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Verfahrcn zur Trennung eines Nutzsignals von einem im selben Übertragungsband
enthaltenen Pilotsignal Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines
Nutzsignals von einem in selben Übertragungsband enthaltenen Pilotsignal.
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In der Trägerfrequenztechnik und vor allen bei Vielkanal-Trägerfrequenz-Systemen
werden sendeseitig MeB- oder Pilotsignale in die Bücken zwischen bestinutc Trägerfrequenzkanäle
gelegt, deren Amplituden auf der Empfangsseite als Meßwerte für Uberwachung oder
Verstärkungsregolung der in sclben Ubertragungsband liegenden Nutzsignale herangezogen
werden. Darüberhinaus ist es in vielen Fällen erwünscht, das in Übertragungskanal
befindliche Pilotsignal vor der Weitergabe des Ubertragungsbandes an ein anderes
System zu sperren. Zu diesem Zweck müssen die Pilotsignale empfangsseitig einerscits
ausgcfiltert, andererseits gesperrt werden, ozu Pilotbandpässc und Pilotsperren
Verwendung finden. Es sind als Sandfilter kleiner Bandbreite erforderlich, um eine
scharfe frequenzmäßige Trennung der Meßsignale von den angrenzenden Tragerfrequenzkanälen
zu gewährleisten. Diese Anforderungen werden im alleinen von mit Schwingquarzen
bestückten Filtern erfüllt, die jedoch schaltungstechnisch aufwendig und wegen der
Verwendung von Schwingquarzen teuer sind. Insbesondere ist es nachteilig, daß für
jede Pilotfrequenz zwei derartiger Filtcr, nänlich ein Pilotbandpaß und eine Pilotsperre
benötigt werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trennung
eines Nutzsignals von einen in sclben Ubertragungskanal
enthaltenen
Pilotsignal anzugeben, dessen Durchführung bei geringem Aufwand gewährlcistct ist.
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Erfindungsgemäß wird diesc Aufgabe dadurch gelöst, daß das am Ausgang
eines Pilotbandpasses gewonnene Pilotsignal und die im Übertragungsband liegenden
Signale derart einer Einrichtung zur Auskopplung des Nutzsignals zugeführt erden,
daß das Nutzsignal an. Signalausgang dieser Einrichtung als strom-bzw. spannungsmäßige
Differenz der im Ubertragungsband liegenden Signale und des Pilotsignals auftritt.
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Durch diese-Maßnahmen wird erreicht, daß der Pilotbandpaß, der zur
Aussiebung des Pilotsignals aus dem Ubertragungsband erforderlich ist, zusätzlich
zur Sperrfunktion herangezogen wird. Dadurch wird eine eigene, mit Quarzen bestückte
Pilotsperre eingespart, as neben Kostenersparnis eine betrachtlichc Reduktion des
Schaltungs- und Platzauftiandes bedeutet.
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Bevorzugt dient der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine Schaltungsanordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sic aus einem Pilotbandpaß
und ciner Einrichtung zur Auskopplung des Nutzsignals besteht, daß dicsc Einrichtung
einen Übertrager mit zwei Signalcingangen und einem Signalausgang aufweist und daß
an den einen Signaleingang das vom Pilotbandpaß gelicferte Pilotsignal, das in Betrag
und Phase mit dem in Übertragungsband enthaltenen Pilotsignal übereinstirmt und
an den anderen Signaleingang die, beispielsweise vom Primärgruppenverstärker geliefcrten,
noch im Übertragungsband licgendcn Signale anschlicßbar sind.
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Die Signaleingänge können dabei an ein und derselben Primär-Wicklung
des Ubertragers liegen. In diesem Fall ist der eine Anschluß der Primärwicklung
des übertragers mit der Quelle des Übertragungsbandes, beispielsweise den Primürgruppenverstärker,
der
andere Anschluß mit den Ausgang des Pilotbandpasses verbunden. Für die Pilotfrequenz
muß das ron Pilotbandpaß gclicferte Signal nach Betrag und Phasc mit dem im Übertragungsband
enthaltcnen Pilotsignal übcrcinstimmcn, damit am Signalausgang der Einrichtung zur
Auskopplung dcs Nutssignals, beispielsweise an der Sekundärwicklung des Übertragcrs
ein Dämpfungspol für das Pilotsignal auftritt. Der Dümpfungspel entsteht dadurch,
daß bei der Pilotfrequenz an beiden Anschlüssen der Primärwicklung des Übertragcrs
die gleichc Spannung anliegt. Dementsprechend ist zur Durchführung des crfindungsgemäßen
Verfahrens zur Trennung des Nutzsignals von einem im selben Übertragungsband enthaltenen
Pilotsignal jeder Pilotbandpaß geeignet, der in der Lage ist, a Pilotsignal derart
aus den Übertragungsband auszufiltern, es mit dem ncch im Übertragungsband enthaltenen
Pilotsignal nach Betrag und Phase übcreinstimmt. Sofcrn auf eine galvanische Trcnnung
der Signaleingänge vom Signalausgang der Einrichtung zur Auskopplung des Nutzsignals
verzichtet wird, ist aistcllc dcs Übertragcrs auch ein ohmscher Widerstand verwendbar.
Der Widerstand wird dabei an einem seiner Anschlüzse von der Quellc des Überiragungsbandes
am anderen Anschluß vom Pilotbandpaß mit dem Pilotsignal gespeist. Das Übertra@ungsband,
in dem das Pilotsignal gespcrrt ist, ist dann an beidcn Anschlüsscn des Widerstandcs
abnchmbar.
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Außerdem kann es vorteilhaft sein, daß dem Pilotbandpaß eine Impedanzwandlerstufe
nachgeschaltet ist und daß der Ausgang dcr Impedanzwandlcrstuf@ mit einem dcr Signaleingänge
der Einrichtung zur Auskopplung des Nutzsignals vcrbunden ist.
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Dic in Übertragungsband liegenden Signale werden im allgemeinen von
nicderohmigen Ausgang des Grundgruppenverstärkers an dic Einrichtung zur Auskopplung
des Nutzsignals geliefert.
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Damit die Differcnzbildung dicscr Signale mit den Pilotsignal nicht
beeinträchtigt wird, muß das Pilotsignal aus
einer Quellc nicdrigcn
Irncnwidcrstardcs @cli@fcrt wcrdcn.
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Das Pilotsignal wird deshalb nicht unmittclbar, sondcrn übcr eine
Impcdanzwandlcrstufc vom Ausgang des Pilotbandpasscs zum eincn Signalcingang dcr
Einrichtung zur Auskopplung dcs Nutzsignals gcführt.
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Einc weitcre Ausgestaltung der Schalturgsanordnung kann darin bestchcn,
daß dcr Pilotbandpaß als Diffcrcnzvcrstärkcr ausgebildct ist und zwci Transistoron
aufwcist, dcrcn Emitter durch einen ohmschen Widerstand vcrtundcn sind und daß in
dcn Eingangskrciscn dcs Differenzvcrstärkers Rcaktanzcn licgcn, vcn dencn eine ein
Schwingquarz und dic anderc ein Kondcnsatcr, vorzugsweisc ein in scincr Kapazität
verändcrbarcr Kondensator ist.
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Hierdurch erhält man eincn Pilotbandpaß, dcr wic ein Diffcrcntialfilter
Brückenfilterdämpfungsvcrhaltcn aufvzeist, wobei jedoch ein Übcrtragcr, insbcscndcre
ein Diffcrcntialübertrager eingespart wird. Hierdurch ergibt sich nebcn Kostcncrsparnis
auch ein wcscntlich gcringcrcr Rcumbedarf. Darübcrhiraus wirkt dicscr Pilotbandpaß
verstärkcnd und bictet durch gecignctc Dimcnsionierung dcs Diffcrcnzvcrstärkcrs
dic Möglichkeit, Eingangs- und Ausgangss@@@inwidcrständc dcm jcwciligcn Anwendungsfall
anzupassen. Des weiteren ist durch die Wahl der in dcn Eingangskrciscn des Diffcrcnzvcrstärkers
licgenden Rcaktanzcn die Rcalisierung bcliebigcn Brückcnfiltcrdämpfungsvcr haltcns
gcwährleistet. Durch Verwcndung cines vcrändcrbarcn Kondcnsators im eincn Eingangskrcis
dcs Diffcrenzvcrstärkers ist das Betricbsdämpfungsverhaltcn variierbar. Wird dicscr
) Kondcnsator durch einen zweiten Schwingquarz ersetzt, so vcrhält sich das crfindungsgcmäßc
B@ndfilter wic ein zweiquarzigcs Prückcnfilter.
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Besonders vorteilhaft kann es zein, daß der die Emitter der Transistorcn
des Diffcrenzverstärkcrs verbindende ohmschc Widerstand von einen Kondensator übcrbrückt
ist.
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Wenn man in dieser Gleise verfährt, erreicht man, daß geringfügige
Phascnvcrschiebungen zwischen dcm vom Pilotbandpaß gelieferten Pilotsignal und den
noch in Übertragungsband enthaltenen Pilotsignal konpensiert werden.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung eines
Nutzsignals von einem im selben Ubertragungaband ent-:-altenen Pilotsignal anhand
von Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele ven Schaltungsanordnungen zur Durchführung
dieses Verfahrens gezeigt sind, näher erläutert.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer
derartigen Schaltungsanordnung und Fig. 2 eine mit Einzelbauelementen ausgeführte
Schaltungsanordnung zur Trennung eines Nutzsignals von einem im sclben Übertragungsband
liegenden Pilotsignal.
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Wie eingangs erwähnt, muß aus dem vom geregelten Vcrstärker abgegebenen
Übertragungsband, das sich beispielsweise von 60 - 108 kIIz erstreckt, das Pilotsignal
mit einer Frequenz von beispielsweise 60 kIIz ausgefiltert werden, um aus der Pegelabweichung
dieses Pilotsignals von Sollwert die Stcllgröße für den geregelten Verstärker sowie
Alarmfunktionen abzuleiten. Dazu ist ein Pilotbandpaß vorgesehen. Gemäß der Erfindung
wird dieser Pilotbandpaß dazu benutzt, das ankommende Pilotsignal an Ausgang des
Grundgruppcnverstärkers zu sperren, wodurch eine eigene Pilotsperre eingespart wird.
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Diese Doppelausnutzung des Pilotbandpasscs wird anhand Fig. 1 erläutert.
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Von einer Quelle GV, beispielsweise dem Grundgruppenverstärker, wird
den Eingangsklemmen 1, 2 eines Vierpols PB, der beispiles,-weise ein Pilotbandpaß
ist, eine Eingangsspannung UO zugeführt. Diese Eingangsspannung UO stellt beispielsweise
die
in einem Ubertragungaband enthaltenen Signale, also Nutzsignal
und Pilotsignal dar. An-den Ausgangsklemmen 3, 4 des Vierpols PB bildet sich die
Ausgangsspannung U2 aus, beispiclsweisc das aus dem Übertragungsband ausgefilterte
Pilotsignal. Damit ergibt sich für den Vierpol Pß einc Übcrtragungsfunktion U2 G
(#) = . Betrachtet man dic an den Klcmmen 4, 5 ent-U0 stehendc Spannung U3 im Verhältnis
zur Eingangsspannung U0, so ergibt sich eine neue Übertragungsfunktion S (#) = U3/U0
= U0 - U2/U0 = 1 - G (#), da die Spannung U3 die Differenz der Eingangsspannung
U0 und der Ausgangsspannung U2 des Vierpols PB ist. Die Spannung U3 stcllt somit
die Differenz der in Übertragungsband liegenden Signale und: des Pilotsignals, also
das Nutzsignal dar. Hat der Vierpol PB den Charakter eines Bandpasses nit G (#)
= 1 in der Durchlaßmittc und G (#) # 0 in den Sperrbcreichen, so nimmt S (#) den
Charakter einer Sperrc an mit S (&>) = 0 bei der Bandpaßmittenfrequenz und
S (#) # 1 in den Frequenzbercichen, die den Sperrbereichen des Bandpasses entsprechen.
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Die Ausgangssparjiung UA, die der-Spannung U3 proportional ist, ergibt
sich an Ausgang F2ab eines Übertragers 2. Die Ausgangsimpedanz ZA resultiert in
wesentlichen aus der Größe des Widerstandes R und den Übersctzungsverhältnis des
Übertragers U, sofern die Impedanz der Qucllc GV und die Ausgangsimpedanz Z2 des
Vierpols PB vernachlässigbar klcin sind.
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Wie bereits erläutert, wird die Pilotfrequenz und deren Umgebung dadurch
in Signalweg gesperrt, daß die Differenz der Eingangsspannung UO und der Ausgangsspannung
U2 des Pilotbandpasscs PB den Ausgang F2ab des Übertragers Ü zugeführt wird. Die
Ausgangsspannung U2 des Pilotbandpasses PB muß für die Pilotfrequenz nach Betrag-und
Phase mit der Eingangsspannung U0 übereinstimmen, damit ein Danpfungspol auftritt.
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In Bereich hoher Sperrdampfung a as (#) in der Umgebung der Pilotfrequenz
ist der Phasengang des Pilotbandpasses PB fürden Dämpfungsverlauf der Sperre verantwortlich,
da der Betrag
L :. ,.
-
.
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-% :'' , der Ausgangsspannung U2 des Pilotbandpasses PB in der Umgebung
dcr Durchlaßmittenfrcqucnz annähernd konstant blcibt. Der Verlauf der Sperrdämpfung
as (#) ist daher aus dem Phasengang des Pilotbandpasscs bcstimmbar:
Mit @ (#) ist dabci der Phasenwindel zwischen der Eingangsspannung Vo und der Aungangsspannung
U2 des Pilotbandpasses beseichnet. Beispiclsweisc bleibt die Sperrdämpfung as in
einen Bereich oberhalb und unterhalb der Sperrfrequent # 2,3 Np, wenn der Phasenwinkel
@ (#) # # 6° bleibt. Die tlöhe der Poldämpfung ap ergibt sich aus der Genauigkeit
der Übcreinstimmung der Beträge der Eingangsspannung U0 und der Spannung U2:
Eine Ändcrung der Durchlaßdämpfung des Pilotbandpasscs PB un # 0,01 @p vom Sollwert
bewirkt beispiclsweisc eine Vcrminderung der Poldämpfung ap von oc auf 4,6 Np. Für
die Dämpfungsverzcrrungen der Sperre sind in deren Durchlaßbereich die Sperrdämpfung
as und Sperrphase des Pilctbandpasses maßgebend. Durchlaßbereich der Sperre und
Sperrbercich des Pilotbandpasscs entsprechen einander. Eine Sperrdämpfung as des
Pilotbandpasses die größer als 4,6 Np ist, kann s.B. eine Dämpfungsverzcrrung der
Sperre im entsprcchenden Übertragungsband von maximal 0,01 Np zur Folgc haben und
dics auch nur dann, wenn der Phascnwindel dabei 180° beträgt.
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Fig. 2 zeigt eine ausführliche Schaltungsanordnung zur Trennung eines
Nutzsignals von einen in selben Übertragungsband befindlichen Filotsignal. Der Grundgruppenverstärker
GV speist einerseits über den Widerstand R die Primärwicklung des Übertragcrs U,
andererscits den nit den Transistoren T2, T3 als Diffcrenzverstärker ausgcbildcten
Pilotbandpaß mit dcr Eingangsapannung Uo. Die Eingangsspannung UO stellt dabei ein
breitbandiges Signal dar, das alle in Übertragungsband
liegenden
Signale umfaßt. Der Differenzverstärker, d-er von der Batteriespannung UB gespeist
wird, weist in seinen Eingangskreisen neben den Widcrständen R1, R2 eincn Schwingquarz
Q und einen veranderbaren Kondensator C1 auf. Dic Impedanzen des Schwingquarzes
Q und des Kondensntors Ci sind von der Prequenz der Eingangsspannung UO abhängig
und geben dem Diffcrcntialvcrstärker für dic Pilotfrequenz Bandpaßverhalten.
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Mit dem vcrunderbaren Kondensator C1 ist die Durchlaßmittc dieses
Pilotbandpasscs einstellbar. Dic Spannungsverstärkung des mit den Transistoren T2,
T3 aufgebauten Differenzverstlrkers, jeweils ven der Basis auf den Emitter der Transistorcn
T2, T3, ist durch die durch die Widerstände R3, R5 bedingte starke Gegenkopplung
fast gleich eins. Aus diesem Grunde ist die an Widerstand R3, der die Emittcr der
Transistoren T1, T2 verbind-et, auftretende Spannung U3 gleich der Differenz der
an den Widerständen R1, R2 anliegenden Spannungen. An Arbcitswiderstand R4 des-Tran3ist-ors
T3 wird die Ausgangsspannung U1 des als Differenzverstärker ausgebildeten Pilotbandpasses
abgegriffen und dem Pilotverstärker PV- zugeführt. Bei hoher Stromverstärkung des
Transistors T3, wenn also dessen Kollektorstron angenähert gleich dessen Enittcr-R4
strom ist, ist dic Ausgangsspannung U1 gegcben zu: U1 = U3 . .
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R3.
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Am Arbeitswidcrstand R6 dcs Transistors T2 entseht das Pilotsignal
als Spannung U1', die mit der Eingangsspannung UO bei der Pilotfrequenz in Betrag
und Phase übereinstimmt. Vom Arbeitswiderstand R6 wird dic Spannung U1' zum Transistor
T1 geführt, der als Impedanzwandlcrstufe dient und eine Spannungsverstärkung aufweist,
die ungefähr gleich cins ist. Am Emittcrwiderstand R7 bildet sich daraufhin eine
Spannung U2 aus, die niederohmig zur Verfügung steht. Die Spannung U2 wird ebenfalls
wie die Eingangsspannung UO der Primärwicklung des Ubertragers U zugeführt, der
an seinem Ausgang F2ab das Ubertragungsband mit den gesperrten Pilotsignal als Ausgangsspannung
UA zur Vcrfügung stellt. Der Ausgangsscheinwiderstand ZA beträgt: ZA#R/ü2, wobei
mit ü das Übersetzungsverhältnis
des Ubertragers Ü bezeichnet
ist. Dies gilt nicht nur für das im Übertragungsband enthaltene Nutzsignal, sonderen
auch für die gesperrte Pilotfrequenz, was gegenüber üblichen Pilotsperren, die in
der Umgebung der Sperrdämpfung einen großen Reflexiensfaktor aufweisen, einen Vorteil
bedeutet.
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Wenn jedoch zwischen der Spannung U2 und der Eingangsspannung UO des
Pilotverstärkers für die Pilotfrequenz eine geringfügige Phasenverschicbung besteht,
liegt der Sperrpol bei einer Frequenz etwas untcrhalb der Duchlaßmitte des Pilotbandpasses
PB. Diesc Phasenverschiebung rührt daher, daß durch den Transistor T2 außer dem
Strom, der sich aus der Spannung U3 und dem Widerstand R3 ergibt, auch noch ein
Strom fließt, der aus der am Widerstand R2 und damit am Einitter des Transistors
T2 licgenden Spannung und dem Widerstand R5 resultiert.
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Eine Kompensation der Phasenverschiebung wird nun dadurch erreicht,
daß man den Widerstand R3, der zwischen den Emittern der Transistoren 22 und T3
liegt, durch Parallelschalten eines Kondensators C2 mit kapazitiver Phase behaftet.
Dieser Phasenwinkel beträgt nur einige Grad und. verändert das Dämpfungsverhalten
des Bandpasses nicht.
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5 Patentansprüche 2 Figuren