DE1189587B - Nichtlinearer Entschluessler fuer ein elektrisches Pulscodemodulationssystem - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/12

Nummer: 1189 587

Aktenzeichen: S 88263 VIII a/21 al

Anmeldetag: 13. November 1963

Auslegetag: 25. März 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Empfang von »digitalen«, d. h. binär codierten Signalgruppen und zu deren Umwandlung in amplitudenveränderliche Analogsignale. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung, in der jede empfangene codierte Signalpermutationsgruppe mit ρ codierten elektrischen Impulsen oder »Binärziffern«, von denen jede den einen oder den anderen von zwei möglichen Signalzuständen haben kann, die beispielsweise dem Fehlen bzw. Vorhandensein eines Impulses entsprechen, wobei jede verschiedenartige Permutationsgruppe einem anderen von (2^P — 1) möglichen Amplitudenwerten eines ursprünglichen Nachrichtensignals entspricht, in ein wiederhergestelltes amplitudenveränderliches Signal entsprechend einem nachstehend noch genauer anzugebenden Zuordnungsgeseiz umgeformt wird.

Wenn amplituden veränderliche Nachrichtensignale, beispielsweise Fernsprechsignale, mit Hilfe der sogenannten »Puls-Codemodulation« übertragen werden sollen, ist es bekanntlich erwünscht zur Verbesserung des Rauschabstandes des Systems, insbesondere bei niedrigen Signalpegeln, den Amplitudenbereich des Nachrichtensignals vor oder während des Codierungsvorganges zu komprimieren und empfangsseitig den Amplitudenbereich des entschlüsselten Signals derart zu dehnen, daß diesem der ursprüngliche Amplitudenbereich wieder erteilt wird.

Es ist ferner allgemein bekannt (vgl. beispielsweise den Aufsatz von C. O. Mallinckrodt in der Zeitschrift »BellSystem Technical Journal«, B. XXX, 1951, S. 706 bis 720), daß das vorteilhafteste Kompressionsgesetz die sogenannte »logarithmische Kompression« ist, bei welcher die Amplitude V_c des komprimierten Signals bei niedrigeren Signalpegeln der Amplitude V des ursprünglichen nicht komprimierten Signals im wesentlichen proportional ist, während sie bei höheren Pegeln dem Logarithmus davon proportional ist.

Die mathematische Form des logarithmischen Kompressionsgesetzes, das bei dem erfindungsgemäßen System angewendet wird, soll nun genauer angegeben werden. Wenn angenommen wird, daß die Augenblicksamplitude (oder »Signalspannung«) des zu übertragenden Nachrichtensignals sich ständig zwischen einem positiven Spitzenspannungswert V_m und einem negativen Spitzenspannungswert — V_m ändert, und wenn mit V der Betrag der Signalspannung bezeichnet wird, ist die Augenblicksamplitude V_c des komprimierten Signals durch die folgende Formel gegeben:

+ FZv₀), (1)

Nichtlinearer Entschlüßler für ein elektrisches
Pulscodemodulationssystem

Anmelder:

Societe Anonyme de Telecommunications, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Patrick Emile Boutmy, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 14. November 1962 (915 293)

worin V₀ und V₁ geeignet gewählte Spannungseinheiten sind, während »log« den natürlichen Logarithmus bezeichnet. Der Wert des Verhältnisses VJv₀ wird entsprechend dem gewünschten Kompressionsgrad gewählt, der bekanntlich als Quotient von F_m/v₀ durch den natürlichen Logarithmus von (1 + F_m/v₀) definiert ist. Durch die Wahl einer geeigneten Größe k für v_üIV_x ist es möglich, daß sich VJv₀ von Null bis zu einem Maximalwert ändert, der gleich einer ganzen Zahl N ist, von der der Einfachheit wegen angenommen werden soll, daß sie der Wert (2"^-I) ist, wobei ρ die Gesamtzahl der Binärziffern (oder Elementarsignale) in einer Codegruppe ist; die p-te Ziffer ist zur Angabe der Polarität von V reserviert. In üblicher Weise werden die beiden möglichen Werte jeder Binärziffer durch 0 und 1 dargestellt.

Die Umwandlung von V in V_c kann durch irgendwelche bekannten Einrichtungen erfolgen, die nicht zur Erfindung gehören. Die Codierung erfolgt anschließend dadurch, daß V_c in regelmäßigen Zeitintervallen, die mit einer Periode T wiederkehren, in Probewerte umgewandelt wird; durch »Quantisierung« wird V_c durch die diesem Wert am nächsten kommende ganze Zahl η ersetzt, und eine bestimmte Permutationsgruppe von codierten Signalen, von denen jedes die konstante Dauer t_t hat und von denen (p~ 1) den Wert von η und ein weiteres die

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Polarität dieses Wertes darstellen, wird durch irgendeine Übertragungseinrichtung zum Empfänger übertragen.

Nach dem Empfang einer bestimmten Codegruppe muß im Empfänger der Entschlüßler in der Lage sein, an seinem Ausgang eine »gedehnte« Spannung abzugeben, die dem ursprünglichen Wert V proportional ist. Dies bedeutet, daß der Entschlüßler von einem gegebenen Wert η die wiederhergestellte Spannung V wieder aufbauen muß, die durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

- v₀

oder
Da

und mit
ergibt sich

F = V₀exp(Ατι)- V₀.

F₀ = v_oexpßV,
V=V₀ exp[jfc(n - Λ0] - V₀.

Damit also V aus η mit dem durch den Quantisierungsvorgang erlaubten Annäherungsgrad wiederhergestellt wird, ist es erforderlich, daß der Entschlüßler bei bekannten Werten N und η mit Hilfe von zwei festen Spannungen V₀ und v₀ die symbolisch durch die Gleichung (4) dargestellte Operation durchführt

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Systems beruht darin, daß es die Durchführung dieser Operation mit einem besseren Genauigkeitsgrad ermöglicht als die bisher bekannten Systeme. Erfindungsgemäß geschieht dies auf folgende Weise: Für jede empfangene codierte Signalgruppe wird ein Kondensator des Kapazitätswertes C zunächst auf eine feste Gleichspannung (K₀-V₀) aufgeladen; anschließend wird der Kondensator mit einer dem Wert (N-n) proportionalen Geschwindigkeit durch einen Widerstand entladen, dessen Wert durch die empfangene codierte Signalgruppe derart gesteuert wird, daß der Kehrwert l/R seines Widerstandswertes dem Wert (N-ri) proportional ist. Nach einer festen Entladezeit T₁ wird die Klemmenspannung des Kondensators gemessen, und eine feste Spannung v₀ wird davon abgezogen. Wenn das Produkt T₁ICR gleich dem Wert k(N—ri) gemacht wird, ist offensichtlich die aus dem soeben erwähnten Subtraktionsvorgang: erhaltene Spannung gleich dem Wert V, d. h. gleich der ursprünglichen Signalspannung.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung enthält genauer:

a) Einrichtungen zum Empfang von codierten Signalimpulsgruppen, gegebenenfalls mit einem Impulsformer;

b) einen Taktgeber, der in richtigen Zeitpunkten Steuerimpulse abgibt und von einem Uhrimpulsgenerator angetrieben wird, der seinerseits durch die empfangenen Impulse synchronisiert ist;

c) Schaltungseinrichtungen zur Übertragung der Impulse zu einer Speichervorrichtung;

d) eine Speichervorrichtung, welche den Signalzustand jedes empfangenen Impulses speichert, wobei diese Speichervorrichtung einen ersten Teil enthält, der durch vom Taktgeber gelieferte Steuerimpulse synchron mit dem Eintreffen der aufeinanderfolgenden Impulse einer Signalimpulsgruppe sequentiell gesteuert wird, und einen zweiten Teil, der durch Steuerimpulse von dem gleichen Taktgeber synchron mit dem Eintreffen des letzten Impulses in der gleichen Gruppe oder zu einem geringfügig späteren Zeitpunkt gesteuert wird;

e) Schalteinrichtungen, die von der Speichervorrichtung und durch weitere Steuerimpulse von dem Taktgeber so gesteuert werden, daß sie wenigstens einen Teil von mehreren festen Widerständen parallel zusammenschließen; diese Schalteinrichtungen enthalten ferner erste und zweite Wähleinrichtungen zur Auswahl einer ao ersten Gleichspannungsquelle aus zwei Gleichspannungsquellen, welche die Spannungen (F₀- V₀) bzw. — (F₀—V₀) liefern, und einer zweiten Gleichspannungsquelle aus zwei weiteren Gleichspannungsquellen, welche die Spannungen -V₀ bzw. +V_n liefern, Einrichtungen, welche durch einen Teil der weiteren Steuerimpulse derart gesteuert werden, daß sie bewirken, daß die erste gewählte Gleichspannungsquelle einen Kondensator auflädt, und daß anschließend den Kondensator von der ersten gewählten Quelle abtrennen, Einrichtungen, die von einem weiteren Teil der weiteren Taktimpulse derart gesteuert werden, daß sie den Widerstand parallel zu dem Kondensator schalten, weitere Einrichtungen, die von einem noch weiteren Teil der weiteren Steuerimpulse derart gesteuert werden, daß sie die Spannung am Kondensator zu einer vorgegebenen Zeit T₁ nach dem Augenblick des Anschaltens des Widerstands an den Kondensator entnehmen, Einrichtungen, welche die entnommene Spannung mit der von der zweiten gewählten Spannungsquelle gelieferten Spannung zu einer wiederhergestellten Signalspannung kombinieren, und Einrichtungen, wleche von den zuletzt genannten Steuerimpulsen derart gesteuert werden, daß sie die wiederhergestellte Spannung einem ausgewählten von mehreren Verbraucherkreisen einprägen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber erläutert. Darin zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Entschlüßlers,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Entschlüßlers von Fig. 1 und

F i g. 3 und 4 die genauere Schaltung eines Teils des erfindungsgemäßen Entschlüßlers.

Zur Vereinfachung der Beschreibung soll ohne Einschränkung für die Erfindung nachstehend angenommen werden, daß ein sechsstelliger Code verwendet wird, bei welchem die in zeitlicher Reihenfolge zuerst auftretende Ziffer die Polarität des wiederherzustellenden Nachrichtensignals kennzeichnet. Der gewählte besondere Code ist für positive Nachrichtensignale der »arithmetische Binärcode«, d. h. der Code, bei welchem die Zahl n, welche die Größe eines codierten Signals darstellt, dadurch erhalten wird, daß für alle Impulse des Ziffernwertes 1 die

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Produkte einer konstanten Bezugsamplitude mit des Systems darstellt und zu einem geeigneten spätenacheinander abnehmenden Potenzen von zwei ad- ren Zeitpunkt in Betrieb gesetzt wird. Die von den diert werden, während diese Potenzen von zwei für Ausgängen der Torschaltung 3 bzw. der Torschaljeden Impuls des Ziffernwertes 0 durch Null ersetzt rung 4 kommenden Impulse, welche den weiteren Zifwerden. Für negative Signale wird der zu dem vor- s fern der empfangenen Signalimpulsgruppe entsprechen, hergehenden Code komplementäre Code verwendet, werden nacheinander über eine einzige Verbindung d. h., eine negative Amplitude wird durch eine co- dem Eingang einer bistabilen Schaltung 5 zugeführt, dierte Gruppe ersetzt, die dadurch erhalten wird, die mit zwei Ausgängen versehen ist. Da entweder daß alle Impulse des Ziffernwertes 0 durch Impulse die Torschaltung 3 oder die Torschaltung 4 je nach des Ziffernwerts 1 und umgekehrt in einer eine posi- io dem Signalzustand des ersten an der Klemme 1 emptive Amplitude des gleichen Absolutwerts darstellen- fangenen Impulses eine positive Spannung von dem den Gruppe ersetzt werden. entsprechenden Ausgang des Impulsformers 2 emp-

Wie später noch zu erkennen sein wird, ermög- fängt und ferner eine positive Spannung an dem licht die Wahl dieses besonderen Codes die Verein- einen oder dem anderen der beiden Ausgänge der fachung der Entschlüsselungseinrichtung. Es könnte 15 Schaltung 2 je nach dem augenblicklich herrschenden jedoch auch jeder andere Permutationscode verwen- Signalzustand erscheint, ist es offensichtlich, daß det werden. entsprechend dem Signalzustand der Polaritätsziffer

Ferner wird angenommen, daß die Erfindung bei die anschließenden Ziffern beispielsweise durch die einem Mehrkanal-Zeitmuliplex-Fernsprechübertra- Torschaltung 3 mit ihrem ursprünglichen Signalzugungssystem angewendet wird; dies stellt jedoch 30 stand übertragen werden, während sie für die andere keine Einschränkung für die Erfindung dar, die eben- Polarität durch die Torschaltung 4 mit dem umgesogut bei jeder anderen Übertragungsform von Ein- kehrten Signalzustand übertragen werden. Dies ist kanal- oder Mehrkanalnachrichtensignalen anwend- der Grund für die Wahl des zuvor erwähnten bebar ist. sonderen Codes, der es ermöglicht, daß die soeben

Bei der Anordnung von Fig. 1 werden die bei- 35 beschriebenen Anordnungen derart arbeiten, daß die spielsweise über eine Übertragungsleitung ankom- Zustände an jedem der beiden Ausgänge der bistamenden codierten Impulse an der Klemme 1 empfan- bilen Schaltung 5 nunmehr ausschließlich von dem gen und einem beliebig ausgeführten Impulsformer 2 Absolutwert des übertragenen Nachrichtensignals zugeführt, beispielsweise einem herkömmlichen bi- und nicht von dessen Polarität abhängen, stabilen Multivibrator, welcher je nach dem Signal- 30 Einer der beiden Ausgänge der Schaltung 5 ist mit zustand des seinem Eingang zugeführten empfange- einem entsprechenden Eingang der beiden Eingänge nen Impulses ein Signal an dem einen oder dem jeder von fünf bistabilen Schaltungen 13 bis 17 veranderen von zwei Ausgängen abgibt. Die Signale an bunden, während der andere Ausgang der Schalden beiden Ausgängen des Impulsformers 2 werden rung 5 jeweils mit dem anderen Eingang jeder dieser den Eingangsklemmen von zwei elektronischen Tor- 35 bistabilen Schaltungen verbunden ist. Die Anordschaltungen 3 und 4 zugeführt, an deren Steuer- nungen 13 bis 17 bilden den sogenannten »Zwischenklemmen Steuersignale angelegt werden, die in einer speicher«. Da jede dieser Schaltungen 13 bis 17 nur noch zu beschreibenden Weise abwechselnd erhalten auf eine Ziffer jeder codierten Gruppe ansprechen werden. darf, werden sie nacheinander durch Steuerimpulse

Die beiden Ausgänge der Schaltung 2 sind mit den 40 betriebsbereit gemacht, welche der Taktgeber 7 zu beiden Eingängen einer »zeitgesteuerten« bistabilen den richtigen Zeitpunkten den entsprechenden Anordnung 6 verbunden. Hierbei wandelt es sich um Steuerklemmen 8 bis 12 über eine Leitung 7₂ zuführt, eine bistabile Schaltung bekannter Art, die nur dann die zwar in der Zeichnung als eine Eindrahtleitung in Betrieb gesetzt wird, wenn sie an einer Steuer- dargestellt ist, in Wirklichkeit aber eine Mehrfachklemme über eine Verbindung I_x der Wirkung eines 45 verbindung ist, welche den Klemmen 8 bis 12 entSteuerimpulses ausgesetzt ist, welcher von einem sprechende zeitlich gestaffelte Steuerimpulse getrennt Taktgeber 7 kommt, der durch die an der Klemme 1 zuführt. Der für die Klemme 12 bestimmte Steuerempfangenen Impulse synchronisiert wird. Die zeit- impuls wird dieser Klemme gleichzeitig mit dem Einliche Lage des der Schaltung 6 zugeführten Steuer- treffen des letzten Impulses in einer Codegruppe an impulses ist so, daß er mit der ersten Ziffer, d. h. der 50 der Klemme 1 zugeführt und betätigt die bistabile »Polaritätsziffer« in jeder codierten Gruppe zusam- Schaltung 17. Schließlich wird ein letzter Steuermenfällt. Die Anordnung 6 nimmt daher den einen impuls, welcher gegenüber den der Klemme 12 zu- oder den anderen ihrer beiden möglichen Zustände geführten Steuerimpuls etwas verzögert ist, einer je nach dem Signalzustand der ersten Ziffer ein. Klemme \\ zugeführt; er bewirkt, daß die ganze in Dementsprechend erscheint beispielsweise eine posi- 55 den Anordnungen 13 bis 17 gespeicherte digitale Intive Spannung an dem einen oder dem anderen der formation in denjenigen Teil des »Endspeichers« beiden Ausgänge der Schaltung 6. Diese positive übertragen wird, der aus den fünf bistabilen Anord-Spannung wird über eine Leitung 6_X bzw. 6₂ der nungen 19 bis 23 besteht. Die bistabile Anordnung Steuerklemme der Torschaltung 3 bzw. der Steuer- 18, die gleichfalls einen Teil des Endspeichers darklemme der Torschaltung 4 zugeführt. Dementspre- 60 stellt, ist bereits betätigt worden, wie zuvor erläutert chend wird die eine oder die andere dieser beiden wurde.

Torschaltungen je nach der Polarität des übertragen- Die ganze Information — Polarität und Amplitude

den Nachrichtensignals geöffnet, sobald die Polari- des Nachrichtensignals —, welche der betreffenden tätsziffer einer Signalgruppe empfangen worden ist. Codegruppe entspricht, ist nun im »Endspeicher« 18 Gleichzeitig werden die Spannungen von den beiden 65 bis 23 gespeichert, von dem jedes Element einem Ausgängen der Schaltung 6 den beiden Eingängen Codeimpuls entspricht. Dies geschah während eines einer weiteren zeitgesteuerten bistabilen Anordnung Zeitintervalls T, das ebenso groß wie oder etwas langer zugeführt, die einen Teil der Speicheranordnung als das Zeitintervall 6i_x ist, welches für die sechs

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Ziffern einer Codegruppe vorgesehen ist. Während kreis abgetrennt. Der Taktgeber? liefert dann zur

eines anschließenden Zeitintervalls der gleichen Steuerklemme 31 einer Torschaltung 32 einen ver-

Dauer T erfolgt nun die Entschlüsselung. hältnismäßig langen Steuerimpuls der Dauer T₁.

Wahlweise könnte das Zeitintervall Γ auch genau Beispielsweise kann angenommen werden, daß T₁ auf die Dauer 61₁ verringert werden. In diesem Fall 5 gleich 3 ^₁ ist. Dies bewirkt, daß der Kondensator 24 könnten die bistabilen Anordnungen 17 und 23 mit dem gemeinsamen Punkt 33j mehrerer Widergleichzeitig betätigt werden (eine davon könnte sogar stände 33 bis 37 verbunden wird.
fortgelassen werden), wobei die Steuerklemmen 12 Durch die vorangehende Übertragung der in den und 12j an eine gemeinsame vom Taktgeber 7 korn- Schaltungen 13 bis 17 gesteuerten Signale in die bi- mende Leitung angeschlossen wären. In der Praxis io stabilen Schaltungen 19 bis 23 wurde andrerseits be- ist es jedoch günstiger, wenn ein kurzes zusätzliches wirkt, daß Gleichspannungspotentiale an den Aus-Zeitintervall für die Übertragung der Information gangen der Schaltungen 19 bis 23 erscheinen, wobei aus dem Zwischenspeicher in den Endspeicher züge- einige dieser Potentiale beispielsweise einen positiven lassen wird. Wert haben, während andere Potentiale den Wert

Wie bereits erwähnt wurde, ist die bistabile An- 15 Null haben, je nach den entsprechenden Signalzuordnung 18 zur Speicherung der Polarität über die ständen der zugehörigen Codeimpulse. Diese Poten- Schaltungen 2 und 6 durch den ersten Impuls der tiale dienen als Steuersignale für Torschaltungen 39 Codegruppe betätigt worden. Dadurch ist die eine bis 43, wobei diejenigen Torschaltungen geöffnet oder die andere von zwei Torschaltungen 27 und 28 werden, denen ein Codeimpuls des Wertes 0 ent geöffnet worden, so daß sie den Eingang einer Tor- 20 spricht, während diejenigen Torschaltungen geschlosschaltung 26 mit der positiven Klemme 29 bzw. der sen bleiben, denen ein Codeimpuls des Wertes 1 ent negativen Klemme 30 einer Batterie B₁ der Gesamt- spricht. Dadurch werden einige der Widerstände 33 spannung 2 (K₀-V₀), deren Mittelpunkt an Masse bis 37 parallel zu dem Kondensator 24 geschaltet. liegt, verbindet. Gleichzeitig wird ein Steuerimpuls Die Werte der Widerstände 33 bis 37 sind verschie- im richtige^ Zeitpunkt von dem Taktgeber zur 25 den, und zwar nehmen ihre Werte in der Reihen- Steuerklemme 25 der Torschaltung 26 geliefert, was folge ihrer Ordnungszahl proportional zu nachein- zur Folge hat, daß die Spannung ± (F₀-V₀) von der ander ansteigenden Potenzen von zwei zu.
Batterie B₁ der Klemme 24j eines Kondensators 24 Dementsprechend ist der Gesamtleitwert l/R, zugeführt wird, dessen andere Klemme an Masse welcher über die Torschaltung 32 und die geöffneten liegt. 30 Torschaltungen der Gruppe 39 bis 43 parallel zu dem

Dadurch wird der Kondensator 24 je nach der Kondensator geschaltet ist, proportional zu dem

Polarität des zu entschlüsselnden Nachrichtensignals Komplement aus N der Zahl n, welche der Ampli-

auf ein Potential ±(F₀-V₀) aufgeladen. Dies ge- tude V_c des komprimierten Signals (unter Vernach-

schieht normalerweise während eines Zeitintervalls, lässigung des kleinen Quantisierungsfehlers) propor-

das annähernd gleich dem Wert T/6, d. h. der Dauer 35 tional ist.

eines Codeimpulses ist. Es gilt also:

Gleichzeitig öffnet das Ausgangssignal der Schal- T/R = (N — n)/R
tung 18 die eine oder die andere von zwei Tor- ^ °'
Schaltungen 47 und 48, welche die positive bzw. die wobei R₀ ein Bezugswiderstandswert ist.
negative Klemme einer Batterie B₂ der Spannung ₄₀ Nach einer Entladezeit T₁ ist die Spannung am 2 v₀, deren Mittelpunkt an Masse liegt, mit einer Kondensator unter Berücksichtigung der am Punkt 44 Schaltung 38 verbinden, so daß ein Potential +v₀ in den Entladeweg eingeführten zusätzlichen Spanbzw. — v₀ (gegenüber Maß) am Punkt 44 erscheint. nung ± V₀:
Die gegenseitigen Verbindungen zwischen der Batterie B_? und den Schaltungen 47, 48 und 38 sind so 45 F₀ exp [-(N - n) I₁ZCR₀] - v₀ .
ausgeführt, daß das an der Klemme 44 erscheinende

Potential stets die entgegengesetzte Polarität zu dem Wenn dieser Wert mit dem durch die Gleichung an der nicht an Masse liegenden Klemme 24₂ des (4) gegebenen Wert verglichen wird, ist unmittelbar Kondensators 24 erscheinenden Potential hat. Es zu erkennen, daß das erste Glied des rechten Auswird angenommen, daß der Widerstand der Schal- ₅₀ drucks der Gleichung (4) erhalten wird, wenn tung 38 zwischen der Klemme 44 und Masse sehr 1/CA₀ entweder durch die Wahl von C oder die klein ist. Wahl von R₀ gleich dem Wert k gemacht wird. Für

Die Schaltung 38 kann beispielsweise aus einstell- das Zeitintervall T₁, das kleiner als das für eine

baren Widerständen, Potentiometern od. dgl. be- Codegruppe zugelassene Zeitintervall T sein muß,

stehen und braucht nicht im einzelnen beschrieben 55 sei als Beispiel angenommen, daß es gleich dem

zu werden. Sie hat die Aufgabe, die Spannung der Wert 3 t_t ist, d. h. gleich der dreifachen Dauer eines

Batterie B₂ genau auf den kleinen Wert herabzu- Codeimpulses.

setzen, welcher für den richtigen Betrieb des Systems Unter Vernachlässigung des Innenwiderstandes

erforderlich ist. der Torschaltung (der durch geringfügige Änderung

Nach einem kurzen Zeitintervall, das zweck- 60 der Werte der zugeordneten Widerstände berücksich-

mäßig gleich der Dauer t_t eines Codeimpulses oder tigt werden könnte) erscheint also zwischen dem

etwas kleiner als diese Dauer gewählt wird, ver- Punkt 24_X in F i g. 1 und Masse zu einem Zeitpunkt,

schwindet der an die Klemme 25 angelegte Steuer- der um ein Zeitintervall T₁ nach dem Zeitpunkt

impuls, so daß die Torschaltung 26 geschlossen liegt, in welchem die Entladung des Kondensators

wird. 65 24 eingeleitet wird, eine Gesamtspannung, die gleich

Der Kondensator 24 ist je nach Lage des Falles der durch das erste Glied der Gleichung (4) darge-

auf das Potential +(F₀-V₀) oder auf das Potential stellten Spannung vermindert um die am Punkt 44

-(F₀-V₀) aufgeladen und nun von seinem Lade- bestehende feste Spannung v₀ ist. Diese Gesamtspan-

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nung ist somit gleich der gewünschten Ursprung- entsprechenden Verbraucherkreisen zugeführt wer-

lichen Signalspannung V nach dieser Gleichung. den, die an die Klemmen 69, 71 bzw. 70, 72 ange-

EHe Signalspannung V wird über eine der Tor- schlossen sind.

schaltungen 50 und 53 entnommen, welche durch Die Schaltung arbeitet in folgender Weise: Wenn vom Taktgeber 7 zu den Steuerklemmen 49 bzw. 52 5 beispielsweise angenommen wird, daß eine dem Kadieser Torschaltungen gelieferte Steuerimpulse ge- nal Nr. 1 zugeordnete Codegruppe an der Klemme 1 öffnet werden, und dann einem beliebigen von von Fig. 1 empfangen wird, werden die bistabilen

mehreren Verbraucherkreisen zugeführt, die in der Anordnungen 13 bis 17 von F i g. 1 während eines

Zeichnung nicht dargestellt, sondern lediglich ersten Zeitintervalls Γ betätigt, das für den Empfang durch ihre Eingangsklemmen 51 und 54 angedeutet io und die Speicherung dieser Codegruppe vorgesehen

sind. Bei einem Mehrkanal-Fernsprechsystem bilden ist. Am Ende dieses Zeitintervalls werden die in den

die Teile 50, 53; 49, 52; 51, 54 den Kanalverteiler, Anordnungen 13 bis 17 gespeicherten Signale in den

von dem in der Zeichnung nur zwei Elemente dar- Endspeicher 18 bis 23 übertragen, der sie für ein

gestellt sind, obgleich in der Praxis die Zahl der weiteres Zeitintervall der Dauer T speichert. Wäh-

Kanäle natürlich viel höher wäre. 15 rend dieses zweiten Zeitintervalls ist die Torschal-

Die richtige zeitliche Lage der vom Taktgeber 7 rung57 von Fig. 2 offen und die Torschaltung58 zu den Klemmen 49, 52 usw. der Torschaltungen ge- von Fig. 2 geschlossen. Anschließend wird die Torlieferten Steuerimpulse gewährleistet, daß jedes ent- schaltung 26 geöffnet, der Kondensator 55 wird aufschlüsselte Signal dem richtigen Verbraucherkreis geladen, und die Torschaltung 26 wird wieder gezugeführt wird. Am Ende des für die Entschlüs- 20 schlossen.

seiung zugelassenen Zeitintervalls wird die be- Am Ende der vorgeschriebenen Entladezeit T₁ treffende Torschaltung, z. B. die Torschaltung 50 ge- wird der Kondensator 55 von dem Widerstandsschlossen, und der gleiche Arbeitszyklus beginnt für system 33 bis 37 dadurch abgetrennt, daß die Toreinen anderen Kanal mit einer anderen Torschal- schaltung 57 unter der Wirkung eines Steuerimpulses tung, beispielsweise der Torschaltung53. 25 geschlossen wird, der von dem Taktgeber7 (Fig. 1)

Bisher wurde vorausgesetzt, daß für den Fall eines zur Steuerklemme 59 geliefert wird. Der nun von Mehrkanalsystems die für die Entschlüsselung jeder der übrigen Schaltung abgetrennte Kondensator 55 Codegruppe zugelassene Zeit gleich der für die behält sein Ladepotential bis zu einem späteren Übertragung der Codegruppe gewährten Zeit T ist. Zeitpunkt, in welchem dieses Potential »abgelesen« Es soll nun eine verbesserte Anordnung beschrieben 30 wird, d. h. über die Torschaltung 61, welche von werden, bei der für die Entschlüsselung einer Code- dem Taktgeber 7 (Fig. 1) durch einen zur Steuergruppe eine doppelt so große Zeit zugelassen ist, wie klemme 65 gelieferten Impuls gesteuert wird, der für die Übertragung der Codegruppe, und ihre Spei- Eingangsklemme69 (Fig. 2) der dem Kanal Nr. 1 cherung in der Speicheranordnung vorgesehen ist. entsprechenden Kanalschaltung für entschlüsselte Zu diesem Zweck werden die Kanäle in geradzahlige 35 Signale zugeführt. Das für dieses »Ablesen« verfüg- und ungeradzahlige Kanäle aufgeteilt, und ein Teil bare Zeitintervall kann sich beinahe bis zu einem der Schaltung von Fig. 1 wird durch eine Schal- vollen Intervall Γ erstrecken, bis der Kondensator 55 tungsanordnung ersetzt, die doppelt soviele EIe- für die Entschlüsselung eines neuen, für einen unmente wie zuvor enthält. geradzahligen Kanal bestimmten Signals benötigt

Eine solche Anordnung ist in Fig.2 dargestellt, 40 wird.

in welcher nur ein Teil der Schaltung von Fig. 1 Unmittelbar nach dem Schließen der Torschaltung wiederholt ist, wobei die mit den gleichen Bezugs- 57 öffnet sich die Torschaltung 58 unter der Wirzeichen versehenen Organe, wie die Torschaltungen kung eines im richtigen Zeitpunkt der Steuerklem-39 bis 43 und 26 bis 28 ebenso wie die Widerstände me 60 zugeführten Steuerimpulses, so daß die aus 33 bis 37, die Torschaltungen 47 und 48, die Bat- 45 dem Kondensator 56 und den zugehörigen Torschalterien B₁ und B₂, sowie die Schaltung 38 die gleiche tungen 58 und 62 bestehende Anordnung für die Rolle wie bei der Anordnung von Fig. 1 spielen. nun im Speicher 18 bis 23 (Fig. 1) gespeicherten Die Schaltung von Fig. 2 enthält jedoch zwei Kon- Signale des Kanals Nr. 2 die gleiche Rolle spielen densatoren mit jeweils einem eigenen Ladekreis und kann, wie sie soeben der Kondensator 55 für die Entladekreis und zwei Gruppen von Kanalverteiler- 50 Signale des Kanals Nr. 1 gespielt hat.
Torschaltungen, die dem einen bzw. dem anderen In F i g. 2 sind noch weitere Torschaltungen 63 Kondensator zugeordnet sind. und 64 vorgesehen, welche für weitere geradzahlige

Bei der Schaltung von Fig. 2 ist jeweils die erste bzw. ungeradzahlige Kanäle bestimmt sind. Natür-

Klemme jedes Kondensators 55 und 56 mit Masse lieh ist die Gesamtzahl dieser Torschaltungen gleich

verbunden, während die zweite Klemme an eine 55 der Gesamtzahl der ungeradzahligen bzw. gerad-

Torschaltung 57 bzw. 58 angeschlossen ist. Diese zahligen Kanäle des Systems.

Torschaltungen 57 und 58 werden über ihre Steuer- Auf Grund der soeben beschriebenen Maßnahmen klemme 59 bzw. 60 abwechselnd geöffnet oder ge- ist es möglich, die für die Übertragung einer Konschlossen. Die zweite Klemme jedes Kondensators densatorspannung zu dem entsprechenden Kanalverist außerdem mit den Eingängen von ebenso vielen 60 braucherkreis zulässige Zeit bis zu einem vollen Torschaltungen 61, 63 ... bzw. 62, 64... verbun- Zeitintervall T zu erstrecken, so daß die im wesentden, wie ungeradzahlige bzw. geradzahlige Kanäle liehen gleich der Dauer einer Codegruppe und nicht im System vorhanden sind. Das öffnen und nur eines kleinen Bruchteils dieser Dauer ist. Dies Schließen der Torschaltungen wird von dem Takt- stellt eine beträchtliche Verbesserung dar, wenn man geber über die Steuerklemmen 65, 67 bzw. 66, 68 65 berücksichtigt, daß bei einem Zwölfkanal-Ferngesteuert. Über die Kanalverteiler-Torschaltungen Sprechsystem mit 8000 Signalproben pro Sekunde 61, 63 bzw. 62, 64 können die von dem einen bzw. auf der Sendeseite und einem sechsstelligen Code die dem anderen Kondensator abgegriffenen Signale den Dauer einer Codegruppe nur etwa 10 Mikrosekun-

den beträgt, so daß für die Abnahme der Kondensatorspannung nur wenig mehr als IV2 Mikrosekunden verfügbar sind. Im Hinblick auf die Genauigkeit ist es höchst erwünscht, daß nach der eigentlichen Spannungsabnahme eine längere Zeit für die Ausnutzung der am Kondensator abgenommenen Spannung verfügbar ist, damit eine möglichst große Energie auf der im Kondensator gespeicherten Ladung gewonnen werden kann. Dies wird durch die Anordnung von Fig. 2 ermöglicht.

In diesem Fall kann es auch vorteilhaft sein, Verstärker vorzusehen, die einerseits zwischen dem Kondensator BS und der gemeinsamen Verbindungsleitung zu den Torschaltungen 63 und 65 und andrerseits zwischen dem Kondensator 56 und den »5 Torschaltungen 64 und 66 eingefügt werden. Diese Verstärker, die eine hohe Eingangsimpedanz haben sollen, verhindern, daß der Kondensator durch eine zu niedrige Impedanz kurzgeschlossen wird, durch welche der Kondensator zu schnell entladen würde, ao so daß es unmöglich wäre, das zum Ablesen der Spannung gewonnene längere Zeitintervall vollständig auszunutzen.

Derartige zusätzliche Verstärker bedeuten nicht notwendigerweise erhöhte Kosten der Anlage, da Niederfrequenz-Kanalverstärker ohnedies üblicherweise in Multiplex-Fernsprechsystemen vorgesehen sind; derartige Verstärker könnten infolge des angehobenen Signalpegels an den Ausgängen der soeben erwähnten zusätzlichen Verstärker entfallen.

In F i g. 3 und 4 sind einige mögliche Ausführungsformen der Schaltung dargestellt, welche dem aus dem Kondensator 24, den Widerständen 33 bis 37 und der zusätzlichen Schaltung 38 bestehenden Teil der Schaltung von Fig. 1 entsprechen. Die Schaltung 38 ist in F i g. 3 und 4 durch eine äquivalente Gleichspannungsquelle 75 bzw. 79 ersetzt. Der Widerstand74 ist in Fig. 3 und 4 der Parallelschaltung von einigen oder allen der Widerstände 33 bis 37 äquivalent, der Kondensator 73 ersetzt den Kondensator 24 und seine Klemme 77 entspricht der Klemme24j von Fig. 1.

Die Anordnung von F i g. 3 ist derjenigen von F i g. 1 voll äquivalent. Eine etwas andere Ausführung ist in F i g. 4 gezeigt, in welcher die zusätzliche Spannung, welche in F i g. 3 unmittelbar von der Spannungsquelle 75 erhalten wird, über eine »Additionsschaltung« 78 geliefert wird, die aus einer entsprechenden Anordnung von Widerständen besteht. Das Vorhandensein dieser Schaltung führt jedoch zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Belastung des Kondensators 73. Es sind noch andere mehr oder weniger komplizierte Anordnungen möglich, von denen einige theoretisch einfacher als diejenige von Fig. 3 erscheinen können, doch hat sich in der Praxis diese Schaltung als die einfachste und wirksamste herausgestellt.

Es ist zu bemerken, daß sich die Erfindung nicht nur für ein Nachrichtensystem eignet, bei welchem der zuvor als Beispiel angegebene Sondercode verwendet wird, sondern auch für Systeme, welche andere herkömmliche Code verwenden, insbesondere jeden Code, der aus dem zuvor angegebenen Code durch Permutation von dessen Ziffern erhalten werden kann. Es können auch kompliziertere und willkürlichere Code verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Speicheranordnung von F i g. 1 durch eine entsprechende logische Schaltung ersetzt wird, deren Ausführung dem Fachmann keine Schwierigkeit bietet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Nichtlinearer Entschlüßler für ein elektrisches Pulscodemodulationssystem, bei welchem wiederkehrende Gruppen von codierten Impulsen mit konstanter Dauer und jeweils einem von zwei möglichen Signalzuständen verwendet werden, mit Einrichtungen zum Empfang der codierten Impulse von einer Übertragungsverbindung, einem Taktgeber, der durch die wiederkehrenden Impulsgruppen synchronisiert ist und Steuerimpulse abgibt, wenigstens einem Kondensator sowie zwei Gleichspannungsquellen, gekennzeichnet durch erste Schalteinrichtungen (26 bis 28), welche in einem durch einen Teil der Steuerimpulse bestimmten Zeitpunkt den Kondensator (24) mit der ersten Spannungsquelle (B₁) verbinden, so daß er auf deren Spannung aufgeladen wird, eine Anzahl von Widerständen (33 bis 37), zweite Schalteinrichtungen (13 bis 17, 19 bis 23, 47, 48, 38), welche durch die codierten Impulse und durch einen Teil der Steuerimpulse derart gesteuert werden, daß sie wenigstens einen Teil der Widerstände parallel zueinander schaltet und an einem gemeinsamen Punkt mit der zweiten Spannungsquelle (B₂) verbinden, erste Torschaltungen (32), welche durch einen Teil der Steuerimpulse derart gesteuert werden, daß sie in einem späteren Zeitpunkt den Kondensator mit den parallel geschalteten Widerständen verbinden, zweite Torschaltungen (39 bis 43), welche in einem noch späteren Zeitpunkt der in einem vorbestimmten Zeitintervall hinter dem vorhergehenden Zeitpunkt liegt, die Spannung am Kondensator abnehmen, und durch dritte (50, 53) Torschaltungen, welche durch einen Teil der Steuerimpulse derart gesteuert werden, daß sie die abgenommene Spannung einem Verbraucherkreis zuführen.

2. Entschlüßler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung aus einem ersten Paar von Spannungsquellen (B₁) und die zweite Spannung aus einem zweiten Paar von Spannungsquellen (B₂) ausgewählt werden, wobei jedes Paar zwei Spannungsquellen gleicher Spannung, aber entgegengesetzter Polarität enthält, und daß die Polaritäten der beiden ausgewählten Spannungsquellen stets entgegengesetzt sind.

3. Entschlüßler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Paare von Spannungsquellen aus einer Gleichspannungsquelle besteht, deren Mittelpunkt an Masse liegt.

4. Entschlüßler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der zweiten Spannungsquelle über die zweite Schalteinrichtung an eine Klemme der Parallelschaltung der Widerstände angelegt wird und daß die andere Klemme der Parallelschaltung durch die ersten Torschaltungen mit dem Kondensator verbunden ist.

5. Entschlüßler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator durch weitere von einem Teil

der Steuerimpulse gesteuerte Torschaltungen aus einem Paar von Kondensatoren (55, 56) ausgewählt ist.

6. Entschlüßler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schalteinrichtungen eine erste Gruppe von bistabilen Anordnungen (13 bis 17) enthalten, welche durch einen Teil der Steuerimpulse

nacheinander in Betrieb gesetzt werden und deren Eingängen die codierten Impulse zugeführt werden, und eine zweite Gruppe von bistabilen Anordnungen (19 bis 23) welche gleichzeitig durch einen Teil der Steuerimpulse gesteuert werden und deren Eingänge jeweils mit dem Ausgang einer der ersten bistabilen Anordnungen verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen