DE2928860C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsschaltung für eine Störimpulsaustastungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Kompensationsschaltung ist vorzugsweise verwendbar in Radioempfängern für Kraftfahrzeuge oder dergl., wobei das empfangene Eingangssignal unvermeidlich von Störimpulsen begleitet ist, die von einer Signaleinrichtung, der Zündung oder dergl. erzeugt werden können. Um diese Störimpulse zu beseitigen, sind Störaustastungsschaltungen bekannt, bei denen die Störimpulse detektiert und das empfangene Eingangssignal während der Dauer jedes detektierten Störimpulses unterbrochen wird, so daß ein von Störimpulsen freies Ausgangssignal erzeugt wird. Bei dieser Austastschaltung ergeben sich im Ausgangssignal Unterbrechungen oder Lücken als Ergebnis der Unterdrückung der Störimpulse. Es ist ferner bekannt, während der Dauer des Störimpulses das Niveau des Eingangssignals auf demjenigen Wert, den es unmittelbar vor jedem Störimpuls hat, zu halten oder zu speichern und dadurch den Störimpuls zu beseitigen. Auch hierbei tritt jedoch unvermeidlich eine Diskontinuität im Ausgangssignal auf, so daß die Tonqualität auch bei derartigen Austastschaltungen vermindert ist. Eine Kompensationsschaltung für eine Störimpulsaustastschaltung mit der oben beschriebenen Funktionsweise und mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der Zeitschrift "Funkschau", 1975, Heft 18, S. 87 und 88, bekannt.

Die Verminderung der Tonqualität aufgrund von Diskontinuitäten ist vor allem im niedrigen Frequenzband unter etwa 1 kHz merklich oder hörbar. Dies bedeutet, daß die Verminderung der Tonqualität hauptsächlich von den Diskontinuitäten bzw. Unstetigkeiten im unteren Frequenzband abhängt.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 28 28 414 A1 ist eine gegenüber der oben dargestellten Einrichtung verbesserte Kompensationsschaltung bekannt, bei der einerseits der Störimpuls ausgetastet wird, andererseits die so entstehende Diskontinuität durch Überlagerung des phasenverzögerten Eingangssignals angepaßt wird, so daß sich ein glatterer Kurvenverlauf und somit eine verbesserte Tonqualität ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kompensationsschaltung so zu verbessern, daß Diskontinuitäten des Eingangssignals verringert werden, wobei insbesondere die Tonqualität im unteren Frequenzbereich verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung ist bestimmt zur Verwendung mit einem Störimpulsdetektorsystem, welches auf in einem Eingangssignal vorhandene Störimpulse anspricht, diese detektiert und einen Detektorimpuls von vorgegebener Dauer erzeugt. Der Störimpuls hat höhere Frequenzkomponenten als das Eingangssignal. Die Kompensatorschaltung erzeugt in Abhängigkeit vom Eingangssignal und von dem Detektorimpuls, der als Austastimpuls die Kompensation des Störimpulses steuert, ein vom Störimpuls freies Ausgangssignal. Die erfindungsgemäße Kompensatorschaltung weist auf eine erste vom Eingangssignal beaufschlagte Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals mit fester Phasenbeziehung zum Eingangssignal, eine zweite vom Eingangssignal beaufschlagte Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Signals mit fester Phasenbeziehung zum Eingangssignal, dessen Phase jedoch relativ zum erstgenannten Signal verzögert ist, wobei jedoch der von der zweiten Einrichtung verzögerte Störimpuls nach wie vor in den Zeitraum des Detektors oder Austastimpulses fällt, zwei an die genannten Einrichtungen angeschlossene, vom Austastimpuls steuerbare Unterbrecher, die ein intermittierendes Signal erzeugen, welche mit Ausnahme der Dauer des Austastimpulses stetig ist, und eine an die Unterbrecher angeschlossene Überlagerungsschaltung, die als Ausgangssignal das eine oder andere der beiden intermittierenden Signale liefert, solange kein Austastimpuls vorliegt, und eine Überlagerung der beiden intermittierenden Signale liefert, solange ein Austastsignal an den Unterbrechern anliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Verstärker zum Verstärken des mit Störimpulsen überlagerten Eingangssignals vorgesehen, wobei das Ausgangssignal des einen Verstärkers relativ zu dem des anderen verzögert ist. Auf die überwiegend hochfrequenten Komponenten eines Störimpulses wirkt sich die Verzögerung weniger aus, so daß dieser auch im verzögerten Signal noch innerhalb der Dauer des Detektor- oder Austastimpulses liegt. Vom Austastsignal gesteuerte Schalter unterbrechen die Ausgangssignale der Verstärker und tasten dadurch den Störimpuls, der in beiden Signalen im wesentlichen gleichzeitig auftritt, aus. Die Überlagerungsschaltung besteht im wesentlichen aus einer Kombination von Kondensatoren, durch die während der Dauer eines Austastimpulses, d. h. bei gesperrten Schaltern, die beiden von den Verstärkern gelieferten Signale einander überlagert werden. Hierdurch werden die vom Austasten der Störimpulse erzeugten Unstetigkeiten kompensiert.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Störimpulsaustastschaltung unter Verwendung einer Kompensationsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer Kompensationsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt die grafische Darstellung des Betriebsverhaltens eines der in der Schaltung verwendeten Verstärkers.

Fig. 4 zeigt zeitliche Signalverläufe zur Erläuterung der Funktionsweise der Kompensationsschaltung nach Fig. 2.

Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer Kompensationsschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 bezieht sich die Erfindung auf eine in einer Störimpulsaustastschaltung verwendete Kompensationsschaltung.

Die Gesamtschaltung hat einen Eingang 11 für ein Eingangssignal IN im Audiofrequenzband, das von einem oder mehreren Störimpulsen begleitet ist, sowie einen Ausgang 12 für ein Ausgangssignal OUT, in welchem die Störimpulse beseitigt oder kompensiert sind.

Das Eingangssignal IN fällt bei diesem Beispiel in das Frequenzband unter 7,5 kHz und wird zusammen mit den Störimpulsen hauptsächlich der Kompensationsschaltung 10 (die noch im einzelnen beschrieben wird) und teilweise über einen Verstärker 16 einem Hochpaßfilter 14 zugeführt. Die Störimpulse enthalten wesentlich höherfrequente Komponenten als das Eingangssignal, und das Filter 14 detektiert die Störimpulse und liefert die detektierten Störimpulse zu einem Impulsgenerator 18. Das Filter 14 kann beispielsweise ein Durchlaßband zwischen 15 und 60 kHz aufweisen. Bei Ansteuerung durch jeden vom Filter 14 detektierten Störimpuls liefert der Impulsgenerator 18 an die Kompensationsschaltung 10 einen Detektor- oder Austastimpuls DP, welcher das Vorhandensein von Störimpulsen anzeigt und eine vorgegebene Dauer von z. B. jeweils 0,3 Millisekunden hat. Diese Impulsdauer kann gleich der normalen Dauer eines einzelnen Störimpulses oder etwas länger als ein Störimpuls sein. Der Impulsgenerator 18 kann ein monostabiler Multivibrator sein, der die Detektor- oder Austastimpulse DP auch kontinuierlich erzeugen kann, wenn die Störimpulse innerhalb der vorgegebenen Impulsdauer aufeinander erfolgen. Der Verstärker 16, das Filter und der Impulsgenerator 18 bilden die Detektorschaltung zum Detektieren der Störimpulse.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Kompensationsschaltung 10, die zwischen den Eingang 11 und Ausgang 12 der Schaltung von Fig. 1 geschaltet ist. Die Kompensatorschaltung 10 dient zum Austasten der Störimpulse und zum Kompensieren der aus dieser Störaustastung sich ergebenden Diskontinuitäten. Sie hat einen ersten Verstärker 21 und einen zweiten Verstärker 22, denen das Eingangssignal IN vom Eingang 11 zugeführt wird. Der erste Verstärker 21 erzeugt ein erstes Phasensignal AA, welches mit dem Eingangssignal IN in Phase ist. In der Praxis kann ein erster Verstärker 21 mit etwa zweifacher Verstärkung (6 dB) verwendet werden. Der zweite Verstärker 22 erzeugt ein zweites Phasensignal BA, dessen Phase relativ zu der des Eingangssignals IN und des ersten Phasensignals AA verzögert ist. Der zweite Verstärker 22 verzögert somit das Eingangssignal IN zusammen mit den Störimpulsen. Es sei hier angenommen, daß die Verstärker 21 und 22 ausreichend niedrige oder vernachlässigbare Ausgangsimpedanzen haben. Wie in Fig. 3 dargestellt, hat der zweite Verstärker 22 typischerweise eine Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von der Frequenz, die durch die Kurve 24 angegeben ist. Aus dieser Kurve 24 erkennt man, daß der Verstärker 22 im Audiofrequenzband AFB den Verstärkungsfaktor 1 (0 dB) hat. Die Verstärkung des zweiten Verstärkers 21 ist somit halb so groß wie die des ersten Verstärkers 22. Ferner hat der zweite Verstärker 22 eine Abhängigkeit der Phase von der Frequenz, die durch die Kurve 25 dargestellt ist, die mit steigender Frequenz allmählich abfällt. Man erkennt hieraus, daß die niedrigeren Frequenzbereiche im Audiofrequenzband weniger phasenverzögert werden als seine höheren Frequenzanteile und eine Kompensation im Frequenzbereich von 50 Hz bis 3 kHz erfolgt.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Kompensationsschaltung ferner zwei Schalter oder Torschaltungen 26, 27, die mit den Verstärkern 21 bzw. 22 verbunden sind und gleichzeitig von dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Detektor- oder Austastimpuls DP gesteuert werden. Beim Fehlen des Austastimpulses DP sind die Schalter 26 und 27 geschlossen, so daß die beiden Phasensignale AA und BA durchgelassen werden und das Ausgangssignal des jeweiligen Schalters bilden. Diese Ausgangssignale werden im folgenden als erstes bzw. zweites intermittierendes Signal AB bzw. BB bezeichnet. Das Eingangssignal IN und das erste intermittierende Signal AB haben eine voreilende Phase relativ zum zweiten intermittierenden Signal BB, wie in Fig. 4 dargestellt. Es sei angenommen, daß dem Eingangssignal IN ein Störimpuls NP überlagert ist. Bei Zuführung des aufgrund des Störimpulses NP erzeugten Austastimpulses DP werden die Schalter 26 und 27 gleichzeitig geöffnet, so daß das Störsignal NP in dem ersten und zweiten intermittierenden Signal AB und BB ausgetastet wird.

Es sei daran erinnert, daß der Störimpuls NP aus Frequenzkomponenten besteht, die eine wesentlich höhere Frequenz haben als das Eingangssignal IN. Infolgedessen ist der Störimpuls NP im zweiten Phasensignal BA gegenüber dem des ersten Phasensignals AA nicht wesentlich verzögert und erscheint im wesentlichen ebenfalls innerhalb der Dauer des Detektor- oder Austastimpulses DP. Das erste und zweite intermittierende Signal AB und BB sind kontinuierlich mit Ausnahme der Dauer des Austastimpulses DP. Während dieser Austastdauer sind die intermittierenden Signale AB und BB unstetig.

Die Kompensatorschaltung 10 umfaßt ferner eine Überlagerungsschaltung 29, der das erste und zweite intermittierende Signal AB und BB zugeführt werden und die am Ausgang 12 ein Ausgangssignal OUT erzeugt, in welchem die Störimpulse NP beseitigt oder kompensiert sind, wobei auch die dabei entstehende Diskontinuität im Ausgangssignal OUT auf ein Minimum reduziert ist. Die Überlagerungsschaltung 29 liefert als Ausgangssignal das zweite intermittierende Signal BB selbst, während des Fehlens des Austastimpulses DP, d. h. während des Zeitintervalls, in welchem die Schalter 26 und 27 geschlossen sind. Beim Vorhandensein des Austastimpulses DP, d. h. während der Zeitdauer, in der die Schalter 26 und 27 geöffnet sind, erzeugt die Überlagerungsschaltung ein Ausgangssignal OUT, das eine Überlagerung des ersten intermittierenden Signals AB und des zweiten intermittierenden Signals BB ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 umfaßt die Überlagerungsschaltung 29 einen ersten Kondensator zwischen dem das erste intermittierende Signal AB führenden Punkt A und Masse sowie eine Serienschaltung von zwei Kondensatoren 32 und 33 zwischen dem das zweite intermittierende Signal BB führenden Punkt B und Masse. Ferner ist ein Widerstand 34 zwischen dem Punkt A und dem gemeinsamen Punkt C der beiden Kondensatoren 32 und 33 geschaltet. Der Ausgang in 12 ist an den Punkt B angeschlossen. Die Kondensatoren 31 bis 33 haben die gleiche Kapazität zwischen 0,01 und 0,1 Mikrofarad, und der Widerstand 24 liegt im Kiloohmbereich, z. B. bei etwa 30 Kilo-Ohm. Es ist ferner zu berücksichtigen, daß der Ausgang 12 in der Praxis an einen (nicht dargestellten) Verstärker mit einer hohen Eingangsimpedanz von z. B. mehreren Megaohm angeschlossen ist. Während des Anliegens eines Austastimpulses DP ist die Impedanz zwischen dem Ausgang 12 und Masse ziemlich hoch. Das erste und zweite intermittierende Signal AB und BB erscheinen als Spannungen V_A und V_B an den beiden Punkten A bzw. B. Unter der geschilderten Voraussetzung, daß die Verstärkung des ersten Verstärkers 21 etwa zweimal so groß wie die des zweiten Verstärkers 22 ist und der Widerstand 34 etwa 30 Kilo-Ohm beträgt, wurde experimentell bestätigt gefunden, daß die Spannung V_C am Verbindungspunkt C der Kondensatoren 32, 33 mit der Spannung V_A am Punkt A korreliert ist, ihr jedoch nacheilt.

Mit Bezugnahme auf Fig. 4 sei angenommen, daß der Störimpuls NP dem Eingangssignal IN während dessen Anstiegsperiode überlagert ist. Die Spannung V_A steigt dann schneller an als die Spannung V_C, die man ohne weiteres aus den beiden intermittierenden Signalen AB und BB erkennt. Wenn die Schalter 26 und 27 geöffnet sind, ist die Überlagerungsschaltung 29 von den Verstärkern 21 und 22 getrennt; die im ersten Kondensator 21 gespeicherte Ladung fließt dann über den Widerstand 34 in den Kondensator 33. Wenn die Schalter 26 und 27 nach Ablauf der Austastdauer wieder geschlossen werden, wird nur das zweite intermittierende Signal BB dem Ausgang 12 als Ausgangssignal OUT zugeführt, ohne das erste Phasensignal AB. Der Grund dafür ist, daß die Verstärker 26 und 27, wie erwähnt, niedrige Ausgangsimpedanzen haben und der Widerstand 35 zwischen den Punkten A und C liegt. Somit steigt die Spannung V_B an und erscheint am Ausgang 12 als Ausgangssignal OUT im wesentlichen frei von den Diskontinuitäten des zweiten Phasensignals BB.

Wenn ein Störimpuls NP dem Eingangssignal IN während dessen absteigender Periode überlagert ist, dann fließt bei geöffneten Schaltern 26, 27 die im Kondensator 33 gespeicherte Ladung in den ersten Kondensator 31, da die Spannung V_C höher ist als die Spannung V_A. Infolgedessen nimmt die Spannung V_B allmählich ab, wodurch die Diskontinuität im zweiten Phasensignal BB kompensiert wird. Das Ausgangssignal OUT enthält keine Störimpulse NP und ist im wesentlichen kontinuierlich und verzerrungsfrei.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 haben die Kondensatoren 32, 33 im wesentlichen die gleiche Kapazität. Der Punkt C, mit dem der Widerstand 34 verbunden ist, ist somit ein Halbierungspunkt zwischen dem Punkt B und Masse. Aufgrund dieser Tatsache ist es bevorzugt, daß der Verstärkungsfaktor des ersten Verstärkers 21 doppelt so groß wie der des zweiten Verstärkers 22 ist. Dies ist aber nicht immer notwendig. Beispielsweise kann der Punkt B auch direkt mit dem Kondensator 33 verbunden und der Kondensator 32 weggelassen werden. In diesem Fall sollten die Verstärker 21 und 22 vorzugsweise gleiche Verstärkung aufweisen. Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21 und 22 können somit an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 für entsprechende Teile verwendet worden. Der erste mit dem Eingang 11 verbundene Verstärker 21 umfaßt drei Transistoren und drei Widerstände 41, 42 und 43 zur Erzeugung des ersten Phasensignals, welches mit dem Eingangssignal IN in Phase ist. An einem Zwischenpunkt zwischen den Widerständen 42 und 43 ist der zweite Verstärker 22 angeschlossen. Durch diese Widerstände 41, 42 und 43 werden Verstärkungsfaktoren des ersten und zweiten Verstärkers 21 und 22 festgelegt. Der zweite Verstärker 22 enthält einen Widerstand 44 und einen Kondensator 45 zum Verzögern des Eingangssignals IN im unteren Frequenzbereich, so daß ein zweites Phasensignal erzeugt wird, dessen Phase relativ zu der des ersten Phasensignals verzögert ist. Mit dieser Kompensationsschaltung ist es möglich, ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches frei ist von den durch die Austastung der Störimpulse erzeugten Verzerrungen.

Die mit der Kompensationsschaltung 10 gemäß der Erfindung erzielte Kompensation der Störimpulse ist im wesentlichen nur im unteren Frequenzbereich, z. B. zwischen ein und drei kHz, wirksam. Sie ist in höheren Frequenzbereichen unwirksam. Dies zeigt, daß die Kompensationsschaltung 10 als Halte- oder Speicherschaltung in bezug auf die intermittierenden Signale AB und BB wirkt, um während der vorgegebenen Dauer eines Austastimpulses DP das intermittierende Signal auf dem Niveau zu halten, welches es unmittelbar vor dem Auftreten eines Störimpulses NP hat. Eines der intermittierenden Signale AB und BB wird jedoch nicht dem Ausgang 12 zugeführt. Der Anstieg bzw. Abfall des Ausgangssignals OUT wird gleichmäßig gemacht. Die Diskontinuität oder Verzerrung im höheren Frequenzbereich ist zwar nach wie vor im Ausgangssignal OUT vorhanden, beeinträchtigt aber die Tonqualität nicht wesentlich. Der Ton wird hauptsächlich durch Verzerrungen im unteren Frequenzbereich beeinträchtigt.

Abänderungen und Ausgestaltungen der dargestellten Ausführungsformen sind im Rahmen der Erfindung möglich. Beispielsweise kann das erste Phasensignal AB statt dem zweiten Phasensignal BB dem Ausgang 12 zugeführt werden. Der Widerstandswert des Widerstandes 34 kann in Abhängigkeit von den Kapazitäten der Kondensatoren 31 bis 33, den Ausgangsimpedanzen der Verstärker 21 und 22, der Eingangsimpedanz eines an den Ausgang 12 angeschlossenen Verstärkers usw. gewählt werden. Die Kondensatoren 31 bis 33 können auch unterschiedliche Kapazitäten aufweisen.

Claims (1)

1. Kompensationsschaltung für eine Störimpulsaustastschaltung, die in einem Eingangssignal enthaltene Störimpulse detektiert und entsprechende Austastimpulse von vorgegebener Impulsdauer zum Steuern von die Weiterleitung des verzögerten Eingangssignals unterbrechenden Schaltern erzeugt, gekennzeichnet durch einen ersten Verstärker (21) mit einem ersten Verstärkungsfaktor zur Verstärkung des Eingangssignals und zur Erzeugung eines ersten verstärkten Signals mit einer vorgegebenen Phasenbeziehung zum Eingangssignal, einen zweiten Verstärker (22), der einen zweiten Verstärkungsfaktor aufweist und das Eingangssignal verzögert, zur Erzeugung eines zweiten verstärkten Signals mit einer Phase, die relativ zur ersten Phase verzögert ist, zwei Tore (26, 27) zur Unterbrechung des ersten und zweiten verstärkten Signals während jedes Austastimpulses, und eine Überlagerungsschaltung (29), die mit den Toren verbunden ist und deren Ausgangssignale zur Erzeugung eines störimpulsfreien Ausgangssignals überlagert, wobei der Verstärkungsfaktor des ersten Verstärkers (21) doppelt so groß ist wie der Verstärkungsfaktor des zweiten Verstärkers (22) und wobei die Überlagerungsschaltung (29) einen ersten Kondensator (31) aufweist, der zwischen dem ersten Tor (26) und einem Bezugspotential geschaltet ist, sowie eine Reihenschaltung aus einem zweiten und einem dritten Kondensator (32, 33), die zwischen das zweite Tor (27) und das Bezugspotential geschaltet ist und einen gemeinsamen Verbindungspunkt (C) zwischen dem zweiten und dem dritten Kondensator aufweist, und wobei die Kondensatoren die gleiche Kapazität aufweisen und der gemeinsame Verbindungspunkt (C) mit dem ersten Kondensator (31) verbunden ist.