DE1087189B - Mehrkanal-Nachrichtenuebertragungs-anlage mit Impulsphasenmodulation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Impulsnachrichtensysteme mit Phasenmodulation und insbesondere auf spezielle Schaltungsanordnungen in Endstellen oder Zwischenverstärkern eines Impulsnachrichtensystems, die gleichzeitig der Demodulation ankommender und der Modulation abgehender Impulse dienen.

In den Endeinrichtungen eines PPM-Systems bisheriger Bauart, bei dem der Nachrichteninhalt durch Folgen von Impulszügen mit Synchronisier·=· Signalen übertragen wird und bei dem die einzelnen Kanäle zeitlich ineinandergeschachtelt sind, war es bis jetzt üblich, getrennte Schaltungsanordnungen zur Modulation der zu übertragenden Kanalimpulse und weiterhin getrennte Schaltungsanordnungen zur Demodulation aufgenommener Kanalimpulse zu verwenden, die relativ unabhängig voneinander waren. Schaltungsanordnugen dieser Art wurden, mit geringfügigen Abänderungen, ebenfalls in Zwischenverstärkern verwendet. Eine geeignete Kombination von Modulatoren und Demodulatoren war dabei notwendig, um den Nachrichtenverkehr in beiden Richtungen einschließlich des Ausscheidens und Wiedereinfügens einzelner Kanäle durchzuführen.

Es war bereits aus der Technik der hochfrequenten Nachrichtenübertragung mittels Amplitudenmodulation bekannt, ein Schaltelement abwechselnd als Modulator und Demodulator zu verwenden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für ein Nachrichtenübertragungssystem (Endstelle oder Zwischenverstärker) mit Impulsphasenmodulation eine Schaltungsanordnung zu finden, die abwechselnd die Modulation des Kanalimpulses eines zu übertragenden Impulszuges und die Demodulation der entsprechenden Kanalimpulse eines aufgenommenen Impulszuges in möglichst einfacher und sicherer Weise gestattet. Durch eine derartige Schaltungsanordnung wird somit die Zahl der Einzelschaltungen, die bei Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsanlagen mit Impulsphasenmodulation bisher in doppelter Ausführung notwendig waren, vermindert.

Diese Aufgabe wird für eine Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsanlage mit Impulsphasenmodulation dadurch gelöst, daß die Modulation und Demodulation je einer Kanal verbindung in den Endstellen und gegebenenfalls Zwischenstellen mit Hilfe des gleichen Bauelementes dadurch ermöglicht wird, daß der für jede Kanalverbindung vorgesehene Zeit- raum in zwei Teilabschnitte, während derer die Übertragung in den beiden Richtungen erfolgt, zerlegt wird, daß die empfangenen phasenmodulierten Impulse um ein entsprechendes Zeitintervall verzögert werden und daß das als Modulator-Demodulator dienende Bauelement aus einem aus zwei Röhren aufgebauten Multivibrator besteht, dessen erste und Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsanlage mit Impulsphasenmodulation

Anmelder:

International Standard Electric

Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. Juni 1953

Arnold Milton Levine, River Edge_r N. J. (V. St. A.)_r
ist als Erfinder genannt worden

zweite Röhre von Anode zu Gitter über ein Zeitkonstanten-Netzwerk verbunden sind und einen gemeinsamen Kathodenwiderstand besitzen, daß die Gittervorspannung der ersten Röhre so gewählt ist, daß diese normalerweise gesperrt, die zweite dagegen leitend ist, daß im Anodenkreis der zweiten Röhre ein Schwingkreis mit parallel geschaltetem Gleichrichter liegt, der zur Modulation beim Anliegen einer bestimmten Nachrichtenspannung am Gitter der ersten Röhre beim Anschwingen einen Impuls entsprechender Phasenlage liefert, und daß schließlich vor dem Gitter der zweiten Röhre ein derart bemessenes Differentiationsnetzwerk angeordnet ist, an das ankommende phasenmodulierte, zu demodulierende Impulse angelegt werden, daß im Anodenkreis der ersten Röhre entsprechende breitenmodulierte Impulse auftreten.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsanlage, in welcher die Erfindung benutzt wird, urid

Fig. 2 zeigt Schaltungseinzelheiten eines einzelnen gemeinsamen Modulators, der nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Die in Fig. 1 dargestellte PPM-Endsteüeneinrichtung .enthält einen Empfänger 1 üblicher Bauart zur Aufnahme von Nachrichtenimpulsen. Der aufgenommene Impulszug 2 besitzt einen Synchronisierimpuls M

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und eine Anzahl zeitmoduliefter, ineinandergeschach- einem Kondensator 26. Die Röhre 15 wird durch die telter Kanalimpulse. Der Ausgang des Empfängers 1 Vorspannungswiderstände 27 und 28 in Zusammenist mit einer Verzögerungsleitung 3 und einer Anord- wirken mit der über dem gemeinsamen Kathodennung mit niedrigem Ausgangswiderstand 3 α verbun- widerstand 23 abfallenden Spannung im Sperrzustand den, über die das bei 2 dargestellte Signal an alle ge- 5 gehalten, solange die Röhre 19 wegen der Vorspanmeinsamen Modulatoren gleichzeitig angelegt wird. nung über den Widerstand 29 am Gitter 22 lei-Diese gemeinsamen Modulatoren sind durch den Mo- tend ist.

dulator4 dargestellt, der mit einer Nachrichtenquelle 5 Zuerst sei der Fall abgehender unmodulierter Ka-

und einer Niederfrequenzendstelle 6 verbunden ist. nalimpulse betrachtet. Gelangt ein Impuls 30 von drei-

Der aufgenommene Impulszug 2 wird auch einer Syn- io eckiger oder sägezahnförmiger Wellenform aus 'der

chronisierimpulsabtrenneinrichtung 7 zugeführt. Die Verzögerungsleitung 10 über Klemme 31 an dag Git-

dort erzeugten Impulse betätigen einen Impulsgenera- ter 18 der Röhre 15, dann wird diese entsperrt. Das

tor 8, der seinerseits dreieckige oder sägezahnförmige Potential, bei dem der Impuls 30 die Röhre 15 ent-

Taktimpulse mit einer Impulswiederholungsfrequenz sperrt, wird durch die Einstellung des veränderbaren

von 8 kHz für ein PPM-System mit 23 Kanälen er- 15 Widerstandes 28 bestimmt. Das Leitendwerden der

zeugt. Röhre 15 stellt die Ruhelage der Vorderkante 32 des

Die Ausgangsspannung des Impulsgenerators 8 wird an der Anode 17 auftretenden Impulses 33 dar, wobei

einem Synchronisierimpulsgenerator 9 zur Erzeugung die Lage der Vorderkante 32 durch die Einstellung

von Synchronisierimpulsen zugeführt, die als Bezug- des Widerstandes 28 bestimmt werden kann,

signale in den zu übertragenden Impulszügen verwen- 20 Wird die Röhre 15 leitend, dann wird die Röhre 19

det werden. Die Stufen 7, 8 und 9 sind von bekannter gesperrt, wodurch ein im Anodenkreis der Röhre 19

Bauart. · - liegender Schwingungskreis 34 angestoßen wird und

Die Kippimpulse aus dem Impulsgenerator 8 wer- einen Kanalimpuls 35 vorbestimmter Breite liefert, den außerdem einer als Kanalverteiler arbeitenden wie sie durch die Resonanzfrequenz des Schwing-Verzögerungsleitung 10 mit entsprechenden Anzapf un- 25 kreises 34 gegeben ist, welche durch die Werte der gen zugeführt, die den zeitlichen Abstand der auszu- Spule 36 und des Kondensators 37 bestimmt ist. Würde sendenden Kanalimpulse bestimmt. Zur Erzeugung man den Schwingkreis sich selbst überlassen, wenn des zu übertragenden Impulszuges wird dann noch der Multivibrator 14 in seiner unstabilen Lage ist, die ein Synchronisierimpuls aus' dem Generator 9 in den durch die Zeitkonstante des Netzwerkes 24 bestimmt Impulszug eingefügt. An jeder Anzapfung für einen 30 ist, dann würden sich Schwingungen und Überschwin-Kanal der Verzögerungsleitung 10 ist je ein gemein- gen nach der Hinterkante 38 des Kanalimpulses 35 ersamer Modulator, z. B. 4/ angeschlossen, in dem die geben, der die erste Halbschwingung des Resonanzaus der Verzögerungsleitung 10 ankommenden Kanal- kreises darstellt. Daher ist der Spule 36 und dem impulse gemäß dem niederfrequenten Signal aus der Kondensator 37 eine Diode 39 parallel geschaltet, die Quelle 5 moduliert werden. Die gleichen Modulatoren 4 35 die normalerweise auftretenden Schwingungen bzw. dienen nun gemäß einem Merkmal der Erfindung auch Einschwingvorgänge eines Schwingungskreises unterzur Demodulation der empfangenen Impulse. Der ent- drückt. Nachdem nun die Breite und die Ruhelage des sprechende Kanalimpuls gelangt nämlich von der Kanalimpulses 35 festgelegt sind, wird die Modulation Verzögerungsleitung 3 mit "entsprechender Verzöge- des Kanalimpulses mit dem aus der niederfrequenten rung auf den Modulator-Demodulator 4, und zwar 40 Quelle 5 stammenden Signal beschrieben. Das Signal kurz nach der Modulation eines unmodulierten Kanal- aus der Quelle 5 gelangt über einen Niederfrequenzimpulses aus dem Kanalverteiler 10 und vor der Mo- übertrager 40 derart an das Gitter 18, daß es sich dem dulation des nächsten vom Kanalverteiler 10 ankom- Ausgangs impuls 30 der Verzögerungsleitung 10 übermenden Kanalimpulses. Das sich bei der Demodu- lagert und die Spannung des Impulses 30 verringert lation in der Stufe 4 ergebende Signal wird einer 45 oder vermehrt, so daß die Röhre 15 früher oder später Niederfrequenzendstufe mit einem Lautsprecher od. ä. leitend wird, als wenn nur der Impuls 30 allein am zugeführt. "- ^: Gitter 18 liegt. Die Überlagerung des Niederf requenz-

Die zeitlich aufeinanderfolgenden modulierten Aus- signals mit dem Impuls 30 hat also zur Folge, daß die gangsimpulse der einzelnen Mödulator-Demodulator- Vorderkante 32 des Anodenimpulses 33 entsprechend Stufen gelangen an eine Mischstufe 11, in der ein Im- 5° der augenblicklichen Amplitude des NF-Signals pulszug von Kanalimpulsen gebildet wird, die einen schwankt. Diese Modulationskomponente wird auf vorbestimmten zeitlichen Abstand vom Synchroni- das Gitter 22 der Röhre 19 gegeben, so daß sich das sierimpuls des Generators^ 9' aufweisen, wie dies bei Anschwingen des Kreises 34 und damit die Zeitlage 12 dargestellt ist. Die Ausgangsspannung aus der des Impulses 35 entsprechend dem angelegten NF-Mischstufe 11 wird auf einem Impulssender gegeben 55 Signal ändert. Während dieses Modulationsvorganges, und über eine Nachrichtenverbindung übertragen, die - bei dem die Vorderflanke 32 des Impulses 33 gemäß beispielsweise aus einer direkten Funkverbindung dem NF-Signal aus der Quelle 5 moduliert wird, wird zwischen den Endstellen oder einer Verbindung mit die im Impuls 33 enthaltene Niederfrequenzkompo-Relaisstellen bestehen kann'.:. nente in einem im Anodenkreis liegenden Differen-

In Fig. 2 ist im einzelnen"einer der alle gleichartig 60 zierkreis 41 durch Differentiation der Vorderkante 32

aufgebauten Modulator-Demodulatoren dargestellt, die herausgeholt und über einen Niederf requenzübertra-

in "Fig. 1 mit 4 bezeichnet .ist. Diese Schaltung ent- ger 42 einer Niederfrequenzendeinrichtung zugeführt,

hält einen gesteuerten Multivibrator 14 mit einer nor- so daß der Sprecher selbst hören kann, was er gerade

malerweise gesperrten Elektronenröhre 15, einer aussendet.

Triode mit einer. Kathode,16;, einer Anode 17 und 65 Nachdem die Arbeitsweise der Modulation des Mo-

einem Steuergitter 18 u«d_;;mit einer normalerweise dulator-Demodulators 4 erklärt wurde, soll nun die

leitenden Elektronenröhre 19..mit einer Kathode 20, Demodulation der Stufe 4 beschrieben werden. Es sei

einer Anode 21 und einem Sfsuergitter 22 sowie einem dabei darauf hingewiesen, daß normalerweise zu

gemeinsamen Kathodenwidersiahd 23 und einem Zeit- einem bestimmten Zeitpunkt eine Nachricht nur in

Konstanten-Netzwerk24:mit:einem Widerstand25,und 70 einer Richtung läuft, d.h. zur Endstelle oder von·der.

Endstelle eines Übertragungskanals dieser Art für Zweiwegübertragung. Wie bereits dargelegt, bestimmt die Zeitkonstante des Netzwerkes 24 die Zeitdauer, während deren der Multivibrator 14 in seiner unstabilen Lage verbleibt. Der entsprechende Kanalimpuls aus dem aufgenommenen Impulszug 2 gelangt von der Verzögerungsleitung 3 über eine Klemme 43 auf ein Differenzierglied 44, an dem ein gedehnter Kanalimpuls 45 entsteht, der mit der Niederfrequenzkomponente einer entfernten Endstelle oder einer Relaisstelle moduliert ist.

Der Kanalimpuls 45.. der dem gleichen Kanal zugehört wie der abgehende Kanalimpuls 35, macht die Röhre 19 wieder leitend. Der am Gitter ankommende Impuls 46 erreicht jedoch, auf Grund der Verzögerung in der Verzögerungsleitung 3, eher das Potential, das die Röhre 19 leitend macht, und zwar durch die Überlagerung des Impulses 45, wie bei 46 α dargestellt. Der Zeitpunkt, wann die Röhre 19 leitend wird, ändert sich entsprechend der Modulation des Impulses 45, wenn gerade eine Nachricht aufgenommen wird. Im anderen Fall wird der Entsperrzeitpunkt der Röhre 19 mit der Ruhelage des Impulses 45 zusammenfallen. Wird die Röhre 19 leitend, dann wird die Röhre 15 wieder gesperrt und bildet damit die Hinterkante 47 des Impulses 33., und zwar früher als gewöhnlich und zu unterschiedlichen Zeitpunkten, so daß sich ein breitenmodulierter Impuls ergibt, dessen Breitenmodulation durch die Modulation des ankommenden Kanalimpulses 45 bestimmt wird. Der breitenmodulierte Impuls wird wie vorher im Anodenkreis 41 differenziert. Die sich dadurch ergebende NF-Komponente gelangt auf die NF-Endstelle 6, so daß die in dem aufgenommenen Impulszug in einem bestimmten Kanal übertragene Nachricht abgehört werden kann. Die Vorderkante 32 des Impulses 33 und damit der abgehende Kanalimpuls 35 enthält einen bestimmten Teil der NF-Komponente des entsprechenden ankommenden Kanalimpuls 45, so daß der Sprecher, dessen Nachricht mit Hilfe des Impulses 45 übertragen wird, seine Sprache wieder empfängt, damit er hören kann, was er ausgesendet hat.

Das Mithören während des Modulations- und Demodulationsvorgangs ist dem in modernen Telefonapparaten ähnlich und beeinträchtigt die Modulation und Demodulation der entsprechenden abgehenden bzw. ankommenden Kanalimpulse nicht, da es für einen Sprecher nur vorteilhaft ist, wenn er hören kann, was er aussendet. Es wird sich auch kein Übersprechen zwischen abgehenden und ankommenden Kanalimpulsen einstellen, da, wie bei einem Telefongespräch, eine Nachricht zu einem bestimmten Zeitpunkt nur in eine Richtung übertragen wird. Werden jedoch Nachrichten gleichzeitig in beiden Richtungen übertragen, so sind sie dennoch voneinander zu unterscheiden, auf Grund der unterschiedlichen Zeitlagen zwischen den einzelnen Arbeitsgängen des Modulator-Demodulators, entsprechend der Zeitverzögerung, die der ankommende Impulszug in der Verzögerungsleitung 3 erfährt.

Die Beschreibung bezieht sich zwar in der Hauptsache auf das Arbeiten des gemeinsamen Modulators in einer Endeinrichtung, bei der das NF-Signal jeden aus dem Kanalverteiler 10 unter Einwirkung des Synchronisiersignals des Impulszuges 2 entstandenen Kanalimpuls moduliert, und zwar mit einem Signal, das von dem durch den entsprechenden Kanalimpuls des Impulszuges 2 übertragenen Signal verschieden ist. Die Verwendung derartiger gemeinsamer Modulatoren in Relaisstellen ist ebenfalls im Rahmen der Erfindung möglich. Dabei werden ankommende und abgehende Impulszüge für eine entsprechende Weiterübertragung gemäß der Erfindung beeinflußt. Ebenso kann die Erfindung in der Weise abgeändert werden, daß an vorbestimmten Relaisstellen der Übertragungskette Einrichtungen zum Ausblenden und zum Wiedereinfügen von Kanälen vorgesehen werden.

Das Prinzip der Erfindung wurde an Hand eines besonderen Ausführungsbeispiels beschrieben. Dies stellt jedoch keine Beschränkung des Wesens und der Anwendbarkeit der Erfindung dar.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsanlage mit Impulsphasenmodulation, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation und Demodulation je einer Kanalverbindung in den Endstellen und gegebenenfalls Zwischenstellen mit Hilfe des gleichen Bauelementes (4j 14) dadurch ermöglicht wird, daß der für jede Kanal verbindung vorgesehene Zeitraum in zwei Teilabschnitte, während derer die Übertragung in den beiden Richtungen erfolgt, zerlegt wird, daß die empfangenen phasenmodulierten Impulse (2) um ein entsprechendes Zeitintervall verzögert werden und daß das als Modulator-Demodulator dienende Bauelement (4) aus einem aus zwei Röhren aufgebauten Multivibrator (14) besteht, dessen erste und zweite Röhre von Anode zu Gitter über ein Zeitkonstanten-Netzwerk (24) verbunden sind und einen gemeinsamen Kathodenwiderstand (23) besitzen, daß die Gittervorspannung der ersten Röhre (15) so gewählt ist, daß diese normalerweise gesperrt, die zweite (19) dagegen leitend ist, daß im Anodenkreis der zweiten Röhre ein Schwingkreis (34) mit parallel geschaltetem Gleichrichter (39) liegt, der zur Modulation beim Anliegen einer bestimmten Nachrichtenspannung am Gitter der ersten Röhre beim Anschwingen einen Impuls entsprechender Phasenlage (35) liefert, und daß schließlich vor dem Gitter der zweiten Röhre ein derart bemessenes Differentiationsnetzwerk (44) angeordnet ist, an das ankommende phasenmodulierte, zu demodulierende Impulse angelegt werden, daß im Anodenkreis der ereten Röhre entsprechende breitenmodulierte Impulse auftreten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 594 041, 638 653;
   Fernmeldetechnische Zeitschrift, 1952, S. 535 bis 538;
   VDE-Fachberichte, 1953, S. V/25 bis V/30.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I® 009 587/292 8.