DE2946168A1

DE2946168A1 - Kompensationsschaltung fuer mehrwege-verzerrungen

Info

Publication number: DE2946168A1
Application number: DE19792946168
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Ishigaki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1980-05-22
Also published as: US4266296A; JPS5567245A; GB2036510A; JPS6322093B2; DE2946168C2; GB2036510B

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kompensationsschaltung für die Mehrwegeverzerrungen, die bei empfangenen elektromagnetischen Rundfunkwellen auftreten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kompensationsschaltung für winkelmodulierte/ beispielsweise frequenzmodulierte Rundfunkwellen.

Wenn eine winkelmodulierte, beispielsweise frequenzmoduliert te Rundfunkwelle, die von einer Sendeantenne ausgestrahlt wurde, eine Empfangsantenne über mehr als einen Ausstrahlungsweg (Fortpflanzungsweg) erreicht, kann zwischen den über die einzelnen Wege empfangenen Signalen Interferenz auftreten. Durch diese Interferenz können in dem empfangenen Signal Verzerrungskomponenten vorkommen. In anderen Worten, es tritt eine Verzerrung (die im folgenden Interferenzverzerrung genann wird) des empfangenen Signals auf, da beispielsweise eine direkt einfallende Welle und eine indirekt einfallende Welle, beispielsweise eine reflektierte und/oder stärker gebrochene Welle durch die gleiche Empfangsantenne aufgenommen werden. Die Interferenzverzerrung, die aus den erwähnten Gründen auftritt, wird Mehrwege-Verzerrung genannt, und solche Verzerrungen treten in Städten mit hohen Gebäuden relativ häufig auf.

Eine Möglichkeit, diese Mehrwegeverzerrung zu verringern oder zu beseitigen besteht darin, daß eine Empfangsantenne mit scharfer Richtwirkung verwendet wird, um nur die direkte Welle oder eine ausgesuchte Welle zu empfangen. Diese Möglichkeit ist jedoch nicht sehr effektiv, wenn viele große Gebäude einen Empfangspunkt umgeben. Deshalb sind verschiedene Kompensationsschaltungen zur Reduzierung der Verzerrung entwickelt worden. Obwohl diese bekannten Kompensationsschaltungen für Mehrwege-Verzerrung die Verzerrungskomponenten

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bis zu einem gewissen Ausmaß eliminieren, können sie doch nicht zu einer perfekten Auslöschung der in dem empfangenen Signal enthaltenen Verzerrungskomponenten führen, da nur eine annähernde Kompensation bei diesen bekannten Schaltungen ausgeführt wird; die Genauigkeit der Verzerrungskompensation oder der Eliminierung der Mehrwege-Verzerrungsbestandteile wird mit den bekannten Kompensationsschaltungen als nicht zufriedenstellend empfunden.

Verschärfend kommt hinzu, daß die bekannten Kompensationsschaltungen nur dann richtig funktionieren, wenn die Größe der durch eine Empfangsantenne aufgenommenen direkten Welle größer als die der indirekten, d.h. reflektierten und/oder gebrochenen Welle ist, die durch die gleiche Antenne aufgenommen wird. Wenn die empfangenen Wellen von gleicher Größenordnung sind oder wenn sogar die indirekte Welle einen höheren Empfangspegel als die direkte Welle hat, kann die Kompensation der Verzerrungskomponenten nicht zufriedenstellend ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die beschriebenen Nachteile der bekannten Kompensationsschaltungen für Mehrwege-Verzerrung zu überwinden.

Es ist deshalb ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kompensationsschaltung für Mehrwege^-Verzerrung zu schaffen, die genau Verzerrungskomponenten beseitigt, die von unterschiedlichen Ausstrahlungswegen herrühren und das nicht nur, wenn die Größe oder der Pegel der direkten Welle größer als bei der indirekten Welle ist, sondern auch dann, wenn der Pegel der direkten Welle gleich oder kleiner als der der indirekten Welle ist.

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Um die Mehrwege^Interferenz-Verzerrungs-Komponenten effekt tiv in allen erwähnten Fällen zu beseitigen, ist eine ernste Anordnung vorgesehen, die die Verzerrungskomponenten beseitigt, wenn die Größe oder der Pegel der direkten Welle größer als die bzw, der der indirekten Welle ist, sowie eine zweite Anordnung, die zur Beseitigung der Verzerrungskomponenten benutzt wird, wenn die Größe der direkten Welle kleiner als die der indirekten Welle ist; diese beiden Anordnungen werden durch Umschalten selektiv angewendet. Verschiedene Schaltungen und Schaltelemente der ersten und zweiten Anordnung werden gemeinsam benutzt, so daß die Anzahl der Schaltkreise und -elemente bemerkenswert reduziert werden kann im Vergleich zu dem Fall, daß die beiden Anordnungen unabhängig voneinander vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß wird eine Kompensationsschaltung für Mehrwegeverzerrung geschaffen, die aus folgenden Bestandteilen besteht:

a) einem Demodulator für ein winkelmoduliertes Signal zur Erzeugung eines demodulierten Signals an der Demodulatorausgangsklemme,

b) eine automatische Verstärkungsregelschaltung (AGC), die auf das winkelmodulierte Signal so anspricht, daß der Durchschnittspegel des winkelmodulierten Signals konstant bleibt,

c) einen Hülldetektor, der das Ausgangssignal der AGC-Schaltung verarbeitet,

d) einen Kondensator, der Gleichstromanteile im Ausgangssignal des Hülldetektors abblockt,

e) einen Funktionsgenerator, der dem ihm anliegenden Signal eine vorbestimmte Charakteristik gibt,

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f) einen Analog-Multiplikator mir einer ersten und einer zweiten Eingangsklemme und einer Ausgangsklemmen bei dem an der ersten Eingangsklemme das Ausgangssignal des Funktionsgenerators anliegt,

g) erste und zweite Operationsschaltungen (Funktonsschaltungen) mit jeweiligen ersten und zweiten Eingangsklemmen und jeweils einer Ausgangsklemme, wobei die zweite Eingangsklemme der ersten Operationsschaltung das Ausgangssignal des Analog-Multiplikators erhält, die erste Eingangsklemme der zweiten Operationsschaltung das Ausgangssignal der ersten Operationsschaltung erhält und die zweite Eingangsklemme des Analog-Multiplikators das Ausgangssignal der zweiten Operationsschal-

; tung erhält,

h) erste und zweite Verzögerungskreise oder -schaltungen, wobei die zweite Verzögerungsschaltung das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektors über den Kondensator erhält, und

i) eine Schalteinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Zustand annehmen kann, wobei im ersten Zustand die Ausgangsklemme des Demodulators mit der ersten Eingangsklemme der ersten Operationsschaltung verbunden wird, die Ausgangsklemme der ersten Operationsschaltung mit der Eingangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung, die Ausgangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung mit der zweiten Eingangsklemme der zweiten Operationsschaltung, die Ausgangsklemme des Hüllkurvendetektors über den Kondendsator mit der Eingangsklemme des Funktionsgenerators, während im zweiten Zustand durch die Schalteinrichtung die Ausgangsklemme des Demodulators mit der Eingangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung und mit

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der zweiten Eingangsklemme der zweiten Operationsschaltung verbunden wird, die Ausgangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung mit der ersten Eingangsklemme der ersten Operationsschaltung und die Ausgangsklemme der zweiten Verzögerungsschaltung mit der Eingangsklemme des Funktionsgenerators.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Beseitigen von Mehrwege-Interferenzverzerrungs-Komponenten in einem zusammengesetzten winkelmodulierten Signal geschaffen, das durch direkte und indirekte, durch eine Empfangsantenne aufgenommene Wellen erzeugt ist, das aus folgenden Schritten besteht:

a) Es wird das zusammengesetzte winkelmodulierte Signal zur Erzeugung eines demodulierten Signals demoduliert,

b) es wird der Durchschnittspegel des zusammengesetzten winkelmodulierten Signals konstant gehalten,

c) es wird ein Signal erzeugt, das die Hüllkurve des zusammengesetzten winkelmodulierten Signals bezeichnet oder charakterisiert,

d) es werden Gleichstromkomponenten in dem die Hüllkurve bezeichnenden Signal abgeblockt, um nur Wechselstromkomponenten zu übertragen,

e) es wird eine Charakteristik einer vorbestimmten Funktion mittels eines Funktionsgenerators einem ersten Signal er^ teilt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen,

f) ein zweites Signal wird um einen bestimmten Intervall mittels einer ersten Verzögerungsschaltung verzögert, um ein erstes verzögertes Signal zu erzeugen,

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g) es werden die alternativen Bestandteile um dieses Interval mittels einer zweiten Verzögerungsschaltung verzögert, um ein zweites verzögertes Signal zu erzeugen,

h) es wird ein Kompensationssignal von einom dritten Signal mittels einer ersten Operationsschaltung abgezogen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen,

i) es wird ein viertes Signal von dem Ausgangssignal der ersten Operationsschaltung mittels einer zweiten Operationsschaltung abgezogen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen,

j) das Ausgangssignal des Funktionsgenerators wird mit dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung analog multipliziert, um das Kompensationssignal zu erzeugen, und

k) es werden die ersten, zweiten, dritten und vierten Signale, die jeweils an dem Funktionsgenerator, der ersten Verzögerungsschaltung und der ersten und der zweiten Operationsschaltung anliegen, geschaltet, um den Funktionsgenerator mit den alternativen Komponenten als erstes Signal zu versorgen, die erste Verzögerungsschaltung mit dem Ausgangssignal der ersten Operationsschaltung als zweites Signal zu versorgen, die erste Operationsschaltung mit dem demodulierten Signal als drittem Signal zu versorgen und die zweite Operationsschaltung mit dem ersten verzögerten Signal als viertem Signal zu versorgen, wenn die Größe oder der Pegel der direkten Welle größer als die bzw. der der indirekten Welle ist und um andererseits den Funktionsgenerator mit dem zweiten verzögerten Signal als

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erstem Signal zu versorgen, die erste Verzögerungsschaltung mit dem demodulierten Signal als dem zweiten Signal zu versorgen, die erste Operationsschaltung mit dem ersten verzögerten Signal als drittem Signal zu versorgen und die zweite Operationsschaltung mit dem demodulierten Signal als viertem Signal zu versorgen, wenn die Größe oder der Pegel der direkten Welle kleiner als die bzw. der der indirekten Welle ist.

Der Funktionsgenerator ist so ausgelegt, daß er dem an seinem Eingang anliegenden Signal entweder eine Dehnungscharakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel erteilt, die ausgedrückt ist durch die Gleichung:

ν - —Ά

1 - 2X

oder eine Verdichtungscharakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel, die durch die Gleichung ausgedrückt ist:

Y =

1 + 2X

so daß ein passendes Kompensationssignal erzeugt wird, das die Verzerrungskomponenten ausgleicht.

Die erste und die zweite Verzögerungsschaltung können variabel sein und die Verzögerungszeiten dieser beiden Schaltungen können gemeinsam beeinflußt oder gesteuert werden, so daß gleichzeitig ihre Verzögerungszeiten so geändert werden, daß sie der Verzögerungszeit oder Nachlaufzeit der indirekten Welle in bezug auf die direkte Welle entsprechen.

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Die Erfindung wird nachfolgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Anordnung einer Kompensationsschaltung für Mehrweg-Verzerrungen der erfindungsgemäßen Art,

Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Anordnung einer solchen Kompensationsschaltung,

Figur 3 eine grafische Darstellung der Charakteristik des in den Schaltungen nach Fig. 1, 2 und 5 verwendeten Funktionsgenerators,

Figur 4 ein Schaltungsbeispiel für den in den Schaltungen nach Fig. 1, 2 und 5 verwendeten Funktionsgenerator,

Figur 5 ein schematisches Blockschaltbild der bevorzugten Ausführung der Kompensationsschaltung für Mehrwege-Verzerrungskomponenten ,

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführung einer Kompensationsschaltung werden die bei Mehrwege-Ubertragung auftretenden Verzerrungen in mathematischer Darstellung beschrieben. Es wird angenommen, daß ein winkelmoduliertes Signal, beispielsweise ein frequenzmoduliertes (FM) Signal von einer Sendeantenne einer Rundfunkstation ausgesendet wird; die Frequenz des Trägers sei dabei Cu und das Modulationssignals sei f (t). Die FM-Rundfunkwelle wird durch eine Empfangsantenne aufgenommen, die an einem bestimmten Punkt angebracht ist. Wenn kein Hindernis z.B. ein großes Gebäude, zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne und/oder in der Umgebung

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der Empfangsantenne vorhanden ist, wird nur eine direkte Rundfunktwelle C_(t) von der Empfangsantenne aufgenommen. Nun besteht aber die Möglichkeit, daß eine indirekte Rundfunkwelle C_n (t) (beispielsweise eine reflektierte Welle) gleichfalls von der Empfangsantenne aufgenommen wird. Beispielsweise kann die von der Sendeantenne ausgesendete FM-Rundfunkwelle an einem Gebäude oder an einem anderen Hindernis reflektiert werden, so daß sich ein weiterer Ausbreitungsweg zwischen der Empfangs- und der Sendeantenne bildet.

Die indirekte Welle, beispielsweise die reflektierte Welle/ bewegt sich längs eines Ausbreitungs- oder Fortpflanzungsweges, der länger als der Ausbreitungs- oder Fortpflanzungsweg der direkten Welle ist; das bedeutet, daß die indirekte Welle erst nach der direkten Welle an der Empfangsantenne eintrifft. Mit anderen Worten gesagt: die indirekte Welle C_n(t) besitzt gegenüber der direkten Welle C (t) eine Verzögerungszeit tr. Die direkte Welle C_D (t) und die mit der Verzögerungszeit versehene indirekte Welle C (t) werden gleichzeitig durch die Empfangsantenne aufgenommen und es wird ein zusammengesetztes Signal C_(t) an der Empfangsantenne gebildet. Die indirekte Welle, die direkte Welle und das zusammengesetzte Signal werden jeweils durch die folgenden Gleichungen be^- schrieben:

C_D(t) = A₁ cos (w_c · t + f (t)) (1)

C_R(t) = A₂ cos fco_c · t + f (t--^) -to_c.T ) (2)

C₀ (t) = C_D(t) + C_R(t)

= E_nvo(t) -cos (o3_c · t + f (t) + <f>_o(t)) (3)

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Dabei sind A₁ und A die Pegel der direkten Welle C (t) und der indirektenWe]le C_n (t) bezeichnende Konstanten.

In Gleichung (3) ist E (t) ein Ausdruck, der die Amplitudonveränderung des zusammengesetzten Signals C (t), d.h. des Interferenz-FM-Signals bezeichnet, während 0_(t) ein Ausdruck ist, der die Phasenveränderung dieses Signals bezeichnet. Unter der Annahme, daß C_n (t) .> C (t), werden diese Ausdrücke jeweils durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausgedrückt:

E _(t)=/1+K+2K · cos (f (t)-f (t-T)+^ .Τ") ■ (4)

nvO _ / ο ο c

v/

_₁ K · sin (f (t) -f (t-T) +u/ -tr) φ_o(t) = -tan ~₊Ύ";

In den Gleichungen (4) und (5) bedeutet K das Verhältnis

Wenn ein solches Interferenz-FM-Signal C (t) durch einen FM-Detektor (-Demodulator) erfaßt wird, entsteht ein demoduliertes Ausgangssignal e
Gleichung (6) bestimmt ist:

duliertes Ausgangssignal e (t), das durch die folgende

K +K -cos {f (t)-f (t-r)+u) -τ}

e_o(t)=f · (t)- {f ' (t)-f · (t-τ) }-?■-- ° -^C- (6)

1+K' + 2K .cos {f(t)-f(t-Tj+ω -τ}

OO C

In dieser Gleichung (6) zeigt das erste Glied f'(t) der rechten Seite ein demoduliertes Signal ohne Verzerrungskomponenten, während das zweite Glied der rechten Seite die Verzerrungskom-

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ponenten bezeichnet, die im folgenden D. (t) genannt werden. Diese Verzerrungskomponenten D. (t) bilden die Vielwege-Interferenzverzerrung. Damit ist die Aufgabe einer Kompensationsschaltung für Vielwege-Verzerrung die Ausschaltung oder der Ausgleich der so definierten Verzerrungskoinponenten.

Erfindungsgemäß werden eine erste Mehrwege-Verzerrungs-Kompensationsanordnung nach Fig. 1 und eine zweite solche Anordnung nach Fig. 2 gebildet und wahlweise mit einer Umschaltanordnung, die in Fig, 5 gezeigt ist, geschaltet. Die erste Anordnung entfernt oder beseitigt Verzerrungskomponenten dann, wenn der Pegel der direkten Welle C (t) größer als der der indirekten Welle C (t) ist, während durch die zweite Anordnung die Verzerrungskomponenten dann entfernt oder ausgeglichen werden, wenn der Pegel oder die Größe der direkten Welle C_nJt) kleiner als der der indirekten Welle C_n (t)

LJ JK

ist. Die verschiedenen Schaltkreise in der Anordnung nach Fig. 5 können sowohl als die Schaltkreise in der Anordnung nach Fig. 1 als auch als die in der Anordnung nach Fig. 2 gebraucht werden. Das heißt, daß die meisten Schaltkreise in der Anordnung nach Fig. 5 in den beschriebenen beiden Anordnungen oder Anordnungsfällen benutzt werden. Bevor der Aufbau und die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 beschrieben wird, werden zunächst die erste und die zweite Anordnung nach Fig, 1 bzw, Fig. 2 beschrieben, da so ein leichteres Verständnis der Anordnung nach Fig. 5 erreicht werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der ersten Anordnung, durch die Mehrwege-Verzerrungs-Komponenten dann eliminiert werden, wenn die Größe oder der Pegel der direkten Welle C_D(t) an der Empfangsantenne größer als der der indirekten Welle C_R(t)_; beispielsweise einer reflektierten Welle ist. Die erste Anordnung besteht aus einer Eingangsklemme 1, einem FM-Detektor

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(Demodulator) 2, einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung AGC 3, einem Hüllkurvendetektor 4, einem Kondensator 5, einem Funktionsgenerator 6, einem Analogmultiplikator 7, einer ersten Operationsschaltung 8, einer Ausgangsklenime 9, einer Verzögerungsschaltung 10 und einer zweiten Operationsschaltung 11.

Die Eingangsklemme 1 ist mit der Ausgangsklemme einer (nicht dargestellten) Eingangsstufe verbunden, in der normalerweise eine Abstimmschaltung zum Empfang eines abgestimmten FM-Signals enthalten ist. Die Eingangsklemme 1 ist mit dem Eingang des FM-Detektors 2 und mit dem Eingang der AGC-Schaltung 3 verbunden. Der Ausgang des FM-Detektors 2 ist mit dem nicht invertierenden Eingang (+) der ersten Operationsschaltung 8 (eines Subtraktors) verbunden, dessen Ausgang direkt mit der Ausgangsklemme 9 der Schaltung verbunden ist. Der Ausgang der AGC-Schaltung 3 ist mit dem Eingang des Hüllkurvendetektors 4 verbunden, dessen Ausgang über den Kondensator 5 mit der Einangsklemme des Funktionsgenerators 6 verbunden ist. Der Aufbau des Funktionsgenerators 6 ist in Fig. 4 gezeigt und seine Charakteristik in Fig. 3 grafisch dargestellt. Eine detaillierte Beschreibung wird später gegeben. Die Ausgangsklemme des Funktionsgenerators 6 ist mit einer ersten Eingangsklemme des Analog-Multiplikators 7 verbunden und dessen Ausgang wiederum mit dem invertierenden Eingang (-) der ersten Operationsschaltung 8. Die Ausgangsklemme 9 der Schaltung ist mit dem Eingang der Verzögerungsschaltung 10 und mit dem nicht-invertierenden Eingang (+) der zweiten Operationsschaltung 11 (Subtraktor) verbunden. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 10 ist mit dem invertierenden Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung 11 verbunden und deren Ausgang ist wiederum mit einer zweiten Eingangskiemme des Analogmultiplikators 7 verbunden. Die Ausgangsklemme 9 kann mit irgendeiner Tonfrequenz-Verstärkungsschaltung verbunden werden, die hier nicht dargestellt ist.

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Die Wirkungsweise der ersten Anordnung nach Fig, 1 ist die folgende: Ein an der Eingangsklemme 1 anliegendes FM-Signal ist ein zusammengesetztes winkelmoduliertes Signal C_Q(t) nach Gleichung (3). Dieses zusammengesetzte FM-Signal gelangt nun zum Eingang des FM-Detektors 2 und dieser erzeugt ein demoduliertes Signal e (t) nach Gleichung (6). Unter der Annahme, daß das Interferenzverhältnis K_ kleiner als 1 ist, kann der Ausdruck K₀ in Gleichung (6) vernachlässigt werden. Damit kann die Gleichung (6) in folgender Weise umgeschrieben werden:

= f.(t) -D_l

Die AGC-Schaltung 3 unterdrückt die Pegelschwankungen des aufgenommenen zusammengesetzten Signals C_n (t) in der Weise, daß die durchschnittliche Signalintensität konstant bleibt. Die Begründung für die Konstanthaltung der Durchschnittsgröße oder des Durchschnittspegels des empfangenen Signals liegt darin, daß die Verzerrungsbeseitigung nicht korrekt ausgeführt werden kann, wenn die Signalintensität oder der Signalpegel nicht konstant gehalten wird, da der Pegel des Ausgangssignals des Hüllkurvendetektors 4, der der AGC-Schal tung 3 folgt, sich ändert, wenn die elektromagnetische Feldintensität und/oder die Richtung der reflektierten Welle sich ändert und damit die Arbeitspegel der darauffolgenden Schaltungen so vom korrekten Wert abweichen, daß keine genaue Kompensation erfolgt. Das Ausgangssignal der AGC-Schaltung 3 gelangt zum Hüllkurvendetektor 4, der die Veränderungskomponenten, d,h. die Hüllkurve des AGC-Ausgangssignals in Form eines Signals mit negativer Polarität erfaßt. Die Hüllkurve E (t) ist in Gleichung (4) dargestellt.

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Unter der Annahme K έ. 1 und durch eine Entwicklung der Gleichung (4) in Reihenform wird eine angenäherte Gleichung in folgender Form erhalten:

^E„vo^lt) = ^λ ⁺ K_o.cos {f(t) - f(t - _T)

Das Ausgangssignal des Hül 1 kurvendetekt.ors 4, wie gesagt ein Signal mit negativer Polarität, wird dann dem Funktionsgenerator 6 über einen Kondensator 5 zugeführt, wobei dieser die Gleichstromkomponenten sperrt. Damit werden nur Wechselstromkomponenten dem Funktionsgenerator 6 zugeführt. Das Hüllkurvensignal -e (t) ohne Gleichstromkomponenten folat der folgenden Gleichung:

-e
nvo

(t) - -X₀ (t) - -K₀-COS {f(t) - f(t-T) + ω -τ} (9)

Der Funktionsgenerator 6 erzeugt ein Ausgangssignal, mit dem in der nächsten Stufe ein Kompensationssignal erhalten wird. Dieses Ausgangssignal der nächsten Stufe entspricht dann den Verzerrungskomponenten oder -anteilen nach dem zweiten Glied der rechten Seite der Gleichung (7). Der Funktionsgenerator 6 teilt dem HülIkurvensignal -e (r) eine hyperbolische Charakteristik mit, damit das erwähnte Ausgangssignal erzeugt wird, das als Grundlage des Kompensationssignals dient. Die hyperbolische Charakteristik wird durch die folgende Formel ausgedrückt:

Y- (10)

1 - 2X

Das durch die Gleichung (10) definierte Hyperbelpaar ist in Fig, 3 gezeigt und in der bevorzugten Ausführung der

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vorliegenden Erfindung wird die Expansions- oder Dehnungscharakteristik benutzt, die durch den Hyperbelast A gegeben ist. Die eine der beiden durch Gleichung (10) definierten Hyperbeln, die durch den Ursprung des Koordinatensystems geht, wird also verwendet. In der grafischen Darstellung nach Fig. 3 sind die Eingangsspannungen am Funktionsgenerator 6 in Richtung der X-Achse aufgetragen und die Ausgangsspannungen in Richtung der Y-Achse.

Der Aufbau und die Struktur des Funktionsgenerators 6 sind in Fig. 4 dargestellt. Er besteht aus einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C und einer Diode D zwischen der Eingangs- und Ausgangsklemme, einem ersten Widerstand R1, der zwischen Erde und der Verbindungsstelle zwischen Kondensator und Dioden-Kathode liegt, einem zweiten Widerstand R2, der parallel zur Diode liegt und einem dritten Widerstand R3 zwischen der Ausgangsklemme und Erde. Dieser Funktionsgenerator 6 wirkt also in der wohlbekannten Weise eines Expanders (Dynamikdehner),

Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 wird dadurch erhalten, daß die Gleichung (9) in die Gleichung (10) in folgender Weise eingesetzt wird:

_o·-' K_o-cos if (t)-f (t-x)+ü)_c--c}

O ο C

Das so ausgedrückte Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 wird an den ersten Eingang des Analogmultiplikators 7 angelegt und mit einem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 11 multipliziert, das später diskutiert wird,

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Andererseits wird ein erfaßtes Signal f¹(t), das keine Verzerrungskomponenten D. (t) enthält, in der später zu beschreibenden Weise von dem Ausgang der ersten Operationsschaltung 8 abgeleitet und dieses erfaßte Signal wird der Verzögerungsschaltung 10 zugeführt, so daß dieses verzögerte Signal f' (t) eine Zeitverzögerung erhält, die der Verzögerungszeit der reflektierten Welle C_n (t) in bezug auf die direkte Welle C (t) entspricht. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 10 kann also ausgedrückt werden als f'(t -T). Dieses Ausgangssignal wird an den zweiten Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung 11 angelegt, die an ihrem ersten Eingang ( + ) das erfaßte Signal f' (t) vom Ausgang der ersten Operationsschaltung 8 erhält. Die zweite Operationsschaltung 11 erzeugt so ein Ausgangssignal, das durch die Gleichung (f' (t) - f' (t -¹X )) ausgedrückt werden kann, indem das Ausgangssignal f'(t -χ) der Verzögerungsschaltung 10 von dem eraßten Signal f'(t) abgezogen wird. Damit wird der Analogmultiplikator 7 versorgt .

Der Analogmultiplikator 7 erhält das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 und das Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 11 und erzeugt auf diese Weise das Kompensationssignal -D. (t), mit dem die Verzerrungskom^

1 S O

ponenten, die durch das zweite Glied der rechten Seite der Gleichung (7) ausgedrückt werden, ausgelöscht oder ausgeglichen werden, indem das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 mit dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 11 multipliziert wird. Das Kompensationssignal -D. _(t) wird an den zweiten Eingang (-) der er-

1 S O

sten Operationsschaltung 8 angelegt, so daß dieses Kompensationssignal -D. (t) vom erfaßten oder demodulierten

1 fa \J

Signal e (t) abgezogen wird. Dadurch entsteht das bereits

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erwähnte erfaßte oder demodulierte Signal f'(t) ohne Verzerrungskomponenten D. (t). Dieses erfaßte oder demodulierte Signal f' (t) liegt dann an der Ausgangsklemme 9 an und kann der folgenden Stufe, beispielsweise einem Tonfrequenzverstärker, zugeführt werden.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß der Hüllkurvendetektor 4 ein Ausgangssignal -E (t) mit negativer Polarität erzeugt; das hat folgenden Grund: Ein Hüllkurvendetektor 4/ der ein positiv polarisiertes Ausgangssignal erzeugt, bildet mit dem Analogmultiplikator, der ersten Operationsschaltung 8, der Verzögerungsschaltung 10 und der zweiten Operationsschaltung 11 eine positive Rückkopplungsschleife zur Erzeugung eines Kompensationssignals. Zwar würde dadurch kein Problem entstehen, wenn die Eigenschaften dieser Schaltungen ideal wären, jedoch können solche Schaltungen mit idealen Charakteristiken normalerweise nicht erreicht werden und deshalb können bei einer positiven Rückkopplungsschleife Funktionsstörungen auftreten. Um solche Funktionsstörungen zu vermeiden, ist an der Ausgangsseite des Funktionsgenerators 6 oder an der Ausgangsseite des Analogmultiplikators 7 ein invertierender Verstärker nötig, um die Störungskomponenten D. (t) auszugleichen, wenn das Ausgangssignal des Analogmultiplikators 7 von dem erfaßten oder demodulierten Ausgangssignal e (t) des FM-Detektors 2 subtrahiert wird. Erfindungsgemäß wird jedoch nur die negative Hüllkurve des Ausgangssignals der AGC-Schaltung 3 in Form eines negativ polarisierten Signals durch den Hüllkurvendetektor 4 erzeugt und es entsteht keine positive Rückkopplungsschleife, der erwähnte invertierende Verstärker ist nicht erforderlich und es ergibt sich ein einfacher Schaltungsaufbau zum Ausgleich der Verzerrungskomponenten ^Diso^(t)·

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Statt wie beschrieben, die Verzögerungsschaltung 10 mit dem Ausgangssignal f'(t) der ersten Operationsschaltung zu speisen und gleichzeitig das gleiche Signal f'(t) dem nicht-invertierendon Eingang (+) der zweiten Operationsschaltung 11 zuzuführen, kann auch das Ausgangssignal e (t) des FM-Detektors 2 direkt an den Eingang der Verzögerungsschaltung 10 und den nicht-invertierenden Eingang (+) der zweiten Operationsschaltung 11 angelegt werden. In diesem Fall kann die Mehrwegverzerrung in der gleichen Weise eliminiert werden, wenn auch die Wirksamkeit dieser Eliminierung etwas geringer als in der in Fig.1 gezeigten Anordnung ist. Das kommt daher _t daß der Pegel der Verzerrungskomponenten [f' (t) - f' (t - T )\ im Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 11 so klein ist, daß er bei der Betrachtung des analoqen Multiplikationsvorgangs in dem Analoqmultiplikator 7 vernachlässigt werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Schaltvorganq oder der Betrieb dieser Schaltung im Analoqmultiplikator so ausgeführt wird, daß ein Produkt der beiden Eingangssignalpegel erhalten wird. Das heißt, das Ausqangssignal des Funktionsqenerators 6 wird in Abhängigkeit von der Polarität des Ausgangssignals der zweiten Operationsschaltung 11 wiederholt in seiner Polarität so geändert, daß die Polarität des Ausgangssignals des Funktionsgenerators 6 immer dann geändert wird, wenn die Polarität des Ausgangssignals der zweiten Operationsschaltung 11 entweder positiv oder negativ ist. Damit besitzen die in dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 11 enthaltenen Verzerrungskomponenten nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf das Ausgangssignal des Analogmultiplikators 7.

Die in Fig. 2 gezeigte zweite Anordnung ist ähnlich wie die erste nach Fig, 1 aufgebaut und es sind einige gleiche Schaltkreise oder Schaltungsbausteine enthalten. Die zweite

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Anordnung besteht aus einer Eingangsklemme 1, einem FM-Detektor 2, einer AGC-Schaltung 3, einem Hüllkurvendetektor 4, einem Kondensator 5, einem Funktionsgenerator 6, einem Analogmultiplikator 7, ersten und zweiten Operationsschaltungen 13 bzw. 15, ersten und zweiten Verzögerungsschaltungen 12 bzw. 14 und einer Ausgangsklemme 9. Die Eingangsklemme 1 ist wie bei der ersten Anordnung mit den Eingängen des FM-Detektors 2 und der AGC-Schaltung 3 verbunden und der Hüllkurvendetektor 4 und der Kondensator 5 sind in Reihe auf die AGC-Schaltung 3 folgend angeordnet. Es unterscheiden sich jedoch die dem FM-Detektor 2 folgende Stufe und ebenso die dem Kondensator 5 folgende Stufe in der zweiten Anordnung jeweils von der ersten Anordnung.

Der Ausgang des FM-Detektors 2 ist mit dem Eingang einer ersten Verzögerungsschaltung 12 verbunden, deren Ausgang wieder mit einem nicht-invertierenden Eingang (+) der ersten Operationsschaltung 13 verbunden ist. Der Ausgang des FM-Detektors 2 ist gleichfalls mit einem invertierenden Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung 15 verbunden, deren Ausgang mit einem Eingang des Analogmultiplikators 7 verbunden ist. Der Ausgang der ersten Operationsschaltung 13 liegt an der Ausgangsklemme 9 der Schaltung und gleichzeitig an einem nicht-invertierenden Eingang (+) der zweiten Operationsschaltung 15 an. Der Ausgang des Hüllkurvendetektors 4 ist über den Kondensator 5 mit dem Eingang der zweiten Verzögerungsschaltung 14 verbunden, deren Ausgang wiederum mit dem Eingang des Funktionsgenerators 6 verbunden ist. Der Ausgang des Funktionsgenerators 6 ist mit einem ersten Eingang des Analogmultiplikators 7 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit einem invertierenden Eingang (-) der ersten Operationsschaltung 13 verbunden ist.

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Die Wirkungsweise der zweiten Anordnung nach Fig. 2 ist folgende: Kenn angenommen wird, daß ein durch eine direkte Welle C (t) und eine reflektierte Welle C_D(t) uebildetes

D ^K

Signal C₁(t) an der Einqanusklemme 1 anliegt, bei dem die Größe oder der Pegel der reflektierten Welle oder des reflektierten Signals C_R(t) größer, ist als der entsprechende Wert der direkten Welle oder des direkten Signals C_n (t), so ergibt sich ein zusammengesetztes Signal, das durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

^Cl^(t) ~ ^Envl^(t) -cosiu^-t-u^-T+f (t - τ) + φ^ (t) } (12)

In dieser Gleichung bedeutet E .. (t) die Amplitudenänderung, während S₁. (t) die Phasenänderung bedeutet. Diese beiden Ausdrücke können jeweils in folgender Weise dargestellt werden:

E_nvl(t) = Jl + K^ + 2K₁-COS {f(t - τ) - f (t) - ω_ε-τ}(13)

♦,Ct) - -tan

In diesen Gleichungen (13) und (14) stellt K das Verhältnis A₁/A_ dar, das das Pegelverhältnis der direkten Welle C (t) zur Größe oder zum Pegel der reflektierten Welle C (t) anzeigt; K₁ entspricht also dem Interferenzverhältnis.

Das Ausgangssignal des FM-Detektors 2 wird mit e.. (t) bezeichnet und kann auf folgende Weise ausgedrückt werden:

K^+K.Vcos {f (t--r)-f (t)-ü).-τ} e₁(t)=f(t-T)-{f(t-T)-f (t)}—ig-i — 5 —₍₁₅₎

l+K_];+2K₁.cos{f(t-T)-f(t)-

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In dieser Gleichtung (15) bedeutet das erste Glied der rechten Seite f' (t -X) ein erfaßtes oder demoduliertes Signal, das aus dem reflektierten Signal C_. (t) ohne Mehrwegeverzer-

rungskomponenten gebildet ist, während das zweite Glied die Mehrweguverzerrungskomponenten D. ₁(t) bedeutet. Da das Interferenzverhältnis K₁ stets < 1 ist, wird das demodulierte Ausgangssignal e.(t) des FM-Detektors 2 durch die folgende Gleichung dargestellt:

₁(O = f(t-T) - D_isl(t)

K · cos {f (t-x)-f (t)-a> ·τ} - f' Ct-τ)- {f · Xt-T)-f' (t) ) * —^ ^ (t-x) -ΠΈΡωΤΤΓ ⁽¹⁶⁾

Das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektors 4, d.h. das Hüllkurvensignal -E .. (t) , das wiederum eine negative Polarität aufweist, wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

-E_nv1 (t) =- (1+K₁ cos(f (t-T )-f (t) -£^_c "C)) <17)

Dieses Hüllkurvensignal wird über den Kondensator 5 weitergeleitet und es werden deshalb Gleichstromanteile aus diesem Hüllkurvensignal -E ₁(t) entfernt, so daß ein Sekundärhüllkurvensignal -e ₁(t), das nur Wechselstromanteile besitzt, an der Eingangsklemme der zweiten Verzögerungsschaltung 14 anliegt, das durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

-e_nvl(t) = -X₁Ct) = -(K₁ -cos (f(t-r)-f(t) -νο,-Τ)) ...(18)

Das sekundäre Hüllkurvensignal -e ₁(t) wird durch die zweite Verzögerungsschaltung 14 mit einer Verzögerung versehen, die der Verzögerungszeit Έ der reflektierten Welle C (t) gegenüber der direkten Welle C (t) entspricht, die durch die unter-

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schiedlichen Fortpflanzungswege der beiden Wellen hervorgerufen wird. Diese zweite Verzögerungsschaltung 14 ist aus folgendem Grund vorhanden:

Wenn der Pegel der direkten Welle C (t) kleiner als der der reflektierten V.⁷elle C_(t) ist, enthält das demodulierte

Ausgangssignal e (t) des FM-Detektors 2 einen verzögerten Signalbestandteil oder eine verzögerte Signalkomponente f'(t ~T) ^un(3 Verzerrungskomponenten D. ₁(t) in Form einer Summe und die Verzerrungskomponenten oder-Bestandteile D. ₁ (t) enthalten eine Signalkomponente f¹ (t -χ) der reflek-

tierten Welle C_n(t) ohne Verzerrungskomponenten und einen Signalbestandteil f'(t) der direkten Welle C (t) ohne Verzerrungskomponenten, die jeweils in Form eines Differenzsignals (f (t-χ )-f (t)) ausgedrückt werden können. Dieses Differenzsignal muß zur Erzeugung eines Ausgleichssignals für die Mehrwegeverzerrungen extrahiert oder ausgesondert werden. Wenn man nun beabsichtigt, sowohl die Komponenten f' (t -χ ) als auch die Komponenten f' (t) zu erhalten, so ist es unmöglich, j' (t) auszusondern, während f'(t-t) tatsächlich erhalten wird, da f¹(t) der Komponente f (t -f) zeitlich vorangeht. Erfindungsgemäß wird deshalb das tatsächlich erhaltene Signal f'(t-T) weiter mit der gleichen Zeitverzögerung versehen, so daß sich ein Signal f'(t-2x) ergibt. Das Differenzsignal (f'(t-T) - f'(t)) wird durch Verwendung des weiter verzögerten Signals f'(t-2T) und des tatsächlichen, dem weiter verzögerten Signal zeitlich voreilenden Signal f (t -X) erhalten. Aus diesem Grund sind die beiden Verzögerungsschaltungen 12 und 14 vorgesehen und ihre Wirksamkeit wird später näher beschrieben.

Das Ausgangssignal, d.h. das verzögerte Hüllkurvensignal -e (t-Ί* ) der zweiten Verzögerungsschaltung 14 wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

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⁵nvl^(t~^{T) =} "X₁Ct-T) = -[K₁-cos {f (t-2-r)-f (t-x)-üj -τ}] (19)

Dieses verzögerte Hüllkurvensignal -^e . (t) wird dem Funktionsgenerator 6 zugeführt und es wird ihm dadurch eine hyperbolische Charakteristik verliehen, so daß das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 die folgende Form erhält:

X_x(t-T) K₁-COs {f (t-2-r)-f (t-x)-u)_c-T} ^{} ^τ} ^(2Q)

{f (l-2x)-f (t-τϊ

Andererseits wird das Ausgangssignal e (t) des FM-Detektors 2 jeweils der ersten Verzögerungsschaltung 12 und der zweiten Operationsschaltung 15 zugeführt. Das Ausgangssignal e.. (t -t) der ersten Verzögerungsschaltung 12, das durch Verzögerung des Eingangssignals e.(t) um einen Zeitabschnitt oder eine Verzögerungszeit χ erhalten wird, hat die folgende Form:

= f (t-2T)

K cos {f (t-2T)-f (t--t)-(J_c-T}

Dieses Signal e^t-T) kann als ein verzögertes demoduliertes Signal bezeichnet werden und wird der ersten Operationsschaltung 13 zugeführt, so daß ein Kompensationssignal -D, ₁ (t-X ) das durch den Analogmultiplikator 7 erzeugt wird, von dem verzögerten demodulierten Signal e..(t-"C) abgezogen wird.

Das zeitverzögerte demodulierte Signal e.-it-f) wird an den invertierenden Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung angelegt, um von dem demodulierten Signal f'(t-2f) abgezogen zu werden, wobei letzteres keine Mehrwegeverzerrungskomponenten

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enthält und von der Ausgangsklemme 9 abgeleitet ist. Das demodulierte Signal e.. (t) , das vom FM-Detektor 2 stammt, wird durch die Gleichung (15) dargestellt, es kann jedoch so angesehen werden, als ob e. (t) etwa gleich f (t-T) wäre, falls K₁ <£ 1 ist; dazu tragen die folgenden Gründe bei:

Der Analogmultiplikator 7 multipliziert, d.h. verschaltet das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 mit dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 15 in der gleichen Weise, wie es im Zusammenhang mit den Ausgangssignalen des Operationsverstärkers 11 und des Funktionsgenerators 6 bei der ersten Anordnung nach Fig. 1 beschrieben wurde, während die Größe der Verzerrungskomponenten D. ₁ (t) geringer als die des demodulierten Signals f'(t-χ ) ist. Aus diesem Grund sind die Verzerrungskomponenten D. _Λ (t) in Verbindung mit dem an der zweiten Operationgsschaltung 15 anliegenden demodulierten Signal e.. (t) vernachlässigbar. Es kann dementsprechend so vorgegangen werden, als ob das Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung 15 dem Ausdruck (f'(t-2t) - f'(t-f)) folgen würde,und dieses Signal wird an den Analogmultiplikator 7 angelegt.

Bei diesem Betrieb wird ein Kompensationssignal -D. ₁(t- ) an der Ausgangsklemme des Analogmultiplikators 7 erzeugt nach der folgenden Gleichung:

K -cos {f (t-2-r)-f (t-T)-ü) ·τ}

Dieses Kompensations- oder Ausgleichssignal -D. ₁(t-TT) wird an den invertierenden Eingang (-) der ersten Operationsschal-

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tung 13 angelegt, so daß das Koinpensationssignal von dem verzögerten dcinodulierton Signal e ₁ (t- "£ ) abgezogen wird, das von der ersten Verzögerungsschaltung 12 stammt. Es ergibt sich nach dieser .Subtraktion ein demodulierles Signal f¹ (t-2T) ohne Mehrv.'ogevorzerrungskomponenten an dem Ausgang der ersten Operationsschaltung 13 und dieses liegt an der Ausgangsklenurie 9 an. Das demodulierte Signal an der Ausgangsk1omme 9 wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt, die unter Benutzung der Gleichungen (21) und (22) erhalten wird:

^e₁ (t -T) - (-D_is1(t-t)) = f(t-2C) (23)

Soweit die Beschreibung der ersten und zweiten Anordnung nach Fig. 1 bzw. Fig. 2. Wie in der nun folgenden Beschreibung klar wird, ergibt die Erfindung eine Kombination der ersten und der zweiten Anordnung in einer einzigen Anordnung, die eine Vielzahl von Schaltstellen umfaßt, um durch Umschalten zur ersten oder zur zweiten Anordnung wahlweise zu gelangen. Die in Fig.5 gezeigte einzige Anordnung ist jedoch nichtnur eine bloße Verbindung oder Addition der ersten und der zweiten Anordnung, sondern verschiedene Schaltkreise, beispielsweise der FM-Detektor 2, die AGC-Schaltung 3, der Hüllkurvendetektor 4, der Funktionsgenerator 6 und der Analogmultiplikator 7 werden sowohl in der ersten wie in der zweiten Anordnung benutzt.

Die in Fig. 5 gezeigte bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung für Mehrwegeverzerrungen umfaßt eine Eingangsklemme 1, einen FM-Detektor 2, eine AGC-Schaltung 3, einen Hüllkurvendetektor 4, einen Kondensator 5, einen Funktionsgenerator 6, einen Analogmultiplikator 7, erste und zweite Operationsschaltungen 17 bzw. 18, erste und zweite variable Verzögerungsschaltungen 19 bzw. 20, eine Reihe von

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Schaltern SW., SW , SW , SW und eine Ausgangsklemme 9. Diese Elemente und Schaltkreise sind im wesentlichen die gleichen, die in der ersten und zweiten Anordnung verwendet wurden und werden durch die gleichen Rozugs-•zahlen bezeichnet. Die Schalter SW₁ bis SW können durch einen Schalter mit verschiedenen Schal!ebenen, die gemeinsam betätigt werden, durch eine Reihe von Relais, oder durch Halbleiterschalter verwirklicht werden. Jeder Schalter SW₁ bis SW. ist mit einem beweglichen Kontakt und jeweiligen ersten und zweiten stationären Kontakten a und b dargestellt. Die Schalter SW₁ bis SW. werden gemeinsam betätigt, so daß alle beweglichen Kontakte der Schalter SW bis SW. entweder an der Kontaktseite a oder an der Kontaktseite b gleichzeitig verbinden. Die Schalter SW₁ bis SW. sind von Hand betätigbar (falls Relais oder Halbleiterschalter benutzt werden, werden diese durch einen weiteren Handschalter betätigt), so daß der Renutzer der Kompensationsschaltung eine Auswahl treffen kann, je nachdem, ob die Größe oder der Pegel der direkten Welle C_n (t) größer als der bzw. die der reflektierten Welle C (t) ist oder

nicht.

Die erste Operationsschaltung 17, die wiederum ein Subtraktor ist,dient als eiste Operationsschaltung 8 oder der ersten bzw. der zweiten Anordnung, während die zweite Operationsschaltung 18 als zweite Operationsschaltung bzw. 15 dient. Die erste variable Verzögerungsschaltung 19 stellt die Vcrzögerungsschaltung 10 der ersten bzw. der zweiten Anordnung dar, während die zweite variable Ver-

20
zögerungsschaltung/der zweiten Verzögerungsschaltung 14 der zweiten Anordnung nach Fig. 2 entspricht. Die erste und die zweite variable Verzögerungsschaltung 19 und 20 sind elektrisch so miteinander verbunden, daß die Zeitverzögerung jeder Schaltung gleichzeitig in gleicher Größe geändert wird.

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Da die Vorschaltung des FM-Detektors 2, der AGC-Schaltung 3, des Hüllkurvendotoktors 4 und des Kondensators 5 in Fig. 5 gleich wie in Fig. 1 und Fig. 2 ist, wird die Beschreibung weggelassen. Der Ausgang des l-'M-Det ektors 2 ist mit dem ersten stationären Kontakt a des ersten Schalters SW₁ verbunden und mit den zweiten stationären Kontakten b des zweiten und des dritten Schaltors 5W_? und SW₁.. Der bewegliche Kontakt des ersten Schalters SW₁ ist mit dom njeht-invertierenden Eingang ( + ) der ersten Oporat i.or.sschnl t ung 17 verbunden, deren Ausgang wiederum mit der AusgangsKlemme 9 verbunden ist. Der bewegliche Kontakt des zweiten Schalters SVJ₉ ist mit dem Eingang der ersten variablen Verzögerungsschaltung 19 verbunden, während deren Ausgang mit dem zweiten stationären Kontakt b des ersten Schalters SW₁ und mit dem ersten stationären Kontakt a des dritten Schalters SW-. verbunden ist. Der erste stationäre Kontakt a dos zweiten Schalters SV¹J₉ ist mit der Ausgangskiemme/vorbunden, die außerdem noch mit dem nicht-invertierendon Eingang (+) der /weiten Operationsschaltung 18 verbunden ist. Der bewegliche Kontakt des dritten Schalters SW., ist mit dem invertierenden Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung 18 verbunden, während deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Analogmultiplikators 7 verbunden ist.

Andererseits ist der Ausgang des Hüllkurvendetektors 4 über den Kondensator 5 mit dem ersten stationären Kontakt a des vierten Schalters SW. verbunden, und an diesem ersten stationären Kontakt a liegt ferner der Eingang der zweiten variablen Verzögerungsschaltung 20, deren Ausgang mit dem zweiten stationären Kontakt b des vierten Schalters SW. verbunden ist. Der bewegliche Kontakt des vierten Schalters SW₄ ist mit dem Eingang des Funktionsgenerators 6 verbunden, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des Analogmultiplikators 7

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verbunden ist. Der Ausgang des Analogmultiplikators 7 ist mit dem invertierenden Eingang (-) der ersten Operationsschaltung 17 verbunden.

Die Gesaint schal tung nach Fig. 5 wird in folgender Weise betrieben: Wie bereits erwähnt, ist es nötig, die Schalter SW₁ bis SW. zu stellen in Abhängigkeit davon, ob die Größe oder der Pegel der direkten Welle C (t) größer als die bzw. der der reflektierten Welle C (t) ist oder nicht. Wenn ange-

nommen wird, daß die Größe oder der Pegel der direkten Welle C_n. (t) größer als die bzw. der der reflektierten Welle C (t) ist, muß der Betreiber oder Benutzer die beweglichen Kontakte der Schalter SW₁ - SW. auf die Seite der Kontakte a legen, wie in Fig. 5 dargestellt. Tn diesem Zustand entspricht die Anordnung nach Fig. 5 im wesentlichen der ersten Anordnung nach Fig. 1. Ein geeignetes (nicht gezeigtes) Meßinstrument kann mit der Ausgangsklemme 9 verbunden sein, um die Größe der Verzerrungskomponenten zu messen, die im Ausgangssignal noch enthalten sind. Der Benutzer der Schaltung stellt dann die Verzögerungszeit der ersten variablen Verzögerungsschaltung 19 so ein, daß die durch das Meßinstrument erfaßte Verzerrung minimal wird.

Wenn die Verzögerungszeit der variablen Verzögerungsschaltung 19 gleich der Verzögerungszeit der reflektierten Welle C_n(t) gegenüber der direkten Welle C (t) ist, die durch den Unterschied der Fortpflanzungs- oder Ausbreitungswege dieser Wellen verursacht wird, wird die Mehrwegeverzerrung ausgemerzt oder reduziert und es wird ein demoduliertes Signal an der Ausgangsklemme 9 vorhanden sein, das gleich f'(t) ist.

Wenn man eine Rundfunkwelle, beispielsweise eine FM-Rundfunkwelle, unter diesen Bedingungen empfängt, und

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der Pegel der reflektierten Welle C (t) den der direkten Welle C_n (t) übertrifft, nehmen die Verzerrungskomponenten im demodulierten Signal nicht ab, sie können sogar zunehmen, wenn die Verzögerungszeit der variablen Verzögerungsschaltung 19 verändert wird. Deshalb kann der Benutzer der Schaltung erkennen·, daßder Pegel der reflektierten Welle C (t) größer geworden ist als der der direkten Welle C (t), so daß er die Schalter SW₁ bis SW. umlegt, d.h. die beweglichen Kontakte zur Kontaktseite b bewegt. Damit wird die Schaltung nach Fig. 5 im wesentlichen die gleiche wie die der zweiten Anordnung nach Fig. und wird in der gleichen Weise betrieben wie es vorher in bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde. Der Benutzer stellt dann die Verzögerungszeiten derersten und zweiten variablen Verzögerungsschaltung 19 und 20 so nach, daß die Größe der im demodulierten Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 9 enthaltenen Verzerrungskomponenten minimal werden,wie bereits beschrieben. Durch diese Nachstellung der Verzögerungszeiten wird an der Ausgangsklemme 9 ein demoduliertes Signal f'(t-2t) mit vernachlässigbaren oder nicht mehr vorhandenen Mehrwegverzerrungskomponenten erhalten.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß erfindungsgemäß die erste Anordnung nach Fig. 1 und die zweite Anordnung nach Fig. 2 wahlweise durch Umschalten zwischen diesen Schaltungsanordnungen benutzt werden, wobei viele der Schaltkreise in der ersten und in der zweiten Anordnung gemeinsam benutzt werden;dadurch'ergibt sich eine Verringerung der Anzahl von Elementen und Schaltkreisen. Wegen der besonderen Verdrahtung in Verbindung mit den Schaltern SW₁ bis SW. ist auch die Anzahl der Schalter und die Kontaktzahl dieser Schalter auf ein Minimum reduziert.

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τ. 37 ^ 29^6168

Die Eingangsklemme ist in a,llon beschriebenen Ausführungen mit dem FM-Detektor 2 und der AGC-Schaltung 3 verbunden, jedoch ist diese Anordnung der AGC-Schaltung 3 nicht die einzig mögliche, sondern die Eingangsklomme 1 kann mit der AGC-Schaltung 3 verbunden worden, wenn der Ausgang der AGC-Schaltung 3 mit dem Eingang des FM-Detektors 2 und der Eingangsklomine des Hüllkurvondetoktors 4 verbunden ist.

Es können auch die beiden Operationsschaltungen 17 und 18 bzw. die entsprechenden Schaltungen der Anordnung nach Fig. und nach Fig. 2 statt als Subtraktoren als Addierschaltungen ausgelegt sein.

Es kann zusätzlich das Ausgangssignal der AGC-Schaltung 3 durch den Hüllkurvendetektor 4 in ein positiv polarisiertes Signal gewandelt werden« In diesem Fall muß der Funktionsgenerator 6 so ausgelegt werden, daß er seinem Eingangssignal eine Verdichtungscharaktaristik (Kompressionscharakteristik) nach einer durch den Ursprung des Koordinatensystems gehenden Hyperbel nach der Gleichung

y ₌

1 + 2X

verleiht, und ein solcher Funktionsgenerator kann einfach durch Änderung der Polarität der Diode D in Fig. 4 aufgebaut werden.

Die Größe der Mehrwegeverzerrungskomponenten, die in dem demodulierten Ausgangssignal enthalten sind, kann durch Hören des wiedergegebenen Audiosignals bestimmt werden, falls das Modulationssignal f'(t) ein hörbares Signal ist. In diesem Fall kann der Benutzer der Schaltung die Ver zögerungszeit ohne Benutzung eines Verzerrungsmeßinstrumentes einstellen.

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In der vorgestellten Ausführung ist der Funktionsgenerator 6 mit einer Hyperbelcharakteristik versehen; es bringt Vorteile oder ist ideal, wenn die Expansionscharakteristik oder die Kompressionscharakteristik einer Hyperbel auf das Eingangssignal des Funktionsgenerators 6 angewendet wird, um die Verzerrungskomponenten vollständig zu eliminieren. Es kann jedoch auch eine Expansions- oder Kompressionscharakteristik einer ähnlichen Funktion statt einer hyperbolischen Funktion benutzt werden und mit einer solchen angenäherten Funktion ist es gleichfalls möglich, ein demoduliertes Ausgangssignal mit vernachlässigbar kleinen Mehrwegeverzerrungen zu erreichen, wie es für den praktischen Betrieb gebraucht werden kann.

Es entsteht so eine Kompensationsschaltung für Mehrwegeverzerrungen, die einen FM-Detektor, eine AGC-Schaltung, einen Hüllkurvendetektor, einen Kondensator, einen Funktionsgenerator, einen Analogmultiplikator, erste und zweite Operationsschaltungen, erste und zweite variable Verzögerungsschaltungen und eine Vielzahl von Schaltkreisen oder Schaltstellen zurErzeugung eines demodulierten Signals mit nicht mehr vorhandenen Mehrweginterferenz-Verzerrungskomponenten umfaßt. Die Schalter werden benutzt, um wahlweise eine erste oder eine zweite Anordnung zu bilden, indem die Verbindungen der Schaltkreise untereinander geändert werden; dabei werden die erste oder die zweite Anordnung jeweils benutzt, je nachdem, ob der Pegel einer direkt durch eine Empfangsantenne aufgenommene Welle größer oder kleiner als der einer indirekt aufgenommenen, beispielsweise einer reflektierten Welle ist, die gleichfalls durch die Empfangsantenne aufgenommen wird. Es wird ein Kompensationssignal erzeugt und von dem demodulierten Signal abgezogen, um die Verzerrungskomponenten auszuschalten.

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Claims

Patentansprüche :

Kompensationsschaltung für Mehrwege-Verzerrungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Demodulator (2) für ein winkel-moduliertes Signal (C (t) ;C. (t)J vorgesehen ist, um aus diesem an seinem Ausgang ein demoduliertes Signal (e_ (t); e, (t)) zu erzeugen, daß eine automatische Verstärkungssteuerurgsschaltung AGC (3) für das winkelmodulierte Signal (C_Q(t); C. (t)) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Durchschnittspegels vorgesehen ist, daß ein Hüllkurvendetektor

(4) für das Ausgangssignal der AGC (3) vorgesehen ist, daß ein Kondensator (5) zum Abblocken der Gleichstrombestandteile in dem Ausgangssignal (-E _Q(t); -E .. (t) ) des Hüllkurvendetektors (4) vorgesehen ist, daß ein Funktionsgenerator (6) vorgesehen ist, der seinem Eingangssignal eine vorbestimmte Charakteristik erteilt, daß ein Analogmultiplikator (7) mit ersten und zweiten Eingängen und einem Ausgang vorgesehen

an seinem ersten Einganq
ist, der/das Ausgangssignal des Funktionsgenerators erhält,

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MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 ROBERTKOCH STRASSE 1 TEL (089) 22 4211 TELEX 05-29 672 PATMF

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ORIGINAL INSPECTED

daß erste und zweite Operationsschaltungen (17; 18) mit jeweils ersten und zweiten Eingängen und jeweils einem Ausgang vorgesehen sind, daß an dem zweiten Eingang (-) der ersten Operationsschaltung (17) das Ausgangssignal (-D. _o(t); -D. ₁ (t-^c )) des Analogmultiplikators (7) angelegt ist, daß am ersten Eingang (+) der zweiten Operationsschaltung (18) das Ausgangssignal (f¹ (t); f (t- 2.¹C)) der ersten Operationsschaltung (17) angelegt ist und daß an dem zweiten Eingang des Analogmultiplikators (7) das Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung (18) angelegt ist, daß erste und zweite Verzögerungsschaltungen (19; 20) vorgesehen sind, daß die zweite Verzögerungsschaltung (20) das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektors (4) über den Kondensator (5) erhält und daß Schalteinrichtungen (SW., SW₃, SW₃, SW₄) mit jeweils ersten (a) und zweiten (b) Schaltstellungen vorgesehen sind, daß in der ersten Schaltstellung die Schalteinrichtungen den Ausgang des Demodulators (2) mit dem ersten Eingang (+) der ersten Operationsschaltung (17), den Ausgang der ersten Operationsschaltung mit dem Eingang der ersten Verzögerungsschaltung (19), den Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung mit dem zweiten Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung (18), den Ausgang des Hüllkurvendetektors (4) über den Kondensator mit dem Eingang ■des Funktionsgenerators (6) verbinden und in der zweiten Schaltstellung den Ausgang des Demodulators (2) mit dem Eingang der ersten Verzögerungsschaltung (19) und dem zweiten Eingang (-) der zweiten Operationsschaltung (18), den Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung (19) mit dem ersten Eingang (+) der ersten Operationsschaltung (17) und den Ausgang der zweiten Verzögerungsschaltung (20) mit dem Eingang des Funktionsgenerators (6) verbinden.

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2. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (6) eine Reihenschaltung eines Kondensators (C) und einer
Diode (D) zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme sowie einen ersten Widerstand (R₁) zwischen Erde und der Verbindung zwischen Kondensator und Diode, einen zweiten Widerstand (R„) parallel zur Diode (D) und einen dritten Widerstand (R^) zwischen der Ausgangsklemme und Erde umfaßt.
3. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator ein Funktionsgenerator für eine hyperbolische Funktion ist, der dem anliegenden Eingangssignal eine Dehnungs- (Expansions-) Charakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel nach der Gleichung

γ = __X

1 - 2X
erteilt.
4. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator ein Funktionsgenerator für eine hyperbolische Funktion ist, der seinem Eingangssignal eine Verdichtungs-(Kompressions-) Charakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel nach der Gleichung

γ ₌

1 + 2X
erteilt.

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5. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite

" Verzögerungsschaltung (19; 20) variabel sind.
6. Kompensationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verzögerungsschaltung (19; 20) zur gleichlaufenden Ver^· änderung der jeweiligen Verzögerungszeit elektrisch mit·*· einander verbunden sind,
7. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogmultiplikator eine Schaltung enthält, die die Polarität des Ausgangssignals in Übereinstimmung mit der Polarität des Ausgangssignals der zweiten Operationsschaltung (18) ändert.
8. Kompensationsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsschaltungen (17; 18) jeweils Subtraktionsschaltungen sind,
9. Verfahren zum Ausgleich von Mehrwege-Interferenzstörungsbestandteilen in einem zusammengesetzten winkelmodulierten Signal, das durch direkte und indirekte an einer Empfangsantenne einfallende Wellen erzeugt wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß

(a) das zusammengesetzte, winkelmodulierte Signal zur Er^- zeugung eines demodulierten Signals demoduliert wird,

(b) der Durchschnittspegel des zusammengesetzten winkelmodulierten Signals konstant gehalten wird,

(c) ein die Hüllkurve des zusammengesetzten winkelmodulier^- ten Signals mit konstantem Durchschnittspegel bezeichnendes Signal erzeugt wird,

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(d) in dem Hüllkurvensignal enthaltene Gleichstromkomponenten abgeblockt und nur Wechselstromkomponenten durchgelassen werden,

(e) einem ersten Signal mittels eines Funktionsgenerators eine Charakteristik mit einer vorbestimmten Funktion zur Erzeugung eines Ausgangssignals erteilt wird,

(f) ein zweites Signal mit einer bestimmten Zeitverzögerung mittels einer ersten Verzögerungsschaltung verzögert wird, um ein erstes Verzögerungssignal zu erzeugen,

(g) die Wechselstromkomponenten mittels einer zweiten Verzögerungsschaltung zur Erzeugung eines zweiten verzögerten Signals um einen bestimmten Zeitabschnitt verzögert werden,

(h) ein Kompensationssignal mit einer ersten Operationsschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals von einem dritten Signal subtrahiert wird,

(i) ein viertes Signal von dem Ausgangssignal der ersten Operationsschaltung mittels einer zweiten Operationsschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals subtrahiert wird.

(j) das Ausgangssignal des Funktionsgenerators mit dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung zur Erzeugung des Kompensationssignals analog multipliziert wird und

(k) die ersten, zweiten, dritten und vierten Signale,

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die jeweils an dem Funktionsgenerator, der ersten Verzögerungsschaltung, der ersten Operationssaal·* tung bzw. der zweiten Operationsschaltung anliegen, geschaltet werden, um den Funktionsgenerator mit den Wechselstrombestandteilen als erstem Signal zu versorgen, die erste Verzögerungsschaltung mit dem Ausgangssignal der ersten Operationsschaltung als dem zweiten Signal zu versorgen, die erste Operationsschaltung mit dem demodulierten Signal als drittem Signal zu versorgen und die zweite Operationsschaltung mit dem ersten verzögernden Signal als viertem Signal zu versorgen, wenn der Pegel der direkt empfangenen Welle größer als der der indirekt empfangenen Welle ist und um andererseits den Funktionsgenerator mit dem zweiten verzögerten Signal als erstem Signal zu versorgen, die erste Verzögerungsschaltung mit dem demodulierten Signal als zweitem Signal zu versorgen, die erste Operationsschaltung mit dem ersten verzögerten Signal als drittem Signal zu versorgen und die zweite Operationsschaltung mit dem demodulierten Signal als viertem Signal zu versorgen, wenn der Pegel der direkt empfangenen Welle kleiner als der der indirekt empfangenen Welle ist,
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem am Eingang des Funktionsgenerators anliegenden Signal eine Dehnungs- (Expansions-)Charakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel nach der Formel

Y =

1 - 2X
erteilt wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-· net, daß dem Eingangssignal des Funktionsgenerators eine Verdichtungs-(Kompressions-)Charakteristik nach einer durch den Ursprung eines Koordinatensystems gehenden Hyperbel mit der Formel

Y =

1 + 2X
erteilt wird,
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch g e ·*■ kennzeichnet, daß bei dem analogen Multiplizieren das Ausgangssignal des Funktionsgenerators mit dem Ausgangssignal der zweiten Operationsschaltung so verarbeitet wird, daß die Polarität des Ausgangssignals des Funktionsgenerators wechselt, wenn die Polarität des Ausgangssignals der zweiten Operationsschaltung entweder positiv oder negativ ist.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeiten der ersten und zweiten Verzögerungsschaltungen simultan so geändert werden, daß die Verzögerungszeiten mit der Verzögerungszeit der indirekt empfangenen Welle gegenüber der direkt empfangenen Welle übereinstimmen.

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