Endstelle für eine Signal-Übertragungsanlage Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endstelle für eine Signalübertragungsanlage.
Die erfindungsgemässe Endstelle für eine einen Sender und einen Empfänger aufweisende Signal übertragungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sender Mittel aufweist, welche auf ein direkt an gelegtes elektrisches Analog-Informationssignal und auf das gleiche Signal ansprechen, welches über eine Zeitverzögerungsvorrichtung zugeführt wird, um ein zweites elektrisches Analog-Signal zu liefern, welches die Differenz zwischen den beiden angelegten Signa len ist, und Mittel zur Übertragung dieses Differenz- signals,
und dass der Empfänger Mittel aufweist, welche auf das empfangene Differenzsignal anspre- chen, um dieses in ein entsprechendes elektrisches Analog-Informationssignal umzuwandeln.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezug nahme auf die Zeichnung beispielsweise näher er läutert.
In der Zeichnung zeigt: Die Fig. 1 ein Blockschema einer Signalübertra- gungsanlage; die Fig. 2 ein Blockschema .einer Multiplex-Signal- übertragungsanlage; die Fig.3 eine Variante eines Signalempfängers; und die Fig. 4 einen Teil einer Einkanal-Signalüber- tragungsanlage.
In der Fig. 1 wird ein Eingang 1 an einer Ver bindungsstelle 2 in zwei Wege aufgeteilt, welche zu einer Subtraktionsschaltung 3 führen. Der eine Weg führt direkt und der andere Weg über eine Verzö gerungsschaltung 4 zur Schaltung 3. Die Subtrak tionsschaltung 3 kann aus irgendeiner bekannten Schaltung bestehen, welche im Stande ist, an ihrem Ausgang 5 die Differenz der beiden Eingangssignale zu liefern. Die Verzögerungsschaltung 4 kann irgend eine Schaltung bekannter Art zur Verzögerung eines Signales sein, beispielsweise eine Quecksilberverzö- gerungsleitung,
eine Verzögerungsleitung mit kon zentrierten (d. h. nicht verteilten) Leitungskennwer- ten, ein PAM-Schieberegister usw. Eine typische Verzögerungsdauer ist 1/2-"/4 eines Zyklus der höch sten für ein Analog-Signal zu übertragenden Fre quenz. Die Signaldifferenz zwischen zwei durch die Verzögerungsschaltung 4 bestimmten Zeitintervallen, welche am Ausgang 5 der Subtraktionsschaltung 3 auftritt, wird über den Übertragungsweg 6 .durch irgendein bekanntes Verfahren, z. B. mit Hilfe von Pulse-Code-Modulation, Delta-Modulation, Pulse Längen-Modulation usw., einer Additionsschaltung 7 zugeführt.
Von dieser Schaltung 7 gelangt das Signal an die Verbindungsstelle 8 und zum Ausgang 9. Das Ausgangssignal der Schaltung 7 wird auch über eine Verzögerungsschaltung 10 mit der gleichen Verzö gerung wie die Schaltung 4 an die Schaltung 7 zu rückgeführt, wo es zum Eingangssignal der Schaltung 7 addiert wird. Die Additionsschaltung 7 ist irgend eine bekannte Schaltung, welche an ihrem Ausgang die Summe von zwei Eingangssignalen erzeugt, und im einfachsten Falle kann diese Schaltung aus einem einfachen Widerstandsnetz bestehen. Das Ausgangs signal an der Stelle 9 ist nun selbstverständlich gleich dem Eingangssignal an der Stelle 1.
Da ein Differenzsignal durch irgendeines der be kannten Verfahren, wie z. B. der Delta-Modulation, übertragen werden kann, wird es möglich, eine Multi plex- oder Mehrfach-Übertragung von Signalen zu erreichen, und zwar unter Verwendung von Delta- Modulation als Übertragungsverfahren. Diese Mög lichkeit ist ein Vorteil der oben beschriebenen An ordnung.
Eine derartige Anordnung ist nun in der Fig.2 gezeigt, welche eine Multiplex-Schaltung 11 aufweist, welche in Form einer Anzahl Kanäle 12 dargestellt ist, welche der Reihe nach abgetastet wer den, wobei das Analog-Signal jedes Kanals der Reihe nach an eine Verbindungsstelle 13 gelangt. An dieser Stelle gelangt, wie das bei der Fig. 1 der Fall war, das Signal an zwei Wege, und zwar an einen direkten Weg zur Subtraktionsschaltung 14 und über einen eine Verzögerungsschaltung 15 enthaltenden Weg zur Schaltung 14.
Die Verzögerung ist in diesem Falle gleich der Zeit, welche benötigt wird, um alle Ein gangssignale auf den Kanälen 12 abzutasten. Das Ausgangssignal 16 der Schaltung 14, welches ein Differenzsignal ist, gelangt an eine Quantisierungs- vorrichtung 17, und für die Delta-Modulation könnte diese Vorrichtung eine Zwei-Pegel-Quantisierungs- vorrichtung sein.
Das Ausgangssignal der Quantisie- rungsvorrichtung kann, falls erforderlich, einer Co dierungsvorrichtung 18 zugeführt werden, wie dies hier der Fall ist. Das Ausgangssignal der Codierungs- vorrichtung 18 gelangt über den Übertragungsweg 19 an eine Decodierungsvorrichtung 20 auf der Emp fangsseite.
Das Ausgangssignal 21 der Decodierungs- vorrichtung 20 gelangt an eine Additionsschaltung 22, deren Ausgangssignal über die Verbindungsstelle 23 an einen Verteiler 24 gelangt. Das an der Ver bindungsstelle 23 vorhandene Signal wird auch über eine Verzögerungsschaltung 25, welche die gleiche Verzögerung aufweist wie die Verzögerungsschaltung 15, zur Additionsschaltung 22 geführt. Im Verteiler 24 wird das Signal auf den entsprechenden Ausgangs- kanal 26 weitergeleitet.
Das Signal auf den abgehen den Kanälen 26 ist gleich dem Signal auf den ankom menden Kanälen 12. Die Synchronisierung der Ab tastung zwischen den Multiplex-Einheiten 11 und 24 kann auf irgendeine bekannte Art erfolgen. Beispiels weise kann auf einem der Kanäle ein besonderes Si gnalfür diesen Zweck übertragen werden.
Es ist selbstverständlich möglich, an zahlreichen Stellen der Anlage weitere Schaltungselemente einzu fügen. Es kann beispielsweise an der Verbindungs stelle 13 oder nach der Vorrichtung 14 ein Kompres sor und an der Stelle 20 oder an der Verbindungs stelle 23 ein komplementärer Expander eingefügt werden. Zur Förderung der Stabilität oder der Syn chronisation der Anlage ist es ohne weiteres möglich, jede Verzögerungseinheit mit einer Rückkopplungs- schleife zu umgehen.
Die Verzögerungsschaltung an der Empfangsseite ist nicht wesentlich. Die Fig. 3 zeigt eine Variante der auf der Empfangsseite verwendbaren Anord nung. In diesem Falle gelangt das Ausgangssignal der Decodierungsvorrichtung 20 zum Verteiler 24 und von diesem zum entsprechenden Kanal 26, wo bei jeder Kanal 26 eine Integrationsvorrichtung 27 bzw. 28 enthält. Diese Integrationsvorrichtung kann aus einer verhältnismässig billigen und einfachen Schaltung bestehen.
Für eine Ein-Kanal-Anlage kann die Anordnung nach Fig. 4 verwendet werden. In diesem Falle ge- langt das Eingangs-Analog-Signal über ein Abtasttor 31 zu einem Speicherkondensator 32, und zwar dann, wenn ein Impuls P1 auftritt. Der Speicherkondensa tor hält die Spannung konstant, bis der nächste Im puls P1 auftritt. Das Ausgangssignal des Kondensa- tors 32 gelangt direkt zur Subtraktionsvorrichtung 33 und ausserdem an ein weiteres Abtast- und Haltetor 34.
Das Tor 34 ist offen und gestattet somit, dass die Spannung des Kondensators 32 im Speicherkonden sator 35 gespeichert wird, wenn der Impuls P2 ein- trifft: Der Impuls P2 tritt um eine vorgegebene Zeit nach dem Impuls P1 und vor dem nächsten Impuls P1 auf.
Die Impulse P1 und P, werden von einer ge meinsamen Taktgeberanordnung geliefert. Das Aus- gangssignal des Speicherkondensators 35 gelangt an die Subtraktionsschaltung 33, und infolge der durch die Abtast- und Halteschaltung bewirkten Verzö gerung gelangt das Ausgangssignal des Kondensa- tors 35 an die Schaltung 33 in dem Zeitpunkt,
in welchem der nächste Impuls P1 an die Abtast- und Halteschaltung 31 gelangt. Von der Subtraktions schaltung gelangt das Ausgangssignal an die Quanti- sierungsvorrichtung und an den Übertragungsweg. Am Empfangsende gelangt eine gleichartige Vorrich tung zur Verwendung, welche im entgegengesetzten Sinn arbeitet, wie dies anhand der Basis-Anordnung der Fig. 1 dargelegt wurde.
Wenn man nur die Amplitudendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten eines Analog Signales überträgt, kann eine Quantisierungsvorrich- tung mit kleinerem Quantisierungsbereich verwendet werden, als dies normalerweise geschieht.
Die Verwendung einer Verzögerungsschaltung vor der Quantisierungsvorrichtung zur Gewinnung des Differenzsignales gestattet die Verwendung einer wechselstrom- oder gleichstromgekuppelten Quanti- sierungsvorrichtung. Das normale Vorgehen besteht jedoch in der Verwendung einer Rückkopplungsan ordnung für die Quantisierungsvorrichtung, was oft zu Schwierigkeiten bei tiefen Frequenzen führt,
wenn eine wechselstromgekoppelte Quantisierungsvorrich- tung verwendet wird.
Nachdem das Differenzsignal erhalten worden ist, kann es durch irgendein normales übertragungssy- stem übertragen werden. Da das Eingangssignal zu einem Multiplexsignal zusammengefasst werden kann, bevor das Differenzsignal erhalten wird, wenn eine Zwei-Pegel-Quantisierungsvorrichtung verwen det wird, ist die Anlage eine Multiplex-Delta-Modu- lationsanlage.
Falls eine Mehr-Pegel-Quantisierungsvorrichtung mit einem logarithmischen Stufenverhältnis oder Kompressor verwendet wird, ergibt sich eine loga rithmische Differenzialanlage.
Terminal for a signal transmission system The present invention relates to a terminal for a signal transmission system.
The terminal according to the invention for a signal transmission system having a transmitter and a receiver is characterized in that the transmitter has means which respond to a directly applied electrical analog information signal and to the same signal which is supplied via a time delay device to a second to deliver an electrical analog signal, which is the difference between the two applied signals, and means for transmitting this difference signal,
and that the receiver has means which respond to the received difference signal in order to convert it into a corresponding electrical analog information signal.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, for example.
The drawing shows: FIG. 1 a block diagram of a signal transmission system; FIG. 2 is a block diagram of a multiplex signal transmission system; 3 shows a variant of a signal receiver; and FIG. 4 shows part of a single-channel signal transmission system.
In FIG. 1, an input 1 at a connection point 2 is divided into two paths which lead to a subtraction circuit 3. One way leads directly and the other way via a delay circuit 4 to circuit 3. The subtraction circuit 3 can consist of any known circuit which is able to supply the difference between the two input signals at its output 5. The delay circuit 4 can be any circuit of known type for delaying a signal, for example a mercury delay line,
a delay line with concentrated (ie not distributed) line characteristics, a PAM shift register, etc. A typical delay time is 1/2 - "/ 4 of a cycle of the highest frequency that can be transmitted for an analog signal. The signal difference between two Time intervals determined by the delay circuit 4, which occur at the output 5 of the subtraction circuit 3, are transmitted via the transmission path 6 by any known method, e.g. with the aid of pulse code modulation, delta modulation, pulse length modulation, etc. , an addition circuit 7 is supplied.
From this circuit 7 the signal reaches the junction 8 and the output 9. The output signal of the circuit 7 is also fed back via a delay circuit 10 with the same delay as the circuit 4 to the circuit 7, where it becomes the input signal of the circuit 7 is added. The addition circuit 7 is any known circuit which produces the sum of two input signals at its output, and in the simplest case this circuit can consist of a simple resistor network. The output signal at point 9 is of course equal to the input signal at point 1.
Since a difference signal by any of the known methods such. B. the delta modulation, can be transmitted, it is possible to achieve a multiplex or multiple transmission of signals, using delta modulation as the transmission method. This possibility is an advantage of the arrangement described above.
Such an arrangement is now shown in Figure 2, which has a multiplex circuit 11, which is shown in the form of a number of channels 12, which are scanned in sequence who the, the analog signal of each channel in sequence to one Connection point 13 arrives. At this point, as was the case in FIG. 1, the signal arrives on two paths, namely on a direct path to the subtraction circuit 14 and via a path containing a delay circuit 15 to the circuit 14.
In this case, the delay is equal to the time which is required to sample all input signals on the channels 12. The output signal 16 of the circuit 14, which is a difference signal, arrives at a quantization device 17, and for the delta modulation this device could be a two-level quantization device.
The output signal of the quantization device can, if necessary, be fed to a coding device 18, as is the case here. The output signal of the coding device 18 arrives via the transmission path 19 to a decoding device 20 on the receiving side.
The output signal 21 of the decoding device 20 arrives at an addition circuit 22, the output signal of which arrives at a distributor 24 via the connection point 23. The signal present at the connection point 23 is also passed to the addition circuit 22 via a delay circuit 25, which has the same delay as the delay circuit 15. In the distributor 24, the signal is forwarded to the corresponding output channel 26.
The signal on the outgoing channels 26 is equal to the signal on the incoming channels 12. The synchronization of the sampling between the multiplex units 11 and 24 can be done in any known manner. For example, a special signal can be transmitted on one of the channels for this purpose.
It is of course possible to insert additional circuit elements at numerous points in the system. For example, at the connection point 13 or after the device 14, a Kompres sor and at the point 20 or at the connection point 23, a complementary expander can be inserted. To promote the stability or the synchronization of the system, it is easily possible to bypass each delay unit with a feedback loop.
The delay circuit on the receiving side is not essential. Fig. 3 shows a variant of the Anord that can be used on the receiving side. In this case, the output signal of the decoding device 20 reaches the distributor 24 and from there to the corresponding channel 26, where each channel 26 contains an integration device 27 or 28. This integration device can consist of a relatively cheap and simple circuit.
The arrangement according to FIG. 4 can be used for a one-channel system. In this case, the input analog signal arrives at a storage capacitor 32 via a sampling gate 31, namely when a pulse P1 occurs. The storage capacitor keeps the voltage constant until the next pulse P1 occurs. The output signal of the capacitor 32 reaches the subtraction device 33 directly and also to a further sampling and holding gate 34.
The gate 34 is open and thus allows the voltage of the capacitor 32 to be stored in the storage capacitor 35 when the pulse P2 arrives: The pulse P2 occurs a predetermined time after the pulse P1 and before the next pulse P1.
The pulses P1 and P are supplied by a common clock generator. The output signal of the storage capacitor 35 reaches the subtraction circuit 33, and as a result of the delay caused by the sample and hold circuit, the output signal of the capacitor 35 arrives at the circuit 33 at the time when
in which the next pulse P1 reaches the sample and hold circuit 31. From the subtraction circuit, the output signal reaches the quantization device and the transmission path. At the receiving end, a similar Vorrich device is used, which works in the opposite sense, as was explained with reference to the basic arrangement of FIG.
If only the amplitude difference between two successive points of an analog signal is transmitted, a quantization device with a smaller quantization range than is normally the case can be used.
The use of a delay circuit in front of the quantization device to obtain the difference signal allows the use of an AC or DC coupled quantization device. The normal procedure, however, is to use a feedback arrangement for the quantizer, which often leads to difficulties at low frequencies.
when an AC coupled quantizer is used.
After the difference signal has been obtained, it can be transmitted through any normal transmission system. Since the input signal can be combined into a multiplex signal before the difference signal is obtained if a two-level quantization device is used, the system is a multiplex delta modulation system.
If a multi-level quantizer with a logarithmic step ratio or compressor is used, a logarithmic differential system results.