DE2723172C3

DE2723172C3 - Rauschunterdrückungssystem, insbesondere für Kassetten-Magnetbandgeräte

Info

Publication number: DE2723172C3
Application number: DE2723172A
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Tokio Endoh; Hideshi Yokohama Kira; Kazuo Kawasaki Kitagawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-23
Publication date: 1980-07-24
Also published as: US4162462A; DE2723172A1; JPS52142409A; GB1585402A; DE2723172B2; JPS5725091B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Rauschunterdrückungssystem, bestehend aus einem Kompressor mit einem spannungsgesteuerten Verstärker zum Pressen des

ίο dynamischen Bereiches eines Eingangssignal;; in Abhängigkeit von seiner Amplitude und zur Lieferung des gepreßten Signals zu einem Signalübertragungsmedium, und aus einem Expander mit einem spannungsgesteuerten Verstärker zum Dehnen des dynamischen Bereichs

is eines Ausgangssignals des SignalDbertragungsmedium entsprechend seiner Amplitude, wobei der Expander eine auf die Übertragungsfunktion des Kompressors bezogene, jedoch inverse Übertragungsfunktion aufweist

Aus der DE-OS 21 27 682 ist bereits ein Rauschunterdrückungssystem mit einem Kompressions· und Expansionssystem bekannt Sei diesem bekannten Rauschunterdrückungssystem sollen Erscheinungen wie beispielsweise induktives Rauschen und Verzerrungen des Nutzsignals weitgehendst ausgeschaltet werden und es soll somit eine verbesserte Eingangs-Ausgangskennlinie bzw. geringerer Klirrfaktor realinert werden. Hierzu enthält der Kompressor dieses bekannten Systems eine Kompressionsschaltung und eine erste

jo Steuerschaltung, wobei das Kompressionsverhältnis des Eingangssignals nach. Maßgabe einer der Kompressionsschaltung zugeführten Steuerspannung verändert werden kann und die erste Steuerschaltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Kompressions-

r> schaltung ein Steuersignal erzeugt Das Expansionssystem enthält eine Verstärkerschaltung mit einer Gegenkopplung und eine zweite Steuerschaltung, wobei das Ober ein Signalübertragungssystem übertragene Ausgangssignal des Kompressors eis Eingangssignal der

•to Verstärkerschaltung zugeführt wird. Die Expansionsschaltung ist dabei in der Rückkopplungsschleife der Verstärkerschaltung angeordnet und das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung ist zu deren Eingang zurückgeführt Das über das Übertragungssystem übertragene Ausgangssignal des Kompressionssystems gelangt als Eingangssignal zur zweiten Steuerschaltung, die dann nach Maßgabe des Pegels ihres Eingangssignals die der Expansionsschaltung zugeführte Steuerspannung erzeugt Weiter wird bei diesem bekannten

System ein die Gesamtamplituden-Steuercharakteristik

des Kompressors darstellender Koeffizient und ein

Rückkopplungsverhältnis derart ausgewählt daß sie

etv'a einander gleich sind.

Bei diesem bekannten Rauschunterdrückungssystem

■>·> wird von dem Kompressorabschnitt ein großes Anhebungsausmaß für eine höhere Frequenzkomponente des Eingangssignals vorgesehen, wenn das Eingangssignal einen niedrigen Pegel besitzt Wenn jedoch das Eingangssignal einen hohen Pegel besitzt so

μ wird ein kleines Anhebungsausmaß für die höhere Frequenzkomponente realisiert

Aus der DE-OS 25 37 998 ist eine Schaltungsanordnung zur Behandlung von Wechselstromsignalen bekannt die mehrere Variolosser enthält welche

h5 jeweils eine veränderbare Verstärkungskennlinie aufweisen und deren jedem eine gesonderte Steuereinheit zugeordnet ist Die Variolosser sind zwischen den Eingang und den Ausgang der Schaltungsanordnung

hinteremandergeschaJtet, wobei zwischen den einzelnen Variolossern jeweils ein Pufferverstärker vorgesehen ist, um eine Impedanzentkopplung zwischen den Variolossern zu erhalten. Jedem Variolosser ist ein Filternetzwerk zugeordnet, um die veränderbare Verstärkungs}cenn!inie des betreffenden Variolossers jeweils auf ein gesondertes für diesen Variolosser exklusives Betriebsfrequenzband zu begrenzen und für andere Frequenzen eine nahezu konstante Verstärkung zu erreichen. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung werden die Impedanzwerte der Variolosser durch Steuereinheiten gesteuert Die Variolosser werden durch die Niedrigfrequenzkomponente und die höhere Frequenzsignalkomponente eines Eingangssignals jeweils angesteuert oder mit anderen Worten die Variolosser sprechen nicht auf die Signalpegel des gesamten Frequenzbandes an.

Schließlich ist aus der Zeitschrift »Funkschau 1974«, Heft 11, Seite 403—404 ein hochwertiges Rauschunterdrückungssystem bekannt, welches einen Aufnahmeverstärker, eine Regelschaltung, einen Kassettenrekorder und einen Wiedergabeverstärker umfaßt. Bei diesem bekannten Rauschunterdrückungssystem wird aas Ausmaß der Anhebung eines oberhalb von 200Hz liegenden Frequenzbereiches in Abhängigkeit von dem Eingangssignal einer Signalkomponente von 200Hz verändert Bei diesem bekannten System werden jedoch Frequenzen, die unterhalb von 200 Hz liegen, überhaupt nicht verarbeitet

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Rauschunterdrückungssystem der eingangs definierten Art zu schaffen, welches insbesondere für Kassettenmagnetbandgeräte geeignet ist und einen verbesserten Rauschabstand gewährleistet

Ausgehend von dem Rauschunterdrückungssystem der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kompressor eine derartige Übertragungsfunktion aufweist, daß bei Anlegen eines Eingangssignals mit hohem Signalpegel die Verstärkung im Kompressor herabgesetzt und das Hervorhebungsausmaß in einem spezifischen Frequenzbereich eines NF-Betriebsbereichs-Frequenzbandes, mit Ausnahme eines Hauptfrequenzbereichs, in welchem der Hauptanteil der Signalenergie typischerweise liegt gering wird, und bei einem Eingangssignal mit niedrigem oder mittlerem Signalpegel die Verstärkung im Kompressor und das Hervorhebungaausmaß für den spezifischen Frequenzbereich groß wird.

Erfindungsgemäß werden also — im Gegensatz zur bekannten Technik — sowohl die Verstärkung als auch das Ausmaß der Anhebung oder Hervorhebung von bestimmten Frequenzbereichen in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals verändert, wobei das Ausmaß der Anhebung oder Hervorhebung so gesteuert wird, daß es von der Signalenergie jedes Frequenzbereiches abhängig bzw. unterschiedlich ist

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Rauschunterdrückungssystems mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig.2 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinie einiger Schaltungsbauteile des Systems gemäß Fig. 1.

Fig,3 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinie einer gesteuerten Verstärkerschaltung beim Kompressor des Systems gemäß F i g, I,

Fig,4 eine graphische Darstellung der Kennlinien einer gesteuerten Verstärkerschaltung beim Expander gemäßFig,!,

Fig,5 ein Blockschaltbild der gesteuerten Verstärkerschaltung beim Kompressor des Systems gemäß Fig,!,

ίο Fig.6 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinien der Strecke Vq\—V;\ gemäß F i g. 5,

Fig,7 ein Blockschaltbild einer gesteuerten Verstärkerschaltung beim Expander gemäß F i g. 1,
Fig.8 eine graphische Darstellung der Frequenz-

) 5 kennlinien der Strecke Vm. — Vi_n gemäß F i g. 7,

Fig.9 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der gesteuerten Verstärkerschaltung des Kompressors gemäß F i g. 1,
Fig. 10 und U weitere Beispiele für gesteuerte

Verstärkerschaltungen des Kompressors,

F i g. 12 und 13 weiter abgewandelte Azjsfühningsformen der gesteuerten Verstärkerschaltucgen von Kompressor und Expander,
Fig. 14 eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinie der Strecke Voi - Vn gemäß F i g. 5 und

F i g. 15 ein Blockschaltbild einer Abwandlung des Systems gemäß F i g. 1.

Im folgenden ist zunächst das Rauschunterdrückungssystem gemäß Fi g. 1 erläutert Gemäß Fig. 1 wird ein

jo Eingangstonsignal V₁ an eine Eingangsldemme 12 eines Kompressors 11 angelegt und dann zu einer noch näher zu beschreibenden gesteuerten Verstärkerschaltung 13 geleitet Das in letzterer verstärkte Signal wird zu einem Aufzeichnungsgerät 14, etwa einem Kassettenrekorder, und einer Bewertungsschaltung 15 geleitet Das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 13 wird durch eine in letzterer enthaltene, noch näher zu erläuternde Voranhebeschaltung bezüglich der hohen Frequenzen angehoben. Der Frequenzgang der Voranhebeschaltu.ng ist in F i g. 2 durch die gestrichelte Linie dargestellt Bei dieser Kennlinie wird der Scheitelwert des Signals gegenüber dem Sättigungspegel des Aufzeichnungsgeräts 14 klein, so daß das Signal im höheren Frequenzbereich verzerrt wird. Aus diesem Grand wird die Bewertungsschaltung 15 benötigt Mit anderen Worten: Die Bewertungsschaltung 15 wird zur Vermeidung dieses Mangels benutzt Der Frequenzgang der Bewertungsschaltung 15 besitzt die durch die strichpunktierte Linie in Fi g. 2 dargestellte Kennlinie. Durch

so Anlegung des Ausgangssignals der Bewertungsschaltung 15 an einen Pegeldetektor 16 wird dessen Ansprechempfindlichkeit bei hohen Frequenzen verbessert Das durch eine derartige Kennlinie des Pegelfühlers 16 geformte Ausgangssignal wird der gesteuerten Verstärkerschaltung 13 eingegeben; bei diesem Signal handelt es sich um ene mit V_ci bezeichnete Steueigleichspannung.

Das der gesteuerten Verstärkerschaltung 13 zugeführte Ausgangssignal V_c\ des Pegelfühlers 16 dient zur Steuerung des Vemärkungsgrads und der Frequenzkennlinie bzw. des Frequenzgangs der Schaltung 13. Der Frequenzgang der Verstärkerschaltung; 13 ist beispielsweise, bezogen auf den Parameter der Steuerspannung Vd, in Fig.3 veranschaulicht Wenn die Steuerspannung Vd hoch ist, sind die Frequenzgangkurven unabhängig von der Spannung V_c\ jeweils einander ähnlich, wobei der höhere Frequenzbereich stark angehoben wird. In diesem Fall wird nur der

Verstifkuflgsgrad durch die Spannung V_ci gesteuert, je höher die Steuerspannung V,₍ wird, um so starker nimmt der Verstärkungsgrad zu. Wenn die Steuerspannung Ve t nahezu null Volt erreicht, wird der Verstärkungsgrad im höheren Frequenzbereich starker verrin- s gert als im Niedrig' und Mittelfrequenzbereich unter 500 Hz. Der Pegelfahler 16 liefert die Steuerspannung Vci mit hohem Wert, wenn der Eingangssignalpegel von der Bewertungsschaltung 15 niedrig ist, und mit nahezu null Volt bei hohem Pegel.

Wenn hierbei das Eingangssignal K-zum Kompressor 11 einen niedrigen Pegel besitzt, wird es in der gesteuerten Verstärkerschaltung 13 unter Anhebung seiner höheren Frequenzkomponenten verstärkt. Wenn das Signal V, dagegen hoch ist, wird es unter Erhöhung des Scheitelwertes bezüglich seines Pegels verkleinert. Zusatzlich werden dabei die höheren Frequenzkomponenten weniger stark angehoben, so daß der Scheitelwert bei hohen Frequenzen stärker erhöht wird.

Das Ausgangssignal des Kompressors 11 wird dem Aufzeichnungsgerät 14 zugeführt. Das vom Aufzeichnungsgerät 14 wiedergegebene Signal wird einer gesteuerten Verstärkerschaltung 19 und einer Bewertungsschaltung 20 in einem Expander 18 zugeführt.

Wie durch die ausgezogene Linie in F i g. 2 angedeu- « tet, wird dieses Signal bei hohen Frequenzen durch die Entzerrerschaltung in der noch näher zu erläuternden gesteuerten Verstärkerschaltung 19 entzerrt. Die in diesem Teil der Schaltung vorgesehene Bewertungsschaltung 20 besitzt eine Kennlinie praktisch entspre- μ chend derjenigen der Schaltung 15 zur Lieferung einer Steuergleichspannung desselben Absolutwerts, wenn der Ausgangspegel des Kompressors 11 dem Eingangspegel des Expanders 18 gleich ist. Wenn das Ausgangssignal der Bewertungsschaltung 20 an den r> Pegelfühler 21 angelegt wird, wird ersichtlicherweise dessen Ansprechempfindlichkeit bei hohen Frequenzen verbessert. Das Ausgangssignal des Pegelfühlers 21 wird als Gleichstrom-Steuersignal V_c2 an die gesteuerte Verstärkerschaltung 19 angelegt. Letztere besitzt die aus der graphischen Darstellung von F i g. 4 ersichtliche Kennlinie, welche derjenigen der gesteuerten Verstärkerschaltung i j des Kompressors 1 i gemäß F i g. j entgegengesetzt bzw. invers ist.

In Fig.5 ist ein Beispiel für eine gesteuerte Verstärkerschaltung 13 zur Verwendung beim Kompressor 11 dargestellt Ein einer Eingangsklemme 12 zugeführtes Tonsignal wird an einen spannungsgesteuerten Verstärker (VCA) 131 und an einen Invertierverstärker 132 angelegt Letzterer ist an der Ausgangs- w klemme mit dem einen Ende eines Kondensators 133 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 133 liegt Ober einen Widerstand 134 an Masse. Der Kondensator 133 und der Widerstand 134 stellen ein Hochpassfilter 136 dar. Der Ausgang des Filters 136 ist mit der einen Eingangsklemme eines Addierers 137 verbunden, dessen andere Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme des spannungsgesteuerten Verstärkers 131 und dessen Ausgang mit einer Voranhebeschaltung 138 verbunden ist Der Ausgang der Schaltung 138 liegt an der Ausgangsklemme 139 der gesteuerten Verstärkerschaltung 13. Der spannungsgesteuerte Verstärker 131, dessen Verstärkungsfaktor A durch das Gleichstrom-Steuersignal V_fi gesteuert wird, besitzt eine flache Frequenzgangkurve. Die Ausgangssignale des span- o=> imngsgesteuerten Verstärkers und das Ausgangssigna! des Invertierverstärkers 132, das über das Hochpaßfilter 136 erhalten wird, werden im Addierer 137 summiert, worauf das summierte Signal seinerseits an die Voranhebeschaltung 138 angelegt wird. Die Übertragungsfunktion A/(f/*jT zwischen dem an die Klemme 12 anzulegenden Eingangssignal Vn und dem Ausgangssignal V« des Addierers 137 bestimmt sich durch folgende Formel:

A- I

H(P) =

V_n

= A

I + P

in welcher A den Verstärkungsfaktor bedeutet. Dabei gelten Ρ·=βύ_η ω_η= er, worin ω die Winkelfrequenz, cdie Kapazität des Kondensators 133 und r den Widerstandswert des Widerstands 134 bedeuten. Fig.6 veranschaulicht den Frequenzgang dieser Übertragungsfunktion H(P) für (ü„ = 5828 s -' innerhalb des Bereichs des Verstärkungsfaktors von -4£0(dB). Das Ausganassignal Vm des Addierers 137 wird der Voranhebeschaltung 138 mit einer durch die gestrichelte Linie in Fig.2 dargestellten Hochfrequenz-Anhebecharakteristik zugeführt, wobei die Steuerspannung K-, auf die vorher erwähnte Weise zur Änderung seiner Amplitude geändert wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Amplitude klein ist, ist gemäß F i g. 3 die Größe der Anhebung der höheren Frequenzen im Vergleich zu einer grcQen Amplitude geringer. Die gesteuerte Verstärkerschaltung 19 im Expander 18 ist in Fig.7 gezeigt. Die Übertragungsfunktion Hd(P) zwischen den Signalen Vm und V02 entspricht dabei der folgenden Gleichung:

ml. ^=

Hd(P) =

I	+ Γ	I +	P
A			A - I
	I +	P

Gemäß Fig.7 wird das vom Aufzeichnungsgerät 14 wiedergegebene Signal K/an eine Eingangsklemme 181 und sodann über eine Entzerrerschaltung 187 an die eine Eingangskiemme eines Addierers iS2 angelegt, dessen anderer Eingang an den Ausgang eines Hochpaßfilters

183 aus einem Widerstand 184 und einem Kondensator 185 angeschlossen ist. Das eine Ende des Widerstands

184 liegt an Masse. Der Ausgang des Addierers 182 ist mit einem Eingang eines spannungsgesteuerten Verstärkers 186 gekoppelt. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Verstärkers 186 ist an das Eingangsende des Hochpaßfilters 183 angeschlossen, und sein Ausgang-Signal wird außerdem als Ausgangssignal K₀₂ zu einer Ausgangsklemme 23 geliefert. Der spannungsgesteuerte Verstärker 186 mit flacher Frequenzgangkurve wird bezüglich seines Verstärkungsfaktors A durch die Steuerspannung V_c2 vom Pegelfühler 21 gemäß Fig. 1 gesteuert Bei dieser Konstruktion ist die Übertragungsfunktion des Expanders 18 auf diejenige des Kompressors Il nach Art einer reziproken Funktion bezogen, und sie besitzt die Durchlaßkennlinie gemäß F i g. 4.

Die Kennlinien der gesteuerten Verstärkerschaltung 13 des Kompressors 11 sind in Fi g. 3 dargestellt Es ist jedoch zu beachten, daß diese Verstärkerschaltung 13 nicht hierauf beschränkt ist Vielmehr kann jede Schaltung verwendet werden, sofern sie dem Grundgedanken genügt, daß bei einer Änderung des Verstärkungsfaktors mit einer Änderung der Steuerspannung V_ri die Größe der Anhebung bei hohen Frequenzen,

wenn der Verstärkungsfaktor klein ist, kleiner ist als die Anhebungsgröße bei großem Verstärkungsfaktor. Tatsächlich kann die gesteuerte Verstärkerschaltung 19 ebenfalls nach ähnlichen Gesichtspunkten ausgelegt sein.

Mit dem Rauschunterdrückungssystem, bei welchem die gesteuerten Verstärkerschaltungen 13 und 19 gemäß Fi g. 5 und 7 in den Kompressor 11 bzw. den Expander 18 einbt/ogen sind, lassen sich zahlreiche vorteilhafte Wirkungen erzielen. Im Mittel- und Niedrigbereich des Pegels der Eingangssignale wird wie bisher die Pressung und Dehnung mit ausreichendem Dynamikbereich zugelassen, und die Kennlinie wird als logarithmische gerade Kurve wiedergegeben. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit für eine Pegelanpassung zwischen Kompressor und Expander. Wenn beim gesamten Tonfrequenzbereich-Eingangssignal der Signalpegel niedrig und der Verstärkungsgrad der gesteuerten Verstärkerschaltung hoch ist, wird eine ausreichende Anhebung im höheren Frequenzbereich erzielt, so daü das Signal/Rauschen-Verhältnis verbessert und die Störsignal-Modulationswirkung wesentlich vermindert wird. Wenn dagegen in der gleichen Betriebsart der Signalpegel hoch und der Verstärkungsgrad niedrig ist, ist die Anhebungsgröße gering, so daß eine Sättigung bei hohen Frequenzen kaum stattfindet Bei hohem Pegel ändert sich die Anhebungsgröße mit dem Eingangssignalpegel. Infolgedessen muß der Signalpegel beim Pressen an denjenigen beim Dehnen angepaßt werden. Der Verstärkungsgrad des spannungsgesteuerten Verstärkers wird jedoch im unteren und mittleren Bereich des Eingangssignals, in welchem der größte Teil der Musiktöne vorhanden ist, nicht so stark verringert. Infolgedessen wird bei Verwendung der gesteuerten Verstärkerschaltung 13 gemäß F i g. 5 der Frequenzgang gemäß Fig.6 nur wenig verändert, so daß sich auch die Anhebungsgröße wenig ändert. Aus diesem Grund ergibt auch eine vergleichsweise grobe Anpassung des Signalpegels einen natürlichen Toneindruck.

In F i g. 9 ist ein anderes Beispiel für die gesteuerte Verstärkerschaltung dargestellt. Bei dieser Schaltung wird ein Eingangssignal V, an eine Eingangsklemme 70

Tiefpaßfilter 72 verteilt, an denen das Signal in die höheren Frequenzkomponenten sowie die Niedrig- und Mittelfrequenzkomponenten aufgeteilt wird. Die Ausgänge der beiden Filter 73 und 72 werden durch spannungsgesteuerte Verstärker 73a bzw. 736 gesteuert In diesem Fall wird der Steuerungsgrad des spannungsgesteuerten Verstärkers 73a durch die Steuerspannung V_r mittels einer Koeffizienten-Multiplizierschaltung 74a auf einen größeren Wert eingestellt als derjenige des spannungsgesteuerten Verstärkers 736 mittels einer Koeffizienten-Multiplizierschaltung 746. Aufgrund dieser Schaltungskonstruktion ist die Anhebungsgröße bei hohen Frequenzen, wenn der Verstärkungsgrad zwischen Eingang und Ausgang groß ist, im Vergleich zu einem kleinen Verstärkungsgrad groß. Die gesteuerte Verstärkerschaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eignet sich somit für das erfindungsgemäße Rauschunterdrückungssystem. Die Ausgangssignale der jeweiligen spannungsgesteuerten Verstärker 73a und 736 werden in einem Addierer 75 summiert, und das summierte Signal wird sodann einer Ausgangsklemme 76 zugeführt Wie bei den vorherigen Beispielen wird hierdurch der Rauschabstand zweckmäßig verbessert Die Anhebungsgröße besitzt jedoch keinen konstanten Pegelbereich, so daß der Signalpegel in der Preß-Betriebsart genau an denjenigen in der Dehn-Betriebsart angepaßt sein muß. Bei Verwendung der Koeffizienten-Multiplizierschaltung ?4e mit nicht linearer Kennlinie läßt sich ohne weiteres die Frequenzgangkurve gemäß F i g. 6 erzielen. Weiterhin können durch entsprechende Wahl der Eigenschaften bzw. Kennlinien dieser Multiplizierschaltungen 74a und 74b die Preß- und Dehncharakteristika ohne weiteres so gewählt werden, daß sie den Eigenschaften des Übertragungsmediums

ίο 14, d. h. des Aufzeichnungsmediums, angepaßt sind. Bei den Beispielen gemäß Fig.5 und 7 sind nichtinvertierende, spannungsgesteuerte Verstärker 131 und 186 vorgesehen, obgleich auch invertierende, spannungsgesteuerte Verstärker verwendet werden können. Für

r> diesen Fall ist ein gesteuerter Verstärker mit einem invertierenden Verstärker in F i g. 10 und ein solcher mit einem nichtinvertierenden Verstärker in F i g. 11 dargestellt
Gemäß Fig. 10 wird das an die Eingangsklemme 12 angelegte Eingangssignal V₁, einem invertierenden spannungsgesteuerten Verstärker 131a und einem Hochpaßfilter 136 aus einem Kondensator 133 und einem Widerstand 134 zugeführt. Das bezüglich der Polarität invertierte Ausgangssignal des Verstärkers

>5 131a und das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 1% werden an einem Addierer 137a zur Lieferung eines Ausgangssignals Voi addiert. Durch Verwendung des Addierers 137a wird dabei die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangssignalen von Verstärker 131a

to und Hochpaßfilter 136 erhalten.

F i g. 11 zeigt eine Abwandlung der Schaltung gemäß Fig. 10. Gemäß Fig. 11 wird das Eingangssignal V₁₁ von der Eingangsklemme 12 einem nichtinvertierenden, spannungsgesteuerten Verstärker 1316 und einem

r. Hochpaßfilter 136 aus einem Kondensator 133 und einem Widerstand 134 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 1316 und das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 136 werden einer Subtrahierschaltung 1376 zugeführt um eine Spannungsdifferenz zwischen

ίο den Ausgangssignalen des Verstärkers 1316 und des Hochpaßfilters 136 zu erhalten.
Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen weitere .i„ f.-.- :- An

gesteuerte Verstärkerschaltungen gemäß F i g. 5 und 7.

4^r> In Fig. 12 ist die gesteuerte Verstärkerschaltung 13 im Kompressorteil dargestellt während Fig. 13 die entsprechende Verstärkerschaltung 19 im Expanderteil zeigt Bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 5 und 7 werden nichtinvertierende, spannungsgesteuerte Ver-

w stärker 131 und 136 verwendet welche die Spannungsverstärkung variieren, während bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 12 und 13 invertierende, spannungsgesteuerte Verstärker 143 und 151 verwendet werden können Die invertierenden, spannungsgesteuerten Verstärker 143 und 151 sind solche invertierende Stromverstärker, bei denen der Stromverstärkungsgrad entsprechend der Steuerspannung variiert wird, und bei denen dann, wenn ein Strom in die Eingangsklemme fließt, auch ein Strom zu ihrer Ausgangsklemme fließt

μ Für die spannungsgesteuerten Verstärker 143,151 kann beispielsweise ein spannungsgesteuerter Verstärker gemäß der US-PS 37 14 462 verwendet werden, so daß auf eine nähere Erläuterung in der vorliegenden Beschreibung verzichtet werden kann.

Gemäß F i g. 12 wird eine Eingangsspannung Vn nach der Umwandlung in einen Strom durch einen Widerstand 142 dem spannungsgesteuerten Stromverstärker 143 eingespeist, in welchem sie um einen durch die

Spannung V_e _t bestimmten Verstärkungsfaktor multipliziert wird. Der multiplizierte bzw. vervielfachte Strom wird sodann an einen Additionspunkt 150 angelegt. Andererseits wird die Eingangsspannung Ki an den Additionspunkt ISO auch Über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 144 und einem Kondensator 14S eingespeist, die eine HochpaBfilterschaltung bilden. Wenn mit r, c, Ό und A die Widerstandswerte der Widerstände 142 und 144, der Kapazitätswert des Kondensators 145, die Winkelfrequenz bzw. die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers bezeichnet werden, läßt sich die Beziehung der Eingangsspannung V, ι zu einem Produkt aus dem Widerstandswert λ des Widerstands 144 und dem zum Additionspunkt 150 fließenden Strom /„durch folgende Gleichung ausdrücken:

A,-\
A₁

ι + r

Gleichung (3) ist daher identisch mit Gleichung (I), so daß sie die Kennlinie gemäß Fig.6 angibt. Der Strom wird einer Voranhebeschaltung 151 zugeführt, die aus einem Operationsverstärker 147 mit einer Bewertungsschaltung 148 auf der Gegenkopplungsstrecke besteht. Der Ausgang der Voranhebeschaltung ist mit einer Ausgangsklemme 149 verbunden. Der gesteuerte Verstärker gemäß Fig. 12 besitzt die im folgenden beschriebene Beziehung zum Verstärker gemäß F i g. 5. Ein Schaltungsabschnitt von der Eingangsklemme 12 bis zum Addierer 137 (Fig. 5) entspricht dem Schaltungsabschnitt von der Eingangsklemme 141 bis zum Additionspunkt 150 gemäß F i g. 12, und die Voranhebeschaltung 138 entspricht der gleichen Schaltung 151 gemäß Fig. 12. Der Frequenzgang des gesteuerten Verstärkers gemäß Fig. 10 entspricht Fig.3, ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5.

Gemäß Fig. 13 wird eine Eingangsspannung V₁₂ an eine Eingangsklemme 158 angelegt und über eine der Bewertungsschaltung 148 gemäß Fig. 12 äquivalente Entzerrerschaltung 150 geleitet, deren Ausgangsstrom

άΓινΟΓ *^_a ΖΊ

geführt wird, an welchem der Strom durch einen durch die Spannung K-2 gesteuerten bzw. bestimmten Verstärkungsfaktor multipliziert wird. Der multiplizierte bzw. vervielfachte Strom wird durch einen Strom/Spannungs-Wandler 159 mit einem Operationsverstärker 155 und einem Widerstand 156 für Gegenkopplung in eine Spannung umgewandelt. Die umgewandelte Spannung wird von einer Ausgangsklemme 157 abgenommen. Die Spannung des Wandlers 159 wird über eine eine Hochpaßfilterschaltung bildende Reihenschaltung 153 aus einem Widerstand 152 und einem Kondensator 154 zum Eingang des spannungsgesteuerten Verstärkers 151 zurflckgekoppelt. Auf diese Weise wird die nachstehend definierte Beziehung Hu(P) zwischen einer Ausgangsspannung VO2 und einem Wert /mi χ r erhalten, der durch Multiplizieren eines Widerstandswerts r des Widerstands 152 mit einem zum Additionspunkt 160, an welchem Eingangssignal und Rückkopplungssignal addiert werden, fließenden Strom Imi erhalten wird.

Qr ' I+P-(\-Ai)
mit A₁ = Ι/Λ, H)

H₁,

I + P

\ + P
A-J

Gleichung (5) entspricht somit Gleichung (2), welche die Kennlinie gemäß F i g. 8 angibt.

Das Ansprechen des Ausgangs V!» des gesteuerten Verstärkers gemäß Fig. 13 auf ein Eingangssignal K₂ ist, ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7, in F i g. 4 veranschaulicht.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 5 ist die Kennlinie (der Strecke) VOt-Ki, in einem Bereich von /\<0(dB) aufgetragen, entsprechend Fig. 14. Dies bedeutet, daß der Verstärkungsgrad beim Anliegen eines großen Signalpegels exponentiell verringert wird, und wenn er in diesen Bereich fällt, wird der Frequenzgang im höheren Frequenzbereich, verglichen zu dem im Mittel- und Niederfrequenzbereich, angehoben. Infolgedessen tritt im höheren Frequenzbereich eine Signaiverzerrung und außerdem eine Modulation des Störsignals aufgrund modulierter Störsignale auf. Wenn bei der Schaltung gemäß Fig. 13 A kleiner ist als 0(dB) (A<0{dB)), nämlich A,>\ gemäß Gleichung (4), wird die Arbeitsweise der Schaltung instabil, weil der imaginäre bzw. gedachte Teil des Nenners einer Übertragungsfunktion negativ wird. Zur Vermeidung eines solchen Zustands werden die Spannungen K-1. Kj zur Ansteuerung des spannungsgesteuerten Verstärkers auf einen zweckmäßigen Wert begrenzt. Fig. 15 ist ein Blockschaltbild, in welchem Begrenzer 17 und 22 zur Steuerung der Spannungen Ki bzw. K-2 einmal zwischen einen gesteuerten Verstärker 13 und einen Pegelfühler 16 und zum anderen zwischen einen gesteuerten Verstärker 19 und einen Pegelfühier 21 eingefügt sind.

Bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 5 und 7 sind die Voranhebeschaltung 138 und die Entzerrerschaltung 187 an den unmittelbar mit dem Aufzeichnungsgerät verbundenen Seiten angeordnet. Diese Schaltungen 138 und 187 können jedoch auch an den Seiten der gesteuerten Verstärkerschaltungen .»ngeord-

bzw. 23 des Rauschunterdrückungssystems angeschlossen sind. In diesem Fall wird die gleiche Wirkung wie im zuerst beschriebenen Fall erzielt.

Obgleich sich die beschriebenen Ausführungsformen für die Verbesserung des Signal/Rauschen-Verhältnisses bei hohen Frequenzen durch Anhebung der höheren Frequenzkomponenten eignen, ist die Erfindung auch auf die Verbesserung des Signal/Rauschen-Verhältnisses bei niedrigen Frequenzen durch Anhebung der Niedrigfrequenz-Komponenten anwendbar. Durch Anhebung sowohl der Niedrig- als auch der höheren Frequenz-Komponenten kann dieses Verhältnis sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen verbessert werden. Das erläuterte System kann in Verbindung mit einer Schaltung bzw. Anordnung benutzt werden, bei welcher der Anhebungsbereich entsprechend dem Spektralumfang des Eingangssignals K gesteuert wird. Kurz gesagt, läßt sich das Rauschunterdrückungssystem wie folgt definieren: Unter der Voraussetzung, daß ein erster Frequenzbereich ein fester Bereich mit einer Anzahl von Signalkomponenten oder ein variabler, sich mit den Frequenzkomponenten eines Signals ändernder bereich ist, während ein zweiter Frequenzbereich ein solcher ist, der eine Anzahl von Störsignal-Komponenten enthält und außerhalb des ersten Frequenzbereichs

liegt, wk'd in der Preßbetriebsart die Verstärkung des ersten Frequenzbereichs entsprechend der Abnahme des Eingangssignalpegels vergrößert und entsprechend .'er Erhöhung dieses Pegels verkleinert, während die Anhebungsgröße des zweiten Frequenzbereichs gegen· über derjenigen des ersten Frequenzbereichs bei Verkleinerung des Eingangssignalpegels erhöht und bei Vergrößerung dieses Pegels verringert wird. In der Dehnbetriebsart arbeitet das Rauschunterdrückungssystem in der entgegengesetzten Weise. ι η Erfindungsgemäß wird der Rauschabstand beträcht-

lieh verbessert. Wenn zudem der Signalpegel niedrig ist, wird die Anhebungsgröße ausreichend erhöht, so daß durch den Musiktonpegel modulierte Störsignale kaum zu hören sind und bei hohem Signalpegel der Pegel bei den hohen Frequenzen nicht so stark ansteigt Infolgedessen kann auch bei Anwendung der erläuterten Rauschunterdrückungssystems auf ein Aufzeichnungsmedium mit hohem Störpegel und niedrigem Sättigungspegel, beispielsweise auf das Kassettenmagnetband sogenannter Kassettenrekofder, eine zufriedenstellende Störunterdrückung erzielt werden.

I liei/ii I 2 lihill

Claims

Patentansprüche;

1. Rauschunterdrückungssystem, bestehend aus einem Kompressor mit einem spannungsgesteuerten Verstärker zum Pressen des dynamischen Bereiches eines Eingangssignals in Abhängigkeit von seiner Amplitude und zur Lieferung des gepreßten Signals zu einem Signalübertragungsmedium, und aus einem Expander mit einem spannungsgesteuerten Verstärker zum Dehnen des dynamischen Bereiches eines Ausgangssignals des Signalübertragungsmedium entsprechend seiner Amplitude, wobei der Expander eine auf die Übertragungsfunktion des Kompressors bezogene, jedoch inverse Übertragungsfunktion aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (11) eine derartige Übertragungsfunktion aufweist, daß bei Anlegen eines Eingangssignals mit hohem Signalpegel die Verstärkung im Kompressor herabgesetzt und das Hervorhebungsausmaß in einem spezifischen Frequenzbereich eines NF-Betriebsbereichs-Frequenzbandes, mil Ausnahme eines Hauptfrequenzbereichs, in welchem der Hauptanteil der Signalenergie typischerweise liegt gering wird, und bei einem Eingangssignal mit niedrigem oder mittlerem Signalpegel die Verstärkung im Kompressor erhöht find das Hervorhebungsausmaß für den spezifischen Frequenzbereich groß wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (11) einen ersten Pegeldetektoi- (16) enthält, um den Pegel eines Ausgangssignals des Kompressors (11) festzustellen und eine erste verarbeitende Schaltung (13) enthält, die das Eingangssignal entsprechend dem Ausgangssignal des ersten Pegeldetektors (16) derart verarbeitet, daß die Verstärkung der ersten verarbeitenden Schaltung (13) für ein Eingangssignal mit hohem Signalpegel niedrig wird und das Hervorhebungsausmaß in dem spezifischen Frequenzbereich gering wird und für ein Eingangssignal mit niedrigem mittlerem Signalpegel die Verstärkung groß wird und das Hervorhebungsausmaß für den spezifischen Frequenzbereich groß wird, daß der Expander (18) einen zweiten Pegeldetektor (21) enthält, um den Pegel des Eingangssignals des Expanders (18) festzustellen und weiter eine zweite verarbeitende Schaltung (19) enthält, welche das Eingangssignal des Expanders (18) entsprechend der Ausgangsgröße des zweiten Pegeldetektors (21) verarbeitet, wobei die zweite verarbeitende Schaltung (19) eine auf die Übertragungsfunktion der ersten verarbeitenden Schaltung (13) bezogene, jedoch im wesentlichen inverse übertragungsfunktion aufweist

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pegeldetektor (16) eine erste Bewertungsschaltung (15) enthält, die an den Ausgangsanschluß des Kompressors (U) angeschlossen ist, um die Energie des Ausgangssignals des Kompressors (11) in dem spezifischen Frequenzbereich zu bewerten, und weiter einen ersten PegelfOhler enthält, um den Pegel eines Ausgangs· signals der ersten Bewertungsschaltung (IS) festzu* stellen, und daß der zweite Pegeldetektor (21) eine zweite Bewertungsschaltung (20) aufweist, die an den Eingangsanschluß des Expanders (18) angeschlossen ist, um die Energie des Eingangssignals des Expanders (18) in dem spezifischen Frequenzbereich zu bewerten, und weiter einen zweiten PegelfOhler aufweist, um den Pegel des Ausgangssignals der zweiten Bewertungsschaltung (20) festzustellen,