsgemäßen Austastschaltungsteil darf jedoch nicht unmittelbar nach Beendigung einer Stö rung die angesteuerten Schalter wieder in den Ruhezustand bringen. Es muß vielmehr zunächst abgewartet werden, bis das Signal am Ausgang A unter einen vorgegebenen Wert ab gesunken ist, was beispielsweise nach Ablauf einer vorge gebenen Zeit mit Sicherheit der Fall ist oder auch durch Überwachung der Ausgangsspannung über eine Statusleitung St. Um auch beim Ein schalten Spannungssprünge zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den nächsten Nulldurchgang des wieder ungestörten Signals abzuwarten. Um das Auf treten von Störungen und ggf. die Nulldurchgänge des Signals rechtzei tig erkennen zu können, ist ein Signaleingang S 1 der Detektorschaltung 23 mit dem Eingang der Signalaufbereichungsschaltung 1 verbunden. Die Laufzeit τ innerhalb der Signalaufberei tungsschaltung 1 muß mindestens so groß sein, wie die Zeit, die vom Auftreten einer Störung am Signaleingang S 1 bis zum Öffnen des Austastschalters 24 vergeht. Über einen weiteren Signaleingang S 2 kann die Detektorschaltung 23 ebenfalls aktiviert werden, beispielsweise um ein gewolltes knackfreies Aus- oder Umschalten zu erreichen.

In der Schaltung nach Fig. 2 ist gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 das Austastschaltungsteil 2 durch ein etwas abgeändertes Austastschaltungsteil 3 ersetzt. Die Schal tung ist zur Austastung von Störungen aus digital über tragenen Signalen vorgesehen. Der Einfachheit und Über sichtlichkeit wegen ist zwischen den einzelnen Bausteinen in diesem Beispiel eine serielle Übermittlung der Daten vorgesehen. Die Übermittlung könnte aber ebensogut paral lel erfolgen. Im ungestörten Zustand gelangen die Daten wörter vom Eingang E einerseits über einen Austastschalter 34 zum Ausgang A und andererseits über einen weiteren Schalter 35 in einen Speicher 31. Bei Beginn einer Störung werden die Austastschalter 34 und der Schalter 35 von einer Detektorschaltung 33 umgeschaltet. Nun gelangt der Inhalt des Speichers 31 über den Austastschalter 34 zum Ausgang A. Gleichzeitig wird der Speicherinhalt auch an eine Addierschaltung 32 gegeben. Je nach dem Vorzeichen des augenblicklichen Werts wird in dieser Addierschaltung ein kleiner positiver oder ein kleiner negativer Wert hin zuaddiert, so daß die Summe betragsmäßig kleiner ist als der vorangegangene Augenblickswert. Das Vorzeichen ist in der Regel ein bestimmtes Bit des Datenworts. Die in der Addierschaltung 32 gebildete Summe gelangt dann über den Schalter 35 als neuer Wert in den Speicher 31. Die Detek torschaltung 33 hat dieselben Aufgaben wie die Detektor schaltung 23 nach Fig. 1. Sie hat darüber hinaus die Aufgabe, den Speicher 31 und ggf. die Addierschaltung 32 mit Taktsignalen T ₁ bzw. T ₂ zu versorgen, wozu sie über einen Takteingang T von außen mit einem Takt versorgt wird. Bei serieller Datenübertragung hat die Detektor schaltung 33 auch dafür zu sorgen, daß der Austastschal ter 34 und der Schalter 35 nur jeweils am Ende eines Da tenworts umgeschaltet werden können. Dazu erhält sie von außen zusätzlich einen Rahmentakt T _R.

Das zuletzt beschriebene Austastschaltungsteil 3 ersetzt im Störungsfall das Nutzsignal ab der Störung durch eine gegen Null gehende Rampe. Durch die Addition jeweils eines konstanten Werts ist die Steigung der Rampe konstant, ihre Länge ist aber abhängig von der anfänglichen Höhe. Soll die Länge der Rampe konstant gehalten werden, so ist dies beispielsweise dadurch möglich, daß nicht immer ein fest vorgegebener Wert, sondern ein fester Bruchteil des Anfangswerts addiert wird. Damit liegt die Anzahl der Ad ditionen fest, die erforderlich sind, um auf den Wert Null zu kommen. Dadurch ist es einfach, die Addition genau dann zu beenden, wenn die Ausgangsspannung Null ist. Aber auch für den oben genannten Fall, daß nämlich jeweils ein fester Wert entsprechend dem Vorzeichen addiert oder subtrahiert wird, braucht das Erreichen der Nullinie nicht unbedingt besonders ermittelt zu werden; durch das sich bei Über schreiten der Nullinie ändernde Vorzeichen ergibt sich nämlich in diesem Fall einfach ein geringfügiges Pendeln um die Nullinie. Durch ein über eine Statusleitung St von der Addierschaltung 32 an die Detektorschaltung 33 über mitteltes Signal kann auch dies vermieden werden. Anstelle der Addierschaltung 32 könnte auch ein Multiplizierer Verwendung finden, der immer mit einem festen Faktor zwi schen Null und Eins multipliziert. In diesem Fall ergibt sich näherungsweise wieder ein Abklingen nach der Funktion e ^-t. Durch anders geartete Rückkopplungseinheiten anstelle der Addierschaltung 32 können auch verschiedenartige an dere Funktionsverläufe erzielt werden, beispielsweise, um einen nicht nur stetigen, sondern auch knickfreien Verlauf der Ausgangsspannung zu erreichen.

Fig. 3 zeigt ein etwas weiter vereinfachtes Beispiel. Anstelle des Speichers 31 und der Addierschaltung 32 in der Schaltung nach Fig. 2 ist hier ein digitaler Zähler 41 vorgesehen. Er weist n parallele Eingänge E ₁ . . . E _n und ebensoviele parallele Ausgänge A ₁ . . . A _n auf.

Durch einen Impuls an einem Setzeingang S wird der Zähler 41 auf den an seinen Eingängen anliegenden Wert gesetzt, das heißt, der Eingangswert wird gespeichert. Dieser Wert kann solange an den Ausgängen A ₁ . . . A _n abgegriffen wer den, bis er verändert wird. Im störungsfreien Betrieb erfolgt die Veränderung dadurch, daß über den Takteingang T und einen Austastschalter 44 ein äußerer Takt an den Setzeingang S gelangt, so daß ständig ein neuer Wert in den Zähler 41 übernommen wird. Im Störungsfall wird der Austastschalter 44 umgeschaltet. Der Takt gelangt nun nicht mehr an den Setzeingang S, sondern über einen weiteren Schalter 45 entweder an einen Vorwärtszählein gang V oder an einen Rückwärtszähleingang R. Der Schalter 45 wird durch ein Vorzeichenbit VZ so gesteuert, daß bei positivem Inhalt des Zählers 41 der Rückwärtszähleingang R und bei negativem Inhalt der Vorwärtszähleingang V mit dem Takteingang T verbunden ist. Das Vorzeichenbit VZ wird, entsprechend dem verwendeten Code, aus dem an den Ausgängen A 1 . . . An anliegenden Zählerinhalt in einer Vorzeichen- und Statuserkennungseinheit 46 gebildet. Bei vielen Codes ist das Vorzeichenbit das höchstwertige Bit eines Datenwortes. Zusammen mit einer Detektorschaltung 43, die entsprechend den Detektorschaltungen 33 und 23 arbeitet, ergibt sich so ein Austastschaltungsteil 4, das zusammen mit einer Signalaufbereitungsschaltung 1′ eine Ausblend-Schaltungsanordnung ergibt, die sich für die Störaustastung aus einem digitalen, parallel über tragenen Datenstrom eignet.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Ausblenden von sich als Störungen auswirkenden schnellen Pegeländerungen aus einem sinusähnlichen Signal, vorzugsweise einem Tonsi gnal,

a) mit einem Detektor zum Erkennen der Störungen,
b) mit einem durch den Detektor beim Erkennen einer Störung betätigten Schalter zum Ausblenden der Störung,
c) mit einer Speichereinrichtung für einen Augenblickwert,
d) mit einer Reduziereinrichtung, durch die während einer Störung, veranlaßt durch den Detektor, der Inhalt der Speichereinrichtung in einer solchen Weise reduziert wird, daß während einer Störung das Signal am Ausgang der Schaltungsanordnung einen vorgegebenen Verlauf auf weist, und
e) mit einem zwischen dem Eingang des Detektors und dem Eingang der Speichereinrichtung angeordneten lauf zeitbehafteten Schaltungsteil, bei der beim Beginn einer Störung der Detektor die Speicherung eines noch ungestörten Augenblickwertes veranlaßt,

dadurch gekennzeichnet,

f) daß der in der Speichereinrichtung (21, 31, 41) ge speicherte Augenblickswert solange durch die Reduzier einrichtung (22, 32, 42) reduziert wird, bis er be tragsmäßig unter einen vernachlässigbar geringen Wert abgesunken ist und
g) daß der Schalter (24, 34, 44) zum Ausblenden der Störung nach Beendigung der Störung erst dann wieder zurückschaltet, wenn sowohl der Augenblickswert am Eingang (E) der Schaltungsanordnung (2, 3, 4) als auch der in der Speichereinrichtung (21, 31, 41) gespeicherte Augenblickswert betragsmäßig unter dem vernachlässigbar geringen Wert liegen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reduzierschaltung eine Addier schaltung (32, 41) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Wert, der dem Inhalt der Speicher einrichtung (31, 41) jeweils addiert wird, ein betrags mäßig fest vorbestimmter Wert ist, dessen Vorzeichen dem des Speicherinhalts entgegengesetzt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Wert, der dem Inhalt der Speicher einrichtung (31, 41) jeweils addiert wird, ein betrags mäßig vorbestimmter Bruchteil des zu Beginn der Störung in der Speichereinrichtung (31) enthaltenden Werts ist, dessen Vorzeichen dem des Speicherinhalts entgegenge setzt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reduzierschaltung eine Multipli zierschaltung (22, 32) ist, die den Inhalt der Speicher einrichtung (21, 31) laufend mit einem zwischen 0 und 1 liegenden Faktor multipliziert.