DE1115315B - Two-wire two-way time selection system using pulse amplitude modulation - Google Patents
Two-wire two-way time selection system using pulse amplitude modulationInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
St 12040 rXd/21a4 St 12040 rXd / 21a 4
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 19. OKTOBER 1961 NOTICE
THE REGISTRATION
ANDOUTPUTE
EDITORIAL: OCTOBER 19, 1961
Übertragungsanlagen mit Pulsmodulation, und zwar insbesondere mit Pulsamplitudenmodulation und mit Zeitmultiplexprinzip, haben in jüngster Zeit auf dem Gebiete der elektronischen Vermittlung besonderes Interesse gefunden.Transmission systems with pulse modulation, in particular with pulse amplitude modulation and with Time division multiplexing have recently become special in the field of electronic switching Found interest.
In Fig. 1 ist — wenn man sich den mit — R bezeichneten Block zunächst einmal wegdenkt — schematisch eine Anlage nach bereits bekanntgewordenen Vorschlägen dargestellt.In Fig. 1 - if you initially ignore the block labeled - R - a system is shown schematically according to proposals that have already become known.
Man erkennt zwei Gruppen A und B von Kanälen bzw. Teilnehmern F1, F2... Fn und F1', F2'... Fn, von denen — gegebenenfalls auch innerhalb der Gruppen — wechselweise jeweils zwei miteinander in Verkehr treten sollen. Mehrere Verbindungen gleichzeitig werden dabei also durch das Zeitmultiplexprinzip ermöglicht. Die Verbindungswege sind definiert durch die Programmsteuerung der Schalter 5j... Sn, S1... Sn'. HW ist der gemeinsame Übertragungsweg zwischen den beiden Gruppen A und B, One recognizes two groups A and B of channels or subscribers F 1 , F 2 ... F n and F 1 ', F 2 ' ... F n , of which - optionally also within the groups - two alternately with one another Traffic should kick. Several connections at the same time are made possible by the time division multiplex principle. The connection paths are defined by the program control of the switches 5j ... S n , S 1 ... S n '. HW is the common transmission path between the two groups A and B,
Betrachtet man eine Verbindung zwischen z. B. F1 und F1', so erkennt man, daß die Energieübertragung dadurch erfolgt, daß die Ladung vom Kondensator CS1 bei geschlossenen Schaltern S1, Sn und S1' über die Spule Ln vollständig auf den Kondensator CS1' übergeht. Beträgt das Schließintervall der Schalter die Zeit Ts, so wird also ein der momentanen Ladung des Kondensators CS1 entsprechender, amplitudenmodulierter Impuls mit der Dauer Ts übertragen. Der Rückfluß wird durch das unmittelbar folgende Öffnen der Schalter verhindert. Wenn also die drei jeweils zusammengehörigen Schalter durch mehrere zeitlich gegeneinander versetzte Impulszüge gesteuert werden, können dadurch gleichzeitig mehrere unabhängige Nachrichtenverbindungen von A nach B oder umgekehrt hergestellt werden.If one considers a connection between z. B. F 1 and F 1 ', it can be seen that the energy transfer takes place in that the charge from the capacitor CS 1 with closed switches S 1 , S n and S 1 ' via the coil L n completely on the capacitor CS 1 ' transforms. If the closing interval of the switches is the time T s , an amplitude-modulated pulse with the duration T s corresponding to the instantaneous charge of the capacitor CS 1 is transmitted. The backflow is prevented by opening the switch immediately afterwards. If the three switches that belong together are controlled by several pulse trains that are offset in time, several independent communication links from A to B or vice versa can be established at the same time.
Die Spule Ln ist notwendig, um einen vollständigen Ladungsübergang sicherzustellen. Bei Kurzschluß würde sich die Ladung in zwei Hälften auf CS1 und CS1 verteilen.The coil L n is necessary to ensure a complete charge transfer. In the event of a short circuit, the charge would be split into two halves on CS 1 and CS 1 .
Die Nachricht wird dem Speicherkondensator CS1 über einen Tiefpaß L1, C3 zur Aufladung zugeführt, und in umgekehrter Richtung werden die aufeinanderfolgenden Ladungen (z. B. von CS1) mittels eines Tiefpasses (z. B. L1, C1) wieder zur Nachricht demoduliert.The message is fed to the storage capacitor CS 1 via a low-pass filter L 1 , C 3 for charging, and in the opposite direction, the successive charges (e.g. from CS 1 ) are charged by means of a low-pass filter (e.g. L 1 , C 1 ). again demodulated to the message.
Die Einheit Tiefpaß, Speicher und Schalter (also z. B. L1, C1, CS1, S1) bildet damit einen Modulator-Demodulator, also eine in beiden Übertragungsrichtungen wirkende Modulationsanordnung, so daß zwischen je zwei Kanälen bzw. Teilnehmerleitungen, Mit Pulsamplitudenmodulation arbeitendes Zweidraht-Zweiwege-ZeitselektionssystemThe unit low-pass, memory and switch (e.g. L 1 , C 1 , CS 1 , S 1 ) thus forms a modulator-demodulator, i.e. a modulation arrangement that acts in both transmission directions, so that between two channels or subscriber lines, Two-wire two-way time selection system that works with pulse amplitude modulation
Anmelder:Applicant:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42Standard electrical system Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Dr.-Ing. Karl Steinbuch, Fellbach (Württ), ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Karl Steinbuch, Fellbach (Württ), has been named as the inventor
z. B. zwischen F1 und F1', eine echte gleichzeitige Übertragung in beiden Richtungen, also ein echtes Gegensprechen, möglich ist. Dabei wird die Verbindung zwischen jeweils einem beliebigen Kanal der einen Gruppe und einem beliebigen Kanal der anderen Gruppe im Zeitmultiplexbetrieb vermöge der Schalter hergestellt, was einen quasi-gleichzeitigen Mehrfachbetrieb bedeutet.z. B. between F 1 and F 1 ', a real simultaneous transmission in both directions, so a real two-way talk, is possible. The connection between any channel of one group and any channel of the other group is established in time-division multiplex mode by virtue of the switches, which means quasi-simultaneous multiple operation.
Die Energieübertragung bei einem solchen System ist — auch abgesehen von den reinen Leitungsverlusten, die bei kurzen Leitungen vernachlässigbar sind — mit Verlusten verbunden, die durch die Schalter und die Netzwerke verursacht werden. Sie betragen beim heutigen Stand der Technik einige Dezibel.The energy transfer in such a system is - apart from the pure line losses, which are negligible with short lines are - associated with losses caused by the switches and networks. she are a few decibels with the current state of the art.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Verlustdämpfung aufzuheben und gewünschtenfalls eine Verstärkung zu erreichen.It is the object of the invention to cancel this loss attenuation and, if desired, an amplification to reach.
Nach dem Stand der Technik ist bei einer Nachrichtenverbindunng mit echtem, gleichzeitigem Zweirichtungsbetrieb auch hinsichtlich des dämpfungsvermindernden Elementes eine Dämpfungsverminderung mittels eines negativen Widerstandes möglich. Dieser muß aber so bemessen sein, daß für die Verbindung eine Restdämpfung verbleibt, weil das System sonst zur Selbsterregung kommt. Es kann sich also stets nur um eine Dämpfungsverminderung, nicht aber um eine Aufhebung der Dämpfung oder gar um eine Verstärkung handeln.According to the state of the art, a message connection with real, simultaneous bidirectional operation also with regard to the damping-reducing element, a damping reduction possible by means of a negative resistance. But this must be measured so that for the Connection, a residual attenuation remains, because otherwise the system will become self-excited. It can thus always only about a reduction of the attenuation, but not about a cancellation of the attenuation or even act as a reinforcement.
Will man eine Aufhebung der Dämpfung oder Verstärkung erzielen, so muß manmindestens hinsichtlich des entdämpfenden oder verstärkenden Elementes vom echten, gleichzeitigen Zweirichtungsbetrieb abgehen und mit einem Quasi-Zweirichtungsbetrieb oder einem quasi-gleichzeitigen Betrieb arbeiten. DerIf one wants to achieve a cancellation of the attenuation or amplification, one must at least with regard to of the dampening or reinforcing element from real, simultaneous bidirectional operation leave and work with a quasi-bidirectional operation or a quasi-simultaneous operation. Of the
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Quasi-Zweirichtungsbetrieb ist sowohl mit herkömm- kondensator eines Kanals der einen Gruppe undQuasi-bidirectional operation is possible with both a conventional capacitor of a channel and the one group
liehen Verstärkern als auch mit negativen Widerstän- einem Speicherkondensator eines Kanals der anderenborrowed amplifiers as well as with negative resistance - a storage capacitor of one channel of the other
den möglich, der quasi-gleichzeitige Betrieb nach dem Gruppe über mindestens eine Spule und über nachthe possible, the quasi-simultaneous operation after the group over at least one coil and over after
Stande der Technik nur mit herkömmlichen Ver- einem Zeitprogramm gesteuerte Schalter stattfindet, stärkern. . , . 5 wie es zum Zwecke der elektronischen VermittlungState of the art only takes place with conventional switches controlled by a time program, strengthen. . ,. 5 as it is for the purpose of electronic switching
Der Quasi-Zweirichtungsbetrieb erfordert den Ein- bereits bekannt ist.The quasi-bidirectional operation requires that the one is already known.
satz zweier Verstärkerelemente, die an der Ver- Die Grundsätze der Erfindung wurden beispiels-set of two amplifier elements that are part of the The principles of the invention have been exemplified
stärkerstation über Gahel- und Differentialschaltun- halber bereits erläutert an Hand derstronger station via Gahel and differential circuitry already explained on the basis of the
gen richtungsentkoppelt werden, so daß dort ge- Fig. 1, die schematisch den Grundgedanken undgen are directionally decoupled, so that there is Fig. 1, which schematically the basic ideas and
wissermaßen Vierdrahtbetrieb vorliegt. Dies erfordert 10 gleichzeitig eine Ausführungsform der Erfindungto a certain extent, there is four-wire operation. This also requires an embodiment of the invention
erhöhten Aufwand, außerdem ist der Gabelabgleich wiedergibt;increased effort, in addition, the fork adjustment is reflected;
bei wechselnden Teünehmerleitungen schwer einzu- Fig. 2 a zeigt schematisch den für die Erfindungdifficult to find with changing subscriber lines. Fig. 2a shows schematically the for the invention
halten. ' _ wesentlichen Teil der Fig. 1;keep. '_ essential part of FIG. 1;
Bei quasi-gleichzeitigem Betrieb ist nur ein Ver- Fig. 2 b gibt ein Diagramm hierzu zur ErläuterungIn the case of quasi-simultaneous operation, only one connection is needed. FIG. 2 b gives a diagram for explanation
Stärkerelement nötig,, das aber durch zusätzliche 15 wieder;Strengthening element necessary, but again with an additional 15;
Schalter wechselweise unter entsprechendem Fre- Fig. 3 a bis 3 c sind Ortskurven der beteiligtenSwitch alternately under corresponding Fre- Fig. 3 a to 3 c are locus curves of the involved
quenzband- oder Zeitaufwand nach dem Zeitmulti- Widerstände, undquenzband- or time expenditure after the time multi-resistances, and
plexprinzip zur Verstärkung in die eine bzw. in die Fig. 4 zeigt schematisch die Schaltung eines geandere Richtung umgeschaltet werden muß. Mithin eigneten negativen Widerstandes,
ist zur Übertragung ein verdoppeltes Frequenzband 20 Die Bandbreite des negativen Widerstandes — R
notwendig, oder es muß eine entsprechende Ver- muß so bemessen sein, daß die in seinem Netzwerk
schlechterung der Übertragungsqualität in Kauf ge- gespeicherte Energie innerhalb der Öffnungsdauer der
nommen werden. . Schalter S genügend abgeklungen ist.plex principle for amplification in the one or in Fig. 4 shows schematically the circuit in another direction must be switched. Hence, negative resistance is suitable
is for transmitting a doubled frequency band 20 The range of the negative resistance - R necessary, or there must be a corresponding encryption mu ß be such that in its network transmission quality deterioration in purchase overall energy stored in the to be taken within the opening period. . Switch S has decayed sufficiently.
Unter Ausnutzung, besonderer Möglichkeiten, die Die Dämpfung auf dem Übertragungsweg ensteht die Pulsamplitudenmodulation bietet, gelingt es ge- 25 J1n wesentlichen durch die Längswiderstände der maß der Erfindung,'entgegen den bisherigen Erfahr Schalter S und der SpUIeLn. Wählt man den negarungen und der bisherigen Technik eine echte, gleich- tiven Widerstand —R gleich den Verlustwiderstänzeitige Zweirichtungsübertragung unter Aufhebung den, so erfolgt die Energieübertragung verlustfrei. Soll der Dämpfung oder gewünschtenfalls Verstärkung durch die Verluste und ihre Entdämpfung keine Verdurchzuführen. 30 zerrung des Einschwingvorganges (Energietransportes)Taking advantage, special opportunities ensteht The attenuation on the transmission path has the pulse amplitude modulation, it is possible overall 25 J 1n substantially by the longitudinal resistance of the measure of the invention, 'contrary to previous Newsletter sign switch S and the SpUIeL n. If a real, equal resistance is selected for the negations and the previous technology — R equal to the loss resistance, bidirectional transmission with cancellation of the energy transmission takes place without loss. Should the attenuation or, if desired, amplification through the losses and their undamping not be carried out. 30 distortion of the transient process (energy transport)
Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Pulsampli- erfolgen, so muß der negative Widerstand in demThe invention relates to a pulse amplification, so the negative resistance must be in the
tudenmodulation arbeitendes Zweidraht-Zweiwege- Frequenzbereich des Energiespektrums dem Betragetudenmodulation working two-wire two-way frequency range of the energy spectrum to the amount
Zeitselektionssystem zur Nachrichtenübertragung zwi- nach gleich dem Betrag des resultierenden Verlust-Time selection system for message transmission between - after equal to the amount of the resulting loss
schen paarweise in beliebiger Zuordnung in Ver- Widerstandes sein und entgegengesetzte Phasenlagebetween pairs in any assignment in resistance and opposite phase position
kehr stehenden Kanälen mit einer Vielzahl ange- 35 haben. Da das zu-übertragende Energiespektrum diehave a large number of recurrent channels. Since the energy spectrum to be transmitted is the
schlossener Kanäle und einer gemeinsamen durch untere Grenzfrequenz Null hat, müßte der negativeclosed channels and a common through lower limit frequency has zero, the negative would have to be
einen .negativen Widerstand entdämpften Übertra- Widerstand an sich ebenfalls bis zur Frequenz Nulla .negative resistance undamped transfer resistance itself also down to frequency zero
gungsleitung, die einander zugeordnete Kanäle in auf- realisiert werden.supply line, the channels assigned to one another are realized in up-.
einanderfolgenden Zeitintervallen paarweise für beide Die Energieübertragung wird jedoch praktischsuccessive time intervals in pairs for both However, the transfer of energy becomes practical
Richtungen wirksam verbindet. 40 nicht gestört, wenn der Einschwingvorgang infolgeEffectively connects directions. 40 not disturbed if the transient process as a result
Um das gesteckte Ziel zu erreichen, wird die Ver- anderer Dimensionierung des negativen Widerstandes bindung jeweils nur für ein einer Impulsdauer ent- etwas verzerrt wird. Eine technisch besonders vorteilsprechendes Zeitintervall hergestellt, und der negative hafte Losung wird mit einem gleichstromdurchlässi-Widerstand ist, um. im jeweiligen, gesamten Verbin- gen negativen Widerstand erzielt, der erst im oberen dungsweg die Dämpfung Null bzw. eine Verstärkung 45 Frequenzgebiet des Energiespektrums negativ reell zu realisieren, derart bemessen, daß sich die aus je- wird und dessen Blindkomponenten in diesem Beweils zwei einander zugeordneten Kanälen und dem reich etwa in der gleichen Größenordnung wie die gemeinsamen Übertragungsweg aufgebauten Verbin- der Spule Ln und der Serienschaltung der beiden am dungswege in dem Zeitintervall, in dem die Kanäle Energietransport beteiligten Kondensatoren CS liegen, durch den Übertragungsweg wirksam verbunden sind, 50 Für diesen relativ kleinen Frequenzbereich läßt sich in einem labilen oder instabilen Zustand befinden. der negative Widerstand mit geringem AufwandIn order to achieve the set goal, the different dimensioning of the negative resistance bond is only slightly distorted for one pulse duration. A technically particularly advantageous time interval is established, and the negative adhesive solution is provided with a direct current permeability. Achieves negative resistance in the respective overall connection, which only realizes the attenuation zero or a gain in the frequency range of the energy spectrum negatively in the upper dungsweg, dimensioned in such a way that each and its reactive components are mutually mutually exclusive associated channels and the connector, which is roughly the same order of magnitude as the common transmission path, the coil L n and the series connection of the two capacitors CS involved in the transmission path are effectively connected by the transmission path in the time interval in which the energy transport channels are located, 50 This relatively small frequency range can be in an unstable or unstable state. the negative resistance with little effort
Als »labiler Zustand« ist also hierbei derjenige realisieren und in einfacher Weise transformatorischThe "unstable state" is that which is to be realized and transformed in a simple way
bezeichnet, den ein gleich der Summe aller Verlust- in den Kreis einbauen. Da der negative Widerstanddenotes that one build in the circle equal to the sum of all loss. Because the negative resistance
widerstände gewählter negativer Widerstand .hervor- bei geöffnetem Schalter nicht belastet wird, muß erresistances selected negative resistance .before- is not loaded when the switch is open, it must
ruft und bei dem es zu einer Aufhebung der Dämp- 55 leerlaufstabiles Verhalten haben,calls and in which there is a cancellation of the damping 55 idle-stable behavior,
fung kommt und bei Bestehen der Verbindung über In Fig. 2 a ist der für die Energieübertragungfung comes and when there is a connection via In Fig. 2 a is for the energy transfer
die Impulsdauer hinaus zur Gefahr derSelbsterre- wesentliche Teil der Schaltung und in Fig. 2b diethe pulse duration addition to the risk of self-destruction- essential part of the circuit and in Fig. 2b the
gung kommen würde, und als instabilier derjenige, Zeitfunktion der Spannung U1 des Unken Konden-would come, and as the unstable one, the time function of the voltage U 1 of the token condensation
den ein größer als die Summe aller Verlustwider- sators dargestellt.the one shown greater than the sum of all loss resistors.
stände bemessener negativer Widerstand hervorruft 60 InFig. 2 a erkennt man wieder die beiden Speicherund bei dem es zu einer Verstärkung kommt und bei kondensatoren CS und CS', die Spule L,„ für die Bestehen der Verbindung über die Impulsdauer hin- mit r die ohmsche Komponente angedeutet ist, und aus zu einer Selbsterregung kommen würde. den negativen Widerstand —R, in den seine Elementemeasured negative resistance causes 60 InFig. 2 a one recognizes again the two memories and in which there is an amplification and with capacitors CS and CS ', the coil L, “ for the existence of the connection over the pulse duration with r the ohmic component is indicated, and from to one Self-excitement would come. the negative resistance —R, in which its elements
Besondere Bedeutung hat ein solches System für Induktivität L^, Kapazität CR und ohmscher Anteil RÄ Such a system is of particular importance for inductance L ^, capacitance C R and ohmic component R Ä
den wahlweisen Nachrichtenverkehr zwischen jeweils 65 eingezeichnet sind.the optional message traffic between each 65 are shown.
zwei aus einer Vielzahl von in zwei Gruppen ein- Die verschiedenen Schalter sind symbolisch zutwo of a multitude of in two groups one The different switches are symbolic too
geteilten. Kanälen, bei dem die Energieübertragung einem Schalter zusammengefaßt. Seine Bezeich-shared. Channels in which the energy transfer is combined in a switch. Its designation
in an sich bekannter Weise zwischen einem Speicher- nung W soll besagen (in Verbindung mit den Orts-in a manner known per se between a storage W should say (in connection with the location
kurven der Fig. 3), daß dort der Widerstand W des gesamten Kreises konzentriert gedacht ist.curves of Fig. 3) that there the resistance W of the entire circle is thought concentrated.
Fig. 2 b zeigt, wie bereits bemerkt, die Zeitfunktion der Spannung U1 des Kondensators CS unter der Voraussetzung, daß der Energietransport von ihm zum Kondensator CS' erfolgt. Der Zeitpunkt der Schließung des Schalters ist tv Sind keine Querverluste vorhanden, so ist die Energie des Kondensators CS in dem Augenblick t2 vollständig auf den Kondensator CS' übergegangen, wenn sie am Kondensator CS Null geworden ist. In diesem Augenblick muß der Schalter wieder geöffnet werden.As already noted, FIG. 2 b shows the time function of the voltage U 1 of the capacitor CS , provided that the energy is transported from it to the capacitor CS ' . The time at which the switch closes is t v. If there are no transverse losses, then the energy of the capacitor CS is completely transferred to the capacitor CS ' at the instant t 2 when it has become zero at the capacitor CS. At this moment the switch must be opened again.
Mit Hilfe eines negativen Widerstandes mit der in Fig. 3 b gezeigten Ortskurve läßt sich sowohl der Spannungswert Null am Kondensatoren wie auch eine verstärkte Umladung erreichen.With the help of a negative resistance with the locus shown in Fig. 3 b, both the Voltage value zero on the capacitors as well achieve increased transshipment.
In den Diagrammen der Fig. 3 sind J1 und /2 die Grundfrequenzen jenes vorerwähnten oberen Frequenzgebietes des zu übertragenden Energiespektrums, in dem der negative Widerstand reell werden soll.In the diagrams of FIG. 3, J 1 and / 2 are the fundamental frequencies of the aforementioned upper frequency range of the energy spectrum to be transmitted, in which the negative resistance is to become real.
Fig. 3 a zeigt die Ortskurve des Widerstandes W ohne negativen Widerstand, Fig. 3 c zeigt seine Ortskurve mit negativem Widerstand gemäß Fig. 3 b.3 a shows the locus curve of the resistor W without negative resistance, FIG. 3 c shows its locus curve with negative resistance according to FIG. 3 b.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Schaltung zur Erzeugung eines negativen Widerstandes, die es erlaubt, ihm eine Ortskurve nach Fig. 3 b zu geben, und dazu die Gleichstromdurchlässigkeit gewährleistet. Eine solche Schaltung ist bekannt, und ihre Auslegung und Bemessung für den speziellen Anwendungsfall liegt im Können des Fachmannes.Fig. 4 shows schematically a circuit for generating a negative resistance, which allows to give him a locus curve according to FIG. 3 b, and to ensure direct current permeability. One such a circuit is known, and its design and dimensioning for the specific application lies in the ability of the specialist.
V ist der Verstärker, der für das gewünschte Frequenzgebiet zu bemessen ist, R jener Widerstand, der negativ in die Klemmen K hineinzumessen ist, und die längs in die Übertragungsleitung zu schaltende Eingangswicklung LK gewährleistet den Gleichstromdurchgang. V is the amplifier which is to be dimensioned for the desired frequency range, R is the resistance which is to be measured negatively into the terminals K , and the input winding L K , which is to be connected in parallel in the transmission line, ensures the passage of direct current.
Um die sich im Netzwerk des negativen Widerstandes vollziehende Speicherung unschädlich zu machen, können diese Speicher innerhalb der Öffnungsdauer der Schalter S durch zusätzliche Schaltmittel entladen werden.In order to render the storage taking place in the network of the negative resistance harmless, these storage units can be discharged by additional switching means within the opening period of the switch S.
Claims (5)
792;Swiss patents No. 252 926,
792;
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