DE905523C - Verfahren zur Herstellung eines vorgeschriebenen frequenzabhaengigen Phasenverlaufs bei UEbertragungssystemen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines vorgeschriebenen frequenzabhängigen Phasenverlaufs bei Ubertragungssystemen Gegenstand der Erfindüng ist ein Verfahrien zur Herstellung ein-es vorgeschriebenen frequenzabhängigen Phasenverlaufs bei übertragungssystemen. Diese Aufgabe, trkt besonders bei der Übertragung elektri,scher Schwingungsvorgänge auf, wobei meistens, gefordert wird, daß siidi die Abweichungen des Phasenverlaufs zwischen ursprünglichem und überüragen,em Vorgang innerhalb gewisser Grenzen halten:. Andererseits kann jedoch auch die Aufgabe besitehen, dien, Phasenverlanf in besitimmter Form absichtlich zu verzerren, z. B. um d#adutrch spezielle akustische Wirkungen hervor-Zurufen.
• Es ist bekannt, daß man grundsätzlich mit, Hilfe von: Schaltungen auis; komp#l#exen; Widerständen nahezu jeden gewünschten Phasenvorlauf ganz oder angenähert erreichen kann. Solche Schaltungen, sind jedoch fast Flimmer so komphi,2#ieti, daß man auf die prakbische Durchführung verzichten muß. Ddest gilt insbesondere für die Hergtellung gegenläufiger Phasendrehungen, wie z. B. bei der Kompensation von Laufzeiten in Systemen ', bei denen in breiten Frequenzbereichen durchThasendrehungerhebliche Vergrößerungen der Laufzeiten hervorgerufen worden (bespulte elektrische Fornleitunglen u. dgl.). Auch in vielen anderen Fällen ist es nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich, einen zu efinem bestimmten Phasenverlauf gegenJäufigen Verlauf schaltungsmäßig zu realisieiren. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weitse gelöst', daß der Schwingungsvorgang einem Speicher, z. B. einem Tonaufzeichnungsträger od. dgl., zugeführt und sodann ;in unigeke#hriter zeitlicher Reihenfolge diesem Speicher wieder entnommen wird, und zwar

  unter Zwischenschaltung eines Übertragungsgliedes,

  das einen; zu dem gewünschten Phasenverla.nf gegen-

  läufigen Verlauf 1)esii,tzt. Wird dieser in um:gekehr-

  ter zeitlicher Reihenfolge ablaufende Schwingungs-

  vorgang dann, nochmalsi einern Speicher zugefühhrt

  und anschließend diesieln Speicheir nach nochmaliger

  Umkehrung in deir ursprünglichen zeitlichen, Reihen-

  folge entnommen, so- besitzt der Vorgang Eigene

  schaften, wiz er sie nach dein Durchlaufen eines

  Systems, mit dem geforderten Phasengang haben

  würde.

  Eine gewisse Beschränkung in der Anwendung

  dieses eTfindungsgemäßen Verfahrensr liegt in dem

  Umstand, daß durch die zweimaliigie Umkehr- der

  zeitl;chen Reihenfolge die gesamte, für die Über-

  tragung benö#tigteZeit vergrößert wird. DieserZeit-

  verlust kann jedoch gemäß einer vorteilhaften

  Weiberbildung der Erfindung dadurch erheblich

  herabg-csetzt -,verdenk, daß der zu Über:,tir'agendle Vor-

  gang in Unterabschnitte zerlegt wird, die jeder für

  sich in umgekehrter zeitlicher Reihenfolge den,

  Spei,cheT,ein;tnio,ninieni werden.

  In manchen Fällen erforden die Herstellung des

  ,gewünschten gegenläufigen Pha;senverlaufs auch

  bei Ausnutzung der Vorteile der Erfindung einen

  erheblichen Aufwand. ani Schaltungsmittelni, w#ie#

  z. B. bei di##r, Nachbildung sehr langer Rundfunk-

  leitungen. In, solchen Fällend kanin man. gemäß ein#,-,r

  anderen, Weitteirbildung der Erfindung so verfahren,

  daß der gewünschte Phasenverlauf durch mehrfache,

  Wiederholung der Speicherung und der Rückwärts-

  übeirtragung erreicht. wird. Man kann z. B. die bei

  ciner Le--itung bestimmter Länge auftre,-bendeln

  l'has,-nv-cjrzerrun##""-:n dadurch. gegenläufig nach-

  bilden, daß man eine um einein besitlimmten- Faktor

  kleinere, Leitunigslänge benutzt und die Rückwärts-

  übertragung entsprechend ofit wiederholt.

  Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet deis

  Verfahrens nach der Erfindung besteht in der ein-

  galigs erwähnten Kompensation voni unerwünschten

  Phasenverzerrungen2, da. eine dbrarit#Ige - Kom-

  pensation nÜchts anderes bedeutet als dlie, Her-

  stellung eines zu der Verzerrung gegen#l,äufigen

  Phasenverlaufs. Dieser läßt sich am einfachsten

  daduirch. erreichen, daß der zu enitzerrende Vorgang

  nach der Speicherung i.n umgekehiiter zeitIlicher

  Reihenfolge über das ursprünglich die Verzerrung

  be-,Nürkende Übertragungsglied, gesichickt wird.

  Diese M.,#-,)thodie ist besonders dänn von Bedeuit(ung,

  wenn; e-ine exakte Kompensattion gefordert. -wird,

  w#iie z. B. bei deir fornigee-etten Übeetragung eines

  Schwingungsvorganges. In vielen Fällen kann man

  auch an, Stelle des, Übertragungsgliedes selbst ein

  hinsicbtlich der Phasenverzerrungen zumindest an

  nähernd gleichwertiges Ersatzglied, z. B. im Fall

  von, Rundfunkleitungen eine künstliche Leitung,

  venvenden.

  Manchmal soll eine ve#rzerrun#gsfreii"ei Übertragung

  in der Weise durchgeführt werden, d: .a ß am Endt#

  eines mit Verzerrung behaftketen übertragungs-

  weges der Vorgang unmittelbar in, entzcrrter Form

  erscheint, z. B- wenn ain Ende des # - Ihenragungs-

  weges nicht die erforderlichen Mittel adeir die er-

  forderliche, Zeit zur Durchführung deir Eutzeir-fung

  vorlhanden sind!. In diesem Fall kann gemäß &rl Er-

  findung der Vorgang bereitsi am Anfang dee Übor-

  tragungsweges, nach der beschriebenen Methode

  derart vorentzerrt weirden#, daß die auf dem über-

  tragungswege auftretenden, Verzerriungen aus-

  glichen werden.

  In der Regel muß bei Übereragungssystemen

  außer dem Phasengang auch: der Ampl,ituclengang

  initt ber:ü#cl,#s#icht#i-g#t werden. Um am. Ende des Über-

  bragungsweges den ursp#rünglichen Vorgang an,-

  genähert wieder herzustellen, ist es notwendig, daß

  sowohl Phasen,- a,1,s auch Amplitudenverzerrungen

  kompensiert, werden, Erfindungsgiemüß wird in

  solchen, Fällen zusätzlich zu der Phasenkompein,-

  sation eine Amplitudenkompensation derart vor-

  genommen, daß der Phasengang praktisch nicht

  heeinflußt wird.

  Bemerkenswert ist, daß bei der Durchfuhrung

  des E.rfinid#un",:rs#,o-edankenisi auch Phasenverzerrungen

  kom>pensiert werdend, die beim Aufzeichnungs-

  vorga,ng selbst entsitehen. So, kann man, Phasen,-

  verzerrungen, bei Tonalifzeichnungen dadhi-ch kom-

  pensieren, daß von der zu entzeriren&#ni Aufzeich-

  nung eine Umspielung mit umgekehrtem zeitlichem

  Ablauf vorgenommen wird.

  Besonders störend machen sich Ph!asenverz#erruil#-

  gent bemerkbar, vrenn, es auf eine formgetreue Über-

  tragung von Signalen# ankommt wie z. B, beii; d,eir

  telegra,p#iischen Bildilbermitäung unid, dem Fern,-

  sChen. Um die hi#orbeii: auftretenden Phaisienverzeir-

  rungen ohnie, nennenswerte zeitliche V#rzögeruing

  kompensieren 7u können, macht man gemäß einer

  weiteren, Ausbildung der Erfindüng mit Vorteil vott

  der Tabsache Gebrauch, daß bildförmige, Vorlagen

  bei der übürtragung Üblicherweiise! in gleich lanige

  Abschnitte, z. B. Bildzeilen, unibelit&,llt, werden. Es

  ist dann- zweclizm;äß#iig, jeden, Teilabschnitt für sich

  zu entzerren, sobald sieiiine Übertragung beendet ist.

  Unter den zah-l-ri-Iiichen AnNven[dunigsni#5,gIiiichkei;te-u

  der Erfindung sseii- die! Beseitigung von# #stÖriendem

  Nachhall besonders erwähnt. Auch hierbei handelt

  es sich um Laufzeitverzerrungen, die erfindungs-

  gemäß dadurch kompeinsiert werden, daß der

  ha,llende Raunt selbst oder eiine Nachbildung zur

  PhasenkompensaAon benuitzt# wIrd..

  Es soll nuntnehr die Wirkungsweisei deir Er#

  findung näher bestchriiebein und an einigend prak-

  tischen Beiispi#elen# erläutert wiarden.

  Die grundsätzliche Wi;rku;ng.swei#se ist in Fig. i

  dargesitellt, und zwar für den peaktis!ch besonders-

  interessierenden Fall, daß dni Vorgang durch eih

  phasenverzerrendes überwragungsglied Übertragen

  undi anschließend die Phasenverzerrunglen ko-ni-

  peneiert werden. In der Fig. i beideuteit i eini über-

  trag rigsglied mit starken Laufzeitverzerrungen.

  -u Z,

  z. B. eine lange üb"-;r,t!ragunigS,1,ditbUng, 2 eiiinen Schall-

  spelicher, z. B. ein Magnetofon, dleim der Vorgang

  anschließend in uing#eleh"r#ter zeitlicher Reilh#--inifcyl#ge

  entnommen wird, 3 eini ÜbelrIttragungsglied, das die

  gleichen; oder ähnlUthe, Laufzeitverzerrungenn wie! i

  bewirkt, gegebenenfalls, können die Übertragungs-

  Cr 0 ieder i und 3 identisch sein, und 4 einen zweiten

  Schallspeicher, deni'der Vorgang unter nochmaliger Umkehrung des Ablaufs munnehr in der ursprünglichen zeitlichen(Reihenfolge entnominen wird.
• In, der Fig. i isit ferner unter den entisp,rechenden Stellen der Schaltung die jewrilige Foirrn des zeitlichen Ulaufs eines als 13eispiel gewählten Vorganges scheinaiffisch, angegeben, und zwar #sei, d,;;1Z-# Zeitaefise jeweils von links nach rechts, laufend geidacht. D)#e ursprüngliche Form dies Vorganges sei durch Pos. # dargestellt. Der Vorgang, der eintii Sprachlaut symbolisieren möge, bestehe aus d2r Grundwelle! und einer re!la,tlii,-v- sitfarken zweiten[ Ha,rmonischen. Das Anfangsmomem i#sit durch einen kleinen Kreis markiert. Inifolge der im Übetr#-tragungsglied i entstehenden, Laufzeitmeirzerrungen werden die in, dem ursprünglichen Voirgang enehailtenen Wellenzüge mit verschiedener Geischwindiglociit Übertragen, und zwar werde angenommen, daß die zweite Harmonische! zeitlich sp#ilb,-,r# den Schallspeicher 2 erreilIcht als die Grundwelle. Der ursprüngliche Vorgang 5 wird also,infolge deir, Laufzeitverzerrungen in den Vor,--,ang 6, 6' umgeformt. Der in dem Schallispeicher aufgezeichnüte, Vorgang wi;rd nunmehr in umgekehrter zeiittlic-heir- Reihenfolge wiedeir entnommen, #wie, in; dem anschliießenden Teil der Abbitldu#ng dargeistellt, ist. Ini d.#eim Übertragungsglied 3, das gleiche oder ähnliche Laufzeitverzerirungen bewi#rkt, wie, das Übertragungsglied i, wird, die! zeitliche Verschiebung zwischen, d'en beiden, Wellenzügen gerade wiie,d#etr# ausgegli,chen, so daß der Vorgang nach Verlassen von 3 die in 7 daegesuellte Form hat. Es iist jetzt nur noch eine nochmalige Unikzehr des zeitlichen Ablaufs notwendig, uni den Vorgang genau in der ursprüng lichen! Form wiiede.reirscheinen, zu lassen. Der nach nochmaliger Umkehr der zeitlichen Reihenfolge den Schallspeicher 4 in der Form 8 verlassende Vorgang bes(iitzt also den gleichein Verlauf -wie der ursprüngliche Vorgang 5.
• In Fig. 2 sind die! Vorgänge dargestellt, wie sie sich bei der Kompensation in der Form dbir Vorentzerrung gen-läß der Erfindung abspielen. Die, Reihenfolge der Maßnahmen #i#siu im Prinzip dge, gleiche, jedoch muß eine Umkehrung des zeitlichen Ablaufs bereits vor der Vorentzerrung vorgenornmen werden, wenn der- Vorgang hinter dem verzerrendenÜbertiragungsglied sofort inder richtigen zeiflichen, Reihenfolge! erscheinen soll. In, der Eig. 2 bedeutet 9 einen Schallspaicher, mit Hilfei dessen eine zeitiliche Umkehrung des zu übertragenden Vorgangeisi 13 in den Vorgang 14 vorgenommen wiird. i o bedeutet das vorentzerrende! übertragungsglied, das, die gleichen- La-ufzeitverzerrunglen, bew,iit-kt wie das, später benutzte verzerrende Übertraguingsglied 12. Der durch io vorentzerrte Vorgang 15, v5' wJed. einem Scha,11speicher i i zugeführt, und diesem anschließend in, umgekehrter, d. h. in ursprünglicher, z-ei!tllicher Reihenfolge entnommen. Hinter dem verzerrenden übertragungsgli-ed 12 erscheint der Vorgang dann unmittelbar verzerrungsfrei und in der richtigen zeitlichen Reihenfolge.
• Eine Ausführungs-forin des Phaisenentzerrers- für ein aus, Zeilen aufgebautes B#iild ist scheniatisch in Feig- 3 wiedergegeben. Ein' intein's#iK,#,t#sm'odül#ierte:r Licht- o#dier Eleküronenstrahl 17 zeichnet das, Bild. 18 auf einem nachleuchtenden, Schirrn ig in Zeijlen, 20, 2 1, 22, 23 auf, wobei er die Zeilen in der, Richtung von A nach B durchlänft. Ein, optfischer oder elekti',o,ii#is#chf-"r Abta,stme,chan#i:smu,s#:24 ta,stet' in bekannter Weise die, Zeilen in ihrer natürlichen Reihenfolge 20, 21, 22, 23 ab, jedoch jeweils. in umgekehrter Richtung wie bei der Aufzeichnung, di. h. in der Richtung von, B riach A. Der dem Schirm ent-110mInelt121 Vorgang wird. nun, gegebenenfalls nach Zwi,s,che,nis,ch,al,bein eines optisch-clektrischen Wandi leirs üblicher Bauatt 25, z. B. einer- Photozeille, einem verzerrenden, elektrischen Netzwerk 26 zugeführt, das die gleichen, Eigenschaken, besitzt wiie das fü,r die ursprünglichen Verzerrungen verantwarflizhe System. Der dals Netzwerk 26 verlassende Vorgang 27 ist dann von, allen Pha.senverzerrtingen befreit. Ein weiteres Umkehivsysitem 28 muß vorgesehen werden, wenn der Bildenipfänger 29 keine Umkehrung der, ZeiNenrichtung gestattet und es auf seitenrichtige, Wiedergabe ankommt.
• Die Aii#-,vendbarkei#ti d:eis EntzeTrungsverfahrens auf raumaktistische Probleine möge am Beispiel der Beseiitigung von störendem Nachha11 erläutert werden. Dieser Fall liegt vor, wenn Darbietungen in einen stark nachhallenden kaum mittels einer La#ut#-sprecheranlage- zu übertragen sind undi etine gute Verständlichkeit der Darbietungen unter allen Umständen gewährleistet sein, soll. Es isit dann möglich, die durch Laufzeiteffekte hervorgerufene Boaihträchtigung der Verständlichkeit aufzuheben, wenn man folgendermaßen verfährt: Der d#a,r#ztihietende! Schallvorgang wird zunächst gespeichert, z. B. auf Magnebtoriband, und ih zeitlich umgekehrter Reihenfolge über die Lautsprecheranlage in, den iiallenden Raum abgespielt. 3,1it 1-Tilfe eines 'L\Iikrophons wird er ani passender Steillei im Raum aufgefangen und. wiiiederum aufgespeichert. Läßt man diesen durch Vorhall verzerrten Vorgang nun nach abermatiger, Umkehrung der Laufrichtung in den hallenden, Raum absitrahlen, dann, wird der sieh n,o#rma,1,e#r,A,e-is,e ausbildende Nachhall durch den in der Anfzeichnung bereits enthaltenen Vo,rha,11 we:i!t#-gehend kompensiert und eine, wesentlichei Verhesserung der Verständlichkeit erreicht. Es ilst selbstverständlich auch m5glich, den Vorhall durch eine mechanische, ellektrische oder optische Nachbildung deisi hallenden Raumes zu erzeugen. Ebenso istes m#5glich, eine bereits miit sitörendem. Nachhall versehene Schallaufzeiklinung nach dem gleichen Verfähren von den Laufzeitaübellen des Nachhalls zu befreien.
• Das Zustandekommen dieses überraschenden Effektes möge an Hand der Fig. 4 erläuterit, werden. In Bild a sei 30 ein vom Lautsprecher in den Raum abgestrahlter kurzer Impulis (Knaltl). Die Reflexion des Schaliles an den Wänden# hat eine Reihe von Echos, 31, 32 und 33 ziuir Fol#ge, deren Abstände voneinander im allgemeinen# ganz uniregelmäßig sind. Die Umkehrung d#er Laufri(chtung läßt die natürliche- Reihenfolge 30, 31, 32, 33 übergehen in 33, 3.2, 31, 30 (Bild b). Strahlt man diesen Vorgang wieder in den gleichen Raum ab, so, erzeugt das p,riimäre Echo, 33 eine Reihe von sekundären 1--chOs 34, 35, 3,6 (Bild c), und entsprechend haben die p,rimären, Echos' 32 und 31 die sekundären, l#-#chOs 37, 38, 39 (Bild d) bzw. 40, 41, 42 (Bilde-) zur Folge. Der Impuls 3o s#chl#ieß#lich erzeugt die sekundären Echos 43, 44 und 45 (Bild fi. Die primären und sekundIren Echos fallen, Beie völIig statistischer Struktur des Schallfeldes, ni#rgendwo zusammen außer an der StdIe, des ur.spr#mgl,ichen ImPulses 30, dem Seich die, sekundären EchO(S, 40, 38 und 36 überlagern. Auf diiese Wei-se, kommt eine Vergrößerung der Impulsamplitude im Vergleich zu den Echo-amplituden zustande, d. h. eine Verbesserung des Verhältnisses Nutzslign,a,1 zu Störsignal (Hall).

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zuir Hwstellung eines, vorgeschriiIebenen frequenzabhängig-en Phaisienverlaufs bei ü1),ertragungssystexnen, dadurch gekennzeitchnet, daß der Schwingungsvorgang einem Speicher zugeführt und diesem unter Zwiischenschaltung eiinesi frequenzabhängigen phasenverzerrenden übertragungssysterns in umgekehrter zeitlicher Reihenfolge wieder enit,-nommen wird-.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge-, kennzeichnet, daß der Schwingungsvorgang in, Zeitabschnitte unterteilt wird, die jeder für sich #in umgekehTter zed#t1,icher Reihenfolge dem Speicher entnommen werden. 3. Verfahren nach Anisp,ruch, i oder :2, dadtirdi gekenn elänet, daß der gewünschte Phasenverlauf durch mehrmalige Wiederholung der Übertragung in umgekehrter zeiflicher Reihenfolge erreicht wird. 4. Verfahren nach Anspruch- i oder folgenden, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Kümpensabion der durch ein phasendirehendes Übertragungsglied hervorgerufenen, Phasenverzerrungen. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch geekennzeichnet, - daß als mit umgekehrtern Zeitablauf durchlaufenes übertragungsigliied, eutweder das, für die Verzerrungen, ver'antwort11iche phasendrehende übeirtragungsglied selbst oder eine Nachbildung dieses ÜbertraguligSgliedes benutzt wi#rd' 6. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden" dadurch gekennzeichneg daß der Schwingungsvorgang vor dem Durchlaufen des phasenverzerrenden übertragungsgIledes; bereits deraxt mit eilner Voreenitzerrung versehen wird, daß am Ausgang dasi verzerrenden übertragungsgIiedes der gewÜnschte Phasengaung vorhanden ist. 7. Verfahren nach AnsPruch 4 oder folgenden, dadurch, gekennzeichnet, daß bei Systemen, die neben den Phasenverzerrungen auch, Amplitudenverzerrungen verursachen, eine Arriplitudenentzerrung getrennt von der Phasenenttzerrung vorgenommen wird. 8. Verfahren nach Anspruch, i oder folgenden, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf die Kompensation von Verzerrungen, die beii# einer Tona.ufzeichnung entstehen. g. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf die Übertragung von Bildeni. io. Verfahren nach Anspruch 9, dadul#--h g;,-kennzeichnet, daß die Speicherung dn, Bii#l#dzei-len erfolgt und jede BIldzeile für sich entzeirrt wird. i i. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden., gekennzeichnet durch seineAnwendung auf die Bejseitigung von störendem Nachhall, derart, daß der haIlende Raum oder edne künstliche Nachbildung dessielben zurPhasenkompenisation benutzt wi!rd.