DE3127595C2 - Schaltungsanordnung zur Verminderung des Klirrfaktors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur drahtlosen Übertragung von Niederfrequenzsignalen, vorzugsweise von einem transportablen Mikrofonsender zu einem von diesen abgesetzten Empfangsgerät, unter Anwendung eines Compander-Systems, dessen Kompressoreinheit dem Sendegerät und dessen Expander-Einheit dem Empfangsgerät zugeordnet ist. Die Aufgabe besteht darin, den Klirrfaktor einer mit einem Compander-System NE 570 versehenen Übertragungsstrecke zur Erreichung einer hohen Übertragungsqualität zu verringern. Die Erfindung sieht eine Kombination von drei Schaltungsmerkmalen vor, die sich beziehen auf die Klirrfaktorkompensation der Kompressorschaltung, auf die unteren Grenzfrequenzen von im komprimierten niederfrequenten Signalweg angeordneten Netzwerken und auf die Regelzeitkonstanten der Kompressor- und Expanderschaltung.

Description

a) der für die Klirrfaktorkompensation der Kompressorschaltung bestimmte Anschlußpunkt (8) wird allein oder zusätzlich mit einem Kondensator m der Größenordnung von 1 nF belegt, dessen Bezugspunkt die Masse der Schaltung ist,

b) die uferen Grenzfrequenzen von im komprimierten niederfrequenten Signaiweg angeordneten, mit Zeitkonstanten behafteten Netzwerken, wie beispielsweise CR-Koppelgliedern, sowohl in und nach der Kompressorschaltung des Mikrofonsenders als auch in und vor der Expanderschaltung des Empfangsgerätes werden so gewählt, daß sie mindestens um den Faktor 10 unter der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz liegen,

c) die Regelzeitkonstanten der Kompressor- und Expande.\,chaltung werden annähernd gleich groß gewählt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verminderung des Klirrfaktors wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegeben ist.

Drahtlose Mikrofone sollen hinsichtlich ihrer Übertragungsqualität nicht hinter den drahtgebundenen Mikrofonen zurückstehen. Diese Forderung war bishei nur bedingt zu erfüllen, da die Dynamik der Übertragung gegenüber drahtgebundenen Systemen deutlich niedriger war. Der Grund hierfür liegt ii. der Beschränkung der Sendeleistung der drahtlosen Mikrofone durch Postbestimmungen, sofern ein Hochfrequenz-Träger für die Übertragung gewählt wird, und weiterhin in der eng begrenzten Batteriekapazität für die Stromversorgung. Da sich der Abstand des Mikrofonbenutzers und somit des Senders von der Empfangsantenne während der Übertragung üblicherweise laufend ändert, treten in der Praxis Empfängereitigangsspannungen zwischen einigen μν und mehreren mV auf. Aufgrund dieser schwankenden Empfangsverhältnisse wird die Übertragungsqualität durch störende Rauscheinbrüche gemindert. Die Praxis hat hier gezeigt, daß die Geräuschspannungsabstände zwischen 30 und 63 dB liegen. Diese niedrigen Geräuschspannungsabstände bzw. das störende Rauschen hat den Einsatz der drahtlosen Mikrofone zum Beispiel als Gesangsmikrofone vielfach unmöglich gemacht.

Es sind schon seit vielen Jahren Rauschunterdrükkungssysteme beispielsweise bei Kassettenrecordern bekannt — bekannte Systeme sind z. B. HighCom, Dolby, DNL — und werden mit Erfolg bei der

Verbesserung dec Übertragungsqualität eingesetzt

Diese bekannten Systeme konnten jedoch bisher in drahtlosen MBorofonsystemen keine Anwendung finden, da die Schaltungen zu viele Bauteile erförderten und vor allem eine zu höhe Stromaufnahme hatten.

Erst durch die integrierten Schaltungen NE 570 und NE571 \der Firma VALVO/SIGNETICS konnten aufgrund ihrer geringen Leistungsaufnahme und Baugröße in einer Kompander-ÜbertragungsstrRcke in

ίο drahtlosen Mikrofonen eingesetzt werden. Die Beschreibung dieser Schaltung sowie Anwendungshinweise sind in der VALVO-Veröffentlichung »Technische Informationen für die Industrie« Nr. 7 90 417 gegeben. Die schaltungstechnische Einfügung einer solchen Kompanderschaltung in eine drahtlose Mikrofon-Übertragungsstrecke entsprechend den Anwendungshinweisen ergibt eine erhebliche Steigerung des Dynanukumfanges: Bei kleinen Empfänger-Eingangsspannungen im μν-Bereich beträgt der Gewinn bis zu 35 dB, bei Eingangsspannungen im mV-Bereich immerhin noch 12 dB. Das bedeutet, daß in der Praxis nur noch Schwankungen der Geräuschspannungsabstände zwischen 65 dB bis 75 dB auftreten, und die drahtlosen Übertragungsstrecken die Eigenschaften der ange schlossenen Mikrofone hinsichtlich des Rauschens nicht mehr verschlechtern.

Es hat sich jedoph gezeigt, daß beim Einsatz der Kompanderschaltung nach den Aplikationshinweisen die nichtlinearen Verzerrungen in der Übertragungs strecke insgesamt stark ansteigen und zu den tiefen Frequenzen — kkiner als 300Hz — und zu hohen Frequenzen — größer als 5 kHz — mehr als 3% Klirrfaktor betragen können. Dieser für hochwertige Übertragungen zu große Klirrfaktor besteht hauptsäch lieh aus K 3 und ist mit der Klirrfaktor-Kompensations schaltung nach der Schaltungsempfehlung nicht zu beseitigen, da diese lediglich eine Verminderung von K 2 ermöglicht. Aufgrund dieses hohen Klirrfaktoranteils haben auch die Kompanderschahungen NE 570 oder NE 571 keinen Eingang in die drahtlose Mikrofontechnik gefunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Klirrfaktor einer mit einem Kompander-System Ne 570 oder NE 571 versehenen Übertragungsstrecke durch geeignete Schaltungsmaßnahmen so zu verringern, daß ein Einsatz bei drahtlosen Mikrofonen mit hoher Übertragungsqualität möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführ-

50. ten Merkmale.

Die im Patentanspruch genannten Schaltungsmaßnahmen a), b) und c) verringern bereits einzeln, aber besonders in Kombination erheblich den Klirrfaktor der Übertragungsstrecke. Die Maßnahme a) verringert den Klirrfaktor bei höheren Frequenzen oberhalb 5 kHz, während durch die Maßnahmen b) und c) erreicht wird, daß Klirrfaktoren bei tiefen Frequenzen unterhalb 300 Hz, die bei der Kompression und bei der Expansion des Signals entstehen, einander kompensieren. Wäh rend die empfohlene Kompensation am Anschlußpunkt 8 bei der Kompressorsehaltung nur eine K 2-K.ompensation ermöglicht, wird durch die darüber hinausgehenden Maßnahmen nach der Erfindung besonders der K 3-Klirrfaktoranteil vermindert.

An Hand der nachfolgenden Beschreibungen und der Zeichnung wird eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt im einzelnen die

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer drahtlosen Mikrofon-Übertragungsstrecke,

F i g. 2 und 3 die Anwendung einer Kompanderschal·. tung mit den erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahmen.

In der Fig. 1 sind nach Art eines Blockschaltbildes der Mikrofon-Sender 1 sowie ein Empfangsgerät 2 dargestellt Die vom Mikrofon 1.1 abgegebene Signalspannung wird über einen Vorverstärker 1.2 im Kompressoneil 13 der Kompanderschaltung zugeführt '° Das komprimierte Signal steuert dann in bekannter Weise einen Sender 1.4 für die drahtlose Übertragung des" Signals. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann das komprimierte Signal sowohl einem Hochfrequenz-Träger als auch einer Infrarot-Strahlung '5 überlagert werden. Je nach Übertragungsart kann dann die Sendestufe 1.4 in geeigneter und bekannter Weise ausgestaltet werden. Im Empfangsgerät 2 wird die HF- oder Infrarot-Strahlung in einem geeigneten Empfänger 2.1 aufbereitet Das gewonnene Signal wird dem Expanderteil Z2 der Kompanderschaltung zugeführt und nach Expansion und Verstärkung im Verstärker 23 verschiedenen elektroakustischen Einrichtungen zugeleitet Diese können beispielsweise ein Tonspeichergerät 3 oder eine elektroakustische Übertraglingsanlage 4 sein.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahmen sind in den F i g. 2 und 3 zu erkennen. Die Schaltungsmaßnahme a) besteht darin, daß ein zusätzlicher Kondensator in der Größenordnung von 1 nF zwischen Masse und ^M dem Anschlußpunkt 8 der Kompressorschaltung gelegt wird. Es ist gefunden worden, daß durch diesen Kondensator mir dem Bezugszeichen 5 eine wesentliche Verringerung des Klirrfaktoranteils erzielt werden kann. Diese Schaltungsmaßnahme kann zusätzlich oder anstatt des vom Hersteller empfohlenen Widerstandsnetzwerkes R 12 und R 13 angewendet werden.

Weiter ist gefunden worden, daß eine weitere Verringerung des Klirrfaktoranteils erzielt werden kann, wenn die unteren Grenzfrequenzen von im komprimierten Signalweg angeordneten, mit Zeitkonstanten behafteten Netzwerken, um mindestens den Faktor 10 unter der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz liegen.

Hierzu zählen die C/?-GHeder, die der Weiterleitung ·*> des Niederfrequenz-Signals nach der Kompressorschaltung und vor der Expanderschältung dienen. Eingeschlossen sind hier auch die mit. Zeitkonstanten behafteten Glieder sowohl in der Modulatorschaltung des Senders als auch in der Empfängerschaltimg des Empfangsgerätes^ Solche Glieder sind beispielsweise in der Fig-2 mit der Bezugszahl 6 und in der Fig.3 mit der BezugszaM 7 gekennzeichnet

Die Schaltungsmaßnahme b) wird in vorteilhafter Weise ergänzt durch die Schaltungsmaßnahme c) mit der Maßgabe, daß die Regelzeitkonstanten der .Kompressorwie auch der Expanderschältung annähernd gleich groß sein sollen. Diese Zeitkonstanten werden durch ÄC-GIieder gebildet, wobei die extern notwendigen Kapazitäten bzw. Nachbildungen von Kapazitäten, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt an den Anschlußpunkten 1 bzw. 16 angeschaltet werden. Diese Anschlußpunkte sind in der Fig.2 mit der Bezugszahl 8 und in der F i g. 3 mit der Bezugszahl 9 gekennzeichnet

Da die mit gestrichelten linien gelcennzeicnneten Schaltungsteile der integrierten Schaltung NE 570 oder NE 571 identisch sind, kann ohne weiteres der in F i g. 3 als Expander verwendete SehaiiuTtgsieil auch als Kompressorteil in der F i g. 2 verwendet werden. Für die Schaltungsmaßnahme a) ergibt sich dann lediglich eine Vertauschung der Anschlußklemmen 8 zu S.

Obwohl die Erfindung in vorteilhafter Weise bei sogenannten drahtlosen Mikrofonen, bei denen ein HF-Träger angewendet wird, eingesetzt werden kann, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist

So kann die erfindungsgemäße Verringerung des Klirrfaktors bei der bekannten Kompanderschaltung auch bei Infrarot-Übertragungsstrecken eingesetzt werden. Diese Übertragungsstrecken dienen in vielfacher Weise der Tonübertragung; genannt sei hier beispielsweise die Übertragung des Tones von einem Fernsehgerät oder von einem Receiver zu einem oder mehreren drahtlosen Kopfhörern. Unabhängig von der Art des Signalträgers - HF- oder Infrarot-Strahlung ist die Erkenntnis, die zu den Merkmalen b) und c) führte, daß im Signalweg des komprimierten Signals möglichst keine Änderungen der Phasenbeziehungen im tieffrequenten Signalbereich eintreten darf, um eine Verringerung des Klirrfaktors in diesem Bereich zu erzielen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Verminderung des Klirrfaktors bei der drahtlosen Übertragung von Niederfrequenz-Signalen, beispielsweise von einem transportablen Mikrofonsender zn einem von diesen abgesetzten Empfangsgerät unter Anwendung der integrierten Kompanderschaltung NE 570 oder NE 571, deren Kompressoreinheit dem Sendegerät und deren Expanderemheit dem Empfangsgerät zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Schaltungsmaßnahmen einzeln oder in Kombination angewendet sind