DE1487362B2 - Verfahren und Einrichtung zur selbsttätigen Auswahl des jeweils bestmöglichen Übertragungsweges eines Nachrichtensystems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zur selbsttätigen Auswahl des jeweils besten Übertraglingsweges eines Nachrichtensyslems, das mehrere Übertragungswege für eine Nachricht zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation aufweist. Mit anderen Worten, die Erfindung betrifft ein Nachrichtensystem, bei welchem eine Nachricht, die an einer Station erzeugt wird, gleichzeitig über mehrere Nachrichtenwege zu einer Empfangsstation übertragen wird, die selbsttätig einen der Übertragungswege nach dem Kriterium des bestmöglichen Empfangs des übertragenen Signals auswählt und danach ständig wieder auswählt. Der Ausdruck »bestmöglicher Empfang« soll hier denjenigen Kanal bezeichnen, der das größte Signal-Rausch-Verhältnis (Störgeräuschabstand) des ankommenden Signals, insbesondere eines Tonsignals, gewährleistet. Ein Beispiel eines Nachrichtensystems, bei welchem die Auswahl des Übertragungsweges gemäß der Erfindung erfolgen kann, ist ein solches, bei dem ein ortsfester Sprecher an einem Sender in ständiger Verbindung mit den Fahrern einer Mehrzahl von Fahrzeugen mit je einem Empfänger steht.

Die Schwierigkeiten bei Fahrzeugnachrichtensystemen haben in den letzten Jahren erheblich zugenommen und zahlreiche Probleme für die Sprecher aufgeworfen. Zu den Problemen, welche die Wirksamkeit, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Nachrichtenübertragung beeinträchtigen können, gehören insbesondere: Die richtige Auswahl von Sender, Empfänger und Frequenz an entfernten Relaisstationen; die Auswahl des besten ankommenden Tonsignals, wenn mehrere Relaissender zugleich infolge Überlappung oder besonderer räumlicher Verhältnisse Signale übertragen; die Schwierigkeiten, die für aen Sprecher an der Empfangsstation auftreten, wenn sich überlappende oder Fading-Tonsignale empfangen werden, welche den Sprecher ermüden und oftmals Mißverständnisse zwischen dem Sprecher und dem Fahrer verursachen.

Die gleichen Schwierigkeiten treten auch bei Luft-Boden-, Luft-Luft- und außeratmosphärischen Raum-Boden- (oder -Luft-) Nachrichtensystemen auf, wobei der Sender, und/oder der bzw. die Empfänger ortsfest oder beweglich sein können. Solange mehrere Übertragungswege zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation vorgesehen sind, bietet in der Regel ein Übertragungsweg (mit seinem Empfangskanal) eine bessere Empfangsmöglichkeit als ein anderer. Dieselben Probleme treten auch bei Datenübertragungssystemen auf, die naturgemäß andere als gesprochene Nachrichten senden und mehrere Übertragungswege benutzen. Zum Beispiel erfordert die Fernmessung von Daten aus Satelliten eine planmäßige Anordnung zahlreicher Antennen längs der vorgesehenen Bewegungsbahn des Satelliten, wodurch eine Vielzahl von Übertragungswegen entstehen. Dies trifft auch auf die Übertragung von Fernsehprogrammen u. dgl. zu, wenn Unterstationen verwendet werden. Auf dem Gebiet der Datenübertragungen und Uberwachungssysteme werden häufig mehrere Übertragungswege benutzt, um einen unter allen Umständen zuverlässigen Empfang zu gewährleisten.

Bisher wurde die Auswahl des besten Übertragungsweges in der Regel der Bedienungsperson überlassen, die probeweise von dem einen auf einen anderen Übertragungsweg umschalten mußte, um zu ermitteln, welcher Übertragungsweg den besten Empfang ergab.

Dabei lag es nahe, den Auswählprozeß, sobald ein Übertragungsweg gefunden war, der eine relativ klare Übertragung ergab, zunächst abzubrechen, auch wenn ein noch erheblich besserer Kanal bei Fortsetzung des Prozesses hätte gefunden werden können. Auch lag es nahe, daß die Bedienungsperson einen einmal ausgewählten Kanal trotz allmählicher Verschlechterung der Übertragung beibehielt, bis schließlich der Empfang unverständlich wurde, auch wenn bald nach der Auswahl ein besserer Kanal verfügbar gewesen wäre. Man war also weitgehend auf die »glückliche Hand« der Bedienungsperson angewiesen.

Es ist bereits bekannt, bei einem mit Frequenzmodulation arbeitenden Nachrichtenübertragungssystem (nach der USA.-Patentschrift 2 985 755) eine selbsttätige und ständige Suche nach dem jeweils besten Übertragungskanal zwischen einem Sender und einem Empfänger auf der Basis des maximalen ankommenden Nachrichtensignals zu bewirken. Auf diese Weise soll eine Ermüdung der Bedienungsperson vermieden und Zuverlässigkeit und Güte der Nachrichtenverbindung sollen vergrößert werden.

Auch bei dem Nachrichtensystem nach der Erfindung soll selbsttätig der Nachrichtenkanal mit der besten Verständigung zwischen einem Sender und einem entfernt gelegenen Empfänger ausgewählt werden. Dabei soll im Gegensatz zu den bekannten Systemen eine Eigenschaft der zu übertragenden Nachricht selbst zur ständigen Auswahl und Wiederauswahl des besten Sende- und/oder Empfangskanals ausgewertet werden. Außerdem soll bei einem Nachrichtensystem mit mehreren Übertragungswegen die Sendung stets auf demjenigen Wege erfolgen, der unmittelbar vor der Sendung den besten Empfang ergab. Mit anderen Worten: Es soll der jeweils letzte Nachrichtenübertragungsweg auf der Basis des unmittelbar vorhergehenden Nachrichtenempfangs gewählt werden, und der so ausgewählte Weg soll auch zur Rückübertragung zu der Station dienen, welche die Nachricht für die Auswahl des Übertragungsweges liefert. Außerdem soll auch das Signal-Rausch-Verhältnis eines empfangenen Signals bestimmt werden können.

Erfindungsgemäß wird hierzu entsprechend dem Anspruch 1 eine bestimmte periodische Eigenschaft des aus jedem Kanal empfangenen Nachrichtensignals ständig überwacht und dabei ein dem unmittelbar letzten Verlauf der überwachten Eigenschaft entsprechendes Ausgangssignal gebildet; diese Ausgangssignale werden miteinander und mit einem Bezugssignal verglichen und dann derjenige Kanal gewählt, dessen Ausgangssignalamplitude zuerst die Amplitude des gewählten Bezugssignals erreicht, worauf nach dem Ablauf eines gewählten Zeitintervalls eine erneute Wahl erfolgt.

Die periodisch verlaufende Eigenschaft, welche überwacht wird, kann eine solche sein, die der empfangenen Nachricht anhaftet oder die der empfangenen Nachricht durch Modulation an der Sendestelle hinzugefügt wird. In jedem Falle ist der Auswahlprozeß im Prinzip der gleiche.

Als Beispiel soll nachstehend die Erfindung an Hand der Auswahl eines Sprach-Nachrichtenkanals beschrieben werden. Es wurde gefunden, daß Sprachsignale eine bestimmte eigentümliche periodische Eigenschaft aufweisen, mittels deren eine Auswahl gemäß der Erfindung getroffen werden kann. Bei der Sendung gesprochener Nachrichten wird eine Trägerfrequenz bekanntlich mit Tonfrequenzsignalen im

Sender moduliert; dabei wird sie unabsichtlich auch mit Sprachhüllkurvcnsignalen moduliert. Die Sprachhüllkurve umfaßt Sprachimpulse und Sprachpausen; jeweils ein Sprachimpuls und eine Sprachpause bilden zusammen eine Sprachhüllkurvenperiode. Es wurde gefunden, daß es eine charakteristische Sprachhüllkurvenfrequenz von etwa 2 Hz gibt und daß Sprachimpuls und Sprachpause von etwa gleicher Dauer sind. Das Tonfrequenzsignal ist daher analog einer unterbrochenen fortlaufenden Welle mit Sprachimpulsen und Sprachpausen, wobei jedes einer Pause entsprechende Intervall die durchschnittliche Dauer von etwa V-i Sekunde hat. Dieses am Ausgang des Empfangskanals verfügbare Signal wird einem Sprachhüllkurvenmodulator zugeführt, der ein der Sprachhüllkurvenamplitude entsprechendes Signal bildet. Der Demodulator hat eine Zeitkonstante für Anstieg und Abfall, die in der Regel ein Drittel der Sprachpause beträgt, so daß die Spannung an den Ausgangsklemmen des Demodulators, nachdem sie während des Sprachimpulses auf ein Maximum angestiegen ist, auf nahezu den Wert Null abfallen kann, bevor die Sprachpause beendet ist.

Auf den Sprachhüllkurvendemodulator folgt ein Integrator, der die Spannung an den Ausgangsklemmen des Demodulators integriert und eine kurze Anstiegszeit sowie eine im Vergleich zur Sprachhüllkurvenperiode sehr lange Abfallzeit hat, so daß sein Ausgangssignal in seiner Amplitude zunimmt, wenn sein Eingangssignal auf aufeinanderfolgenden Sprachimpulsen beruht. Die Abfallzeit des Integrators ist so gewählt, daß eine gegebene Zahl nacheinander empfangener Sprachimpulse und Sprachpausen die Ausgangsspannung des Integrators bis auf einen Wert anhebt, der einen bestimmten Bezugspegel überschreitet. Derjenige Kanal, dessen Integrator zuerst ein Signal bildet, dessen Amplitude gleich dem Bezugspegel oder größer ist, wird als jeweils bester Kanal ausgewählt. Daraus ist ersichtlich, daß die Amplitude der Integratorausgangsspannung dem unmittelbar letzten Verlauf des Tonfrequenzsignals, und zwar des Sprachhüllkurvensignals entspricht.

Eine erneute Auswahl erfolgt durch eine einstellbare Zeitgebereinrichtung, die eine vorher getroffene Auswahl löscht, so daß die erneute Auswahl stattfinden kann. Es sind ferner Einrichtungen zum Überlaufen der einstellbaren Zeitgebereinrichtungeii nach Beendigung einer Sendung vorgesehen; diese sorgen unmittelbar für eine erneute Auswahl.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

F i g. 1 ist ein Blockschema eines Nachrichtensystems mit einem Kanalwähler gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Blockschema des in F i g. 1 schematisch dargestellten Kanalwählers;

F i g. 3 ist ein Schaltbild zweier in Reihe geschalteter Netzwerke für die Kanalauswahl, wie sie in F i g. 2 gezeigt sind;

F i g. 4 ist ein Blockschema der zur Kanalauswahl dienenden Netzwerke gemäß Fig. 3;

F i g. 5 zeigt eine Anzahl von Kurvenbildern zur Erläuterung der Ausgangssignale an verschiedenen Punkten des Schaltbildes nach F i g. 3.

Bei dem in F i g. 1 veranschaulichten, mehrere Übertragungswege aufweisenden Nachrichtensystem gemäß der Erfindung sind eine Hochfrequenzsende- und Empfangseinrichtung 10, eine mehrere Übertragungswege darstellende Nachrichtenverbindungsgruppe 12 und eine mehrere Kanäle aufweisende Sende- und Empfangseinrichtung 14 vorhanden. Wenngleich das dargestellte Nachrichtensystem ein Zweiwegesystem ist, um eine Nachrichtenübertragung in beiden Richtungen zu ermöglichen, soll es in erster Linie an Hand der Nachrichtenübertragung vom Sender 10 zum Empfänger 14 erläutert werden, da die Kanalauswahl bei dieser Betriebsweise auf der Basis der durch die Einrichtung 14 empfangenen Signals erfolgt, ίο Die Sende-Empfangs-Einrichtung 10 kann mehrere Sende- und Empfangsgeräte enthalten, von denen eines, das mit 16 bezeichnet ist, gezeigt ist. Dieses kann ortsfest oder beweglich sein, sei es auf dem Boden oder in der Luft; es sendet bzw. empfängt auf einem Träger mit der Frequenz/₀ modulierte Nachrichten. Beispielsweise kann in der Praxis die Einrichtung 10 die Sende-Empfangs-Geräte einer Gruppe von Taxameterfahrzeugen umfassen, wobei das Sende-Empfangs-Gerät 16 dasjenige eines bestimmten Fahrzeugs ist.

Die mehrere Übertragungswege umfassende Nachrichtenverbindungsgruppe 12enthälteineentsprechende Anzahl Relaisstationen 18, 19, 20, die in dem für den Empfang von Nachrichten aus den verschiedenen Sendern interessierenden räumlichen Bereich planmäßig verteilt sind und diese Nachrichten an das Empfangsgerät 14 weiter vermitteln sollen. Mit anderen Worten, die Relaisstationen sind im Bereich der vorgesehenen Übertragungswege der Sende-Empfangs-Geräte angeordnet. Jede Relaisstation empfängt die Nachricht von dem Sender 16 auf der Trägerfrequenz /₀ und überträgt sie auf ihrer eigenen Trägerfrequenz weiter. Zum Beispiel überträgt die Relaisstation 18, auch als Kanal A bezeichnet, eine Trägerfrequenz f_x weiter, die Relaisstation 19, auch als Kanal B bezeichnet, überträgt auf einer Frequenz/₂ weiter und die Relaisstation 20, auch Kanal C genannt, überträgt auf einer Trägerfrequenz /₃ weiter.

Das Gerät 14 umfaßt einen Sender- und Empfängerteil 22 mit einem Sender 23, der Nachrichten auf einer Trägerfrequenz /₄ sendet, einen Empfänger 24, welcher auf die Trägerfrequenz J₁ anspricht, einen Empfänger 25, der auf die Trägerfrequenz /₂ anspricht, und einen Empfänger 26, der auf die Trägerfrequenz /₃ anspricht. Die Nachrichtenverbindungsgruppe 12 kann eine Anzahl Drahtleitungen für die Übertragung enthalten, falls die Sende-Empfangs-Geräte ortsfest sind. Dann ist jeder Empfangskanal direkt mit einer anderen Übertragungsdrahtleitung zum Sende-Empfangs-Gerät 16 verbunden.

Die Ausgangssignale aus den Empfängern 24, 25 und 26 sind Tonfrequenzsignale, die über die Ausgangsleitungen 32, 33 bzw. 34 einer Kanalwähleinrichtung 28 zugeleitet werden, welche eines der Empfängerausgangssignale wählt und über ihre Ausgangsleitung ■■'^i;'35 zu einer dieses Signal auswertenden Einrichtung 30 leitet.

Die Signalauswertungseinrichtung 30 kann ^einen Bildschirm, einen Lautsprecher (wie dargestellt) für Tonwiedergabe sowie Aufzeichnungsgeräte u. dgl. enthalten, um die empfangene Nachricht auf die gewünschte Art und Weise nutzbar zu machen. Die Signalauswertungseinrichtung kann, wie dargestellt, auch ein Mikrofon für Ton- oder Sprachübertragung, das über eine Leitung 31 mit dem Sender 23 verbunden ist, sowie einen Druckknopfschalter enthalten, der über eine Leitung 36 mit der Kanalwählvorrichtung 28 sowie über eine Leitune 42 mit dem Sender 23 ver-

5 6

bunden ist. Die Leitung 31 führt das Tonfrequenz- ist außerdem mit einem Wälllerkanal A verbunden,

signal; die Leitungen 36 und 42 führen das Sende- der in der festgelegten Reihenfolge ein Bandfilter 50/1,

kommandosignal. einen Sprachverstärker 51/i, eine erste Sprachhüll-

Das Nachrichtensystem gemäß der Erfindung ist kurvenwählschaltung (Demodulator) 52Λ, eine zweite nicht nur zur Auswahl des Empfängers brauchbar, an 5 Sprachhüllkurvenwählschaltung (Integrator) 53/1 und welchem der mit der besten Verständlichkeit arbci- einen Vergleicher 54A enthält. Das Ausgangssignal tende Übertragungs-Empfangskanal endigt, sondern aus dem Vergleicher 54A wird über ein Und -Tor 55/1 es kann auch eine Einrichtung zur Rückantwort auf an die Einstell- oder Steuerklemme eines bistabilen dem vorher gewählten Übertragungsweg, d. h. dem- Multivibrators 56A gelegt, dessen .untere Signalausjenigen Übertragungsweg, der unmittelbar vor der io gangsklemme wiederum über ein Und'-Tor 57Λ an Sendung das am besten verständliche Signal aufwies, dem Relais 58/1 liegt. In gleicher Weise sind die Empenthalten. In dem hier behandelten besonderen Falle fängerausgangsleitungen 33 und 34 der Kanäle 5bzw. ist dies gleichwertig mit der Auswahl des Relaissenders, C mit Bandfiltern 505 und 5OC, Sprachverstärkern über den die unmittelbar vorher gesendete Nachricht 515 und 51C, jeweils einer ersten Sprachhüllkurvenempfangen wurde. ¹S wählschaltung 525 bzw. 52C, einer zweiten Sprach-

Dies geschieht in der Weise, daß das Ausgangs- hüllkurvenwählschaltung 535 bzw. 53 C und Versignäl des jeweils gewählten Kanals ein Kodesignal gleichern 545 bzw. 54C verbunden. Die Ausgangserzeugt, das für diesen Kanal kennzeichnend ist und signale aus den Vergleichern 545 bzw. 54 C werden auf welches die entsprechende Relaisstation anspricht. über Und-Tore 555 bzw. 55 C an die Einstellklemmen Dieses Kodesignal, das nachstehend als »Senderwähl- 2° bistabiler Multivibratoren 56 5 bzw. 56 C gelegt, deren kode« bezeichnet wird, wird durch die Ausgangs- jeweilige untere Ausgangsklemmen über Und-Tore leitungen 37, 38 und 39, von denen jede einem anderen 575 bzw. 57 C mit Relais 585 bzw. 58 C verbunden Empfänger 24, 25 bzw. 26 zugeordnet ist, über das sind.

Oder-Tor 40 und die Leitung 41 an den Sender 23 Von einer Bezugsspännungsquelle 65 führen paral-

gelegt, wo es mit dem Tonfrequenzsignal (Leitung 31) ²5 lele Ausgangsleitungen 81 zu den Vergleichern 54,4,

aus der Auswertungsvorrichtung 30 gemischt wird. 545 und 54C. Die oberen Ausgangsklemmen der bi-

Wurde z. B. der Empfänger 24 als bester Kanal ge- stabilen Multivibratoren 56,4, 565, 56 C sind über ein wählt, so wird der zugeordnete Senderwählkode an die Oder-Tor 66 und eine Leitung 83 zu den Und-Toren Wählerausgangsleitung 37 gelegt und durch das Oder- 51A, 575, 57 C geführt; ferner sind sie über eine Lei-Tor 40 über die Leitung 41 zu dem Sender 23 geleitet. 3° tung 80 und den Inverter 67 über die Leitung 82 zu Der Sender sendet die Tonfrequenznachricht zusam- den Und-Toren 55/1, 555 und 55C geführt. Schließmen mit dem Senderwählerkode stets dann, wenn ein lieh ist die Leitung 80 noch mit jeweils der zweiten Seiidekommando an der Ausgangsleitung 36 der Aus- Wählschaltung 53A, 535, 53C verbunden, um ein Wertungsvorrichtung 30 vorhanden ist. Dieses Sender- Unterdrückungssignal zu bilden, sowie zu der Einstell-Wählkodesignal wählt die Relaisstation 18 auf einer 35 klemme eines monostabilen Multivibrators 70. Die Trägerfrequenz /₄ für die Weitersendung zum Sende- untere Ausgangsklemme des Multivibrators 70 ist mit Empfangs-Gerät 16 auf der Trägerfrequenz /₀. einem Und-Tor 68 verbunden, dessen Ausgangs-

In F i g. 2 ist ein Blockschema des Kanalwählers leitung 84 zu einem Impulsgenerator 90 führt. Die

28 von F i g. 1 dargestellt. Der Kanalwähler 28 um- Ausgangsleitung 89 des Impulsgeneratörs 90 ist mit

faßt drei praktisch identische Kanäle, von denen jeder 4° den freien Klemmen der Multivibratoren 56/i, 565

einem anderen Empfänger zugeordnet ist. Der Ein- und 56 C verbunden.

fachheit halber sind die symbolischen Blöcke, welche Es ist ferner ein einpoliger Umschalter 72 vorgefür jeden Kanal die gleichen sind, mit den gleichen sehen, der einen Kontakt 85 für Empfang und einen Bezugszeichen, jeweils ergänzt durch eine Index- Kontakt 87 für Sendung besitzt und durch ein Relais71 bezeichnung A, B oder C, versehen, wobei die jeweilige 45 betätigt wird. Der Schalter 72 liegt normalerweise in Indexbezeichnung dem Wählerkanal A, B oder C der Empfangsstellung; sein Mittelkontakt ist mit einer entspricht. Es versteht sich von selbst, daß dieses Bezugsspannung verbunden, welche logisch richtig System mit drei Kanälen hier lediglich ein Beispiel sein ist. Der Empfangskontakt 85 des Schalters 72 ist mit soll und daß auch bedeutend mehr Kanäle verwendet dem Und-Tor 68 verbunden, während der Sendewerden können. 50 kontakt 87 über die Leitung 86 an der freien Klemme

Die Empfängerausgangsleitung 32 des Kanals A ist.- des Multivibrators^70 und über die Leitung 88 an

mit einem Kontakt eines normalerweise geschlossenen Und-Toren 60/4, 605 und 6OG liegt. Die jeweils

Schalters 59/4 verbunden, der durch ein Relais 58.4 andere Eingangsklemme dieser Und-Tore ist mit der

£esteuert wird. In gleicher Weise sind die Empfänger- entsprechenden Oberen Ausgangsklemme der bistabilen

ausgangsleitung 33 des Kanals B und die Empfänger- 55 Multivibratoren 56/1, 565 und 56 C verbunden,

ausgangsleitung 34 des Kanats C mit jeweils einem Die Ausgangsleitungen aus den Und-To.F.e,n 60,4,

Kontakt eines normalerweise geschlossenen Schalters 605 und 6OC sind jeweils mit Senderwähjkodesignal-

595 bzw. 59C verbunden, die durch Relais 585 bzw. generatoren 61,4, 615 und 61C verbunden, welche das

58C betätigt werden. Der andere Kontakt der Schalter jeweilige Senderwählkodesignal auf den Ausgangs-

59,4, 595 bzw. 59C ist jeweils mit einer gemeinsamen 60 leitungen 37, 38 und 39 zur Anlegung an das Oder-Tor

Kanalwählerausgangsleitung 35 verbunden. Auf diese 40 von F i g. 1 bilden.

"Weise werden sämtliche abgehenden Tonsignale, bevor In F i g. 3 ist ein Schaltschema der Sprachhüll-

eine Auswahl stattfindet, an die Auswertungseinrich- kurvenwählschaltungen 52 und 53 gezeigt, an welche

tung 30 gelegt, und es geht nichts von dem Informa- das Ausgangssignal des Sprachverstärkers 51 angelegt

tionsinhalt verloren. Statt relaisbetätigter Schalter 65 wird und deren Ausgangssignal dem Vergleicher 54

können auch Festkörperschaltvorrichtungen oder zugeführt wird.

Schalter mit aktiven Elementen verwendet werden. Das Netzwerk der Schaltung 52 enthält einen Ein-

Die Empfängerausgangsleitung 32 des Kanals A gangskondensator 100 in Reihenschaltung mit einer

Diode 102 vor dem Eingang eines Verstärkers 105. Je ein Nebenschlußweg führt über eine Diode 101 bzw. einen Kondensator 103. Diese Nebenschlußwege sind zu beiden Seiten der Diode 102 abgezweigt und an eine Rückleitung 104 geführt. Der Verstärker 105 ist ein Transistor mit einem Belastungswiderstand 106. Statt eines solchen Verstärkers lassen sich auch andere Verstärkerausführungen verwenden.

. , Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 105 der Schaltung 52 wird über die Leitung 99 an einen Kondensator ,107 der Schaltung 53 gelegt, der in Reihe mit einer Diode 109 am Eingang eines zweistufigen Verstärkers 115 liegt. Die eine Stufe wird durch einen Transistor 111, die andere durch einen Transistor 112 gebildet. Je ein Nebenschlußweg führt über eine Diode 108 bzw. einen Kondensator 110; die Nebenschlußwege sind zu beiden Seiten der Diode 109 angeschlossen und mit der Rückleitung 104 verbunden. Durch die Widerstände 113 und 114 wird eine Belastung der Transistoren 111 und 112 gebildet.

Die Netzwerke 52 und 53 haben je eine Eingangs- und eine Ausgangsschaltung in Form einer J?C-Schaltung mit einer Zeitkonstante; sie spielen bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung eine bedeutende Rolle. Die Netzwerke 52 und 53 können als Sprachhüllkurvendemodulator und Integrator aufgefaßt werden, wie nachstehend unter Zuhilfenahme von F i g. 4 erläutert werden soll.

Das Netzwerk 52 in F i g. 4 ist gleichwertig der Reihenschaltung einer eine Zeitkonstante aufweisenden i?C-Schaltung 120, eines Spitzenspannungsdetektors 121, einer eine Zeitkonstante aufweisenden RC-Schaltung 122 und eines Ausgangsverstärkers 123. In gleicher Weise ist das Netzwerk 53 gleichwertig der Reihenschaltung einer eine Zeitkonstante aufweisenden .RC-Schaltung 124, eines Spitzenspannungsdetektors 125, einer .ßC-Schaltung mit Zeitkonstante 126 und eines Ausgangsverstärkers 127.

Die in F i g. 4 dargestellten Blöcke des Netzwerks .52 haben folgende Bedeutung: Der Ausgangswiderstand des Sprachverstärkers 51 (F i g. 2), multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 100 (F i g. 3), entspricht einer Zeitkonstanten T₁; diese wird veranschaulicht durch den Block 120. Die Kondensatoren 100 und 103 zusammen mit den Dioden 101 und 102 bilden einen Spitzenspannungsdetektor üblicher Art, der durch den Block 121 veranschaulicht wird. Der Eingangswiderstand des Verstärkers 105, multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 103, entspricht einer Zeitkonstanten T₂; sie wird durch den Block 122 veranschaulicht. Der Verstärker 105 wird· durch den Block 123 dargestellt.

Die Blöcke des Netzwerkes 53 haben jeweils entsprechende Bedeutung: Der Ausgangswiderstand des Verstärkers 105, multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 107, entspricht einer Zeitkonstanten T₃; diese wird dargestellt durch den Block 124. Die Kondensatoren 107 und 110 zusammen mit den Dioden 108 und 109 bilden einen üblichen Spitzenspannungsdetektor, der durch den Block 125 dargestellt wird. Der Eingangswiderstand des Verstärkers 115, multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 110, entspricht einer Zeitkonstanten T₄; sie wird durch den Block 126 veranschaulicht. Der Verstärker 115 wird durch den Block 127 dargestellt.

Das Netzwerk 52 wirkt als Sprachhüllkurvendemodulator zur Gewinnung der Sprachcharakteristik, für welche T₁ und T₂ die günstigsten Werte haben. Wenn das Ausgangssignal des Netzwerkes 52 an die Eingangsklemmen des Netzwerkes 53 gelegt wird, so wirkt letzteres als Integrator, der einen Spannungswert ergibt, welcher ein Maß für Amplitude und Frequenz der unmittelbar vorhergehenden eingegebenen Sprachhüllkurve darstellt. Praktisch kann der Integrator als eine Art Gedächtnisvorrichtung angesehen werden, da für normale, fortlaufende Sprachsignale am Eingang seine Ausgängsspannung zunimmt, wobei diese Zunähme für dasjenige Signal, welches das höchste Signal-zu-Rausch-Verhältnis hat, am größten ist. Die richtige Auswahl der Zeitkonstanten T₃ und T₄ ist äußerst wichtig für die Erzielung dieses Ergebnisses.

Die in F i g. 5 gezeigten Signalwellenformen sind typische Beispiele der am Eingang und Ausgang der Netzwerke 52 und 53 auftretenden elektrischen Signale. Es sind drei den Verlauf der Spannung gegenüber der Zeit veranschaulichende Kurven 130, 150 und 170 gezeigt. Die Kurve 130 entspricht dem Ausgangssignal aus dem Sprechverstärker 51. Sie zeigt in der angegebenen Reihenfolge einen Teil 131, der einem Rauschsignal (bei Abwesenheit eines Sprachimpulses bzw. während einer Sprachpause) entspricht, einen Teil 132, der einem Nachrichtensignal, insbesondere einem Sprachimpuls, entspricht, einen Teil 133, der einer Sprachpause mit Rauschkulisse entspricht, einen Teil 134, der wiederum einem Sprachimpuls entspricht, einen Teil 135, der einer Sprachpause entspricht, einen Teil 136, der einem Sprachimpuls entspricht, einen Teil 137, der einer Sprachpause entspricht, und einen Teil 138, der einem Rauschen oder einem ähnlichen Signal, jedoch keinem Sprachsignal oder doch zumindest keinem üblichen Sprachsignal entspricht.. Der Grund, weswegen der Teil 138 keinem Sprachsignal" oder doch zumindest keinem üblichen Sprachsignal entspricht, liegt in dem Nichtvorhandensein von Sprachpausen. Dies kann auf schlechte Sprachübertragung oder Sprache mit sehr starker Rauschkulisse oder anderweitige überlagerte Störungen zurückzuführen sein. In jedem Falle entspricht das Kurvenstück 138 einem schlechten, unbrauchbaren Signal, woher es auch kommen mag.

Die allgemein mit 130 bezeichnete Kurve und speziell deren Teile 132, 134 und 136 entsprechen irgendeiner Kombination von Tonfrequenzen in einem üblichen Bereich, etwa zwischen 200 und 2000 Hz. Die Signalwellenform 138 kann einer Frequenz oder Frequenzkombination innerhalb des Durchlaßbandes eines Kanalwählers entsprechen.

Wie bereits gesagt, wurde gefunden, daß Sprach-

' mitteilungen abwechselnd Sprachimpulse und Sprachpausen enthalten, wie sie durch die Kurvenstücke 132 und 133 angedeutet sind, die sich mit einer Periode T wiederholen. Innerhalb der Periode T nimmt der Sprachimpuls 132 einen Zeitabschnitt T₁ und die Sprachpause 133 einen^:'Zeitabschnitt T₂ ein. Obgleich die relative Dauer?von T₁ und T₂ zwischen den einzelnen Sprachhüllkürven schwankt, sind diese Schwankungen verhältnismäßig klein, so daß sie als konstant angesehen werden können.

Durch Anlegen des der Kurve 130 entsprechenden Tonfrequenzsignals an den Sprachhüllkurvendemodulator 52 wird ein Ausgangssignal auf der Leitung 99 gebildet, wie es durch die Kurve 150 dargestellt wird.

Wenn der Rauschabschnitt 131 an das Netzwerk 52 angelegt wird, ergibt es eine niedrige und nahezu konstante Ausgangsspannung, wie sie durch das Kurvenstück 151 dargestellt wird. Es ist dies im wesentlichen

die Spannung, auf die der Kondensator 103 (F i g. 3) aufgeladen wurde.

Die Arbeitsweise eines gewöhnlichen Spitzendetektors (Voltmeter) kann als bekannt vorausgesetzt werden. Im Hinblick auf die Festlegung der Zeitkonstanten T₁ sollen ferner die folgenden Vereinfachungen angenommen werden: Die von den ersten eineinhalb Perioden der in den Kurvenabschnitten 132, 134 bzw. 136 gezeigten Signalwellenformen in Anspruch genommene Zeit kann vernachlässigt werden, und die Anstiegs- und Abfallzeiten der in diesen Kurvenabschnitten gezeigten Signalwellenformen sind so klein, daß sie gleichfalls vernachlässigt werden können.

Diese beiden Annahmen sind berechtigt im Hinblick darauf, daß die Zeit T₁ eines Sprachimpulses mindestens 200mal so groß ist wie die einer Tonfrequenzperiode. Kehrt man nun zur Signalwellenform 150 zurück, und zwar zu deren Teil 151, so zeigt sich, daß die vordere Flanke des Sprachimpulses 132 einen Anstieg des Ausgangssignals aus dem Netzwerk 52 mit einer durch die Zeitkonstante T₁ bestimmten Geschwindigkeit verursacht. Dies wird durch den Teil 152 der Kurve 150 angedeutet. Wie erinnerlich, ist T₁ gleich dem Ausgangswiderstand des Sprachverstärkers 51 multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 100. Die Überlegung, welche die Auswahl von T₁ beherrscht, ist die, daß das Ausgangssignal des Netzwerkes 52 seinen Größtwert innerhalb des Zeitabschnittes T₁ erreichen soll. Für alle praktischen Zwecke wird dies dadurch erfüllt, daß T₁ gleich oder kleiner als ein Drittel von T₁ gewählt wird. Das bedeutet, daß der Ausgangswiderstand des Sprachverstärkers 51 recht niedrig sein soll.

Eine zweite Überlegung ist, daß der Größtwert der Ausgangsspannung des Netzwerkes 52 so hoch wie möglich sein soll, im Idealfalle gleich dem Betrag von Spitze zu Spitze des Sprachimpulssignals. Dies wiederum wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis der Kapazitätswerte der Kondensatoren 100 und 103 gleich 1 gemacht wird.

Verständlicherweise stellt die Kurve 150 den Durchschnittswert der Ausgangsspannung dar. Diesem Durchschnittswert ist die bekannte Welligkeit eines Spitzenspannüngsdetektors überlagert. Nach Verstreichen eines Zeitintervalls, das gleich oder größer als das Dreifache von T₁ ist, wird der Maximalwert praktisch erreicht, wie er durch den Teil 152 dargestellt wird. Dieser Maximalwert (in Volt) beträgt

Ausgangssignals aus dem Netzwerk 52 bilden. Eine Prüfung der Gleichung (1) ergibt, daß diese Differenz praktisch am größten und dem Idealfall entsprechend ist, wenn R,,, = 0. Dies bildet einen weiteren Grund dafür, den Ausgangswiderstand des Sprachverstärkers 51 niedrig zu halten.

Nach dem Ende des Sprachteils 132 der Kurve 130 nimmt das Eingangssignal die durch das kurvenstück 133 veranschaulichte. Form an und verursacht eine Entladung des Kondensators 103, deren Geschwindigkeit durch die Zeitkonstante τ., bestimmt wird, die, wie: schon erwähnt, gleich der Kapazität des Kondensators 103 multipliziert mit dem Eingangswiderstand des Verstärkers 105 ist. Das Ausgangssignal aus dem Netz-

!5 werk 52 während der Anlegung des Signalteils 133 wird durch den Teil 153 der Kurve 150 gezeigt. Ändert sich das Eingangssignal, wie durch die Teile 134, 135, 136 und 137 der Kurve 130 angedeutet, so ändert sich das entsprechende Ausgangssignal aus dem Netzwerk 52 so, wie es durch die entsprechenden Teile 154, 155, 156 und 157 der Kurve 150 gezeigt wird. Für ein Eingangssignal, wie es durch den Teil 138 der Kurve 130 gezeigt wird, wird das entsprechende Ausgangssignal durch den Teil 158 der Kurve 150 veranschaulicht.

Die Wahl der Zeitkonstanten T₂ ist abhängig von der Überlegung, daß sie kurz sein soll im Vergleich zur Sprachpause T₂ und lang im Vergleich zur längsten Periode der Tonfrequenzsignale in dem Sprachimpulsabschnitt. Diese Bedingungen werden erfüllt durch die Wahl von

T,

T₂ = ----- Sekunden .
3

^O + 2 Rin

worin

e₀ = durchschnittliche Ausgangsspännung des Netzwerks 52 nach Verstreichen von 3mal T₁,

ein = Betrag von Spitze zu Spitze des Sprachimpulseingangssignals,

R₀ = Ausgangswiderstand des Sprachverstärkers 51, = Eingangswiderstand des Verstärkers 105.

Dies zeigt, daß die Differenz R₅₂ zwischen seinem größten und kleinsten Pegel und die Fähigkeit des Netzwerkes zur Wiederholung dieser Differenz bei Anwesenheit wiederholter Sprachimpuls-Sprachpausen-Eingangssignale das Maß für die Brauchbarkeit des Das Ausgangssignal aus der Wählschaltung 52, das durch die Kurve 150 veranschaulicht wird, wird an die Wählschaltung 53 gelegt, die, wie schon erläutert, eine integrierende Wirkung dadurch ausübt, daß sie ein Ausgangssignal bildet, das im wesentlichen ein Gleichstrom ist, dessen Größe proportional der unmittelbar letzten und zur Zeit vorherrschenden Amplitude und Frequenz des Ausgangssignals aus dem Netzwerk 52 ist. Bei der Anlegung des Signalteils 151 der Kurve 150 bildet das Netzwerk 53 kein Ausgangssignal, wie durch den Teil 171 der Kurve 170 veranschaulicht wird, weil das Ausgangssignal aus dem Netzwerk 52 konstant bleibt. Wenn die Spannungsamplitude des angelegten Signals ansteigt, wie es durch das Kurvenstück 152 angedeutet wird, wird der Kondensator 110 auf einen der größten Amplitude des Kurvenstückes 152 entsprechenden Spannungswert aufgeladen. Die Anstiegsgeschwindigkeit wird bestimmt durch T₁ und T₃. Da diese beide sehr klein sind im Vergleich zu der Sprachhüllkurvenperiode^J¹, kann T₃ gleich T₁ gewählt werden. Der Anstieg des Ausgangssignals wird durch den Kurvenabscrmitt 172 dargestellt und folgt im wesentlichen T₁. Wie schon erwähnt, ist die Zeitkonstante T₃ gleich der Kapazität des Kondensators 107, multipliziert mit dem Ausgangswiderstand des Verstärkers 105.

Hat der Kurventeil 172 seinen Größtwert im Punkt 173 erreicht, der das Ende des zunehmenden Teils von 152 markiert, so beginnt sich der Kondensator 110 mit einer durch die Zeitkonstante T₄ bestimmten Geschwindigkeit zu entladen, wobei T₄ gleich der Kapazität des Kondensators 110, multipliziert mit dem. Eingangswiderstand des Ausgangs-

i 487 362

11 12

Verstärkers 115, ist, wie dies durch das Kurvenstück Ϊ74 das Kapazitätsverhältnis der Kondensatoren 107 und

veranschaulicht ist. 110 in dem Netzwerk 53;

Die Zeitkonstante T₁ wird so gewählt, daß sich der

Kondensator 110 nur bis zu einem vorbestimmten ~

Bruchteil seiner größten Spannung innerhalb des 5 ClIO 3 Zeitintervalls T entlädt, so daß beim Beginn des

nächsten Zyklus der Kondensator 110 noch eine ist ein typisches Beispiel für ein derartiges Kapazitäts-Spannung behält, wie sie durch den Punkt 175 der verhältnis.

Kurve 110 bezeichnet wird. Dadurch bildet das Die Amplitude jedes Spannungsanstiegs 172, 176

Netzwerk 53 einen Speicher, der ein Maß für den ¹⁰ und 180 ist proportional dem Produkt aus der Am-

unmittelbar zurückliegenden Verlauf des Sprach- plitude des Eingangssignals, dem erwähntenKapazitäts-

hüllkurvensignals liefert. verhältnis und einem Faktor, der durch den vorher-

Während der zweiten Periode T, d.h. während die gehenden Pegel der Ausgangsspannung des Netz-Signalsteile 154 und 155 an das Netzwerk 53 angelegt werks 53 bestimmt wird.

werden, wird der Kondensator 110 zuerst, wie durch 15 Die Abfallgeschwindigkeit der Kurvenstücke 174 den Teil 176 gezeigt, auf einen neuen Größtwert und 178 ihrerseits wird bestimmt durch T₁; ein typischer entsprechend dem Punkt 177 aufgeladen; danach Wert dieser Zeitkonstante liegt etwa zwischen der beginnt seine Entladung entsprechend dem Kurven- zweifachen und der fünffachen Dauer der Sprachhüllstück 178. Am Ende der zweiten Periode T behält kurvenperiode T.

der Kondensator 110 eine Ladung entsprechend dem 2° Wenn das Ausgangssignal aus dem Netzwerk 53

am Punkt 179 gezeigten Spannungspegel. den Bezugsspannungspegel, wie er durch die Bezugs-

Während der dritten Periode, wenn der Signalteil 156 spannungsquelle 65 festgelegt wird, erreicht, wird ein an das Netzwerk 53 gelegt wird, lädt sich der Kon- Wählsignal von dem Vergleicher 54 erzeugt. Sobald densator 110 wieder auf, und seine Spannung nimmt die ankommenden Tonsignale aus den verschiedenen zu, wie der Signalteil 180 erkennen läßt, bis sie einen ²5 Empfängern an die zugeordneten Sprachwählschalwählbaren Bezugsspannungspegel erreicht, der durch tungen angelegt werden, ist der Kanal, der ein Wähldie gestrichelte Linie 181 markiert ist. Dieser Pegel signal bildet, derjenige, dessen Signal-Rausch-Verwird durch die Spannungsquelle 65 von F i g. 2 hältnis das höchste ist. Das ergibt sich unmittelbar festgelegt, und der Punkt 182 bezeichnet diejenige daraus, daß das Ausgangssignal aus der Sprachwähl-Zeit, zu der das Ausgangssignal aus der Wählschaltung 30 schaltung der Differenz zwischen der Amplitude des 53 gleich der Bezugsspannung aus der Spannungs- Tonsignals, wie sie durch das Kurvenstück 132 verquelle 65 ist; zu diesem Zeitpunkt bildet der Ver- anschaulicht wird, und dem Rauschsignal, dem das gleicher 54 ein Ausgangssignal. Der Teil 183 be- Kurvenstück 131 entspricht, direkt proportional ist. zeichnet eine Abnahme des Ausgangssignals des Die Netzwerke 52 und 53 bilden daher auch eine Netzwerks 53, die durch einen Unterdrückungsvorgang 35 Einrichtung zur Bestimmung des Signal-Rauschverursacht ist, der seinerseits durch das Ausgangssignal Verhältnisses der ankommenden Signale wenigstens aus dem Vergleicher 54 ausgelöst wird. auf dem Wege des Vergleichs.

Die Nützlichkeit des Netzwerkes 53 läßt sich er- Die obengenannten Kriterien für die Auswahl von messen an seiner Fähigkeit, den in einer Sprachhüll- T₁, T₂, T₃ und T₄ gelten ganz allgemein und passen in kurve enthaltenen Informationsinhalt, der von dem 40 gleicher Weise für die Übertragung anderer InNetzwerk 52 geliefert wird, in Form einer Spannung formationen als Sprachsignale. Solange, allgemein zu speichern, die in Abhängigkeit, und zwar in gesprochen, die übertragenen Informationen eine alleiniger Abhängigkeit von einer Folge von Sprach- periodische Eigenschaft oder Charakteristik haben, hüllkurveneingangssignalen größer wird. erlaubt diese eine Demodulation und nachfolgende

Der Teil 185 der Kurve 170 veranschaulicht das 45 Integration, um eine Meßgröße für den unmittelbar

Ansprechen des Netzwerkes 53 auf jede andere Art zuletzt stattgefundenen Verlauf zu bilden, die-als Maß

von Eingabe statt einer Folge von Sprachhüllkurven. für die Verständlichkeit oder das Signal-Rausch-

Der Teil 158 bildet das Ausgangssignal des Netz- Verhältnis dienen kann.

Werkes 52 ab und kann entweder einen abnormal Der Spannungspegel aus der Bezugsspannungs-

langen Sprachimpuls oder ein verlängertes Stör- 5° quelle 65, wie er durch die gestrichelte Linie 181 ver-

geräusch oder einen Sprachimpuls ohne Sprachpause anschaulicht wird, wird so gewählt, daß eine be- ·

darstellen. Was auch immer seine Natur oder sein Ur- stimmte Zahl aufeinanderfolgender Sprachimpulse

sprung sein mag, das Ansprechen des Netzwerkes 53 und Sprachpausen erforderlich sind, bevor das

besteht, wie durch das Kurvenstück 185 gezeigt wird, Ausgangssignal aus der Wählschaltung 53 bis auf

zunächst in einem Anstieg, auf den ein Abfall nach 55 den Pegel der Bezugsspannung ansteigt. Wie in

einer Exponentialkurve folgt. Mit anderen Worten: Fig. 5 gezeigt, wurde bei diesem Beispiel der Span-

Irgendeine Eingabe, welche nicht die zu einer Sprach- nungspegel 181 so gewählt, daß drei aufeinander-

hüJlkurve gehörende Charakteristik besitzt, ist nicht in folgende Sprachimpulsperioden erforderlich sind, um

der Lage, ein Ausgangssignal von Bedeutung aus dem die Ausgangsspannung der Wählschaltung auf einen

Netzwerk 53 hervorzubringen. ^6o Punkt oberhalb des Bezugsspannungspegels zu bringen.

Die Eigentümlichkeit eines allmählichen Aufbaues Statt dessen kann der Bezugsspannungspegel aber auch

in Abhängigkeit von der richtigen Eingabe kommt so bemessen werden, daß noch mehr oder noch weniger

dadurch zustande, daß die maximale Amplitude jedes aufeinanderfolgende Perioden für die Auslösung

Spannungsanstiegs 172, 176 und 180 in dem Kurven- erforderlich sind.

stück 170 überwacht und mit der durch die Kurven- 65 Natürlich nimmt, wenn das Signal-Rausch-Verstücke 174 und 178 veranschaulichten Geschwindigkeit hältnis des Tonsignals kleiner wird, auch die durch des Abfallens koordiniert wird. Die maximale Am- jeden Sprachimpuls auf den Kondensator 110 geplitude jedes Spannungsanstiegs wird bestimmt durch brachte Ladung ab, und dementsprechend können

13 14

mehr aufeinanderfolgende Sprachimpulse erforderlich und 53 C je ein Ausgangssignal, wie es in Verbindung

sein, um die Ausgangsspannung der Wählschaltung mit der Kurve 170 von F i g. 5 gezeigt und erläutert ist.

auf den Bezugsspannungspegel anzuheben. Solange Aus der Spannungsquelle 65 gelangt eine Bezugs-

jedoch die Entladung während einer Periode nicht spannung über die Leitung 81 an die Vergleicher 54A,

die während einer Periode hinzugefügte Ladung 5 54B und 54C. Sobald eines der Integrationsnetz-

übersteigt, wird gegebenenfalls die Ausgangsspannung werke 53A, 535 und 53C eine Ausgangsspannung

weiter aufgebaut, um ein Wählsignal zu bilden. bildet, welche den Bezugsspannungspegel 181 erreicht

Während die während einer jeden Periode hinzu- oder überschreitet, bildet der zugeordnete Vergleicher

gefügte Ladung von dem Signal-Rausch-Verhältnis 54 ein Kanalwählsignal auf seiner Ausgangsleitung:·

abhängt, ist die Entladungsgeschwindigkeit lediglich io Wie schon erwähnt, ist vor der Einstellung jedes

eine Funktion der Zeitkonstanten T₄. . ^Multivibrators 56 das Signal auf der Leitung 80 ein

Die obige Erläuterung von F i g. 5 bezieht sich Fehlsignal. Der mit der Leitung 80 verbundene

speziell auf die Auswahl eines Tonsignalkanals. Inverter 67 formt das Fehlsignal in ein 1-Signal auf

Dieses Auswahlverfahren kann bei jedem Signal seiner Ausgangsleitung 82 um, welches die Und-Tore

benutzt werden, das, sei es verschlüsselt oder dem 15 55,4, 55B und 55C zur Wirkung bringt.

Signal selbst anhaftend, eine periodische Charakte- Angenommen, daß der Vergleicher 54,4 vor den

ristik besitzt. Alles, was hierzu notwendig ist, ist die anderen Vergleichern ein Kanalwählsignal bildet,

Auswahl der Zeitkonstanten T₁ und T₂ in solcher so läuft dieses Wählsignal über das Und-Tor 55,4,

Weise, daß die Charakteristik demoduliert wird, um den bistabilen Multivibrator 56,4 einzustellen,

und die Auswahl der Zeitkonstanten τ₃ und T₄ so, 2° der somit seine 0- und 1-Ausgangssignale umkehr

daß die aufeinanderfolgenden Hüllkurvenwechsel die und an seiner oberen Klemme 1-Potential und an

Ausgangsspannung so lange vergrößern, wie das seiner unteren Klemme O-Potential führt. Das 1-Aus-

wiederhergestellte oder demodulierte Hüllkurven- gangssignal des Multivibrators 56,4 läuft durch das

signal ein brauchbares Empfangssignal anzeigt. Oder-Tor-66 und wird über die Leitung 83 an die

Im Betriebe und unter der Annahme, daß gerade 25 Und-Tore 57,4, STB und 57 C gelegt. Da die durch die

der Sendebetrieb durch ein Sende-Empfangs-Gerät, Multivibratoren 56B und 56C an die Und-Tore 57B

wie das Gerät 16 von F i g. 1 beginnt, wird das und 57 C gelegten Signale gleichfalls 1-Signa!e sind,

Nachrichtensignal auf eine Trägerfrequenz /₀ modu- bilden diese Tore ein Ausgangssignal, welches die

liert und an die Relaisstationen 18, 19 und 20 zwecks Relais 585 und 58C erregt und dadurch die Schalter

Weitersendung auf Trägerfrequenzen/!, /₂ und /₃ 30 595 und 59C öffnet, um den Empfänger B und den

gesendet. Die Empfänger 24, 25 und 26 sprechen Empfänger C von der Kanalwählerausgangsleitung 35

auf jeweils eine dieser Trägerfrequenzen an und abzuschalten, so daß eine Auswahl erfolgt. Das über

demcdulieren diese, um die gesendete Nachricht das Oder-Tor 66 an das Und-Tor 57 A gelegte 1-Signal

wiederzugewinnen. Besteht das Nachrichtensignal läuft nicht durch dieses Und-Tor, um das Relais 58 A

aus Sprache, so sind die Ausgangssignale des Emp- 35 zu betätigen, da das durch den Multivibrator 56A

fängers Tonfrequenzsignale. Der Einfachheit halber gelieferte Signal ein 0-Signal ist.

werden diese Tonfrequenzsignale hier als Tonsignale Das durch das Oder-Tor 66 durchgelassene und

der Kanäle A, B, C bezeichnet, die über die Leitungen an die Leitung 80 gelegte 1-Signal wird durch den

32, 33 bzw. 34 den verschiedenen Kanälen des Wählers Inverter 67 in ein 0-Signal verwandelt und sperrt

28 zugeführt werden. 4° die Und-Tore 55A, 55B und 55C; dadurch wird jedes

Wie am besten aus F i g. 2 zu sehen ist, werden anschließend abgeleitete Kanalwählsignal gehindert,

die Leitungen 32, 33 und 34 direkt über normaler- die Kanalauswahl zu ändern. Mit anderen Worten,

weise geschlossene Schalter 59,4, 595 und 59C an es ist keine weitere Auswahl möglich, bis die Und-

die Wählerausgangsleitung 35 gelegt, so daß vor Tore 55,4, 55B und 55C erneut durchlässig werden.

Durchführung einer Wahl sämtliche Empfänger mit 45 Das 1-Signal aus dem Oder-Tor 66 wird auch dazu

der Auswertungsvorrichtung 30 verbunden sind. Die benutzt, die Schaltungen 53A, 535 und 53 C über die

Auswahl eines bestimmten Kanals erfolgt durch Leitung 80 zu sperren, so daß die Integratorausgangs-

Öffnen der Schalter 59 der nicht gewählten Kanäle, spannungen Null bleiben, bis eine neue Auswahl

während der Schalter des gewählten Kanals in seiner gewünscht wird.

normalen, geschlossenen Stellung verbleibt. Auf diese 50 Das 1-Signal aus dem Oder-Tor 66 wird auch dazu

■■ Weise entsteht kein Verlust an empfangener In- benutzt, einen monostabilen Multivibrator 70 ein-

formation, bevor die Auswahl erfolgt. zustellen, der eine Verzögerung, nachstehend Wahl-

Jedes Empfängertonsignal wird außerdem an einen verzögerung genannt, entsprechend dem zwischen der Wählerkanäle gelegt, wo die Tonsignale durch Wahl und Wiederwahl gewünschten Zeitintervall übliche Bandfilter 50,4, 505 und 50 C gefiltert werden, 55 bewirkt. Die durch den Multivibrator 70 bewirkte deren Frequenzbreite für Sprachübertragung..'etwa Wahlverzögerung kann zwischen einigen Sekunden von 2CO bis 2CCOHz reichen kann. Die,!gefilterten und einigen Minuten betragen; sie hängt ganz von Tonsignale werden dann durch übliche Sprachver- demÜbermittlungsvorgangund seinen Bedingungen ab. stärker 51A, 515 und 51C verstärkt und an Sprach- In einem Bereich beispielsweise, in dem es eine hüllkurvendemcdulatorschaltungen 51A, 525, 52C 60 große Zahl von Ausbreitungshindernissen gibt und und Integratorschaltungen 53,4, 535 und 53C gelegt. die Nachrichtenübermittlung von sich schnell be-Da, wie angenommen werden kann, vor Durch- wegenden Objekten ausgeht, ist eine kürzere Wahlführung einer Wahl die bistabilen Multivibratoren verzögerung erwünscht, da ein Übertragungsweg 56,4, 565 und 56 C sich alle in der 0-Stellung befinden, rascher gesperrt wird als in einem glatten, unbein welcher die obere Ausgangsklemme 0-Signal führt, 65 hinderten Ausbreitungsbereich mit langsam bewegwird kein Signal durch das Oder-Tor 66 durchgelassen, liehen Objekten.

um die Netzwerke 53A, 535 unf 53C zu sperren. Der Betrieb des monostabilen Multivibrators 70

Dementsprechend bilden die Netzwerke 53,4, 535 steht im Zusammenhang mit der Wirkung des Schalters

72. Der Schalter 72 kann zwangläufig zusammen mit dem sogenannten Sendedruckknopf am Mikrofon der Bedienungsperson in der Auswertungsvorrichtung 30 betätigt werden; er ist in seiner Empfangsstellung gezeigt, welche dem Empfangsbetrieb der Empfängereinrichtung 14 entspricht.

Beim Empfangsbetrieb ist es erwünscht, daß der monostabile Multivibrator 70 nach jeder Wahl eine bestimmte Verzögerung erzeugt und nach dieser Verzögerung ein Signal hervorbringt, um den Kanalwähler 28 für einen neuen Wählvorgang vorzubereiten. Ferner ist es erwünscht, daß eine Bedienungsperson, wenn sie auf eine eintreffende Nachricht antwortet, indem sie den Sendedruckknopf betätigt, während die Wahlverzögerung noch abläuft, über den vorher gewählten Kanal sendet, da auf diese Weise die für die Sendung günstigste Relaisstation benutzt wird. Um dies zu erreichen, muß der restliche Teil der Wahlverzögerung ausgelöscht und die Wahl so lange aufrechterhalten werden, wie die Sendung dauert. Die Bedienungsperson behält auf diese Weise den bestmöglichen Übermittlungsweg. Schließlich ist es erwünscht, daß beim Ende der Sendung der Bedienungsperson, wenn der Schalter 72 in seine Empfangsstellung zurückkehrt, die Wahl unmittelbar gelöscht wird. Der Grund für die Löschung der Wahlverzögerung liegt darin, daß die Bedienungsperson unmittelbar nach der Sendung eine sofortige Neuwahl einzuleiten hat.

Diesen Forderungen entspricht die in F i g. 2 dargestellte Einrichtung, bei der das Zurückstellen der Multivibratoren 56 verhindert ist, wenn sich der Schalter 72 in der Sendestellung befindet, und die Multivibratoren zurückgestellt-werden, sobald der Schalter 72 wieder in die Empfangsstellung gelangt.

Wie bereits erläutert wurde, bewirkt ein 1-Signal aus dem Oder-Tor 66 die Einstellung des monostabilen Multivibrators 70 und zugleich die Einleitung einer Wahlverzögerung. Die untere Klemme des Multivibrators 70 ist nunmehr auf O-Potential und sperrt das Und-Tor68. Nach Verstreichen der Wahlverzögerung gelangt die untere Klemme auf 1-Potential und bewirkt die Eingabe eines 1-Signals in das Und-Tor 68. Da sich der Schalter 72 in seiner Empfangsstellung befindet, liefert er auch ein 1-Signal zum Eingang des Und-Tors 68, das nun durchlässig ist und einen Rückstellimpuls an alle Multivibratoren 56 über den Impulsgenerator 90 legt; dadurch wird der Multivibrator 56 A zurückgestellt. Praktisch kann der Impulsgenerator so ausgebildet sein, daß er einen kurzen Rückstellimpuls in Abhängigkeit von der vorderen Flanke des 1-Signals bildet.

Durch das Zurückstellen des Multivibrators 56 A wird das Oder-Tor 66 dazu gebracht, ein 0-Signal zu bilden, das die Und-Tore575 und 57 C sperrt. Dies hat das Abfallen der Relais 585 und 58 C zur Folge, so daß sich die Schalter 595 und 59 C schließen. Durch das 0-Signal aus dem Oder-Tor 66 wird das Sperrsignal von den Netzwerken 53 A, 535 und 53 C weggenommen. Ferner wird durch den Inverter 67 das 0-Signal in ein 1-Signal umgewandelt, um die Und-Tore55/1, 555 und 55C zu öffnen. Dadurch wird der Wähler für eine neue Wahl vorbereitet.

Durch das Drücken des Sendedruckknopfes seitens der Bedienungsperson wird ein 1-Signal auf die Leitung 36 des Relais 71 gegeben, welches den Schalter 72 umlegt. Wurde beispielsweise der Kanal A gewählt und war die Wahlverzögerung unmittelbar vor der Umschaltung des Schalters 72 von der Empfangsin die Sendestellung wirksam, so erscheint ein 1-Signal auf der Leitung 86 und stellt den monostabilen Multivibrator 70 zurück. Seine untere Klemme erhält 1-Potential und sucht das Und-Tor 68 zu öffnen, kann dies aber nicht wegen der Abwesenheit des erforderlichen zweiten 1-Signals am Eingang.

Inzwischen liefert der Schalter 72 ein 1-Signal über die Leitung 88 zu den Und-Toren 6OA, 605 und 6OC. Da der Kanal A gewählt wurde, sind nun zwei 1-Signale am Eingang des Und-Tors 60 A vorhanden. Dadurch wird das Tor 60 geöffnet und der Senderwählkodegenerator 61A zur Wirkung gebracht. Der Generator 61,4 erzeugt das Senderwählkodesignal auf der Leitung 37, das über das Oder-Tor 40 an den Sender 23 geleitet wird. Dieser wiederum leitet das Signal zu allen Relaisstationen und wählt eine davon in Abhängigkeit von dem Kode für die Weitersendung zum endgültigen Ziel.

Sobald die Bedienungsperson den Sendedruckknopf freigibt, erscheint ein 0-Signal auf der Leitung 36 des Relais 71, das den Schalter 72 in seine Empfangsstellung zurückkehren läßt und die Anlegung eines 1-Signals an das Und-Tor 68 bewirkt. Da der Multivibrator 70 gleichfalls ein 1-Signal liefert, ist das Tor geöffnet, und es wird ein Rückstellimpuls erzeugt, der die vorherige Wahl auslöscht und den Kanalwähler 28 wieder in Bereitschaft für eine neue Wahl versetzt.

Es wird hier also ein Kanalwählsystem angegeben, das für eine wechselseitige Verbindung zwischen einem Mehrkanal-Hauptempfänger- und Sendersystem und einer Vielzahl beweglicher oder weitverstreuter Sende-Empfangs-Geräte Verwendung finden kann, die mit dem Hauptsystem durch eine Mehrzahl von Übertragungswegen verbunden sind. Das System wurde beschrieben am Beispiel der Auswahl eines Tonsignals an Hand des Kriteriums, daß die durchschnittliche Sprachnachricht Sprachimpulse und Sprachpausen, bei einer Frequenz von etwa 2 Hz umfaßt; jedoch kann die Erfindung auch in Verbindung mit dem Empfang anderer Arten von Informationen benutzt werden, wobei die Empfangsqualität an Hand eines beliebigen periodischen Kriteriums erkennbar gemacht und verglichen werden kann.

So ist es z. B. bei Impulssendungen oder in Amplitudenmodulationssystemen nur erforderlich, daß die Trägerfrequenz nach einem periodischen Schema verschlüsselt wird, so daß die Amplitude, Frequenz oder Phase des ankommenden Signals in einen Gleichstrom umgeformt werden kann, der eine Anzeige der Amplitude der empfangenen Nachricht ermöglicht und umgekehrt proportional der mit dem Beginn des Empfangs begonnenen Zeitspanne ist. Auch hier des Empfangs begonnen Zeitspanne ist. Auch hier wird die Auswahl auf Grund der Feststellung getroffen, welcher Kanal ieine Ausgangsspannung liefert, die noch über einen willkürlich gewählten Bezugspegel hinausgeht. Dadurch wird zwar nicht gewährleistet, daß der gewählte Kanal eine hervorragend gute Sendung oder einen hervorragend guten Empfang der Nachricht ergibt, wohl aber wird gewährleistet, daß der gewählte Kanal der bestmögliche von allen verfügbaren Kanälen ist.

Zum Beispiel kann bei Datenübertragungssystemen, die einen Impulszug benutzen, bei dem die Impulsbreite die Nachricht darstellt, der Raum zwischen aufeinanderfolgenden Nachrichtenimpulsen für die Kanalauswahl benutzt werden. Für ein solches

009 540/137

Datenüberlragungssyslem entspricht der Nachrichlenimpuls dem Sprachimpuls, Lind der Raum zwischen aufeinanderfolgenden Nachrichten!mpulsen entspricht der Sprachpause. Der Umstand, daß der Nachrichtenimpuls eine veränderbare Breite aufweist, ist unwichtig, da alle ankommenden Impulszüge, abgesehen von ihrer Verständlichkeit, miteinander identisch sind.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Auswahl des jeweils bestmöglichen Übertragungsweges für ein Nachrichtensignal, insbesondere Tonfrequenz·^ signal, zwischen einem Sender oder Sende-Empfänger, mehreren Übertragungswegen mit je einem Sende-Empfanger und einem Mehrkanal-Empfänger oder -Sende-Empfänger eines Nachrichtensystems, dadurch gekennzeichnet, daß die über die verfügbaren verschiedenen Wege (A, B, C) gleichzeitig übertragenen Nachrichtensignale (130) vor ihrer empfangsseitigen Auswertung in bezug auf eine ihnen anhaftende periodische Eigenschaft, beispielsweise eine ihnen überlagerte Frequenz, demoduliert (150) und anschließend integriert werden, so daß die integrierten Signale (170) je ein Abbild des Verlaufs dieser periodischen Eigenschaft auf den einzelnen Übertragungswegen während der unmittelbar zurückliegenden Zeit darstellen, daß dann die Amplitude der den einzelnen Übertragungswegen (A, B, C) zugeordneten integrierten Signale mit einer bestimmten Bezugsspannung (181) verglichen und dasjenige integrierte Signal ermittelt wird, dessen Amplitude zuerst den Wert der Bezugsspannung erreicht oder überschreitet, und daß das über denjenigen Nachrichtenkanal, der dem so ermittelten integrierten Signal zugeordnet ist, übertragene Nachrichtensignal ausgewertet wird (F i g. 1 und 5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zur Übertragung von

z. B. Sprachsignalen dienenden Nachrichtensystem das dem Nachfichtensignal (130) anhaftende, durch die natürlichen Nachrichtenimpulse (132, 134, 136) und Impulspausen (131, 133, 135, 137) gebildete Hüllkurvensignal (150), das bei Sprache eine Frequenz von etwa 2 Hz aufweist, als zu demodulierende und danach zu integrierende Signalfrequenz benutzt wird (F i g. 5).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Empfänger zu demodulierende und danach zu integrierende Signalfrequenz dem zu übertragenden Nachrichtensignal am Sender zusätzlich aufmoduliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Demodulation einer periodisch wiederkehrenden Eigenschaft der Nachrichtensignale auf. jedem Kanal eine den entsprechend periodischen Amplitudenvergrößerungen der demodulierten Signale entsprechende Ladung in getrennten Speichervorrichtung in angesammelt und jeweils ein vorbestimmter P/o e tsatz der so angesammelten Ladung mit einer Geschwindigkeit entladen wird, die so gewählt ist, daß der Betrag des während des Zeitinte'valls zwischen dem jeweiligen normalen Wiede* au re en der periodisch wiederkehrenden Eigens ha : ausgespeicherten Ladungsteils kleiner ist a s d:'e bei einer normalen Amplitudenzunahme des d modulierten Signals gespeicherte Ladung, und c'aß die in jeder Speichervorrichtung angesammelte Ladung ständig mit einer bestimmten Bezugsspannung verglichen und ein Wählsignal gebildet wird, sobald eine gespeicherte Ladung die Bezugsspannung erreicht oder übersteigt, worauf der Kanal, der das Wählsignal hervorgebracht hat, für den Anschluß an eine Aliswertungsvorrichtung ausgewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragung von Sprache als Nachrichtensignal die Geschwindigkeit der. Entladung einer Zeitkonstanten (τ₄) von. etwa 1 bis 2 Sekunden entspricht (F i g. 5).

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Mehrkanal-Empfänger bzw. -Sende-Empfänger (14) für jeden Empfangskanal (A, B, C) eine Demodulationseinrichtung (52) zur Bildung eines der dem Nachrichtensignal (130) anhaftenden Eigenschaft entsprechenden periodischen Signals (150) und eine Integrationsvorrichtung (53) für dieses Signal, deren Speicher eine Entladungszeitkonstante (τ₄) hat, die größer ist als eine Periode (T) der periodischen Eigenschaft, sowie ein Vergleicher (54) in Reihe angeordnet sind, der zum Vergleich des jeweiligen integrierten Signals (170) mit einer gemeinsamen Bezugsspannung (65 bzw. 181) und zur Auswahl desjenigen Kanals dient, dessen Integrationssignal in seiner Amplitude als erstes die Bezugsspannung erreicht oder übersteigt, indem er ein diesem Kanal entsprechendes Kanalwählsignal bildet, und daß jeder Empfangskanal durch eine auf das Kanalwählsignal ansprechende Schaltvorrichtung (58, 59) mit einer allen Kanälen gemeinsamen Auswertungsvorrichtung (30) koppelbar ist (Fig. 1 bis 5).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungszeitkonstante (τ₄) des Speichers der Integrationsvorrichtung (53) einstellbar ist (F i g. 3 und 5). ·:·

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schaltungselemente am Eingang des Demodulators (52) bestimmte Zeitkonstante (τ₄) kürzer ist als die Dauer eines Nachrichtensignalimpulses (T₁) und die durch die Schaltungselemente am Ausgang des Demodulators bestimmte Zeitkonstante (τ₂) kürzer ist als die Dauer einer Nachrichtensignalpause (T₂; F i g. 3 und 5).

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch.die Schaltungs' lemen.te am Eingang der Integrationsvorrichtung <"53) bestimmte Zeitkonstante (T₁) kürzer ist Is 'i Dauer eines Nachrichtensignalimp.hes (J nl die durch die Schaltungselemente am J s. η ; der Integrationsvorrichtung bestimmte . itkonstante (τ₄) länger ist als die;! Gesa t,J .1 er eines Nachrichtensignalimpulses und einer Nichrichtensignalpause (T₁ und T₂; F i g. 3 und 5).

10. Einrichtung nach Anspruch 6, c'adu'c 1 gekennzeichnet, daß jede Integration: ν nie it ng '53) durch eine auf das Kanalwählsig al ai s .: ch . e Unterdrückungsvorrichtung außer Wirkung s-.-izbar ist (F i g. 2).

11. Einrichtung nach Anspruch 6 und 10, gekennzeichnet durch eine auf das Kanalwählsignal ansprechende Verzögerungseinrichtung (70), die

nach Verstreichen einer einstellbaren Zeitspanne nach dem Auftreten des Kanalwählsignals ein Signal für die erneute Wahl eines Kanals bildet, durch welches, die Unterdrückungsvorrichtung für die Integrationsvorrichtungen (53) außer Wirkung gesetzt wird und sämtliche Empfängerkanäle (A, B, C) über die ihnen zugeordneten Schaltvorrichtungen (58, 59) an die Auswertungsvorrichtung (30) gelegt werden (F i g. 2).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Dauer des Unterdrückungssignals, aiVdessen Ende das Signal für eine erneute Kanalwahl gegeben wird, ebenfalls einstellbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für Sprachsignalübertragung das Demodulatornetzwerk (52) Zeitkonstanten (T₁ bzw. T₂) für Anstieg und Abfall von weniger als ¹Z₈ Sekunde und das Integratornetzwerk (53) eine Zeitkonstante (τ₃) für Anstieg von weniger als Ve Sekunde und eine für Abfall (τ₄) von mehr als 1 Sekunde hat (Fig. 3 und 5).

14. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (58, 59) zunächst alle Empfängerkanäle mit der Auswertungsvorrichtung (30) verbindet und beim Auftreten des Kanalwählsignals alle Empfängerkanäle bis auf den gewählten abtrennt (F i g. T).

15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine auf das Kanalwählsignal ansprechende Steuervorrichtung, durch welche das Unterdrückungssignal und eine vorbestimmte Zeit später das Kanalneuwahlsignal erzeugt werden, die in allen Integrationsvorrichtungen vorgesehene Unterdrückungsvorrichtungen steuern.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung sowohl der Sendestation als auch der Empfangsstation als Sende-Empfänger die gleichen Übertragungswege für beide Sendevorrichtungen vorgesehen sind und der Rücksender bei und während seiner Einschaltung ein Haltesignal und bei seiner Ausschaltung ein weiteres Neuwahlsignal erzeugt und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem Haltesignal die Wegnahme des Unterdrückungssignals von der Unterdrückungseinrichtung und die Anlegung des Neuwahlsignals an die Schaltvorrichtung während des Vorhandenseins des Haltesignals verhindert, während das weitere Neuwahlsignal an die Schalteinrichtung gelegt wird, um alle Empfängerkanäle mit der Auswertungsvorrichtung zu verbinden.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallzeitkonstante (r₄) der Integrationsvorrichtung (53) so hoch gewählt ist, daß bei Empfang normaler Sprachsignale die Amplitudenabnahme zwischen zwei aufeinander- ■ folgenden Amplitudenanstiegen infolge des Abfalles kleiner ist als die Amplitudenzunahme infolge des zweiten Amplitudenanstiegs (Fig. 3 und 5).

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausgangszeitkonstante (T₁ bzw. T₂) der Demodulatorvorrichtung (52) und die Eingangszeitkonstante (τ₃) der Integrationsvorrichtung (53) kürzer als ^₄ Sekunde und länger als ¹Z₁₀₀ Sekunde sind und die Ausgangszeitkonstante (t₄) der Integrationsvorrichtung (53) größer als 1 Sekunde und kürzer als 10 Sekunden ist (Fig. 3 und 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen