DE1151550B - Mit Pulscodemodulation arbeitende UEbertragungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Pulscodemodulation arbeitende Übertragungsanlage, bei der die sich zeitlich kontinuierlich ändernde Größe eines zu übertragenden Nachrichtensignals, im folgenden »Modulationssignal« bezeichnet, periodisch in Probewerte unterteilt wird, worauf die Größen der so erhaltenen Probewerte quantisiert werden, d. h. durch das nächste ganzzahlige Vielfache einer Grundgröße ersetzt werden, die als »Quantisierungsstufe« bezeichnet wird, und dann in Codegruppen von Binärimpulsen (d. h. Impulsen, die zwei mögliche Signalzustände aufweisen) umgesetzt werden. Diese Umsetzung kann nach einem Code erfolgen, welcher der binären arithmetischen Zahlendarstellung entspricht, oder nach jedem anderen Binärcode, der sich aus den zuvor genannten durch Permutierung der Impulse der gleichen Gruppe ableiten läßt.

Ein bekanntes Verfahren zur Durchführung dieser Amplitudenquantisierung und Codierung ist die Subtraktionsmethode, bei welcher der Probewert nacheinander mit Spannungen verglichen wird, die den verschiedenen Zweierpotenzen des Binärcodes in abnehmender Reihenfolge entsprechen. Jedesmal, wenn der Probewert die Vergleichsspannung übersteigt, wird an der betreffenden Binärstelle ein Impuls in die zu übertragende Codekombination eingesetzt, und der weitere Vergleich wird mit der die Vergleichsspannung übersteigenden Restamplitude des Probewertes fortgesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht einen verhältnismäßig einfachen Aufbau der Quantisierungsund Codierungsschaltung unter der Voraussetzung, daß die Quantisierungsstufen über den ganzen Amplitudenbereich gleich sind.

Nun ist es aber bekannt, daß die Güte der Übertragung bei einem Pulscodemodulationssystem unter anderem von dem Wert abhängt, der für das Verhältnis zwischen der maximalen Amplitude des Modulationssignals und der Größe der Einheitsstufe der Quantisierung gewählt wird. Diese Güte ist offensichtlich um so größer, je weniger das quantisierte Signal, dessen Größe sich zeitlich stufenweise ändert, in jedem Augenblick von dem ursprünglichen Modulationssignal verschieden ist, d. h. also, je Mit Pulscodemodulation arbeitende
Übertragungsanlage

Anmelder:

Andre Eugene Pinet,
Saint-Maur, Seine (Frankreich)

ίο Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. März 1960 (Nr. 822 626)

Andre Eugene Pinet, Saint-Maur, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

größer das Verhältnis gewählt wird. Der größte augenblickliche Unterschied, der durch den Quantisierungsvorgang zwischen dem Modulationssignal und dem quantisierten Signal erzeugt wird,, ist höchstens gleich der Hälfte der Einheitsstufe der Quantisierung, wenn die Quantisierungsanordnung geeignet ausgeführt ist.

Die Gesamtheit der auf diese Weise nacheinander eingeführten Abweichungen verhält sich wie ein Rauschen, das dem ursprünglichen Signal überlagert ist und als »Quantisierungsrauschen« bezeichnet wird. Wenn beispielsweise bei einem sinusförmigen Modulationssignal die ganze Zahl 2p das Verhältnis der maximalen Amplitude zu der Quantisierungsstufe ausdrückt, läßt sich zeigen, daß das Verhältnis »Signalleistung : Quantisierungsrauschleistung« den Wert 6 p² hat. Wenn man diesem Verhältnis die Form einer in Dezibel ausgedrückten Leistungspegeldifferenz gibt, wie dies üblich ist, und wenn die Zahl 2 p gleich der «-ten Potentz von 2 gewählt wird, läßt sich leicht zeigen, daß:

101og6/>² = 20ralog2 + lOlogö — 20log2 ^ 6n + 1,8.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß die Güte der Übertragung bei abnehmender Amplitude des Modulationssignals schlechter wird, wenn die Größe der Einheitsstufe der Quantisierung in dem gesamten Amplitudenbereich der zu codierenden Probewerte konstant ist. Es ist daher vorteilhaft, die Quantisierungsstufe veränderlich zu machen, und zwar so, daß ihre Größe mit der Amplitude der zu codierenden Probewerte wächst.

Diese Erkenntnis wurde jedoch bisher praktisch nicht angewendet, weil man einen zu komplizierten Aufbau der hierfür erforderlichen Schaltungen befürchtete. Insbesondere läßt sich dann die zuvor geschilderte Subtraktionsmethode nicht mehr ohne

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weiteres anwenden. Zudem glaubte man, eine lationssignals in mehrere Quantisierungsbereiche wesentlich einfachere Lösung in der linearen Am- unterteilt, denen unterschiedliche Quantisierangsplitudenquantisierung eines dynamisch komprimier- stufen zugeordnet sind. Der wesentliche Erfindungsten Signals zur Hand zu haben. Dabei wird also das gedanke besteht darin, nach Ermittlung des zu einem Modulationssignal vor der Codierung einer Ampli- 5 bestimmten Probewert gehörenden Quantisierungstudenkompression und nach der Decodierung einer bereichs nur die in diesen Bereich fallende Teilentsprechenden Expansion unterworfen. amplitude des Probewerts zu codieren und zusammen

Die Dynamikkompression bringt aber andere mit der so gebildeten Codekombination eine Binär-Schwierigkeiten mit sich, welche die Übertragungs- zahl zu übertragen, die den betreffenden Bereich gute beeinträchtigen. Zu ihrer Durchführung sind io kennzeichnet. Empfangsseitig können aus dieser nichtlineare Elemente erforderlich, deren Strom- Binärzahl einerseits die zur Decodierung der Teil-Spannungs-Kennlinien bei unterschiedlichen Betriebs- amplitude erforderliche Quantisierungsstufe und anbedingungen sehr konstant sein müssen, da sonst drerseits die zur Ergänzung des decodierten Signals Verzerrungen hervorgerufen werden. Ferner müssen hinzuzufügende, für jeden Bereich konstante Spandie Kennlinien der Kompressionsanordnung und der 15 nung festgestellt werden.

Expansionsanordnung zueinander genau komplemen- Dementsprechend kennzeichnet sich der empfangstär sein und, unabhängig von Alterungserscheinungen, seitige Teil der Anlage vorzugsweise durch eine Einauch über längere Zeiten bleiben. Wenn man be- richtung, die in jeder empfangenen Impulsdenkt, daß die Kompressionsanordnung und die kombination die die Teilamplitude des wieder-Expansionsanordnung für jede Übertragungsrichtung 20 herzustellenden Probewertes darstellende erste Komsehr weit voneinander entfernt sind und oft unter bination von codierten Impulsen von der den sehr verschiedenen Bedingungen arbeiten, so erkennt Codierangsbereich des betreffenden Probewerts darman, daß diese Anforderungen praktisch niemals stellenden zweiten Kombination von codierten Imvollkommen erfüllt werden können. pulsen abtrennt, eine Einrichtung, welche die zweite

Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung 25 Kombination von codierten Impulsen decodiert und

einer mit Pulscodemodulation arbeitenden Über- dadurch die Identifizierung der Nummer des die

tragungsanlage, die mit verhältnismäßig einfachen zweite Kombination darstellenden Codierungsbereichs

Mitteln eine nichtlineare Amplitudenquantisierung ermöglicht und für diesen Codierangsbereich eine

ohne vorhergehende Dynamikkompression ermöglicht. Einheitsstufe der Quantisierung und eine die untere

Bei einer mit Pulscodemodulation arbeitenden 30 Grenze des Bereichs darstellende erste Spannung Übertragungsanlage, bei der die von einem zu über- definiert, eine Einrichtung, welche die erste Komtragenden Signal periodisch abgenommenen Probe- bination von codierten Impulsen durch das Verwerte quantisiert und durch das Verhältnis zu einer hältnis zu der dem betreffenden Bereich zugehörigen Einheitsstufe der Quantisierung, welche in mehreren Einheitsstufe der Quantisierung decodiert und daals »Codierungsbereiche« bezeichneten Bereichen der 35 durch eine zweite Spannung liefert, die den ÜberAmplitude des zu übertragenden Signals verschiedene schuß des wiederherzustellenden Probewertes über Werte annehmen, in Codekombinationen von binären die untere Amplitudengrenze dieses Bereichs dar-Signalen umgesetzt werden, mit einer Einrichtung, stellt, und durch eine Einrichtung zur Addition der welche die Amplituden der periodisch von dem zu ersten und der zweiten Spannung, übertragenden Signal abgenommenen, zu quanti- 40 Bei der nach der Erfindung ausgeführten Übersierenden und codierenden Probewerte mit einer tragungsanlage werden die Kompression und die Reihe von bestimmten Amplitudenwerten vergleicht, Expansion ausschließlich in dem mit extrem nichtweiche die Amplitudengrenzen zwischen benach- Linearen Schaltkreisen arbeitenden binären Teil durchhalten Codierungsbereichen definieren, mit einer geführt. Es bietet daher keine Schwierigkeit, die Einrichtung, die auf das Ergebnis dieses Vergleichs 45 beiden Anordnungen vollkommen komplementär zu anspricht und für jeden Codierangsbereich einen zu- gestalten, wobei diese Eigenschaft in weiten Grenzen gehörigen Wert der Einheitsstufe der Quantisierung der verschiedenartigen Betriebsbedingungen aufrechtdefiniert, und mit einer Einrichtung zur Codierung erhalten bleibt. Die sonst bei der Dynamikkompresder zu einem gegebenen Codierangsbereich gehörigen sion und Expansion des Modulationssignals un-Probewerte, die so ausgeführt ist, daß sie den Über- 50 vermeidlichen Verzerrungen sind daher vollständig schuß des Probewertes über die untere Amplituden- beseitigt.

grenze dieses Bereiches durch das Verhältnis dieses Anstatt bei der Codierung die Codekombination,

-Überschusses zu der zu diesem Bereich gehörigen welche den Überschuß der Probewertamplitude über

Einheitsstufe der Quantisierung codiert, wodurch eine die untere Amplitudengrenze des betreffenden Co-

erste Kombination von codierten Impulsen erhalten 55 dierungsbereichs ausdrückt, und eine Codekombi-

wird, welche die den Überschuß bildende Teil- nation, welche den Codierangsbereich darstellt, dem

amplitude des Probewertes darstellt, wird diese Auf- der Probewert angehört, in einem einzigen Signal zu

gäbe nach der Erfindung gelöst durch eine Einrich- kombinieren, könnte natürlich mit dieser den Co-

tung zur Codierung einer Nummer für die Identi- dierungsbereich darstellenden zuletzt genannten Codefizierung des besonderen Bereichs, dem der codierte 60 kombination auch eine Codekombination kombiniert

Probewert angehört, wodurch eine zweite Kombi- werden, welche das Komplement des Probewertes in

nation von codierten Impulsen erhalten wird, welche bezug auf die obere Grenze des betreffenden

den betreffenden Bereich kennzeichnet, und durch Codierungsbereichs ausdrückt; die entsprechende

eine Einrichtung, welche die erste und die zweite Änderung wäre dann auch bei der Decodierang Kombination der codierten Impulse zu der zu über- 65 anzuwenden.

tragenden Impulskombination zusammenfaßt. Gemäß einer besonderen Ausführangsform der Er-Bei der nach der Erfindung ausgeführten Anlage findung erfolgen die Identifizierung des Codierungsist also der ganze Amplitudenbereich des Modu- bereichs und die eigentliche Codierung mittels der

gleichen Anordnung nach Art eines elektronischen Potentiometers, das aufeinanderfolgende Vergleichsspannungen erzeugt, deren Größen binäre Vielfache einer Spannung sind, die eine Einheitsstufe der Quantisierung darstellt, wobei die Anordnung eine Anzahl von Spannungsquellen enthält und Einrichtungen vorgesehen sind, die je nach dem identifizierten Codierungsbereich eine der Spannungsquellen mit der Anordnung verbinden. Dies bedeutet

ferner A ein binäres Vielfaches von C₁ ist, kann der Aufbau der Codierungs- und Decodierungsanordnungen bemerkenswert vereinfacht werden, da dann die Wahl jedes Codierungsbereichs und die eigent-5 liehe Codierung mittels einer Anordnung nach Art eines binären elektronischen Potentiometers durchgeführt werden können, das nur eine kleine Zahl von zugehörigen Speisespannungsquellen benötigt.

In Fig. 2 ist auf der Abszisse die Amplitude der

also, daß das elektronische Potentiometer nach- io zu codierenden Probewerte aufgetragen, während auf einander Vergleichsspannungen erzeugt, welche be- der Ordinate die Potenz der Zahl 2 aufgetragen ist, stimmte Amplitudenwerte darstellen, die die Grenzen welche der Codekombination entspricht, die sich aus zwischen den nebeneinanderliegenden Codierungs- der Verschlüsselung mit der Einheitsstufe der bereichen definieren. Wenn der Codierungsbereich Quantisierung des Wertes ε, indem ersten Codierungsdurch aufeinanderfolgende Vergleiche des Probe- 15 bereich, der Einheitsstufe der Quantisierung ε₂ in dem wertes und der bestimmten Amplitudenwerte identi- zweiten Codierungsbereich und der Einheitsstufe der fiziert ist, wird eine Spannungsquelle so gewählt, daß Quantisierung ε₃ in dem dritten Codierungsbereich das durch diese Spannungsquelle gespeiste elek- ergibt. Man läßt der Codekombination 32 die Amplitronische Potentiometer nacheinander die binären tude A/4, der Codekombination 48 die Ampli-Vielfachen der zu diesem Bereich gehörigen Ein- 20 tude A/2 und der Codekombination 64 die Ampliheitsstufe der Quantisierung erzeugt. tude A entsprechen. Diese Wahl bestimmt die Werte

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses der Amplitude des Probewertes zu dem 25 Wert der Einheitsstufe der Quantisierung in Ab-

der Einheitsstufen, die wie folgt lauten:

E₁ = A/128, f₂ = A/64; ε_Ά = A/32.

hängigkeit von der Amplitude des Probewertes,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Codekombination in Abhängigkeit von der Amplitude des Probewertes bei der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 3 die gemäß der Erfindung ausgeführte Codierungsanordnung und

Fig. 4 die gemäß der Erfindung ausgeführte Decodierungsanordnung.

In Fig. 2 ist nur der positive Teil der Amplitude der zu codierenden Probewerte dargestellt. Der negative Teil würde symmetrisch zum Ursprung liegen. Es bleibt sich gleich, ob die Codekombi-30 nation 0 der Amplitude —A, die Codekombination 64 der Amplitude 0 und die Codekombination 128 der Amplitude +A zugeordnet werden (Codierung in 2 p = 128 Stufen), oder ob ein Codeelement für das Vorzeichen reserviert wird, während der Absolutwert

In dem Diagramm von Fig. 1 ist auf der Abszisse 35 der Amplitude in ρ = 64 Stufen codiert wird. Diese die Amplitude α des zu codierenden Probewertes zweite Lösung ist bei den nachstehend beschriebenen aufgetragen. Als Grenzen der Codierungsbereiche Codierungs- und Decodierungsanordnungen gewählt, sind die Werten/4 und A/2 gewählt, wobei A den Bevor auf die Beschreibung von Fig. 3 übermaximalen Wert darstellt, den α erreichen kann. gegangen wird, seien kurz die in den Zeichnungen Diese Grenzen bestimmen einen ersten Codierungs- 40 verwendeten Symbole erläutert. Eine bistabile Kippbereich (0. A/4), einen zweiten Codierungsbereich schaltung ist durch ein Rechteck dargestellt, das in {Al4, A12) und einen dritten Codierungsbereich zwei Rechtecke unterteilt ist, wobei in das eine Recht- (A/2, A). Auf der Ordinate ist das Verhältnis α/ε eck eine Bezugszahl oder ein Bezugsbuchstabe einaufgetragen, in dem α die veränderliche Amplitude geschrieben ist. Damit die Kippschaltung in den Zudes zu codierenden Probewerts bedeutet, die zwischen 45 stand EINS gebracht wird, wird ein Eingangssignal 0 und A liegt, während ε die Größe der Einheitsstufe an das Rechteck angelegt, das die Inschrift trägt, und der Quantisierung ist. Wenn ε konstant ist, ist das das Nutzsignal wird am Ausgang des gleichen Recht-Verhältnis α/ε eine lineare Funktion von a, die durch scks abgenommen. Damit die Kippschaltung in den die Gerade 30 dargestellt ist. Wenn r in dem ersten, Zustand NULL gebracht wird, legt man ein Eindem zweiten und dem dritten Codierungsbereich den 50 gangssignal an das Rechteck an, das keine Inschrift Wert E₁, ε* bzw. f_s annimmt, wobei diese Werte mit trägt, und man nimmt das Nutzsignal an dem Ausder Ordnungszahl des Codierungsbereichs ansteigen, gang des gleichen Rechtecks ab. Wenn beispielsweise werden die Verhältnisse ö/ε,, α/ε₂, α/ε₃ durch die die bistabile Kippschaltung 808 von Fig. 3 betrachtet Geraden 31, 32, 33 dargestellt. Es ist zu erkennen, wird, in deren eines Rechteck der Bezugsbuchstabe C daß die Wahl einer unterschiedlichen Einheitsstufe 55 eingeschrieben ist, so wird diese Kippschaltung durch der Quantisierung in jedem Bereich der Maßnahme ein Signal, das im Zeitpunkt t_s „ entsteht, in den Zuäquivalent ist, daß die zu codierenden Probewerte stand EINS gebracht, und das entsprechende Nutzin dem ersten Codierungsbereich einer Dehnung, in signal C wird der Torschaltung 803 zugeführt; die dem zweiten Codierungsbereich keiner Änderung Kippschaltung wird in den Zustand NULL durch ein und in dem dritten Codierungsbereich einer Korn- ⁶° Signal gebracht, das von der Torschaltung 828 pression unterworfen werden, wenn angenommen kommt, und das entsprechende Nutzsignal ü wird wird, daß die Quantisierung mit einer konstanten der Torschaltung 805 zugeführt.
Stufe durchgeführt wird. Bei dem Beispiel von Fig. 1 Von den Torschaltungen ist jede UND-Schaltung

sind die Grenzwerte der Codierungsbereiche die durch einen Halbkreis und jede ODER-Schaltung Quotienten einer gleichen Größe A und bestimmter 65 durch ein Dreieck dargestellt.
Potenzen von 2, und die Einheitsstufen der Quanti- Die in Fig. 3 dargestellte Codierungsanordnung

sierung 4ε_Λ — 2ε_ο = ε₃ sind die Produkte verschiede- enthält im wesentlichen eine Schaltung 1 zur Bildung ner Potenzen von 2 mit der gleichen Größe ε₁. Wenn der Probewerte und zur Bestimmung des Vor-

zeichens, wobei dem Eingang 101 dieser Schaltung das in Probewerte zu zerlegende und zu codierende Signal zugeführt wird, während am Ausgang 107 wiederkehrende Probewerte U_c erscheinen, welche das zu codierende Signal darstellen, eine Vergleichsschaltung 3, die zum Vergleich des zu codierenden Signals U_c mit einer nacheinander bestimmte Werte annehmenden Spannung U_p bestimmt ist, ein elektronisches Potentiometer 2, das an seinem Ausgang 207 meters gelieferten Vergleichsspannungen jeweils mehrere Werte annehmen. Dies wird durch die Steuerschaltung 8 ermöglicht, welche die Versorgungsspannung des elektronischen Potentiometers je nach dem Codierungsbereich, in dem man sich befindet, verändert. Diese Schaltung 8 ermöglicht es, das Potential der Leitung 22 in bezug auf Masse auf eine der drei Spannungen 2 V, V, V/2 zu bringen, die von der Stromquelle 800 abgegriffen werden, und das

die Spannungen U₁, erzeugt, die nacheinander die be- ίο Potential der Leitung 21 auf eine der beiden Spanstimmten Werte annehmen, einen Taktgeber S, 6_a, nungen V oder NULL zu legen.
6₆, eine Schaltung 7 zur Steuerung des elektronischen Das elektronische Potentiometer 2 besteht aus einer Potentiometers und zur Speicherung der Code- Anordnung von sechs Widerständen 201 bis 206, die kombination, eine Schaltung 4 zur Aussendung der gemeinsam an die Ausgangsklemme 207 angeschloscodierten Impulse und eine Schaltung 8 zur Steuerung 15 sen sind, die ihrerseits mit einer Eingangsklemme 302

der Spannungsversorgung des elektronischen Potentiometers und zur Auswahl und Speicherung des Codierungsbereichs.

In der Codierungsanordnung von Fig. 3 wird ein Code mit sieben Stellen verwendet, wobei die Stelle mit dem höchsten Stellenwert das algebraische Vorzeichen des Modulationssignals darstellt.

Codierungsanordnungen mit einem elektronischen Potentiometer, jedoch unter Verwendung einer konstanten Quantisierungsstufe, sind in der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang sei auf den Aufsatz von B. D. Smith, »Coding by feedback methods« in der Zeitschrift »Proceedings of the Institute of Radio Engineers«, Bd. 41, August 1953, Nr. 8, S. 1053 bis 1058, verwiesen. Bei einer Codierungsanordnung dieser Art mit konstanter Quantisierungsstufe wird die zu codierende Spannung U_c mittels einer Vergleichsschaltung mit einem Signal verglichen, das von einem elektronischen Potentiometer geliefert wird, das in folgender Weise arbeitet:

Jede Stufe dieses Potentiometers 2 liefert bei Zuführung einer Spannung zum Eingang der Vergleichsschaltung eine Vergleichsspannung U_v, die einer Potenz von 2 proportional ist, die dem Rang der zugeordneten Codestelle entspricht. Der Vergleich zwischen der zu codierenden Spannung und dem von dem elektronischen Potentiometer kommenden Signal beginnt mit der höchsten Stelle, in dem die verschiedenen Stufen des Potentiometers nachder Vergleichsschaltung 300 verbunden ist. Die Werte dieser Widerstände stehen im Verhältnis aufeinanderfolgender Potenzen von 2:

Der Widerstand 201 hat den Wert R ■ 2» = R.

Der Widerstand 202 hat den Wert R-Ii= 2R. Der Widerstand 203 hat den Wert R ■ 2" = 4 R. Der Widerstand 204 hat den Wert R ■ 2* = 8 R. Der Widerstand 205 hat den Wert R · 2⁴ = 16R. Der Widerstand 206 hat den Wert R ■ 2³ = 32R.

In Serie mit jedem dieser Widerstände liegen elektronische Unterbrecher, d. h. UND-Schaltungen 211 bis 216, denen einerseits eine Versorgungsspannung von der Leitung 21 für die Torschaltung 211 bzw. von der Leitung 22 für die übrigen Torschaltungen 212 bis 216 zugeführt wird und andererseits ein Steuersignal, das von der Schaltung 7 für die Steuerung des elektronischen Potentiometers kommt.

Der Betriebszyklus der Anordnung besteht aus neun Elementarzeiten, die ohne Unterbrechung aufeinanderfolgen und mit i₀ bis t₈ bezeichnet sind. Beispielsweise kann jedes Intervall die Dauer einer Mikrosekunde haben und aus zwei Unterintervallen bestehen, die jeweils ¹U Mikrosekunde betragen, wobei das erste Unterintervall mit dem Index α und das zweite mit dem Index b bezeichnet sind.

Diese Zeitintervalle werden mittels eines Chronometerimpulsgenerators 5 erzeugt, der zwei Ver-

einander in der Reihenfolge der abnehmenden 45 zögerungsleitungen 6_a und 6_b speist, die mit ihren

binären Ordnungszahlen aktiviert werden. Man erhält somit am Eingang der Vergleichsschaltung Spannungen, die aufeinanderfolgenden Potenzen von 2 proportional sind und sich je nach dem Ergebnis des Vergleichs zueinander addieren oder nicht. Jede Stufe des elektronischen Potentiometers wird durch einen Schalter oder eine Torschaltung gesteuert, die ihrerseits unter der Steuerung der Vergleichsschaltung steht. Wenn die zu codierende Spannung U₁. kleiner als die Vergleichsspannung U_v ist, die zu einer gegebenen Stufe gehört, so wird diese Stufe, die im Augenblick des Vergleichs aktiv war, durch das Ergebnis des Vergleichs passiv gemacht, und sie trägt später zur Bildung der Vergleichsspannung nicht bei. Wenn dagegen die zu codierende Spannung U_c größer als die zu einer bestimmten Stufe gehörende Spannung U_p ist, bleibt diese Stufe, die im Augenblick des Vergleichs aktiv war, anschließend aktiv, und die von ihr erzeugte Spannung addiert sich zu der Vergleichsspannung, die von der folgenden Stufe erzeugt wird.

Bei der Anordnung von Fig. 3 können die von den verschiedenen Stufen des elektronischen Potentio-Wellenwiderständen abgeschlossen sind. Diese Verzögerungsleitungen enthalten gleichmäßig verteilte Abgriffe, von denen die Impulse ausgehen, die gegeneinander um bestimmte Zeitintervalle verschoben sind. Die Verzögerungsleitung 6_a überträgt die Impulse, welche die Intervalle t_{0 a} bis t_{8 a} definieren, während die Verzögerungsleitung 6_b die Impulse überträgt, die die Intervalle t_Qh bis t_{6 b} definieren.

In Fig. 3 ist zur Vereinfachung angenommen, daß die Probewertschaltung 1 ein sich kontinuierlich änderndes Signal empfängt und dieses in Probewerte umwandelt. Wenn die Pulscodemodulationsübertragungsanlage nach dem Multiplexverfahren arbeitet, werden die verschiedenen zuvor geformten Probewerte der Signale der verschiedenen Kanäle dem Eingang 301 der Vergleichsschaltung 3 vom Augenblick t_{0 u} bis zum Augenblick i₈ „ jedes Zyklus zugeführt. Daher muß der Taktgeber der Probewertschaltung mit dem Taktgeber 5, 6_B, 6_& synchronisiert sein.

Die zur Bildung der Probewerte und zur Bestimmung des Vorzeichens dienende Schaltung 1 enthält eine Schaltung 102 zur Feststellung der

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Polarität des Modulationssignals, von dem an- tragungsleitung 10 verbunden, die zu einer Decodiegenommen ist, daß es sowohl positive als auch rungsanordnung führt. Die Torschaltungen 410 bis negative Werte in bezug auf einen Bezugspegel an- 416 empfangen während Zeitintervallen, deren Annehmen kann. Die Schaltung 102 steuert eine fang veränderlich ist, jedoch spätestens beim Zeitbistabile Kippschaltung 103, die zur Speicherung der 5 punkti_ea liegt, und deren Ende gemeinsam beim Polarität dient. Diese bistabile Kippschaltung wird Zeitpunkt t_8a liegt, Signale, die das Vorzeichen und zwischen den Zeitpunkten t_oa und t_8a in Betrieb ge- die die Amplitude des zu übertragenden Signals aussetzt. Wenn das an der Eingangsklemme 101 zu- drückende Codegruppe darstellen. Diese Torschalgeführte Signal positiv ist, bringt die Schaltung 102 tungen werden zum Zeitpunkt t_la geöffnet, und die Kippschaltung 103 in den Zustand EINS über die io die Elemente der Codekombination werden infolge Torschaltung 108; wenn das Signal negativ ist, bleibt der von der Verzögerungsleitung 400 bewirkten zeitdie Schaltung 102 ohne Wirkung für die Kipp- liehen Staffelung nacheinander der Leitung 10 zuschaltung 103. Wenn ferner das Signal positiv ist, geführt.

wird von der Kippschaltung 103 der UND-Schaltung Die Schaltung 8 zur Steuerung der Spannungs-410 in der zur Aussendung der codierten Impulse 15 Versorgung des elektronischen Potentiometers entdienenden Stufe 4 ein Signal zugeführt. hält im wesentlichen eine Gleichspannungsquelle 800

Zwischen der Eingangsklemme 101 und der Aus- mit mehreren Abgriffen, die den Spannungen 0, V/2, gangsklemme 107 kann das in Probewerte zu zer- V, 2 V entsprechen, sowie vier UND-Schaltungen legende und zu codierende Signal zwei Wegen folgen. 801 bis 804, die von zwei Kippschaltungen 807 und Der eine Weg enthält einen Umkehrverstärker 104 20 808 gesteuert werden. Diese beiden Kippschaltungen und eine UND-Schaltung 105, welche durch die bestimmen den Codierungsbereich, in dem das zu Kippschaltung 103 im Zustand NULL geöffnet wird, codierende Signal U_c liegt, und sie steuern die Spanwährend der andere Weg die UND-Schaltung 106 nungen, die über die Leitungen 21 und 22 dem elekenthält, welche durch die Kippschaltung 103 im Zu- tronischen Potentiometer 2 zugeführt werden und stand EINS geöffnet wird. 25 sich in Abhängigkeit von dem so bestimmten

Die Schaltung 7 zur Steuerung des elektronischen Codierungsbereich ändern.

Potentiometers und zur Speicherung der Code- Die Codierungsanordnung arbeitet in folgender

kombination enthält im wesentlichen sechs Kipp- Weise:

schaltungen 711 bis 716, die (mit Ausnahme der in Zu Beginn jedes Codierungszyklus werden alle besonderer Weise gesteuerten Kippschaltung 712) 30 Kippschaltungen der Codierungsanordnung in den jeweils in einem der aufeinanderfolgenden Zeit- Zustand NULL gebracht, mit Ausnahme der Kipppunkte t_oa, t_3(l, t_iu, t._a, t_ea in den Zustand EINS schaltung 808, die sich im Zustand EINS befindet, gebracht werden, während sie einerseits systematisch Somit entsperrt die Kippschaltung 808 die Torzum Zeitpunkt t_8(l und andererseits (mit Ausnahme schaltungen 803 und 804; die Spannung 2V wird der Kippschaltung 711, die in besonderer Weise ge- 35 zwischen dem negativen Pol der Spannungsquelle steuert wird) wahlweise jeweils zu einem der Zeit- 800, der an Masse liegt, und der Leitung 22, und sopunkte t,_2b, t_3b, t_ib, t_5b, t_6b je nach dem Ergebnis des mit an allen Stufen des elektronischen Potentiometers, von der Vergleichsschaltung 3 durchgeführten Ver- mit Ausnahme der ersten angelegt, während die gleichs in den Zustand NULL gebracht werden. Die Spannung V zwischen Masse und der Leitung 21 und wahlweise Rückstellung auf NULL wird über ODER- 40 damit der ersten Stufe des elektronischen Potentio-Schaltungen 732 bis 736 und über UND-Schaltungen meters angelegt wird.

722 bis 726 gesteuert, wobei die zuletzt genannten Im Zeitpunkt t_oa wird die Kippschaltung 711 in UND-Schaltungen einerseits gemeinsam das von der den Zustand EINS gebracht, was die Wirkung ergibt, Vergleichsschaltung 3 kommende und durch den daß die Torschaltung 211 geöffnet wird. Die Span-Verstärker 9 verstärkte Signal empfangen und an- 45 nung V wird über die Torschaltung 211 dem Widerdererseits einzeln jeweils einen der Impulse, die zu stand 201 des Wertes R zugeführt, der in Serie mit den Zeitpunkten t„_b bis i_6& erzeugt werden. Die dem Eingangswiderstand ρ der Vergleichsschaltung 3 systematische Rückstellung auf NULL wird über die liegt. Es ist angenommen, daß ρ vernachlässigbar ODER-Schaltungen 732 bis 736 gesteuert. klein gegen R ist, was zur Folge hat, daß der durch • De^r.^Zust^^dder.KiPP^s.chaltungen 713 bis 716 wird 50 _{den widerstand 201 fließende Strom den Wert} V im Zeitpunkt r_{7 a} überprüft. Es wurde bereits zuvor R erläutert, daß eine Codekombination, die den Bereich hat, so daß die am Eingang 302 der Vergleichsausdrückt, dem der Probewert angehört, zu der , ,,. ,. , _o λ wt _* ττ ^ve Codekombination hinzugefügt werden muß, die sich ^schaltunS ^heS^ende ****>** ^{den Wert u}» = 1 aus der Codierung des die untere Grenze des Be- 55 hat.

reichs überschreitenden Abschnitts des Probewerts Die von der ersten Stufe des elektronischen

ergibt; deshalb sind den Kippschaltungen 711 und 712 Potentiometers erzeugte Spannung entspricht der

zwei weitere Kippschaltungen 71I₁ und 7U₁ hinzu- Größe ^4/2, die die Grenze zwischen dem Codie-

gefügt, wobei die ersten Kippschaltungen zur Steue- rungsbereich mit der Quantisierungsstufe ε₂ und dem

rung des elektronischen Potentiometers und die 60 Codierungsbereich mit der Quantisierungsstufe ε₃ ist.

zweiten Kippschaltungen zur Speicherung der Code- Die Vergleichsschaltung 3 vergleicht die zu

kombination dienen. codierende Spannung U_c mit der Grenzspannung A12

Die Schaltung 4 zur Aussendung der codierten Im- zwischen den beiden Bereichen. Es können zwei pulse enthält eine Verzögerungsleitung 400, die mit Fälle eintreten: ihrem Wellenwiderstand 402 abgeschlossen ist und 65 Erster Fall gestaffelte Abgriffe trägt, die mit den UND-Schaltungen 410 bis 416 verbunden sind. Die Klemmen 401 Die zu codierende Spannung U_c ist größer als dieser Verzögerungsleitung sind mit der Über- A/2, d. h., daß sie zwischen A/2 und A liegt. Der

II

Abschnitt A/2 wird durch die binäre Codekombination dargestellt, die dem Wert 48 äquivalent ist, und der den Wert.<4/2 überschreitende Abschnitt muß durch eine bestimmte Zahl von Stufen des Einheitswertes ε₃ codiert werden, wobei die Zahl dieser Stufen zwischen 0 und 15 schwanken kann.

Da die Differenz (U_c — A/2) positiv ist, erzeugt die Vergleichsschaltung 3 an ihrem Ausgang 303 ein positives Signal, das dem Begrenzerverstärker 9 zugeführt wird. Dieser Begrenzerverstärker erzeugt an seinem Ausgang ein positives Signal, das die von ihm gesteuerten UND-Schaltungen 722 bis 726 und 827, 828 in den gesperrten Zustand bringt. Nachdem die Torschaltung 828 gesperrt ist, kann insbesondere die Kippschaltung 808, die sich im Zustand EINS befindet, zum Zeitpunkt t_Qb nicht in den Zustand NULL zurückkehren. Am Zustand der Torschaltungen 803 und 804 wird nichts geändert. Die Quantisierungsstufe ist gleich der Spannung am Ausgang derjenigen Stufe des elektronischen Potentiometers 2, die dem kleinsten Stellenwert entspricht, d. h. dem Spannungsabfall in dem Widerstand ρ, der von dem Strom hervorgerufen wird, welcher durch die Spannung 2 V in dem Widerstand 206 des Wertes 32 R erzeugt wird, also:

2V-

1 ΪΥρ

32 R

= A/32 = ε₃.

Im Augenblick t_oa wird die Kippschaltung 71I₁ unter der Steuerung der im Zustand EINS befindlichen Kippschaltung 711 selbst in den Zustand EINS gebracht, wodurch die Ziffer 1 für die binäre Codestelle des Ranges sechs markiert wird, d. h. also, die Codekombination, welche der Zahl 32 entspricht. Ebenso wird im Augenblick I_{1 a} die Kippschaltung ItZ₁ in den Zustand EINS gebracht. Dies erfolgt über die ODER-Schaltung737 durch ein Signale (t_{± a}), d. h. durch ein Signal, das im Zeitpunkt t_{x a} erzeugt wird, wenn die Kippschaltung 808 im Zustand EINS ist. Dieses Signal wird am Ausgang der UND-Schaltung 809 abgenommen, deren Eingänge einerseits mit dem Ausgang t_la der Verzögerungsleitung 6_a und andererseits mit der den Zustand EINS angebenden Hälfte der Kippschaltung 808 verbunden sind.

Die in den Zustand EINS gebrachte Kippschaltung 712J markiert die Ziffer 1 für die Binärstelle des Ranges fünf, d. h. die Codekombination 16. Auf diese Weise ist der Gesamtwert 48 markiert. Jedoch ist die Torschaltung 212 noch nicht geöffnet, und das Ausgangssignal des elektronischen Potentiometers beträgt noch A/2. Es ist noch anzugeben, wie der Überschuß (U_c—A/2) in vier binären Codestellen mit einer Einheitsstufe der Quantisierung des Wertes ε₃ quantisiert wird, die durch die Stufe 206 des elektronischen Potentiometers mit dem niedrigsten Stellenwert erzeugt wird.

Zu den Zeitpunkten t_3a, t_ia, t_sa, t_ea werden die Kippschaltungen 713 bis 716 nacheinander systematisch in den Zustand EINS gebracht, und sie werden entweder in den Zustand NULL zurückgestellt oder im Zustand EINS gehalten, je nach dem Vorzeichen des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der zu codierenden Spannung. £/_c, und der Summe der Ausgangssignale der Stufen des elektronischen Potentiometers, dejren;Rangrhöher als der Rang der Stufe: !ist, die der Äreffendeii^Klppschaltung ^;zugeordnet .i$t, und des Ausgangssignals der Stufe selbst. Beispielsweise wird im Zeitpunkt t_sa die Kippschaltung 713 in den Zustand EINS gebracht. Sie wird im Zustand EINS gehalten, wenn die Spannung U₁,, die dann den Wert 3/4/4 hat, kleiner als die zu codierende Spannung U_c ist. Unter dieser Annahme kommt ein positives Signal aus der Vergleichsschaltung 3 und dem Begrenzerverstärker 9, das zum Zeitpunkt t_{3 b} die UND-Schaltung 723 sperrt, wodurch verhindert wird,

ίο daß die Kippschaltung 713 in den Zustand NULL zurückgestellt wird. Daher hat beim folgenden Vergleich die Vergleichsspannung den Wert 7^4/8. Wenn dagegen U_c kleiner als U₁, ist, ist das von der Vergleichsschaltung 3 und von dem Begrenzerverstärker 9 kommende Signal negativ, und die UND-Schaltung 723 wird zum Zeitpunkt t_3b geöffnet, so daß die Kippschaltung 713 in den Zustand NULL zurückgestellt wird. Bei dem folgenden Vergleich ist dann die Vergleichsspannung 5^4/8.

Zum Zeitpunkt t_7a werden die am Eingang der UND-Schaltung 410 bis 416 anwesenden Codeelemente den gestaffelten Abgriffen der Verzögerungsleitung 400 zugeführt und zu der Übertragungsleitung 10 übertragen.

Zweiter Fall

Die zu codierende Spannung U_c ist kleiner als ^4/2, sie Hegt also zwischen 0 und A/2. Dieser zweite Fall unterteilt sich wiederum in zwei Sekundärfälle, je nachdem, ob die zu codierende Spannung U_c kleiner oder größer als A/4 ist. Da die Differenz (U_c—A/2) negativ ist, erzeugen die Vergleichsschaltung 3 und der Begrenzerverstärker 9 ein negatives Signal, das zum Zeitpunkt t_ob die UND-Schaltung 828 öffnet, wodurch die Kippschaltung 808 in den Zustand NULL zurückgestellt wird und die UND-Schaltungen 803 und 804, über welche die Spannungsversorgung des elektronischen Potentiometers erfolgt, gesperrt werden. Demzufolge wird die Kippschaltung 807 zum Zeitpunkt t_ia durch ein Signal ü(t_{t a}), das von der Kippschaltung 808 und der Verzögerungsleitung 6„ über die UND-Schaltung 806 kommt, in den Zustand EINS gebracht. Wenn die Kippschaltung 807 im Zustand EINS ist, öffnet sie die UND-Schaltung 802, und die Spannung V tritt an die Stelle der Spannung 2 V auf der Stromversorgungsleitung 22 für alle Stufen des Potentiometers 2 (mit Ausnahme der ersten Stufe). Im Zeitpunkt t_{t a} wird die Kippschaltung 711

durch das gleiche Signal ϋ(ί_{χ 0}) in den Zustand NULL gebracht, was bewirkt, daß die Torschaltung 211 gesperrt wird. Das gleiche Signal läßt außerdem noch die Kippschaltung 712 in den Zustand EINS gehen, was bewirkt, daß die UND-Schaltung 212 geöffnet wird. Die Spannung V wird über die Torschaltung 211 dem Widerstand 202 mit dem Wert 2 R zugeführt, der in Serie mit dem Eingangswiderstand ρ der Vergleichsschaltung 3 liegt. Am Eingang der Vergleichsschaltung liegt also folgende Spannung:

= Λ/4.

: Die zweite Stufendes elektronischen Potentiometers erzeugt also die Spannung A/4:, die die Grenze zwischen dem Codierungsbereich mit der Quantisierungs^ stufe S₁ und. dem Cddierungsbereich mit der Qüanti·: sierüngsstiifeε₃ darstellt.i.:.:^r:.:■ .3... ... ■:■'/ : · ^:j

Die Vergleichsschaltung 3 vergleicht die zu codierende Spannung U_c mit der Spannung A/4, welche die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Codierungsbereich darstellt. Es können zwei Sekundärfälle eintreten:

Erster Sekundärfall

Die zu codierende Spannung U_c ist größer als A/4, sie liegt also zwischen A/4 und A/2. Der Abschnitt AIA wird durch die binäre Codekombination dargestellt, welche der Zahl 32 äquivalent ist, und der den Wert A/4 überschreitende Abschnitt muß durch eine Zahl von Einheitsstufen ε₂ codiert werden, die zwischen 0 und 15 schwanken kann.

Da die Differenz (U_c—A/4) positiv ist, erzeugen die Vergleichsschaltung 3 und der Begrenzerverstärker 9 ein positives Signal, das die davon gesteuerten UND-Schaltungen 722 bis 726 und 827, 828 sperrt. Da insbesondere die Torschaltung 827 in den gesperrten Zustand gebracht wird, kann die im Zustand EINS befindliche Kippschaltung 807 zum Zeitpunkt t_lb nicht in den Zustand NULL zurückkehren. Am Zustand der Torschaltung 802 ändert sich nichts. Die Quantisierungsstufe ist gleich der Ausgangsspannung an derjenigen Stufe des elektronischen Potentiometers, die dem kleinsten Stellenwert entspricht, also gleich dem Spannungsabfall in dem Widerstand ρ, der von dem Strom hervorgerufen wird, der durch die Spannung V in dem Widerstand 206 mit dem Wert 32 R erzeugt wird, nämlich:

Vq 32 R

Vq R

Im Zeitpunkt i_{0 a} ist die Kippschaltung 71I₁ durch die Kippschaltung 711 in den Zustand EINS gebracht worden; während aber die Kippschaltung 711 zum Zeitpunkt t_la in den Zustand NULL zurückgestellt worden ist, ist die Kippschaltung 71I₁ im Zustand EINS geblieben. Die der Zahl 32 entsprechende Codekombination wird dadurch gespeichert. Dagegen ist die Kippschaltung 712_χ im Zustand NULL geblieben, und die der Zahl 16 entsprechende Codekombination wird durch diese Kippschaltung nicht gespeichert. Die zwischen den Kippschaltungen 712 und 712j liegende Torschaltung 727 kann allmählich nur zum Zeitpunkt t_{5 a} unter der Steuerung eines Signals C7J geöffnet werden; in dem zur Zeit untersuchten ersten Sekundärfall wird dieses Signal nicht erzeugt, da zwar die Kippschaltung 808 bereits im Zustand NULL ist und somit das Signal Γ erzeugt, die Kippschaltung 807 aber den Zustand EINS hat und daher das Signal D und nicht das Signal ZJ erzeugt.

Die Kippschaltungen 713 bis 716 arbeiten wie im ersten Fall mit der einzigen Ausnahme, daß die aufeinanderfolgenden Vergleichsspannungen nun nicht mehr A/4, A/8, A/16, A/32 sind, sondern A/8, A/16, A/32, A/64.

Zum Zeitpunkt t_ia werden die UND-Schaltungen 410 bis 416 geöffnet, und die dem Probewert entsprechende Codegruppe wird zur Übertragungsleitung 10 übertragen. .' .

Zweiter Sekundärfall

Die zu codierende Spannung U_c:i&t kleiner als A/4. In diesem Fall muß sie durch eine Zahl von Quantisierungsstufen des Einheitswertes S₁ codiert werden, die zwischen 0 und 31 schwanken kann. Da die Zahl der in U_c enthaltenen Stufen nun 31 betragen kann, sind für die Codierung fünf Stufen des elektronischen Potentiometers erforderlich; dies sind die Stufen 202, 212 bis 206, 216.

Die Stufe 202, 212 hat also eine doppelte Aufgabe. Sie dient zur Überprüfung, in welchem Codierungsbereich das zu codierende Signal liegt, und nimmt dann an der eigentlichen Codierung teil. Zur Erfüllung dieser Rolle bleibt die Kippschaltung 712

ίο während zweier Zeitintervalle (t_la, t_lb) und (i_2ß, t_2b) im Zustand EINS. Während des ersten Intervalls wirkt sie mit einer Potentiometerstufe zusammen, der die Spannung V zugeführt wird, und die so gewählt ist, daß sie eine Vergleichsspannung des Wertes A/4 liefert, während sie im zweiten Intervall mit der gleichen Stufe des gleichen Potentiometers zusammenwirkt, der aber nun die Spannung V/2 zugeführt wird, so daß also eine Vergleichsspannung geliefert wird, die nur den Wert A/8 hat.

Das Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 3 und am Ausgang des Begrenzerverstärkers 9 ist negativ. Da die Torschaltung 827 zum Zeitpunkt i_x,, geöffnet wird, kehrt die Kippschaltung 807 im gleichen Zeitpunkt in den Zustand NULL zurück. Die Torschaltung 802 ist gesperrt, und die Torschaltung 801 wird unter Steuerung durch die UND-Schaltung 805, die das Signal ~CT5 abgibt, geöffnet. Die Spannung V/2 tritt an die Stelle der Spannung V auf der Leitung 22, welche die Spannungsversorgung aller Stufen des elektronischen Potentiometers mit Ausnahme der ersten Stufe durchführt. Die Quantisierungsstufe ist wieder gleich dem Signal am Ausgang derjenigen Stufe des elektronischen Potentiometers, die dem kleinsten Stellenwert zugeordnet ist, d. h. dem Spannungsabfall in dem Widerstand ρ, der durch den Strom hervorgerufen wird, der durch die Spannung V/2 im Widerstand 206 des Wertes 32 R erzeugt wird, nämlich:

32R

1
64

^VJ_ R

= AjUS =

Da die Kippschaltung 71I₁ durch das Signal ÜD (t„ _a), das durch die Torschaltungen 805 und 728 geliefert wird, in den Ruhezustand zurückgestellt worden ist, wird die der Zahl 32 entsprechende Codekombination am Eingang der Torschaltung 411 nicht gespeichert.

Die Kippschaltung 712 wird im Zeitpunkt t_{t b} nicht auf NULL zurückgestellt, obgleich ein negatives Signal am Ausgang des Begrenzerverstärkers 9 vorhanden ist, da die UND-Schaltung 722 nicht mit der Klemme t_{± b} der Verzögerungsleitung 6_b, sondern mit der Klemme t_{2 b} dieser Verzögerungsleitung verbunden ist. In dem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t_xy und t_2b, in welchem dem Widerstand 202 die Spannung V/2 zugeführt wird, steuert also die Kippschaltung 712 den Kreis für die binäre Codierung des Ranges fünf, und sie arbeitet in jeder Hinsicht wie eine der Kippschaltungen 713 bis 716. Wenn U_c größer als A/8 ist, bleibt die Kippschaltung 712 im Zustand EINS₅ und dieser Zustand wird im Zeitpunkt t_sa über die UND-Schaltung 727 und die ODER-Schaltuhg'737 zur Kippschaltung 712_χ übertragen. Die Kippschaltungen 713 bis 716 arbeiten wie im ersten Fall und in dem ersten Sekundärfall mit der Ausnähme, daß die aufeinanderfolgenden Vergleichsspannungen nun die Werte ^4/16, A/32, A/64, A/128 haben. Λ:.χ . ..;..:: .::.,. . . . , .

Zum Zeitpunkt t_{8 a} werden alle Kippschaltungen in den Zustand NULL gestellt, mit Ausnahme der Kippschaltung 808, die in den Zustand EINS gebracht wird. Die Codierungsanordnung ist dann zur Durchführung eines neuen Zyklus bereit.

Es ist noch zu bemerken, daß die nach der Erfindung ausgeführte Codierungsanordnung für eine gegebene Zahl von Codeelementen nur ein zusätzliches Zeitintervall gegenüber den bisher bekannten Codierungsanordnungen benötigt, bei denen die Quantisierungsstufe unabhängig von der Amplitude konstant ist. Bei dem beschriebenen Fall einer Anordnung mit sieben Codeelementen werden neun Zeitintervalle an Stelle von acht bei den bekannten

Zum Zeitpunkt t₂ werden die an den gestaffelten Abgriffen der Verzögerungsleitung 1400 vorhandenen Codeelemente zu Kippschaltungen 1711 bis 1716 der zur Steuerung des elektronischen Potentiometers 12 dienenden Schaltung 17 und zur Kippschaltung 1103 der zur Wiederherstellung des Vorzeichens dienenden Schaltung 11 übertragen. Diese Kippschaltungen waren zum Zeitpunkt ^₁ in den Zustand NULL zurückgestellt worden.

Die durchzuführende Decodierung hängt von dem Codierungsbereich ab, und der Codierungsbereich ist durch das zweite und das dritte Codeelement der empfangenen Gruppe von codierten Impulsen, gerechnet in der Reihenfolge ihrer Ankunft, gekenn-Anordnungen benötigt, wobei das zusätzliche Intervall 15 zeichnet (d. h. durch die Elemente des Ranges fünf für die Auswahl des Codierungsbereichs verwendet und sechs, die den binären Stellenwerten vier und wird. fünf entsprechen, da das Element des Ranges sieben,

In Fig. 3 sind verschiedene Schaltungen durch ein das dem binären Stellenwert sechs entspricht, für das Blockschema dargestellt. Diese Schaltungen sind an Vorzeichen reserviert ist). Das zu decodierende Signal sich in der Technik bekannt. Hierzu kann beispiels- 20 liegt im ersten Codierungsbereich, was einer zwischen weise auf das Buch von Millman und Taub, 0 und A/4 liegenden Amplitude entspricht, wenn »Pulse and Digital Circuits«, McGraw-Hill Book das Element mit dem Rang sechs in der empfangenen Company Inc., New York, 1956, verwiesen werden, Impulsgruppe fehlt; es liegt im zweiten Codierungsund zwar hinsichtlich der Schaltungen 105 und 106 bereich, was einer zwischen A/4 und A/2 liegenden auf S. 437, Fig. 14-12, hinsichtlich der Vergleichs- 25 Amplitude entspricht, wenn das Element mit dem schaltung 3 auf S. 483, Fig. 15-22, und hinsieht- Rang sechs vorhanden ist und das Element mit dem lieh der UND-Schaltungen und ODER-Schaltungen Rang fünf fehlt; schließlich liegt es in dem dritten auf S. 394, Fig. 13-3, und S. 398, Fig. 13-8. Codierangsbereich, der einer zwischen A/2 und A

Die Decodierungsanordnung ist in Fig. 4 darge- liegenden Amplitude entspricht, wenn die Elemente stellt. Sie enthält im wesentlichen eine Schaltung 14 30 des Ranges fünf und sechs beide vorhanden sind,
zum aufeinanderfolgenden Empfang der codierten Die Wahl des Codierungsbereichs erfolgt durch die

Impulse, ein elektronisches Potentiometer 12, eine Schaltung 17 zur Steuerung des elektronischen Potentiometers 12, eine Schaltung 18 zur Steuerung der

Spannungsversorgung dieses elektronischen Poten- 35 1213 bis 1206, 1216 des elektronischen Potentiotiometers und zur Wahl des Codierungsbereichs, meters wird über die Leitung 122, die von der Gleicheinen Spannungssummierungswiderstand 13, eine
Schaltung 11 zur Wiederherstellung des Vorzeichens
und einen Taktgeber 15-16. An den Ausgangsklemmen 1101 der Schaltung 11 erhält man die hinsieht- 40 gleich dem Eingangswiderstand der Vergleichsschallich ihrer Größe und ihres Vorzeichens decodierten tang 3 ist), der durch den Strom erzeugt wird, wel-

Schaltung 18. Im Falle des ersten Bereichs ist die Kippschaltung 1711 im Zustand NULL; die Torschaltung 1801 ist geöffnet und den Stufen 1203,

stromquelle 1800 gelieferte Spannung V/2 zugeführt. Die Quantisierungsstufe entspricht dem Spannungsabfall in dem Widerstand 13 mit dem Wert ρ (der

eher von der Spannung V/2 durch den Widerstand 1206 mit dem Wert 32 R hindurchgeschickt wird, also:

32 R

= Λ/128 =

und wiederhergestellten Probewerte. Das Tiefpaßfilter, das es ermöglicht, diese Probewerte in ein Signal mit sich kontinuierlich ändernder Amplitude umzuwandeln, ist nicht dargestellt.

Das elektronische Potentiometer 12 enthält Widerstände 1201 bis 1206, die den Widerständen 201 bis 206 des elektronischen Potentiometers 2 von Fig. 3

gleich sind. Der durch diese Widerstände fließende Wenn ferner das Element mit dem Rang fünf vorStrom wird durch UND-Schaltungen 1211 bis 1216 50 handen ist, ist die UND-Schaltung 1809 geöffnet, und gesteuert. Die Torschaltung 1212 ist überflüssig und dem Widerstand 1202 mit dem Wert 2 R wird über daher fortgelassen.

Die zum aufeinanderfolgenden Empfang der codierten Impulse dienende Schaltung 14 enthält eine Verzögerungsleitung 1400, die mit ihrem Wellenwider- 55
stand 1402 abgeschlossen ist und mit der Verzögerungsleitung 400 von Fig. 3 identisch ist. Die
Klemmen 1401 dieser Verzögerungsleitung sind an
die Übertragungsleitung 10 angeschlossen, welche die
Sendestation mit der Empfangsstation verbindet. Die 60 122 die von der Gleichstromquelle 1800 gelieferte Verzögerungsleitung 1400 besitzt Abgriffe, die in Spannung V zugeführt. Die Quantisierungsstufe ist gleicher Weise wie die Abgriffe der Verzögerungs- gleich dem Spannungsabfall in dem Widerstand 13 leitung 400 gestaffelt sind, und diese Abgriffe sind mit dem Wert ρ, der durch den Strom hervorgerufen mit UND-Schaltungen 1410 bis 1416 verbunden. wird, den die Spannung V durch den Widerstand

Der Impulsgenerator 15 des Taktgebers 15-16 ist 65 1206 mit dem Wert 32 R schickt, also:
mit dem Impulsgenerator 5 der Codierungsanordnung

von Fig. 3 über eine Synchronisierungsanordnung 19 V · ρ · ——- = Λ/64 = ε₂.

bekannter Art synchronisiert. 32 R

die Leitung 123 die gleiche Spannung V/2 wie allen anderen Widerständen mit Ausnahme des Widerstands 1201 zugeführt.

Im Falle des zweiten Bereichs befindet sich die Kippschaltung 1711 im Zustand EINS, und die Kippschaltung 1712 ist im Zustand NULL; die Torschaltungen 1807 und 1802 sind geöffnet, und den Stufen 1203, 1213 bis 1206, 1216 wird über die Leitung

Die den Wert A/4 darstellende Kombination 32 muß hier den durch die Stufen 1203, 1213 bis 1206, 1216 decodierten Signalen hinzugefügt werden. Die Torschaltung 1802J ist durch die Torschaltung 1807 geöffnet worden, und dem Widerstand 1202 mit dem Wert 2 R wird über die Leitung 123 die Spannung V zugeführt, was an den Klemmen des Widerstandes 13 folgenden Spannungsabfall hervorruft:

IO

Die Stufe (1201, 1211) bleibt gesperrt, da die Torschaltung 1808, welche diese Stufe steuert, ihrerseits gesperrt ist.

Im Falle des dritten Bereichs befinden sich beide Kippschaltungen 1711 und 1712 im Zustand EINS; die Torschaltungen 1808 und 1804 sind geöffnet, und den Stufen 1203, 1213 bis 1206, 1216 wird über die Leitung 122 die von der Gleichstromquelle 1800 gelieferte Spannung 2 V zugeführt. Die Quantisierungsstufe ist gleich dem Spannungsabfall in dem Widerstand 13 mit dem Wert ρ, der von dem Strom hervorgerufen wird, den die Spannung 2 V durch den Widerstand 1206 mit dem Wert 32R schickt, also:

reichen, die als nächste unter dem Probewert hegt, die Codekombination addiert wird, welche dieser Grenze entspricht. Wenn beispielsweise die Grenzen zwischen den Codierungsbereichen die Werte 0,15,4 und OAA haben, wobei die obere Grenze der Codierung stets den Wert A hat, und wenn der erste Bereich (0 — 0,15/4) in zweiunddreißig Stufen, der zweite Bereich (0,15 A — 0,4/4) in sechzehn Stufen codiert werden, insgesamt also vierundsechzig Stufen und der dritte Bereich (0,4/4 —A) in sechzehn Stufen vorhanden sind, wären die Daten des Systems wie folgt:

Quantisierungsstufe im ersten Codierungsbereich

0,15 Λ
32

15

3200

■τ Α.

Quantisierungsstufe im zweiten Codierungsbereich

50

, (0,4 -0.15M s₂ = jg

3200

A.

Quantisierungsstufe im dritten Codierungsbereich ,_ (1 -OA)A _ 120

3200

A.

Erste Spannung V zur Versorgung des elektronischen Potentiometers so, daß

Die den Wert A/2 darstellende Kombination 48 muß hier den durch die Stufen 1203, 1213 bis 1206, 1216 decodierten Signalen hinzugefügt werden. Die Torschaltung 1211 wird durch die Torschaltung 1808 geöffnet, und dem Widerstand 1201 mit dem Wert R wird über die Leitung 121 die Spannung V zugeführt, was an den Klemmen des Widerstandes 13 folgenden Spannungsabfall hervorruft:

32 R

3200

A.

Zweite Spannung zur Versorgung des elektronischen Potentiometers

■V.

Dritte Spannung zur Versorgung des elektronischen Potentiometers

120

V.

Zahl der Codeelemente: 6+1 Vorzeichenelement.

Die Schaltung 11 zur Wiederherstellung des Vorzeichens ist mit der Schaltung 1 von Fig. 3 identisch, mit Ausnahme des fehlenden Vorzeichendetektorkreises 102. Die Vorzeichenkippschaltung 1103 wird vom Zeitpunkt t₂ eines Codierungszyklus bis zum Zeitpunkt I₁ des folgenden Codierungszyklus in den Zustand EINS gebracht, wenn das Element mit dem Rang sieben am Ausgang der UND-Schaltung 1410 vorhanden ist. Die Kippschaltung 1403 steuert je nach ihrem Zustand die eine oder die andere der beiden Torschaltungen 1105 und 1106, die parallel zueinander zur Ausgangsklemme 1101 der Decodierungsanordnung führen, und zwar die Schaltung 1105 über einen Umkehrverstärker 1104. Wie in der Technik bekannt ist, werden die an den Ausgangsklemmen 1101 erscheinenden Probewerte durch ein nicht dargestelltes Tiefpaßfilter demoduliert.

Vorstehend wurde die Erfindung für den Fall beschrieben, daß die Grenzen zwischen den Codierungsbereichen die Werte A/2 und A/4 haben, und daß die Quantisierungsstufen die Quotienten aus einer gleichen Größe A und Potenzen von 2 sind; eine solche Verteilung der Größe der Codierungsbereiche und der Quantisierungsstufen ist jedoch keineswegs zwingend. Es genügt, wenn zu der Codekombination, die den Überschuß der Amplitude des Probewerts über diejenige Grenze zwischen benachbarten Be-Wenn η die Zahl der Codeelemente bezeichnet, so gilt allgemein, daß m Elemente (m ist eine ganze Zahl, für die gilt KmO) zur Kennzeichnung von 2 ^m verschiedenen Codierungsbereichen reserviert werden, und daß man über höchstens 2ⁿ~^m Quantisierungsstufen in jedem Bereich verfügt. Wenn die Amplitudenwerte/4_Χ.. ■A_p_₁, welche zwei benachbarte Codierungsbereiche begrenzen, ein gegebener Wert des Systems sind, sind die kleinsten Werte der Einheitsstufen der Quantisierung S₁... ε_Ρ durch folgende Gleichungen gegeben:

55 A₁ = 2"~^m i A₂-A₁ = 2"-"' ι

A A z= On—m ~

Durch Addition dieser Gleichungen findet man:

(2)

Wenn die Amplitudenwerte, welche zwei benachbarte Codierungsbereiche begrenzen, keine vorgegebenen Werte des Systems sind, bestimmt die Gleichung (2) die Summe der Werte der Einheitsstufen

309 647/216

der Quantisierung, und man kann diese willkürlich wählen, sobald ihre Summe den gewünschten Wert hat.

Die im einzelnen beschriebene Anordnung entspricht dem Fall von drei Bereichen (also m = 2, wobei eine der zur Darstellung der Codierungsbereiche verwendeten Codekombinationen nicht ausgenutzt ist); da ferner im ersten Bereich höchstens zweiunddreißig Stufen vorhanden sind, muß n—m — 5 gewählt werden. Der verwendete Code müßte also sieben Elemente haben. Es ist jedoch zu bemerken, daß der erste Bereich sich fiktiv aus zwei Unterbereichen (0, A/8) und (A/8, A/4) zusammensetzen kann, von denen jeder höchstens sechzehn Stufen hat. Das erfindungsgemäße System kann also so realisiert werden, daß m = 2 und n—m = 4, also n — 6 gewählt werden. Die Zahl der Codeelemente kann somit von sieben auf sechs reduziert werden, ohne daß das Vorzeichenelement gezählt wird.

Claims (1)

20 PATENTANSPRÜCHE:

1. Mit Pulscodemodulation arbeitende Übertragungsanlage, bei der die von einem zu übertragenden Signal periodisch abgenommenen Probewerte quantisiert und durch das Verhältnis zu einer Einheitsstufe der Quantisierung, welche in mehreren, als »Codierungsbereiche« bezeichneten Bereichen der Amplitude des zu übertragenden Signals verschiedene Werte annehmen, in Codekombinationen von binären Signalen um- 3« gesetzt werden, mit einer Einrichtung, welche die Amplituden der periodisch von dem zu übertragenden Signal abgenommenen, zu quantisierenden und codierenden Probewerte mit einer Reihe von bestimmten Amplitudenwerten vergleicht, welche die Amplitudengrenzen zwischen benachbarten Codierungsbereichen definieren, mit einer Einrichtung, die auf das Ergebnis dieses Vergleichs anspricht und für jeden Codierungsbereich einen zugehörigen Wert der Einheitsstufe der Quantisierung definiert, und mit einer Einrichtung zur Codierung der zu einem gegebenen Codierungsbereich gehörigen Probewerte, die so ausgeführt ist, daß sie den Überschuß des Probewertes über die untere Amplitudengrenze dieses Bereichs durch das Verhältnis dieses Überschusses zu der zu diesem Bereich gehörigen Einheitsstufe der Quantisierung codiert, wodurch eine erste Kombination von codierten Impulsen erhalten wird, welche die den Überschuß bildende Teilamplitude des Probewertes darstellt, gekennzeich net durch eine Einrichtung zur Codierung einer Nummer für die Identifizierung des besonderen Bereichs, dem der codierte Probewert angehört, wodurch eine zweite Kombination von codierten Impulsen erhalten wird, welche den betreffenden Bereich kennzeichnet, und durch eine Einrichtung, welche die erste und die zweite Kombination der codierten Impulse zu der zu übertragenden Impulskombination zusammenfaßt.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die in jeder empfangenen Impulskombination die die Teilamplitude des wiederherzustellenden Probewertes darstellende erste Kombination von codierten Impulsen von der den Codierungsbereich des betreffenden Probewerts darstellenden zweiten Kombination von codierten Impulsen abtrennt, eine Einrichtung, welche die zweite Kombination von codierten Impulsen decodiert und dadurch die Identifizierung der Nummer des durch die zweite Kombination dargestellten Codierungsbereichs ermöglicht und für diesen Codierungsbereich eine Einheitsstufe der Quantisierung und eine die untere Grenze des Bereichs darstellende erste Spannung definiert, eine Einrichtung, welche die erste Kombination von codierten Impulsen durch das Verhältnis zu der dem betreffenden Bereich zugehörigen Einheitsstufe der Quantisierung decodiert und dadurch eine zweite Spannung liefert, die den Überschuß des wiederherzustellenden Probewertes über die untere Amplitudengrenze dieses Bereichs darstellt, und durch eine Einrichtung zur Addition der ersten und der zweiten Spannung.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleich der Amplitude eines Probewertes mit bestimmten Amplitudenwerten, welche die Amplitudengrenze zwischen benachbarten Codierungsbereichen darstellen, und die Einrichtung zur Codierung der Teilamplitude der zu einem gegebenen Codierungsbereich gehörigen Probewerte durch das Verhältnis zu der diesem zugeordneten Einheitsstufe der Quantisierung durch ein elektronisches Potentiometer gebildet sind, das Widerstände enthält, deren Werte aufeinanderfolgende Potenzen der Zahl 2 proportional sind, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche diesen Widerständen eine Spannung zuführt, die aus einer Mehrzahl von verschiedenen Spannungen unter der Wirkung eines Steuersignals ausgewählt wird, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die wahlweise die Spannungsabfälle an den Klemmen von wenigstens einem der Widerstände abnimmt und daraus eine Vergleichsspannung bildet, daß eine Vergleichsschaltung zum Vergleich der Amplituden des Probewertes und der Vergleichsspannung vorgesehen ist und daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung das Signal zur Steuerung der Auswahl der dem elektronischen Potentiometer zugeführten Spannung darstellt.

In Betracht gezogene Druckschriften: C. Margna, »Eine Anlage für Impuls-Code-Modulation«, Verlag Leemann, Zürich, 1956, S. 32 bis 34, 37 bis 39.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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