DE962984C - Verfahren zur Vermeidung von in Mehrkanaltraegerfrequenzsystemen auftretenden Stoerungen, insbesondere von UEbersteuerungserscheinungen in den Traegerfrequenzzwischenverstaerkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von in Mehrkanalträgerfrequenzsystemen auftretenden Störungen, insbesondere von Übersteuerungserscheinungen in den Trägerfrequenz-Zwischenverstärkern, die durch hohe Dauerleistungen in einem oder mehreren Sprechkanälen, z. B. durch die Selbsterregung eines oder mehrerer Sprechkanäle bei schlechter Anpassung der weiterführenden Leitungen oder bei Fehlern in den abschließenden Gabelschaltungen verursacht sind.

Bei Fernsprechleitungen mit Verstärkern muß im allgemeinen ein genau bestimmter Sendepegel am Ausgang der Zwischenverstärker eingehalten werden. Man wählt diesen Ausgangspegel so, daß einerseits die übertragene Sprechleistung möglichst hoch über dem Störgeräusch der Leitung liegt, andererseits aber die Verstärker auch durch die lautesten Sprachlaute noch nicht übersteuert werden. Der langzeitliche Leistungsmittelwert der Sprechleistung liegt bei normalen Teilnehmergesprächen aa. etwa 20 db unter der Spitzenleistung, die z. B, während besonders lauter Silben auftritt. Ein Verstärker mit z, B. 10 mW Aussteuerungsgrenze kann also nur so weit ausgesteuert werden, daß die mittlere Sprechleistung am Verstärkerausgang etwa Y₁₀ mW beträgt. Zum Einmessen der Leitungen wird meist ein Meßton benutzt, dessen Leistung auf ι mW am relativen Pegel Null der Leitung

(ζ, B. an der Leitungsklinke im Fernamt) festgelegt ist. Die Aussteuerungsgrenze der Verstärker wird dann so bemessen, daß auch das Zehnfache der .Meßtonleistung noch ohne Übersteuerungserscheinungen übertragen werden kann, während der langzeitliche Mittelwert der Sprechleistung bei kontinuierlichem Sprechen nur etwa ein Zehntel der Meßtonleistung beträgt.

Bei der Zusammenfassung zahlreicher Sprechkanäle in einem Trägerfrequenzsystem braucht man im allgemeinen nicht damit zu rechnen, daß Sprechleistungsspitzen in mehreren Kanälen oder gar sämtlichen Kanälen gleichzeitig auftreten. Die Erfahrung und statistische Untersuchungen haben gezeigt, daß die erforderliche Aussteuerungsgrenze der Trägerfrequenzzwischenverstärker mit der Kanalzahl zunächst nur langsam ansteigt, da gerade bei Kanalzahlen von etwa 12 ... 240 Kanälen der Gleichzeitigkeitsfaktor für das Auftreten von Sprachspitzen in mehreren Kanälen rasch abnimmt. Bei hohen Kanalzahlen kommt man daher mit Verstärkern aus, deren Aussteuerungsgrenze nur noch etwa das Zehnfache der übertragenen mittleren Sprechleistung der Summe aller Kanäle beträgt. Hierbei wird aber vorausgesetzt, daß wirklich nur Sprache in den einzelnen Kanälen des Trägerfrequenzsystems übertragen wird. Würde man einen Trägerfrequenzkanal mit einem Meßton bis zu seiner Aussteuerungsgrenze voll aussteuern, so würde dieser Kanal eine etwa ioomal größere Leistung zur Gesamtleistung des Tf-Systems beitragen, als bei Belegung mit normaler Sprache. In solchen Fällen treten dann Übersteuerungserscheinungen in den Tf-Zwischenverstärkern auf, die zu sehr störenden Geräuschen in allen übrigen Kanälen des gleichen Tf-Systems führen.

Das Belegen der Sprechkanäle mit zu hohen Meßspannungen läßt sich durch geeignete Betriebsvorschriften verhindern; hohe Dauerleistungen in den Sprechkanälen können aber auch durch andere, sehr häufig auftretende Störungen verursacht werden. So ist z. B. das »Pfeifen«, d. h. die Selbsterregung eines Sprechkanals bei schlechter Anpassung der weiterführenden Leitungen oder bei Fehlern in den abschließenden Gabelschaltungen eine häufig beobachtete Erscheinung, insbesondere bei Leitungen, die mit Fernwahleinrichtungen betrieben werden. Es bereitet z. B. gerade in diesem Falle besondere Schwierigkeiten oder erfordert einen zusätzlichen Aufwand, beim Aufbau der Wählverbindungen stets den richtigen Leitungsabschluß (z. B. mit 600 Ohm oder einer geeigneten Nachbildung) aufrechtzuerhalten. Sollen die Leitungen aber auch bei schlechtem Abschluß nicht pfeifen, so muß die Restdämpfung der Leitungen entsprechend vergrößert werden, was wiederum zu einer Verschlechterung der Übertragungsgüte führt. Am Eingang der einzelnen .Trägerfrequenzkanäle werden häufig Amplitudenbegrenzer angeordnet, die wenigstens verhindern, daß beliebig hohe Eingangsspannungen über die Modulationsstufen der Trägerfrequenzendstellen bis zum Ausgang des Sendeverstärkers gelangen können. Die Aussteuerungsgrenze der Kanäle wird,d'adurch genau definiert, muß aber nach wie vor etwa 20 db über dem Leistungsmittelwert der Sprechleistung liegen, und Störtöne, insbesondere die sich selbst erregenden Pfeiftöne, können diese für Dauertöne schon durchaus zu hohe Grenze erreichen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Vermeidung von in Mehrfachträgerfrequenzsystemen auftretenden Störungen wird z.B. das bekannte Prinzip der Kompandierung angewendet. Dabei wird die durch den sendeseitig angeordneten Kompressor bewirkte Regelung durch den empfangsseitig angeordneten Expander wieder rückgängig gemacht. Beide Wirkungen sind aber abhängig von den strukturellen Schwankungen der Nachrichtenströme. Durch die Anwendung eines Kompanders soll im wesentlichen eine Verbesserung des Störabstandes und eine Verringerungdes Nebensprechens erreicht werden. Auch bei Anwendung der bekannten Volumenregler wird eine Abhängigkeit von den strukturellen Amplitudenschwankungen der Nachrichtenströme erzielt.

Gemäß der Erfindung sind in die Eingangsschaltungen der Sprechkanäle sende- bzw. empfangsseitig eingefügte oder bereits vorhandene steuerbare Amplitudenbegrenzer oder Dämpfungsglieder so bemessen, daß sie durch die in jedem Sprechkanal gerade übertragene Sprech- oder Störleistung so gesteuert werden, daß die Aussteuerungsgrenze des Kanals herabgesetzt oder die Restdämpfung des Kanals erhöht wird, sobald eine mittlere Leistung in dem Kanal übertragen wird, die über dem für den Leistungsmittelwert der Sprache vorgesehenen Wert liegt, wobei die Zeitkonstante für diesen Regelvorgang so gewählt wird, daß kurzzeitige Sprachspitzen noch nicht zu einem merklichen Einsatz des Regelvorgangs führen, während Dauerleistungen aber möglichst rasch auf einen Wert heruntergeregelt werden, der nur wenig über dem Leistungsmittelwert der normalen Sprechleistung liegt. Es wird z. B. die Ansprechempfindlichkeit der Amplitudenbegrenzer so gesteuert, daß bei der Übertragung von Sprache die Ansprechempfindlichkeit der Amplitudenbegrenzer (im allgemeinen bei etwa + 6 ... 9 db, bezogen auf den relativen Pegel Null des Kanals) für die kurzzeitigen Sprachspitzen wirksam ist, die Ansprechempfindlichkeit aber wesentlich nach kleineren Pegeln hin ver- hq schoben wird, wenn Dauertöne oder ähnliche Störgeräusche in den Kanälen auftreten, deren Leistung größer ist als die mittlere Sprechleistung. Statt der Amplitudenbegrenzer lassen sich auch steuerbare Dämpfungsglieder in der Eingangsschaltung der Kanäle verwenden, die die Dämpfung der Eingangsschaltung erhöhen, sobald statt der Sprächlaute Dauertöne oder Geräusche hoher Leistung auftreten. Da man auf diese Weise wirksam verhindern kann, daß sich Pfeiftöne hoher Leistung erregen, kann man unter Umständen während des Aufbaues einer Fernsprechverbindung auch Abschlußbedingungen zulassen, bei denen ein Pfeifen der Leitung eintritt, vielleicht sogar das Vorhandensein eines Pfeiftons als Kriterium für den Schaltzustand der Leitung ausnutzen.

Da die Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. steuerbare Amplitudenbegrenzer oder Dämpfungsglieder, an sich bekannt sind, soll der Erfindungsgedanke nur an einem Schaltungsbeispiel erläutert werden. Die Abbildung zeigt den Ausgangskreis des Sprechkanals einer Tf-Endstelle (oder einer gewöhnlichen Vierdrahtleitung) . Die üblichen relativen Kanalpegel der beiden Übertragungsrichtungen sind in Kreisen ίο angegeben. Die Ausführungsform der verwendeten Gabelschaltung ist hier nebensächlich. Vor dem Eingang des Kanals liegt das geregelte Glied A, z. B. ein Amplitudenbegrenzer oder ein steuerbares Dämpfungsglied. Die steuernde Spannung wird in diesem Beispiel einer Gleichrichteranordnung G entnommen, die an dem Ausgang des Kanalverstärkers V angeschlossen ist. Die Ansprechempfindlichkeit des Amplitudenbegrenzers A (bzw. die normale Dämpfung des Dämpfungsglieds) wird durch die angelegte Ruhespannung CZ₀ bestimmt. Diese Spannung bleibt unverändert, solange die Spannung an dem Kondensator C der Gleichrichterschaltung G kleiner bleibt als die Spannung, die einem übertragenen Dauerton von etwa Y₁₀ mW am relativen Pegel Null, also ungefähr der mittleren Sprechleistung eines Dauersprechers entspricht. Überschreitet die Ladespannung an C diesen Grenzwert, so wird der Gleichrichter G (z. B. Germaniumdiode) durchlässig, und die Spannung an C regelt das Glied A in dem gewünschten Sinn. Auf die vielen Variationsmöglichkeiten dieses Schaltungsbeispiels soll nicht näher eingegangen werden. Wesentlich ist, daß das hier aus dem Widerstand R und dem Kondensator C gebildete i?C-Glied'in der Gleichrichterschaltung eine so große Zeitkonstante hat, daß einzelne Sprachspitzen noch nicht zu einer so hohen Spannung an C führen, daß der Regelvorgang merklich einsetzt. Diese Sprachspitzen werden also ohne Beeinflussung durch das Glied A mit voller Amplitude übertragen. Bei einer Dauerbelastung des Sprechkanals durch Störgeräusche, insbesondere beim Auftreten von Pfeiftönen durch Selbsterregung des Sprechkreises, wird aber die übertragene Leistung rasch auf einen nur wenig über der mittleren Sprechleistung liegenden Grenzwert heruntergeregelt. In praxi wird es kaum bemerkt werden, wenn der Regelvorgang gelegentlich auch während der Sprachübertragung bei besonders lauten und langen Silben schon einsetzt, und_eman wird die Zeitkonstante für den Regelvorgang so kurz machen, daß bei normalen Teilnehmergesprächen gerade noch keine Störungen durch das Einsetzen des Regelvorgangs beobachtet werden.

Statt eines besonderen steuerbaren Amplitudenbegrenzers oder Dämpfungsglieds kann man bei Trägerfrequenzgeräten auch unmittelbar den sende- oder empfangsseitigen Kanalmodulator durch die steuernde Spannung beeinflussen, indem man z. B. durch die Steuerspannung eine Vorspannung der Gleichrichter in einer Modulationsschaltung erzeugt und so den normalen Arbeitspunkt der Modulationsgleichrichter im Sinne einer einseitigen Vorspannung verlagert, was zu einer Erhöhung der Modulatordämpfung führt. Auch die dem Modulator zugeführte Trägerleistung läßt sich leicht steuern, indem man z. B. in die Trägerzuführungsleitungen einen durch die Steuerspannung geregelten Widerstand einfügt; hierdurch kann die Modulatordämpfung leicht verändert werden. In vielen Fällen wird man auch die bekannten Heißleiter oder Thermistoren zur Steuerung der Dämpfung in der Endschaltung eines Fernsprechkanals verwenr den können, indem man diese Regelwiderstände proportional der übertragenen Sprechleitung beheizt. Sobald statt der kurzen Sprachspitzen länger dauernde Störgeräusche übertragen werden, deren Leistungsmittelwert über dem Leistungsmittelwert der Sprachleistung" Üegt, führt dann die stärkere Aufheizung der genannten Regelwiderstände zu der gewünschten Dämpfungserhöhung in der Endschaltung.

In vielen Fällen wird es vorteilhaft sein, in an sich bekannter Weise eine vorhandene, z. B. die in der Abbildung angedeutete Verstärkerröhre zur gleichstrommäßigen Verstärkung der Steuerspannung mit auszunutzen. Die Steuerspannung wird dann dem hochohmigen Gitterkreis zugeführt und verschiebt den Arbeitspunkt der Röhre, dadurch ändert sich der mittlere Anodenstrom in der Röhre, und man kann z. B. am Kathodenwiderstand oder einem anderen in den Anoden- oder Kathodenstromkreis der Röhre eingeschalteten Widerstand niederohmig die durch die Röhre verstärkte Steuerleistung abgreifen und den zu steuernden Schaltgliedern zuführen. Es ist ohne Belang, wenn durch die Verlagerung des Arbeitspunktes der Röhre während dieses Steuervorgangs eine größere Verzerrung der übertragenen Frequenzen auftritt, da ja der Steuervorgang erst dann merklich einsetzt, wenn statt Sprache unerwünschte Störleistungen, insbesondere Pfeiftöne in dem Kanal, auftreten.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Vermeidung von in Mehrkanalträgerfrequenzsystemen auftretenden Störungen, insbesondere von Übersteuerungserscheinungen in den Trägerfrequenzzwischenverstärkern, die durch hohe Dauerleistungen in einem oder mehreren Sprechkanälen, z. B. durch die Selbsterregung eines oder mehrerer Sprechkanäle bei schlechter Anpassung der weiterführenden Leitungen oder bei Fehlern in den· abschließenden Gabelschaltungen verursacht sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Eingangsschaltungen der Sprechkanäle sende- bzw empfangsseitig eingefügte oder bereits vorhandene steuerbare Amplitudenbegrenzer oder Dämpfungsglieder so bemessen sind, daß sie durch die in jedem Sprechkanal gerade übertragene Sprech- oder Störleistung so gesteuert werden, daß die Aussteuerungsgrenze des Kanals herabgesetzt oder die Restdämpfung des Kanals erhöht wird, sobald eine mittlere Leistung in dem Kanal übertragen wird, die über dem für den Leistungsmittelwert der

   Sprache vorgesehenen Wert liegt, und die Zeitkonstante für diesen Regelvorgang so gewählt wird, daß kurzzeitige Sprachspitzen noch nicht zu einem merklichen Einsatz des Regelvorgangs führen, während Dauerleistungen aber möglichst rasch auf einen Wert- heruiitergeregelt werden, der nur wenig über dem Leistungsmittelwert der normalen Sprechleistung liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Amplitudenbegrenzer bzw. Dämpfungsglieder in Verbindung mit der Endschaltung des Kanals so anfgeordnet sind, daß der Amplitudenbegrenzer bzw. das Dämpfungsglied vor dem Vierdrahteingang des Sprechkanals, vorzugsweise an einem Punkt kleinen relativen Pegels, liegt und eine Steuerung im Sinne einer Herabsetzung der Aussteuerungsgrenze bzw. einer Erhöhung der Restdämpfung einsetzt, sobald eine durch

   ao Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Vierdrahtkreises erzeugte Gleichspannung einen Mindestwert überschreitet, der ungefähr dem Leistungsmittelwert bei der Übertragung normaler Sprache entspricht, und die Zeitkonstante der Gleichrichterschaltung so groß gewählt wird, daß bei der Übertragung einzelner lauter Silben der Regelvorgang noch nicht merklich einsetzt, während langer dauernde Störgeräusche, insbesondere die bei falschem Leitungsabschluß sich selbst erregenden Pfeifschwingungen, aber rasch auf einen Wert heruntergeregelt werden, der nur wenig über dem Leistungsmittelwert der normalen Sprechleistung liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung auf den sendeseitigen Kanalmodulator eines Trägerfrequenzkanals einwirkt und dessen Betriebsdämpfung steuert.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung auf den empfangsseitigen Kanalmodulator eines Trägerfrequenzkanals einwirkt und dessen Betriebsdämpfung steuert.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernde Spannung der Trägerspannung überlagert wird und so der Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Modulationsgleichrichter verlagert und damit die Dämpfung des Modulators gesteuert wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernde Spannung die Amplitude der dem Modulator zugeführten Trägerspannung verändert und so die Dämpfung des Modulators gesteuert wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelelement ein Thermistor oder ein Heißleiter benutzt und damit die Dämpfung des Fernsprechkanals gesteuert wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorhandene Verstärkerröhre, insbesondere die Endverstärkerröhre des Sprechkanals, zur gleichstrommäßigen Verstärkung der steuernden Spannung mit ausgenutzt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Elektrotechnische Zeitschrift«, 1952, S. 192

   bis 195; »Bell System Technical Journal«, 1951, S. 5

   bis 9;

   »A.I.E.E.-Transactions«, 1946, S. 1079 bis

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©609 706/272 10.56 (609 873 4.57)