DE1087166B - Sendeeinrichtung fuer Zweiercodefrequenzmodulation - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zur Fernübertragung numerischer Werte, zu deren Darstellung Codemodulationsverfahren benutzt werden, die auf der Verwendung binärer Symbole beruhen. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Systeme, die für die Übertragung von Nachrichten auf Pernsprechwegen bestimmt sind. Bei diesen bekannten Systemen wird entweder die wegen ihrer Einfachheit zu bevorzugende Zweiseitenbandamplitudenmodulation oder die Einseitenbandamplitudenmodulation angewendet, die vor allem eine höhere Nachrichtenübertragungsgeschwindigkeit in jedem Fernsprechweg ermöglicht.

Trotz aller dieser Vorteile werden seit geraumer Zeit, insbesondere für die Wechselstromtelegraphie, Frequenzmodulationsverfahren verwendet.

Derartige Verfahren ermöglichen nicht allein die Verwendung von Einrichtungen, bei denen der Einfluß von in den Ubertragungswegen auftretenden Störungen herabgesetzt ist, sondern weisen auch den Vorteil auf, auf Grund eines ständig vorhandenen Signals konstanter Amplitude beim Empfang die Amplitudenregulierung leicht durchführen zu können. Die Erfindung, die sich allgemein auf Zweiercodefrequenzmodulationsverfahren verwendende Systeme zur Fernübertragung numerischer Werte jeglicher Art erstreckt, hat sich insbesondere zur Aufgabe gemacht, die in solchen Systemen zum Einsatz gelangenden Sendeeinrichtungen zu verbessern.

Unter den bekannten Einrichtungen dieser Art hat der sogenannte Doppelstromtyp auf Grund der Einfachheit seiner Betriebsweise sowie seiner entsprechenden Schaltungen seit einigen Jahren die Aufmerksamkeit der Fachwelt erregt. Bei solchen im wesentlichen aus zwei Oszillatoren bestehenden Sendeeinrichtungen erfolgt das Aussenden der einen oder der anderen der beiden Frequenzen auf den Fernsprechweg, je nachdem die zu übertragende binäre Ziffer »0« oder »1« ist, mittels in der Elektronik üblicher Flip-Flop-Modulationsschaltungen oder durch Zwischenschaltung von Kontaktrelais. Es ist jedoch bald erkannt worden, daß bei solchen Sendeeinrichtungen, wobei man normalerweise gezwungen ist, von einem freischwingenden einzelnen Oszillator auf einen anderen überzugehen, die ausgesandte Welle mit einer Amplitudenunstetigkeit behaftet ist. Insbesondere beim Empfang, der in gleicher Weise wie in allen Frequenzmodulationssystemen, d. h. durch Zwischenschaltung von Doppelfiltereinrichtungen oder Diskriminatoren erfolgt, hat ein solcher Nachteil zur schwerwiegenden Folge, daß die durch die Umschaltung der einen der beiden Stromquellen entstehenden Frequenzen sich in dem der zweiten Modulationsfrequenz entsprechenden Filter wiederfinden und somit Einschwingvor-

Sendeeinrichtung
für Zweiercodefrequenzmodulation

Anmelder:

Societe Alsacienne de Constructions

Mecaniques,
Mülhausen (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. C. elemente, Patentanwalt,
Deggendorf, Krankenhausstr. 26

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 24. April 1958

Gabriel Heinri Leon Dureau,

Le Perreux-sur-Mame,
und Guy Henri Albert Francois Kolozsvari

Sillye de Illyefalva, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

gänge verursachen, die eine Verzerrung der Signale herbeiführen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verbesserungen bei Frequenzmodulations - Doppelstrom -Sendeeinrichtungen lassen diesen Nachteil weitgehend beheben. Diese Verbesserungen bestehen im wesentlichen darin, daß einerseits die Sendefrequenz der Signalisierungsimpulse mit den beiden die Binärwerte »0« und »1« darstellenden Trägerfrequenzen gesetzmäßig verbunden ist und letztere andererseits Vielfache der Grundfrequenz der Signalisierungsimpulse sind, wobei die Vielfachzahl derart bestimmt ist, daß die Differenz der beiden Trägerfrequenzen selbst ein gerades Vielfaches der Impulsgrundfrequenz ist, und daß ferner die Umschaltung auf die Sendefrequenz der Signalisierungsimpulse in Zeitpunkten erfolgt, in denen die Amplituden der beiden Trägerwellen einander gleich sind, so daß die obenerwähnte Amplitudenunstetigkeit vollständig wegfällt und der geringe verbleibende Sprung in der Neigung der Stromkurve sogar völlig unterdrückt werden kann und in jedem Falle nur zu einer ganz geringen Verzerrung Anlaß zu geben vermag, die im übrigen während der Dauer der Signalisierungsimpulse konstant ist.

Diese Bedingungen sind jedoch in Anwendung auf die Systeme mit rhythmischer Telegraphie, in denen

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die geringen Takte zwangsläufig zur Unterbringung zahlreicher Telegraphiekanäle auf ein und demselben Fernsprechweg führen, praktisch nicht ohne weiteres zu verwirklichen, und zwar aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und infolge Erscheinungen, die von der Umschaltung herrühren. Sie können aus den gleichen Gründen auch nicht ohne weiteres in Systemen mit arhythmischer Telegraphic verwirklicht werden. Bei den modernen mit Frequenzabweichung arbeitenden Übertragungssystemen, die in den letzten Jahren ent- ίο wickelt wurden und mit denen auf Grund einer hohen, maximal zulässigen Übertragungsgeschwindigkeit die codierten Nachrichten auf dem vorhandenen Übertragungsweg, d. h. dem Fernsprechkanal übertragen werden können, ohne auf die durch die Umschaltung hervorgerufenen erwähnten Nachteile zu stoßen, läßt sich demgegenüber feststellen, daß die obengenannte Bedingung, die Sendefrequenz der Signalisierungsimpulse mit den die Binärwerte »0« und »1« darstellenden Trägerfrequenzen gesetzmäßig zu verbinden, für solche Übertragungssysteme hoher Übertragungsqualität anwendbar ist.

Hieraus ergibt sich, daß Sendeeinrichtungen gemäß der Erfindung ein sehr weites Anwendungsgebiet besitzen; sie sind für alle Systeme zur Analyse und Rückführung numerischer Werte oder Daten, für elektronische oder schnellarbeitende elektromechanische Buchhaltungs-Rechenmaschinen und andere Geräte dieser Art brauchbar.

Zur Vermeidung der bereits erwähnten Unstetigkeiten wurde auch bereits vorgeschlagen, unmittelbar auf einen einzigen Oszillator mittels einer Blindwiderstandsröhre und unter Einschluß einer zweiten Phasenschieberreaktionskette einzuwirken; dieses System benötigt jedoch komplizierte Einrichtungen, die im übrigen die Einschaltung zusätzlicher Röhren erfordern. Außerdem ergibt sich, daß bei solchen Einrichtungen der Frenquenzauslauf nicht mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann. Gegenüber Systemen, bei denen man zwecks ihrer Verbesserung daran gedacht hat, eine doppelte Filterung für das Senden zu verwenden, weist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung, die ein solches Verfahren auf Grund dessen vermeidet, daß die Amplitudenunstetigkeit der zu filternden Wellen nicht mehr besteht, ebenfalls einen gewissen technischen Vorteil auf. Theoretisch hat man zwar bereits erkannt, daß sich sowohl bei mit Frequenzumtastung als auch bei mit Frequenzumschaltung arbeitenden Frequenzmodulationssendeeinrichtungen das gleiche Frequenzspektrum ergibt, falls man den Frequenzhub und die Trägerfrequenz als Vielfache der Tastfrequehz und die Anfangsphasen geeignet wählt; praktische Folgerungen im Hinblick auf die Vermeidung von Amplitudenunstetigkeiten sind jedoch bisher aus dieser Erkenntnis nicht gezogen worden.

Gemäß der Erfindung kann in einer solchen Doppelstromsendeeinrichtung zur Fernübertragung numerischer Werte, die auf der Verwendung von Zweiercodefrequenzmodulation beruht, die Erzeugung der verwendeten Frequenzen von einem Hauptoszillator aus erfolgen, dessen Frequenz durch bekannte Mittel so stabil wie möglich gehalten wird. Es wird eine Frequenzwandlerkette verwendet, die vorzugsweise aus zwei Frequenzteilergruppen besteht, von denen die zweite die Grundfrequenz, z. B. Telegraphiefrequenz, oder die demgegenüber doppelt so hohe Sendefrequenz der Signalisierungsimpulse abgibt. Die beiden die binären Elemente darstellenden Frequenzen lassen sich durch an sich bekannte Schaltorgane, beispielsweise mit einem Ringmodulator erzeugen, an dessen Trägerfrequenzeingang eine von dem Hauptoszillator oder einem zur ersten Frequenzteilergruppe zugehörigen Teiler abgegebene Sinuswelle und an dessen Modulationsfrequenzeingang eine von einem der zweiten Frequenzteilergruppe zugeordneten Teiler abgegebene Sinuswelle liegt. Die Aussiebung der beiden die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen aus dem vom Modulator abgegebenen Frequenzspektrum erfolgt vorzugsweise durch zwei an den Ausgang des Modulators geschaltete Bandfilter. Die gewünschte Phasengleichheit der beiden Trägerfrequenzen kann gegebenenfalls durch ein an den Ausgang des einen Bandfilters geschaltetes Phasenschiebernetzwerk herbeigeführt werden. Ferner können zwei von dem gemäß den binären Symbolen codierten Nachrichtenstrom gesteuerte Schalter vorgesehen sein, welche die beiden ankommenden Trägerfrequenzen durchlassen oder sperren.

Nach einer weiteren Ausführungsform können der Modulator und die beiden Bandfilter fortgelassen werden; in diesem Falle dient die erste Frequenzteilergruppe dazu, die Frequenz des Hauptoszillators durch eine gerade Zahl zu teilen, um die die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen unmittelbar am Ausgang des Hauptoszillators und dem der ersten Frequenzteilergruppe zu erhalten.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht und erläutert.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung dar.

Fig. 2 und 3 zeigen beispielsweise Diagramme der Trägerwelle und lassen die charakteristischen Augenblicke der Signalisierungsimpulse für eine Einrichtung gemäß der Fig. 1 erkennen.

Der Hauptoszillator 1 gibt an die erste Frequenzteilergruppe 2 der Frequenzwandlerkette eine sehr stabile Frequenz ab. Mit 3 ist die zweite Frequenzteilergruppe bezeichnet, die im Sonderfall auch Teilungen durch ¹Ii ermöglichen kann und dann als Frequenzvervielfacher arbeitet. Der Modulator 4, beispielsweise ein Ringmodulator, wird mit den beiden die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen gespeist. Die Ausgänge der beiden Bandfilter 5 und 6 bilden die beiden Stromquellen der Frequenzmodulations-Sendeeinrichtung. Diese Filter sind außerdem auf die beiden Trägerfrequenzen abgestimmt. Das Phasenschiebernetzwerk 7 ist dazu bestimmt, die gewünschte Phasengleichheit der beiden Trägerfrequenzen gegebenenfalls herbeizuführen. Mit 8 und 9 sind Schaltvorrichtungen wie Flip-Flop-Modulatoren bezeichnet, die entweder die eine oder die andere der beiden Frequenzen gemäß dem Momentanwert des von dem Codenachrichtengenerator 10 abgegeben nen binären Elements auf die Leitung 12 aussenden können.

Der Generator 10 wird durch eine Frequenz synchronisiert, die gleich der von der zweiten Frequenzteilergruppe 3 abgegebenen Impulssendefrequenz ist, wobei zwischen die zweite Frequenzteilergruppe 3 und den Codenachrichtengenerator 10 gegebenenfalls ein weiteres Phasenschiebernetzwerk 11 eingeschaltet sein kann.

In der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung ist zwecks Vereinfachung auf die Anordnung von Stromzuführungen des Modulators 4 Bezug genommen, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind.

1 Uö/ IDD

Bezeichnet man die Frequenz des Hauptoszillators 1 mit f_m, so gibt die erste Frequenzteilergruppe 2 eine

Sinuswelle mit der Frequenz f_a=j~ ab, wobei M eine beliebige ganze Zahl ist. Diese Frequenz wird von der zweiten Frequenzteilergruppe 3 benutzt, die Frequenz /_; liefert, nämlich diejenige, die der Aussendung von Signalisierungsimpulsen entspricht, und

zwar gemäß der Gleichung f_t — ~, in der JV bestimmte _iq Werte wie ¹Zs (Fall der Frequenzvervielfachung), und die nachfolgenden ganzen Zahlen annehmen kann. Diese Frequenz f_t dient zur Speisung oder Synchronisation des Codenachrichtengenerators 10. Der Modulator 4 liefert auf Grund der Frequenzen f_m und f_d gemäß einem Merkmal der Erfindung insbesondere die beiden die binären Elemente darstellenden Frequenzen

oder f₁₌₌

= fm — fa oder f₂ = f_m —

fs_ M

wodurch sich schließlich

=^- erhalten läßt.

Unter der Voraussetzung, daß praktisch die Grundfrequenz, z. B. die Telegraphiefrequenz, gleich der Hälfte der Impulsfrequenz, d.h. f₀ =4 ⁼ 2^^{ist) läßt} gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung daraus ableiten, daß die Differenz der beiden Trägerfrequenzen ft—f,= ^r = 41Vf₀, d.h. daß in Übereinstimmung mit den obenerwähnten Bedingungen die Differenz der beiden Trägerwellen gleich einem geraden Vielfachen der Impulsgrundfrequenz ist.

Unter der Voraussetzung, daß der Codenachrichtengenerator 10 nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von der zweiten Frequenzteilergruppe 3 mit der Frequenz f_t gespeist wird, erscheinen die charakteristischen Augenblicke der ausgesandten Impulse oder, anders gesagt, die Momente der Umschaltung der Aussendungen der die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen nur in Zeitpunkten, in denen die Amplituden dieser Frequenzen einander gleich sind und ihre Stromkurven gleichsinnige Neigungen aufweisen (vgl. Fig. 2). Bei einer bevorzugten Ausführungsform und auf Grund der Zwischenschaltung des Phasenschiebernetzwerks 11 kann diese 'Umschaltung nur stattfinden, wenn die beiden Trägerfrequenzen gleichzeitig ihre minimale und maximale Amplitude besitzen (vgl. Fig. 3).

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Sendeeinrichtung für Zweiercodefrequenzmodulation, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Sendefrequenz (/;) der Signalisierungsimpulse mit den beiden die Binärwerte »0« und »1« darstellenden Trägerfrequenzen (f_v f₂) gesetzmäßig verbunden ist und letztere andererseits Vielfache der Grundfrequenz (/₀) der Signalisierungsimpulse sind, wobei die Vielfachzahl derart bestimmt ist, daß die Differenz der beiden Trägerfrequenzen (Z₁—f₂) selbst ein gerades Vielfaches der Impulsgrundfrequenz (/₀) ist, und daß ferner die Umschaltung auf die Sendefrequenz der Signalisierungsimpulse in Zeitpunkten erfolgt, in denen die Amplituden der beiden Trägerwellen einander gleich sind.

2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen möglichst frequenzstabilen Hauptoszillator (1) zur Erzeugung der Mutterfrequenz für sämtliche benötigte Frequenzen.

3. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Frequenzteilerkette mit zwei Frequenzteilergruppen (2, 3) von denen die erste (2) allein oder gemeinsam mit der zweiten (3) zur Ableitung der Trägerfrequenzen dient und von denen die zweite (3) für Teilungsverhältnisse von V?, 1, 2, 3 . . .N auslegbar ist und die Grundfrequenz (/₀), z. B. Telegraphiefrequenz, oder die demgegenüber doppelt so hohe Sendefrequenz (f_{) der Signalisierungsimpulse abgibt.

4. Sendeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die binären Elemente darstellenden Frequenzen (f_v f₂) durch einen an ,sich bekannten Ringmodulator (4) geliefert werden, an dessen Trägerfrequenzeingang eine vom Hauptoszillator (1) oder einem zur ersten Frequenzteilergruppe (2) zugehörigen Teiler abgegebene Sinuswelle (f_m) und an dessen Modulationsfrequenzeingang eine von einem der zweiten Frequenzteilergruppe (3) zugeordneten Teiler abgegebene Sinuswelle (f_d) liegt.

5. Sendeeinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei an den Ausgang des Modulators (4) geschaltete Bandfilter (5, 6) zur Aussiebung der beiden die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen (f_v f₂) aus dem vom Modulator abgegebenen Frequenzspektrum.

6. Sendeeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein an den Ausgang des einen Bandfilters (5) geschalteten Phasenschiebernetzwerk (7) zur Herbeiführung der gewünschten Phasengleichheit der beiden Trägerfrequenzen (f_v f₂).

7. Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei von dem gemäß den binären Symbolen codierten Nachrichtenstrom gesteuerte Schalter (8, 9), die die beiden Trägerfrequenzen (Z₁, f₂) durchlassen oder sperren.

8. Sendeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter Fortlassung des Modulators (4) und der beiden Bandfilter (5, 6) die erste Frequenzteilergruppe (2) dazu dient, die Frequenz (f_m) des Hauptoszillators (1) durch eine gerade Zahl zu teilen, um die die binären Elemente darstellenden Trägerfrequenzen (f_v f₂) unmittelbar am Ausgang des Hauptoszillators und dem der ersten Frequenzteilergruppe zu erhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Der Fernmelde-Ingenieur, Juli 1955, Heft 7. S. 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen