DE1512156A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Demodulation von Traegerwellen,die durch Telegraphiesignale und aehnliche Signale phasenmoduliert sind - Google Patents

Description

C.I.T. COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS 12, rue de la Baume, Paris 8, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Demodulation von Trägerwellen, die durch Telegraphiesignale und ähnliche Signale

phasenmoduliert sind

Die Erfindung betrifft ein Verfahren ^un(3- eine Vorrichtung zum Empfang von binären, rhythmischen Telegraphiesignalen oder analogen Signalen wie den Ütaertragungssignalen codierter Daten, und zwar für den Fall, daß diese Signale paarweise aufeinanderfolgend übertragen werden und jeweils ein ä konstantes Zeitintervall T dauern, sowie für den Fall, daß die auf eine Trägerwelle aufgebrachte entsprechende TeIegraphiemodulation von der Art der "vierwertigen Phasendifferentialrnodulation" ist, d.h. bei der jede der vier möglichen unterschiedlichen Kombinationen in einem Binärsi.Tialpaar durch einen Phasensprung dieser Trägerwelle dargestellt ist und die Größe dieses Phasensprungs entsprechend

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der augenblicklich übertragenen Kombination verschieden ist,

Aus der deutschen Patentschrift 1 219 965 ist bereits ein den gleichen Gegenstand betreffendes Verfahren sowie eine Vorrichtung bekannt, und zwar für den Fall, daß die vier möglichen Phasensprungvrerte 0° 90° 180° und 270° sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere Gin Verfahren und eine Vorrichtung zur Demodulation, das für den Fall der vierwertigen Differentialptfasenmodulation einer Trägerwell ο bestimmt ist, wenn die vier verschiedenen Kombinationen von paarweise übertragenen und auch" Düblet ten" (in Englischen "dibits'9 genannien Binär signal en jeweils Phasen-Sprüngen von etwa gleich k-5°_t I35⁰, 225° und 3I5⁰ entsprechen, d.h. aufeinanderfolgenden ungeraden Vielfachen von k5° _t die jedoch kleiner als 36O⁰ sind.

Es ist bereits bekannt, für Übertragungen der angeführten Art Phasensprünge mit den oben angegebenen Vierten :^;.-,u vnrx-j enden, und es sind auch S ende einrichtungen für entsprechend phasenmodulierte Wellen sowie Einrichtungen ::',ur Demodulation dieser Ue11en bekannt. Es sind auch die allgemeinen Vorteile bekannt, die aus der angeführten V/ahl c-'er Pha sen sprung gi; orte der Trägerwelle resultieren.

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Die Erfindung betrifft insbesondere auch Einrichtungen zur Verwendung bei Wellen mit vierwertiger Differentialphasenmodulation unter Benutzung von Phasensprungwerten von if-5°, ¹35 _t 225 oder 315 , wobei eine Demodulationstechnik verwendet ist, bei der periodisch Proben der Polarität der empfangenen Welle entnommen und diese entnommenen Proben nach Umformung in binäre Größen, die nur einen der Werte 0 und 1 annehmen können, logisch verarbeitet werden. Diese Technik stellt eine Abänderung der in der deutschen Patent- * schrift 1 219 965 für den Fall der Modulation durch Phasensprünge von 0,90, 180 oder 270° beschriebenen Technik dar.

In der folgenden Beschreibung und gemäß einer häufig angewandten Vereinbarung werden die zwei Elemente jedes zu übertragenden Binärsignalpaares in der Weise betrachtet, als würden sie nacheinander jeweils während eines Zeitintervalls T/2 auftreten, wobei die zwei möglichen Werte eines jeden dieser Signale mit A und Z bezeichnet sind (in üblicher Weise bezeichnet dabei A die Ziffer 0 und Z die Ziffer 1). Die vier möglichen Paare sind somit AA, ZZ, AZ und ZA. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die infrage stehenden Paare auch zwei Binärsignale darstellen können, die gleichzeitig während eines Zeitintervalls T, beispielsweise auf zwei verschiedenen Verbindungswegen, auftreten.

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Gemäß der Erfindung wird ein Demodulationsverfahren für eine Trägerwelle geschaffen, die durch zwei binär codierte Signale rhythmischjmoduliert ist, welche zu aufeinanderfolgenden, aus den zwei Elementen A. und A bestehenden Paaren konstanter Dauer T zusammengefaßt sind und von denen jedes den einen oder anderen der zwei Werte A und Z annehmen kann, wobei die Modulation der Welle in einem Phasensprung für jedes der Paare besteht und dieser Pha-

P sensprung etwa einen der vier Werte 4-5°, 135°_f 225° und

ο
315 besitzt, von denen jeder einer verschiedenen der durch Vertauschung möglichen vier Kombinationen der in jedem der Paare vorhandenen Werte A und Z entspricht, und diese Trägerwelle außerdem eine Frequenz f » l/T aufweist, die etwa so gewählt 1st, daß die Dauer T eine ganze Zahl N von HaibperLoden T /2 bei dieser Frequenz enthält, wobei das Demodulationsverfahren darin besteht, daß aus der Trägerwelle periodisch zu Zeitpunkten, die durch Zeit-

Intervalle gleich ^/8N₁ getrennt Bind, Proben entnommen werden, wobei N^ eine ganze Zahl ist, daß von jeder zu einem gegebenen Zeitpunkt t durchgeführten Entnahme eine Binärgröße mit einem der Werte 0 oder 1 abgeleitet wird, und zwar abhängig davon, ob die entnommene Welle zu dem gegebenen Zeltpunkt die eine oder die andere der zwei möglichen Polaritäten aufweist, daß die auf diese Weise erhaltenen Binärgrößen während einer Zeit gespeichert werden,

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die zumindest gleich (T + T A) ist, und daß ausgehend von den vier derart gespeicherten Binärgrößen, die im folgenden mit X2, y₉» X₁ , y« bezeichnet werden und jeweils Entnahmezeitpunkten t, (t-T A),(t-T), (t-T-T A) entsprechen, und den Komplementärgrößen (im Sinn der Booleschen Algebra) x„, y_, X₁, γ_Λ der Größen _x y , ^Xl, Ύ-] eine Folge logischer Operationen durchgeführt wird, um die A uftd A entsprechenden Werte eines jeden der zwei

X &

Elemente zu erhalten, die jedes der binär codierten Signalpaare bilden, wobei die Folge der Operationen dadurch gekennzeichnet ist,

- daß mit den Größen x_o> V₀, ^Χ _Λ $ y.» x„» y„, X₁I Y₁

c, c* j~ X Cg C^ X. Jl

vier logische Additionen "Modulo 2" ausgeführt werden, wodurch aus jeweils zwei dieser Größen eine Größe erhalten wird und somit vier neue Binärgrößen entstehen, die im folgenden mit m, n, p, q bezeichnet werden,

- daß durch logische Addition und Multiplikation dieser

letzteren Größen vier andere Binärgrößen S , S , P , P

1 2 1 2

gebildet werden, die jeweils gleich (m + n), (p + q), mn und pq sind,

- daß für jede der logischen Größen S₁, Sgi ^₁ und P₂ das Produkt aus dem Wert der logischen Größe zu dem ge-

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gebenen Zeitpunkt und seinem Wert zu einem diesen gegebenen Zeitpunkt um T /8 vorhergehenden Zeitpunkt gebildet wird, so daß- dabei vier entsprechende neue Größen S¹ , S¹ ,

JL C*

P·.» P¹ abgeleitet werden, und

daß die logischen Additionen (S^ +P') und (S' +P¹J ausgeführt werden, um die entsprechenden logischen Werte A^ und Ap eines jeden der zwei Elemente zu erhalten, die jedes der angeführten binären Signalpaare bilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch die logischen Werte χ y χ , y dargestellten Größen vor der Durchführung

\a L· & C*

des logischen Additionsvorgangs "Modulo 2", bei dem die Größen m, n, p, q, gebildet werden, einer zusätzlichen, "Mehrheitsentscheidung" genannten Operation unterzogen, die darin besteht, jeden der zu einem gegebenen Entnahme-Zeitpunkt entnommenen Werte mit den Werten zu vergleichen, die für die gleiche Größe bei mehreren aufeinanderfolgenden Entnahmen, die unmittelbar dem gegebenen Zeitpunkt vorhergehen, erhalten werden, und als wahren Wert die Größe zu nehmen, die die Mehrzahl der auf diese Weise verglichenen Werte darstellt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen

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Verfahrens, die insbesondere für den Fall verwendbar ist, daß die zwei Binärelemente A₁ und A des zu demodulierenden Signalpaares nach der Demodulation zeitlich nacheinander wieder aufgebaut werden müssen, ist ebenfalls ein Verarbeitungsvorgang vorgesehen, bei dem ausgehend von den angeführten Größen S' und P¹ Synchronisiersignale erzeugt werden, mittels der ein Taktgeber (örtlicher Zeitimpuls gener a tor) gesteuert werden kann, der den Ablauf J der Verfahren abhängig von der nachfolgend an A und A₀ angelegten Zeit regelt.

Für den Fall, daß die Zahl N eine ungerade Zahl ist, sind die Größen m, n, p, q, jeweils durch folgende Formeln gegeben :

Lc, Lc, C-L L Z

Für den Fall, daß die Zahl N eine gerade Zahl ist, sind die Größen m, n, p, q jeweils durch folgende Formeln

gegeben; I

m - X₁ (±)x₂ ί η - Jr₁ ©y₂ ; ρ = x₂ Qy_± ; q-x^y^ Dabei bedeutet das Zeichen φ in allen Fällen die Boole'sche Addition "Modulo 2".

Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zur Ausführung des vorstehend angeführten Verfahrens.

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Eine erfindungsgemäße Demodurvorrichtung besteht im allgemeinen aus einem Entnahmekreis, der an seinem Eingang die zu demodulierende Trägerwelle erhält und dessen Ausgang den Eingang einer Speichereinrichtung speist, mittels der in Form binärer Signale die jeweiligen Polaritäten der entnommenen Proben während einer Zeit gespeichert werden können, die zumindest gleich (T+T /l±) ist, sowie aus Verbindungseinriehtungen, die mit vier Zugängen der Speichereinrichtung verbunden sind' und vier Binärsignale entsprechend den jeweils zu den Zeitpunkten t, (t - T (t - T) und (t - T - T A) in einem logischen Kreis ent-

nommenen Proben übertragen, und aus Einrichtungen in diesem logischen Kreis zur Durchführung der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzunehmenden Operationen mit den vier binären Signalen/ damit an den zwei jeweiligen Ausgängen des logischen Kreises zwei Binärsignale A₁ und A erhalten werden, welche die zwei Elemente eines jeden der demodulierten Binärsignalpaare bilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Demodulatorvorriehtung für eine Trägerwelle vorgesehen,· die durch binär codierte Signale rhythmisch moduliert ist, welche zu aufeinanderfolgenden Paaren konstanter Dauer T zusammengefaßt sind und. jedes der zwei Elemente A^ und A₂ eines Paares den einen öder anderen der

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zwei Werte A und Z haben kann, wobei die Modulation der Trägerwelle für jedes der Paare in einem Phasensprung der Trägerwelle besteht, der etwa einen der Werte ^5°, 135°, 225° und 3I5⁰ besitzt, von denen jeder einer verschiedenen der vier durch Vertauschung möglichen Kombinationen der Werte A und Z der zwei Elemente entspricht, und die Trägerwelle eine Frequenz f = l/T aufweist, die

ο ο

etwa so gewählt ist, daß die Dauer T eine ganze Zahl N g

von Halbperioden T_Q/2 bei dieser Frequenz umfaßt, wobei die Vorrichtung einen Entnahmekreis mit einem Eingang und einem Ausgang besitzt und durch eine Zeitimpulsquelle (Taktgeber) gesteuert ist, die Steuerimpulse mit der Wiederholperiode T /8N liefert, wobei N eine ganze Zahl

1 ist, sowie Einrichtungen zur Anlegung der Trägerwelle an den Eingang, Einrichtungen zur Anlegung der am Ausgang des Entnahmekreises erhaltenen Entnahmesignale, von denen jedes den einen oder anderen der zwei möglichen Binärzustände entsprechend der Polarität der Welle besitzt, an " den Eingang einer Speichereinrichtung, welche ein Schieberegister mit wenigstens (^N + 2)N bistabilen Stufen aufweist, deren Eingangsstufe den <äaen oder anderen ihrer zwei möglichen Zustände entsprechend dem Binärzustand eines jeden der entnommenen Signale einnimmt und bei dem jede Stufe den einen oder anderen der zwei möglichen

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Zustände gesteuert von der vorhergehenden Stufe einnimmt, sowie Verbindungseinrichtungen, welche jeweils vier Stufen, von denen drei Stufen, ausgehend von der ersten der vier Stufen gezählt, Ordnungen besitzen, die jeweils gleich der der ersten Stufe erhöht um 2N₁, ^NN und (4-N + 2)N₁ sind, mit vier entsprechenden Eingängen eines logischen Kreises verbinden und zu diesen Eingängen Binärsignale übertragen, deren jeweilige Werte χ y _{x y} gleich 0 oder 1 sind, und zwar gemäß dem augenblicklichen Zustand einer jeden der¹ mit den vier Eingängen verbundenen Stufen, wobei der logische Kreis jeweils an ersten und zweiten Ausgangsklemmen Binärsignale abgibt, welche die Elemente A₁ und A der demodulierten Signalpaare bilden, und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß dieser logische Kreis aufgebaut ist aus

vier "Halbaddier"-Kreisen ("exklusive ODER"-Kreise), von denen jeder zwei Eingänge und einen Ausgang besitzt und die zwei Eingänge jeweils mit zwei der vier Eingänge des logischen Kreises verbunden sind, die für jeden der vier Kreise unterschiedlich gewählt sind, wobei die Ausgänge dieser letzteren Kreise jeweils die logischen Summen "Modulo 2" (m, n, p, q) der an ihre Eingänge angelegten Signale liefern^

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zwei logischen A&dierkreisen (^flODER"-Kreise), von denen jeder zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist und diese Eingänge jeweils mit zwei verschiedenen Paaren von Ausgängen der vier Halbaddier-Kreise für den einen und den

sind anderen der zwei Addierkreise in der Weise verbunden daß die zwei Kreise jeweils an ihren Ausgängen die logischen Summen (m+n) und (p+q) abgeben,

zwei logischen Multiplikationskreisen ("UND"-Kreise), von denen jeder zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist und die Eingänge jeweils mit zwei verschiedenen Paaren von Ausgängen der vier Halbaddier-Kreise für den einen und den anderen der Multiplikationskreise in der Weise verbunden sind, daß die Ausgänge dieser letzteren Kreise jeweils die logischen Produkte (mn) und (pq) abgeben,

vier Auswahleinrichtungen zu einer zu jedem Zeitpunkt erfolgenden Bildung der logischen Produkte S'-i S¹ , P¹ ,

¹¹ 2 1

P« des Wertes jeder der Größen (m+n), (p+q), mn und pq mit seinem Wert zu einem um T /Q vor diesem letzteren

Seitpunkt liegenden Zeitpunkt, wobei jede der Auswahleinrichtungen zwei Eingänge aufwaist, die jeweils mit dem zugehörigen Ausgang der logischen Additionskreise und dem zugehörigen Ausgang der logischen Multiplikationskreise verbunden sind, und einen Ausgang besitzt, der eine der

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Größen S^, S»₂, P^ und p»₂ abgibt,

zwei anderen logischen Additionskrelsen mit jeweils zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei diese zwei Eingänge jeweils für den einen dieser anderen Additionskreise mit den Ausgängen der zwei Auswahleinrichtungen verbunden sind, welche jeweils die Größen S¹ und P¹ liefern, und für

Additiina ¹^ den anderen der anderen creise mit den Ausgängen der zwei anderen der Auswahleinrichtungen, welche jeweils die Größen S*₂ und P'₂ liefern, wobei jeder der zwei anderen Additionskreise einen Ausgang besitzt, von denen der eine die Größe (S^ + P^) und der andere die Größe (S'₂ + P»₂) abgibt, sowie aus

weiteren Verbindungseinrichtungen, welche jeweils die Ausgänge des einen und des anderen der anderen logischen Additionskreise mit den ersten und zweiten Ausgangsklemmen verbinden, die jeweils die Binärsignale A und k_o abgeben, welche die zwei Elemente der demodulierten Binärsignalpaare bilden.

Gemäß.einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die zuerst genannten Verbindungseinrichtungen in jeder die binären Variablen χ y > _{x y} übertragenen Verbindung eine "Mehrheitsentscheidungsregister"

909820/0639 ""¹³~

genannte Speichereinrichtung im logischen Kreis auf (Verschieberegister), deren Funktion es ist, die Fehler und zufällige Störungen zu korrigieren, die bei der Erzeugung der Binärsignale X₂, y^ _χ^ J_{1 au}ftreten können. Eine derartige Einrichtung ist in dem bereits erwähnten Patent beschrieben. Es soll hier lediglich angeführt werden, daß diese Einrichtung im wesentlichen ein Verschieberegister aufweist, das an seinem Eingang die Binärsi- λ gnale erhält, und zwar in dem Maße der sie erzeugenden aufeinanderfolgenden Entnahmen,""sowie logische Organe, welche zu jedem Zeitpunkt die Werte einer ungeraden Anzahl von Binärsignalen vergleichen, die von einer entsprechenden Anzahl von aufeinanderfolgenden Stufen dieses gleichen Verschieberegisters geliefert sind, wobei die logischen Organe am Ausgang der Einrichtung ein Binärsignal abgeben, dessen Wert derjenige der Mehrheit der auf diese Weise verglichenen Signale ist. Das Fortschreiten der Signale im Inneren des Begisters ist vorzugsweise durch den Taktgeber geregelt, der den Entnahmekreis steuert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die anderen Verbindungseinrichtungen, viol ehe die anderen logischen Additionskreise mit den die Signale A und A abgebenden Ausgangsklemmen verbinden, gleichermaßen MehrheitsentScheidungsregister auf.

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Schließlich dienen bei einer wichtigen Ausführungsvariante der Erfindung zwei der vier bereits erwähnten Auswahleinrichtungen zur Erzeugung von Synchronisierungsimpulsen, und zwar ausgehend von den Signalen P¹ und S¹ und über einen zusätzlichen logischen Additionskreis, wobei diese Impulse an einer dritten Ausgangsklemme erscheinen und dazu dienen können, einen Hilfstaktgeber zu synchronisieren, der Zeitsignale mit einer Wiederholfrequenz abgibt,- die in einer genauen numerischen Beziehung mit der Größe l/T steht, und.zwar mit einer konstanten Phasenbeziehung gegenüber den Zeitpunkten des Beginns und des Endes der Zeitintervalle T, die der Übertragung der aufeinanderfolgenden Paare binärer Signale entsprechen.

Im folgenden wird ein spezieller Anwendungsfall des dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zugehörigen Vorrichtung beispielsweise beschrieben. Die dabei für die ganzen Zahlen N und N gewählten numerischen Werte sind nur als Beispiel zu verstehen und können auch anders gewählt werden. Der logische Kreis, der ein wesentliches Element der Erfindung darstellt und die vorstehend erläuterten Punktionen ausführen muß, kann überwiegend gemäß der bekannten Technik dieser Kreise aufgebaut sein, und zwar in sehr unterschiedlicher Weise mit den gleichen Ergebnissen, Die nachfolgend beschriebene Art des Aufbaus

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dieses Kreises muß somit auch, als Beispiel betrachtet werden, obwohl dieser sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Um die Darstellung zu erleichtern, werden die zwei möglichen Binärwerte Jedes der zwei Elemente eines Telegraphiesignalpaares oder eines ähnlichen Signalpaares im folgenden, wie bereits erwähnt, mit A und Z bezeichnet, wobei die tjberein- J kunft getroffen wird, daß A » 0 und Z «= 1 bedeutet. In dem Ausführungsbeispiel wird ferner angenommen, daß die Dauer T eines Elementarsignalpaares gleich dreimal so groß ist wie die Halbperiode T_Q/2 der Trägerwelle (d.h. daß N = 3 ist), daß die Zahl Np - 2 ist, d.h. daß in jedem Zeitintervall der Dauer T vierundzwanzig Entnahmen der Trägerwelle vorgenommen werden, und daß die Phasensprünge </ ^ mit den Werten 4-5°, 135°, 225° und 315° Phasennacheilungen sind, wobei es sich übrigens nur um eine Festlegungsfrage handelt, da es offensichtlich ist, daß beispielsweise eine | Phasennacheilung von 315° von einer Phasenvoreilung von 45° nicht unterschieden werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausfülirungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

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Fig, 1 eine als Funktion der Zelt dargestellte, phasensprungmodulierte Trägerwelle, wobei die Phasen«. Sprünge durch aufeinanderfolgende, identische Binärsignalpaare erzeugt sind, von denen jedes eine der vier möglichen Formen ZZ, AZ, AA und ZA besitzt,

Fig. 2 ein Diagramm der als Funktion der Zeit aufgetragenen verschiedenen Binärgrößen, die im Verlauf des erfindungsgemäßen Demodulationsverfahrene für aufeinanderfolgende Signalpaare der Form ZZ auftreten, die

3, k und 5 Diagramme entsprechend dem der Fig. 2, aber für die Fälle der jeweiligen Signalpaare AZ, AA und ZA,

Fig. 6 einen vereinfacht dargestellten Signalgeber, der nicht zur Erfindung gehört, aber phasenmoduliert te Wellen liefern kann, die zur Demodulation durch das erfindungsgeraäße Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung geeignet sind,

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Demodulators,

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Pig. 8 einen logischen Kreis, der einen Teil des Demodulators der Pig. 7 darstellt, und

Fig. 9 ein wichtiges Element der erfindungsgemäßen Demodulator vorrichtung, das als "numerische Filterung" bezeichnet wird.

In der Fig. 1 sind vier Kurven zu sehen, welche die theo- g retische Wellenform eines durch eine "monotone" Folge phasensprungmodulierten Signal-s- darstellen, wobei mit monotoner Folge eine Folge bezeichnet ist, die aus aufeinanderfolgenden Paaren identischer Binärsignale der jeweiligen Zusammensetzungen ZZ, AZ, AA und ZA besteht, indem nacheinander die vier Kurven der Figur von oben nach unten genommen werden. Dabei ist angenommen, daß die entsprechenden Phasensprünge jeweils i-k-5°), (-135°), (-225°) und i-%5 ) sind. Vier gestrichelt dargestellten senkrechten

Linien entsprechen jeweils vier Zeitpunkten t, (t-T /k), ä

(t-T) und (t-T-T A) auf der horizontalen Zeitachse t.

Zur weiteren Vereinfachung werden im folgenden die vier infrage kommenden Zeitpunkte entsprechend der Fig. 1 mit t , t , t und t bezeichnet. Es wird angenommen, daß die angeführten Phasensprünge zu den Zeitpunkten 0, T, 2 T, usw. auftreten.

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Mittels der Fig. 1 soll zunächst anhand eines einfachen Beispiels gezeigt werden, daß es möglich ist, ausgehend von Polaritäten der übertragenen Welle, die durch aufeinanderfolgend zu den vier infrage stehenden Zeitpunkten ausgeführte Entnahmen festgestellt werden, die binären Werte der Elemente der entsprechenden Signalpaare zu erhalten.

Wird zunächst die oberste Kurve der Pig. I (Kurve ZZ) betrachtet, so ist festzustellen, daß die Ordinate dieser Größe bezüglich ihrer Ze'itachse folgendermaßen dargestellt werden kann:

f(t) = A cos (2_X ft + £> +P) (1)

ο ο ■* ο

Dabei ist A die Maximalamplitude der Welle (die sinusförmig ο

angenommen ist)/ und ψ ist eine Ausgangsphasenkonstante

^J ο

und ψ ist eine Phasenkonstante, die in jedem Intervall (0,T), (T, 2T^USw. von den Phasensprüngen abhängt, die die dargestellte Welle bereits ausgeführt 'hat. Die Annahme, daß T drei Halbperioden 1/f der Trägerwelle enthält, bleibt dabei bestehen.

Bezeichnet man nunmehr mit F (t) eine Funktion von f (t) die nach Annahme gleich 0 ist, wenn f (t) positiv ist und die gleich 1 ist, wenn f (t) negativ ist, und mit Xg, y₂, χ , y die jeweiligen Werte von F (t) zu den Zeitpunkten

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t , t , t , t , so ergeben sich für den Fall, daß die

CtC* £j-L· X c* XX

vier Zeitpunkte entsprechend der Darstellung der Pig, I gewählt sind, folgende Werte: X₂ = ¹I y_£ = ο ; X₁ = ο j Y₁ = ο

Wird durch das Zeichen@die Boole»sehe Addition "Modulo 2" so ergibt sich:

m = X₁ Θ ^xo ^{a 1} η = y © y = 0 P = χ. © y ^s ι

2 1 j

q = X₁ 0 y₂ = 1 f

Werden anschließend durch gewöhnliche logische Addition und Multiplikation (d.h. entsprechend den Hegeln der klassigen Algebra mit Ausnahme der Übereinkunft 1+1=1) die folgenden Größen gebildet: S = m+n S β p+q P_-1 = mn P =» pq

1 2 1 so ergibt sich:

-O

Wird dann (S₁ + P₁) und (S₂ + P) gebildet, so ergibt sich: A₁-S₁₊P₁-I A₂ - S₂ + P₂ -

Unter der Voraussetzung, daß den Größen A und A das

del· erste und das zweite Element eines jeden/übertragenen

Binärsignalpaare entspricht, zeigt dies, daß das Paar

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Ag) die Form ZZ besitzt.

Es muß jedoch noch gezeigt werden, daß das im obigen Fall • für A₁ und A erhaltene Ergebnis in größtem Maße unabhängig

·*■ (L

von der Wahl des Zeitpunktes t₂₂ innerhalb des Zeitintervalls (T, 2T) ist (Fig. 1).

L· Dazu muß unter Verwendung der Formel (1) lediglich beachtet:.werden, daß die vier Größen f(t ), f(t ), f(t ),

XX X 4m 4CX

f(t ) für den Fall der Kurve (ZZ) der Fig. 1 und unter der Annahme, daß t einen beliebigen Wert t besitzt, jeweils die folgenden Werte haben:

X₁ - f(t₁₂) = -A₀ cos (2 3tf_ot ₊f₀) (2)

I₂- f(t₂₁) "- A₀ sin (2nf_ot ₊f_o -S ) X₂- fCt₂₂) - A₀ cos <27!f_ftt+f_o -■

(Dabei wird durch das Glied - 4 dem Phasensprung von ^5 Rechnung getragen, der zum Zeitpunkt t ■ T stattfindet).

Die Formeln (2) zeigen, daß unabhängig von dem Quadranten,

gelegen indem der Winkel (2jt f t + ψ ) ist, für (m+n) und (p+q) die gleichen Werte erhalten werden.

Nach den bekannten Eigenschaften der trigonometrischen

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Funktionen können tatsächlich die Ausdrücke X₁ X₉ und

-I* K*

^₁ ϊ_ nicht gleichzeitig positiv sein, da folgende Be-Ziehung gilt:

X₁ x₂ + I₁ I₂ . _ _cos g . _ fS

- T -5-

Wenn einervon ihnen notwendigerweise negativ ist, so folgt daraus:

x₂) + Cy₁ © y-₂i^= m + η = 1 (3)

Eine für X^ y^ y^^ χ^ γ^ durchgeführte ähnliche Überlegung zeigt gleichermaßen, daß diese Größen nicht gleichzeitig

sein können
negativ «i»ä^ woraus folgt:

(p + q) = 1

Die Bedingungen (3) und (4) sind dafür ausreichend, daß mit Sicherheit feststeht, daß unabhängig von den Werten der Größen (mn) und (pq) stets A=A = 1. gilt.

Es kann gleichermaßen gezeigt werden, daß die für die Kurve ZZ der Fig. 1 erhaltenen Ergebnisse nicht an die in dieser Fig. 1 dargestellte Tatsache gebunden sind, daß die einerseits ^₁, ν_χ) und andererseits (Xgj^ entsprechenden Zeitpunkte zwei Gruppen bilden, die beiderseits eines

Phasensprungzeitpunktes gelegen sind. Die gleichen Ergebnisse

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wären auch gültig, wenn die Phasensprünge einerseits zwischen den χ. und y. entsprechenden Zeitpunkten und andererseits zwischen den Xg und y₂ entsprechenden Zeitpunkten gelegen

wären, da dabei die Werte von (m+n), (p+q) und folglich von und

(S + P ) /(S +P) ungeändert bleiben. Derart einfache 112 2

Eigenschaften sind jedoch in den Fällen der Kurven AZ, AA und ZA der Fig. 1 nicht vorhanden. Im Fall der Kurve (AZ) der Fig. 1 kann gezeigt werden, daß stets

mn = ο (5)

gilt und daß (p+q) abgesehen von Ausnahmepunkten üblicherweise gleich 1 ist. Es kann auch nichts über die Größen pq und. (m+n) gesagt werden, die unabhängig von der Wahl der Entnahmezeitpunkten sind.

Für den Fall der Kurve (AA) kann in ähnlicher Weise abgeleitet werden, daß

mn = pq = ο ' (β)

ist, aber für die Werte von (m+n) und (p+q) ist die Eigenschaft der Unveränderlichkeit nicht gegeben.

Schließlich gilt für den Fall der Kurve (ZA):

m + η = 1 pq = ο (V)

aber für mn und (p+q) ist die Eigenschaft der Unveränderlichkeit nicht vorhanden.

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Es wird später noch ausgeführt, daß durch eine zusätzliche Operation, die "numerische Filterung" bezeichnet und in allen Fällen verwendet wird, es möglich ist, jede Doppeldeutigkeit bei der Modulation der durch die Kurven AZ, AA und ZA der Fig. 1 dargestellten Signale zu beseitigen.

Die anhand der Fig. 1 erläuterten Eigenschaften können selbstverständlich etwas geändert werden, wenn, wie es ä üblicherweise der Fall ist, keine monotone Folge von Signalpaaren gegeben ist, d.h. wenn alle Paare die gleiche Zusammensetzung haben. Die daraus gegebenenfalls resultierenden Fehler werden in der Praxis dadurch beseitigt, daß während einer Dauer T nicht nur ein einziges Entnahmepaar

Entnahmen gewonnen wird, wie es für die zwei/zu den Zeitpunkten t-^

^fc12 ^Oder *21 ^υη& ^22 ^{ln Flg}' ¹ dargestellt ist, sondern daß mehrfach und häufig Entnahmen erfolgen, wobei es der Vergleich der Ergebnisse gestattet, durch Mehrheitsentscheidung die echten Werte der übertragenen Signale zu bestimmen. Dies wird im einzelnen noch erläutert.

Das Demodulationsverfahren wird im folgenden ausführlicher anhand der Fig. 2 dargestellt, in der als Funktion der Zeit die Änderungen der verschiedenen erwähnten Binärgrößen dargestellt sind. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt den Fall, der der oberen Kurve der Fig. 1 entspricht, d.h. dem Fall

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einer monotonen Folge von Signalen ZZ mit einem Phasensprung £*/>« -45° anschließend an ein Zeitintervall T.

In den oberen vier Zeilen der Fig. 2 sind die Binärwerte der vorstehend mit χ y , χ , y bezeichneten Größen

• 1 * 1 2 2

dargestellt, wobei dieser Darstellung auoh die bereits angeführte Annahme zugrundeliegt, daß der Binärwert 1·einer negativen Polarität der intnommenen Welle (Fig.¹ 1) entsprioht, während der Wert 0 einer positiven Polarität dieser ' Ue entspricht.

Zeilen
Unter diesen vier e sind die Änderungen der Größen

m, n, p, q, S , P , S , P , S« ,< P« , S« , P« dargestellt

X JL 4& M X J- M M

sowie andere Größen P" und S" ,deren Herkunft und Brauchbarkeit im einzelnen noch erläutert werden.

Schließlich sind noch die Werte A₁ und A„ (abgeleitet von S¹ ι P¹ ,S¹ ,P¹ ) der demodulierten Binärsignale ange-

112 2

führt.¹

Bei der Darstellung der verschiedenen Änderungen in der Fig. ,2 ist vorausgesetzt, daß nach Ausführung einer Entnahme der dabei abgeleitete Binärwert so lange gespeichert wird, bis eine neue Entnahme einen unterschiedlichen Wert ergibt.

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909820/0639 _6Ad original

Verfolgt man in Fig. 2 die verschiedenen Operationen ausgehend von χ , y , χ , y . so ist festzustellen, daß

X X c» &

ständig S = S = 1 gilt. Im Gegensatz dazu nehmen P. und P₂ abwechselnd einen der Werte 0 und 1 an, wobei die Änderungen des Wertes zu Zeitpunkten erfolgen, die gleich einem Achtel der Periode der Trägerwelle entsprechen.(d.h. im vorliegenden Pall T /8 - T/12).

Eine Ausnahme von dieser Hegel tritt übrigens in der Nähe

-. ■—
der Zeitpunkte 0, T, 2T usw. auf, wo ein Phasensprung der

Trägerwelle stattfindet. Die mit der Periode T /k erfοίο

gende periodische Änderung der Werte P und ρ ändert jedoch aufgrund der Hegeln der logischen Addition nicht die Werte der Größen (S_- + P,) und (S +P), welche schließlich

11 2 2

die zwei Elemente A₁ und A eines demodulierten Signal-

X <£

paares darstellen. Aus Gründen, die später noch besser ersichtlich werden, ist es jedoch wünschenswert, ausgehend von den Größen S , S₀, P., P_ andere "geglättete" Größen t

1^12 Über-

S» , S¹ , P> P' zu erhalten, die zum biegenden Teil frei 1 2 I¹ 2 ' .

von einer derartigen Änderung sind.

Tatsächlich ist die Art (ZZ, AZ, AA oder ZA) der Signalpaare,

benommen

die durch den Demodulator geffialtan werden können, vorher nicht bekannt und außerdem von einem Zeitpunkt zum anderen veränderlich. Es ist daher von Bedeutung, Schutzmaßnahmen

909820/0639 "²⁶~

gegen die Störungen zu ergreifen, die innerhalb der Dauer T einer gleichen Doublette durch Veränderungen verursacht werden können, die mit der Periode T /4 (d.h.¹ zu Zeitpunkten, die einen gegenseitigen Abstand von T_Q/8 haben) auftreten. Dies kann nur dadurch erreicht werden, daß systematisch alle Signale S.. S ,P und P von diesen

1 2 1 2

Änderungen befreit werden.

Dies wird gemäß der Erfindung mittels einer "numerische Filterung¹¹ genannten Operation erreicht, der in kontinuierlicher und ständiger Weise jede der Variablen S , S , P ,

V 2 1

P unterzogen wird. Diese Operation besteht in jedem gegebenen Zeitpunkt darin, das logische Produkt aus dem Wert der betrachteten Variablen und dem Wert zu bilden, den diese Variable zv einem anderen, dem gegebenen Zeitpunkt um T /8 vorhergehenden Zeitpunkt hatte. Auf diese Weise werden die in Pig. 2 dargestellten korrigierten Werte

S¹ , S¹ , P' ι P¹ erhalten, von denen die gewünschten Werte 12^12

A. und A_ durch die folgenden Operationen abgeleitet werden:

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Werte von P^ und P' konstant, und zwar mit Ausnahme von Anomalien kurzer

Dauer, die in der Nähe der Zeitpunkte T, 2T, usw. auftreten,

-27-

909820/0639

., bei denen die Phase der !Trägerwelle plötzlich geSndert wird. Wie die Pig. 2 zeigt, beeinträchtigen diese Anomalien je doch die Werte A^ und Ap nicht.

Die Darstellung der Pig. 3 entspricht derjenigen von Pig. 2, aber in Pig. 3 ißt der Pail der Dublette "AZ" dargestellt, welche einem Phasensprung von (-135°) zu den Zeitpunkten T, 2T, usw. entspricht.

Wie Pig. 3 zeigt, sind die Größen, bei denen periodische Änderungen zu den voneinander T /8 getrennten Zeitpunkten erfolgen, jet. nicht mehr P^ und P2, sondern S^. und Po. Die direkte Bildung der Größen (S^ +P₁) und (S₂ + P₂) führt insbesondere für die erste dieser Größen zu Werten, die sich innerhalb der Zeitintervalle wie (O, T) und (T, 2T) sehr schnell ändern. Diese Werte sind somit zur Darstellung der demodulierten Signale nicht brauchbar.

Die Pig. 2 zeigt, daß die betreffenden schnellen und systematischen iinderungen jedoch in A^ und A₂ beseitigt sind. Die Größen A^ und A₂ sind jeweils gleich (S ¹^ + P¹^) und (S¹2 + P'₂) und diese Größen weisen nur in der Nähe der Phasensprungzeitpunkte wie T und 2T zufällige Änderungen kurzer Dauer auf.

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6AD ORfQfNAt

Die Fig, k und 5 stellen analoge Ergebnisse für die Falle der D0ubletten AA und ZA dar^

' In den Fig.' 2 bis 5 sind noch Zeilen zu sehen/ in denen noch als Funktion der Zeit das Verhalten der mit Ρ"? S"^ und (P^ + S"₂) bezeichneten Größen dargestellt ist. Die größen P^N£ und S"₂ sind von den Größen P und S₂ durch ein dem erwähnten Verfahren der "numerischen Filterung" ähnliches Verfahren abgeleitet,¹ und dazu sind z.T.,¹ wie noch eu sehen { ι wird, die gleichen Einrichtungen verwendet. Gemäß diesem letzteren Verfahren werden die Größen S" und P¹L dadurch

2 1

erhalten»¹ daß für jede der Größen S und P₁ die logische Summe "Modulo 2" des Wertes dieser Größe eu einem gegebenen Zeltpunkt und dee Wertes dieser Größe zu einem Zeitpunkt, der den gegebenen Zeitpunkt um T_Q/8 vorhergeht, gebildet«, wird Die in den Flg. 2 bis 5 dargestellten Ergebnisse zeigen,' daß die Größe (P". + S" ) praktisch konstant bleibt, und zwar mit Ausnahme der Änderungen kurzer Dauer in der Nähe der Phasensprungzeltpunkte 0,' T, 2Tj usw. Diese Änderungen können nach einer Differenziation bezüglich der Zelt und nach Polarität sauswahl die Aufgabe von Synchronisationsimpulsen für di'e mittels beliebiger, bekannter Einrichtungen erfolgende Steuerung einer Zeitbasls Übernehmen, welche aufeinanderfolgende Intervall· festlegt/ deren Dauer genau gleich zur Dauer T der D^ubletten ist und deren Beginn- und Endezelt-

909820/0639 -²9-

BAD ORIGINAL

punkte eine genau festgelegte Stellung bezüglich den Zeitpunkten einnehmen,' die ihnen in jeder dieser Ddubletten entsprechen.¹ Eine derartige Zeitbasis ist erforderlich, und zwar beispielsweise dann, wenn nach der Gewinnung der Werte der Bestandteile A₁ und A₂ einer Daublette an zwei getrennten Ausgangsklemmen eines erfindungsgemäßen Demodulators eine Weiterverarbeitung mit zeitlicher Mehrfachverknüpfung dieser

Bestandteile auf einem einzigen und gleichen nachfolgenden I

erfolgen
Übertragungsweg eaee soll. Die synchronisierte Zeitbasis dient dann zur Definition der Beginn- und Endezeitpunkte eines jeden der mehrfachverknüpften Signale (wobei gleichzeitig die Dauer etwa auf die Hälfte reduziert wird), während ihre Binärwerte durch Entnahmen erhalten werden, die zur Perlode T der Binärwerte erfolgen, die jeweils an der einen und anderen der zwei getrennten Ausgangsklemmen erhalten werden.'

Im folgenden wird die Einrichtung zur Ausführung des er-

läterten Verfahrens näher beschrieben. Bevor jedoch auf die Beschreibung der erfindungsgemäßen Demodulatoren eingegangen wird, soll zunächst nochmals ausgeführt werden, wie eine geeignete Modulationscharakteristiken aufweisende Trägerwelle mittels einer einfachen Sendevorrichtung erhalten werden kann, die jedoch nur als Beispiel angeführt ist und nicht Gegenstand der Erfindung ist.

909820/0639 "³⁰"

In Pig.¹ 6 ist ein Generator 1 dargestellt,¹ der beispielsweise eine Frequenz f liefert, die gleich derjenigen der gewünschten Trägerwelle ist. Dieser Generator 1 synchronisiert ferner einen Impulsgenerator 2, welcher eine Äechteckwelle mit der Frequenz 8 f liefert. Diese Impulse werden über eine Verbindung 3 an den einen der Eingänge einer bistabilen Kippstufe 4 gelegt,' welche eine von drei Stufen eines k binären Impulsfrequenzteilers bildet, welcher drei Kippstufen ^, -5, 6 aufweist, die mittels der Verbindungen 7 und 8

i. >

in Kaskade geschaltet sind. Diese Verbindungen 7 und 8 verbinden Jeweils die Ausgänge von k und 5 mit den ersten Eingängen von 5 und 6. Der Ausgang 9 der Kippstufe 6 stellt den Ausgang der Vonlchtung dar. Wenn über eine der Verbindungen 10, 11 j 12 Inhibitionsimpulse an einen oder mehreren der zweiten Eingänge von ^, 5» 6 gelegt werden, so wird eine schnelle Phasenänderung der bei 9 erhaltenen Hechteckwelle erzeugt, wobei die Größe dieser Phasenänderung abhängig f davon verschieden ist, ob die Inhibitionsimpulse gleichzeitig an ein, zwei oder drei der Kippstufen Jj-,5, 6 über die ■ Verbindungen 10, 11, 12 gelegt werden. Bei der Vorrichtung der Fig. 6 werden Impulse von kurzer Dauer der Periode T

an die ständig Über die Verbindung 10 ·4β» Kippstufe ^ gelegt, während sie durch die Verbindungen 11 und 12 nur dann an 5 und 6 übertragen werden, wenn einer oder beide der"UND"-Kreise entsprechend 16 und 17 durch das Vorhandensein von

909820/0639

Steuersignalen an einem oder an zweien Ihrer Steuereingänge ■;■··-! Ik und 15 leitend geworden sind,¹ wobei an diese Steuereingänge jeweils die modulierenden Binärsignale A und A₀

1 ^c

. angelegt sind.¹ Die Größe des an dem Ausgang 9 von 6 erhaltenen FhasensprungB hängt natürlich von der Tatsache ab,¹ dafl der eine oder der andere oder beide der Kreise 16 und I7 durch die Signale A/ und A₂ leitend geworden sind. Eine an der bei 9 erhaltenen Welle durchgeführte summari- ^ sehe Tiefpassfilterung ermöglicht es, eine durch Phasensprünge modulierte Welle zu erhalten, die an eine Übertragungsleitung angelegt werden kann,¹

In der Pig, 7 ist ein Prinzip schaltbild einer bevorzugten ; Ausführungsform des erflndungsgemäßen Demodulators darge- I stellt.' Nach dieser Flg.: 7 wird die zu demodullerende Welle an der Klemme 101 empfangen und der Wirkung eines Entnahmekreises 102 ausgesetzt, _; dessen Betrieb durch den Ausgang ' lO*l· einer Zeitimpulsquelle (Taktgeber)103 geregelt 1st, (

Steuerwe^cher S*#*»impulse mit der Frequenz 16 f liefert, d.h.

Impulse, die während der Dauer T eines jeden Binärsignalpaares, das die Trägerwelle der Frequenz f phasenmoduliert, Zh mal

auftreten.

Die bei 102 abgegebene entnommene Welle gelangt an den Eingang I05 der ersten Stufe 111 eines Schieberegisters I06

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mit 29 Stufen 111 bis I39, von denen nur die Stufen 111 bis 115 und I35 bis I39 in der Zeichnung dargestellt sind. Jede Stufe besteht aus einem bistabilen Kreis und der Betrieb dieses Registers wird vorzugsweise von einer Treibleitung I07 geregelt, die^oldem Ausgang 10*f des Taktgebers 103 gespeist ist. Bei jedem Eintreffen einer Entnahme bei 105 wird die erste Stufe 111 des Registers I06 in Betrieb gesetzt, d.h.^: diese erste Stufe nimmt entsprechend der Polarität der Entnahme die eine oder die andere ihrer zwei möglichen Stellungen ein, wobei auf diese Weise an ihrem Ausgang IW ein Binärsignal X₂ von beispielsweise ae Volt für eine negative Polarität der Entnahme und von 0 Volt für eine positive Polarität dieser Entnahme auftritt. Die Stufen 111 bis 139 steuern sich auf diese Weise immer weiter, und da 29 Stufen vorhanden sind und Zk Entnahmen pro Zeitintervall T erfolgen, sind in dem Register 921 den jeweiligen Ausgängen der Stufen 111,' 115/ 135 und 139 stete d-le Binärsignale vorhanden, die den Entnahmen entsprechen, welche für 111 zum letzten Entnahmezeitpunkt t,für II5 zum Zeitpunkt (t-T Λ), für 135 zum Zeitpunkt (t-T) und für I39 zum Zeltpunkt (t-T-T A) erfolgten. Dabei treten die ent-

sprechenden Binärsignale X₂, Y₂, x^, Y₁ an den jeweiligen Ausgängen 1Λ1, 14-5, 165 und I69 der Stufen 111, II5, I35 und I39 auf.

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Von den Ausgängen 141, 145, 165, I69 der Registerstufen 111, II5,' I35 und I39 werden die Signale X₂, y₂, X₁, y^ jeweils an einen der vier Eingänge 201 bis 204 des logischen kreises 200 gelegt, in dem sie verarbeitet werden. Die Verbindungen zwischen (141, 145, 165, I69) einerseits und (201, 202, 203, 204) andererseits werden durch Verbindungseinrichtungen gewährleistet, die aus einfachen, direkten Verbindungen bestehen können, aber auch Vorzugsweise aus Mehrheitsentscheidungsregistern 181, 182, I83, 184 aufgebaut sein können, dere'n Eingänge I7I bis I74 jeweils mit 141, 145, i&5, I69 verbunden sind und deren Ausgänge jeweils an den Eingängen 201 bis 204 von 200 liegen. Der Betrieb der Einrichtungen 181 bis 184 ist durch den Zeitgeber 103 geregelt, dessen Ausgang 104 auch mit dem Steuereingang 205 des logischen Kreises 200 verbunden ist.

Der logische Kreis 200 verarbeitet die jeweils an seine Eingangsklemmen 201, 202, 203, 204 angelegten Binärsignale X₂, 72» ^xl»' ^yl» ¹^³¹ einerseits an seinen Ausgangsklemmen und 302 die demodulierten Binärsignale A₁ und A₂ und andererseits an seiner Ausgangsklemme 303 die Synchroni slerungssignale S=(P^e ₁+S^fl ₂) ^2U liefern, deren Art und Verwendung bereits bezüglich der entsprechenden Zeilen der Fig. 2 bis erläutert wurde.

909820/0639

Ein Ausführungsbeispiel des logischen Kreises 200 wird nunmehr im einzelnen anhand der Fig. 8 beschrieben, und zwar für den Fall,.daß die Zahl N von Halbperioden der Trägerwelle innerhalb der Dauer T eines binär modulierten Signalpaares (A₁, A ) ungerade ist. Die für den Fall einer geraden Zahl N vorzunehmenden Änderungen im Aufjjau des Kreises und bei der Durchführung der Operationen in dem Kreis werden gleichermaßen näher erläutert.

In Fjg, 8 sind Eingangsklemmen "201, 202, 203, 204 dargestellt, die den Eingangsklemmen in Fig. 7 entsprechen und die gleichen Bezugszeichen tragen, und diese Eingangsklemmen erhalten jeweils von dem Verschieberegister 106 (Fig.7) die Signale χ , Y₉» x , Y , und zwar über Mehrheitsentscheidungsregister 181, 182, 183, 184 (Fig. 7>. Mit Hilfe von Halbaddierern (logische Addierer "Modulo Zⁿ _/ auch "exklusive ODER-Kreise" genannt) 211, 212, 213, 214 (Fig. 1) die hier in üblicher Weise durch ein von einem Kreis umgebenes Kreuz dargestellt sind, werden die folgenden logischen Summen "Modulo 2" gebildet:

Dabei ist festzustellen, daß bei der letzteren dieser die Größjg
Summen/x verwendet ist, die von der Klemme 203 über den

909820/0639 -35-

logischen Umschalter 215 erhalten wird, (Es kann nachgeprüft werden, daß ein gleichwertiges Ergebnis erhalten werden würde, wenn derjenige der Eingänge von 21Λ in der Fig. 8 direkt mit 203 verbunden würde, der an 215 liegt und dabei eine» Umschalter am Ausgang von 214· eingefügt xaterden würde.)

Die auf diese Weise an den jeweiligen Ausgängen der Halb- A addierer 211 bis 214- erhaltenen Größen m, n, p, q werden neuen logischen Operationen unterzogen, und zwar mittels der"ODER"-Kreise 221 bis 223 und der "UND"-Kreise 222 und

224. Es werden auch die logischen Summen und Produkte (m+n), (p+q), mn und pq an den jeweiligen Ausgängen von und 223 einerseits und 222 und 224- andererseits erhalten.

Diese logischen Summen und Produkte bilden die Größen S , S ,pp, welche bei der Erläuterung des erfindungs-

gemäßen Verfahrens bereits definiert und in den in den Fig.

2 bis 5 dargestellten Kurvenverläufen dargestellt wurden. { Die Größen sind dabei folgendermaßen definiert:

S_- = m+n S » p+q Ρ_Λ = mn P ■ pq 1 2 1 2

Wie bereits ausgeführt wurde, ist es im allgemeinen nicht möglich, die demodulierten Binärsignale A uncL A₀ ausgehend

J £

von S ,S , P und P ohne jegliche Doppeldeutigkeit zu

J- iZr J- £g

bestimmen. Die zuletzt angeführten Größen müssen daher noch

909820/0639 ₃₆

einen weiteren VerarbeitungsVorgang durchlaufen. Dies erfolgt mittels der Auswahleinrichtungen 23I, 232, 233, 23^, die aus Gründen einer einfachen Bezeichnungsweise "numerische Filter" genannt werden. Wie bereits bezüglich der

es
Fig. 2 bis 5 erläutert, ist/die Aufgabe dieser Kreise, das logische Produkt, des Wertes zu einem gegebenen Zeitpunkt einer jeder der Größen S , S , P , P mit dem Wert zu bilden, den

X Cm J. 4L

die jeweilige Größe zu einem dem gegebenen Zeltpunkt um ein Zeitintervall gleich einem Achtel der Periode T₀ ^der Trägerwelle vorhergehenden Zeitpunkt hatte und daraus die Größen S' S¹ , P', P¹ (jeweils in den Fig.' 2 bis 5 dar-

zu ^{2 λ z}

gestellt)/bilden, wobei aus diesen Größen A₁ und A₂ abgeleitet werden kann.

Die Wirkungsweise eines dieser numerischen Filter 23I bis 23^, beispielsweise dee FiIte» B33, wird im folgenden anhand der Fig. 9 erläutert, die diesen Filter 233 im einzelnen zeigt.

Nach Fig. 9 umfaßt ein Schieberegister mit geringer Stufenzahl die Kreise 22, 23, Zk"_t bei denen es sich um drei in Kaskadejgeschaltete bistabile Kreise handelt, wobei der Eingang 21 des ersten die zu verarbeitenden Binärsignale erhält (beispielsweise die Signale S einer der Fig. 2 bis 5). Eine Treibleitung 26 wird an einer Klemme 25 gespeist, die

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mit der Klemme 205 (Fig. 8) verbunden ist, welche ihrerseits von dem Ausgang 104- (Fig. 7) der Zeit impulsquelle 103 (Fig.?) gespeist ist. Die auf diese Weise durch 26 an 22, 23, 2k (Fig. 9) angelegten Impulse bewirken, daß zu sich wiederholenden Zeitpunkten im Rhythmus der Entnahmeimpulse (d.h. im vorliegenden Fall zu Zeitintervallen, die gleich T₀/l6 sind), die in jeder der Stufen 22 oder 23 gespeicherten Signale in die nachfolgende Stufe 23 oder 2k überführt werden.' An den jeweiligen Ausgängen 27 und 28 von 22 und 2k treten somit Binärsignale auf, welche die Werte von S zu Zeitpunkten darstellen, die voneinander um T /8 entfernt sind. Der "UND"-Kreis 31 und der Halbaddierer 32 liefern einerseits an den Ausgang 33 von ^l das Produkt des Wertes der Größe S zu einem Zeitpunkt t mit dem Wert dieser Größe zu dem Zeitpunkt (t-T_Q/8) und andererseits am Ausgang 3k die Größe S"₂, die gleich der logischen Summe "Modulo 2" dieser zwei Werte ist, und zwar aufgrund geeigneter Verbindungen, welche durch die Verbindungen 29, 30, 35 und zwischen den Ausgängen von 22 und 2k und den Eingängen dieser Kreise 3I und 32 gewährleistet sind.

Wie nunmehr wieder aus Fig. 8 zu entnehmen ist, werden jeweils an den zwei Ausgängen des numerischen Filters 232 die bereits bezüglich der Fig. 2 bis 5 definierten Größen

P¹ und P" erhalten und in analoger Weise werden an 1 1

-38-909820/0639

den Ausgängen 33 und 3*J· des numerischen Filters 233 die

anhand

Größen S¹ und S" bereitgestellt, wie es bereits mittels 2 2

der Fig. 9 erläutert wurd.e. An einem der Ausgänge der Filter 23I und 234- der Fig. 8 treten gleichermaßen jeweils die Größen S¹ und P¹ auf, wobei die anderen Ausgänge von 23I

1 Tb

und 234- nicht ausgenutzt sind.

Wie bereits bezüglich der Fig. 2 bis 5 dargestellt wurde, genügt es, zwischen ihnen einerseits die Größen S¹ und

P' und andererseits die'Größen S¹ und P¹ einzufügen, um die demodulierten Binärsignale A₁ und A_g an den entsprechenden Ausgangsklemmen 301 und 302 des Kreises der Fig. 8 zu erhalten. In dem Schaltbild der Fig. 8 sind die entsprechenden logischen Additionen mittels "ODER"-Kreisen 24-1 und 24-2 realisiert, deren Eingänge mit den geeigneten Ausgängen 23I, 232, 233 und 234· verbunden sind und deren Ausgänge mit den Klemmen 30I und 302 verbunden sein können, und zwar ) entweder direkt oder über^Mehrheitentscheidungsregister» 25I und 252, deren Wirkungsweise ähnlich der der in gleicher Weise bezeichneten Einrichtungen 181 bis 184· der Fig. 7 ist.

Schließlich ist in Fig. 8 ein zusätzlicher "ODER"-Kreis 24-3 zu sehen, dessen beide Eingänge jeweils mit den Ausgängen von 232 und 233 verbunden sind, welche die Größen P" und S'₂ liefern. Durch die Bildung der logischen Summe dieser

909820/0639 ~³⁹"

letzteren Größen liefert der Kreis 2*1-3 an der Ausgangsklemme 303 cLie Synchroni sations signale S mit der wiederkehrenden Periode T, dejfcen Verwendung bereits erläutert wurde. Die Verbindung zwischen dem Ausgang 2*1-3 und der Klemme 303 erfolgt vorzugsweise über einen Differenziationskreis

erforderlichenfalls bezüglich der Zeit, der ee einen Auswahlkreis für

-efce*· Polarität der nach der Differenziation erhaltenen Impulse umfaßt. Die an der Klemme 303 empfangenen Signale können nachfolgend noch bezüglich ihrer Wellenform mittels jeder bekannten, geeigneten Vorrichtung behandelt werden, und zwar im Hinblick auf die Synchronisation eines jeden Zeitbasiskreises, der mit der Wiederholperiode T arbeitet und bei der endgültigen Verwendung der an den Klemmen 301 und 302 erhaltenen Signale A₁ und A erforderlich ist.

¹ 2

Es ist offensichtlich, daß der logische Kreis der Fig. 8 auch durch einen beliebigen anderen Kreis ersetzt werden

dieser entsprechend den Regeln.

kann," wenn'der Lsooi^cnen Algeora eine äquivalente Verarbeitung der an den Klemmen 201, 202, 203, 20*f- erhaltenen Information gewährleistet.

In dem angeführten Beispiel wurde der Fall behandelt, daß die Dauer T, Vielehe zwei aufeinanderfolgende Phasensprünge der Trägerwelle voneinander trennt, eine ungerade Zahl N von Halbperioden dieser Trägerwelle enthält. Wenn jedoch im

909820/0639

-4ο-

Gegensatz dazu die Anzahl N gerade wäre, so müßten in den angeführten Rechnungen jeweils nur die Größen χ , y und x durch die Komplementärgrößen X₁, y und χ ersetzt werden.' Dies könnte unmittelbar dadurch erreicht werden, daß in jede der Verbindungen, die in Fig. 7 dleEinrichtungen 183 und 18*1- und die Klemmen 203 und 20^ verbinden, Umschalter eingefügt würden. Das gleiche Ergebnis könnte auch dadurch erreicht werden, daß derartige Umschalter an den Ausgängen bestimmter Halbaddierer der Halbaddierer 211 bis 21*1- der Fig. 8 eingeschaltet würdenv Die Wahl der wirtschaftlichsten Einrichtungen und der in jedem Fall am besten geeignetsten Einrichtungen ist eine praktische Frage,' die jeweils entsprechend den Erfordernissen ohne irgendwelche Schwierigkeiten gelöst werden kann.¹

-Patentansprüche. JWL-

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ί 1. J Deraodulationsverfahren für eine Trägerwelle,¹ die durch zwei binär codierte Signale rhythmischjbioduliert ist, welche zu aufeinanderfolgenden, aus den zwei Elementen

   A und A bestehenden Paaren konstanter Dauer T zusammen-1 2

   gefaßt sind und von denen jedes den einen oder anderen der zwei Werte A und Z annehmen kann, wobei die Modulation der Welle in einem Phasensprung für jedes der Paare besteht und dieser Phasensprung etwa einen der vier Werte ^5°, 135°, 225°und 315° besitzt, von denen jeder einer verschiedenen der durch Vertauschung möglichen vier Kombinationen der in jedem der Paare vorhandenen Werte A und Z entspricht, und diese Trägerwelle außerdem eine Frequenz f a 1/T₀ aufweist, die etwa so gewählt ist, daß die Dauer T eine ganze Zahl N von Halbperioden T /2 bei dieser

   Frequenz enthält, wobei das Demodulationsverfahren darin besteht, daß aus der Trägerwelle periodisch zu Zeitpunkten, die durch Zeitintervalle gleich ^₀/8N. getrennt sind, Proben entnommen werden, wobei N eine ganze Zahl ist, daß von jeder zu einem gegebenen Zeitpunkt t durchgeführten Entnahme eine Binärgröße mit einem der Werte 0 oder 1 abgeleitet wird, und zwar abhängig davon, ob die entnommene Welle zu dem gegebeneu Zeitpunkt die eine oder die andere

   -42-9 0 9820/0639

   der zwei möglichen Polaritäten aufweist, daß die auf diese Weise erhaltenen Binärgrößen während einer Zeit gespeichert werden, die zumindest gleich (T + T /4) ist, und daß ausgehend von den vier derart gespeicherten Binärgrößen, die im folgenden mit χ , y , χ , y bezeichnet

   C* C* X X

   werden und jeweils Entnahmezeitpunkten t, (t-T /4), (t-T), (t-T-T_Q/4) entsprechen, und den Komplementärgrößen (im Sinn der Boole «sehen Algebra) χ^ $ _f. ^₁, Jr₁ der Größen χ ,y , χ ,y eine Folge logischer Operationen durchge-

   führt wird, um die A i^nd A entsprechenden Werte eines

   ¹ zu ^2vjeden der zwei Elemente erhalten, die jedes der binär codierten Signalpaare bilden, wobei die Folge der Operationen dadurch gekennzeichnet ist,

   - daß mit den Größen x₂, y_g| X₁, y^ x_2> y₂, X₁, ^₁ vier logische Additionen "Modulo 2" ausgeführt werden, wodurch aus jeweils zwei dieser Größen eine Größe erhalten wird und somit vier neue Binärgrößen entstehen, die im folgenden mit m, n, p, q bezeichnet werden,

   - daß durch logische Addition und Multiplikation dieser letzteren Größen vier andere Binärgrößen S₁ S , P₁ P gebildet werden, die jeweils gleich (m + n), (p + q), mn und pq sind,

   909820/0639

   - daß für jede der logischen Größen S₁, S₂, P und P₂ das Produkt aus dem Wert der logischen Größe zu dem gegebenen Zeitpunkt und seinem Wert zu einem diesen gegebenen Zeitpunkt um T_q/8 vorhergehenden Zeitpunkt gebildet wird, so daß dabei vier entsprechende neue Größen S¹ , S'₂, P'_lf P'₂ abgeleitet werden, und

   - daß die logischen Additionen (S^ + P^) und (S¹ + p» ) ausgeführt werden, um die entsprechenden logischen Werte A^ und A₂ eines jeden der zwei Elemente zu erhalten, die jedes der angeführten binären Signalpaare bilden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, anwendbar für den Fall, daß N ungerade 1st, dadurch gekennzeichnet, daß m, n, p, q jeweils gleich den logischen Summen

   "Modulo 2" von χ und χ , von y und y , von χ und y _ und 12 12 2 1 und von χ /y sind.

   3. Verfahren nach Anspruohl, anwendbar für den Pail, daß N gerade ist, dadurch gekennzeichnet , daß ^mi ⁿi P» q jeweils gleich den logischen Summen "Modulo 2" von X₁ und x„, von y> und y₂, von χ und y^, von x^ und y₂ sind.

   909820/0639

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,* daß ausgehend von den Größen P^ und Sg andere

   Größen P¹^ una S"₂ gewonnen werden, die jeweils gleich den logischen Summen "Modulo 2" der Werte der Größen > P und S zu einem gegebenen Zeitpunkt und den Vierten der gleichen Größen zu einem Zeitpunkt sind, der dem gegebenen Zeitpunkt um T /8 vorhergeht ,"und daß bei der Durchführung . der logischen Addition von P" und S" ein Synchronisationssignal S erhalten wird, dessen Periode etwa gleich T ist.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , d.aß die Größen der x^J y^, χ , y_g und ihre Komplementärgrößen insgesamt oder zum Teil einem Mehrheits-

   entscheidungsverfahren durch Vergleich der Werte dieser .

   su

   Größen d-wffeh eine» gegebenen Zeitpunkt mit den Werten der gleichen Größen zu mehreren aufeinanderfolgenden Entnahmezeitpunkten, die dem gegebenen Zeitpunkt unmittelbar vorhergehen, unterzogen werden,

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest einer der Werte A₁ und A der Elemente eines demodulierten Signalpaares einem Mehrheitsentscheidungsverfahren unterworfen wird, wobei dieser zu einem gegebenen Zeitpunkt entnommene Wert mit den Werten

   909820/0639 jl*.

   des gleichen Elementes zu mehreren aufeinanderfolgenden Entnahmezeitpunkten verglichen wird, die dem gegebenen Zeitpunkt unmittelbar vorhergehen.

   Demodulator vorrichtung für eine Trägerwelle der Periode T , welche durch Phasensprünge moduliert ist,¹ die zu tfiederkehrenden Zeitpunkten auftreten und durch ein Zeitintervall konstanter Dauer T getrennt sind, das etwa gleich j

   NT /2 ist, wobei N eine ganze Zahl ist, und die Phaseno

   Sprünge etwa einen der Werte %5°-. 135°, 225° und 3I5⁰ entsprechend den Werten A. und A der zwei Elemente eines modulierende^binär codierten Signalpaares besitzen, wobei die Vorrichtung gebildet wird von einer Einrichtung zur periodischen Entnahme von Proben aus der Trägerwelle zu wiederkehrenden Zeitpunkten, die durch ein Zeitintervall von etwa gleich T /8N. getrennt sind, N₁ eine ganze Zahl

   öl ^A

   darstellt und die Entnahmeeinrichtung von einer Zeitimpulsquelle gesteuert ist,' einer ersten Speichereinrichtung, welche während einer Zeit von zumindest gleich (T + T /l±) die auf diese Weise entnommenen Proben inJform von Signalen speichert, welche den einen oder den anderen der zwei möglichen Werte entsprechend der Polarität einer jeden der Proben aufweisen, Einrichtungen, die es gestatten von

   vier vier Zugängen der ersten Speichereinrichtung Λ dieser

   letzteren Binärsignale mit den jeweiligen Werten X₂, y₂i

   909820/0830

   χ , y zu entnehmen, welche jeweils Entnahmezeitpunkte t,

   (t-T /k), (t-T) und (t~T~T /4) entsprechen, und von Vero ο

   bindungseinrichtungen zur Übertragung der vier Binärsignale mit den entsprechenden Werten x₂, y-, χ , y von jedem der Zugänge zu einem logischen Kreis, wobei dieser logische Kreis gekennnzei chnet ist durch

   erste Einrichtungen für die logische Addition "Modulo 2", welche vier Größen (m, n, p, q) abgeben, von denen jede aus einem Paar unterschiedlicher Werte gebildet ist, die unter den Werten x^, y«, x^, y^ und ihren Komplementärwerten ausgewählt sind,

   zweite Additioneinrichtungen und erste Multiplika- $ionsöinrichtungen, welche die logischen Summavund Produkte S₁, S ,P₁ und P liefern, die jeweils gleich (m + n), (p + q.), mn und pq sind,

   eine zweite Speichereinrichtung, welche während einer von zumindest ,

   Produkte speichert,

   Zeit von zumindest gleich T_Q/8 diese logischen Summen und

   zweite Auswahleinrichtungen durch logische Multiplikation, welche ausgehend von der zweiten Speichereinrichtung die jeweiligen logischen Produkte S' , S¹ P» und P¹

   X Λ X £

   909820/0639 -47-

   der Werte von (m + n), (p +q), mn und pq zu einem gegebenen Zeitpunkt mit ihren jeweiligen Werten zu einem diesem ge gebenen Zeitpunkt um T /8 vorhergehenden Zeitpunkt liefern,

   andere logische Additionseinrichtung zur Bildung der

   Größen (S¹ + P¹ ) und (S¹ + P¹ ), sowie durch 11 2 2

   andere Verbindungeifirichtungen, um ausgehend von den anderen logischen Additions einrichtungen zu den Anwendungsklemmen zwei demodulierte Binärsignale A₁ und A2 zu übertragen, welche jeweils von den logischen Summen (S' + P¹ ) und (S¹ + P¹ ) gebildet sind.

   8. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung aus einem ersten Schieberegister mit zumMest (4N + 2) N Stufen besteht.

   9. Demodulaturvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Schieberegister von der Zeitimpulsquelle gesteuert ist.

   10. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn "z ei chnet , daß jede der zweiten Speichereinrichtungen ein Schieberegister mit zumindest N₁ Stufen aufweist.

   909820/0639

   -48-

   JW-

   II.¹ Demodulator vorrichtung nach Anspruch 10,' dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Schieberegister mit zumindest N Stufen von der Ze1timpulsquelle gesteuert 1st.

   12, DemodulatorvOrrichtung nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß die ersten lpgischen Additionseinrichtungen "Modulo 2""Halbaddierkreise (exklusive "ODEH"-Kreise) sind.^!

   I3.¹ Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,< daß die zweiten logischen AdditJenseinrichtungen "ODER"-Kreise sind.

   lty.' Demodulatorvorrichtung nach Anspruch lj^; dadurch gekennzeichnet ~₉' daß die ersten logischen Multiplikationseinrichtungen "UND^M-Krelse sind.¹

   15. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahleinrichtungen durch logische Multiplikation "UND^N-Kreise sind, von denen jeder zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit zwei Stufen eines Schieberegisters verbunden sind, wobei die jeweiligen Ordnungen der Stufen von N. verschieden sind

   und die Stufen zu dem Schieberegister gehören, das der zweiten Speichereinrichtung zugeordnet ist.

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   16. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gek.ennze i ohne t , daß zumindest zwei der Auswahleinrichtungen zusätzlich jeweils einen Halbaddiererkreis aufweisen,' welcher für die eine der zwei Auswahleinrichtungen die logische Summe "Modulo 2" P" der Werte der Größe P zu einem gegebenen Zeitpunkt und zu einem anderen Zeitpunkt, der dem gegebenen Zeitpunkt

   1_

   um T_o/8 vorhergeht, und für die zweite der Auswahleinrichtungen die logische Summe "Modulo 2" S" der Werte der Größe S₂ zu den gegebenen- und zu dem vorhergehenden Zeitpunkt liefern, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Einrichtung zur Bildung der logischen Summe S der Größen P" und S" sowie eine Einrichtung zur Anlegung dieser

   J- <C

   Summe S an eine zusätzliche Gebrauchskiemme besitzen, die zur Verbindung mit einem Synchronisationssignal-Anwendungskreis geeignet ist.

   17. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Halbaddiererkreise in einer der Auswahleinrichtungen zwei Eingänge besitzt, die jeweils mit zwei Stufen mit einer von N₁ verschiedenen Ordnung eines V-e* Schieberegisters in dieser letzteren Auswahleinrichtung verbunden sind.

   18. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die Summe S der Größen P" und S" am Ausgang eines "ODER"-Kreises erhalten wird, der zwei Eingänge aufweist, welche jeweils mit den Ausgängen der Halbaddiererkreise verbunden sind.

   19» Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzei chnet , daß die Einrichtung zur Anlegung der Summe S an die zusätzliche Klemme einen Differenziationskreis bezüglich der Zeit umfaßt.

   20.^: Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teil der Verbindungseinrichtungen Mehrheitsentscheidungsvorrichtungen aufweist, von denen jede den Wert einer der Größen x_?, y_2> x-i , y-i zu einen gegebenen Entnahmezeitpunkt mit den Werten der gleichen Größe zu aufeinanderfolgenden und dem gegebenen Entnähmezeitpunkt un-

   en

   mittelbar vorhergehenden Entnahmezeitpunkt vergleicht, wobei jede der MehrheitsentScheidungsvorrichtungen an den logischen Kreis ein Binärsignal überträgt, dessen Wert gleich der Mehrheit der verglichenen Werte ist.

   21.. Demodulatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der anderen Verbindungseinrichtungen Mehrheitsentscheidungsvorrichtungen umfaßt,

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   von denen jede den Wert einer der Größen (S¹ +P¹ )

   1 1

   und (Sf + P¹ ) zu einem gegebenen Entnahmezeitpunkt 2 2

   mit Werten der gleichen Größe vergleicht, die zu aufeinanderfolgenden und dem gegebenen Entnahmezeitpunkt

   en
   unmittelbar vahergehenden Zeitpunkt entnommen wurden, wobei jede der Mehrheitsentscheidungsvorrichtungen an eine der Anwendungsklemmen ein Binärsignal überträgt, dessen Wert gleich der Mehrheit der.verglichenen Werte ist.

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