DE1248702B - Verfahren und Anordnung zur Datenübertragung im Mehr pegelcode - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

-H041;H04j

■'-— ¹F-C--'^x

Deutsche Kl.: 21 al - 7/03' ■

Nummer: 1248 702

Aktenzeichen: J 28580 VIII a/21 al

Anmeldetag: 16. Juli 1965

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Datenübertragung im Mehrpegelcode.

Bekanntlich ist es in solchen Übertragungssystemen schwierig, eine Spannung zu bestimmen, die zum Vergleich mit einer Bezugsspannung für die Steuerung der automatischen Regelung des Verstärkungsfaktors benutzt werden kann. Tatsächlich kann man weder den Durchschnittswert des empfangenen Signals über mehrere Modulationsperioden hinweg verwenden, wie es bei sinusförmig modulierten Signalen der Fall ist, noch den Signalpegel zu bestimmten Zeitpunkten wie bei Fernsehen. Es ist schon vorgeschlagen worden, dem Informationssignal einer solchen Frequenz hinzuzufügen, daß es leicht vom Informationssignal zu trennen ist, und dieses Sinussignal zur Steuerung des Verstärkungsfaktors zu verwenden. Falls sich aber die Eigenschaften der Übertragungsleitung mit der Frequenz verändern, ist eine solche Regelung unvollkommen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Übertragungsverfahren anzugeben, das eine wirksame Regelung unter alleiniger Verwendung des Informationssignals erlaubt. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal eines empfängerseitigen, aus Schwellwertdetektoren bestehenden und von. einer Bezugsspannungsquelle gespeisten Decoders eine erste logische Schaltung zur Abgabe von Signalen veranlaßt, die von dem Absolutbetrag der Signalamplitude am Decoderausgang abhängen, daß die Ausgangssignale der ersten logischen Schaltung mit dem empfangenen, demodulierten Signal verglichen werden, daß ein von der Differenz zwischen der Amplitude des empfangenen Signals und dessen Sollwert abhängiges Fehlersignal erzeugt wird und daß dieses Fehlersignal das Verhältnis der empfangenen Signalamplituden zu den Bezugsspannungen regelt.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das empfangende Signal in einem zu dem Decoder geschalteten Verstärker in Abhängigkeit von dem Fehlersignal verstärkt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Bezugsspannungen des Decoders in Abhängigkeit von dem Fehlersignal variiert.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist so getroffen, daß die Eingangsschaltung des Empfängers aus der Reihenschaltung eines Verstärkers, eines Demodulators und eines festen Tiefpasses besteht, dessen Ausgänge einerseits mit dem Decoder, andererseits mit dem Vergleicher verbunden sind, daß der Ausgang des Decoders über eine erste logische Schaltung an den Vergleicher angeschlossen ist, der außerdem mit dem Verfahren und Anordnung zur Datenübertragung im Mehrpegelcode

Anmelder: '

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: :■

Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Dale L. Critchlow,

St. Laurent, Alpes-Maritimes (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Juli 1964

(7439 Alpes-Maritimes)

Ausgang des Taktgebers verbunden ist, daß der Ausgang des Vergleichers über, einen frequenzselektiven Verstärker und einen vom Taktgeber gesteuerten Gegentaktmodulator ,auf einen zweiten Tiefpaß geschaltet ist.

Insbesondere ist die Anordnung so getroffen, daß der Ausgang des zweiten Tiefpasses mit dem Steuereingang des Verstärkers verbunden ist.

Es ist jedoch auch möglich, den Ausgang des zweiten Tiefpasses mit einer dem Decoder zugeordneten variablen Bezugsspannungsquelle zu verbinden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Verlauf des Modulationssignals und des durch die Modulation entstehenden Signals in einem erfindungsgemäßen Übertragungssystem,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers, der zum Empfang eines derartigen Signals eingerichtet ist,

Fig. 3 ein genaueres Schaltbild der Schaltungen für die Erzeugung des Fehlersignals und

,,Fig. 4 das Blockschaltbild eines anderen erfindungsgemäßen Empfängers.

709 639/368

In der Beschreibung wird angenommen, daß die Signalelemente vier verschiedene Werte annehmen können, die z. B. den binären Zahlen 00, 01, 10 und 11 entsprechen. Es versteht sich jedoch, daß das beschriebene Verfahren auch auf andere Codierungssysteme anwendbar ist, wie z. B. das Dezimalsystem. In Fig. 1 stellt die Kurvet die Form des Modulationssignals dar; jedes Signalelement wird durch eine Spannung dargestellt, die einen der folgenden vier Werte annehmen kann:

+ 3VoIt, -3VoIt, +1VoIt, -IVoIt.

(das vom Tiefpaß 3 weitergeleitet wird) mit einem Bezugssignal, das einen der folgenden Werte hat:

+3 Volt, wenn die empfangenen Signale A und Φ entsprechen,

+1 Volt, wenn die, empfangenen Signale ~Ä und Φ entsprechen,

— 3 VoIt₁ wenn die empfangenen Signale A

und <P entsprechen, und

— 1 Volt, wenn die empfangenen Signale Ά

und i> entsprechen.

Dieses Signal moduliert eine Trägerwelle, und es

faktor, einer Demodulationsschaltung 2, einem ersten Tiefpaßfilter 3, einer ersten Bezugsspannungsquelle 4, Schwellwertdektoren 5 und 6, die jeweils ein Signal für Eingangsspannungen oberhalb

Dieser Vergleich wird zu Zeitpunkten ausgeführt, die durch die aus dem Taktgeber 10 kommenden

ergibt sich "daraus ein durch die Kurve B darge- 15 Abtastsignale S bestimmt werden. Das Resultat des stelltes Signal, dessen Amplitude derjenigen des Vergleichs ergibt eine Folge positiver Impulse, wenn Modulationssignals entspricht und dessen Phase mit der Verstärkungsfaktor zu groß ist, und eine der Polarität des Modulationssignals übereinstimmt. Folge negativer Impulse, wenn der Verstärkungs-Der in Fig. 2 gezeigte Empfänger besteht aus faktor zu klein ist; die Amplitude dieser einem Verstärker 1 mit veränderlichem Verstärkungs- 20 Impulse ist eine Funktion der Änderung des

Verstärkungsfaktors gegenüber dem normalen Wert. Die Impulsfrequenz ist gleich der Übertragungsfrequenz der Signale. Die Impulse werden, dem selektiven Verstärker 13 zugeführt» der auf diese

+2 Volt bzw. unterhalb —2 Volt liefern, einer 25 Frequenz abgestimmt ist. Die am Ausgang des ersten logischen Schaltung 7, die die Ausgänge der selektiven Verstärkers 13 erhaltenen Schwingungen Schwellwertdetektoren 5 und 6 verknüpft und ein haben eine Amplitude, die der Grundkomponente Signal erzeugt, wenn die Amplitude des empfangenen des vom Vergleicher 12 gelieferten Eingangssignals Signals den absoluten Wert von 2 Volt überschreitet, proportional ist. Daher ist diese Amplitude auch einen Phasendetektor 8, der ein Signal liefert, wel- 30 genau proportional derjenigen der Impulse, die das ches die Phase des empfangenen Signals angibt, und Eingangssignal bilden. Die Phase dieser Schwinguneiner zweiten logischen Schaltung 9 zur Wiederher- gen kann je nachdem,, ob die Impulse positiv oder stellung der Informationssignale. Diese Wiederher- negativ sind, zwei entgegengesetzte Werte annehmen, stellung geht aus von den die Amplitude und die Die Schwingungen werden dem Gegentaktmodulator Phase darstellenden Signalen, die von . den Schal- 35 14 zugeführt,, der an seinem zweiten Eingang ein tungen 7 und 8 geliefert werden, sowie von den Rechtecksignal derselben. Frequenz, das von dem Zeitsignalen, die von dem Taktgeber 10 geliefert Taktgeber 10 geliefert wird,, empfängt. Die Gesamtwerden, welche von den Ausgangssignalen der De- periode dieses Signals ist gleich der Dauer eines modulatorschaltung 2 gesteuert werden können. Elements des im Empfänger empfangenen Signals, Alle diese Schaltungselemente gehören zum be- 4° und seine Phase ist so beschaffen, daß, seine Nulldurchgänge mit denen der Schwingungen zusammenfallen, die am Ausgang des, Verstärkers 13 erzeugt werden. Das Resultat, der Modulation ist eine Gleichrichtung der Schwingungen in einem von ihrer Phase, 45 abhängigen Sinne.. Die gleichgerichteten Schwingungen werden durch den zweiten Tiefpaß 15 gefiltert,, dessen Ausgangssignal das Fehlersignal ist,, das zur Änderung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers i verwendet wird.

50 Bei den Schaltungen 13, 14 und 15 kann es sich um bekannte Anordnungen handeln, die hier nicht im einzelnen beschrieben· werden. Das Schaltschema der Schaltungen 11 und 12 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Bezuggsspannungen + 3 Volt und -F-ί Volt 55 werden mittels einer geregelten Quelle von + 6 Volt und eines aus dea Widerständen 21» 22,, 23,, 24 be-Der Vergleicher 12 empfängt die Signale der stehenden Spannungsteilers erzeugt Die Bezugs-Amplitude Ä oder ~Ä, die von der Schaltung 7 ge- spannungen — 1 Volt und —3 Volt werden in gleiliefert werden, und das Signal der Phase Φ oder¥, eher Weise mittels einer geregelten — 6 Volt-Quelle das von dem Phasendetektor 8 geliefert wird. Das 60 und der Widerstände 25 bis 28 abgeleitet Die eine Signal Ä zeigt an, daß der absolute Betrag der Am- große Kapazität aufweisenden Kondensatoren 29 plitude des empfangenen Signals oberhalb 2 Volt und 30 sorgen für die Stabilität dieser Spannungen, liegt, und das Signal Z zeigt an, daß ihr Betrag dar- Die Punkte Pl, PZ, P% F4, von denen die Bezugsunter liegt. Das Signal Φ zeigt an,, daß die Phase spannungen abgegriffen werden, sind an die Emitter gleich 0° ist (d.h., daß das, Modulationssignal positiv 65 der vier Transistoren Γ1, TlL,, Γ3 bzw. Γ 4 angeist), und das Signal ¥ zeigt an, daß sie gleich 180° schlossen. Dabei handelt, es sich um NPN-Tranist (d. h., daß das Modulationssignal negativ ist). Die sistoren, die praktisch symmetrisch sind. Die Basen Schaltungen 12 vergleichen das empfangene Signal R dieser Transistoren können jeweils in der nach

kannten Stand der Technik und werden hier nicht im einzelnen beschrieben.

Die Elemente, die dazu dienen, eine automatische Regelung des Verstärkungsfaktors zu bewirken, sind:

' eine zweite Bezugsspannungsquelle 11,

eine Gruppe von Vergleichs- und Abtastsehaltungen 12,

ein selektiver Verstärker 13, dessen Regelzeit gleieh der Dauer eines Signalelements ist, ein Modulator 14, der diese Signale unter der Einwirkung eines von den Zeitsteuersclialtwrtgen gelieferten Signals moduliert, und ein zweites Tiefpaßfilter 15.

stehend beschriebenen Weise, auf Spannungen von etwa — 6 oder + 12 Volt gebracht werden. Im ersteren Fall ist der Transistor nichtleitend, im zweiten ist er gesättigt, seine Impedanz ist praktisch gleich Null, und sein Kollektor hat dieselbe Spannung wie sein Emitter.

Das am Ausgang des ersten Tiefpaßfilters 3 (s. Fig. 1) entstehende Signal R wird zum Mittelabgriff der Primärwicklung eines Transformators 31 übertragen. Die Enden dieser Primärwicklung sind direkt an die Kollektoren der Transistoren T 2 und Γ 4 und über Widerstände Rl bzw. R3 an die ' Kollektoren der Transistoren Tl und Γ 3 angeschlossen. Widerstände R2 und R4 sind den Halbwicklungen 31a und 316 der Primärwicklung parallel geschaltet. Die Sekundärwicklung ist mit dem Eingang eines Emitterfolgeverstärkers 32 verbunden.

Die Steuerspannungen der Transistoren Π bis Γ 4 werden von logischen Schaltungen geliefert, die die Impulse, welche die, Amplitude und die Phase des empfangenen Signals darstellen (A oder ~K, Φ oder Φ) mit den von dem Taktgeber 10 gelieferten Abtastimpulsen S verknüpfen, derart, daß während der Dauer jedes Zeitimpulses jeweils nur ein Transistor leitend werden kann.

Die Impulse S, Φ, 1>, A, ~Ä werden durch die Verstärker 33, 34, 35, 36 bzw. 37 verstärkt. Nur der Verstärker 37 ist genauer dargestellt, da die anderen ihm gleichen. Er besteht im wesentlichen aus einem Transistor 37 a, der normalerweise nichtleitend ist und bei Auftreten des Impulses A leitend wird. Wenn der Transistor leitet, fällt die Spannung an seinem Kollektor auf —6 Volt ab. Wenn er gesperrt ist, bildet der Widerstand 37 & des Kollektorkreises einen Spannungsteiler mit den logischen Schaltungen, an die der Kollektor angeschlossen ist.

Die logischen Schaltungen 38, 39, 40, 41 sind UND-Schaltungen für negative Impulse. Da die logischen Schaltungen einander gleichen, ist hier nur die Schaltung 41 im einzelnen dargestellt. Diese Schaltung verknüpft die Impulse ~Ä, "Φ und S. Wenn z. B. der Impuls ~A nicht vorliegt, ist der Transistor 37 a nichtleitend. Der Strom, der dann über die Widerstände 37 b, die Diode 41a und die Widerstände 41 & und 41c fließt, erzeugt an der Basis des Transistors 41 d eine Spannung, die ausreicht, um den Transistor leitend zu machen; die Spannung am Kollektor dieses Transistors erhält einen Wert von etwa — 6 Volt. Wenn dagegen die drei Impulse ~Ä, Φ und S vorliegen, ist der Transistor 41 d nichtleitend. Dann steigt die Spannung an seinem Kollektor wieder an und läßt den Transistor Γ 4 leitend werden, dessen Kollektor dadurch auf die Bezugsspannung von — 1 Volt gebracht wird. Es erscheint daher an den Klemmen des Widerstandes R 4 eine Spannung, die gleich der Differenz zwischen der durch Abtasten des empfangenen Signals erlangten Spannung und der besagten Bezugsspannung ist. Die Dauer dieser Spannung ist gleich derjenigen des Abtastsignals S.

Falls im folgenden Zeitintervall das Element des empfangenen Signals einer normalen Spannung von — 3 Volt entspricht, werden den Schaltungen 36, 35 die Impulse A und Φ zugeführt; während der Dauer des Abtastsignals S machen diese Ampulse den Transistor T 3 leitend, dessen Kollektor daher auf eine Spannung von —3 Volt gebracht wird. Ein Bruchteil der Differenz zwischen dem Pegel des Abtastsignals und dieser Bezugsspannung erscheint an den Klemmen des Widerstandes R 4. Die Größe der Widerstände R 4 und 2C3 wird derart bestimmt, daß man für einen bestimmten Verstärkungsfaktor der Eingangsschaltung des Empfängers ein Fehlersignal einer bestimmten Amplitude erhält, d. h., daß der Wert des Widerstandes A3 etwa doppelt so groß sein muß., wie. der Widerstand, der aus R 4 und dem

ίο dazu parallelgeschalteten Transformator 31 besteht.

In gleicher Weise würden die Impulse \Ä und Φ

das Einsehalten des Transistors T 2 während der Dauer des Impulses 5 und die Impulse A und Φ das Einschalten des Transistors Tl während der Dauer desselben Impulses bewirken. Man würde also an den Klemmen des Widerstandes Rl im ersteren Fall einen Impuls erhalten, dessen Amplitude gleich der Differenz zwischen dem Pegel des Abtastsignals und dem Bezugspegel ist, und im letzteren Fall nur einen Bruchteil dieser Differenz, da die Amplituden der erhaltenen Impulse für einen bestimmten Wert des Verstärkungsfaktors nahezu gleich sind. Die Polarität der erlangten Impulse ist eine Funktion des Vorzeichens der gemessenen Differenz. Für eine bestimmte Richtung der Veränderung des Verstärkungsfaktors hat der Strom, der in der Primärhalbwicklung 31a im Fall eines positiven empfangenen Signals entsteht, dieselbe Richtung wie der Strom, der in der Primärhalbwicklung 316 entsteht, wenn das empfangene Signal negativ ist. Diese Halbwicklungen haben den gleichen Wickelsinn, so daß solange die Veränderung des Verstärkungsfaktors gegenüber seinem Normalwert dieselbe Richtung beibehält, die auf der Sekundärwicklung des Transformators 31 entstehenden Impulse dieselbe Polarität haben, ganz gleich, welche Polarität das Signalelement hat.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung wird die erhaltene Impulsfolge verwendet, um mittels des selektiven Verstärkers 13, des Gegentaktmodulators 14 und des zweiten Tiefpaßfilters 15 eine Fehler-• spannung zu bilden, die benutzt wird, um den Verstärkungsfaktor der Eingangsschaltung 1 so zu modifizieren, daß er auf seinen Normalwert zurückgeführt wird.

Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform der Anordnung dar. In dem in F i g. 4 dargestellten Empfänger ist der Verstärkungsfaktor der Schaltung 1 konstant^während die Bezugsj3gj^jjäng_Fjjii3dioilder

^ ^ ii i d

ren Schaltungen,
bis 4, gleichen den mit den gleichen Bezugszeichen in Fig. 2 versehenen Schaltungen. Die Schaltung 4 liefert an Stelle feststehender Spannungen von 55+2 Volt, 0 Volt und —2 Volt Spannungen, welche eine Funktion der Verschiebung zwischen den Pegeln der Abtastsignale und den für die logischen Schaltungen gewählten Bezugspegeln (+3, +1, —1 oder -3VoIt) sind.

Claims (6)

Patentansprüche: .

1. Verfahren zur Datenübertragung im Mehrpegelcode, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal eines empfängerseitigen, aus Schwellwertdetektoren bestehenden und von einer Bezugsspannungsquelle gespeisten Decoders eine erste logische Schaltung zur Abgabe von Signalen veranlaßt, die von dem Absolutbetrag

der Signalamplitude am Decoderausgang abhängen, daß die Ausgangssignale der ersten logischen Schaltung mit dem empfangenen, demodulierten Signal verglichen werden, daß ein von der Differenz zwischen der Amplitude des empfangenen Signals und dessen Sollwert abhängiges Fehlersignal erzeugt wird und daß dieses Fehlersignal das Verhältnis der empfangenen Signalamplituden zu den Bezugsspannungen regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangene Signal in einem zu dem Decoder geschalteten Verstärker in Abhängigkeit von dem Fehlersignal verstärkt wird. ,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungen des Decoders in Abhängigkeit von dem Fehlersignal variiert werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung des Empfängers aus der Reihenschaltung eines Verstärkers (1), eines Demodulators (2) und eines ersten Tiefpasses (3) besteht, dessen Ausgänge einerseits mit dem Decoder (5, 6, 8), andererseits mit dem Vergleicher (12) verbunden sind, daß der Ausgang des Decoders über eine erste logische Schaltung (7) an den Vergleicher (12) angeschlossen ist, der außerdem mit dem Ausgang des Taktgebers (10) verbunden ist, daß der Ausgang des Vergleichen

(12) über einen frequenzselektiven Verstärker

(13) und einen vom Taktgeber (10) gesteuerten Gegentaktmodulator (14) auf einen zweiten Tiefpaß geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Tiefpasses (15) mit dem Steuereingang des Verstärkers (1) verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Tiefpasses (15) mit einer dem Decoder zugeordneten variablen Bezugsspannungsquelle (4) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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