DE1085922B - Echoentzerrer fuer Breitband-uebertragungssysteme - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Echoentzerrer für Breitbandübertragungssysteme, bei dem an einer aus mehreren hintereinander geschalteten Laufzeitgliedern bestehenden Laufzeitkette das zu entzerrende Hauptsignal sowie zeitlich gegenüber diesem verschobene, vor- bzw. nachlaufende Anteile desselben als Echos über kontinuierlich veränderbare Einstellvorrichtungen abgegriffen und mit ihm derart gemischt werden, daß am Ausgang des Entzerrers das entzerrte Hauptsignal abnehmbar ist, so daß für kleine Verzerrungen in Abhängigkeit von der Frequenz eine Entzerrung sowohl der Gruppenlaufzeit als auch der Dämpfung unabhängig voneinander nach dem Prinzip der Fourier-Analyse durchführbar ist.

In der Fig. 1 ist das Prdnzipschaltbild eines bekannten Echoentzerrers dargestellt. Der Eingang des einpolig dargestellten Echoentzerrers ist mit 1, sein Ausgang mit 2 bezeichnet. Etwa von der Mitte der aus mehreren Laufzeitgliedern bestehenden Laufzeitkette LK wird das Hauptsignal H_s abgenommen. Zwi- ao sehen den einzelnen Laufzeitgliedern der Laufzeitkette LK befinden sich Regler- bzw. Einstellvorrichtungen E₁, E₂, über die bezüglich des Hauptsignals vor bzw. nachlaufende »Echos« E_s in beliebiger Polung und mit einstellbarer Amplitude abgegriffen werden können. In Abhängigkeit von der Frequenz entsprechen Echos kleiner Amplitude Frequenzcharakteristiken von nahezu cos- bzw. sin-Form für die Dämpfung bzw. Phase. Hauptsignal und Echosignale werden dem Eingang des Verstärkers V zugeführt.

Ferner ist eine Einstellmethode für cos-Entzerrer bekannt, die an Hand des in der Fig. 2 dargestellten Blockschaltbildes kurz erläutert wird.

Der cos-Entzerrer gestattet die Einstellung eines harmonischen Spektrums von Dämpfungskurven über dem Grundintervall — f_g<Lf<L + f_g (f_g — Grenzfrequenz). Es wird die Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der Frequenz durch eine zeitlich periodische Spannungsfunktion dargestellt. Ihre Spektralkomponenten sind jeweils ein Maß für den Fehler in der Einstellung eines einzelnen Bedienungsknopfes. Im Verlauf der Einstellung des cos-Entzerrers wird dieses Spektrum sukzessive von den Komponenten befreit, die durch den cos-Entzerrer eingestellt werden können. Aus den höheren Komponenten setzt sich die nach beendeter Einstellung zu beobachtende Restverzerrung zusammen.

Der Wobbelgenerator WG sendet periodisch bei konstantem Pegel alle Frequenzen des zu entzerrenden Bandes in kontinuierlicher Reihenfolge. Dieses Signal durchläuft die Strecke St mit dem cos-Entzerrer EK und wird am Ausgang des cos-Entzerrers durch Gleichrichter Gl gleichgerichtet. Damit ist zu einem bestimmten Zeitpunkt die Spannung am Aus-Echoentzerrer für Breitbandübertragungssysteme

Anmelder:
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Math. Hermann Gutsctie, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden

gang des Gleichrichters Gl ein Maß für die Verstärkung der Strecke St mit dem cos-Entzerrer bei der Frequenz, die in diesem Augenblick gerade empfangen wird. Das Quadrat des so entstehenden periodischen Spannungsverlaufs wird durch einen nachgeschalteten Leistungsmesser L angezeigt. Da die einzelnen harmonischen Komponenten orthogonal zueinander sind, ergeben sich als Einstellkriterien relative Leistungsminima.

Die Wirkungsweise des Echoentzerrers beruht ebenso wie diejenige des cos-Entzerrers auf der Zerlegung der Verzerrungscharakteristiken in ihre Fourierkomponenten. Der Echoentzerrer gestattet auf Grund der Beziehungen zwischen Zeit- und Frequenzfunktion diese Komponenten durch den Abgriff vor- und nachlaufender Echos nachzubilden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, auch nichtminimalphasige Verzerrungen auszugleichen. Demgegenüber erlaubt der cos-Entzerrer nur eine minimalphasige Entzerrung und dementsprechend nur den Abgleich nachlaufender Echos. Die Einstellung der Echoentzerrer ist aber sehr schwierig und zeitraubend und überhaupt nur mit der Einschränkung möglich, daß die Frage nach der optimalen Einstellung nicht objektiv beurteilt werden kann.

Um die Schwierigkeiten bei der Einstellung der Echoentzerrer herabzusetzen, kann man die verschiedenen Einstellvorrichtungen E₁ mechanisch oder elektrisch mit entsprechenden Einstellvorrichtungen E₂ koppeln (vgl. Fig. I),- wobei im Falle einer elektrischen Kopplung in die Laufzeitkette am Abzweigpunkt des Hauptsignals eine Gabel zur wahlweisen Umpolung eingeschaltet ist. Eine derartige Kopplung ist aber aufwendig. Darüber hinaus ist allerdings auch schon ein Einstellverfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen wor-

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den. Danach erfolgt die Einstellung eines Echoentzer- Schwankungen ohne weitere Beeinflussung der Lauf-

rers derart, daß die optimale Einstellung für die vor- Zeitcharakteristik entzerrt. Da auf diese Weise die

laufenden Echos jeweils durch ein aus der Summe der Entzerrungen von Laufzeit und Dämpfung unabhän-

über ein · spezielles Dämpfungsglied geführten, die gig· voneinander durchgeführt werden können, verein-

Gruppenlaufzeit charakterisierenden Spannung und. 5 facht sich das Problem der Einstellung des Entzerrers

der die Dämpfung charakterisierenden Spannung ab- wesentlich. Dies gilt sowohl für die bisher übliche

geleitetes relatives Leistungsminimum der die Grup- Einstellmethode mit Hilfe eines Laufzeit- und Dämp-

penlaufzeit am Ein- oder Ausgang des Dämpfungs- fungswobbelmeßplatzes als auch für Meßverfahren

gliedes oder der die Dämpfung charakterisierenden zur systematischen Einstellung, wie sie bereits vor-

Spannung allein erfolgt, wobei zur Durchführung die- i° geschlagen wurden.

ses Verfahrens ein bekannter Wobbelmeßplatz ver- Die Erfindung wird an Hand der Fig. 3, 4, 5 und 7

wendet wird, der aber durch eine Addierstufe, ein sowie an Hand des in der Fig. 6 schematisch darge-

spezielles Dämpfungsglied und eine Umschalteeinrich- stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert,

tung ergänzt ist. Im folgenden wird das Prinzip der Entzerrung

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, is einer Signalfunktion durch Echos derselben als be-

daß es möglich ist, ohne Beeinträchtigung der Wir- kannt vorausgesetzt. Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild

kungsweise des Echoentzerrers diesen in seinem Auf- eines Echoentzerrers. Trennt man die Schaltung im

bau derart zu verändern, daß seine Einstellung mit Punkt P auf, so wird das Signal am Hauptsignalab-

einer, einfachen Einstellmethode und mit einer einfachen griff 3 reflektiert (Reflexion am leer laufenden Ende

Anordnung zur Durchführung dieser Methode erfol- 20 einer Leitung). Mit einer Einstellvorrichtung der

gen kann. Gruppe A greift man = daher sowohl ein vorlaufendes

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Schaltung und als auch ein nachlaufendes Echo ab, deren Spannun-Auf bau für Echoentzerrer anzugeben, die nach einem gen gleiches Vorzeichen haben und deren zeitliche Abeinfachen Einstellverfahren und mit einer einfachen stände gegenüber dem Hauptsignal genau gleich sind, Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens ein- 25 weil diese durch dieselben Laufzeitglieder τ definiert stellbar sind. Je nach Bedarf und Aufbau sollen solche werden. Zur Vermeidung von weiteren Reflexionen Echoentzerrer zur Entzerrung der Dämpfungsschwan- des zurücklaufenden Signals am Eingang 1 der Laufkungen von Nachrichtenübertragungssystemen ohne zeitkette LK ist dort eine gute Anpassung des Gene-Beeinflussung ihrer Laufzeitcharakteristik oder zur rators an den Wellenwiderstand der Laufzeitkette LK Entzerrung der Laufzeitschwankungen von Nachrich- 30 vorgenommen. In Fig. 4 sind diese Verhältnisse an tenübertragungssystemen mit relativ geringer Beein- einem Zeigerdiagramm dargestellt. Unter Vernachläsflussung ihres Dämpfungsverlaufs verwendbar sein sigung der Verlustdämpfung der Laufzeitkette erkennt bzw. sollen auch solche Echoentzerrer realisierbar man, daß durch Auslenken einer Einstellvorrichtung sein, mit denen Dämpfungs- und Laufzeitschwankun- der Gruppe A eine Amplitudencharakteristik in Abgen von Nachrichtenübertragungssystemen unabhän- 35 hängigkeit von der Frequenz erzeugt werden kann, die gig voneinander entzerrt werden können. die Überlagerung des konstanten Hauptsignals und

Der Echoentzerrer für Breitbandübertragungs- einer exakten cos-Welle darstellt. Phasenänderungen systeme wird daher gemäß der Erfindung so aufge- treten dabei nicht auf. Die Gruppenlaufzeit ist konbaut, daß in die Laufzeitkette in Reihe mit den Lauf- stant.

zeitgliedern ein Trennvierpol eingeschaltet und so be- 40 Es bedeutet ii=Hauptsignal, £=vorlaufende Echo,

messen ist, daß sein Innenwiderstand am Eingang im £_r=in P reflektiertes Echo, a=Dämpfungscharakte-

Vergleich zum Wellenwiderstand der Laufzeitkette ristik.
entweder sehr hochohmig oder sehr niederohmig ist,

so daß die Signalfunktion an seinem Eingang nahezu \H\=h, \E\ = e, \E_r\ = e_T=e
vollständig reflektiert wird, daß die Signalfunktion 45

über diesen Trennvierpol an nachfolgende Laufzeit- Als Beispiel ist die Charakteristik für den dem glieder weitergeleitet wird und das Hauptsignal je Abzweigpunkt des Hauptsignals am nächsten liegennach Art des Innenwiderstandes am Eingang des den Regler der Gruppe ^i gezeichnet.
Trennvierpols entweder aus der Leerlaufspannung Berücksichtigt man die Verlustdämpfung der Laufoder aus dem Kurzschluß strom gewonnen wird und 50 zeitkette, so erkennt man (Fig. 5), daß den beschriebedaß der Innenwiderstand am Ausgang des Trennvier- nen Frequenzcharakteristiken solche überlagert sind, pols an den Wellenwiderstand der Laufzeitkette ange- die von zwei Echozeigern erzeugt werden, deren jepaßt ist. weilige Länge entsprechend dem Frequenzgang der

Bei einem Echoentzerrer mit hochohrnigem Eingang Verlustdämpfung des durchlaufenden Anteils der des Trennvierpols wird in der Laufzeitkette das zu 55 Laufzeitkette LK abnimmt. Aus den beiden Darstelentzerrende Signal am Ort der Hauptsignalanzapfung lungen in Fig. 5 ist ersichtlich, daß man den resultiereflektiert und zugleich insbesondere über eine Röhren- renden Echozeiger als Summe zweier Zeiger darstelstufe an die nachfolgenden Laufzeitglieder weiterge- len kann, von denen einer immer in die Richtung des leitet. Daher werden mit dem vor dem Trennvierpol Hauptsignals zeigt, während der Betrag und insbegelegenen Teil der Einstellvorrichtungen jeweils ein 60 sondere die Phase des anderen (in der Figur der Zeivor- und ein um die gleiche Zeit gegenüber dem ger D) sich mit der Frequenz ändern. Daraus folgt, Hauptsignal nachlaufendes Echo gleicher Polung ab- daß sich die resultierende Dämpfungscharakteristik gegriffen. Diese elektrische Kopplung entsprechender aus dem konstanten Hauptsignal H, einer cos-ähnvor- und nachlaufender Echos ermöglicht es, eine vor- liehen Funktion Aa₁ mit abklingender Amplitude und gegebene Dämpfungscharakteristik zu verändern ohne 65 einer solchen mit wachsender Amplitude Aa₂ aufbaut, die Laufzeit zu beeinflussen. Darüber hinaus ist mit Die Charakteristik Ab der zugehörigen Phasenverzer-Hilfe der übrigen Einstellvorrichtungen eine mini- rungen ist eine sin-ähnliche Funktion mit wachsender malphasige Entzerrung der Laufzeit möglich. Bei der Amplitude. Es ist zu bemerken, daß die bei Auslen-Einstellung des Entzerrers werden zunächst die Lauf- kung eines Echoabgriffs durch die Verlustdämpfung zeit- und anschließend die verbliebenen Dämpfungs 70 der Laufzeitkette bedingte Störung des Phasenver-

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laufs von gleicher Welligkeit wie die zugehörige Dämpfungscharakteristik ist.

Schaltet man in den Leitungszug der Laufzeitkette im Punkt P einen Trennvierpol Tr (Fig. 6) mit hochohmigem Eingang, dessen Ausgang an den Wellenwiderstand des nachfolgenden Teils der Laufzeitkette angepaßt ist, so bleiben die bisher beschriebenen Verhältnisse bezüglich der Einstellvorrichtungen E₁₁... E_1S der Gruppe A unverändert.

Die Auslenkung einer Einstellvorrichtung der Gruppe B bewirkt dagegen die Einstellung eines nachlaufenden Echos und damit einer Laufzeit- und einer Dämpfungscharakteristik, die miteinander in minimalphasigem Zusammenhang stehen.

Die Einstellung des Echoentzerrers in dieser Schaltung beginnt mit der Entzerrung der Gruppenlaufzeitcharakteristik durch Betätigung der Einstellvorrichtungen der Gruppe B. Anschließend wird die Dämpfungscharakteristik durch die Einstellvorrichtungen der Gruppe v4 entzerrt, wodurch die Gruppenlaufzeit nicht wesentlich beeinflußt wird. Kleine Veränderungen ihrer Charakteristik, die durch die Entzerrung der Dämpfung entstehen und, wie oben beschrieben, auf der Verlustdämpfung der Laufzeitkette beruhen, können durch eine Wiederholung des Abgleichvorganges beseitigt werden, denn die Welligkeit dieser Verzerrungen entspricht den Ordnungen der einstellbaren Fourierkomponenten und die Größe der Änderung ist nur von zweiter Größenordnung. Die Vereinfachung der Einstellung besteht darin, daß Laufzeit und Dämpfung unabhängig voneinander entzerrt werden können.

Zur systematischen Einstellung des Entzerrers kann ein Verfahren dienen, das prinzipiell dem Einstellverfahren des cos-Entzerrers ähnlich ist. Es ist derart zu erweitern, daß in einem Wobbeiverfahren auch für die Gruppenlaufzeit eine ihrem Frequenzgang proportionale zeitabhängige Spannung, wie z. B. im Laufzeitwobbelmeßplatz, gebildet und einem Leistungsmesser zugeführt wird.

Führt man an Stelle des Leerlaufs im Punkt P (Fig. 3) einen Kurzschluß ein und gewinnt das Hauptsignal aus dem Kurzschluß strom, so wird die Phase des reflektierten Signals um π gedreht. Die Einstellvorrichtungen der Gruppe^ erzeugen dann in erster Linie sin-förmige Phasenschwankungen. Außerdem rufen sie jedoch auch Veränderungen der Dämpfungscharakteristiken hervor, die, im Gegensatz zu den vorher erörterten Laufzeitveränderungen bei Leerlauf im Punkt P, prinzipieller Natur sind und in ihrer Größe im Hinblick auf die getrennte Entzerrung von Dämpfung und Phase wesentlich mehr stören. In Fig. 7 sind diese Verhältnisse durch ein Zeigerdiagramm ohne Berücksichtigung der Verlustdämpfung der Laufzeitkette dargestellt. Es ist zu bemerken, daß die Periodizität der cos-ähnlichen Dämpfungscharakteristik doppelt so hoch ist wie die der zugehörigen Phasenkurve. Bei getrennter Entzerrung von Laufzeit und Dämpfung wäre daher nach Einstellung der Einstellvorrichtungen der Gruppe^ eine Kompensation dieser unerwünschten Dämpfungsschwankungen durch Betätigung der Einstellvorrichtungen der Gruppe B für die höheren Fourierkomponenten nicht durchführbar, da die Anzahl der einstellbaren Echos begrenzt ist. Während es also unter Vernachlässigung der Verlustdämpfung möglich ist, nur durch eine einfache Kopplung vor- und nachlaufender Echos einen Echoentzerrer zu bauen, dessen Laufzeitcharakteristik für alle einstellbaren Dämpfungskurven unverändert bleibt, ist es durch Umpolung des nachlaufenden (bzw. reflektierten) Echos nicht möglich, verschiedene Laufzeitkurven einzustellen, ohne gleichzeitig die Dämpfung zu verändern.

Claims (1)

1. Patentanspruch=

   Echoentzerrer für Breitbandübertragungssysteme, bei dem an einer aus mehreren hintereinandergeschalteten Laufzeitgliedern bestehenden Laufzeitkette das zu entzerrende Hauptsignal sowie zeitlich gegenüber diesem verschobene, vor- bzw. nachlaufende Anteile desselben als Echos über kontinuierlich veränderbare Einstellvorrichtungen abgegriffen und mit ihm derart gemischt werden, daß am Ausgang des Entzerrers das entzerrte Hauptsignal abnehmbar ist, so daß für kleine Verzerrungen in Abhängigkeit von der Frequenz eine Entzerrung sowohl der Gruppenlaufzeit als auch der Dämpfung unabhängig voneinander nach dem Prinzip der Fourier-Analyse durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Laufzeitkette in Reihe mit den Laufzeitgliedern ein Trennvierpol eingeschaltet und so bemessen ist, daß sein Innenwiderstand am Eingang im Vergleich zum Wellenwiderstand der Laufzeitkette entweder sehr hochohmig oder sehr niederohmig ist, so daß die Signalfunktion an seinem Eingang nahezu vollständig reflektiert wird, daß die Signalfunktion über diesen Trennvierpol an nachfolgende Laufzeitglieder weitergeleitet wird und das Hauptsignal je nach Art des Innenwiderstandes am Eingang des Trennvierpols entweder aus der Leerlaufspannung oder aus dem Kurzschlußstrom gewonnen wird und daß der Innenwiderstand am Ausgang des Trennvierpols an den Wellenwiderstand der Laufzeitkette angepaßt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 760 164.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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