DE1462960B2 - Phasensteuerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasensteuerschaltung für Datenübertragungssysteme zur Erzeugung eines ίο Synchronsignals aus den impulsförmigen, beispielsweise binär kodierten Eingangssignalen einer Empfangsstelle auf digitalem Wege unter Verwendung eines Oszillators als Zeitbasis, der auf einer 2"-fachen Frequenz der Arbeitsfrequenz des Empfängers schwingt und eines als Frequenzteiler geschalteten Binärzählers.

Rein analog arbeitende Phasensteuerschaltungen sind insbesondere aus der Fernsehtechnik bereits bekannt. Sie sind jedoch aufwendig, empfindlich und wenig stabil.

Bekanntlich ist es auch bei Impulsübertragungssystemen und bei binär arbeitenden Datenübertragungssystemen, die Telefoniekanäle verwenden, notwendig, auf der Empfangsseite ein Gerät vorzusehen, das die Synchronisation sicherstellt. Man weiß, daß die Synchronisierfrequenz aus den empfangenen Signalen selbst abgeleitet werden kann. Die empfangsseitig erzeugten Synchronisiersignale können für folgende Vorgänge verwendet werden:
entweder, um die Verteilung der verschiedenen Bestandteile eines bestimmten Zeichens und der verschiedenen Zeichen einer bestimmten Nachricht sicherzustellen,

oder um die empfangenen Signale zu regenerieren und dadurch die Übertragungsqualität zu verbessern. Diese Regenerierung fußt auf der Feststellung der halben Impulsdauer der empfangenen Signale.

Ein Teil der bekannten empfangsseitigen Synchronisierschaltungen für gesendete Signale gliedert sich in die folgenden beiden Arten auf:

Die erste Art besteht aus einem durch Impulse erregten Schwingkreis. Die Frequenz dieses aus einer Spule und einem Kondensator gebildeten Schwingkreises ist gleich der Sendefrequenz der Binärzeichen. Üblicherweise wird dieser Schwingkreis durch die empfangenen Rechtecksignale oder vorzugsweise durch die durch Differentiation der Rechtecksignale erhaltenen Signale erregt, wodurch man einen mehr oder weniger zufriedenstellenden Schwingzustand an den Klemmen dieses Schwingkreises erhält. Zwar erhält man durch Verwendung qualitativ hochwertiger Bauelemente einen relativ stabilen Schwingkreis und die temperaturabhängige Änderung seiner Frequenz kann gering sein, es bleibt jedoch das Problem der Dämpfung: Wenn in dem empfangenen Signal lange Zwischenräume den Impulsen gleicher Polarität vorhanden sind, so klingt die Schwingkreisspannung exponentiell ab. Dieses Abklingen kann so stark sein, daß das Signal nicht mehr verwendbar ist, und es ist außerdem von einer Verlängerung der scheinbaren Periodendauer begleitet, was auch als Phasenmodulation aufgefaßt werden kann. Solche Schaltungen arbeiten daher recht unbefriedigend, trotz der Vorkehrungen, die bei ihrem Aufbau getroffen werden.

Die zweite Art von Synchronisierschaltungen macht Gebrauch von der besonderen Eigenschaft, die die der Klasse der nichtlinearen Oszillatoren angehö-

rigen Multivibratoren haben und die darin besteht, daß sie sich leicht synchronisieren lassen. Diese nichtlinearen Schwingungen sind jedoch nicht stabil, und dieser Mangel tritt in Gestalt schlechter Frequenzstabiltät und insbesondere großer Temperaturempfindlichkeit in Erscheinung: Wenn im empfangenen Signal große Zwischenräume zwischen Impulsen gleicher Polarität vorhanden sind, erhält der Multivibrator keine Synchronisationsimpulse, und demzufolge kann sich währenddessen seine Frequenz in nicht unerheblichem Umfang verschieben.

Schließlich ist aus der allgemeinen Theorie der Oszillatoren bekannt, daß lineare Oszillatoren, d. h. Sinusoszillatoren, sehr stabil, aber nicht synchronisierbar sind. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 066 609 ist es auch bereits bekannt, daß derartige Sinusoszillatoren, insbesondere Normalgeneratoren hoher Frequenzkonstanz prinzipiell auch zürn Synchronisieren von Nachrichtenempfangseinrichtungen verwendet werden können.

Eine Phasensteuerschaltung, die von dieser Möglichkeit Gebrauch macht und für einen Synchron-Telegraphieempfänger bestimmt ist, ist aus der deutschen Auslegeschrift 1128 460 bekannt. Sie enthält einen Sinusoszillator, dessen Ausgangssignal an einen steuerbaren Frequenzteiler gelangt, auf welchen ein zweiter Frequenzteiler folgt, der zwei gegenphasige Rechtecksignale abgibt; deren Phasen werden mit einem aus dem Eingangssignal abgeleiteten impulsförmigen Signal in einer Schwellwertschaltungen enthaltenden Prüfeinrichtung verglichen. Die Ausgangssignale dieser Schwellwertschaltungen ändern die Ausgangsfrequenz des ersten Frequenzteilers durch kurzzeitige Erhöhung oder Erniedrigung seines Teilerverhältnisses in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der etwaigen Phasenabweichung zwischen dem Eingangssignal und den von dem zweiten Frequenzteiler abgegebenen Signalen. Diese Phasensteuerschaltung vermag auf Grund ihrer analogen Arbeitsweise nicht zu befriedigen. Insbesondere stellt die Verwendung von Analogsignalen zur Änderung des Teilerverhältnisses einer Frequenzteilerschaltung für sinusförmige Signale, die selbst nicht sehr stabil und insbesondere temperaturabhängig ist, eine erhebliche Quelle für Ungenauigkeiten und Unstabilitäten der gesamten Synchronisierschaltung dar.

Demgegenüber ist aus der deutschen Auslegeschrift 1103 386 bereits eine Synchronisierschaltung fürPCM-Mehrkanal-Nachrichtenübertragungssysteme bekannt, die zumindest den Vorteil weitgehend digitaler Arbeitsweise hat. Diese speziell dem PCM-Übertragungsverfahren angepaßte Schaltung beruht darauf, daß im Empfänger aus dem ankommenden Signal eine Impulsfolge abgeleitet wird, die einen Taktgenerator synchronisiert, durch den ein Hilfsimpulsgenerator gesteuert wird, der eine Rahmenimpulsfolge erzeugt, die mit einem Ausgangssignal des von dem Taktgenerator synchronisierten Kanalverteilers in einer Vergleichsstufe verglichen wird, welche bei fehlendem Synchronismus pro Pulsrahmen einen Fehlerimpuls erzeugt, der dazu dient, aus der von dem Taktgenerator gelieferten Impulsfolge einen Taktimpuls auszublenden. Unbefriedigend ist an dieser Schaltung, daß es sich bei dem Taktgenerator um einen Rechteckgenerator handelt, der über einen Resonanzkreis synchronisiert wird, den aus dem Empfangssignal gewonnene Hilfssynchronisierimpulse anstoßen. Die Mangel von Rechteckgeneratoren einerseits und von auf dem Resonanzprinzip beruhenden Synchronisierimpulserzeugern andererseits wurden bereits eingangs erwähnt. Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil dieser bekannten Phasen-Synchronisierschaltung beruht darauf, daß infolge der Technik des Ausblendens jeweils eines Taktgeneratorimpulses Synchronismus nur dadurch hergestellt werden kann, daß die empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse gegenüber den empfangenen Synchronisierimpulsen so lange verlangsamt werden, bis letztere erstere gewissermaßen eingeholt haben, was bei nur geringfügiger Phasennacheilung der empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse in bezug auf die empfangenen Synchronisierimpulse ersichtlich wesentlich länger dauert, als wenn erstere beschleunigt würden.

Von dieser Möglichkeit macht die aus der deutschen Auslegeschrift 1163 902 bekannte Schaltung der eingangs genannten Gattung Gebrauch. Die Schaltung enthält einen Taktgeber, der auf einem Vielfachen der Frequenz der empfangenen Synchronisierimpulse arbeitet und dem eine erste binäre Zählschaltung nachgeschaltet ist, die die empfangsseitig · erzeugten Synchronisierimpulse abgibt. Ferner enthält die Schaltung eine zweite binäre Zählschaltung, die über eine Signaleingangsschaltung immer dann zu einem Zählbeginn veranlaßt wird, wenn ein Übergang von einem binären Zustand zum anderen der empfangenen Signale auftritt. Diese zweite binäre Zählschaltung ist ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler, dessen Zählrichtung durch eine Zählrichtungssteuerschaltung von der vorletzten Stufe der ersten Zählschaltung periodisch umgesteuert wird und der durch die Vorderflanke des nächsten empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulses stillgesetzt wird, so daß die auf Beginn und Ende eines empfangenen Synchronisierimpulses bezogenen Zählerstände ein Kriterium für die Phasenlage zwischen den empfangenen und den empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulsen darstellen. Aus dieser Phasenlage wird ein Steuerkriterium abgeleitet, das über eine Fehlerkorrekturschaltung bei Voreilen der empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse die Unterdrückung von Taktimpulsen am Eingang der ersten Zählschaltung, bei Nacheilen der empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse die Einspeisung der Taktimpulse in die zweite Stufe der ersten Zählschaltung bewirkt, bis der Synchronismus hergestellt ist. Die Arbeitsweise dieser Phasensteuerschaltung beruht also im Prinzip darauf, daß zunächst mittels des Vorwärts-Rückwärts-Zählers festgestellt wird, ob Phasenvoreilung oder Phasennacheilung der empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse in bezug auf die Eingangsimpulse vorliegt und welche Größe dieser Phasenunterschied hat und daß dann bei Phasenvoreilung der Eingang der ersten Zählschaltung für die Taktimpulse gesperrt, mit anderen Worten also Taktimpulse ausgeblendet werden, während bei Phasennacheilung eine Beschleunigung der empfangsseitig erzeugten Synchronisierimpulse dadurch erreicht wird, daß durch Umschaltung der ersten Zählschaltung deren erste Zählstufe übersprungen wird. Nachteilig ist hieran in erster Linie der erhebliche Aufwand an Schaltungsmitteln, insbesondere der Vorwärts-Rückwärts-Zähler und die für diesen benötigten Steuerschaltungen. Zum weiteren macht sich diese Schaltung nicht die Vorteile der Verwendung eines Sinusoszillators als Taktgenerator zu eigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Phasensteuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau hohe zeitliche Stabilität und Konstanz mit schnellstmöglicher Synchronisierbarkeit durch die Eingangsimpulse verbindet, auch wenn diese zwischendurch über eine längere Zeitspanne hinweg ausbleiben.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Phasensteuerschaltung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Oszillator ein Sinusoszillator ist, dessen Ausgangssignale über einen Impulsgenerator und Torschaltungen auf den Binärzähler gelangen, der zwei zueinander gegenphasige Rechtecksignale mit der doppelten Arbeitsfrequenz an einen aus zwei Koinzidenzschaltungen bestehenden Vergleicher liefert, der ihre Phasenlage mit der Phasenlage der Eingangsimpulse vergleicht und im Fall einer Phasenvoreilung gegenüber den Eingangsimpulsen an die Torschaltungen ein Signal liefert, das diese für die Dauer eines Impulses sperrt, im Fall der Phasennacheilung einen zusätzlichen Impuls auf den Binärzähler gelangen läßt.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung beruht auf der für die Erfindung wesentlichen Erkenntnis, daß es keineswegs notwendig ist, den Phasenunterschied zwischen den in Synchronismus zu bringenden Signalen quantitativ zu messen. Vielmehr· läßt sich Synchronismus auch dadurch herstellen, daß lediglich das Vorzeichen des Phasenunterschiedes festgestellt und dann eine Korrektur der Phasenlage des einen Signals um stets den gleichen (kleinen) Phasenbruchteil in der richtigen Richtung durchgeführt wird, und dies so lange, bis Synchronismus hergestellt ist. Diese Erkenntnis ermöglichte den vorteilhaften einfachen Aufbau der Schaltung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verwendung eines Sinusoszillators, dessen fehlende Synchronisierbarkeit auf Grund der gewählten Arbeitsweise nicht mehr in Erscheinung tritt, der aber andererseits dafür sorgt, daß ein Synchronsignal auch dann abgegeben werden kann, wenn am Eingang der Schaltung längere Zeit keine Impulse oder ein sehr langer Impuls eintreffen.

Der durch die genannte Arbeitsweise erzielte Vorteil bedarf noch einer etwas ausführlicheren Erläuterung, die nachfolgend gegeben wird.

Der Empfänger wird dadurch mit dem Eingangssignal in Phase gebracht, daß der Zähler in einen bestimmten Zustand, beispielsweise dem Zustand »0«, im Augenblick des Anstieges oder Abfalles der empfangenen Binärsignale gebracht wird. Die Schaltung besitzt eine Rückführung oder Schleife, wodurch der Inhalt des Zählers von den empfangenen Impulsen gesteuert wird, was auf rein digitalem Wege geschieht. Ganz allgemein besitzt das empfangene Signal (Signal am Eingang) charakteristische Übergänge (Anstieg— Abfall), die durch eine vom Steueroszillator des Senders genau bestimmte Zeit voneinander getrennt sind. Diese Zeit ist

Tp =

fe '

oder auch ein Vielfaches dieser Zeit, wenn Zeichen, auftreten, bei denen zwischen den aufeinanderfolgenden Signalen vom Wert »1« die Spannung nicht auf Null zurückkehrt. Mit je ist dabei die Sendefrequenz bezeichnet.

Auf der Empfangsseite ist ein sehr stabiler Oszillator vorhanden, dessen Frequenz sowenig als möglich von einem Vielfachen von fe abweicht, das vorzugsweise die Form 2^Nfe hat, so daß die Oszillatorfrequenz 2^N(fe + ε) besitzt. Außerdem ist ein aus einem Binärzähler mit N Stufen bestehender Teiler vorhanden, der demzufolge eine Teilung durch 2^N durchführt.

Der durchlaufende Zähler kann als eine Schaltung mit 2^N Phasenzuständen angesehen werden, die jedoch alle -jjf Phasen eine Ursprungsphase durchläuft, d. h. nach einem Zeitraum von jeweils

= Te + η .

¹S fe±e

Nach dem Verstreichen einer Zeit, die einer großen Anzahl von S gesendeten Zeichen entspricht, wird man eine zeitliche Verschiebung zwischen den gesendeten Signalen und der Synchronisationseinrichtung des Empfängers feststellen, deren Größe aus folgender Beziehung hervorgeht:

S-Te-S-(TeT_n)= ±Srj.

Die erfindungsgemäße Phasensteuerschaltung gestattet es nun nicht nur, den Empfänger wieder mit der Ursprungsphase zu synchronisieren, sondern sie begrenzt auch den oben angegebenen Zeitfehler, d. h. die Abweichung auf einen Wert, der höchstens gleich ist

Te+ v Te

2^N 2^N '

Eine schaltungstechnisch besonders zweckmäßige Ausführungsform der Phasensteuerschaltung zeichnet sich durch folgenden Aufbau aus:

eine Vorstufe am Empfängereingang,

einen ihr nachgeschalteten Impulsgleichrichter, zwei den Vergleicher bildende und das Ausgangssignal des Impulsgleichrichters parallel zu ihrem jeweiligen Eingang empfangende Koinzidenzschaltung, deren einer ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist,
einen den Sinusoszillator bildenden Quarzoszillator mit nachgeschaltetem Nadelimpulsgenerator und auf diesen folgender Torschaltung, die an ihrem zweiten Eingang das Ausgangssignal der anderen Koinzidenzschaltung erhält,
ein mit einem seiner Eingänge mit dem Ausgang der Torschaltung verbundenen ODER-Gatter, an dessen Ausgang der Binärzähler liegt und an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators anliegt,
einen mit den Stufen des Binärzählers verbundenen Dekoder, dessen erster Ausgang auf den zweiten Eingang der einen Koinzidenzschaltung und dessen zweiter Ausgang auf den zweiten Eingang der anderen Koinzidenzschaltung führt und dessen dritter Ausgang die aus der ersten Kippstufe des Zählers abgeleiteten Synchronimpulse abgibt, die jeweils, bezogen auf die Vorderflanke der empfangenen Impulse, nach deren halber Impulsdauer auftreten.
Bei dieser Ausführungsform wird die geringe Phasen- oder Frequenzabweichung zwischen dem Senderoszillator und dem Empfängeroszillator durch eine gesteuerte Phasenmodulation, die in festen kleinen Schritten erfolgt, kompensiert.

tung (12 im gewählten Beispiel) empfängt. Diese Torschaltung kann in bekannter Weise aus einem logischen NAND-Gatter bestehen. Ihr folgt unmittelbar ein ODER-Gatter 18, das an seinem zweiten Eingang die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 14 erhält. Die Signale aus dem ODER-Gatter 18 gelangen auf den Binärzähler 19, der eine bestimmte, passende Anzahl von Stufen (vier im gewählten Beispiel) enthält und der mit einem Deko-

Es ist aber auch möglich, mit der Phasensteuerschaltung nach der Erfindung für den Fall, daß der Empfänger vollständig außer Phase ist, den Synchronismus beschleunigt herzustellen. Dies gelingt nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Phasensteuerschaltung dadurch, daß der Dekoder mehrere, in ihrer Kombination den Phasenunterschied quantitativ erfassende Signale an eine entsprechende Zahl von Koinzidenzschaltungen abgibt, die in Abhängigkeit

von dem numerischen Augenblickswert dieses Pha- io dierer 20 verbunden ist, welcher beispielsweise aus senunterschiedes die Phasengleichheit durch Unter- einer Diodenmatrix aufgebaut ist. Ein erster Ausgang drückung oder Hinzufügung von 2, 4 ... 2" Impulsen des Dekodierers 20 ist über die Leitung 22 mit dem herstellen. zweiten Eingang der Koinzidenzschaltung 12 verbun-

Anstatt also das empfangsseitig erzeugte Synchro- den, während ein zweiter Ausgang des Dekodierers nisiersignal mit dem empfangenen Signal Einheit für 15 über die Leitung 23 zu dem zweiten Eingang der Ko-Einheit, d. h. Impuls für Impuls wieder in Phase zu inzidenzschaltung 11 führt.

bringen, wird bei dieser Weiterbildung der Schaltung Für die Frequenz des Quaroszillators 15 wurde im

eine ganze Anzahl von Impulsen innerhalb zweier betrachteten Beispiel das lofache der Wiederholfreaufeinanderfolgender Synchronisierimpulse unter- quenz der empfangenen Binärsignale gewählt. Sie drückt oder hinzugefügt, was durch stellungsrichtiges 20 kann im übrigen, wie erwähnt, gleich 2"-mal die Fre-Dekodieren des Zählerinhaltes und Verwendung einer quenz der Binärsignale sein. Unter dieser Bedingung entsprechenden Anzahl von Koinzidenzschaltungen
gelingt.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, die in schematischer Form Blockschaltbilder, Signalformen und beispielsweise gewählte Ausführungsformen darstellt. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Phasensteuerschaltung,

F i g. 2 ein ausführliches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 Signalformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 2,

finden die im folgenden beschriebenen Vorgänge statt, die die Arbeitsweise der Schaltung verdeutlichen:

Am Ausgang des Gleichrichters 10 stehen Impulse gleicher Polarität zur Verfügung, die von den bei 2 eintreffenden Rechtecksignalen abgeleitet sind und bei jedem Anstieg oder Abfall des Rechtecksignals auftreten. F i g. 3 zeigt in der ersten Zeile die am Eingang anliegenden Rechtecksignale XVI, darunter in der zweiten Zeile die gleichgerichteten Impulse XVII. Ohne die Torschaltung 17 würde der Zähler 19, der vier Stufen aufweist und demgemäß bis zu 2⁴ = 16 zählen kann, ständig als Frequenzteiler wirken. Die

Fig. 4 eine ausführliche schaltungstechnische Dar- 35 aus dem Oszillator 15, dem Generator 16, der Torstellung eines Ausführungsbeispiels. schaltung 17 und dem ODER-Gatter 18 gebildete F i g. 1 veranschaulicht eine Schleife, die aus dem Kette enthält keinerlei Schaltungselement, das die bei 2 die ankommenden Signale erhaltenden Verglei- Synchronisation des Zählers 19 auf das bei 2 empcher 1, dem Generator hoher Stabilität 3, der über die fangene Binärsignal XVI (F i g. 2) bewirkt. Der DeLeitung 4 die Signale des Vergleichers 1 erhält, so- 40 köder 20 dekodiert den Inhalt des Zählers 19 und wie aus dem dem Generator nachgeschalteten Zäh- liefert dabei an seinen mit den Leitungen 22 und 23 ler 6 besteht. Die Verbindung zwischen dem Generator 3 und dem Zähler 6 geschieht dabei über die Leitung 5, und die Schleife wird geschlossen durch die
den Zähler 6 mit dem Vergleicher 1 verbindende 45
Leitung 7. Das Synchronsignal verläßt den Zähler 6
über die Leitung 8.

F i g. 2 verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung. Die empfangenen Rechtecksignale treten über 2 in die Vorstufe 9 ein. Ihr 5°
folgt ein Impulsgleichrichter 10, dem zwei mit ihren
Eingängen parallel geschaltete Koinzidenzschaltun- Das Signal XII gelangt auf die Koinzidenzschalgen 11 und 12 nachgeschaltet sind. Diese Koinzidenz- tung 12 und das Signal XIII auf die Koinzidenzschalschaltungen können beispielsweise aus einem logi- tung 11. Nimmt man als Anfangszeitpunkt eine Zeit sehen UND-Gatter aus Dioden und Transistoren be- 55 an, während derer der Zähler eine binäre »0« aufstehen. Der Ausgang einer der Schaltungen (11 im weist, so kann keine der beiden Koinzidenzschaltungewählten Beispiel) ist über die Leitung 13 mit dem gen 11 und 12 an ihrem Ausgang während der Dauer Eingang eines monostabilen Multivibrators 14 ver- dieses Zustandes ein Impulssignal liefern. Wenn die bunden, der an seinem Ausgang auf die Leitung 18 Phasensteuerschaltung nicht synchronisiert ist, kann einen um einen festen Betrag gegenüber seinem Ein- 60 das Signal XVII entweder während des Vorhandengangssignal verzögerten Impuls abgibt. Weiter weist sein des Signals XII (wenn die Phasensteuerschaltung die Schaltung einen linearen Quarzoszillator 15 hoher voreilt) oder während des Vorhandenseins des Signals Stabilität (10~⁶ bis 10-⁸) auf sowie einen Nadel- XIII (wenn die Phasensteuerschaltung nacheilt) erimpulsgenerator 16, der von dem vom Oszillator 15 scheinen. Wenn folglich die Phasensteuerschaltung erzeugten Sinussignal synchronisiert wird. Seine Aus- 65 voreilt, liefert die Impulsschaltung 12 ein Steuersignal gangsimpulse gelangen auf den Eingang einer Tor- an die Torschaltung 17, was bewirkt, daß einer der schaltung 17, die an ihrem zweiten Eingang über die vom Generator 16 zum Zähler 19 gelieferten Impulse Leitung 21 das Ausgangssignal der Koinzidenzschal- unterdrückt wird. Die Phasensteuerschaltung wird

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verbundenen Ausgängen die folgenden Rechtecksignale:

1. Das Rechtecksignal XII, das vorhanden ist, während der Zähler 19 die Zustände 1 bis 8 durchläuft,

2. Das Rechtecksignal XIII, das vorhanden ist, während der Zähler 19 die Zustände 1 bis 16 durchläuft.

demzufolge um ein Sechzehntel eines Impulses verzögert. Wenn umgekehrt die Phasensteuerschaltung nacheilt, liefert die Koinzidenzschaltung 11 einen Auslöserimpuls an den Multivibrator 14. Dieser gibt an das ODER-Gatter einen Impuls, der sich zwischen die vom Generator 16 kommenden Impulse schiebt und bewirkt, daß der Zähler 19 um eine zusätzliche Einheit weitergestellt wird. Wenn Phasengleichheit hergestellt ist, was sich in dem Zusammenfallen des Zustandes »0« des Zählers mit dem Anstieg oder Abfall des Eingangssignals XVI auswirkt, liefert keine der beiden Koinzidenzschaltungen ein Ausgangssignal, und die Zählfolge des Zählers 19 von Null bis sechzehn läuft stets während der Impulsdauer der empfangenen Signale ab.

Das von der ersten Kippstufe des Zählers abgegebene Signal XIV (F i g. 2 und 3) stellt das nach der halben Impulszeit der empfangenen Signale auftretende Synchronsignal dar.

Bei Verwendung eines Quarzoszillators im betrachteten Beispiel, dessen Frequenz sich von der Frequenz des Steueroszillators auf der Sendeseite um nicht mehr als 1 · 10~⁶ unterscheidet, wird sich ein langsames Driften des Empfängers in bezug auf den Sender ergeben, wenn keine die Synchronisierung bewirkenden Signale empfangen werden. Nach 60 000 Impulsen beträgt die Verschiebung ein Secrizehntel der Periodendauer. Wenn im anderen Fall der Empfänger von Anfang an auf den Sender synchronisiert ist, so genügt ein einziger Impuls nach je 60 000 Impulsen, um den Zähler zu berichtigen, d. h. um exakten Synchronismus herzustellen. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt, beispielsweise beim Anlaufen einer Anlage, der Empfänger vollständig außer Phase ist, so sind höchstens acht Impulse nötig, um den Zähler richtigzustellen, wobei diese Einstellung auf den richtigen Takt entweder durch Vorstellen oder durch Zurückstellen geschieht.

F i g. 4 zeigt eine Zusammenschaltung der oben beschriebenen Einzelschaltungen mit folgenden Eigenschaften:

A. Feststellung der zeitlichen Lage der empfängerseitig erzeugten Synchronisation zur empfangenen Synchronisation,

. B. Erzeugung eines Zusatzimpulses für die empfängerseitige Synchronisation, im Falle diese der empfangenen Synchronisation nacheilt,

C. Erzeugung eines Verzögerungssignals für die empfängerseitige Synchronisation, im Falle diese der empfangenen Synchronisation voreilt,

D. fortlaufende Durchführung der Vorgänge nach A, B und C.

Die.vorstehenden Aufgaben werden von einer gewissen Anzahl von bistabilen Kippschaltungen B, NOR-Gattern N, NAND-Gattern V, Inverter / und einem Rechtecksignalgenerator G erfüllt, wobei das Modulationssignal S_e am Eingang des Empfängers anliegt.

Die Aufgabe A erfüllen folgende Elemente:

1. B₁-B₂-B₃-B₄-B₅-B₆ bilden den Zähler, indem in jedem Augenblick der empfangsseitige Zeitzustand gespeichert ist, und zwar bezogen auf die empfangsseitige Synchronisation, so daß dadurch die Bestimmung der Lage gegenüber der empfangenen Synchronisation ermöglicht ist.

2. N₁-N₂-N₃-N₁-N₅-N₆-V₁-V₂-V₃ bilden die Dekodierschaltung, d. h., sie stellen die empfangsseitige Augenblickszeit fest, was zur Durchführung der Aufgaben B und C nötig ist.

3. Z₁-Z₂ dienen der Rückstellung bzw. Nullstellung des Zählers nach 1.

4. V₄ steuert die Eingangsschaltung des Zählers.

Die Aufgabe B wird von folgenden Elementen erfüllt:

1. B₉ zeigt in Stellung »1« an, daß die im Zähler gespeicherte Zeit größer ist als die halbe Gesamtzeit zwischen zwei Impulsen der empfangsseitig erzeugten Synchronisation.

2. V₆- V₄ bildet die Abfrageschaltung für das Vorhandensein der empfangenen Synchronisation während des durch die Kippschaltung Zi₉ gegebenen Zeitabschnittes.

3. B₇ speichert die von der Schaltung F₀-Z₄ gelieferte Antwort ein.

4. V₅ dient zur Auswahl des Einstellimpulses zur Erzielung des Gleichlaufes zwischen der empfangsseitig erzeugten und der empfangenen Synchronisation. Die Einstellung durch Beeinflussung des Zählerinhaltes geschieht teilweise oder vollständig, je nachdem, ob der relative Versatz zwischen zwei einander entsprechenden Synchronisationsimpulszügen, die in Gleichlauf zu bringen sind, größer ist, als eine Einheit der vom Generator G₁ gegebenen Einheit der Zeitbasis oder nicht.

5. Zi₈ dient zur Löschung der von B₇ gelieferten Information nach deren Einspeicherung in den Zähler.

Die Aufgabe C wird von folgenden Elementen erfüllt:

1. B₁₂ zeigt in Stellung »1«, daß die im Zähler gespeicherte Zeit kleiner ist als die halbe Gesamtzeit zwischen zwei Impulsen der empfangsseitig erzeugten Synchronisation.

2. F₁₀ bildet die Abfrageschaltung für das Vorhandensein der empfangenen Synchronisation in dem durch die Kippschaltung S₁₂ gegebenen Zeitintervall.

3. Zi₁₁ speichert die von der Abfrageschaltung F₁₀ gelieferte Antwort.

4. F₇ legt fest, zu welchem Zeitpunkt der Zähler durch Unterdrückung eines Impulses des Generators G₁ verzögert wird.

5. F₈-F₉-B₁₀ dienen zur Löschung der in B₁₁ gespeicherten Information, sobald durch F₈ die

Verarbeitung dieser Information angezeigt wird.

Die Aufgabe D wird durch die folgenden Elemente erfüllt:

1. G₁ erzeugt ein Rechtecksignal, beispielsweise mit einer Frequenz von 19 200 Hz, wobei das empfangsseitig erzeugte Synchronsignal daraus durch Frequenzteilung erhalten wird und eine Frequenz von 1200 Hz besitzt.

2. B₁₃-V₁₁-V₁₂-I₅-I₆ erzeugen aus dem Signal von G₁ zwei gegeneinander versetzte Impulszüge, die für die Aufgaben B und C verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Phasensteuerschaltung für Datenübertragungssysteme zur Erzeugung eines Synchronsignals aus den impulsförmigen, beispielsweise binär kodierten Eingangssignalen einer Empfangsstelle auf digitalem Wege unter Verwendung eines Oszillators als Zeitbasis, der auf einer 2"-fachen Frequenz der Arbeitsfrequenz des Empfängers schwingt und eines als Frequenzteiler geschalteten Binärzählers, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator ein Sinusoszillator (15) ist, dessen Ausgangssignale über einen Impulsgenerator (16) und Torschaltungen (17, 18) auf den Binärzähler (19) gelangen, der zwei zueinander gegenphasige Rechtecksignale mit der doppelten Arbeitsfrequenz an einen aus zwei Koinzidenzschaltungen bestehenden Vergleicher (11, 12) liefert, der ihre Phasenlage mit der Phasenlage der Eingangsimpulse vergleicht und im Fall einer Phasenvoreilung gegenüber den Eingangsimpulsen an die Torschaltungen (17, 18) ein Signal liefert, das diese für die Dauer eines Impulses sperrt, im Fall der Phasennacheilung einen zusätzlichen Impuls auf den Binärzähler (19) gelangen läßt.

2. Phasensteuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Vorstufe (9) am Empfängereingang,
einen ihr nachgeschalteten Impulsgleichrichter (10),

zwei den Vergleicher bildende und das Ausgangssignal des Impulsgleichrichters (10) parallel zu ihrem jeweiligen Eingang empfangende Koinzidenzschaltungen (11, 12), deren einer (11) ein monostabiler Multivibrator (14) nachgeschaltet ist,
einen den Sinusoszillator bildenden Quarzoszillator (15) mit nachgeschaltetem Nadelimpulsgenerator (16) und auf diesen folgender Torschaltung (17), die an ihrem zweiten Eingang das .Ausgangssignal der anderen Koinzidenzschaltung (12) erhält,
ein mit einem seiner Eingänge mit dem Ausgang der Torschaltung (17) verbundenes ODER-Gatter (18), an dessen Ausgang der Binärzähler (19) liegt und an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators (14) anliegt,
einen mit den Stufen des Binärzählers (19) verbundenen Dekoder (20) dessen erster Ausgang auf den zweiten Eingang der einen Koinzidenzschaltung (12) und dessen zweiter Ausgang auf den zweiten Eingang der anderen Koinzidenzschaltung (11) führt und dessen dritter Ausgang die aus der ersten Kippstufe des Zählers (19) abgeleiteten Synchronimpulse abgibt, die jeweils, bezogen auf die Vorderflanke der empfangenen Impulse, nach deren halber Impulsdauer auftreten.

3. Phasensteuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dekoder (20) mehrere, in ihrer Kombination den Phasenunterschied quantitativ erfassende Signale an eine entsprechende Zahl von Koinzidenzschaltungen abgibt, die in Abhängigkeit von dem numerischen Augenblickswert dieses Phasenunterschiedes die Phasengleichheit durch Unterdrückung oder Hinzufügung von 2, 4 ... 2"-Impulsen herstellen.