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Schaltung zur Herabsetzung des Störpegels in elektrischen Übertragungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf Entstörungsschaltungen zur Verbesserung des durchschnittlichen
Verhältnisses von Signal zu Störung durch Aus--löschen von Störgeräuschen, wenn
keine Signalenergie vorhanden ist. Besonders in Fernsprechanlagen wird ein Störgeräusch,
auch wenn es einen so niedrigen Pegel hat, daß es durch ein Signal vollkommen überdeckt
wird, in den Intervallen zwischen Silben oder Worten sehr -störend wirken. Es sind
bereits verschiedene Schaltungen bekanntgeworden, die die Aufgabe lösen sollen,
den Störpegel in Übertragungsanlagen herabzusetzen und insbesondere das Störgeräusch
in den Pausen zwischen den Nutzsignalen zu vermindern. So hat man beispielsweise
auf der Senderseite Amplitudenpresser und auf der Empfangseite Amplitudendehner
vorgesehen, die in bestimmter Weise zusammenarbeiten, jedoch erfordert dies einen
großen Aufwand, da sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfangsseite einer
Übertragungsanlage besondere Regelschaltungen vorgesehen werden müssen. Man hat
auch schon einfache Regelverstärker zur Geräuschverminderung verwendet, die eine
selbsttätige Verstärkungsregeleinrichtung besonderer Charakteristik aufweisen, so
daß nur bei Übertragung von kleinen Spannungen eine Dämpfung wirksam wird, jedoch
mittlere und große Spannungen nicht beeinflußt werden. Dadurch sollen
die
Störspannungen in den Pausen unterdrückt, also gewissermaßen aus der Übertragung
herausgeschnitten werden. Auf diese Weise ist zwar eine gewisse Verbesserung erzielbar,
jedoch ist die Wirkung ziemlich unvollkommen, und ein Gewinn wird nur unter ganz
bestimmten Verhältnissen erzielt. Bei sehr großem Spannungsabstand bringt das Gerät
keine Erhöhung der Übertragungsgüte, während mit abnehmendem Störspannungsabstand
die verbessernde Wirkung stärker in Erscheinung tritt. Steigen die Geräuschspannungen
jedoch soweit an, daß zusammen mit innen auch wesentliche Sprachamplituden, insbesondere
leise Anfangslaute, unterdrückt werden, so nimmt der günstige Einfluß des bekannten
Gerätes wieder ab.
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Gemäß der Erfindung wird eine Schaltung zur Herabsetzung des Störpegels
in elektrischen Übertragungsanlagen angegeben, die von diesen Mängeln frei ist,
und zwar wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwei Verstärker, die im
wesentlichen gleichen Frequenzverlauf haben, mit gegenläufig wirksamen Ausgängen
und gemeinsamen Eingangsanschlüssen zu einem Verstärkerpaar zusammengeschaltet sind,
wobei der eine Verstärker eine über den ganzen Bereich der ihm zugeführten Eingangsenergie
im wesentlichen konstante Verstärkung besitzt, während der andere Verstärker eine
selbsttätige Verstärkungsregeleinrichtung hat, um seinen Verstärkungsfaktor in bezug
auf alle ihm zugeführten Frequenzen in umgekehrtem Verhältnis zu seiner Eingangsenergie
verändern zu können, so daß die Störungen in den Signalpausen kompensiert werden.
Im Gegensatz zu der eingangs geschilderten bekannten Schaltung findet beim Erfindungsgegenstand
eine wechselstrommäßige Kömpensation der Störspannung statt, und die Störung wird
daher in den Sprechpausen weitestgehend unterdrückt, während die Nutzspannung praktisch
nicht beeinflußt wird. Dadurch wird beim Nichtvorhandensein von Signalenergie der
verhältnismäßig kleine Betrag der Störenergie den regelbaren Verstärker veranlassen,
sich auf einen Verstärkungsfaktor einzustellen, der im wesentlichen demjenigen des
Verstärkers mit gleichbleibender Verstärkung entspricht. Da die Ausgänge dieser
Verstärker gegenläufig geschaltet sind, wird der Störpegel beim Nichtvorhandensein
eines Signals sehr wesentlich herabgesetzt. Wenn ein Signal, das frequenzmodulierte
oder amplitudenmodulierte Störgeräusche enthält, in die parallelen Stromkreise gemäß
der Erfindung geleitet wird, setzt der verhältnismäßig hohe Betrag der Signalenergie
den Verstärkungsfaktor des regelbaren Verstärkers bis auf den Wert i oder einen
noch geringeren Wert herab. Ein hohes durchschnittliches Verhältnis von Signal zu
Störung wird aus den miteinander gekoppelten Ausgängen der beiden Verstärker erhalten,
weil die Signalenergie verhältnismäßig mehr verstärkt und weniger abgeschwächt wird
als die Störenergie. Hieraus ergibt sich, daß die unangenehme Störenergie beim Nichtvorhandensein
einer Signalenergie ausgelöscht und damit der Störpegel insgesamt herabgesetzt wird.
Zweckmäßig wird die erfindungsgemäße Schaltung derart ausgebildet, daß die selbsttätige
Verstärkungsregeleinrichtung des anderen Verstärkers den Verstärkungsfaktor desselben
gemäß seiner Eingangsenergie von einem Wert kleiner als i bis zu der im wesentlichen
konstanten Verstärkungshöhe des erstgenannten Verstärkers zu regeln gestattet. Die
selbsttätige Verstärkungsregeleinrichtung kann derart eingestellt werden, daß das
durchschnittliche Signal-Störpegelverhältnis vergrößert und die Störung im wesentlichen
gelöscht wird, wenn kein Signal übertragen wird. Die selbsttätige Verstärkungsregeleinrichtung
kann schon auf eine geringe Störenergie ansprechen, um den Verstärkungsfaktor des
anderen Verstärkers mit dem Verstärkungsfaktor des ersten Verstärkers auf einen
gleich hohen Wert einzustellen oder aber auf eine hohe Signal- und Störenergie ansprechen,
um den Verstärkungsfaktor des anderen Verstärkers auf annähernd i einzustellen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung .sind an Hand von Zeichnungen erläutert,
in denen Fig. i ein Block-Schema einer vorzugsweisen Schaltung gemäß der Erfindung
darstellt, Fig. a eine der Fig. i ähnliche Schaltung ist, die jedoch eine abgewandelte
Ausführungsart der Verstärkungsregelung zeigt, und Fig. 3 eine Kurve ist, die die
zusammengelegten Ausgangscharakteristiken der in der Erfindung benutzten Verstärker
wiedergibt.
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In Fig. i sind die Verstärker i und 3 so zusammengeschaltet dargestellt,
daß sie gemeinsame Eingangsanschlüsse 5 und gemeinsame Ausgangsanschlüsse 7 besitzen.
Der Ausgangskreis des Verstärkers 3 ist mit dem Ausgangskreis des Verstärkers i
in solcher Weise verbunden, daß die zugehörigen Ausgangsenergien dieser Verstärker
einander entgegengesetzt sind.
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Der Verstärker i besitzt einen konstanten Verstärkungsfaktor, während
eine selbsttätige Verstärkungsregelungseinrichtung 9 vorgesehen ist, um den Verstärkungsfaktor
des Verstärkers 3 mit der Höhe der Energie am Verstärkereingang in ein umgekehrt
proportionales Verhältnis zu bringen. Durch Zusammenlegen der Charakteristiken der
Verstärker i und 3 auf subtraktive Weise wird dann eine Gesamtcharakteristik erhalten,
wie sie im wesentlichen in Fig. 3 wiedergegeben wird.
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Auf der Abszisse der in Fig. 3 wiedergegebenen Kurve ist, in Decibel
gemessen, die Eingangsenergie der Verstärker unterhalb eines beim Werte Null liegenden
Bezugspegels aufgetragen. Die Ordinate gibt dann insgesamt die Verstärkung oder
die Dämpfung wieder, die ebenfalls in Decibel gemessen ist. Als Null-Bezugspegel
wird im folgenden eine Leistung von i Milliwatt bei einem Widerstand-von 6oo Ohm
festgesetzt.
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Um die Darstellung der Erfindung zu vereinfachen, werden im folgenden
sowohl für den Signalpegel als auch für den Störpegel am Verstärkereingang angenommene
Werte verwendet und an Hand dieser Werte die Wirkungsweise der Schaltung
gemäß
Fig. i unter Bezugnahme auf die in Fig. 3 wiedergegebene Kurve beschrieben.
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Wenn der Pegel eines an die Anschlüsse 5 gelegten Eingangssignals
um 2o db unter dem Bezugspegel und der Störpegel um 5o db unter dem Bezugspegel
liegt, werden am Ausgang des Verstärkers i Null db für den Signalpegel und - 3o
db für den Störpegel vorhanden sein, wenn die konstante Verstärkung des Verstärkers
i auf 2o db festgesetzt ist. Wird die Leistung in Milliwatt ausgedrückt, so beträgt
die Ausgangsleistung des Signals i Milliwatt und diejenige des Störgeräusches o,ooi
Milliwatt. Ferner wird durch einen Signalpegel von -:2o db am Eingang des Verstärkers
und durch einen solchen von - 5o db für das Störgeräusch eine Gesamtleistung von
o,ooioi Milliwatt zur Beeinflussung der selbsttätigen Regeleinrichtung 9 vorhanden
sein, so daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 bis auf den Wert i oder, wenn
gewünscht, bis auf einen geringeren Wert zurückgeregelt werden kann. Demgemäß ist
für den vorliegenden Fall eines - 2o db Signalpegels bzw. o,oi Milliwatt und eines
- 5o db Störpegels bzw. o,ooooi Milliwatt an den gemeinsamen Eingangsanschlüssen
5 an den Ausgangsanschlüssen 7 o,99 Milliwatt Signalleistung und o,ooo99 Milliwatt
Störleistung vorhanden.
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Da am Verstärkereingang zwischen Signal- und Störpegel ein Verhältnis
von iooo: i besteht und da auch das Verhältnis am Verstärkerausgang iooo : i ist,
wird keine sofortige Vergrößerung des Signal- zu Störpegelverhältnisses erzielt.
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Wenn jedoch kein Signal an den Anschlüssen 5 des Verstärkereingangs
liegt, der Störpegel aber mit - 5o db beibehalten wird, stellt die selbsttätige
Verstärkungsregelung g den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 bis auf einen dem
Verstärkungsfaktor des Verstärkers i gleichen Wert ein, d. h. auf 2o db. Dadurch
wird ein Störgeräusch im Ausgangskreis 7 im wesentlichen vollständig gelöscht, und
deshalb vernimmt z. B. der Hörer eines Telefongesprächs zwischen den Silben, Worten
und während anderer Pausen nichts. Wird das Verhältnis von Signal- zu Störpegel
am Ablauf einer vollständigen Unterhaltung gemessen, so ist ersichtlich, daß durch
die Erfindung der Durchschnittswert für dies Verhältnis beträchtlich gesteigert
wird.
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Selbstverständlich ist die Erfindung in gleicher Weise ganz allgemein
in der Fernmeldetechnik anwendbar und insbesondere in der Rundfunk-. und Fernsehtechnik.
Die Erfindung ist also nicht nur auf Telefonanlagen beschränkt.
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In Fig. 2 wird ein verän(lerlicher Dämpfungskreis i i benutzt, um
die selbsttätige Verstärkungsregelungseinrichtung 9 zu ersetzen. In diesem Kreis
sind zwei im wesentlichen gleiche Scheinwiderstände 13 und 15 vorhanden, die gegenüberliegende
Zweige einer Brückenschaltung darstellen, wobei Wolfram- oder ähnliche Drähte 17
und i9, gegebenenfalls in Lampenform, die anderen beiden Brückenzweige bilden. Der
Ausgangskreis des Verstärkers 3 ist an die eine Diagonale der Brückenschaltung angelegt
und der gemeinsame Ausgangskreis_7 in entsprechender Weise an die andere Diagonale.
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Da der Widerstand des Wolframs im warmen Zustand ungefähr viermal
so groß ist wie im kalten Zustand, . wird eine sehr hohe Dämpfung der Ausgangsenergie
des Verstärkers 3 erreicht, wenn sowohl Stör- als auch Signalenergie vorhanden ist.
Wenn jedoch keine Signalenergie vorhanden ist, gestattet der veränderliche Dämpfungskreis
i i einen Durchgang der Störung durch den Verstärker 3 bis an die Anschlüsse 7 mit
im wesentlichen demselben Störpegel, der den Verstärker i durchläuft und bewirkt
dabei ihre Auslöschung. Es können auch andere ähnliche variable Dämpfungskreise
an Stelle des Kreises i i benutzt werden. Zum Beispiel können sogeriannte Thermistor-Widerstände
an der Stelle der. Wolfram-Drahtwiderstände 17 und i9 vorgesehen sein, um den Dämpfungsbereich
des Kreises i i zu vergrößern.
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Mit Bezug auf das angegebene Zahlenbeispiel kann es wünschenswert
sein, ein Abschwächungsglied von etwa io db mit dem Verstärker 3 in Reihe zu schalten.
In diesem Falle würde der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 in einem Bereich
von io bis 3o db regelbar sein. Dadurch würde sich für den Weg über den Verstärker
3 eine maximale Verstärkung von ebenfalls 2o db ergeben, welche derjenigen des Verstärkers
i mit konstanter Charakteristik gleich wäre.