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Impulssignal-Ubertragungssystem
Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem zur Übertragung von Impulssignalen in einem vorgeschriebenen Übertragungsband, besonders zum Übertragen von Impulsen, deren Zeitpunkte des Auftretens durch eine Reihe äquidistanter Taktimpulse bedingt werden, z. B. beiSynchrontelegraphieoderImpulskodemodulation, wobei senderseitig die Impulssignale als Modulation einer Trägerschwingung über einen Übertragungsweg auf die Empfangsseite übertragen werden und empfangsseitig durch Demodulation die Impulssignale zurückgewonnen werden, die einen Impulsformer steuern.
In den österr. Patentschriften Nr. 238265 und Nr. 239847 sind besonders vorteilhafte Vorrichtungen dieser Art beschrieben, in welchen zum Übertragen maximaler Impulsinformation in dem vorgeschriebenen Übertragungsband die Sendevorrichtung zwei Kanäle mit an eine gemeinsame Trägerschwingung angeschlossenen Modulatoren enthält, welche die Impulssignale dieser Kanäle auf die gemeinsame Trägerschwingung mit einer Phasenverschiebung von 900 aufmodulieren. Mindestens einer der Sendekanäle (erster Sendekanal) ist mit einem die Gleichstromkomponente der in diesem Kanal auftretenden Impulssignale unterdrückenden Netzwerk versehen. Die so auf die gemeinsame Trägerschwingung aufmodulierten Impulssignale der beiden Kanäle werden gemeinsam mit einer Pilotschwingung der Trägerfrequenz über den Übertragungsweg übertragen.
Die Empfangsvorrichtung besteht aus zwei Empfangskanälen mit je einer Demodulationsvorrichtung und einem sich daran anschliessenden Impulsformer in Form eines Impulsgenerators, wobei wenigstens der Demodulationsvorrichtung des dem ersten Sendekanal entsprechenden Empfangskanals eine aus dem mitgesendeten Pilotsignal zurückgewonnene örtliche Trägerschwingung zur Demodulation der mit unterdrückter Gleichstromkomponente übertragenen Impulssignale zugeführt wird.
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der mit einem zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis geschalteten Rückkopplungsnetzwerk in Form eines Tiefpassfilters versehen ist, das eine Zeitkonstante der gleichen Grössenordnung wie die Zeitkonstante des im ersten Sendekanal verwendeten, die Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkes hat. Gemäss der österr.
Patentschrift Nr. 239847 wird zu diesem Zweck dem ersten Sendekanal ein durch die Impulssignale des Sendekanals gespeister Hilfssendekanal zugeordnet, der mit einem Modulator mit zugehörigem Trägerfrequenzoszillator sowie einem nur die Gleichstromkomponente dieser Impulssignale durchlassenden Netzwerk versehen ist. Diese Gleichstromkomponente wird dem Modulator in einem ausserhalb des zentralen Übertragungsbandes der beiden Sendekanäle liegenden äussersten Übertragungsband dem gemeinsamen Übertragungsweg zugeführt. Die Empfangsvorrichtung besitzt gemeinsam mit dem dem ersten Sendekanal entsprechenden.
Empfangskanal einen Hilfsempfangskanal zum Empfangen des über den äussersten Übertragungsweg übertragenen Signals, und die dazugehörende Demodulationsvorrichtung, deren Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des betreffenden Empfangskanals über eine Summiervorrichtung zur Regeneration der Impulse dem betreffenden Impulsregenerator zugeführt werden. Beide in den eigenen älteren Patentschriften beschriebene Vorrichtungen haben die wesentlichen Vorteile, dass bei optimaler Störfreiheit eine maximale Impulsinformation übertragen wird.
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Die Erfindung bezweckt, eine andere Art des Impulsübertragungssystems eingangs erwähnter Art zu verwirklichen, wobei unter Beibehaltung einer günstigen Störfreiheit und einer maximalen Impulsinfor- mation die Ausführungsform des Impulsübertragungssystems erheblich vereinfacht ist.
Das Iinpulsübertragungssystem nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sendevor- richtung zwei Kanäle mit an einen gemeinsamen Trägerfrequenzoszillator angeschlossenen Modulatoren enthält, welche die Impulssignale dieser Kanäle auf die gemeinsame Trägerschwingung mit einer gegen- seitigen Phasenverschiebung von 900 modulieren. Mindestens einer der Sendekanäle ist mit einem die
Gleichstromkomponente der in diesem Kanal auftretenden Impulssignale unterdrückenden Netzwerk ver- sehen. Die auf die gemeinsame Trägerschwingung aufmodulierten Impulssignale der beiden Kanäle wer- den gemeinsam mit einer Pilotschwingung der Trägerfrequenz über den Übertragungsweg übertragen.
Der
Empfänger besitzt zwei Empfangskanäle mit je einer Demodulationsvorrichtung und einem sich daran anschliessenden Impulsformer, wobei wenigstens der Demodulationsvorrichtung des dem ersten Sende- kanal entsprechenden Empfangskanals eine aus der mitgesendeten Pilotschwingung erhaltene örtliche
Trägerschwingung zugeführt wird zur Demodulation der mit unterdrückter Gleichstromkomponente über- tragenen Impulssignale, welche dem Impulsformer zugeführt werden.
Weiters ist in dem dem ersten Sen- dekanal entsprechenden Empfangskanal ein ergänzendes Netzwerk vorgesehen, dessen Übertragungsmass gemeinsam mit dem des den Gleichstrom unterdrückenden Netzwerkes auf der Senderseite wenigstens bis zur halben Impulswiederholungsfrequenz das Verhalten eines Netzwerkes aufweist, das aus einem Dif- ferenzbildner zusammengesetzt ist, dem die eingehenden Signale direkt und über ein Verzögerungsnetzwerk zugeführt werden, während der sich daran anschliessende Impulsformer zwei verschiedene Ansprech- werte hat.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist in jedem der Sendekanäle ein die Gleichstromkomponente unterdrückendes Netzwerk vorgesehen, wobei empfangsseitig jeder der Demodulationsvorrichtungen in den beiden Empfangskanälen zur Demodulation der mit unterdrückter Gleichstromkom- ponente übertragenen Impulssignale die örtliche Trägerschwingung zugeführt wird, während jeder der
Empfangskanäle ein ergänzendes Netzwerk und einen Impulsformer mit zwei verschiedenen Ansprech- werten besitzt.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Sende-und Empfangsvorrichtung für ein Impulsübertragungssystem nach der Erfindung. Die Fig. 3 und 4 zeigen einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Sendeund Empfangsvorrichtung. Die Fig. 5,7 und 8 zeigen in Einzelheiten einige Netzwerke zur Anwendung in einem Impulsübertragungssystem nach der Erfindung und die Fig. 9 und 6 zeigen die zugehörigen Zeitund Frequenzdiagramme. Fig. 10 zeigt eine Vereinfachung der in Fig. 2 dargestellten Empfangsvorrichtung und Fig. 11 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des in Fig. 10 dargestellten Empfängers.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine Sende- und Empfangsvorrichtung nach der Erfindung für Synchrontelegraphie, gegebenenfalls Impulskodemodulation für die Übertragung von Signalen eines einzigen Impulsgebers und die Fig. 14 und 15 zeigen einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Sende- und Empfangsvorrichtung nach den Fig. 12 und 13.
Fig. 1 zeigt eine Sendevorrichtung eines Impulsübertragungssystems nach der Erfindung für die Übertragung von im Gesprächsband liegenden synchronen Telegraphiesignalen über eine Übertragungsleitung 1, wobei besonders wie üblich das Frequenzband von 500 bis 3200 Hz benutzt wird und die Synchrontelegraphiesignale von zwei Signalgeber 2, 3 abgenommen werden, die an je einen Sendekanal 4,5 angeschlossen sind. Beide Sendekanäle 4,5 haben gleiche Bauart und sind zum Übertragen von Telegraphieimpulsen mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2250. Baud geeignet.
In der dargestellten Ausführungsform werden die beiden Signalgeber 2,3 durch eine magnetische Bandapparatur mit einem zugehörenden Taktimpulsgenerator 6 gebildet, wobei die von den Signalgebern 2,3 stammenden Signale einer von den Taktimpulsen gesteuerten Torschaltung 7,8 zugeführt werden, die jeweils beim Auftreten eines Taktimpulses in Abhängigkeit von dem positiven oder negativen Wert der Signalspannung einen positiven oder einen negativen Impuls liefert. Die Wiederholungsfrequenz der äquidistanten Taktimpulse von demTaktimpulsgenerator 6 beträgt dabei 2250 Hz.
. Fig. Sa zeigt das Zeitdiagramm der zu übertragenden Signale von dem Signalgeber 2 und Fig. 3b zeigt die dazugehörenden Taktimpulse ; diese erzeugen am Ausgang der Torschaltung 7 die in Fig. 3c dargestellte Impulsreihe, wobei die Polarität der in Fig. 3c veranschaulichten Impulse, deren Zeitpunkte des Auf : retens sich mit den äquidistanten Taktimpulsen decken, die Polarität des zu übertragenden Signals kennzeichnet. Die vom Impulsgeber 3 stammenden Signale werden auf gleiche Weise in der Torschaltung 8'verarbeitet.
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Zum Übertragen dieser Impulsreihen durch die Sendevorrichtung werden die an jeder der Torschaltung 7,8 auftretenden Impulse in zwei parallelgeschalteten Kanälen 9,10 und 11,12 inpositive und negative Impulse durch einen in diesen Kanälen vorgesehenen Begrenzer 13,14 bzw. 15,16 getrennt, welcher die positiven bzw. die negativen Impulse unterdrückt. Es treten z. B. in den Kanälen 9, 11 lediglich die positiven und in den Kanälen 10,12 lediglich die negativen Impulse auf, welche gemäss der Polarität der getrennten Impulse in den Kanälen 9,10 bzw. 11,12 einem bistabilen Impulsgenerator 17,18 zugeführt werden, der beim Auftreten eines positiven Impulses in den einen stabilen Zustand und beim Auftreten eines negativen Impulses in den andern stabilen Zustand übergeht.
Am Ausgangskreis des Impulsgenerators 17 entsteht auf diese Weise die in Fig. 3d veranschaulichte Im-- pulsreihe und am Ausgangskreis des Impulsgenerators 18 eine ähnliche Impulsreihe, die für die weitere Übertragung durch die beiden Sendekanäle 4,5 benutzt wird.
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einen gemeinsamen Trägerfrequenzoszillator 19 angeschlossenen Amplitudenmodulator 20,21 in
Form eines Gegentaktmodulators, z. B. eines Ringmodulators, versehen, wobei in den Amplitudenmodu- latoren 20,21 die Trägerschwingung mit einer, gegenseitigen Phasenverschiebung von 900 moduliert wird.
Zu diesem Zweck ist in der dargestellten Ausführungsform in jede der Verbindungsleitungen zu den
Amplitudenmodulatoren 20,21 ein Phasenverschiebungsnetzwerk 22,23 aufgenommen, das eine 450-Voreilung bzw. eine 450-Nacheilung der Trägerschwingung liefert. Die Ausgangsspannungen der beiden Amplitudenmodulatoren 20, 21 werden über Trennverstärker 24,25 und nach Verstärkung und etwaiger Frequenzwandlung in einer Endstufe 26 mit einem Ausgangsfilter 27 an die Übertragungsleitung 1 geführt.
Jeder der Sendekanäle 4,5 enthält ein Tiefpassfilter 28,29 mit einer Grenzfrequenz von
1350 Hz zum Unterdrücken einer etwas über die halbe Impulsfrequenz von 2250/2 = 1150 Hz steigenden Spektrumkomponente und ausserdem ein die Gleichstromkomponente der Impulse unterdrückendes Netzwerk 30, 31 mit einer Grenzfrequenz von z. B. 50 Hz entsprechend einer Zeitkonstante von 3,2 mec, die grösser ist als die Dauer des kürzesten Impulses, so dass von den Telegraphleimpulsen von 2250 Baud lediglich das Frequenzspektrum von 50 Hz bis 1350 Hz zur Modulation der Trägerschwingung von z. B.
1850 Hz den Amplitudenmodulatoren 20,21 zugeführt wird. Das die Gleichstromkomponente der Impulse unterdrückende Netzwerk 30,31 kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden, z. B. in Form eines Hochpassfilters, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Reihenkondensator mit einem Parallelwiderstand gebildet wird, was in Fig. l schematisch angedeutet ist.
An den Eingang der Endstufe 26 ist über einen Abschwächer 32 ausserdem der Trägerfrequenzoszillator 19 zum Übertragen eines Pilotsignals der Trägerfrequenz (1850 Hz) angeschlossen, das mit den auf die Trägerschwingung aufmodulierten Frequenzspektren der zu übertragenden Impulse zur weiteren Verarbeitung auf der Empfangsseite über die Leitung 1 übertragen wird.
Infolge des Modulationsvorganges entstehen am Ausgang der Amplitudenmodulatoren 20,21 Seitenbänder in den Frequenzbereichen von 500 bis 1800 Hz und von 1900 bis 3200 Hz, wobei infolge der Unterdrückung der Gleichstromkomponenten der beiden Impulsreihen in den Netzwerken 30,31 der Frequenzbereich von 1800 bis 1900 Hz beim Pilotsignal von Impulskomponenten befreit ist, so dass das mitgesendete Pilotsignal in der Phase und der Amplitude nicht von den übertragenen Impulskomponenten beeinflusst wird. Das Pilotsignal eilt in der dargestellten Ausführungsform gegenüber der Trägerschwingung der einen Impulsreihe um 450 vor und gegenüber der andern um 450 nach.
Es wird auf diese Weise in dem beschriebenen Übertragungssystem erreicht, dass zum Übertragen beider Impulsreihen von 2250 Baud nur ein Frequenzband von 2700 Hz benutzt wird, was einer Impulsinformation, von 1, 7 Baud pro Hertz Bandbreite entspricht.
Zur weiteren Erläuterung der in Fig. l dargestellten Sendevorrichtung zeigt Fig. 3 einige Zeitdiagramme. Fig. 3e zeigt die Impulse am Ausgang des Tiefpassfilters 28, deren höhere Frequenzkomponenten in dem Tiefpassfilter 28 unterdrückt sind.
Fig. 3f zeigt die von dem Netzwerk 30 unterdrückte, sich langsam ändernde Gleichstromkomponente der Synchrontelegraphieimpulse, welche Komponente durch den Verlauf der Dämpfungs- und Phasenkennlinie bei sehr tiefen Frequenzen bedingt wird. Die Synchrontelegraphieimpulse (Fig. 3g), die zum Übertragen längs der Leitung 1 als Modulationsspannung den Amplitudenmodulatoren 20,21 zugeführt werden, werden dadurch erhalten, dass von der in Fig. 3e dargestellten Impulsreihe die in Fig. 3f angedeutete, sich langsam ändernde Gleichstromkomponente abgezogen wird.
Auf ähnliche Weise werden die von dem Impulsgenerator 18 stammenden Telegraphieimpulse zum Modulieren der Trägerschwin-
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gung dem Amplitudenmodulator 21 zugeführt, wobei die auf die gleiche Trägerschwingung modulier- ten Impulsreihen von den beiden Amplitudenmodulatoren 20,21 zur weiteren Übertragung über die
Leitung 1 der Endstufe 26 zugeführt werden.
Gemeinsam mit den auf die Trägerschwingung modulierten Impulsreihen mit in den Frequenzbe- reichen von 500 bis 1800 Hz und 1900 bis 3200 Hz liegenden Seitenbändern wird über die Leitung 1 auch die Trägerschwingung als Pilotsignal ausgesendet, die wie bereits erwähnt, in der Phase und der Amplitudenichtvondenimpulskomponenten beeinflusst wird.
Beim Übertragen dieser Signale über die Lei- tung 1 ergab es sich, dass ohne Beeinflussung seitens der Übertragungsleitung und der Komponenten der übertragenen Impulssignale die starre Phasenbeziehung des Impulssignals mit den beiden Impulsreihen beibehalten wird, und auch, dass der auf die Trägerfrequenz übertragene Unterdrückungsvorgang der
Gleichstromkomponente der übertragenen Impulse vollkommen unabhängig vom Übertragungsweg ist ; es hat sich nämlich aus Untersuchungen ergeben, dass diese Übertragungseigenschaften der Tatsache zuzu- schreiben sind, dass an der Stelle der Trägerfrequenz im Übertragungsband und in deren unmittelbarer
Nähe die Dämpfungskennlinie und die Linearität der Phasenkennlinie der Übertragungsleitung 1 von der Frequenz praktisch unabhängig sind.
Auf diese Weise ist es möglich, unter nahezu vollkommener Beseitigung der für Impulsübertragung weniger günstigen Eigenschaften des für Gesprächsübertragung eingerichteten Übertragungsweges die von den Signalgebern 2, 3 ausgesendeten Impulsreihen empfangsseitig mit einer sehr hohen Impulsinfor- mation von 1, 7 Baud pro Hertz Bandbreite verzerrungsfrei wiederzugewinnen.
Fig. 2 zeigt den mit dem Sender nach Fig. l zusammenarbeitenden Empfänger.
Die über die Leitung 1 eintreffenden Signale, die aus den beiden amplitudenmodu1ierten Impuls- reihen mit den in den Frequenzbereichen von 500 bis 1800 Hz und 1900 bis 3200 Hz liegenden Seiten- bändern und dem mitgesendeten Pilotsignal der Trägerfrequenz (1850 Hz) bestehen, welches Pilotsignal gegenüber der Trägerschwingung einer Impulsreihe um 45 voreilt und gegenüber der der andern Impuls- reihe um 450 nacheilt, werden gemeinsam über die Egalisierungsnetzwerke 33, 34 zur Phasen-und
Amplitudenegalisierung einer Stufe 35 zugeführt, in welcher die eintreffenden Signale nach Verstär- kung und etwaiger Frequenztransponierung in Parallelschaltung an zwei Empfangskanäle 36,37 geführt werden.
Zwischen den EgalisierungsnetZ\'lerken 33, 34 und der Stufe 35 ist weiter ein für die Pegel- regelung dienendes veränderliches Dämpfungsnetzwerk 38 vorgesehen, dessen Dämpfung auf weiter unten zu beschreibende Weise durch eine über die Leitung 39 zugeführte Regelspannung gesteuert wird.
Zur Demodulation der gesonderten amplitudenmodulierten Impulsreihen mit in den Frequenzbe- reichen von 500 bis 1800 Hz und 1900 bis 3200 Hz liegenden Seitenbändern ist jeder der Empfangska- näle 36,37 mit einer als Mischstufe eingerichteten Demodulationsvorrichtung 40,41, z. B. einem
Ringmodulator, versehen, der über ein eine Voreilung von 450 herbeiführendes und ein eine Nacheilung von 45 herbeiführendes, phasenverschiebendes Netzwerk 42,43 an einen gemeinsamen, örtlichen Trägerfrequenzoszillator 44 angeschlossen ist, dessen Frequenz und Phase auf das eintreffende Pilot- signal stabilisiert sind.
Da die über die Netzwerke 42,43 mit der voreilenden Phasenverschiebung von
450 bzw. der nacheilenden Phasenverschiebung von. 450 an die Demodulationsvorrichtungen 40,41 -zugeführten örtlichen Trägerschwingungen genau gleichphasig mit den. den eintreffenden amplituden- modulierten Impulsreihen zugehörenden Trägerschwingungen sind, entstehen an den Ausgangskreisen der beiden Demodulationsvorrichtungen 40,41 die demodulierten, gesonderten Impulsreihen in den
Frequenzbereichen von 50 bis 1350 Hz, die zur weiteren Verarbeitung über ein Tiefpassfilter 45,46 mit einer Grenzfrequenz von z. B. 1350 Hz einem Trennverstärker 47,48 entnommen werden.
Das Filter 45, 46 hat eine steile Dämpfungsflanke, einerseits um Störkomponenten im Übertra- gungsweg zu unterdrücken und anderseits zum Unterdrücken ausserhalb des Informationsbandes liegender
Signalkomponenten, welche im Übertragungsweg unerwünschte Phasenverschiebungen erfahren haben.
Es treten dabei z. B. am Ausgangskreis des Demodulators 40 die von dem Sendekanal 4 stam- menden Impulse und am Ausgangskreis des Demodulators 41 die von dem Sendekanal 5 stammenden
Impulse auf. Auf diese Weise erzielt man eine gesonderte Demodulation der beiden Impulsreihen, wel- che gemeinsam eine Impulsinformation von 1, 7 Baud pro Hertz enthalten, wobei eine Beeinflussung des
Demodulationsvorganges durch Impulskomponenten und der Übertragung, welche Beeinflussung aus Im- pulsverzerrungen und Übersprechen der modulierten Impulsreihen erkennbar wäre, praktisch nicht auftritt.
In einer praktischen Ausführungsform betrug die Summe des Verzerrungspegels und des Übersprechpegels weniger als-26 db im Vergleich zu dem Impulspegel,
was für die Impulsübertragung als bedeutungslos betrachtet werden kann.
Die für den Demodulationsvorgang erforderliche Phasenstabilisierung des örtlichen Trägerfrequenz-
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oszillators 44 auf das Pilotsignal von 1850 Hz wird in der beschriebenen Vorrichtung dadurch bewerk- stelligt, dass die bereits für die Demodulation der amplitudenmodulierten Impulse verwendeten Demodu- lationsvorrichtungen 40,41 benutzt werden, indem an jeden der Ausgangskreise der Demodulations- vorrichtungen 40,41 ein Tiefpassfilter 4Q, 50 angeschlossen wird, dessen Ausgangsspani1ungen über einen Differenzbildner 51 einen sich an den örtlichen Trägerfrequenzoszillator anschliessenden Fre- quenzkorrektor 52, z. B. eine veränderliche Reaktanz, steuern. Die Grenzfrequenz der Tiefpassfil- ter 49,50 ist niedriger als die niedrigste übertragene Impulskomponente.
In dieser Vorrichtung werden in den als Mischstufe ausgebildeten Demodulationsvorrichtungen 40,
41 durch Mischung des Pilotsignals und der über die eine voreilende Phasenverschiebung von 450 bzw. eine nacheilende Phasenverschiebung von'450 herbeiführenden Netzwerke 42, 43 zugeführten örtlichen
Trägerschwingungen an den Ausgängen der Tiefpassfilter 49,50 von derPhasenbeziehung dieser Signale abhängige Spannungen elzeugt, die nach Differenzbildung im Dlfferenzbildner 51 über den Frequenz- korrektor 52 den örtlichen Trägerfrequenzoszulator 44 genau auf die Phase des Pilotsignals stabili- sieren.
Bei Phasenstabilisicrung des örtlichen Trägerfrequenzoszillators 44 auf dem Pilotsignal sind die
Phasenunterschiede zwischen dem Pilotsignal und der Trägerschwingung in den beiden Mischstufen 40,
41 gleich 450, so dass auch die Ausgangsspannungen der Tiefpassfilter 49,50 gleich sind, die somit keine Phasennachregelung des örtlichen Trägerfrequenzc3zillarors 44 herbeiführen, da diese Spannun- gen sich in dem Differenzbildner 51 ausgleichen. Es wird auf diese Weise eine genaue Phasenstabili- sierung des örtlichenTrägerfrequenzoszillators 44 erzielt. Tritt z.
B. eine Phasenänderung des örtlichen
Trägerfrequenzoszillators 44 in bezug auf den stabilisierten Zustand auf, so wird entsprechend diesel
Phasenänderung die Ausgangsspannung einer Demodulationsvorrichtung zunehmen und die der andern abnehmen, wobei durch Differenzbildung im Differenzbildner 51 eine von der Grösse und der Polarität dieser Phasenänderung abhängige Regelspannung erhalten wird, die über den Frequenzkorrektor 52 den örtlichen Trägerschwingungsoszillator 44 zurück in den stabilisierten Zustand führt.
Nicht nur für die Demodulation der gesonderten Impulsreihen und für die Phasenstabilisieri1g des örtlichen Trägerfrequenzoszillators 44, sondern auch für die Erzeugung einer Pegelregelspannung zum Steuern des veränderlichen Dämpfungsnetzwerkes 38 werden die als Mischstufe ausgebildeten Demodulationsvorrichtungen 40,41 benutzt. Die Grösse der durci Mischung der örtlichen Trägerschwingung und des Pilotsignals in den Demodulationsvorrichtungen 40,41 erzeugten Gleichspannung ist auch von der Grösse des Pilotsignals abhängig, so dass an den Ausgängen der Demodulationsvorrichtungen 40, 41 sich direkt zur Pegelregelung eignende Gleichspannungen entstehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird besonders die am Ausgang der Demodulationsvorrichtung 40 auftretende Gleichspannung über ein Tiefpassfilter 53 und einen Trennvrstärker 54 als Pegelregelspannung dem Dämpfungsnetzwerk 38 zugeführt.
Ohne gegenseitige Beeinflussung sind in dieser Vorrichtung die drei Funktionen : Demodulation der gesonderten Impulsreihen, Phasenstabilisierung des örtlichen Trägerfrequenzoszillators 44 und Pegelregelung vereinigt, was bedeutet, dass die Vorrichtung nach der Erfindung in dieser Ausführungsform eine erhebliche Apparaturersparung ergibt.
Fig. 4a zeigt in einem Zeitdiagramm die z. B. der Demodulationsvorrichtung 40 entnommenen, demodulierten Impulse, deren Verlauf dem der in Fig. 3g veranschaulichten Impulsreihe mit unterdrückter Gleichstromkomponente entspricht, die senderseitig als Modulationsspannung dem Amplitudenmodulator zugeführt wurde. Auf gleiche Weise entspricht der Verlauf der der Demodulationsvorrichtung 41 entnommenen Impulsreihe der Modulationsspannung des Amplitudenmodulators 21 auf der Senderseite.
Die Tatsache, dass der Unterdrückungsvorgang der Gleichstromkomponente der übertragenen Impulse praktisch nicht vom Übertragungsweg 1 beeinflusst wird, ermöglicht die senderseitig unterdrücKte Gleichstromkcmponente genau zurückzugewinnen, worauf die übertragenen Impulse verzerrungsfrei wie- dergegeben werden können. Zu diesem Zweck werden gemäss der österr. Patentschrift Nr. 238265 die Impulse mit unterdrückter Gleichstromkomponente einem Impulsformer in Form eines Impulsregenerators zugeführt, dessen Ausgangskreis über ein Tiefpassfilter mit dem Eingangskreis gekoppelt ist.
Ist die Zeitkonstante des Tiefpassfilters von gleicher Grössenordnung wie die Zeitkonstante des im Sendekanal verwendeten die Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkes, so entsteht am Ausgangskreis des Tiefpassfilters die unterdrückte Gleichstromkomponente, die nach Zuordnung zu den in Fig. 4a dargestellten Ausgangsimpulsen des Amplitudendemodulators 40 zur Impulsregeneration dient.
Um die ursprünglichen Impulsreihen aus den demodulierten Impulsen zurückzugewinnen, basiert die Erfindung auf einem andern Verfahren, das einfacher ausgebildet werden kann und unter Umständen vorteilhaft sein kann. Gemäss der Erfindung werden die dem Amplitudenmodulator 40,41 entnommenen
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Impulssignale einem Impulsformer über ein ergänzendes Netzwerk 55,56 zugeführt, dessen Übertragungsmass gemeinsam mit dem des die Gleichstromkomponente unterdrückendenNetzwerkes 30, 31 auf der Senderseite mindestens bis zu etwa der halben maximalen Impulswiederholungsfrequenz das Verhalten eines Netzwerkes aufweist, das aus einem Differenzbildner zusammengesetzt ist, dem die eintreffenden Signale direkt und über ein Verzögerungsnetzwerk zugeführt werden,
während das dem Ausgangskreis des ergänzenden Netzwerkes entnommene Ausgangssignal einem Impulsformer zugeführt wird, der zwei Ansprechwerte besitzt.
Das Übertragungsmass der Kaskadenschaltung des die Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkes 3C, 31 auf der Senderseite und des ergänzenden Netzwerkes 55, 56 auf der Empfangsseite ist somit bis zu der halben Impulswiederholungsfrequenz gleich dem Übertragungsmass des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes, das aus einem Differenzbildner 82 besteht, dem die eintreffenden Signale einer- seits über die Eingangsklemme 83 direkt und anderseits über die Eingangsklemme 84 und das Ver- zögerungsnetzwerk 85 zugeführt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verzögerungszeit des Verzögerungsnetzwerkes & 5 etwa gleich dem kleinsten Signalelement oder dem Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktzeitpunkten.
Es wird nachstehend näher erläutert, dass das besondere Übertragungsmass, das dadurch erhalten ist,
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Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkbewerkstelligt, die sich unter Anwendung eines Impulsgenerators mit zwei Ansprechwerten auf einfache Weis ? i'egenerieren lässt.
Um diese Wandlung der Impulsform in der Kaskadenschaltung des die Gleichstromkomponente unter- drückenden Netzwerkes 30,31 und des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 kennenzulernen, ist es vorteilhaft von dem in Fig. 5 dargestellten Netzwerk auszugehen, da infolge der Gleichheit der Übertra- gungsmasse der beiden Netzwerke auch die Wandlung der Impulsform für die beiden Netzwerke gleich ist.
Die Übertragungsmasse der beiden Netzwerke brauchen dabei nur bis zu der halben Impulswiederholungsfrequenz einander ähnlich zu sein, da die über der halben Impulswiederholungsfrequenz liegenden Spektrumkomponenten senderseitig durch das Tiefpassfilter 28,29 und empfangsseitig durch das Filter 45 und 46 unterdrückt werden.
Wird den Eingangsklemmen 83,84 des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes die in Fig. 3e veranschaulichte Impulsreihe zugeführt, deren über der halben Impulswiederholungsfrequenz liegende Spektrumkomponenten durch das Tiefpassfilter 28,45 unterdrückt werden, so wird die in Fig. 3e veranschaulichte Impulsreihe durch die Eingangsklemme 83 direkt und über die Eingangsklemme 84 über einen Zeitabstand von zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen verzögert dem Differenzbildner 82 zu- geführt. Zur- Erläuterung sind diese beiden dem Differenzbildner 82 zugeführten Impulsreihen in den Fig. 6a und 6b in einem Zeitdiagramm veranschaulicht.
Im Differenzbildner 82 wird durch Differenzbildung der beiden Impulsreihen der Fig. 6a und 6b die in Fig. 6c dargestellte Impulsreihe erhalten, welche die Ausgangsspannung des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes darstellt und somit auch die Ausgangsspanrung des Ergänzungsnetzwerkes 55 in der Empfangsvorrichtung, da das Übertragungsmass der Kaskadenschaltung des die Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkes 30 und des Ergänzungsnetzwerkes 55 gleich dem des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes ist. Der Übersicht halber zeigt Fig. 4b wieder die Ausgangsspannung des Ergänzungsnetz- werkes 55.
Der Form nach ist die so erhaltene Impulsreihe ganz verschieden von der ursprünglichen Impulsreihe, aber diese umgewandelte Impulsreihe eignet sich-vorzüglich zum Zurückgewinnen der ursprünglichen Impulsreihe, indem ein Impulsformer mit zwei Ansprechwerten benutzt wird.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Impulfsformer mit zwei Ansprechwerten durch in zwei parallelgeschalteten Kanälen 57. 58,59, 60 liegendeBegrenzer 61,62 bzw. 63,64 und einen an die Ausgangskreise dei : Begrenzer 61. 62 bzw. 63,64 angeschlossenen bistabilen Impulsgenerator 65,66 gebildet, der jeweils anspricht, wenn die AusgangsspaI1nung des Impulsformers einen durch die Begrenzungspegel der Begrenzer 61, 62 ; 63 64 bedingten Ansprechwerte des Impulsforrners überschreitet.
Die Ansprechwerte des Impulsformers, die annähernd gleich dem halben Spitzenwert der zugeführten Spannung sind, sind in Fig. 4b durch die beiden waagrechten Linien p, q angedeutet. In den Zeitpunkten, in denen die zugeführte Spannung den höheren Ansprechwert p in positiver Richtung überschreitet, kippt der bistabile Impulsgenerator 65 von einem stabilen Zustand in den andern stabilen Zustand um und beim Überschreiten des niedrigerenAnsprechwertes q in negativer Richtung kippt er in den ursprünglichen stabilen Zustand zurück. Auf diese Weise ergibt sich die in Fig. 4c dargestellte Im-
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pulsreihe, deren Form praktisch der ursprünglichen Impulsreihe nach Fig. 3d entspricht und die zur Auf- zeichnung der Aufzeichnungsapparatur 80,81 zugeführt werden kann.
Auf diese einfache Weisewurden diebeiden Impulsreihen von 2250Baud über die beiden Übertragungs- kanäle, welche in einem Frequenzband von nur 2700 Hz übertragen wurden, ohne gegenseitige Beeinflussung zurückgewonnen. Nicht nur durch diese sehr hohe Impulsinformation von 1, 7 Baud pro Hertz Bandbreite, sondern auch durch die besondere einfache Bauart unterscheidet sich dieses Übertragungssystem von andem
Systemen, während ausserdem eine Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses erzielt wurde.
Besonders bei Synchrontelegraphie ist das dargestellte Übertragungssystem vorteilhaft, da infolge der
Umwandlung der Impulsform bestimmte Impulse der regenerierten Impulsreihe eine nur geringe Dauer- verzerrung aufweisen, die bei Synchrontelegraphie vollständig beseitigt werden kann durch Anwendung der Impulsregeneration gemäss den Zeitpunkten des Auftretens, da bei Synchrontelegraphie die ausge- sendeten Impulse von einer Reihe äquidistanter Taktimpulse abgeleitet sind.
Für diese Impulsregeneration gemäss dem Zeitpunkt des Auftretens ist in der dargestellten Vorrichtung nach dem bistabilen Impulsgenerator 65,66 eine durch einen Taktimpulsgenerator 67 gesteuerte
Torschaltung 68,69 vorgesehen, die beim Auftreten einer positiven Ausgangsspannung des bistabilen
Impulsgenerators 65,66 einen positiven Ausgangsimpuls und beim'Auftreten einer negativen Ausgangs- spannung einen negativen Ausgangsimpuls liefert.
Auf die bereits an Hand der Sendevorrichtung nach
Fig. l angegebene Weise werden die positiven und negativen Ausgangsimpulse der Torschaltung 68,69 in zwei parallelgeschalteten Kanälen 70, 71 ; 72, 73 mit darin enthaltenen Begrenzern 74, 75 ; 76,
77 einem bistabilen Impulsgenerator 78,79 zugeführt, der jeweils beim Auftreten eines positiven
Impulses in einen stabilen Zustand und bei einem negativen Impuls in den andern stabilen Zustand über- geht. Die Ausgangsspannung des bistabilen Impulsgenerators 78,79 wird der Aufzeichnungsappara- tur 80,81 zugeführt.
Der Taktimpulsgenerator 67 ist phasengemäss genau durch den Taktimpulsgenerator 6 auf der
Senderseite auf eine für die Erfindung unwesentliche Weise synchronisiert. Diese Synchronisation kann z. B. auf die für Impulskodemodulation übliche Weise bewerkstelligt werden oder es kann dazu ein gesonderter Übertragungskanal benutzt werden.
Zur Erläuterung dieser Impulsregeneration nach dem Zeitpunkt des Auftretens sind in den Fig. 4d-4f einige Zeitdiagramme dargestellt. Fig. 4d zeigt die von dem Taktimpulsgenerator 67 stammenden äquidistanten Taktimpulse. In der Torschaltung 68 erzeugen diese die in Fig. 4e veranschaulichten Im- puLe, die nach Umwandlung in dem Impulsgenerator 78 in die in Fig.4f dargestellte Impulsreihe der Aufzeichnungsapparatur 80 zugeführt werden. Auf ähnliche Weise werden die von dem Impulsgenera- tor 66 stammenden Signale verarbeitet.
Statt des bistabilen Impulsgenerators 78,79 zur Impulsregeneration können auch Impulsgeneratoren in Form monostabiler Impulsgeneratoren benutzt werden, die beim Überschreiten eines bestimmten Amplitudenpegels einen Ausgangsimpuls gewünschter Breite liefern. Es ist dabei nicht notwendig, dass die Torschaltungen 68,69 Impulse verschiedener Polarität liefern, sie können derart ausgebildet sein, dass Impulse von nur einer Polarität geliefert werden.
Es wurde in der Vorrichtung nach der Erfindung die Übertragung der besonders hohen Impulsinformation von 1, 7 Baud pro Hertz Bandbreite unter Anwendung geeigneter Umwandlung der Impulsform und eines Impulsformers mit zwei Ansprechwerten auf einfache Weise bewerkstelligt, wobei eine Beeinflussung seitens des Übertragungsweges praktisch vermieden wird.
Zum Bewerkstelligen der gewünschten Umwandlung der Impulsform muss zwischen dem Übertragungsmass cp, (w) des die Gleichstromkomponente unterdrückenden Netzwerkes 30,31 und dem Übertragungsmass ( ) des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 eine enge Beziehung bestehen.
Wie vorstehend gesagt, ist das Übertragungsmass der Kaskadenschaltung des den Gleichstrom unterdrückenden Netzwerkes 30,31 und des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 bis zu der halben maximalen Impulswiederholungsfrequenz wm/2 gleich dem Übertragungsmass (P, (w) des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes, das aus einem Differenzbildner 82 besteht, dem direkt und über ein Verzögerungsnetzwerk 85
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den Netzwerkes 30,31 und des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 die Beziehung besteht :
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Es hat sich dabei ergeben, dass diese Bedingung der Beziehung zwischen den Übertragungs massen tpi.
(w) und < (w) durch besonders einfache Netzwerke erfüllt werden kann. Das den Gleichstrom unterdrückende Netzwerk 30,31 kann z. B. durch das in Fig. 7 dargestellte Netzwerk gebildet werden, das aus einem Reihenkondensator 86 und einem Parallelwiderstand 87 besteht ; das Ergänzungsnetzwerk 55, 56 hat dabei die in Fig. 8 dargestellte Gestalt und besteht aus einem durch einen Widerstand 88 überbrückten Reihenkondensator 89 und einem Parallelwiderstand 90. Wenn die Verzögerungszeit r gleich dem Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen gemacht ist,
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stand 88 : 1 kom, Widerstand 90 : 80 Ohm.
Zur Erläuterung zeigt Fig. 9 eine Kurve X, welche die Amplitude in Abhängigkeit von der Fre- quenz der Kaskadenschaltung der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Netzwerke darstellt, und die Kurve Y, welche die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes angibt.
Aus Fig. 9 zeigt sich, dass die Kurve X der Kaskadenschaltung der in den Fig. 7 und 8 dargestellten einfachen Netzwerke bis zur halben maximalen Impulswiedeiholungsfrequenz wm/2 verhältnismässig genau der Kurve Y des in Fig. 5 dargestellten Netzwerkes folgt ; die beiden Kurven XundY weichen oberhalb der maximalen Impulswiederholungsfrequenz m/ voneinander ab, was unbedenklich ist, da die über der halben Impulswiederholungsfrequenz liegenden Impulskomponenten stark von den Tiefpassfiltern 28,29 und 45,46 unterdrückt werden.
Zum Verwirklichen der gewünschten Frequenzkennlinie können für das den Gleichstrom unterdrückende Netzwerk'30, 31 und das Ergänzungsnetzwerk 55, 56 auch Netzwerke anderer Art verwendet werden. Das erste kann z. B. durch einen Reihenwiderstand und eine Parallelspule gebildet werden ; das Ergänzungsnetzwerk 55,56 besteht dann aus einem Reihenwiderstand und einer Parallelimpedanz, welche aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Spule besteht. Gegebenenfalls kann die gewünschte Frequenzkennlinie nur durch das den Gleichstrom unterdrückende Netzwerk 30,31 erzielt werden, in welchem Falle das Ergänzungsnetzwerk 55,56 bis zur halben Impulswiederholungsfrequenz frequenzunabhängig wirken soll.
Aus dem Frequenzdiv gramm von Fig. 9 ergibt sich, dass durch die Umwandlung der Impulsform die Übertragung der höheren Frequenzkomponenten des Impulsspektrum stärker bevorzugt wird gegenüber den niedrigeren Frequenzkomponenten des Impulsspektrums, welche niedrigeren Frequenzkomponenten beim Übertragen längs der Leitung 1 in der Nähe des Pilotsignals liegen. Wird die Umwandlung der Impulsform im wesentlichen oder ganz bereits senderseitig durchgeführt, so ergibt sich für die Vorrichtung nach der Erfindung der grosse Vorteil, dass bei der Selektion des demodulierten Pilotsignals in den Tiefpassfiltern 49,50 für die Frequenzregelung und im Tiefpassfilter 53 für die Pegelregelung der Einfluss dieser niedrigeren Frequenzkomponenten des Impulsspektrum erheblich verringert wird.
Es ist dabei ohne Störeinfluss möglich, die Grenzfrequenz der Tiefpassfilter 49,50 bzw. 53 höher zu wählen, so dass eine schnellere Frequenz- und Pegelregelung zur Nachregelung schnellerer Frequenz- und Pegeländerungen bewerkstelligt werden. Die Grenzfrequenzen der Tiefpassfilter 49, 50 bzw. 53 können z. B. um einen Faktor 10 erhöht werden.
Vollständigkeitshalber sei darauf hingewiesen, dass es nicht notwendig ist, die Verzögerungszeit T, welche die Frequenzkennlinie der Kaskadenschaltung des den Gleichstrom unterdrückenden Netzwer- kes. 30. 31 und des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 bedingt, genau gleich dem Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen zu machen ; diese Verzögerungszeit kann einen ändern Wert haben, z. B. den halben Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen. Die Anwendung einer Verzögerungszeit gleich dem Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen hat jedoch, wie es sich ergeben hat, den Vorteil, dass dabei ein optimales Signal-Rauschverhältnis erzielt wird.
Fig. 10 zeigt eine Abart des in Fig. 2 dargestellten Empfängers, wobei entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
In diesem Empfänger wurde eine erhebliche Vereinfachung der Bauart durch Anwendung der besonderen Eigenschaften der Umwandlung der Impulsform durch die Kaskadenschaltung des den Gleichstrom unterdrückenden Netzwerkes 30, 31 und des Ergänzungsnetzwerkes 55,56 bewerkstelligt, welche
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2Spannung, welche der Spannung nach Fig. 14c entspricht.
Durch Differentiation im Netzwerk 104 und durch Begrenzung der negativen Impulse in einem darauffolgenden Begrenzer 105 werden die Torimpulse für die Torschaltung 68 erzeugt, während die Impulse für die Torschaltung 69 dadurch erhalten werden, dass die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 103 über eine Phasenumkehrstufe 106 einem DifferentiationsnetZ\'lerk 107 mit einem darauffolgenden Begrenzer 108 zum Unterdrücken der negativen Impulse zugeführt werden. Die. Fig. 15d und 15e zeigen die so erzeugten Torimpulse der Torschaltungen 68 und 69.
Der Ausführungsform und Wirkung nach sind die Torschaltungen vollkommen denen der Empfangsvorrichtung nach Fig. 10 ähnlich, wobei auf die an Hand der Fig. 10 beschriebene Weise an dem Ausgang der Torschaltungen 68,69 die in den Fig. 15f und 15g dargestellten Impulsreihen entstehen.
Zur weiteren Verarbeitung der in den Fig. 15f und 15g dargestellten Impulsreihen in der Aufzeichnungsapparatur wird jede dieser Impulsreihen in den Fig. 15f und 15g einem Impulsformer mit zwei Ansprechwerten zugeführt, welche Impulsformer durch je die Parallelschaltung eines Begrenzers 110,111 und der Kaskadenschaltung einer Phasenumkehrstufe 112,113 und eines Begrenzers 114,115 gebildet werden, wobei die durch die Begrenzerpegel angedeuteten Ansprechwerte der verschiedenen Begrenzer 110, 111, 114, 115 einander gleich gemacht sind, was in den Fig. 15h und 15i durch die ge- strichelte. waagrechte Linie angedeutet ist.
Es werden durch die Begrenzer 110,111 lediglich die positiven Impulse, welche den Ansprechwert überschreiten, durchgelassen, während die Begrenzer 114, 115 lediglich die in der Phase umgekehrten negativen Impulse durchlassen, wobei an den Ausgängen der Impulsformer 110,112, 114 ; 111, 113, 115, die in den Fig. 15j und 15k dargestellten Impulsreihen auftreten. Die Zusammenfügung der beiden Impulsreihen nach den Fig. 15j und 15k in der Addiervorrichtung 116 liefet die in Fig. 151 dargestellte Impulsreihe, deren Impulse, die wie gesagt eine positive Signalspannung der Signalspannungsquelle 91 kennzeichnen, zur weiteren Verarbeitung der Aufzeichnungsapparatur 109 zugeführt werden.
In der dargestellten Ausführungsform wurde angedeutet, dass es nicht notwendig ist, empfangsseitig einen Impulsregenerator zu verwenden ; es genügt, die Impulsformer 110,112, 114 ; 111, 113, 115 zu verwenden, welche die Impulsreihen nach den'Fig. 15j und 15k durchlassen, da diese Impulsreihen alle Informationen der Impulsreihen nach den Fig. 14h und 14i enthalten.
Es sei schliesslich noch bemerkt, dass es gegebenenfalls möglich ist, das den Gleichstrom unterdrückende Netzwerk in Form eines Sperrfilters nach den Modulatoren 20,21 und das entsprechend frequenztransformierte Ergänzungsnetzwerk vor den Demodulatoren 40,41 anzubringen.
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