DE3727829A1 - Vorrichtung zur stoersignalunterdrueckung fuer optische empfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Störsignalunterdrückung bei einem fotoelektrischen Empfänger impulsphasenmodulierter Eingangssignale einer Zeit­ multiplex-Signalübertragungseinrichtung, deren Sender Impulse aus dem Frequenzbereich ultraviolett bis infrarot übertragen, wobei ein Signaleingang des Empfängers über einen Schwellwertschalter mit einer streulichtabhängigen Schwellspannung und über einen Kaskodetransistor mit einer Impulsbreitenschal­ tung, bestehend aus einem Ladekondensator mit parallel angeordnetem Spannungs­ teiler und einem Schalttransistor, verbunden ist, wobei eine Verbindung des Signaleinganges zu einem Signalausgang nur dann geschaltet ist, wenn die Spannung des Eingangssignales größer als die Schwellspannung ist und wobei von der Impulsbreitenschaltung ein Signal zur Freigabe der Weiterverarbeitung des Signales am Signalausgang nur dann an einem Steuerausgang angelegt ist, wenn die Impulsbreite des Eingangssignales größer als ein vom Spannungstei­ ler vorgegebener Wert ist.

Impulsphasenmodulierte Eingangssignale einer Zeitmultiplex-Signalübertragungs­ einrichtung müssen eindeutig von Rauschimpulsen, deren Größe von der Intensi­ tät des Umlichtes abhängt, unterschieden werden. Durch eine einzige Schwell­ wertschaltung ist selbst bei einer umlichtabhängigen Schwelle keine Ein­ deutigkeit der Impulsauswahl zu erzielen, da für Impulshöhen nahe des Schwell­ wertes Spitzen von Rauschimpulsen eine Unsicherheit für das Ansprechen der Schwellwertschaltung darstellen. Als zusätzliches Kriterium für die ein­ deutige Auswahl der Nutzimpulse bietet sich die Bestimmung der Breite der in erster Näherung dreiecksförmigen Impulsspitzen an.

Die eingangs erwähnte Schaltung, veröffentlicht in der AT-PS 3 71 643, nutzt diese beiden Kriterien bei der Signalübertragung in einer Richtung. Es treffen nur Eingangssignale gleicher Intensität am Empfangsort ein, die alle für den Empfang bestimmt sind. Die Information eines Übertragungskanals ist als Ab­ stand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen codiert. Durch Bestimmung der Impulsbreite und Vorgabe eines Schwellwertes werden die Eingangssignale von Rauschsignalen getrennt.

Im Falle der Signalübertragung zwischen Sender-Empfänger-Kombinationen in beiden Richtungen kommt es zu starken Reflexionen des Sendesignales. Diese Reflexionen können vom eigenen Empfänger empfangen werden und stören diesen unter Umständen so stark, daß er sogar aus der Synchronisation gerät.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht für den Empfänger bestimmte Eingangssignale wirksam zu unterdrücken.

Dies wird gemäß Patentanspruch 1 dadurch erreicht, daß dem Empfänger Sender zugeordnet sind, die die Eingangssignale zu bestimmten Zeitabschnitten inner­ halb einer Periode übertragen, daß eine Entkopplungsdiode zwischen den Kaskode­ transistor und die Impulsbreitenschaltung und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuertransistors parallel zur Serienschaltung aus Impulsbreitenschaltung und Entkopplungsdiode geschaltet ist, daß die Basis des Steuertransistors mit einer Steuerspannung verbunden ist und während der Zeit, in der keine Ein­ gangssignale von den dem Empfänger zugeordneten Sendern übertragen werden, durch Anliegen der Steuerspannung die Impulsbreitenschaltung vom Steuer­ transistor kurzgeschlossen ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jenes Zeitintervall ausgewählt, in dem die empfangenen Impulse zur Decodierung weitergeleitet werden. Die nicht der Empfangsstation zugeordneten Sender übertragen Impulse während eines anderen Zeitintervalles, in dem von der Steuerspannung die Abgabe eines Signales am Steuerausgang unterdrückt wird. Die selektive Auswertung der Nutzimpulse leitet sich also aus der durch das Zeitmultiplexverfahren fest­ gelegten Kanalfolge ab. Sie kann je nach Anwendungsfall beliebig variiert werden, die Abstimmung der Sender und Empfänger erfolgt auf einfache Weise durch die entsprechend erzeugte Steuerspannung. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung ist so aufgebaut, daß sie einen geringen Stromverbrauch aufweist. Dadurch wird ihr Einsatz in tragbaren, batteriebetriebenen Signalübertra­ gungseinrichtungen ermöglicht.

Die Betriebssicherheit der Vorrichtung zur Störsignalunterdrückung wird dadurch erhöht, daß der Schwellwertschalter als Schmitt-Trigger, bestehend aus einem ersten Triggertransistor, einem zweiten Triggertransistor, einem Mitkoppelkondensator und einer Konstantstromquelle, ausgeführt ist. Dieser Schwellwertschalter arbeitet zuverlässig und leitet steilflankige Impulse an den Signalausgang, was eine präzise Auswertung der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen erleichtert.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt das Schaltbild der Vorrichtung zur Störsignal­ unterdrückung.

Die Schaltung zur Störsignalunterdrückung ist Teil eines Empfängers einer bidirektionalen Zeitmultiplex-Signalübertragungseinrichtung von Infrarot­ impulsen. Die drahtlos übertragenen Signalimpulse weisen die gleiche Amplitude auf. Wird eine derartige Signalübertragungseinrichtung als Dolmetscheranlage eingesetzt, so ist eine Periode beispielsweise folgendermaßen aufgebaut: Ein erster Impuls dient der Synchronisation, nach einer Pause von 3 µsec werden Impulse übertragen, in deren Zwischenraum die Information von zwölf Sprachkanälen für die Übertragung von Teilnehmern zu Dolmetschern codiert ist. Es folgt eine Pause von 3 µsec und die Übertragung von Impulsen für vier Sprachkanäle von Dolmetschern zu Teilnehmern. Nach einer weiteren Pause von 3 µsec folgt wiederum die Übertragung von Impulsen für zwölf Sprachkanäle von Teilnehmern zu Dolmetschern. 3 µsec Pause, die Übertragung von Impulsen für acht Sprachkanäle von Dolmetschern zu Teilnehmern und ein Synchronimpuls beenden die Periode. Zum ersten Synchronimpuls der nächsten Periode beträgt der Abstand 1,5 µsec. Zwischen den Übertragungsrichtungen können Steuerimpulse eingefügt werden. Zur Erzielung einer größeren Übertragungsbandbreite steht für die Übertragung vom Teilnehmer zum Dolmetscher die doppelte Anzahl von Kanälen zur Verfügung. Handelt es sich bei dem Empfänger um eine Teilnehmer­ station, so ist sicherzustellen, daß während des Sendens vom Teilnehmer zum Dolmetscher keine Reflexionen dieser Impulse zum Empfänger dieses Teilnehmers zurück gelangen. Die Weiterverarbeitung dieser Impulse würde zu empfindlichen Empfangsstörungen bis zum Verlust der Synchronisation des Empfängers der Teilnehmerstation führen. Da diese Störimpulse, im Gegensatz zu Rauschimpul­ sen, qualitativ nicht von Nutzimpulsen zu unterscheiden sind, müssen spezielle Maßnahmen zu ihrer Unterdrückung getroffen werden. Im Falle einer Dolmetscher­ station gilt entsprechendes.

Die Fig. zeigt die Schaltung einer Empfangsstation, die die Unterdrückung derartiger Störimpulse ermöglicht. Die empfangenen Infrarotimpulse werden von einer Fotodiode umgewandelt und über einen Transimpedanzverstärker zur Weiterleitung als Eingangssignale ES verstärkt. Diese werden dem Trigger­ eingang E 1 eines Schmitt-Triggers zugeleitet. Der Trigger besteht aus einem ersten und zweiten Triggertransistor T 1, T 2, einer Konstantstromquelle Q und einem Mitkoppelkondensator C 1. Der Mitkoppelkondensator C 1 ist zwischen einem Arbeitswiderstand R 2 und der Basis des zweiten Triggertransistors T 2 ange­ bracht. Dem Trigger ist eine Schwellspannung U 1 über einen Schwellwiderstand R 1 zugeleitet. Diese Schwellspannung U 1 steigt mit der Intensität des Streulichtes, daß beispielsweise als Sonnenlicht oder künstliche Beleuchtung die Empfangsstation umgibt. Sie ist stets größer als die Rauschspannung an der Basis des ersten Triggertransistors T 1, so daß im Ruhezustand der zweiter Triggertransistor T 2 leitet. Wird die Spannung des Eingangssignales ES an der Basis der ersten Triggertransistors T 1 größer als die Schwellspannung U 1, so wird der zweite Triggertransistor T 2 gesperrt und über einen ersten Aus­ gangswiderstand R 4 ein positiver Impuls an den Signalausgang A 1 geleitet. Unterschreitet die Spannung des Eingangssignales ES an der Basis des ersten Triggertransistors T 1 die momentane Schwellspannung U 1 inklusive der Hysterese des Schmitt-Triggers, so kippt die Anordnung in die ursprüngliche Lage zurück.

Während der erste Triggertransistor T 1 leitet, fließt über einen Kaskode­ transistor T 3 und eine Entkopplungsdiode D 1 ein von der Konstantstromquelle Q gelieferter Strom in einen Ladekondensator C 2. Dessen Ladung entspricht der Breite der die Schwelle des Schmitt-Triggers überragenden Impulse. Über einen Spannungsteiler R 5, R 6 wird bei genügend großer Aufladung des Ladekondensators C 2, d. h. bei hinreichend breiten Eingangssignalen ES, ein Schalttransistor T 4 derart gesteuert, daß er über eine zweiten Ausgangswiderstand R 7 ein posi­ tives Ausgangssignal an einen Steuerausgang A 2 abgibt. Durch dieses Steuer­ signal wird in einer entsprechenden Folgeschaltung die Weiterverarbeitung der am Signalausgang A 1 auftretenden Impulse freigegeben. Von diesem Teil der Schaltung wird somit die Impulshöhe und die Impulsbreite bewertet. Die Basis­ spannung U 2 des Kaskodetransistors T 3 muß negativer als das Kathodenpotential der Entkopplungsdiode D 1 sein, aber positiv genug, daß die Funktion des am selben Stromzweig liegenden Schmitt-Triggers nicht beeinträchtigt wird. Daher dürfen erster Trigger- und Kaskodetransistor T 1, T 3 nicht im Sättigungsbe­ reich betrieben werden und das Kollektorpotential des ersten Triggertransistors T 1 muß bei maximal positivem Eingangssignal ES stets größer als sein Basis­ potential sein. Ein hochohmiger Störwiderstand R 3 verhindert eine Aufladung des Ladekondensators C 2 durch einen Reststrom bei gesperrtem Kaskodetransistor T 3. Als Konstantstromquelle Q wird eine regelbare Kombination von Transistor und Widerstand verwendet.

Die zur Weiterverarbeitung am Signalausgang A 1 freigegebenen Impulse werden bei bidirektionaler Infrarot-Signalübertragung auch noch entsprechend der jeweiligen Übertragungsrichtung selektiert. Es sind nur die für die jeweilige Teilnehmerstation bestimmten Sendeimpulse auszuwerten. Die von dieser selbst ausgesandten Impulse, bzw. Impulse für andere Empfangsstationen werden unter­ drückt. Dies wird durch Anlegen einer Steuerspannung U 3 an einen Steuer­ transistor T 5 entsprechend der im Zeitmultiplexverfahren festgelegten Impuls­ abfolge erreicht. Der Steuertransistor T 5 wird von einem ersten Steuerwider­ stand R 8 im Ruhezustand mit einem Pluspotential verbunden. Beim Auftreten von negativen Impulsen an der Basis des Steuertransistors T 5 von der Dauer jener Infrarotimpulsfolge, die nicht bewertet werden soll, wird der Steuertransistor T 5 leitend und verbindet die Kathode der Entkopplungsdiode D 1 mit Pluspotential.

Dadurch wird der Impulsladekreis, gebildet aus Ladekondensator C 2 und Span­ nungsteiler R 5, R 6 abgekoppelt und speichert bei entsprechender Dimensio­ nierung der Komponenten jenen Zustand, der vor dem Auftreten der Steuerspan­ nung U 3 vorgelegen hat. Somit werden nur jene Impulse weiterverarbeitet, die während der Dauer, in der keine negative Steuerspannung U 3 anliegt, übertragen werden.

Die Weiterverarbeitung der empfangenen Impulse wie Decodierung, Verstärkung und Umsetzung in hörbare Sprache kann beliebig, der Arbeitsweise des Infrarot-Senders entsprechend erfolgen. Zur Auswahl und Einstellung der einzelnen Übertragungskanäle wird eine einstellbare Eingabesteuerung benötigt, die die gewünschte Steuerspannung U 3 erzeugt. Die streulichtabhängige Regelung der Schwellspannung U 1 kann mit einer eigenen Fotodiode erfolgen. Es folgt eine Bauteileliste als Beispiel zur Dimensionierung der Schaltung:

Mitkoppelkondensator C 110 nF Ladekondensator C 268 nF Entkopplungsdiode D 11N4148 Konstantanstromquelle QBC238C, 3, 32 kO Schwellwiderstand R 168,1 kO Arbeitswiderstand R 22 kO Entstörwiderstand R 3392 kO erster Ausgangswiderstand R 464,9 kO Spannungsteiler R 5, R 630,1 kO, 59 kO zweiter Ausgangswiderstand R 747,5 kO erster Steuerwiderstand R 847,5 kO erster Triggertransistor T 1BF 240 zweiter Triggertransistor T 2BF 240 Kaskodetransistor T 3BF 240 Schalttransistor T 4BC 308C Steuertransistor T 5BF 450

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Störsignalunterdrückung bei einem fotoelektrischen Empfänger impulsphasenmodulierter Eingangssignale (ES) einer Zeitmulti­ plex-Signalübertragungseinrichtung, deren Sender Impulse aus dem Frequenz­ bereich ultraviolett bis infrarot übertragen, wobei ein Signaleingang (E 1) des Empfängers über einen Schwellwertschalter mit einer streulichtabhängigen Schwellspannung (U 1) und über einen Kaskodetransistor (T 3) mit einer Impuls­ breitenschaltung, bestehend aus einem Ladekondensator (C 2) mit parallel angeordnetem Spannungsteiler (R 5, R 6) und einem Schalttransistor (T 4), verbunden ist, wobei eine Verbindung des Signaleinganges (E 1) zu einem Signal­ ausgang (A 1) nur dann geschaltet ist, wenn die Spannung des Eingangssignales (ES) größer als die Schwellspannung (U 1) ist und wobei von der Impulsbreiten­ schaltung ein Signal zur Freigabe der Weiterverarbeitung des Signales am Signalausgang (A 1) nur dann an einem Steuerausgang (A 2) angelegt ist, wenn die Impulsbreite des Eingangssignales (ES) größer als ein vom Spannungsteiler (R 5, R 6) vorgegebener Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger Sender zugeordnet sind, die die Eingangssignale (ES) zu bestimmten Zeitabschnitten innerhalb einer Periode übertragen, daß eine Entkopplungsdiode (D 1) zwischen den Kaskodetransistor (T 3) und die Impuls­ breitenschaltung und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuertransistors (T 5) parallel zur Serienschaltung aus Impulsbreitenschaltung und Entkopplungs­ diode (D 1) geschaltet ist, daß die Basis des Steuertransistors (T 5) mit einer Steuerspannung (U 3) verbunden ist und während der Zeit, in der keine Ein­ gangssignale (ES) von den dem Empfänger zugeordneten Sendern übertragen werden, durch Anliegen der Steuerspannung (U 3) die Impulsbreitenschaltung vom Steuertransistor (T 5) kurzgeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter als Schmitt-Trigger, bestehend aus einem ersten Triggertransistor (T 1), einem zweiten Triggertransistor (T 2), einem Mitkoppel­ kondensator (C 1) und einer Konstantstromquelle (Q), ausgeführt ist.