DE2246560C3 - Schaltungsanordnung zur Qualitätsverbesserung eines in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Qualitätsverbesserung eines in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals, bestehend aus einem Verzweigungskreis zur Auftrennung des in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals in zwei getrennte Signale, aus einem Oberwellengenerator zur Erzeugung von Oberwellenkomponenten aus einem der getrennten Signale und aus einem Kombinalionskreis zur Kombination des zweiten getrennten Signals mit den Oberwellenkomponenten zur Erzie'ung eines verbesserten Tonfrequenzsignals.

In der Telefonie werden heutzutage lübertragungsschaltungen mit Kurzwellen. Unterseekabeln und Satelliten verwendet. In den Kurzwellen-Ubertragungsschaltungen wird die Sprechqualität häufig durch Funkstörurigen beeinträchtigt. Bei den Kurzwellen-Übertragungsschaltungen ist eine Bandbreitenbegrenzung erwünscht, um die Funkstörungen zu verringern und die Anzahl der übertragbaren Informationen innerhalb eines begrenzten Frequenzbandes zu erhöhen.

Es sind bisher viele Bandbegrenzungseinrichtungen für diesen Zweck vorgeschlagen worden. So ist ein Nachrichtenübertragungssystem für Sprache mit Herabsetzung der Bandbreite bekannt (DT-AS I 151 285), das nach dem Prinzip des Vocoder arbeitet. Dabei wird in der Sendeslation das Sprachsignai in ein verhältnismäßig breites Eland höherfrequsnter Anteile und ein verhältnismäßig schmales Band lieffrequcnter Anteile aufgeteilt, dessen Bandbreite ausreicht, um eine genaue Information bezüglich der Tonhöhen-Grundfrequenz in einem weiten Bereich zu übertragen. Dabei wird das Band ticffrcaucnter Anteile ohne

Veränderung zu einer Empfangsstation übertragen, während das Band höherfrequenter Anteile in veränderter Form als eine Gruppe von Steuersignalen mit reduzierter Bandbreite übertragen wird. Das unveränderte Grundband und die Steuersignale werden übereinen Ubertragungskanal mit herabgesetzter Bandbreite zu einer Empfangsstation übertragen, wo eine synthetische Sprache auf dem übertragenen Grun<lband und den Steuersignalen wiederhergestellt wird. Dazu werden die Harmonischen höherer Ordnung in der Empfangsstation aus dem Grundband erzeugt und in eine Vielzahl von Unterbändern entsprechend den Unterbändern, in welche die höherfrequenten Anteile in der Sendestation aufgeteilt worden sind, unterteilt, und es wird dann die Amplitude jedes Unterbandes von Harmonischen zur Bildung eines getrennten Erregungssignals vergleichmäßigt und anschließend durch das jeweils zugeordnete empfangene Steuersignal geregelt, damit die einzelnen Unterbänder höherfrequenter Anteile wieder entstehen. Schließlich wird ein Abbild des ursprünglichen Sprachsignals durch Vereinigung aller wiederhergestellter, höherfrequenter Unterbänder mit dem unveränderten Grundband synthetisiert. Dieses bekannte System erfordert umfangreiche Einrichtungen und ist deshalb sehr kostenaufwendig. Außerdem ist die Natürlichkeit des wiederhergestellten Sprachsignals verhältnismäßig gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine qualitativ hochwertige Wiedergabe eines in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Oberwellengenerator eine Kaskadenkombination aus einem Momentankompressor und einem Pegelbercich-Expansionskreis mit einer reziproken Leistungscharakteristik des Kompressionsverhältnisses des Momentan-Kompressors enthält. Die Abmessungen und die Kosten für die Einrichtung sind vergleichsweise gering, und es läßt sich eine qualitativ hochwertige Tonwiedergabe erreichen.

1 is Prinzip, die Konstruktion und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnun ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Etlockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 und 3 Schaltbilder, welche Beispiele für gemäß der Erfindung verwendete Schaltelemente zeigen,

F i g. 4 Kurven zur Erläuterung der Charakteristiken der erfindungsgemäßen Einrichtung im Vergleich zu bekannten Einrichtungen,

F i g. 5 bis "' Blockschaltbilder, von denen jedes eine tatsächliche Anwendung der erfindungsgernäßen Einrichtung zeigt,

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer in dem Beispiel nach F i g. 7 verwendeten Schaltung,

F i g. 9 bis 12 Blockschaltbilder, von denen jedes ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Generators für Oberschwingungen zeigt, und

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfiihrungsbeispiels gemäß der Erfindung.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 enthält eine Eingangsklemme 1. Schaller?, und 3, die für die Schaltung einer gewöhnlichen Frequenzbandschwin-" und einer Einhalb-Frequenzbandschwingungsart verwendet werden, eine Abzweig-Schaltung 4, einen Verstärker 5 für die Verstärkung eines erhaltenen Signals, eine Kombinations-Schaltung 6, einen Momentan-Kompressor 7, einen Expander 8, ein Bandfilter 9 zur Erzielung höherfrequenter Komponenten und einen Lautsprecher oder Kopfhörer 10. Die Schalter 2 und 3 sind elektronisch gesteuert.

Wenn ein tonfrequentes Signal an Uer Eingangsklemme 1 Frequenzkomponenten eines normalen Frequenzbandes hat (z. B. 0,3 bis 3,4 kHz), werden die Schalter 2 und 3 auf die Kontakte b geschaltet. Wenn dagegen ein tonfrequentes Signal an der Eingangsklemme 1 Frequenzkomponenten eines engen Frequenzbandes aufweist (z. B. 0,3 bis 1,5 kHz), werden die Schalter 2 und 3 auf die Kontakte α geschaltet. In diesem Falle wird das Eingangs-Tonfrequenzsignal am Abzweighybrid 4 in zwei Teile geteilt. Eines der geteilten Signale wird so wie es ist durch den Verstärker 5 geführt, während der andere Signalteil einer Kaskadenschaltung aus einem Momentan-Kompressor7 und einem Expander 8 zugeführt wird, in welchem Oberwellenfrequenzkomponenten des erhaltenen Tonfrequenzsignals erzeugt werden.

Notwendige Oberwellen- Frequenzkomponenten werden von einem Bandfilter 9 abgeleitet und der Kombinationsschaltung 6 zugeführt. Das vom Verstärker 5 erhaltene und verstärkte Tonfrequenzsignal wird in der Kombinationsschaltung 6 mit den reproduzierten, vom Bandfilter 9 erhaltenen Oberwellenkomponenten kombiniert, so daß von der Kombinaüonsschaltung 6 ein Tonfrequenzsignal erhalten wird, das einem Original-Tonfrequenzsignal (Sprachsignal) ähnlich ist.

Ein Oberwellengenerator, bestehend aus einer Kombination des Momentan-Kompressors 7 und des Expanders 8 ist unten im einzelnen beschrieben. Es wird nun angenommen, daß eine halbperiodische Welle, wie eine Sprach-Wellenform. ein Eingangstonfrequenzsignal ist, und zwar wie folgt:

=7~Λ,,· sin npt.

worin »/4„« die Amplitudenkomponenten des zusammengesetzten Eingangssignals, »p« eine Grundkreisfrequenz und »n« die Ordnungszahl einer Oberwelle in dem zusammengesetzten Eingangssignal bedeutet. Wenn das Eingangs-Tonfrequenzsignal (z. B. das zusammengesetzte Eingangssigna!), das durch die Gleichung (1) bestimmt ist, dem Momentankompressor 7 mit einem Kompressionsverhältnis 1/2 zugeführt wird, kann der Ausgang e₂(t) des Momentankompressors 7 folgendermaßen angegeben werden:

_t-₂m *]

■ sin npt,

wenn die Amplitudenkomponente A_n kleiner ist als Null, ergibt sich der Wert A];² zu - MJ¹''². Wenn der Ausgange₇(t) des Momentankompressors7 dem Expander 8 mit einer Viereck-Charakteristik zugeführt wird, ergibt sich der Ausgang e,(r) des Kompressors

(A),¹² ■ sin npt)².

Eine Komponentec₃(t), die durch Ausschaltung einer Gleichstromkomponente vom Ausgang e₃(t) erhalten wird, kann folgendermaßen angegeben werden:

N .V N

C₃(I) % l/2>UJsin2np/ +2]

= 1/2^UJsin 2npt

■ sin npt ■ sin mpl

/I₁₁/I,,,)'''² [cos(n-m)pf - cos(n + «i)pf] .

Wie sich aus Gleichung (4) ergibt, sind die Pegel der von der Kombination des Momentankompressors? und dem Expander 8 erhaltenen Oberwellen proportional dem Pegel des Eingangs-Tonfrequenzsignals, und es sind ihre Kreisfrequenzen gleich einem ganzen Vielfachen der Grundkreisfrequenz p.

In dem obengenannten Beispiel wird das Kompressionsverhältnis des Momentankompressors 7 mit dem Wert 1/2 angenommen, während die Expander-Charakteristik des Expanders 8 als Viereckcharakteristik angenommen wird. Das Kompressionsverhältnis des Kompressors 7 kann aber allgemein einen Wert 1 ι haben. In diesem Falle ist die Expandercharakteristik eine y-Leistungscharakteristik.

In Fig. 2 enthält der Momentankompressor7 ein paar Transformatoren T₁ und T₂. die in Kaskade geschaltet sind, sowie Dioden D₁ und D₂, die gegensinnig parallel in einen Zweig zwischen der Sekundärwicklung des Transformators T₁ und der Primärwicklung des Transformators T^ geschaltet sind.

In Fig. 3 enthält der Expander8 einen Transformator T₁, einen Transformator T₂ und Dioden D₁ und D₂. Der neutrale Punkt der Sekundärwicklung des Transformators T₁ ist geerdet. Zwei Enden der Sekundärwicklungen des Transformators T₁ sind mit einer der Elektroden der Dioden D₁ und D₂ verbunden. Die anderen Elektroden der Dioden D₁ und D₂ sind gemeinsam an ein Ende der Primärwicklung des Transformators T₂ geführt, während das andere Ende der Primärwicklung des Transformators T₂ geerdet ist.

In F i g. 4sind Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken für den obengenannten Oberwellengenerator gemäß der Erfindung und für einen normalen nichtlinearen Kreis gezeigt. Bei diesem Test wurde eine Sägezahnwelle von 0,5 kHz als Eingangssignal verwendet. Die Kurven (A), (B), (C) und (D) sind Oberwellenkurven zweiter Ordnung, dritter Ordnung, vierter Ordnung und fünfter Ordnung. Die gestrichelten Kurven (α) und (b) sind Oberwellenkurven zweiter und dritter Ordnung, die von dem üblichen nichtlinearen Kreis erhalten sind. Wie sich aus F i g. 4 ergibt, sind die Pegel der gemäß der Erfindung erzeugten Oberwellenkomponenten proportional dem Pegel des Eingangssignals, so daß eine gute Proportional-Beziehung in Übereinstimmung mit der Erfindung erhalten werden kann im Vergleich zu den mit dem üblichen nichtlinearen Kreis erhaltenen Charakteristiken.

Wie oben erwähnt, kann gemäß der Erfindung ein wiederhergestelltes Signal erzeugt werden, das im wesentlichen dem originalen Tonfrequenzsignal ähnelt. In praktischen Untersuchungen wurde gemäß der Erfindung eine Wortverständlichkeit von etwa X5% erreicht, während üblicherweise bei Verwendung eines normalen nichtlinearen Kreises als Oberwellengenerator eine Wortverständlichkeit von 75 bis 80% erreicht werden kann. Ferner ist die Natürlichkeit des wiederhergestellten Tonfrequenzsignals nicht geringer als diejenige bei einer normalen Telefonanlage.

Erfindungsgemäß kann eine Telefonschaltung hoher Qualität durch Anwendung eines engbandigen Übertragungsmediums, wie oben erwähnt, verwirklicht werden Die Erfindung kann deshalb angewendet werden auf Empfängereinrichtungen der Radiotelefonie und der Verwendung von Kurzwellen, die durch Funkstörungen und Rauschen beeinflußt werden, oder auch für eine Endschaltung, wie das Lincompex-System oder auch für die Verbesserung des Schutzverhältnisses gegen Funkstrtrungen oder Rauschen für die Verringerung der Sprachqualitätsabnahme verwendet werden. Die obigen Vorteile und Wirkungen können für Einhalb-Bandbegrenzung erreicht werden. Infolgedessen kann ein Ubertragungspaßband in zwei Frequenzbänder aufgeteilt werden, wobei über eines ein engbandiger Fernsprechkanal gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann und über das andere ein anderer engbandiger Fernsprechkanal oder ein Datenkanal, wie ein Faksimile-Kanal, ein T elex-Kanal oder ein Taktsignal-Kanal, um eine komplexe übertragung zu erreichen.

F i g. 5 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Erfindung auf einem Funktelefonempfänger angewendet wird. Dieser Empfänger enthält eine Eingangsklemme 1, einen Schalter 2 für die Schaltung der Zweiseitenbandschwingungsart (DSBl und der Einseitenbandschwingungsart (SSB), ein DSB-Zwischenfrequenzfilter ([F) 11. ein SSB-Zwischenfrequenzfilter (IF) 12. einen DSB-Detektor 13, einen SSB-Detektor 14. eine Abzweigschaltung 4. einen Verstärker 5, eine Kombinationsschaltung 6, einen Momentan-Kornpressor 7, einen Expander 8, ein Bandfilter 9 und einen Lautsprecher oder einen Kopfhörer 10.

Wenn ein empfangenes Tonfrequenzsignal mit normalern Übertragungsband oder einem Einhalb-fbertragungsband der Eingangsklemme 1 zugeführt wird.

wird der Schalter 2 in Abhängigkeit von der Signalbeschaffenheit DSB und SSB des empfangenen Tonfrequenzsignals an einen Kontakt α oder /> angeschaltet. Wenn der Eingangsklemme 1 eine empfangene Welle der DSB-Schwingungsart zugeführt wird, wird das Frequenzband der empfangenen Welle durch das DSB-I F-Filter 11 auf die Hälfte des Bandes begrenzt und dann dem DSB-Detektor 13 zugeführt.

Am DSB-Detektor 13 wird ein Ton^rrequirn/signal festgestellt und dem Hybrid 4 zugefüt rt. durch den der Ausgang des DSB-I F-Detektors 13 in zwei Teile geteilt wird. Einer dieser beiden Teile wird dem Hybrid 6 über den Verstärker 5 zugeführt. Der ander« der beiden Teile wird einem obengenannten Oberwellengenerator zugeführt, welcher aus einer Kombi nation eines Momentan-Kompressors7 und eine; Expanders 8 für die Erzeugung von Oberwellen dei empfangenden Welle zusammengesetzt ist. Die erzeugten Oberwellen werden durch das Bandfilter ί

abgeleitet und dann der Schaltung 6 zugeführt, um sie mit dem Ausgang des Verstärkers 5 zu kombinieren, um so ein wiederhergestelltes Tonfrequenzsignal zu erzeugen, welches dem Lautsprecher oder Kopfhörer 10 zugeführt wird.

Wenn der Eingangsklemmc 1 eine empfangene Welle der SSB-Wellenart zugeführt wird, wird das Frequenzband der empfangenen Welle durch das SSB-IF-Filter 12 auf die Hälfte begrenzt und dann dem SSB-Dctektor 14 zugeführt. Am SSB-Dctektor 14 wird ein Tonfrequenzsignal festgestellt und der Schaltung 4 zugeführt. Darauf wird von der Schaltung 6 ein wiedcrhcrces!elites Tonfrequenzsignal in einer Weise erhalten, die derjenigen entspricht, wie sie oben in bezug auf die DSB-Wcllenform beschrieben ist. Wie oben erwähnt, wird ein Tronfrcquenzsignal erzeugt, das im wesentlichen einem Tonfrequenzsignal entspricht, das aus dem gesamten Frequenzband erhalten worden ist. Dies ist vorteilhaft für die Verringerung der Beeinflussung durch Funkstörungen und Rauschen im Ubertragungsmedium.

F i g. 6 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf eine Funk-Fndschaltung. wie z. B. das obenerwähnte Lincompex. Die Schaltung enthält eine Fmpfangsantenne 15. einen Funkcmpfänger 16. ein enges Bandfilter 17. einen Sehwundrecler 18. einen Verzögerungskreis 19 für die Kompensation der Verzögerungsdifferenz des Signals im Filter 17 und ein Bandfilter 21. eine Abzweigschaltung 4. eine Kombinationsschaltung 6. einen Momentan-Kompressor 7. einen Expander 8. einen Expander 20. das Bandfilter 21. einen Amplitudenbegrenzer 22. einen Frequenzdis.-kriminator 23. einen umgekehrt logarithmischen Amplitudenbegrenzer 24 und eine Ausaansisklemme 25.

Eine Funkwelle, die ein Tonfrequenzsignal und ein Kontrollsignal enthält und die ferner eine durch das Ubertragungsmedium mit normalem Frequenzdurchlaßbereich oder mit Einhalb-Frequenzdurchlaßbereich hervorgerufene Pegelschwankung aufweist, wird durch die Empfangsantenne 15 aufgefangen und dem Empfänger 16 zugeführt, dessen Ausgang dem engen Bandfilter 17 und dem Bandfilter 21 zugeführt wird. Der Pegel des Tonfrequenzsignals erhält durch den Schwundregler 18 einen konstanten Pegel, so daß dem Hybrid 4 über den Verzögerungskreis 19 ein Tonfrequenzsignal mit konstantem Pegel /ugeführl wird. Das Tonfrequcnzsignal wird im Verzweigungshybrid 4 in zwei Teile geteilt. Einer dieser beiden Teile wird dem Momentan-Kompressor 7 zugeführt, während der andere Teil so wie er ist der Kompensationsschaltung 6 zugeführt wird. Die Oberwellcnkomponenten des Tonfrequenzsignals werden durch den Momentankompressor 7 und den Expander 8 erzeugt und dann der Schaltung 6 über das Bandfilter 9 zugeführt. Der Ausgang der Schaltung 6 wird dem Expander 20 zugeführt. Der andere der beiden Signalteile (z. B. das Kontrollsignal) wird dem Amplitudenbegrenzer 22 über das Bandfilter 21 zugeführt. Der Pegel des Kontrollsignals wird auf einen konstanten Wert begrenzt. Das Kontrollsignal mit konstantem Pegel wird dem Frequenzdiskriminator 23 zugeführt, in welchem die Frequenzabweichung des empfangenen Kontrollsignals in eine Pegelabweichung umgewandeil wird. Das in seinem Pegel veränderte Kontrollsignal wird dem Expander 20 durch den umgekehrt logarithmischen Kreis 24 zugefühn Der konstant«. Pegel des obengenannten lonfrequcnzsiiMials wild entsprechend dem geänderten Pegel des Kontrollsignals abgewandelt, so daß vom Expander 24 ein Tonfrequenzsignal erzeugt wird, das im wesentlichen gleich einem Tonfrequenzsignal ist, das über das gesamte Frequenzband erhalten worden ist.

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf ein komplexes übertragungssystem (z. B. ein System zur gleichzeitigen übertragung eines Fernsprechsignals und eines Taktsignals durch einen Fernsprechkanal). Die Einrichtung enthält eine Eingangsklemme 1, Schalter 2. 3. 31 und 32 zur Einschaltung der gleichzeitigen übertragung des Fernsprech- und des Taktsignals und zur Einzelübertragung nur des Fernsprechsignals. Ferner enthält die Einrichtung ein Mikrofon 30. einen Verstärker 31 für ein Empfangssignal, eine Abzweigschaltung 34 für die Abzweigung eines Empfangssignals und eines Sendesignals, einen Verstärker 36 für ein empfangenes Tonfrequenzsignal, eine Schaltung 37 für die Kombination des empfangenen Tonfrequenzsignals und eines Mithörtons, einen Empfänger 10, einen Tiefpaß 39 mit einer Grenzfrequenz von 1.5 kHz, einen Verstärker 40 für ein Sender-Tonfrequenzsignal, eine Schaltung 41 für die Kombination eines Taktsignal und des Sender-Tonfrequenzsignals, eine Schaltung 4 für die Abzweigung des Taktsignals von dem Empfänger-Tonfrequenzsignal, einen Tiefpaß 35 mit einer Grenzfrequen/ von 1.5 kHz. einen Verstärker 5 für den Empfang des Tonfrequenzsignals, eine Schaltung 6 für die Kombination des empfangenen Tonfrequenzsignals und der Oberwellenkomponenlen eines Oberwellengenerators, einen Momentan-Kompressor 7. einen Expander 8. ein Bandfilter 9, einen Taktsignal-Übertrager Empfänger 42, ein Bandfilter 43. einen Verstärker 44 für ein empfangenes Taktsignal, einen Taktsignaldetektor 46. eine Mithörton-Schahung 38 und ein Relais 45. welches die Schalter 2, 3. 31 und 32 betätigt. Der Oberwellengenerator besteht aus dem Momentan-Kompressor 7. dem Expander 8 und dem Bandfilter 9.

Da der Taktsignaldetektor 46 das Relais 45 zurückstellt, wenn das Taktsignal nicht übertragen wird, sind die Schalter 2. 3. 31 und 32 auf die Kontakte α geschaltet. In diesem Falle wird das Sender-Tonfrequenzsignal auf die übertragungsleitung übertragen durch das Mikrofon 30. den Verstärker 33 für das Sender-Tonfrequenzsignal und die Schaltung 34. Das empfangene Tonfrequenzsignal wird dem Empfänger 10 über die Schaltung 34. den Verstärker 36 für das empfangene Tonfrequenzsignal und die Schaltung 37 zugeführt.

Wenn das 1 aktsignal übertragen wird, erregt dei Taklsignaldetektor 46 das Relais 45, so daß die Schalter 2. 3. 31 und 32 auf die Kontakte b geschaltet sind In diesem Falle durchsetzen niederfrequente Kompo nenten des Sender-Tonfrequenzsignals mit geringerei Frequenz als die Grenzfrequenz von 1,5 kHz dei Tiefpasses 39 diesen Tiefpaß sowie den Verstärker 40 die Schaltung 41. den Verstärker 33 und die Schaltung 34 und werden dann der Leitung zugeführt. Da empfangene Signal wird über die Schaltung 34 un< die Schaltung 4 dem Tiefpaß 35 zugeführt. Das Ton frequenzsignal wird von dem empfangenen Signal an Tief pail 35 abgeleitet und dem Momentan-Kompres sor 7 sowie dem Verstärker 5 zugeführt. Der Ausgan des V erstärkers 5 wird der Schaltung 6 zugefühn Der Ausgang des Momentan-Komprcssors 7 wird übe den Expander 8 und das Bandfilter 9 der Schaltung /ugeführl. Der Momentan-Kompressor 7 er/cu;:

509 63370

ί nz7andvo; 13 bis

Bandfilter 9 zugeführt werden, ηfo^toen werden die Oberwellenkomponenten des Frequenzbandes vo! 1,5 bis 3,4 kHz mit ausreichender Vde tungvom Bandfilter 9 abgeleitet und der Schaltung 6 ShJ

T ^ ^{emSprechend dem} Momentan-Komp«- SS °f'I^lator' ^ein _o ^en Frequenzwandler 104, ein

n^ärkf;.?^{unddieSchaltun}8 37 zugeführt werden ?hL ί ^OTT Τ ^{der Mithör}'onschaltung 38 wird ebenso dem Empfänger 10 zugeführt.

Das Taktsignal wird durch den Taktsienalüher trager Empfänger 42 erzeugt und dem Bandfilter ₄i zugeführt. Das vom Bandfilter 43 abgelei ete Taki signal wird über die Schaltung 41, den Verstärker £ und die Schaltung 43 der mit der Klemme 1 verbündenen Leitung zugeführt. Das Taktsignal vom Bandfilter 43 wird auch dem Takts.gnaldetektor ΐ "ίη so daß das Relais 45 erregt wird und die Schalter 2 1 31 und 32 auf die Kontakte b geschaltet werden Ein empfangenes Taktsignal wird über die Finranes klcmme 1, die Schaltung 34, die Schaltung 4 den vS stärker 44 und das Bandfilter 43 dem Taktsignalübertrager/Empfänger 42 zugeführt. °

Die Schalter 2, 3, 31 und 32 können von Hand _gesteuert werden. ^b

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Taktsignaldetektors 46. Dieser Detektor enthält eine Eingangsklemme 50, einen automatischen Verstärkunas-

regler51, Bandfilter52 und 53, Gleichrichter 54 und 55 Tiefpässe 56 und 57, Pegeldetektoren 58 und 59 und eine UND-Schaltung 60, die an das Relais 45 ange schaltet ,st. ^dn8^e

Es wird angenommen, daß zwe. frequenzmodu-

<Ί (O = J~A„ · sin _Hp{.

,< ™ Λ ^d'^{e Am}P^Iiludenkom_Ponenten des zu^Sdmmeng"^etzten Eingangssignals bedeuten, wobei ZIfT °^r"^ndkr(;islrequenz und »„« die OrdnungsSLIL? h H f " u7 ^zusam™ngesetzten Ein^b^^deuten-Wenn das zusammengesetzte

^ΤΆΤ " ^{dUrch die Glei}chung(l) ge- f„ ' ^M°mentan-Kompressor 102 mit einem

iusSST ωΤ^'Γ* ^{1/2 ZUgerührt wird}' ^{kann der} «S ⁸ η ° ^Momentan-Kompressors 102 fol-8^end™ßen angegeben werden:

_eAt) _

,2 „

ner ^νμ?^ ^die _L ^{Amplitudenkom}P^oncnte^, ^klei" Wenn H i ^ ^{erpbl sich der Wert} ^¹ als -^J"². in η Ausgang e₂(t) des Momentan-Kompressors HS λ ^P^^asenmodulator, welcher einen eigenerhl ^Os*^ll'^{ator mit e}iner Winkelfrequenz W₀ entPw"⁸*?^ ^wird' ^{kann der} Auswn_g<r₃(t) des Phasenmodulators 103 folgendermaßen angegeben

S^a^smÄasSocr^i^ungüSraS und empfangene Taktsignal wird der Klemme SO zugeführt. Das von der Klemme 50 aufgenommene Taktsignal wird dann dem automatischen Vcrstärkursregler 51 zugeführt, in welchem der Pegel des Taktsignals auf einen konstanten Pegel einreguliert wird Das Taktsignal wird mit dem konstanten Pege den Bandfiltern 52 und 53 zugeführt, die entspfe _4S chende Frequenzdurchlaßbereiche /, ± _dfl Snd h t dU haben. Die die Bandfilter 52 und 53 durchsetzendcn l-requenzen werden jeweils durch die Gleich nchter 54 und 55 und die iiefpässe 56 _und 57 η Gle.chspannungen verwandelt, von denen jede eine ,0 rv

und !S? r'⁸^^{0 Wird dem} Frequenzwandler 104 leitet™ ^{Bandfilter 105} zugeführt. Das Bandfilter 103

?/Z ^KomP°^nente der Mittelwinkelfrequenz w₀ ^u ³^' ^{Wie es durch die} Gleichung(7) ' ' ⁸^⁰"^{0 Kom}Ponente der Mittelwinkelführt Γη H°^^{rd dem S}ynchronoszillator 106 zuge- οίΐΐίZ nf ^Schwing«ngsfreq_Uenz des SynchronchroniS 1 T ^dei" M^telwinkelfrequenz w₀ synf^ro"^lsierl wird. Der Ausgang e_h(t) - £ cos wt des

erzeugt einen gleichgerichteten Auseani: wenn die Ausgangsgleichspannung der Tiefpässe 56

oder 57 einen Schwellenwert überschreitet. Die gleich genchteten Ausgänge der Pegeldetektoren 58 werden dem UND-Kreis 60 zugeführt, dessen Ausgang das

SsU⁵ND 7^ψ- ^^lsP^ieIs _P ^{weisc nim}nit der Ausgang des UND-Kreises fur die Erregung des Relais 45 den Zustand»!« an. wenn die Frequenzkomnonent-η

wenn die beiden Frequenzkomponenten f _id, und f₂ λ dt₂ nicht mehr als 500 Millisekunden an-

F i g. 9 zeigt ein anderes Ausführungshcisp.el i Oherwellcngcnerators. Dieser Cienerator enthält

^{ng Cmm101 d d}

T ^demF^equenLandt

Infolgedessen kann der Auscang ejt) ^{andlerS fld} angegeben

(8)

cos(w₀ +■ ke,U)i

^² ' Γ cos ^₂U, + _COS(2_Wot + ^,

enan

^g4 „· ^{dlC an dcn} ^ngenan

4 angeschlossen ,st. einen Momentan-Kom -cos

1'' ^sin "f") (9)

4 A₁ + A, + ... AJ].

A₁ = A\¹² sin pt,

A₂ = A^l2^l2s\n2pt,

A_n = A_n'¹ sin npt.

sink A₁, = sin (kA„ sin npt)

, + \(kA_n'²)sin(2n + \)pt.

Wenn angenommen wird, daß »/c« ausreichend klein ist gegen »1« können die Werte cos A_n und sin A_n folgendermaßen angegeben werden:

Die Gleichung (9) ist gegeben durch Bessel-Funk- ro cos A_n =s 1 - (A_n'²/!)² + (A_n ^l2/2)² cos 2npt tionen, so daß die Hauptausdrücke folgendermaßen angegeben werden können: = 1 - AJ4 +- AJ4 ■ cos2npt,

cos k A_n = cos (k A),ⁿ sin npt)

= J₁AkA_n ²] + 2Ϋ~ J ₂m(k A_n ²) cos 2 npt.

sin A_n % A¹J² sin (2.n + 1) pt.

Infolgedessen kann die Gleichung (9) folgendermaßen umgewandelt werden:

E₇Yj 1 - AJA + A_nA ■ cos 2 npt) + E₁ <' ^sm "P' ' ^s'ⁿ

(10)

^N . ^{v N}— (A_nA_n,)¹'²

Y~\'1„/4 · cos 2 npt 4 YJ^ Y_ -ⁿ-~y -- (cos (n - m) pt ■- cos (/? 4- »ι) pi)

Wie oben erwähnt, sind die Pegel der an der Klemme 108 erhaltenen Oberwellenkomponenten proportional dem Pegel des Eingangssignals, wie es aus der Gleichung (10) deutlich ersichtlich ist.

In dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel kann der Momenlan-Kompressor 102 hinter den Phasenmodulator 103 oder den Frequenzwandler 104 eingesetzt werden, um das gleiche Ergebnis zu erhalten.

In dem Beispiel nach F i g. 9 werden ungerade Oberwellenkomponenten oder gerade Oberwellenkomponenten erhalten. Wenn in diesem Falle die Phasenlage des Ausgangssignals des Synchronoszillators 106 um 90° verschoben wird, bevor das Signal dem Frequenzwandler 104 zugeführt, wird der Typ der erhaltenen Oberwellenkomponenten von den ungeraden Komponenten zu den geraden Komponenten oder von den geraden Komponenten zu den ungeraden Komponenten geändert. Wenn infolgedessen ungerade Komponenten und gerade Komponenten erforderlich sind, wird das folgende Beispiel angewendet.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu dem in F i g. 9 gezeigten Beispiel ein90 -Phasenschieber 109.ein Frequenzwandler 104a und ein Tiefpaß 107 α vorgesehen. Während der Ausgang des Synchronos/illators 106 dem Frequenzwandler 104 zugeführt wird, wird der Ausgang des Synchronoszillators 106 dem Frequenzwandler I04a nach einer Phasenverschiebung um 90 durch den 90 -Phasenschieber 109 zugeführt. Wenn also der Ausgang des Tiefpasses 107 eine ungerade Schwingung ist, ist der Ausgang des Tiefpasses 107« eine gerade Schwingung. Oberwellenschwingungen mit geraden Schwingungen und ungeraden Schwingungen werden an der Ausgangsklemme 108 erhalten.

In den in den F i g. 9 und 10 gezeigten Beispielen wird der Phasenmodulator 3 mit einem eigencrrcgien Oszillator \ ei wendel. Wenn aber ein äußerer Oszillator 110 verwendet wird, werden die in den F i g. 9 und 10 gezeigten Beispiele abgewandelt, wie es in den F i g. 11 und 12 gezeigt ist. Die Arbeitsweisen dieser Beispiele ergeben sich analog den Beispielen nach den F i g. ί und 10, so daß Einzelheiten nicht angegeben werder müssen.

Die Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken der Oberwellengeneratoren nach den F i g. 9 und 12 sine ähnlich den Charakteristiken {Al (B), (C) und (D) ir F i g. 4.

In den obengenannten Beispielen nach den F i g. ί und 12 wird der Phasenmodulator 103 als Modulatoi verwendet. Es kann aber auch ein Frequenzmodulatoi oder ein Amplitudenmodulator an Stelle des Phasen modulators 103 verwendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 kanr das Frequenzband des Oberwcllengenerators in mehrere Frequenzbänder geteilt werden, so daß die Pege der Oberwellcnkomponenten unabhängig für jede: Frequenzband kontrolliert werden können. In F i g. ]'.

besteht jeder der Bewertungskreisc 1. Il und II (206-1.206-2,206-3)aus Induktivitätselementen. Kapa zitätsclcmcntcn und/oder Widerstandselementen.

Ein an der Eingangsklemme 201 erhaltenes Ton frequenzsignal (z. B. ein Tonfrequenzsignal) mit einen begrenzten Frequenzband (0.3 bis 1.5 kHz) wird einci Schaltung 202 zugeführt und in zwei Teile geteilt Ein Teil wird einer Schaltung 209 über einen Verstärker 208 zugeführt, während der andere Teil einen Abzweigkreis 203 zugeführt wird. Drei Ausgänge de; Abzweigkreises 203 werden jeweils den Filtern I. I und III (204-1. 204-2, 204-3) zugeführt, welche Durch gangsbcreiehe von 0.3 bis 0.7 kHz. 0.7 bis 1.1 kH. und 1.1 bis l.>kHz beispielsweise aufweisen. Dre Tonfrcqucnzsignalc. die durch die filter I, Il und II getrennt sind, werden jeweils ()berwellengeneratoren I Il und Hl (205-1. 205-2. 205-3) zugeführt, von dener drei IViIc der Oberwellenkomponenten entsprcchenc den getrennten drei Tonfrequenzsignalen erhaltet werden IX IVgel der drei Teile der Oberwellenkom poncnten werden unabhängig kontrolliert durch dii Bewertiingsk reise 206-1. 206-2 und 206-3, und sii werden miteinander kombiniert an einem Kombina tor 207 Die Oberwellcnkomponenten des Eingangs

signals des begrenzten Frequenzbandes (Ό,3 bis 1,5 kHz) werden von dem Kombinator 207 erhalten und dann mit dem Ausgang des Verstärkers 208 an der Schaltung 209 kombiniert, so daß ein verbessertes Tonfrequenzsignal an der Ausgangsklemme 210 erhalten wird.

Da die Pegel der Oberwellcnkomponenten der getrennten Frequenzbänder in dem in Fi g. 13 gezeigten Beispiel unabhängig kontrolliert werden können, kann ein verbessertes Tonfrequenzsignal mit hoher Natürlichkeit und einer gewünschten Empfindung erhalten werden.

In den oben beschriebenen Beispielen wird _... Tonfrequenzsignal mit begrenztem Frequenzband von 0,3 bis 1,5 kHz verbessert, so daß es Frequenzkomponenten von 0,3 bis 3,4 kHz hat. Jedoch können die obengenannten Frequenzbänder in geeigneter Weise ausgewählt werden unter Berücksichtigung des der Erfindung zugrunde liegenden Zweckes. Beispielsweise kann ein Tonfrcquenzsignal mit einem üblichen Frequenzband von 0,3 bis 3,4 kHz verbessert werden, so daß es Frequenzkomponenten von 0,3 bis 1OkHz für ein Rundfunksystem aufweist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Qualitätsverbesserung eines

in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals, bestehend aus einem Verzweigungskreis zur Auftrennung des in der Bandbreite begrenzten Tonfrequenzsignals in zwei getrennte Signale, aus einem Oberwellengenerator zur Erzeugung von Oberwellenkomponenten an einem der getrennten Signale und aus einem Kombinationskreis zur Kombination des zweiten getrennten Signals mit den Oberwellenkomponenten zur Erzielung eines verbesserten Tonfrequenzsignals, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwellengenerator eine Kaskadenkombination aus einem Momentankompressor (7, 102) und einem Pegelbereich-Expansionskreis (8, 9; 103, 104a, 105, 106, 107,107 a, 109,110) mit einer reziproken Leistungscharakteristik des Kompressionsverhältnisses des Momentan-Kompressors (7,102) ι inhalt.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelbereich-Expansionskreis einen Expander (8) und einen an den Expander (8) angeschalteten Filter (9) für den Durchlaß der Oberwellienkomponenten enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelbereich-Expansionskreis einen Modulator (103) zur Modulation eines Trägers in Abhängigkeit von einem der getrennten Signale zur Erzeugung eines modulierten Trägers und einen Frequenzwandlerkreis (104-107) für die Ableitung der Oberwellenkomponenten von dem modulierten Träger unter Anwendung eines mit dem Träger synchronisierten Oszillationssignals besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet., daß der Frequenzwandlerkrcis einen Frequenzwandler (104). einen Bandfilter (105) für die Ableitung einer Trägerkomponente vom modulierten Träger, einen Synchron-Oszillator (106) zur Synchronenerrzeugung des Oszillationssignals mit der Trägerkomponente und einen Tiefpaß (107) für die Ableitung der Oberwellenkomponenten vom Ausgang des Frequenzwandlers (104) enthält (Fig. 9|.

5 Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandlerkreis einen ersten Frequenzwandler (104), einen zweiten Frequenzwandler (104(j), einen Bandfilter (105) Tür die Ableitung einer Trägerkomponente vom modulierten Träger, einen Synchron-Oszillator (106) für die Erzeugung des Oszillationssignals synchron mit der Träeerkomponente, einen ersten Tiefpaß (107) für die Ableitung einer ungeraden oder geraden Welle der Oberwellenkomponenten vom Ausgang des ersten Frequenzwandlers (104). einen an den Ausgang des Synchron-Oszillators (106) angeschalteten 90 -Phasenschieber (109) zur Erzeugung eines dem zweiten Frequenzwandler (11)4«) zugeführten verschobenen Oszillationssignals und einen zweiten Tiefpaß (107u) für die Ableitung der anderen ungeraden und geraden Wellen der Öbcrwellcnkomponentcn vom Ausgang des zweiten Frequenzwandlers (104a) enthält (Fi g. 10).

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gckennzeichnel. daß der Frcquenzwandlerkreis einen vom Träger erregten Frequenzwandler (104) und einen Tiefpaß (107) Tür die Ableitung der Oberwellenkomponenten vom Ausgang des Frequenzwandler (104) enthält (Fig. H).

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandlerkreis einen vom Träger erregten ersten Frequenzwandler (104), einen 90°-Phasenschieber für die Verschiebung der Phasenlage des Trägers um 90' zur Erzeugung eines in der Phase um 90 verschobenen Trägers, einen vom in der Phase verschobenen Träger erregten zweiten Frequenzwandler (104a), einen ersten Tiefpaß (107) für die Ableitung einer der ungeraden und geraden Wellen der Oberwellenkomponenten vom Ausgang des ersten Frequenzwandlers (104) und einen zweiten Tiefpaß (107a) für die Ableitung der anderen ungeraden und geraden Wellen der Oberwellenkomponenten vom Ausgang des zweiten Frequenzwandlers (104a) enthält (F ig. 12).

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung eines der beiden getrennten Signale in mehrere Frequenzbänder mehrere Trennfilter (204-1 bis 204-3) vorgesehen sind, daß mehrere Oberwellengenera toren (205-1 bis 205-3) für die aufgeteilten Frequenzbänder vorgesehen sind und daß für die Pegelkontrolle der Oberwellenkomponenten in bezug auf die aufgeteilten Frequenzbänder mehrere Bewertungskreise (206-1 bis 206-4) für die aufgeteilten Frequenzbänder vorgesehen sind (F i g. 13).