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Schaltungsanordn,ung zur Kompensation der bei der Wechselstromübertragung
von Telegrafierzeichen auftretenden Gleichstromstörkomponenten Bei der Obertragung
von Telegrafierzeichen (Fernschreibzeichen) mit Frequenzmodulation besteht die Besonderheit,
daß bei der Demodulation Verzerrungen auftreten können, die durch Frequenzfehler
im übertragungsweg, bzw. bei der Demodulation hervorgerufen werden. Unter Frequenzfehler
kann hierbei ganz allgemein die Abweichung der arithmetischen Mitte der empfangenen
Trägerfrequenzen für den Trenn- und Zeichenstromzustand von der Mittenfrequenz des
Diskriminators verstanden werden. Die Frequenzfehler selbst, die, wie erwähnt, durch
Verstimmung des Senders und/oder des Empfängers (Zwischenfrequenzoszülator, Diskriminator)
entstehen können haben ihre Ursache meistens in Temperaturschwankungen, Alterung
der verwendeten Bauteile und sonstige Beeinflussung derfrequenzbestimmenden Glieder.
Die genannten Frequenzfehler führen deshalb zu Verzerrungen der empfangenen und
demodulierten Telegrafierzeichen, da die Schrittflanken der einzelnen Zeichen durch
die Kanalfilter abgeflacht sind. Bei kleinem Hub-können schon Frequenzfehler von
wenigen Hertz zu sehr beträchtlichen Verzerrungen führen. So beträgt beispielsweise
die Telegrafierverzerrung bei einem Fernschreibkanal mit ±30Hz Hub ca. 2,5 % je
Hertz Frequenzfehler. Es ist deshalb sehr erwünscht und in vielen Fällen notwendig,
die Wirkung dieser Frequenzfehler zu vermindern bzw. ganz zu kompensieren. So lange,
was für die Praxis ohne weiteres angenommen werden kann, der Diskriminator in dem
ausgenutzten Frequenzbereich linear ist, entspricht die infolge eines Frequenzfehlers
entstandene einseitige Telegrafierverzerrung der überlager-ung einer Gleichspannung
zum Doppelstromsignal ohne Verzerrung.
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Die Problemstellung ist an sich bekannt und es sind auch schon eine
Reihe von Vorschlägen zur Kompensation dieser Frequenzfehler, d. h. der Gleichstrornüberlagerung
am Diskriminatorausgang gemacht worden. An sich ist es möglich, mit der bzw. den
übertragenen Nachrichten eine Pilotfrequenz zu übertragen, die auf der Empfangsseite
durch doppelte Frequenzumsetzung den Frequenzfehler für das gesamte übertragene
Band, z. B. einem Sprachband, kompensiert. Diese Methode erlaubt an sich die Korrektur
großer Frequenzfehler, doch ist der Aufwand nicht unerheblich. Darüber hinaus kann
diese Methode Frequenzfehler innerhalb des Diskriminators nicht berücksichtigen.
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Eine andere Methode besteht in der kanalweisen Kompensation. Das heißt
unabhängig von der Umsetzung innerhalb des für sämtliche Telegrafiekanäle gemeinsamen
Empfangsverstärkers und Zwischenumsetzers wird jeder Empfangskanal für jede Telegrafiernachricht
selbst geregelt, also innerhalb jedes Empfangskanals wird die Gleichstrornüberlagerung
kompensiert bzw. vermindert. Bei der Regelung innerhalb jedes Kanals kann hierbei
eine sogenannte »flinke« Regelung und eine träge, also eine langsam arbeitende Regelung
verwendet werden. Unter einer ,>flink« arbeitenden Regelung wird hierbei eine Regelung
verstanden, die praktisch ohne Zeitkonstante, d. h. auch für jeden einzelnen
Telegrafierschritt für sich die Gleichstromüberlagerung ausregelt. Gerade diesen
flink arbeitenden Anordnungen haftet der Nachteil an, daß der entsprechende Kanal
gegen Störspannungen aus dem übertragungsweg empfindlicher wird. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß das mit einer Störspannung, z. B. weißem Rauschen, überlagerte
Signal auch zur Bildung der momentan wirkenden Regelspannung in der Ausgleichsschaltung
herangezogen wird, so daß im abgegebenen Signal die Störspannungen zweifach enthalten
sind.
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Auch bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung soll eine kanalweise
Kompensation der Gleichstrornüberlagerung durchgeführt werden. Im Gegensatz zur
flinken Regelung, wie sie oben erwähnt ist, soll jedoch eine langsam arbeitende
Regelung vorgesehen werden. Diese Art der Regelung ist zur Kompensation von Gleichstromstörkomponenten,
die
durch Frequenzverwerfungen zustande kommen deshalb möglich. weil Frequenzverwerfungen
nie plötzlich auftreten und umgekehrt auch nie plötzlich verschwinden.
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An sich sind Schaltungsanordnungen bzw. Verfahren mit langsam und
stetig arbeitendem Aufbau der Regelspannung bekannt. So wird beispielsweise bei
einem bekannten Verfahren die Regelspannung aus dem zeitlichen Mittelwert der empfangenen
Doppelstromsignale gewonnen. Dieser zeitliche Mittelwert ist, so lange getastet
wird und die beiden Endzustände (Trennstrom bzw. Zeichenstrom) etwa gleich lang
vorhanden sind, ein Maß für den Frequenzfehler. Das Regelverfahren versagt jedoch
dann, wenn ein Kennzustand längere Zeit übertragen wird. Es ist an sich denkbar,
durch zusätzliche Maßnahmen dafür zu sorgen, daß die Korrekturspannung einen bestimmten
Maximalbetrag nicht überschreiten kann. Dieser weicht jedoch im allgemeinen von
dem bei der Tastung erzielten Mittelwert ab, so daß beim Übergang von einem Dauerzustand
zu getasteten Zeichen mit Telegrafieverzerrungen gerechnet werden muß, bis sich
der Mittelwert neu eingestellt hat.
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Bei einem anderen vorbekannten Verfahren wird das vom Demodulator
abgegebene Doppelstromsignal über Gleichrichter mit einer in der Mitte angezapften
Normalspannungsquelle verglichen. Bei korrekten Doppelstromsignalen stimmt die Zeichenamplitude
mit der auf die Mitte bezogenen Normalspannung überein und die Gleichrichter sind
ständig gesperrt. Ist dem Doppelstromsignal infolge eines Frequenzfehlers eine Gleichspannung
überlagert, so wird der in der einen Polarität bestehende Überschuß des Signals
über die Normalspannung an einem Kondensator gespeichert. Die Spannung am Kondensator
ist die Korrekturspannung. In dieser Form versagt die Schaltung jedoch, wenn ein
Dauerzustand übertragen wird.
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Auch bei der Schaltungsanordnung auf die sich die Erfindung bezieht
werden die Amplituden des Doppelstromsignals mit einer festen Vergleichsspannung,
die wahlweise beide Polaritätswerte abzugeben in der Lage ist, verglichen. Im Gegensatz
zu vorbekannten Ausführungen wird jedoch gemäß der Erfindung die Vergleichsspannung
von der Ausgangsspannung der Gleichstromausgangsschaltung über einen mindestens
ein für beide Schrittarten wirksames Spannungsbegrenzungsglied enthaltenden Spannungsteiler
gewonnen und der Ausgangsspannung des Diskrirninators entgegengeschaltet, der mit
einer Klemme über ein Zeitglied mit einer im Vergleich zur Schrittfolgefrequenz
der empfangenen Telegrafierzeichen großen Zeitkonstante auf Bezugspotential, z.
B. Erde, angeschlossen ist. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird
also der Ausgangsspannung des Diskriminators wechselweise ein Signal entgegengeschaltet,
dessen Amplitude nach Größe und Riebtung der Sollamplitude des entsprechenden Telegrafierschrittes
entspricht. Liegt keine Gleichstromüberlagerung vor, dann kompensieren sich erfindungsgemäß
an dem zusätzlich angeordneten Zeitglied beide Spannungen, so daß sich keine Regelspannung
aufbauen kann. Weicht jedoch auf Grund einer Gleichstrornüberlagerung die Ausgangsspannung
des Diskriminators von der Sollspannung ab, dann entsteht unabhängig von der Schrittart
eine der Gleichstromüberlagerung entgegengerichteten Differenzspannung, die sich
in dem Kondensator des Zeitgliedes aufbaut und mit der die Gleichstromstörkomponente
kompensiert wird. Diese Regelungsmöglichkeit ist deshalb gegeben, weil ja die Ausgangsamplitude
des Diskriminators im eingeschwungenen Zustand der Empfangsanordnung als bekannt
vorausgesetzt werden kann. Eine Vergleichsamplitude kann deshalb ohne besonders
großen Aufwand unter Verwendung eines Spannungsbegrenzergliedes bereitgestellt werden.
Als Spannungsbegrenzerglied ist hierbei im besonderen eine im Zenerbereich betriebene
Zenerdiode vorteilhaft, da diese ohne Hilfe eines Spannungsnormals die Begrenzung
auf eine definierte Spannung zuläßt.
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Die der Erfindung zugrunde liegenden überlegungen gelten an sich nur
für die eingeschwungenen Zustände des Empfangssignals. Die beim Umtasten auftretenden
Einschwingvorgänge müssen an sich getrennt behandelt werden. Da aber bei der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung die Differenzspannung nicht momentan, sondern durch Integration
gebildet wird, wobei für die Integration ein Zeitglied mit einer Zeitkonstante gewählt
wird, die groß ist gegenüber der Dauer eines Telegrafierschrittes, so kann auch
die Schaltungsanordnung ohne zusätzliche Korrektur für die Einschwingvorgänge verwendet
werden, da, wie einfache Überlegungen zeigen, die störenden Integrationsanteile
während derEinschwingvorgänge beim Fehlen einer Gleichstromkomponente zu einem Integral
Null kompensiert werden. Ist hingegen eine Gleichstromkomponente vorhanden, so entstehen
zusätzliche Spannung-Zeit-Produkte, die zum Aufbau der Regelspannung beitragen.
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Die Vergleichsspannung, die der Diskriminatorausgangsspannung entgegengerichtet
wird, muß immer die Polarität und die Sollamplitude der Fernschreibzeichen haben.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Realisierung des Erfindungsgedankens wird diese
Bezugsspannung unmittelbar von der Ausgangsspannung des Wechselstrom-Telegralle-Empfängers
abgeleitet. Hierzu wird ein Spannungsteiler verwendet, der, wie schon erwähnt, in
vorteilhafter Weise eine Zenerdiode als Amplitudenbegrenzerglied besitzt. Um die
Begrenzung für die beiden möglichen Polaritäten möglichst gleich zu machen, wird
hierbei gemäß einer vorteilhaften Ausbildungsform eine einzige Zenerdiode in der
Diagonale einer Gleichrichterbrücke angeordnet, die mit der anderen Diagonale in
dem Spannungsteiler liegt. Dadurch wird erreicht, daß die Zenerdiode sowohl für
Trerinstromzustand als auch für Gleichstromzustand in der richtigen Polung eingeschaltet
ist. Selbstverständlich können aber auch in an sich bekannter Weise zwei Zenerdioden
oder zwei anders ausgebildete Spannungsbegrenzerglieder innerhalb des Spannungsteilers
vorgesehen werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In der Figur ist mit 1 der
Kanalverstärker, mit 2 das Begrenzungsglied und mit 3 der Frequenzdemodulator
bezeichnet. Zwischen den Ausgangskleminen A, A' ist der Belastungswidierstand
RD
angeschlossen. Zwischen der Ausgangsklemme A'
und dem Bezugspunkt,
z. B. Erde, liegt ein Kondensator großer Kapazität C, während von der anderen
Klemme A unmittelbar die Ausgangsschaltung 4 gesteuert wird.
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Von der Ausgangsschaltung 4, und zwar von der Klemme, die nicht auf
Bezugspotential gehalten werden soll, wird über den aus den Widerständen RB
und
der in einer Dioderibrücke angeordneten Zenerdiode Z bestehende Spannungsteiler
gespeist, von dem die Bezugsspannung abgeleitet wird, die der Ausgangsspannung des
Diskriminators 3 entgegengeschaltet ist. Besteht zwischen den Punkten B am
Spannung#teiler und dem Punkt A der Ausgangsklemme des Diskriminators
3 eine Spannungsdifferenz infolge einer überlagerten Gleichstromstörung,
so lädt diese Spannungsdifferenz den Kondensator C
über den LadewiderstandRL
auf, so lange bis die Kondensatorspannung der überlagerten Störspannung entgegengesetzt
gleich groß ist. Sobald der Kondensator eine entsprechende Ladung erreicht hat,
ist die am PunktA auftretende Steuerspannung wieder geeignet die Ausgangsschaltung
4 verzerrungsfrei zu steuern. Die Kapazität des Kondensators C ist so groß,
daß die zur Steuerung der Ausgangsschaltung notwendige Stromentnahme seine Spannung
nicht merklich ändert. Die Ladezeitkonstante kann durch die Bemessung des Widerstandes
RL entsprechend eingestellt werden. Hierzu kann natürlich der Widerstand RL als
Regelwiderstand ausgebildet sein.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Schaltungsanordnung nach der Erfindung
selbstverständlich in verschiedener Weise abgewandelt bzw. ergänzt werden. Bei der
beispielsweisen Darstellung einer Schaltungsausfü.hrung in der Zeichnung sind lediglich
die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile wiedergegeben. So kann beispielsweise
im Rahmen des Spannungsteilers mindestens ein Potentiometer vorgesehen werden, mit
dem die Bezugsspannung fein eingestellt werden kann, so daß sie der Ausgangsspannung
des Diskriminators beim Fehlen einer Gleichstrornüberlagerung möglichst genau entspricht.
Hierzu können gegebenenfalls innerhalb der Schaltung ein- und ausschaltbare Vergleichsinstrumente
usw. vorgesehen werden. In manchen Fällen ist es auch zweckmäßig die Bezugsspannung
abschaltbar zu machen um bei Mitschreibeschaltungen usw. unmittelbar vom Diskriminatorausgang
die Ausgangsschaltung steuern zu können. In diesem Fall muß lediglich zwischen dem
Spannungsteiler und dem Diskriminator aufgetrennt und der Kondensator
C
überbrückt werden.