DE2928874A1

DE2928874A1 - Schaltung zur rauschunterdrueckung

Info

Publication number: DE2928874A1
Application number: DE19792928874
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Amazawa; Kouichi Tanaka
Original assignee: Clarion Co Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp; Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1980-02-07
Also published as: US4301541A; JPS6019172B2; GB2025740A; SE7906153L; AU4897479A; NL7905538A; AU529950B2; SE437593B; DE2928874C2; GB2025740B; JPS5514735A; NL188003C

Description

Schaltung zur Rauschunterdrückung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Beseitigung bzw. Unterdrückung eines in einem Eingangssignal enthaltenen pulsweisen Rauschens und insbesondere eine Schaltung der Art, die im Zusammenhang mit einem in einem Kraftfahrzeug eingebauten AM- oder FM-Empfanger anwendbar ist.

Es ist eine Schaltung bekannt, die in einem Demodulationsbetrieb ein pulsweises , beispielsweise durch eine Zündkerze in einer Maschine verursachtes Rauschen beseitigen bzw. unterdrücken kann, wenn das pulsweise Rauschen ein Eingangssignal stört. Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltung. Dabei wird insbesondere ein Eingangssignal EIN von einem Detektorkreis 1 ermittelt und es wird ein tonfrequentes Ausgangssignal über einen Gatterkreis 2 zu einem Ausgang AUS geleitet. Das tonfrequente Ausgangssignal wird teilweise umgelenkt und durch einen Verstärker 3 verstärkt. Ein Ausgangssignal des Verstärkers 3 wird an ein Bandpaßfilter 34 angelegt, um aus ihm eine Rauschsignalkomponente herauszuziehen. Im allgemeinen enthält ein pulsweises Rauschen eine Frequenzkomponente, die höher ist als die Frequenzkomponente eines gewöhnlichen Tonsignals. Es wird daher ein Durchlaßbereich des Bandpaßfilters auf solch ein Frequenzband eingestellt. Ein Ausgangssignal von-dem Bandpaßfilter wird an einen Eingang eines Generators 5 zur Erzeugung eines Triggerimpulses angelegt. Dieser Impulsgenerator 5 kann einen Impuls mit einem vorgegebenen Pegel erzeugen, solange ein Eingangssignal an ihn angelegt ist. Während der Haltezeit des Impulses

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befindet sich das Gatter 2 in seinem nicht-leitenden Zustand.

Die Figur 2 zeigt eine grafische Darstellung der während des Betriebs der in der Figur 1 dargestellten Schaltung auftretenden Potentialverläufe. Die Zeichen (a) bis (c) weisen auf Verläufe an Punkten χ hin, die in der Figur 1 durch die entsprechenden Zeichen bezeichnet sind. Wenn also beispielsweise, wie dies in der Figur 2 (a) dargestellt ist, an dem Ausgang des Verstärkers 3 ein pulsweises Rauschen erscheint, erscheint ein Wellenverlauf mit einer hohen Frequenzkornponente (ein differenzierter Wellenverlauf) an dem Ausgang des Bandpaßfilters 4, wie dies in der Figur 2 (b) dargestellt ist. Während des Intervalls wird ein in der Figur 2 (c) dargestellter Gattersteuerimpuls von dem Impulsgenerator 5 erzeugt.

Die bekannte Schaltung, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, spricht schnell an und weist eine Charakteristik auf, die so beschaffen ist, daß sie einen ausgezeichneten Betrieb ermöglichen kann, wenn ein störendes pulsweises Rauschen relativ kurz ist.Sie wird aber möglicherweise ein Rauschsignal in einem Ausgangssignal AUS durchlassen, wenn die Amplitude des Rauschens groß ist und/oder wenn die Haltezeit des Rauschens relativ lang ist. Diese Erscheinung wurde durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung sehr genau untersucht und es wurden dabei die folgenden Tatsachen ermittelt: Wenn ein Impuls mit einer großen Amplitude und/oder einer beträchtlichen Länge an den Eingang der Schaltung gelangt, geht der Verstärker 3 in die Sättigung und sein Ausgangssignal weist einen trapezförmigen Verlauf auf, wie dies in der Figur 3 (a) dargestellt ist. Dies führt dazu, daß eine Hochfrequenzkomponente am Ausgang des Bandpaßfilters 4 erscheint, wie diesinder Figur 3 (b) dargestellt ist. Aus diesem Grunde wird der von dem Impulsgenerator 5 erzeugte Gatter-

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steuerimpuls in zwei Impulse unterteilt, wie dies in der . Figur 3 (c) dargestellt ist, so daß der Gatterkreis 2 während des Zeitintervalle T leitet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens anzugeben, die die Nachteile der bekannten Schaltungen nicht aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens anzugeben, die einen Gatterkreis ohne Unterbrechung gegenüber einem Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer wirksam halten kann, um ein genaues Ausschalten des. Rauschens zu bewirken.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Pegel-Detektor zum Ermitteln einer Spannung (oder eines Stromes) die einen vorgegebenen Pegel überschreitet, und an einem Eingang erscheint und kontinuierlich ein Signal an einen Eingang der Impuls erzeugenden Schaltung für die Dauer anlegt, in der die Spannung (oder der Strom) andauert.

Während eine Schaltung, die einen Signalweg zur Unterdrückung eines Rauschens nach dem Ermitteln eines Signals mit einem Pegel, der größer als ein vorgegebener Pegel ist, abschaltet, bereits bekannt ist, kann die Schaltung selbst nicht schnell ansprechen und sie kann außerdem bei einem Rauschen einer kurzen Dauer nicht wirksam arbeiten. In dieser Hinsicht schafft die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens, die gegenüber einem Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer wirksam ist, ohne daß dabei ein ausgezeichnetes Merkmal, das durch die Ermittlung einer größtenteils in einem pulsweisen Rauschen

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enthaltenen Frequenzkomponente durch ein Bandpaßfilter gestört wird.

Die Erfindung ist sowohl im Zusammenhang mit einem FM-Empfanger als auch mit einem AM-Empfanger anwendbar.

Im folgenden werden die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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Figur 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltung;

Figur 2 eine grafische Darstellung der im Betrieb im Zusammenhang mit einem kurzen pulsweisen Rauschen auftretenden Potentialverlaufe;

Figur 3 eine grafische Darstellung der im Betrieb im Zusammenhang mit einem langen pulsweisen Rauschen auftretenden Potentialverläufe; 20

Figur 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens;

Figur 5 eine erläuternde Darstellung des Betriebs der in der Figur 4 dargestellten Schaltung;

Figur 6 eine erläuternde Darstellung der Einstellung des Pegels eines Pegel-Detektors;

Figur 7 ein spezielles Schaltbild einer erfindungsgemäßen

Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens;

Figur 8 ein weiteres spezielles Schaltbild einer erfindungs-

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— "7 —

gemäßen Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens, wobei nur der Hauptteil derselben dargestellt ist, und

. Figur 9 eine grafische Darstellung eines Spannungsverlaufs

zur Erläuterung des in der Figur 8 dargestellten Kreises.

In denFiguren ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Unterdrückung eines Rauschens. Ein Eingangssignal EIM wird an einen Detektor 1 angelegt. Ein Ausgang des Detektors 1 ist über einen Gatterkreis 2 mit einem Ausgang AUS verbunden. Ein weiterer Ausgang des Ί5 Detektors 1 ist über einen Verstärker 3 mit einem Bandpaßfilter 4 verbunden. Ein Ausgang des Bandpaßfilters 4 ist mit dem Eingang eines Generators 5 zur Erzeugung eines Triggerimpulses verbunden. Ein weiterer Ausgang des Detektors 1 ist mit einem Eingang eines Pegel-Detektors 6 verbunden, dessen Ausgang mit einem anderen Eingang des Generators 5 zur Erzeugung eines Triqgorimpulses verbunden ist. Ein Ausgang dieses Generators 5 ist mit einem Steuereingang des Gatterkreises 2 verbunden.

im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Schaltung ergibt sich für den normalen Zustand, in dem kein Rauschen anliegt, daß der Gatterkreis 2 leitet und daß ein Äusgangssignal des Detektors 1 an dem Ausgang AUS erscheint. Andererseits erscheint bei der bekannten, in der Figur 1 dargestellten Schaltung ein Signal am Ausgangdes Bandpaßfilters 4, wenn ein pulsweises Rauschen das Eingangssignal stört, und der Generator 5 wird während des Erscheines des Signals betrieben. Ein vom Generator 5 ausgegebener Impuls steuert den Gatterkreis 2, der aufhört zu leiten. Während des Intervalls er-

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scheint kein Signal am Ausgang AUS und das Rauschen ist beseitigt bzw. unterdrückt.

Im folgenden wird der Fall erörtert, in dem ein Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer ein Eingangssignal stört. Die Figur 5 (a) bis 5 (f) zeigen Wellenverläufe an in der Figur 4 durch die entsprechenden Zeichen gekennzeichneten Punkten.

Wenn ein Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer an der Schaltung anliegt, gelangt der Verstärker in die Sättigung und der Verlauf seines Ausgangssignals ist in der Figur 5 (a) durch eine durchgezogene Linie dargestellt. In diesem Zustand weist das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 4 die in der Figur 5 (b) dargestellte Form auf. Der von dem Filter 4 erzeugte Steuerimpuls wird , wie dies in der Figur 5 (c) dargestellt ist, in einer ähnlichen Weise, wie dies bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 3 beschrieben wurde, geteilt.

Der Pegel-Detektor 6 kann ein Signal erzeugen, das ebenso lang ist, wie ein an ihm anliegendes Eingangssignal einen vorgegebenen Pegel überschreitet. Der vorgegebene Pegel entspricht einem Pegel, der durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Dieser Pegel wird vorzugsweise so eingestellt, daß er geringfügig kleiner als der Pegel ist, in dem der Verstärker in die Sättigung gelangt. In diesem Zusammenhang wird festgestellt, daß der in der Figur 5 (a) dargestellte Wellenverlauf am Ausgang des Verstärkers 4 abgenommen wurde und daß es sich bei dem Eingangssignal am Pegel-Detektor 6 um einen Eingangspegel des Verstärkers 3 handelt, der dem Pegel L entspricht. Solange wie das Eingangssignal für den

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Pegel-Detektor 6 den vorgegebenen Pegel überschreitet, wird von dessen Ausgang ein wie in der Figur 5 (d) dargestelltes Signal erzeugt. Bei dem Signal 5 (d) handelt es sich um ein Eingangssignal für den Generator 5 zur Erzeugung des Triggerimpulses und dieses wird zu dem Ausgangssignal von dem Bandpaßfilter 4 addiert. Als ein Ergebnis wird der Generator 5 durch eine in der Figur 5 (e) dargestellte Zeitbeziehung betrieben und es erscheint ein wie in der Figur (f) dargestellter Impuls, der vom Anfang des Rauschens bis zu seinem Ende dauert, an seinem Ausgang. Der Gatterkreis wird durch den Impuls gesteuert und für die Dauer des Impulses ausgeschaltet. Es erscheint daher kein Rauschen am Ausgang AUS.

Das Einstellen des durch den Pegel-Detektor 6 zu ermittelnden Pegels wird in Verbindung mit der Figur 6 ausführlicher erläutert. Die Figur 6 zeigt Ausgangssignale von dem Detektor in bezug auf einen Trägerpegel eines Eingangssignals EIN. Was ein Signal S anbelangt, wird AGC wirksam, wenn der Trägerpegel vergrößert wird, so daß das Detektor-Ausgangssignal auf einem gegebenen Pegel L₁ erhalten wird und den Pegel nicht überschreitet. Was ein Rauschen N anbelangt, wird AGC nicht wirksam, wenn seine Dauer relativ kurz ist, und es wird das Detektor-Ausgangssignal auf einen Verstärker-Sättigungspegel L~ vergrößert. Es wird daher bevorzugt, daß der Detektorpegel des Pegel-Detektors 6 beispielsweise auf eine Position L zwischen den Pegeln L₁ und L„ eingestellt wird.

Figur 7 zeigt ein spezielles Beispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens. Diese Schaltung ist für diskrete Bauteile geeignet; Der Pegel-Detektor 6 besteht aus einer Reihenschaltung von zwei Dioden D^ und D^ und einem Widerstand R_g. Das Ausgangssignal des Detektors

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übersteigt einen vorgegebenen Pegel, die Dioden D und D. • leiten und es wird ein Signal direkt an den Eingang des Generators 5 angelegt.

Die Figur 8 zeigt einen Hauptbestandteil eines anderen speziellen Beispiels der Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens. Dieses Beispiel ist für integrierte Halbleiterkreise geeignet. An einen Anschluß 11 wird ein Eingangssignal vor der Ermittlung angelegt ( ein von dem Signal am Eingang EIN der Figur 1 abgezweigtes Signal). An einen Anschluß 12 wird ein Steuerimpuls-Ausgangssignal (das Ausgangssignal von dem Generator 5 der Figur 1) angelegt. Die Transistoren Q₁ und Q₂ und die Transistoren Q₃ und Q₄ sind jeweils Transistoren desselben Typs. Der Anschluß 11 ist gemeinsam mit den Basen der Transistoren Q₁ und Q_ verbunden.

Ein Widerstand R₁ ist zwischen den Emitter des Transistors Q₁ und Masse eingefügt. Eine Reihenschaltung aus den Widerständen R» und R₃ und einem Kondensator C₁ ist zwischen den Emitter des Transistors Q_ und Masse geschaltet. Auf der anderen Seite sind die Transistoren Q- und Q₄ mit ihren Emittern miteinander verbunden und weisen einen zwischen ihre Emitter und Masse eingefügten Konstant-Stromkreis auf. Die Basis des Transistors Q, ist mit dem Emitter des Transistors Q₁ verbunden. Die Basis des Transistors Q₄ ist mit einem Widerstandsteilerpunkt des Emitterkreises des Transistors Q„ verbunden.

Die Transistoren Q₃ und Q₄ wirken als ein Differential-Stromschalthreis. Der Betriebszustand des Differntial-Strom-Schaltkreises wird durch eine Diode D₁ ermittelt und es wird ein resultierendes Signal von dem Anschluß 12 durch einen Transistor Q₁. abgenommen.

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In dieser Anordnung sind die an den Emittern der Transistoren Q₁ und Q„ erscheinenden Potentiale gleich, weil diese Transistoren vom selben Typ sind und weil ihre Basen zusammengeschaltet sind. Wenn jedoch der Kondensator C₁ mit dem Emitter des Transistors Q₂ verbunden ist, handelt es sich bei dem Eingangssignal an dem Anschluß 11 um eine Einhüllende des Trägers, nachdem er der Ermittlung unterworfen ist. Die Verläufe der Spannungen V₁ und V„ in der Figur 6 sind daher so beschaffen, wie dies in der Figur 9 dargestellt ist. Genauer gesagt setzt die Spannung V₁ einen Verlauf (im dargestellten Fall sinusförmig) des Trägers voraus, der bei dem Wert V₁(o) beginnt, wenn der Träger Null ist. Andererseits setzt die Spannung V„ eine Einhüllende eines Verlaufs des Trägers voraus, die bei dem Wert V_(o)" beginnt, wenn der Träger Null ist.

Da, wie dies ausder Figur 9 ersichtlich ist, normalerweise die Beziehung V ^> V- gi!
sperrt der Transistor Q

die Beziehung V ^> V₂ gilt, leitet der Transistor Q., und

Wenn ein Signal mit einer großen Amplitude an dem Eingang EIN anliegt und wenn die Spannung V₁ größer ist als eine normale Amplitude A und auf eine Amplitude A + B anwächst, wird die oben erwähnte Beziehung zu V₁ <L V_ invertiert, weil die Spannung V₂ infolge der Funktion des Kondensators C₁ im wesentlichen konstant ist. Zu dieser Zeit wird der aus den Transistoren Q und Q bestehende Differential-Schaltkreis

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invertiert. Es fließt dann ein gesamter Strom I_Q in den Transistor Q. und erzeugt eine Spannung an der Diode D₁. Der Transistor Q₅ leitet dann und legt ein Signal an den Anschluß 12 an.

Wenn die Amplitude der Spannung V₁ durch ein Rauschen sehr stark geändert wird, ändern sich die Beziehungen V₁^V₀ und

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V₁ ""χ V₉ in sehr großem Maße. Dies kann geeigneterweise durch eine Zeitkonstante des Schaltkreises, der aus den Transistoren Q-. und Q₄ besteht oder durch eine Zeitkonstante des mit am Anschluß 12 verbundenen Gatterkreises geglättet werden.

Das in der Figur 9 Dargestellte und die oben erwähnte Beziehung zwischen A und B können quantitativ durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

_R

^B = ^V1(0) · R-T

Der Amplituden-Detektorpegel kann aus dieser Gleichung bestimmt werden.

Der Kreis nach der Figur 8 kann auch für ein FM-Signal wirksam verwendet werden, bevor es demoduliert wird.

Wie oben bereits erwähnt wurde kann der Gatterkreis gemäß der Erfindung kontinuierlich ohne Unterbrechung arbeiten, bei einem Rauschen mit einer großen Amplitude und/oder einer langen Dauer, um das Rauschen wirksam auszuschalten. Die erfindungsgemäße Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens wirkt in ausgezeichneter Weise, wenn sie in Verbindung mit einem AM/FM Radioempfänger angewendet wird, der infolge einer Funkenbildung in einer Maschine erheblich gestört wird.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Unterdrückung des Rauschens, die eine größtenteils in einem pulsweisen Rauschen enthaltene Frequenzkomponente eines Eingangssignals ermitteln und nach dem Ermittlen einer solchen Frequenzkomponente einen Signalweg unterbrechen kann, um das pulsweise Rauschen

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zu unterdrücken. Diese Schaltung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Signalweg während der Dauer, in der das Eingangssignal einen vorbestimmten Pegel überschreitet, unterbrochen hält.

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Claims

Exemplar 1 Patentanwälte Dipl -Ing. H. Y-Ze ickmann\ Dipl.-Phys. Dr. K. Fixcke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Li ska Nippon Electric Co.,Ltd., 33-1,Shiba Gochome, socc München se, den .] ] y.jV. \%~<ΐ Minato-ku, _ postfach S6os2o Tokyo, Japan möhlstrasse 22, rufnummer 9^3921/22 Clarion Co.,Ltd., 35-2 Hakusan 5-chome,3unkyc-ku Tokyo, Japan Patentansprüche

1.) Schalter zur Unterdrückung eines Rauschens mit einem Tonfrequenz-Detektor zum Ermitteln eines tonfrequenten Signals aus einem Eingangssignal (EIN), einer Einrichtung zum Herausziehen einer in einem Ausgangssignal des Detektors enthaltenen Rauschkomponente, einer Triggereinrichtung zur Erzeugung eines Triggerimpulses in Antwort auf die an ihn angelegte, abgetrennte Rauschkomponente, und einer Gattereinrichtung zum Unterbrechen eines Weges bzw. eines Pfades für das tonfrequente Signal wenn der Triggerimpuls daran angelegt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein Pegel-Detektor (6) zur Erzeugung eines Ausgangssignals an dem Eingang der Triggereinrichtung (5), wenn eijv Pegel des Ausgangssignals des Tonfrequenz-Detektors (1) größer ist als ein an dem Pegel-Detektor (6) voreingestellter Pegel, vorgesehen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die " Einrichtung zum Herausziehen einen Verstärker (3) und ein

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Bandpaßfilter (4) aufweist und daß der in dem Pegel-Detektor (6) voreingestellte Pegel so bemessen ist, daß er kleiner ist als der Sättigungspegel des Verstärkers (3).

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