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Multiplex-Sende-und Empfangseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine MultiplexSende-und Empfangseinrichtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander von sogenannten Öffnungsimpulsen freigegebener Übertragungskanäle, die z. B. für Telephonie-oder Fernschreibeverbindungen benutzt werden können.
In einer solchen Einrichtung werden während eines jeden Übertragungszyklus die Übertragungskanäle einmalig für eine kurze Zeit durch verschiedene der in einem Zyklus auftretenden Reihe von Öffnungsimpulsen freigegeben.
Diese Reihen von Öffnungsimpulsen finden sowohl an der Sendeseite als auch an der Empfangsseite Anwendung und sollen genau isochron sein ; im Zusammenhang damit wird vielfach einer der Übertragungskanäle zur Übertragung eines einzigen Synchronisierimpulses je Übertragungszyklus verwendet.
Im folgenden wird die Wiederholungsfrequenz der Übertragungszyklen und Synchronisierimpulse mit Zyklusfrequenz und die höhere Frequenz, mit der die verschiedenen Übertragungskanäle nacheinander eingeschaltet werden, mit Schaltfrequenz bezeichnet.
Es ist bekannt, in einem solchen Multiplexsystem die Signale durch Impulszeit-oder Impulsphasenmodulation zu übertragen. Es ist dabei üblich, an der Sendeseite jedes der zu übertragenden Signale zur Erzielung entsprechender, in Zeit oder Phase modulierter Impulse, eine Kippspannung von Schaltfrequenz zu überlagern und die auf diese Weise entstandene
Spannung einer Schwelleneinrichtung zuzuführen, wodurch Impulse mit einer von dem betreffenden
Signal abhängigen Dauer entstehen. Durch Differentiation dieser Impulse entstehen in der Phase modulierte Impulse. Gegebenenfalls kann unmittelbar nach der Schwelleneinrichtung ein
Impulsgenerator verwendet werden, der Impulse konstanter Zeitdauer liefert, wodurch ohne Ver- wendung eines differenzierenden Netzwerkes
Impulsphasenmodulation entsteht.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren zur Erzielung von Impulszeit-oder Impuls- phasenmodulation wird die modulierende
Spannung zunächst in eine sich unstetig mit der
Zeit ändernde stufenweise verlaufende Spannung umgewandelt und letztere nach Hinzufügung einer Kippspannung von Schaltfrequenz einer Schwelleneinrichtung zugeführt.
Es ist nicht erforderlich, dass die eingangs erwähnte, sich linear mit der Zeit ändernde Spannung, die im folgenden Mischspannung genannt wird, eine mit der Schaltfrequenz übereinstimmende Frequenz hat. Es kann z. B. die Mischspannung eine mit der Zyklusfrequenz übereinstimmende Grundfrequenz haben (s. z. B. Wireless World, Juni 1946, S. 187 ff. Details of Armystation"No. 10).
Die im Zusammenhang mit der Modulationsumwandlung für die verschiedenen Kanäle erforderlichen Mischspannungen können in bestimmten Systemen einem gemeinsamen Kippgenerator entnommen werden, der von den Zyklussynchronisierimpulsen synchronisiert wird.
Auf der Empfangsseite wird bei der Demodulation der empfangenen Impulse vielfach wieder eine sich linear mit der Zeit ändernde Spannung oder Mischspannung verwendet. Es werden z. B. in der Dauer von der Momentanamplitude des zu übertragenden Signales abhängige Impulse zur Unterdrückung des Einflusses unerwünschter Verlängerungen der Impulse, z. B. infolge parasitärer Reflexionen oder Echoerscheinungen, nach Differentiation und darauffolgender Begrenzung in Amplitude und Dauer der Impulse, multiplikativ mit einer Kippspannung gemischt und infolgedessen Impulse mit einer sich entsprechend dem übertragenen Signal ändernden Amplitude erzielt.
Bei Impulsphasenmodulation können die emp- fangenen Impulse nach Amplitudendetektion zur
Erzielung des ursprünglichen Signales unmittelbar multiplikativ mit der Mischspannung gemischt werden.
Die erforderlichen Mischspannungen können auch im vorliegenden Falle mitteis eines oder mehrerer, von den übertragenen Synchronisier- impulsen synchronierten Kippgeneratoren er- zeugt werden.
Die Erfindung bezweckt, Multiplex-Sende-und
Empfangseinrichtungen von der erwähnten Art zu vereinfachen, wobei diese Vereinfachung ausser- dem besondere Vorzüge hat.
Nach der Erfindung wird die in Sende-oder
Empfangseinrichtungen von der geschilderten Art
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für jeden Kanal erforderliche Mischspannung durch Integration der den betreffenden Kanal periodisch freigebenden Öffnungsimpulse erzielt.
Vorzugsweise hat das zur Integration der Öffnungsimpulse verwendete Netzwerk eine Zeitkonstante, die grösser (z. B. das Zwei-oder Dreifache) als die Dauer eines öffnungimpulses ist.
Bei Anwendung der Erfindung können Kippgeneratoren entbehrt werden, und ausserdem ist sinngemäss eine äusserst genaue Koinzidenz zwischen Öffnungsimpulsen und Mischspannungen verbürgt, was bei den bekannten Einrichtungen nicht der Fall ist und dort zum Übersprechen und anderen Störungen führt.
An Hand der Fig. 1 und 2, die das Scia'bild einer Multiplex-Sende-bzw. Empfangseinrichtung darstellen, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt einen Multiplex-Sender mit neun Übertragungskanälen 1-9 dar, von denen der erste Kanal 1 zur Übertragung von Zyklussynchro- nisierimpulsen dient und die übrigen z. B. Sprechkanäle bilden. Die Eingangsklemmen sind bei 10 getrennt angedeutet.
Die Übertragungskanäle werden abwechselnd im Rhythmus der Schaltfrequenz von Öffnungsimpulsen freigegeben, die von einer mit der Kanalanzahl übereinstimmenden Anzahl Impulsgeneratoren 11-19 stammen, die je einen der Impulse aus einer Reihe von Öffnungsimpulsen liefern.
Die Reihe von Impulsgeneratoren wird im Rhythmus der Zyklusfrequenz betätigt durch einen uber die Leitung 20 dem ersten Impulsgenerator 11 zugeführten Zyklussynchronisierimpuls, der einem Impulsgenerator 40 entnommen wird, der durch eine vom Oszillator 41 stammende sinusförmige Spannung von Zyklusfrequenz synchronisiert wird. Jeweils nach Auftreten eines Zyklussynchronisierimpulses stossen die Impulsgeneratoren 11-19 einander der Reihe nach an, wobei das Ende der Öffnungsimpulse von uber die Leitung 42 in Parallelschaltung an sämtliche Impulsgeneratoren zugeführten Schalt- impulsen eingeleitet wird.
Diese letztgenannten, im Rhythmus der Schaltfrequenz auftretenden
Impulse werden von einem Impulsgenerator 43 erzeugt, der von einer die Schaltfrequenz liefernden
Oszillatorschaltung 44 synchronisiert wird, die ihrerseits vom Impulsgenerator 40 synchronisiert wird, so dass die Wiederholungsfrequenz der Schaltimpulse ein ganzes Vielfaches (ge- gebenenfalls das Neunfache) der Zyklusfrequenz beträgt.
Die Verstärker 2-9 sind an der Ausgangsseite
Je mit Impulsmodulator ('n 22-29 verbunden, die
Impulse mit gleichbleibender Wiederholungs- frequenz und Dauer liefern, jedoch mit von der
Momentanamplitude des Niederfrequenzsignales der Verstärker 2-9 abhängiger Phase. Im Syn- chronisierkanal1-21 wird der als Synchronisierimpuls dienende Öffnungsimpuls verstärkt. Die Impulsmodulatoren 22-29 und der Verstärker 21 sind an der Ausgangsseite parallelgeschaltet und mit einer Ausgangsklemme 30 verbunden, die z. B. mit dem Modulator für eine auszusendende Trägerwelle verbunden ist.
Die Impulsmodulatoren können z. B. je eine als Impulsgenerator geschaltete Verstärkerröhre mit zwei Steuergittern enthalten, denen je das Niederfrequenzsignal und eine sich linear mit der Zeit ändernde Mischspannung zugeführt werden, wobei diese Röhre durch eine starke negative Vorspannung auf einem der Steuergitter zugleich als Schwelleneinrichtung wirkt.
Die erforderliche, sich linear mit der Zeit ändernde Mlschspannung wird entsprechend der Erfindung in jedem der Kanäle durch Integration der im betreffenden Kanal auftretenden Öffnungs- impulse erzielt. Zu diesem Zwecke sind an die Impulsgeneratoren 12-19 durch Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators gebildete, integrierende Netzwerke 32 bis 39 angeschlossen.
Um eine ausreichende Linearität der an den Kondensatoren der integrierenden Netzwerke auftretenden Mischspannung zu sichern, wird die Zeitkonstante dieser Netzwerke grösser als die Dauer eines Öffnungsimpulses gewählt, wodurch z. B. bei einer (üblichen) Amplitude der Öffnungsimpuls 50 bis 60 Volt, die Amplitude der
Mischspannung z. B. 5-10 Volt beträgt, was im allgemeinen ohne Verstärkung für den beab- sichtigten Zweck hinreichend sein wird, z. B. bei einer Maximalamplitude des den Impulsmodu- latoren zugeführten Niederfrequenzsignales von etwa 2 bis 4 Volt.
Die Kondensatoren der integrierenden Netzwerke 32-39 entladen sich während der Sperrzeit des betreffenden Verstärkerkanales 1-9, welche Zeit viel grösser ist als die Dauer eines Öffnungsimpulses und demnach mehr als ausreichend, um bei der gegebenen Wahl der Zeitkonstante eine nahezu vollständige Entladung der Kondensatoren zu sichern.
In Fig. 2 ist eine Multiplex-Empfangseinrichtung für den Empfang von z. B. mit der Sendeeinrichtung nach Fig. 1 ausgesandten Signalen dargestellt, die acht verschiedene Gespräche vertreten.
Je Übertragungszyklus werden acht in der Phase modulierte, kurzdauernde Impulse sowie ein Synchronisierimpuls längerer Dauer empfangen. Die mit der Antenne 45 empfangenen
Signale werden nach Hochfrequenzverstärkung und Amplitudendetektion 46 einerseits einer die detektierter Impulse in Amplitude und Dauer begrenzenden Linrichtung 47 mit Ausgangsleitung 48 und anderseits einer z. B. im Wesen aus einem integrierenden Netzwerk bestehenden
Einrichtung 49 zum Trennen von Synchronisier- und Signalimpulsen zugeführt.
Die Synchronisierimpulse werden über die
Leitung 50 dem ersten einer, mit der Kanalanzahl übereinstimmenden, Anzahl von Impulsgenera- toren 52-59 zugeführt, die sich der Reihe nach
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anstossen und je einen von acht aufeinanderfolgenden, positiven Öffnungsimpulsen liefern, die nacheinander die in den verschiedenen Empfangskanälen liegenden Impulsphasendemodulatoren 62 bis 69 freigeben, denen die empfangenen Signalimpulse in Parallelschaltung über die Leitung 48 zugeführt werden.
In jedem der Kanäle wird durch Integration der darin wirksamen öffnungsimpulse mittels integrierender Netzwerke 72-79 die zur Impulsphasendemodulation erforderliche, sich linear mit der Zeit ändernde Mischspannung erzeugt und zugleich den Impulsphasendemodulatoren 62 bis 69 zugeführt. Die erzielten Niederfrequenzsignalspannungen werden gegebenenfalls über die Impulswiederholungsfrequenz unterdrückende Filter Niederfrequenzverstärkem 82-89 mit getrennten Ausgangskreisen 90 zugeführt.
In Fig. 2 ist von den einander gleichen Empfangskanälen der dritte 64, 84 mit dem ihm zugeordneten Öffnungsimpulsgenerator 54 in Einzeldarstellung abgebildet und wird im folgenden an Hand derselben näher erläutert.
Der Öffnungsimpulsgenerator enthält zwei in einer einzigen Röhre untergebrachte Penthoden 91, 91'mit getrennten Anodenwiderständen 92 und 92', jedoch mit gemeinsamer Kathode, Fanggitter und Schirmgitter. Die Penthoden sind mittels eines Kondensators 93 und eines Widerstandes 93'kreuzweise gekoppelt und sperren einander infolgedessen gegenseitig.
Diese an sich bekannte Schaltung weist nur zwei stabile Arbeitspunkte auf ; im erstgenannten, im folgenden mit Ruhezustand bezeichneten Arbeitspunkt, führt die Penthode 91 Maximalanodenstrom und ist die Penthode 91'gesperrt ; im zweiten Arbeitspunkt ist der Zustand umgekehrt und die Penthode 91 gesperrt, während die Penthode 91'Strom führt. Infolge der kreuz- weisen Kopplung findet der Übergang von dem einen zum anderen Arbeitspunkt sehr schnell statt.
Indem das Steuergitter der Penthode 91 (über den Widerstand 94) mit einer hohen positiven Vorspannung beaufschlagt wird, wird normalerweise die Penthode 91 Strom führen, wobei die an einem Gitterwiderstand 94'der
Penthode 91'auftretende Spannung, welcher
Gitterwiderstand zusammen mit dem Kopplungs- widerstand 93'einen zwischen der Anode der
Penthode 91 und Erde liegenden Spannungsteiler bildet, nicht ausreicht, um die von einem vorzugs- weise sämtlichen Impulsgeneratoren gemein- samen Kathodenwiderstand verursachte Sperrung der Penthode 91'aufzuheben.
Am Ende eines vom Impulsgenerator 53 er- zeugten Öffnungsimpulses wird über die Kopp- lungsleitung 95 dem Steuergitter der Penthode
91 ein negativer Impuls zugeführt, der das Um- kippen des Impulsgenerators 54 aus dem Ruhe- zustand in den Arbeitszustand herbeiführt ; nach
Verlauf einer im wesentlichen durch die Auf- ladezeit des Kopplungskondensators 93 be- stimmten Zeit tritt selbsttätig das Zurückfallen des Impulsgenerators in den Ruhezustand auf, wobei gleichzeitig ein den folgenden Impulsgenerator 55 über den Kopplungskondensator 96 anstossender negativer Spannungsimpuls entsteht.
Während der Zeit, in der der Impulsgenerator 54 nicht im Ruhezustand ist, tritt am Anodenwiderstand 92 der Penthode 91 ein rechteckiger, positiver Spannungsimpuls auf, der als Öffnungsimpuls für den dritten Empfangskanal dient r 1 über den Kopplungskondensator 97 die Freigabe des normalerweise gesperrten Impulsphasendemodulators 64 bewirkt.
Der Impulsphasendemodulator enthält eine Sekundäremissionsröhre 98 mit einem Steuergitter, dem die in der Phase modulierten Signalimpulse über die Leitung 48 ? zugeführt werden ; ein als zweites Steuergitter benutztes Schirmgitter, dem die vom Impulsgenerator 54 stammenden Öffnungsimpulse zugeführt werden ; eine Sekundärelektronen emittierende Hilfskathode 99, die über einen von einem Kondensator 100 überbrückten Hilfskathodenwiderstand 101 mit der positiven Anodenspannungsklemme 102 verbunden ist, und eine Anode 103 mit Anodenwiderstand 104.
Im Impulsphasendemodulator wird eine be- sondere Eigenschaft einer Sekundäremissionsröhre, u. zw. die folgende benützt : wenn das Anoden- potential niedriger als das Hllfskathodenpotential ist, werden an der Hilfskathode ausgelöste Sekun- därelektronen grösstenteils zu dieser zurückkehren, und es tritt also ein positiver Hilfskathodenstrom auf. Wenn aber das Anodenpotential das Hilfs- kathodenpotential übersteigt, werden mehl
Sekundärelektronen die Hilfskathode verlassen, als Primärelektronen auf diese auftreffen, und es tritt ein negativer Hilfskathodenstrom auf.
Wenn für die Hilfskathode eine niedrigere Anoden- speisespannung als für die Anode verwendet wird, und die Hilfskathodenleitung einen im Vergleich zum Anodenwiderstand grossen Widerstand ent- hält, wird sich infolge der vorerwähnten Polari- tätsumkehr des Hilfskathodenstromes ein Gleich- gewichtszustand ergeben, u. zw. derart, dass das
Hilfskathodenpotential immer einen praktisch mit dem Anodenpotential übereinstimmenden
Wert erhält. Bei geringer Zeitkonstante für den stromführenden Hilfskathodenkreis tritt die Ein- stellung dieses Gleichgewichtszustandes dem- entsprechend schnell auf. Bei gesperrter Röhre wird aber das Hilfskathodenpotential dem Anoden- potential bei Änderungen derselben nicht folgen können.
Die vorerwähnte Eigenschaft wird im vor- liegenden Falle für Impulsphasendemodulation benutzt. Von dem Öffnungsimpuls wird mittels eines integrierenden Netzwerkes 74 eine während seiner Dauer linear mit der Zeit wachsende Misch- spannung hergeleitet. Die auf diese Weise er- zielte Mischspannung wird unmittelbar der Anode der Demodulationsröhre 98 zugeführt.
Wenn nunmehr dafür Sorge getragen wird, dass nur bei einem während eines Öffnungsimpulses auf- tretenden Signalimpulse die Röhre 98 Strom führt,
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erhält die Hilfskathode das jeweils während eines Signalimpulses auftretende Anodenpotential und also ein von der Phase des Signalimpulses abhängiges Potential, das bis zum Auftreten eines folgenden Signalimpulses von dem den Hilfskathodenwiderstand 101 überbrückenden Kondensator 100 aufrechterhalten wird. An der Hilfskathode 99 entsteht dann das Niederfrequenzsignal mit einer diesem überlagerten Wellenspannung mit der Impulswiederholungsfrequenz als Grundfrequenz, wobei aber die Amplitude dieser Wellenspannung verhältnismässig gering ist und also gewünschtenfalls von einem einfachen Tiefpassfilter unterdrückt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel wird die an der Hilfskathode 99 auftretende Signalspannung über einen Kondensator 105 einer Penthodenendverstärker röhre 106 mit einem Ausgangstransformator 107 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 108 mit der Ausgangsklemme für den betreffenden dritten Empfangskanal verbunden ist.
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richtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander von Öffnungsimpulsen freigegebener Übertragungskanäle, bei der mit Hilfe einer sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändernden Mischspannung Impulse mit von den zu übertragenden Signalen abhängiger Dauer oder Phase auf Seite des Senders aus den zu übertrager son Signalen umgesetzt bzw. auf Seite des Empfängers empfangen und demoduliert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die für jeden der Kanäle erforderliche Mischspannung durch Integration
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