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Verfahren zur Einstellung von Orthogonal-Entzerrern für Vielkanal-Trägerfrequenz-Übertragungssysteme
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Orthogonal-Entzerrern zur
Dämpfungs-und Laufzeitentzerrung, vorzugsweise von Cosinus-Entzerrern, für Vielkanal-Trägerfrequenz-übertragungssysteme
mit nacheinander erfolgender Einstellung der Entzerrerglieder, bei dem die Gewinnung
des Einstellkriteriums durch 1Tbertragung der Spannungen eines den Frequenzbereich
des 17bertragungssystems periodisch durchlaufenden, sendeseitigen Generators und
durch Ableitung der einzelnen Harmonischen des verzerrten, demodulierten Signals
auf der Empfangsseite mittels Filter erfolgt und die jeweils richtige Einstellrichtung
durch Probieren ermittelt wird.
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Unter dem Begriff Orthogonal-Entzerrer wird ein System von Entzerrern
verstanden, dessen einzelne Entzerrerglieder zueinander orthogonale Dämpfungs-oder
Laufzeitfunktionen realisieren. Bekanntermaßen sind definitionsgemäß zwei Funktionen
f 1(x) und f.2 (x) orthogonal zueinander in einem Intervall (a, b),
wenn
ist, d. h. wenn das Integral des Produktes der Funktionen in diesem Intervall Null
ist (deutsche Auslegeschrift 1067 869).
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Die Arbeitsweise eines Cosinus-Entzerrers als Beispiel eines Orthogonal-Entzerrers
ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1003 806 bekannt. Für die Einstellung
der Cosinus-Entzerrer wird dort ein Verfahren angegeben, das den zu entzerrenden
Dämpfungsverlauf in einen periodischen Spannungsverlauf umformt. Hierzu schickt
sendeseitig ein Wobbelsender periodisch alle Frequenzen des zu entzerrenden Bandes
bei konstantem Pegel in kontinuierlicher Reihenfolge über Strecke und Cosinus-Entzerrer.
Auf der Empfangsseite ergibt sich nach der Demodulation ein niederfrequentes Signal
(beispielsweise 20 Hz und Oberwellen). Jedem Cosinus-Entzerrerglied ist eine Harmonische
dieser NF-Schwingungen zugeordnet, wobei die Amplitude der Harmonischen die Entzerrereinstellung
ihrem Betrag nach festlegt, die Phase dem Vorzeichen nach. Die Amplituden der Harmonischen
lassen sich nach bekannten Verfahren einfach bestimmen. Die Ermittlung der Phasenbeziehung
macht jedoch Schwierigkeiten.
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Bei dem bekannten Verfahren wird die Schwierigkeit der Phasenmessung
durch Probieren von Hand umgangen, das so lange fortgesetzt wird, bis ein als Anzeigeinstrument
verwendeter Leistungsmesser ein relatives Minimum und damit optimale Entzerrung
anzeigt.
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Beim Verfahren nach der Erfindung wird das Probierverfahren dadurch
automatisiert, daß die Einstellung der einzelnen Entzerrungsglieder automatisch
schrittweise von einem Taktgeber gesteuert durchgeführt wird, derart, daß nach dem
ersten Regelschritt in beliebiger Richtung automatisch geprüft wird, ob dieser Schritt
zu einer Verminderung oder Vergrößerung der Verzerrung geführt hat, daß bei Größerwerden
der Verzerrung die Richtung der Regelung automatisch umgekehrt wird, so daß vom
zweiten Regelschritt an eine fortlaufende Verkleinerung der Verzerrung erreicht
wird, daß die Regelschritte so oft weitergeführt werden, bis eine Mindestregelabweichung
erreicht ist, und daß danach die Umschaltung auf das nächste Entzerrerghed ebenfalls
automatisch erfolgt.
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Die durch die Erfindung erreichte Automatisierung der bisher von Hand
durchgeführten Probiermethode ergibt als entscheidende Vorteile eine bedeutend schnellere
Entzerrung der Übertragungsstrecke und die Möglichkeit, daß die Cosinus-Entzerrereinstellung
auch in unbemannten Ämtern ferngesteuert oder selbsttätig erfolgen kann.
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Es sind Verfahren zur pilotgesteuerten Einstellung von Dämpfungsentzerrern
für Nachrichtenübertragungssysteme bekannt, bei denen die Einstellung automatisch
durch schrittweise Regelung der Entzerrerglieder erfolgt. Hierbei werden die Regelschritte
unter Vergleich der empfangenen Pilotspannung mit
deren Sollwert
so oft weitergeführt, bis eine Mindestregelabweichung erreicht ist. Entscheidend
ist hierbei,. daß von vornherein, d. h. schon vor dem ersten Regelschritt, die Richtung-
der Regelung eindeutig festliegt und daher schon der erste Regelschritt immer zu
einer Vermindeiung -der Verzerrung führt. Das dem Verfahren nach der Erfindung zugrunde
liegende Problem tritt hier nicht auf.
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Die Wirkungsweise -der automatischen Cosinus-Entzerrereinstellung
nach der Erfindung wird im folgenden an einem in - der Abbildung gezeigten Schaltungsbeispiel
mit sechs Entzerrergliedem näher beschrieben.
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Auf der Sendeseite befindet sich eine Durchlauffrequenzquelle
WG (Wobbelgenerator oder Tastpilotgenerator, dessen Tastpilotfrequenzen in
zeitlich festgelegter Reihenfolge aufeinander folgen); die ihr Signal über ein Einkopplungsglied
EK und einen Sendeverstärker SV,, auf die zu entzerrende übertragungsleitung L schickt.
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Die Empfangsseite ist als- Rückwärtsregler ausgebildet. Jeweils drei
Cosinus-Entzerrerglieder Cl . . . C3 und C4 ... C" erhalten zusammen
zum Ausgleich der Grunddämpfung einen Empfangsverstärker SV, bzw. SV". Das empfangene
-HF-Signal wird nach Durchlaufen des Entzerrers über ein Auskopplungsglied AK und
einen Hoehfrequenzverstärker HV
einem Gleichrichter HG zugeführt. Die Zeitkonstante
der Gleichrichtung wird so gewählt, daß am Ausgang die niederfrequente Hüllkurve
(beispielsweise 20 Hz und Oberwellen) des Prüfsignals erscheint. Diese NF-Spannung
geht an die Eingänge von Bandpässen F1 ... F6, die die ersten sechs Komponenten
des NF-Spektrums aussieben. Diese Bandpässe F, ... F6 können aus aktiven
RC-Filtern bestehen.
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Am Ausgang dieser NF-Filter beginnt der eigentliche Regelteil. Eingeleitet
wird der Regelvorgang durch einen Startimpuls, beispielsweise von -einem Fernsteuerungssystem
an der Klemme a, der eine bistabile Kippschaltung B1 in ihre Arbeitsstellung kippt.
Sie gibt ein Potential an einen Schalter tj, der dadurch leitend wird und eine als
Impulszentrale wirkende astabile Kippschaltung A an die Regelstufe schaltet.
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Ein Ringschalter R mit den Schaltebenen Si, S2
befindet sich
in seiner Vorzugslage 1, die nach Einschalten der Stromversorgung bzw. nach jedem
abgeschlossenen Regelvorgang eingenommen wird. Dabei verbinden die Schaltebenen
Si und S2 jeweils das Filter Fi bzw. über die Klemmen ei die Einstelleinrichtung
Ei des Entzerrergliedes C, mit der Regelautomatik. Die Anordnung R, S1, S2 kann
sowohl mechanisch, beispielsweise mit Drehwählern, wie elektronisch, beispielsweise
unter Verwendung von bistabilen Kippschaltungen und Diodentoren, ausgeführt sein.
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Die durch das Filter F, ausgesiebte Niederfrequenzkomponente wird
über einen Verstärker NV einem Gleichrichter NG zugeführt. Mit Hilfe eines Schmitt-Triggers
T1 wird sodann an Hand einer etwa entstandenen Gleichspannung festgestellt, ob eine
Regelabweichung vorhanden ist.
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Ist keine Gleichspannung vorhanden, so schaltet der erste Impuls aus
der astabilen Kippschaltung A über den Schalter tli, der dann leitend ist, den Ringschalter
R auf Stellung 2, die das nächste Filter F2 und über die Klemmen e, die nächste
Einstelleinrichtung E2 mit der Regelautomatik verbindet. Ist dagegen am Ausgang
des Gleichrichters NG
eine Gleichspannung vorhanden, so steuert der Schmitt-Trigger
TI den Schalter tjj und einen weiteren Schalter tjji um. Schalter tjj wird gesperrt;
Schalter tjjj wird leitend und verbindet die astabile Kippschaltung A über S2 mit
der Einstelleinrichtung El, und ein erster Regelschritt wird ausgeführt. Entscheidend
ist dabei, daß die Einstelleinrichtungen EI ... E, schrittweise regelnde
Elemente enthalten, beispielsweise mechanische Anordnungen, wie Schrittmotor, Schrittschaltwerk,
Relaisketten, oder elektronische Anordnungen, wie vorwärts und rückwärts zählende
Addierwerke, die über einen temperaturabhängigen Widerstand die jeweils entsprechenden
Cosinus-Entzerrer regeln.
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Der erste Schritt erfolgt in einer Richtung, die durch die vorher
bestandene Einstellung der Automatik bestimmt ist. Je nachdem, ob dieser Regelschritt
in der falschen oder richtigen Richtung erfolgte, nimmt die Amplitude der NF-Spannung
am Ausgang des Filters Fi zu oder ab. Um ein Richtungskriterium zu erhalten, wird
die gleichgerichtete NF-Spannung einer Schaltung D zugeführt, die die Amplitudenänderung
in einen Spannungsimpuls um-. formt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein
Differenzierglied verwendet.
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Ist hierbei der resultierende Impuls positiv, so wird über einen Schmitt-Trigger
T." der nur auf positive Spannungen anspricht, und eine bistabile Kippschaltung
B" die Richtung der Regelung dadurch umgesteuert, daß die Einstellvorrichtungen
EI ... Es eine andere Vorspannung erhalten. Ist der in der Differenzierschaltung
D entstandene Impuls negativ, so kann er sich über den Trigger T., nicht auf die
Einstellvorrichtungen EI ... E., auswirken. Die Schaltimpulse erhält die
Einstelleinrichtung von der astabilen Kippschaltung A, deren Pulsfolgezeit
rp der Einstellzeitkonstanten z, der Regelglieder in der Einstellvorrichtung angepaßt
ist.
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Sind genügend Regelschritte erfolgt, so sinkt die Regelabweichung
unter den Ansprechschwellwert des Triggers Ti; für das betreffende Entzerrerglied
C1 ist die Regelung beendet. Der Ringschalter R kann auf Stellung 2, d. h. auf das
nächste Filter F" und die nächste Einstelleinrichtung E." weitergeschaltet werden.
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Das Umschalten wird dadurch eingeleitet, daß der Trigger T, die Schalter
tjj und tjjj wieder in die Ruhelage zurücksteuert, so daß der nächste Impuls des
Taktgebers A nicht an die Einstelleinrichtung Ei, sondern wieder an den Ringschalter
R gelangt. Ist die Einschwingzeit r, des gesamten Regelteils nicht kleiner als die
Pulsfolgezeit r", so muß noch eine besondere Verzögerungsstufe V vorgesehen werden.
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Der Einbau einer solchen Verzögerungsstufe V - beispielsweise eines
monostabilen Multivibrators -und- eines dazugehörigen Schalters tv ist gestrichelt
in die Abbildung eingezeichnet. Die Einstellvorrichtungen EI ... Es werden
dann weiterhin mit der auf ihre Einstellzeitkonstanten r,. abgestimmten kurzen Pulsfolgezeit
r" eingestellt, während die Einstellung der Regelautomatik mit der langen Zeitkonstanten
r,. über die Verzögerungsstufe V erfolgt. Damit wird die Zeit eingespart, die zusätzlich
gebraucht würde, wenn die Pulsfolgezeit -r" der großen Zeitkonstanten r@. der Regelautomatik
angepaßt wäre.
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Sind alle Cosinus-Entzerrer Ci . . C, eingeregelt, hat also der Ringschalter
R alle sechs Stellungen
durchlaufen und wiederum Stellung 1 eingenommen,
so gibt er einen Impuls über die Leitung 6/1 an die bistabile Kippschaltung B1 ab,
die dann Schalter t, sperrt und damit die Regelautomatik stillsetzt.
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Die beschriebene Regelautomatik kann nacheinander für mehrere Leitungsverbindungen
ausgenutzt werden, indem man durch einen einfachen Zusatz die Umschaltung von einer
zur anderen Leitung automatisiert.
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Die beschriebene Regelautomatik läßt sich in gleicher Weise wie für
Cosinus-Entzerrer auch für andere Orthogonal-Entzerrer verwenden, die den Dämpfungsgang
durch die Komponenten einer trigonometrischen Reihe annähern.
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Weiterhin ist eine Verallgemeinerung möglich auf Orthogonal-Entzerrer
nichttrigonometrischer Art, indem die Bandpässe F1 . . . F6 durch Spezialauswertefilter
ersetzt werden, die so ausgelegt sind, daß je ein Entzerrerglied durch die resultierende
Wechselspannung abgeglichen werden kann.
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In bekannter Weise können auch Laufzeitverzerrungen durch einen periodischen
Spannungsverlauf dargestellt (deutsche Auslegeschrift 1085 922) und in gleicher
Weise durch dieses automatische Verfahren mit Hilfe von Laufzeitentzerrern ausgeglichen
werden.