DE2842324A1

DE2842324A1 - Sideband suppression system for FM signals - simulates unwanted sidebands to produce control variable for transmitted AF signal

Info

Publication number: DE2842324A1
Application number: DE19782842324
Authority: DE
Inventors: Barry Allan Blesser; Erich Rudolf Vogl
Original assignee: FRANZ VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: FRANZ VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-04-10

Abstract

The audio frequency signal of the sideband suppression system, is transmitted, subject to a control variable, derived directly from the unwanted sidebands of the FM signal. The control variable is obtained in a control loop forming a limiter that contains a simulation of the FM modulator of the transmitter and a bandpass filter tuned to the unwanted sidebands. The control variable is contructed from the unwanted sidebands combined with the limiter's output in the control loop.

Description

Verfahren zum Unterdrücken von störenden Seitenbändern bei der Aus-Method for suppressing interfering sidebands when outputting

sendung von frequenzmodulierten Signalen sowie ein Sendebegrenzer für einen frequenzmodulierten Sender zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Sendebegrenzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.transmission of frequency-modulated signals and a transmission limiter for a frequency-modulated transmitter for carrying out this method The invention deals with a method according to the preamble of claim 1, as well as a Transmission limiter according to the preamble of claim 3.

Bei der frequenzmodulierten Aussendung von Tonfrequenzsignalen ist darauf zu achten, daß ein bestimmter festgelegter Frequenzhub von z. B.When frequency-modulated transmission of audio frequency signals is make sure that a certain fixed frequency deviation of z. B.

40 kHz nicht überschritten wird. Andernfalls bilden sich Seitenbänder, die Einstrahlungen in den Bereich anderer Sendekanäle bewirken können.40 kHz is not exceeded. Otherwise, collateral ligaments will form, which can cause irradiation in the area of other transmission channels.

Im Prinzip entstehen bei jeder Frequenzmodulation derartige Seitenbänder.In principle, such sidebands arise with every frequency modulation.

Im Fall der Modulation durch einen einfachen Sinus-Ton lassen sich diese Seitenbänder durch Bessel'sche Funktionen mathematisch behandeln. Bei komplexen Signalen, wie Sprache oder Musik ist dagegen die Berechnung der Seitenbänder nicht mehr möglich. Ihre Ausbildung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wozu nicht nur der Amplituden-Spitzenwert des Modulationssignals gehört, sondern auch dessen Zusammensetzung. Es ist bekannt zum Schutz frequenzmodulierter Sender sogenannte Begrenzer einzusetzen. Es handelt sich dabei in aller Regel um Regelverstärker, die durch entsprechende Verstärkungsänderung dafür sorgen, daß am Ausgang dieses Regelverstärkers ein vorgegebener Spitzenwert der Amplitude nicht überschritten wird.In the case of modulation by a simple sine tone, treat these sidebands mathematically using Bessel's functions. With complex For signals such as speech or music, on the other hand, the calculation of the sidebands is not more is possible. Your education depends on various factors, and not just for that belongs to the amplitude peak value of the modulation signal, but also its composition. It is known to use so-called limiters to protect frequency-modulated transmitters. As a rule, these are control amplifiers that are controlled by appropriate Gain change ensure that at the output of this control amplifier a predetermined Peak amplitude is not exceeded.

Die meisten frequenzmodulierten Sender arbeiten mit einer Preemphasis, wobei mit einer bestimmten Zeitkonstante (zum Beispiel 50 oder 75 Hs) das Modulationssignal vorverzerrt wird. Dadurch ergibt sich bei konstantem Amplitudenspitzenwert über der Frequenz am Eingang eines solchen linearen Verzerrungsgliedes eine Verteilung der Amplitudenspitzen am Ausgang, die mit zunehmender Frequenz steigt. Es sind Begrenzer bekannt, die diese Eigenart des Signals mitberücksichtigen, wobei eine Möglichkeit darin besteht, die Begrenzerschwelle mit einer inversen Kennlinie zu versehen.Most frequency-modulated transmitters work with a pre-emphasis, where with a certain time constant (for example 50 or 75 Hs) the modulation signal is pre-distorted. With a constant peak amplitude value, this results in over the frequency at the entrance of such linear distortion term a distribution of the amplitude peaks at the output, which increases with increasing frequency. Limiters are known which also take this peculiarity of the signal into account, with One possibility is to set the limiter threshold with an inverse characteristic to provide.

Die bekannten Begrenzer typen arbeiten jedoch alle mit dem Kriterium der Amplitudenspitze des Modulationssignals. Wie einleitend jedoch schon ausgeführt wurde, ist dieses Kriterium allein nicht maßgebend für die Ausbreitung der Seitenbänder. Auch läßt sich die Zusammensetzung des Signals nicht als Regelinformation für den Sendebegrenzer heranziehen, da der Zusammenhang zwischen der Signalzusammensetzung und der Seitenbandausbildung mathematisch ni chl definierbar ist.The known limiter types, however, all work with the criterion the amplitude peak of the modulation signal. As stated in the introduction, however this criterion alone is not decisive for the spread of the sidebands. The composition of the signal cannot be used as control information for the Use the transmission limiter, as the connection between the signal composition and the formation of the sideband cannot be mathematically defined.

Der im Anspruch 1 und im Anspruch 4 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch bei komplexen frequenzmodulierten Signalen, wie Sprache oder Musik, bei denen der Zusammenhang zwischen der Signalzusammensetzung und der Seitenbandausbildung sich mathematisch nicht definieren läßt, eine Begrenzung der Ausbreitung der Seitenbänder derart sicherzustellen, daß die störende Seitenbandbildung nie über eine definierte Schwelle hinaus auftritt.The invention specified in claim 1 and claim 4 is therefore the task is based, even with complex frequency-modulated signals such as speech or music, where the relationship between the signal composition and the Sideband training cannot be mathematically defined, a limitation of the Ensure spreading of the sidebands in such a way that the disturbing sideband formation never occurs beyond a defined threshold.

Bei der Erfindung wird eine Simulierung der störenden Seitenbänder gewonnen, unter deren Zuhilfenahme eine Regelgröße für das Tonfrequenzsignal gewonnen wird, bevor die störenden Seitenbänder überhaupt entstehen können.In the invention, a simulation of the interfering sidebands is used obtained, with the aid of which a controlled variable for the audio frequency signal is obtained before the disturbing sidebands can even arise.

Bei der Erfindung wird die Seitenbandbegrenzung zum Schutze des frequenzmodulierten Senders im wesentlichen dadurch erzielt, daß die Regelinformation aus der Ausbildung der störenden Seitenbänder gewonnen wird. Bei der Erfindung wird daher die Entstehung der Seitenbänder direkt als Maß für die Regelung des Begrenzer-Verslärkers verwendet.In the invention, the sideband limitation is used to protect the frequency-modulated Sender achieved essentially that the control information from the training of the interfering sidebands is obtained. In the invention, therefore, the emergence of the side ligaments directly as a measure for the regulation of the limiter / amplifier used.

Mit der Erfindung wird sichergestellt, daß zum einen die störende Seitenbandbildung nie über eine definierte Schwelle, welche durch die Begrenzerschwelle festgelegt werden kann, hinaus auftritt und andererseits beim Auftreten von Signalformen, die wenig Seitenbänder bilden, der frequenzmodulierte Sender soweit wie möglich durchgesteuert werden kann. Damit lassen sich unter Umständen gegenüber bekannten Anordnungen erhöhte Aussteuerungen erzielen. Damit gewinnt man eine Vergrößerung des Dynamikumfangs im Nutzkanal. Gleichzeitig wird die Störung der Nebenkanäle durch die Seitenbänder mit Sicherheit vermieden.With the invention it is ensured that on the one hand the disturbing Sideband formation never exceeds a defined threshold, which is determined by the limiter threshold can be determined, occurs and on the other hand when waveforms occur, which form few sidebands, the frequency-modulated transmitter as far as possible can be controlled. Under certain circumstances, this can be used to counteract known Arrangements achieve increased levels. This gives you an enlargement the dynamic range in the useful channel. At the same time the disturbance of the secondary channels is through the side ligaments certainly avoided.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 und Anspruch 9 wird die Möglichkeit geschaffen, die Regelung aus einer Kombination des Störsignals im Nebenband und des Ausgangssignals des Begrenzers zu gewinnen.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims described. With the configuration according to claim 3 and claim 9, the possibility created the regulation from a combination of the interference signal in the sub-band and of the output signal of the limiter.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 10 kann mit noch erhöhter Genauigkeit das Maß der notwendigen Verstärkungsreduktion erkannt werden.With the embodiment according to claim 10, with even greater accuracy the extent of the necessary gain reduction can be recognized.

Überregelungen und unter Umständen Regelschwingungen werden damit sicher vermieden.Overregulations and under certain circumstances control oscillations are thus safely avoided.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen auch Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Sendebegrenzers Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.With the aid of the accompanying drawings, which also contain exemplary embodiments the invention are shown, the invention will be explained in more detail. 1 shows a block diagram of a known transmission limiter, FIG first embodiment of the invention and FIG. 3 a second embodiment the invention.

In der Fig. 1 ist ein bekannter Begrenzer mit Rückwärtsregelung dargestellt. Über einen Vorverstärker 1 gelangt das Modulationssignal an ein Stellglied 2, das beispielsweise als Multiplikator ausgebildet ist und wird dann über einen Ausgangsverstärker 3 wieder abgegeben. Vor dem Ausgangsverstärker 3 wird das Modulationssignal abgezweigt und über eine Begrenzerschaltung 4 als Stellgröße dem Stellglied 2 zugeführt. Gegebenenfalls befindet sich im Regelkreis zur Kompensation einer Preemphasis im nachfolgenden frequenzmodulierten Sender ein invers arbeitendes Bewertungsglied 5.In Fig. 1, a known limiter with reverse control is shown. Via a preamplifier 1, the modulation signal reaches an actuator 2, which is designed for example as a multiplier and is then via an output amplifier 3 released again. The modulation signal is branched off in front of the output amplifier 3 and fed to the actuator 2 as a manipulated variable via a limiter circuit 4. Possibly is in the control loop for compensating a pre-emphasis in the following frequency-modulated transmitter has an inverse evaluation element 5.

Eine Zusatzinformation ''S'l die in die Begrenzerschaltung 4 eingegeben wird, legt diejenige Schwelle fest, bei der der Begrenzer zu arbeiten beginnt. Nur bei idealen Verhältnissen läßt sich erzielen, daß die Amplitude des Ausgangssignals des Ausgangsverstärkers 3 den durch die Schwelle definierten Wert nicht überschreitet. Bei der dargestellten Schaltung wird das Regelverhalten des Geräts einzig und allein durch die Spitzenamplitude des Ausgangssignals bestimmt. Eine solche Begrenzerschaltung hat für ihre Funktion zur Voraussetzung, daß eine Übersteuerung zunächst einmal auftreten muß, bevor sie vom Regelmechanismus des Begrenzers unterdrückt wird. Je nach der Einschwingzeit treten insofern mehr oder weniger länger andauernde Über steuerungen am Ausgang auf. Aus hörphysiologischen Bedingungen heraus kann aber die Einschwingzeit eines solchen Gerätes nicht kürzer als etwa 300cd s bemessen werden, da sonst bei bestimmten Modulationen Knacke auftreten. Zur Überwindung dieses Problems ist es bekannt, das zu regelnde Signal mit einem bestimmten Betrag zu verzögern (GB-PS 11 08 413 und US-PS 27 99 734).Additional information '' S'l is entered into the limiter circuit 4 determines the threshold at which the limiter begins to work. Just under ideal conditions it can be achieved that the amplitude of the output signal of the output amplifier 3 does not exceed the value defined by the threshold. In the circuit shown, the control behavior of the device is one and only determined by the peak amplitude of the output signal. Such a limiter circuit has to function as a prerequisite that an override is first of all must occur before it is suppressed by the control mechanism of the limiter. Ever After the settling time, there are more or less longer lasting excesses controls at the output. However, from hearing physiological conditions the settling time of such a device should not be shorter than about 300cd s otherwise clicks will occur with certain modulations. To overcome this It is a known problem to delay the signal to be controlled by a certain amount (GB-PS 11 08 413 and US-PS 27 99 734).

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Gleichwirkende Bausteine sind in dieser Figur mit dem gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Modulationssignal über den Vorverstärker zunächst dem Stellglied 2 und anschließend dem Ausgangsverstärker 3 zugeführt. Durch strichlierte Linien ist eine wahlweise einsetzbare Verzögerung zwischen den Vorverstärker 1 und das Stellglied 2 geschaltet. Diese kann falls erforderlich z. B. eine Verzögerung um 300 [ sdurchführen, um einen knackfreien Regelvorgang zu erhalten.In Fig. 2, an embodiment of the invention is shown. Components with the same effect are given the same reference numerals as in this figure provided in Figure 1. In the illustrated embodiment, the modulation signal first to the actuator 2 and via the preamplifier afterward the output amplifier 3 is supplied. By dashed lines, one is optional usable delay between the preamplifier 1 and the actuator 2 switched. This can, if necessary, for. B. Carry out a delay of 300 [s, to get a crack-free control process.

Die Gewinnung der Regelgröße wird in einer Hilfsschleife gewonnen. Am Eingang dieser Hilfsschleife befindet sich ein Hilfsstellglied 7. Am Ausgang dieses Hilfsstellglieds wird das Signal in einem Frequenzmodulator 8 frequenzmoduliert und die störenden Seitenbänder werden in einem dem Frequenzmodulator 8 nachgeschalteten Bandfilter 9 herausgefiltert und dann dem Begrenzerteil 4 zugeführt. Das dem Frequenzmodulator 8 zugeführte Trägersignal "T" kann der Trägerfrequenz des frequenzmodulierten Senders entsprechen, der dem Sendebegrenzer nachgeschaltet ist. Es kann dafür jedoch auch eine andere Frequenz genommen werden.The controlled variable is obtained in an auxiliary loop. An auxiliary control element 7 is located at the input of this auxiliary loop. At the output this auxiliary actuator, the signal is frequency-modulated in a frequency modulator 8 and the interfering sidebands are connected in a frequency modulator 8 downstream Band filter 9 filtered out and then fed to the limiter part 4. The frequency modulator 8 supplied carrier signal "T" can be the carrier frequency of the frequency-modulated transmitter which is connected downstream of the transmission limiter. However, it can do that too another frequency can be taken.

Zur Festlegung der Begrenzerschwelle wird der Begrenzerschaltung 4 ein externes Signal "S" zugeführt. Die aus der Begrenzerschaltung 4 gewonnene Stellinformation stellt nun gleichzeitig das Hilfstellglied 7 als auch das Hauptstellglied 2, welche Multiplikatoren sein können.To determine the limiter threshold, the limiter circuit 4 an external signal "S" is supplied. The setting information obtained from the limiter circuit 4 now simultaneously sets the auxiliary actuator 7 and the main actuator 2, which Can be multipliers.

Beim Ausführungsbeispiel in der Fig. 3 ist ein Analog-Rechennetzwerk vorgesehen, mit dem mit noch erhöhter Genauigkeit das Maß der notwendigen Verstärkungsreduktion erkannt werden kann, um Überregelungen und unter Umständen Regelschwingungen sicher zu vermeiden.In the exemplary embodiment in FIG. 3, there is an analog computing network provided, with which the extent of the necessary gain reduction with even greater accuracy can be recognized to ensure over-regulation and, under certain circumstances, control oscillations to avoid.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Schaltung werden parallel zum Modulator 8 und zum Bandfilter 9 ein weiterer Modulator 8} und ein weiteres Bandfilter 9' mit einem gleichartigen Signal, das jedoch einen unterschiedlichen Pegel von beispielsweise -3 d B aufweist, angesteuert. Die beiden Ausgänge der Bandfilter 9 und 9' werden in Gleichrichtern 10 und 10' gleichgerichtet und einer Subtrahierschaltung ll zugeführt. In dieser Subtrahierschaltung wird die Differenz zwischen den beiden gleichgerichteten Bandfilterausgängen gebildet. Ferner wird in einer Subtrahierschaltung 11 die Differenz zwischen dem Schwellwert S und dem der Normalausstaierung entsprechenden Bandfilterausgang des Bandfilters 9 gebildet. Die Stellgröße wird dann über logische Schaltkreise 12 und 12' aus den beiden in den Subtrahierschaltungen 11 und 11' gewonnenen Differenzen in einer Subtrahierschaltung 13 gebildet.In the circuit shown in Fig. 3 are parallel to Modulator 8 and for band filter 9 a further modulator 8} and a further band filter 9 'with a similar signal, but at a different level of for example -3 d B, driven. The two outputs of the band filter 9 and 9 'are used in rectifiers 10 and 10' rectified and a subtraction circuit ll supplied. In this subtracting circuit, the difference becomes formed between the two rectified band filter outputs. Furthermore, in a subtraction circuit 11 the difference between the threshold value S and the the band filter output of the band filter 9 corresponding to the normal equipment. The manipulated variable is then derived from the two in the subtracting circuits 11 and 11 'obtained differences in a subtracting circuit 13 formed.

Claims

Method for suppressing interfering sidebands during transmission of frequency-modulated signals as well as a transmission limiter for a frequency-modulated Transmitter for carrying out this method Claims: 1. Method for suppression of interfering sidebands when transmitting frequency-modulated signals, in which the audio frequency signal sent to a transmitter, possibly delayed is acted upon by a controlled variable, characterized in that the controlled variable formed directly from the interfering sidebands of the frequency-modulated signal will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the controlled variable is obtained in a branched off, a limiter forming control loop, the a replica of the frequency modulator of the transmitter as well as a band filter that is based on the interfering sidebands is matched contains.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Controlled variable from the interference signal of the combined with the limiter output signal Sidebands is formed in the control loop.

4. Transmission limiter for a frequency-modulated transmitter with a one Limiting circuit having control loop, which is connected to the audio frequency signal leading line is connected and controls an actuator in which the The controlled variable is applied to the signal emitted to the transmitter for implementation of a method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the control loop of the limiter circuit (4) a band filter (9) for filtering out the sidebands is connected upstream.

5. transmission limiter according to claim 4, characterized in that the Band filter (9) is preceded by a frequency modulator (8) in the control loop.

6. transmission limiter according to claim 5, characterized in that the Frequency modulator (8) a voltage-controlled oscillator VCO (Voltage-Controlled-Oscillator ) is.

7. Transmission limiter according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the control loop has an auxiliary actuator (7), which is used to obtain the Controlled variable branched signal is fed and which at the output of the limiter circuit (4) is connected.

8. transmission limiter according to one of claims 4 to 7, characterized ge -k It is noted that the branch point to which the control loop is connected is, the actuator (2) in which the to be sent to the transmitter, if necessary delayed signal with the controlled variable is applied, is connected upstream.

9. Transmission limiter according to one of claims 4 to 8, characterized in that that the controlled variable from a combination of the output signal of Band filter (9) and the output signal of the transmission limiter itself is obtained.

10. Transmission limiter according to one of claims 4 to 9, characterized in that that parallel to the modulator (8) and the band filter (9) another modulator (8 ') and a further band filter (9 ') are connected, which with similar signals different levels are controlled and that the controlled variable from the ratio the difference between the two band filter outputs in the same direction on the one hand and the Difference between the threshold value and the one corresponding to the normal level On the other hand, band filter output is obtained.