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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Demodulaiion einer
in höherer Form codierten phasensprungmodulierten Trägerschwingung mit Hilfe von
Produktmodulatoren sowie Aufteilung in zwei Teilsignale und Bildung von Taktsignalen
für die Synchronisierung des Taktgebers auf der Empfangsseite.
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Zur übertragung von Nachrichtensignalen ist die Phasenmodulation einer
Trägerfrequenz bekannt. Um eine Erhöhung der übertragungskapazität zu erreichen,
bedient man sich an Stelle der binären einer ternären, quaternären oder höhenwertigeren
Tastung.
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Da das zu übertragende Signal im allgemeinen in binärer Form vorliegt
und in gleicher Form auch wieder abgegeben werden muß, sind sende- und empfangsseitig
Umcodierungen erforderlich. Bei der quaternären Codierung werden zweckmäßig je zwei
aufeinanderfolgende binäre Schritte zu einem Dibit zusammengefaßt, wodurch die Telegrafiergeschwindigkeit
auf die Hälfte reduziert wird. Bei phasenmodulierter übertragung benutzt man die
vier Phasenlagen 0, 90, 180 und 270° und um die Vieldeutigkeit des demodulierten
Signals zu vermeiden, verwendet man die Phasendifferentialmodulation und kennzeichnet
beispielsweise das Schrittpaar TZ als Phasensprung -I--90°, das Schrittpaar ZT als
Phasensprung von -90°, das Schrittpaar TT als Phasensprung von 180° und das Schrittpaar
ZZ als »kein Phasensprung«. Bei der ternären Phasenmodulation werden drei vorzugsweise
um 120° gegeneinander versetzte Phasenlagen der Trägerschwingung benutzt. Die Information
wird nur durch die Phasensprünge von -I-120° bzw. von -120° und durch »kein Phasensprung«
gekennzeichnet. Demgemäß werden außerdem Ruhezustand, der beispielsweise dem Trennstromzustand
T des binären Signals entspricht, nur zwei Arten von Schrittpaarinformationen gebildet.
So kennzeichnet beispielsweise ein Phasensprung von -I-120° das SchrittpaarZT und
ein Phasensprung von -120° das Schrittpaar ZZ.
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Sende- und Empfangsschaltungen für diese Arten der Phasensprungmodulation
sind in ausreichendem Maße bereits bekannt.
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Zur Demodulation eines phasenmodulierten Trägerfrequenzsignals ist
der Phasenvergleich der Trägerphase eines empfangenen Schrittes mit der Trägerphase
des zuvor empfangenen Schrittes mit Hilfe von zwei Produktmodulatoren bekannt (deutsche
Patentschriften 1165 657, 1198 869 und 1142 898).
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Bei diesen Demodulationsverfahren erfolgt der Vergleich der Trägerphase
in einem empfangenen Dibit-Intervall mit der Trägerphase im zuvor empfangenen Intervall.
Der im Signal enthaltene Phasensprung wird aus dem Unterschied der Trägerphasen
in den aufeinanderfolgenden Intervallen erkannt. Praktisch wird das empfangene Signal
um die Dauer eines Dibit-Intervalls in einem Laufzeitglied verzögert und beispielsweise
um -I-45° und um -45° in der Phase gedreht. Sowohl das voreilend phasengedrehte
als auch das nacheilend phasengedrehte Signal werden je einem Eingangsklemmenpaar
von zwei Produktmodulatoren zugeführt, die über ihre zweiten Eingangsklemmpaare
außerdem das unmittelbar empfangene, also unverzögerte Signal erhalten. Die von
den beiden Modulatoren abgegebenen Basisband-Teilsignale werden dann zur Entzerrung
in der Intervallmitte abgetastet und zu einem binären Ausgangssignal decodiert.
Sowohl zur Mittenabtastung als auch zur Decodierung ist ein Takt (Dibit- bzw. Schrittakt)
erforderlich, der mit Hilfe der von den Signalflanken abgeleiteten Taktinformation
synchronisiert wird. In den Basisband-Teilsignalen am Ausgang der Modulatoren ist
bei Aufeinanderfolge gleichartiger Dibits keine Taktinformation enthalten. Da eine
solche zur Synchronisierung des Taktgebers der Empfangsseite notwendig ist, muß
dafür ein dritter Modulator mit entsprechenden Zusatzeinrichtungen vorgesehen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt einen Weg auf, wie dieser dritte
Modulator eingespart werden kann.
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Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß in bekannter Weise das
phasensprungmodulierte Signal einer Demodulatorschaltung zugeführt wird, die zwei
Modulatoren aufweist, denen das phasensprungmodulierte Trägerfrequenzsignal über
einen ersten Eingang unmittelbar und über einen zweiten Eingang über ein Verzögerungsglied
und in der Phase gedreht zugeführt wird, daß die Verzögerungszeit im Verzögerungsglied
gleich der halben Schrittdauer der codiert übertragenen binären Signale (Dibit-Intervall)
ist, daß mindestens in einem der beiden Ausgänge der Modulatoren bei jedem Phasensprung
im empfangenen Signal eine Taktinformation gewonnen wird und daß aus den am Ausgang
der Modulatoren auftretenden Signale durch eine einstellbare Schwellwertschaltung
Impulse abgeleitet werden, mit denen der örtliche Taktgeber synchronisiert wird.
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Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, daß durch Herabsetzung
der Verzögerungszeit auf eine halbe Schrittdauer (halbes Dibit-Intervall) in mindestens
einem der beiden Teilsignale am Ausgang der Modulatoren eine Taktinformation enthalten
ist. Durch die Verringerung der Verzögerungszeit auf die Hälfte eines Dibit-Intervalls
wird der Verzerrungsspielraum bei Schrittmittenabtastung auf theoretisch ± 25 %
der Dibit-Dauer eingeengt, gegenüber ± 50 0/a bei einer Verzögerungszeit in der
Größe des Dibit-Intervalls. Durch eine geeignete Art der Signalentzerrung am Ausgang
der beiden Produktmodulatoren läßt sich dieser Nachteil auf einfache Art und Weise
wieder beseitigen.
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Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels
und einiger Zeitdiagramme dargestellt: F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung
der quaternären Modulation; F i g. 2 zeigt das zugehörige Zeitdiagramm zu Fig. 1.
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In F i g. 1 ist das Blockschaltbild einer Empfangsschaltung für quaternäre
Phasenmodulation aufgezeigt. Im Zeitdiagramm in - F i g. -2 ist in Zeile a das binäre
Signal im Sender dargestellt, wobei das Signal die beiden binären Werte Trennstromzustand
T oder Zeichenstromzustand Z annehmen kann. Jeweils zwei aufeinanderfolgende binäre
Schritte werden zu einem Dibit-Intervall zusammengefaßt und jedem dieser Dibits
wird ein Phasensprung zugeordnet. Die Zeile b zeigt den im Sender dem binären Signal
zugeordneten Phasenverlauf. Daraus ist zu sehen, daß dem Schrittpaar (Dibit) TZ
ein -90° Phasensprung, dem Schrittpaar ZT ein -I-90° Phasensprung, dem
Schirttpaar
ZZ ein 180° Phasensprung und dem Schrittpaar TT »kein Phasensprung« zugeordnet ist.
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Die ausgezogene Kurve in Zeile c zeigt den Phasenverlauf am Empfängereingang
E (F i g. 1). Am Eingang des Empfängers befindet sich ein Bandpaß BP, dem
ein Begrenzerverstärker BV nachgeschaltet ist, in dem das unmittelbar empfangene
oder in eine höhere Frequenzlage umgesetzte Trägerfrequenzsignal verstärkt und amplitudenbegrenzt
wird. Anschließend wird das Trägerfrequenzsignal auf zwei verschiedene Wege verzweigt.
Dies erfolgt über einfache Verstärker V 1 bzw. V4, die einerseits ebenfalls
eine amplitudenbegrenzende Eigenschaft besitzen, andererseits als Trennstufe wirken
und damit Rückwirkungen auf den Eingang verhindern. Das trägerfrequente Signal wird
den beiden Produktmodulatoren M1, M2 zugeführt. Dabei wird das Signal über ein Verzögerungsglied
VG, das eine Laufzeit gleich der halben Dibit-Dauer bewirkt, und nach einer Phasendrehung
um .z/4 in einem Phasendrehglied P 1 und entsprechender Verstärkung (V 2) dem einen
Eingang des Modulators M1 zugeführt. Nach derselben Laufzeit, aber um -'/4.-1 in
einem Phasendrehglied P 2 gedreht und im Verstärker V 3 verstärkt, liegt das trägerfrequente
Signal an dem einen Eingang des Modulators M2. Die zweiten Eingänge der Modulatoren
M1 und M2 werden vom unverzögerten und in der Phase nicht gedrehten Trägerfrequenzsignal
nach einer Verstärkung (V1, V4) gesteuert.
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In F i g. 2 ist in den Zeilen c und d in den ausgezogenen Kurven der
Phasenverlauf des Trägerfrequenzsignals dargestellt, das unverzögert und in der
Phase nicht gedreht ist. Dieser Phasenverlauf entspricht somit dem Signal, das über
die Verstärker V 1 und V 4 an den zweiten Eingängen der Modulatoren M 1 und M 2
anliegt. In Zeile c zeigt die gestrichelte Phasenkurve den Phasenverlauf des im
Verzögerungsglied VG verzögerten und in der Phase um #T/4 (-I-45°) gedrehten Signals,
das über den Verstärker V2 dem einen Eingang des Modulators M1 zugeführt wird. Das
Modulationsprodukt verläuft nach Beseitigung der Anteile höherer Frequenz in einem
Tiefpaß TP 1 entsprechend dem Signal in Zeile e.
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In entsprechender Darstellung zeigt der gestrichelt eingetragene Phasenverlauf
in Zeile d das in der Phase um -1/4 a (-45°) gedrehte und im Verzögerungsglied verzögerte
Signal, das über den Verstärker V3 an dem einen Eingang des Modulators M2 anliegt.
Das im Modulator M2 entstehende Produkt ist nach Beseitigung der Anteile höherer
Frequenz am Ausgang des Tiefpasses TP 2 in Zeile f dargestellt.
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Mit Hilfe geeigneter Einrichtungen z. B. Schmitt-Triggern (S1,
S2) oder Multiarschaltungen werden insbesondere die negativen Flanken
der in den Zeilen c und f dargestellten Teilsignale so versteilert, daß zu den Zeitpunkten
der Nulldurchgänge Impulse abgeleitet werden können (Zeilen g und h in F i g. 2),
die zum Umlegen der Kippschaltungen K 1 bzw. K 2 ausreichen. Durch die am Ausgang
der Schmitt-Triggerschaltungen S1 und S2 entstehenden Impulse werden die beiden
Kippstufen K 1 und K 2 aus ihrer Ruhelage in die Arbeitslage gelegt. Die Kippschaltungen
werden jeweils durch den nächstfolgenden Impuls des Dibit-Taktes, der vom Taktgeber
TG am Ausgang a abgegeben wird, wieder in die Ruhestellung zurückgelegt (Zeilen
k und 4. Den am Ausgang a des Taktgebers TG auftretenden Takt zeigt
Zeile i, während der am Ausgang b des Taktgebers auftretende Schrittakt
in Zeile m dargestellt ist. Die von den Kippvorgängen der Kippschaltungen K1 und
K2 abgeleiteten negativen Impulse, die mit den Nulldurchgängen der Teilsignale in
den Zeilen e und f zeitlich übereinstimmen, werden in einem Gatter G1 zusammengefaßt
und dienen als Synchronisierimpulse für den örtlichen Taktgeber TG. Die von
den Kippvorgängen derselben Kippschaltungen (Zeilen k und l) abgeleiteten
positiven Impulse kennzeichnen die Information der beiden Teilsignale in entzerrter
Form und betätigen die aus den Kippschaltungen K3, K4, K5 bestehende Decodiereinrichtung,
deren Wirkungsweise ohne Schwierigkeiten aus den Zeilen n, o und p der F i g. 2
ersehen werden kann. Am Ausgang A der Kippschaltung K5 (Zeile p) stehen die binären
Signale wieder zur Verfügung, so wie sie Zeile a zeigt.