DE1537274C3 - Signalübertragungssystem mit Impulsdeltamodulation, sowie in diesem System anzuwendende Sender und Empfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Signalübertragungssystem mit Impulsdeltamodulation, wobei der Sender mit einem an einem Impulsgenerator angeschlossenen Impulsdeltamodulator versehen ist, dessen Ausgangsimpulse auf den zusammenwirkenden Empfänger übertragen werden und außerdem über einen Vergleichskreis mit einem darin enthaltenen örtlichen Empfänger gemeinsam mit den zu übertragenden Signalen den Impulsdeltamodulator steuern, welcher Sender eine von den zu übertragenden Signalen gespeisten Anordnung zur Erzeugung eines den Pegel des zu übertragenden Signals repräsentierenden Pegelregelsignals enthält, wobei weiter der Kreis des

3 4

Impulsdeltamodulators und in dem zusammenwirken- Impulse durch das über die gesonderte Übertragungs-

den Empfänger ein Impulsmodulator aufgenommen vorrichtung übertragende Pegelregelsignal moduliert

ist, der den Energieinhalt der ihm zugeführten Im- wird,

pulse moduliert. Die gesonderte Übertragungsvorrichtung wird ins-

Bei Impulskodemodulation im allgemeinen und 5 besondere durch einen zweiten Impulsdeltasender mit somit auch bei Impulsdeltamodulation entstehen in- einem zweiten Impulsdeltamodulator mit einem im folge der Amplitudenquantisierung Abweichungen Vergleichskreis untergebrachten örtlichen Empfänger zwischen der empfangsseitig wiedergegebenen Signal- und mit einem an den Impulsdeltamodulator angespannung und der ursprünglichen Signalspannung, schlossenen Impulsgenerator mit einer Frequenz gewelche Abweichungen das sogenannte Quantisie- io ringer als die des an den erstgenannten Impulsdeltarungsrauschen hervorrufen; insbesondere macht sich modulator angeschlossenen Impulsgenerators gebilbei einer verhältnismäßig niedrigen Signalspannung det, wobei der örtliche Empfänger des zweiten Im- oder bei einem niedrigen Signalpegel das Quantisie- pulsdeltamodulators an den Impulsmodulator in dem rungsrauschen störend merkbar, wobei zudem infolge Kreis des ersten Impulsdeltamodulators angeschlosder Amplitudenquantisierung die Übertragung von 15 sen ist.

niedrigen Signalspannungen ungenau ist. Bei Er- Der Impulsmodulator für den Energieinhalt der

höhung der Impulsfrequenz nimmt in dieser Impuls- Kodeimpulse wird vorzugsweise durch einen Impuls-

deltamodulationsvorrichtung die Genauigkeit der amplitudenmodulator gebildet; es läßt sich zu diesem

Wiedergabe zu und die Leistung des Quantisierungs- Zweck jedoch auch ein Impulsdauermodulator an-

rauschens in dem Signalband ab, und zwar um die 20 wenden.

dritte Potenz der maximalen Impulsfrequenz. Zur Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachÜbertragung eines Gesprächssignals in einem Fre- stehend an Hand der Figuren näher erläutert,
quenzband von 0.3 bis 3,4 kHz ist z. B. eine Impuls- Die Fig. 1 und 2 zeigen in einem Blockschema frequenz von etwa 40 kHz notwendig, um noch eine einen Sender bzw. einen Empfänger für Impulsdeltaakzeptable Gesprächsqualität mit Impulsdeltamodu- 25 modulation nach der DT-PS 11 58 560.
lation zu verwirklichen. F i g. 3 zeigt einige Zeitdiagramme zur Erläuterung

Nach der deutschen Patentschrift 11 58 560 wird der Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 darge-

die Wiedergabegenauigkeit verbessert und der stö- stellten Vorrichtung,

rende Einfluß des Quantisierungsrauschens verringert, F i g. 4 zeigt weitere Zeitdiagramme und

indem die Sendevorrichtung mit einem durch die zu 30 Fig. 5 und 6 zeigen einen Sender bzw. einen

übertragenden Signale gesteuerten Pegelspannungs- Empfänger nach der Erfindung,

generator versehen ist, dessen Pegelregelsignal als Bei dem in F i g. 1 in einem Blockschema darge-

Steuerspannung dem Impulsdeltamodulator zugeführt stellten Sender für Impulsdeltamodulation nach

wird, wobei in dem Kreis des Impulsdeltamodulators DT-PS 11 58 560 werden die einem Mikrophon 1 ent-

sowie in dem zugehörenden Empfänger die ausge- 35 nommenen Gesprächssignale durch ein Gesprächs-

sandten Impulse einem Impulsmodulator zugeführt filter 2 mit einem Durchlaßband von 0,3 bis 3,4 kHz

werden, der den Energieinhalt der zugeführten Im- und über einen Niederfrequenzverstärker 3 einen Dif-

pulse mittels einer geglätteten Gleichspannung modu- ferenzbildner 4 zugeführt.

liert die einem Glättungsfilter entnommen wird, dem Dem Differenzbildner 4 wird außerdem über einen die übertragenen Kodeimpulse zugeführt werden. Es 40 Vergleichskreis 5 mit einem örtlichen Empfänger 6 wurde auf diese Weise ermöglicht, die Impulsfrequenz eine Vergleichsspannung zugeführt, um eine Diffeauf 16 bis 20 kHz zurückzubringen, um eine gute renzspannung zu bilden, die einen an einen Impuls-Gesprächsqualität zu erzielen. generator 7 angeschlossenen Impulsdeltamodulator 8

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein steuert. Der Impulsgenerator 7 liefert dabei äqui-Übertragungssystem und die dabei anzuwendenden 45 distante Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz, Sender und Empfänger der eingangs erwähnten Art die um eine Größenordnung höher ist als die höchste zu schaffen, wobei die Impulsfrequenz weiter um zu übertragende Frequenz des Gesprächssignals,
einen Faktor von V2 bis 2 erniedrigt wird, so daß die In Abhängigkeit von der Polarität der Ausgangs-Abtastfrequenz der theoretisch minimal erforder- spannung des Differenzbildners 4 treten die vom Imlichen Abtastfrequenz angenähert wird, die gemäß 5° pulsgenerator 7. stammenden Impulse am Ausgang der Informationstheorie das Zweifache der höchsten des Impulsdeltamodulators 8 auf oder sie werden zu übertragenden Signalfrequenz beträgt. Das System unterdrückt, wobei die so erhaltene Reihe von Imnach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß pulsen einem Impulsregenerator 9 zugeführt werden, im Sender die Anordnung zur Erzeugung des Pegel- um die im Impulsdeltamodulator 8 entstandenen Änregelsignals zum Zwecke der Übertragung des Pegel- 55 derungen der Amplitude, der Dauer, der Form oder regelsignals auf den zusammenwirkenden Empfänger der Zeit des Auftretens der Impuls zu unterdrücken, an eine gesonderte Übertragungsvorrichtung ange- Diese Regenerierung erfolgt z. B. durch Ersatz der schlossen ist und daß zwischen dieser Übertragungs- zugeführten Impulse durch direkt dem Impulsgenevorrichtung und dem Impulsmodulator im Kreise des rator 7 entnommene Impulse. Die regenerierten Im-Impulsdeltamodulators ein örtlicher Empfänger vor- 60 pulse werden über die Leitung 10, gegebenenfalls gesehen ist, dessen Ausgangssignal den Energieinhalt nach Modulation, durch eine Trägerwelle auf den der dem Impulsmodulator zugeführten Impulse mo- zusammenwirkenden Empfänger übertragen und duliert, wobei weiter der Kreis des Impulsdeltamodu- außerdem dem örtlichen Empfänger 6 zugeführt der lators eine Pegelregelsignalkompensationsvorrichtung ein die Signalfrequenz integrierendes Netzwerk 11 mit enthält, die das sich ändernde Pegelregelsignal am 65 einer Zeitkonstante von z.B. 0,01 Sekunde enthält. Eingang des Impulsdeltamodulators kompensiert, Gegebenenfalls kann in diesem Falle ein Netzwerk während in dem zusammenwirkenden Empfänger der nach DT-PS 9 01 296 verwendet werden. Am Aus-Energieinhalt der dem Impulsmodulator zugeführten gang des örtlichen Empfängers 6 entsteht die vor-

5 6

erwähnte Vergleichsspannung, die dem Differenzbild- dem Impulsdeltamodulator 9 durchgelassenen Imner 4 zugeführt wird. pulse sich ändern, so daß dementsprechend am Aus-Der beschriebene Kreis ist geneigt, die Differenz- gang des Glättungsfilters 22 infolge der Glättung der spannung zu Null zu machen und vor allem wird ausgesandten Impulse eine sich mit der Impulsdichte jeweils, wenn die Vergleichsspannung zum Zeitpunkt 5 ändernde Gleichspannung entsteht, welche die Ameines Impulses des Impulsgenerators 7 geringer ist plitude der dem integrierenden Netzwerk 11 zugeals das zu übertragende Signal, d. h., jeweils wenn führten Impulse in den Impulsamplitudenmodulator eine positive Differenzspannung auftritt, der Impuls- 21 moduliert. Beide Änderungen, d. h. die Änderung deltamodulator 8 einen Impuls liefern, der nach Im- der Impulsdichte und der Impulsamplitude, stellen pulsregeneration auf den zusammenwirkenden Emp- io sich dabei auf solche Werte ein, daß durch Glättung fänger und außerdem auf den Vergleichskreis 5 mit der den integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Imdem örtlichen Empfänger 6 übertragen wird, wodurch pulse die erhaltene Vergleichsspannung dem zugedie Spannung am Ausgang des integrierenden Netz- führten Pegelregelsignal genau zu folgen sucht, da der werkes 11 um einen festen Wert zunimmt. In der beschriebene Kreis, wie vorstehend erwähnt, geneigt nächstfolgenden Periode nimmt die Spannung an dem 15 ist, das Differenzsignal auf Null herabzusetzen,
integrierenden Netzwerk 11 sägezahnförmig ab, wo- Um eine optimale Ubertragungsqualität zu erzielen, bei in Abhängigkeit davon ob beim Auftreten eines ist es vorteilhaft, eine Änderung des Pegelregelsignals nächstfolgenden Impulses des Impulsgenerators 7 die zum größten Teil durch die Amplitudenänderung der Differenzspannung positiv oder negativ ist, dieser dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Impulse Impuls von dem Impulsdeltamodulator 8 weiterge- 20 kompensieren zu lassen, was dadurch bewerkstelligt führt oder unterdrückt wird. Auf diese Weise ent- wird, daß über eine Leitung 23 außerdem eine konsteht an dem integrierenden Netzwerk 11 eine säge- stante Referenzspannung geeigneter Größe mit der zahnförmige Spannung, die sich um die zu übertra- Ausgangsspannung des Glättungsfilters 22 in einer gende Gesprächsspannung herumschwingt und somit Zusammenfügungsvorrichtung 24 kombiniert wird, eine quantitative Annäherung derselben darstellt. 25 Die Größe der Bezugsspannung ist z. B. derart ein-

F i g. 2 zeigt einen bei dem Sender nach F i g. 1 gestellt, daß beim Fehlen eines Gesprächssignals in anzuwendenden zusammenwirkenden Empfänger. Die dem Impulsamplitudenmodulator 21 die Amplitude durch die Leitung 12 eintreffenden Impulse, die ver- der Impulse auf etwa 5 % herabgemindert ist. Dann zerrt sein können, werden mittels eines Impuls- wird bei einer Änderung des dem Impulsdeltamoduregenerators 13, der an einen mit dem Impulsgene- 30 lator 8 zugeführten Pegelregelsignals die Amplitude rator 7 des Senders zu synchronisierenden, örtlichen· der dem Impulsamplitudenmodulator 21 entnomme-Impulsgenerator 14 angeschlossen ist, durch örtlich nen Impulse sich annähernd proportionale zur Pegelerzeugte Impulse ersetzt. Diese regenerierten Impulse regelspannung ändern, während außerdem eine Änwerden einem die Signalfrequenzen integrierenden derung der Impulsdichte auftritt, die beim Fehlen Netzwerk 15 entsprechend dem integrierenden Netz- 35 eines Gesprächssignals mittels einer dem Differenzwerk 11 des im Vergleichskreis 5 des Senders ent- bildner 4 zugeführten Einstellspannung einer Gleichhaltenden örtlichen Empfänger zugeführt, wodurch Spannungsquelle 25 derart eingestellt ist, daß die am Ausgang des integrierenden Netzwerkes 15 eine dann auftretende Impulsdichte etwa ³Ao derjenigen der Vergleichsspannung des Senders entsprechende bei der maximalen Impulswiederholungsfrequenz be-Spannung entsteht. Durch ein Tiefpaßfilter 16, das 40 trägt.

das erwünschte Gesprächsfrequenzband durchläßt Wenn der beschriebenen Vorrichtung ein Ge-

und höhere Frequenzen unterdrückt, wird die Signal- sprächssignal zugeführt wird, wird sich die Amplitude

spannung einem Niederfrequenzverstärker 17 züge- der dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Im-

führt, der mit einer Wiedergabevorrichtung 18 ver- pulse an dem Pegel des Gesprächssignals anpassen,

bunden ist. 45 Nimmt z. B. der Pegel des Gesprächssignals um einen

Um die störende Beeinflussung der Wiedergabe- Faktor 10 ab, dann nimmt die Amplitude der dem

qualität infolge der Amplitudenquantisierung weit- integrierenden Netzwerk zugeführten Impulse auch

gehendst herabzumindern, ist gemäß DT-PS um einen Faktor von etwa 10 ab.

11 58 560 die Sendevorrichtung mit einem durch die Zur Veranschaulichung der beschriebenen Wir-

zu übertragenden Gesprächssignale gespeisten Pegel- 5° kungsweise sind in F i g. 3 einige Zeitdiagramme dar-

spannungsgenerator versehen, der durch einen Detek- gestellt; in Fig. 3 a stellt die Kurve α ein zu über-

tor 19 und ein sich daran anschließendes Tiefband- tragendes Gesprächssignal in Volt dar, während die

paßfilter 20 mit einer Grenzfrequenz von z. B. 50 Hz sich um die Kurve α herumschwingende, sägezahn-

gebildet, dessen Ausgangsspannung als Steuerspan- förmige Kurve b die Vergleichsspannung am Ausgang

nung über den Differenzbildner 4 dem Impulsdelta- 55 des integrierenden Netzwerkes 11 darstellt. In

modulator 8 zugeführt wird, während in den örtlichen F i g. 3 b sind die ausgesandten Impulse durch volle

Empfänger 6 die durch den Impulsdeltamodulator 8 Linien dargestellt, während die vom Impulsdelta-

über den Impulsregenerator 9 ausgesandten Impulse modulator 8 unterdrückten Impulse gestrichelt darge-

einem Impulsmodulator 21 zugeführt werden, in wel- stellt sind.

chen der Energieinhalt der zugeführten Impulse 60 Für eine geringere Signalspannung z. B. eine zehndurch eine geglättete Gleichspannungskomponente fach geringere Signalspannung und somit für einen moduliert wird, die einen durch die übertragenen zehnfach niedrigeren Signalpegel sind in F i g. 3 c die Impulse gespeisten Glättungsfilter 22 entnommen in F i g. 3 a entsprechenden graphischen Darstellunwird. Hierbei ist z.B. der Impulsmodulator 21 als gen mit einer Skaleneinteilung von 0,1 Volt angege-

Impulsamplitudenmodulator ausgeführt. 65 ben, wobei die Kurve a' der F i g. 3 c das zu übertra-

Infolge des durch den Differenzbildner 4 dem Im- gende Gesprächssignal darstellt, das sich von dem in pulsdeltamodulator zugeführten Pegelregelsignals F i g. 3 a dargestellte Gesprächssignal durch seine zehnwird in dieser Vorrichtung die Impulsdichte der von fach kleinere Amplitude unterscheidet, während die

Vergleichsspannung durch die Kurve b' dargestellt ist. F i g. 3 d zeigt nämlich wie in F i g. 3 b die ausgesandten Impulse.

Einerseits wird durch Anpassung der Amplitude der dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Impulse an dem Pegel des Gesprächssignals eine wesentliche genauere Annäherung des Gesprächssignals durch Vergleichsspannung erhalten als ohne diese Maßnahme, während andererseits, vor allem bei einem niedrigen Signalpegel, durch die Verringerung der Amplitude der dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführten Impulse außerdem der störende Einfluß des Quantisierungsrauschens verringert wird, da die Leistung des Quantisierungsrauschens proportional zum Quadraten der Amplitude dieser Impulse abnimmt. Beide Wirkungen, d. h. die genauere Annäherung des Gesprächssignals und die Verringerung des Quantisierungsrauschens, resultieren in einer wesentlichen Verbesserung der Wiedergabequalität, wodurch es möglich ist, die Impulsfrequenz um einen Faktor von etwa 2 zu erniedrigen, während dennoch eine akzeptable Wiedergabequalität erzielt wird. Für ein Ge-' sprächssignal von z.B. 0,3 bis 3,4 kHz kann die Impulsfrequenz auf 16 bis 20 kHz erniedrigt werden.

In den zusammenwirkenden Empfänger nach F i g. 2 wird die übertragene Impulsreihe in ähnlicher Weise wie in dem örtlichen Empfänger des Senders verarbeitet, um das übertragene Gesprächssignal wieder zu erhalten. Die dem Impulsgenerator 13 entnommenen, regenerierten Impulse werden einerseits einem Impulsamplitudenmodulator 26 und andererseits einem Glättungsfilter 27 zugeführt, dessen Ausgangsspannung nach Zusammenfügung in einer Zusammenfügungsvorrichtung 28 mit einer konstanten Bezugsspannung einer Leitung 29 die Modulationsspannung des Impulsamplitudenmodulators 26 bildet. Die in der Amplitude modulierten Ausgangsimpulse des Impulsamplitudenmodulators 26 werden nach Integration in dem integrierenden Netzwerk 15 und Glättung in dem Tiefbandpaßfilter 16 zur Wiedergabe durch den Niederfrequenzverstärker 17 der Wiedergabevorrichtung 18 zugeführt.

Wie vorstehend gesagt, ermöglicht die sofern be- Ψ schriebene Impulsdeltamodulationsvorrichtung ein Gesprächssignal mit guter Wiedergabe mit einer Impulsfrequenz von 16 bis 20 kHz zu übertragen, aber es hat sich gezeigt, daß eine weitere Erniedrigung der Impulsfrequenz die Wiedergabequalität und die Verständlichkeit sehr schnell abnehmen läßt infolge der im Gesprächsband auftretenden Störfrequenzen und Intermodulationsfrequenzen. Ausführliche Untersuchungen haben gezeigt, daß die Beeinflussung der Wiedergabequalität in Richtung auf die niedrigen Impulsfrequenzen im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß die sich ändernde Impulsdichte zur Übertragung des Pegelregelsignals eine quantisierte Natur aufweist, was die vollkommen unerwartete Erscheinung mit sich bringt, daß das Pegelregelsignal in dem Band von 0 bis 50 Hz die Störfrequenzen in dem Gesprächsband von 300 bis 3400 Hz hervorruft, was weiter unten an Hand der in F i g. 4 dargestellten Zeitdiagramme erläutert wird.

F i g. 4 a zeigt in vergrößertem Zeitmaßstab ein bestimmtes Pegelregelsignal (Linie p) und das zugehörende Vergleichssignal (q) und Fig. 4b zeigt die ausgesandten Impulse durch eine volle Linie und die unterdrückten Impulse durch gestrichelte Linie. Aus Fig. 4b zeigt sich, daß die Impulse des Impulsgenerators 7 von den Impulsdeltamodulator 8 periodisch durchgelassen und unterdrückt werden; die ausgesandte Impulsreihe hat eine Wiederholungsfrequenz gleich der halben Frequenz des Impulsgenerators, welche Wiederholungsfrequenz außerhalb des Gesprächsbandes von 300 bis 3400 Hz liegt. Beträgt z. B. die Impulsfrequenz 10 kHz, so ist die halbe Impulsfrequenz 5 kHz, die durch Filter in einfacher Weise unterdrückt werden kann.

ίο Ändert man jedoch die Größe des Pegelsignals, so ändert sich die in einer Zeiteinheit ausgesandte Anzahl von Impulsen um eine ganze Zahl. Bei einer Erniedrigung des Pegelregelsignals um ä:7O°/o, was in F i g. 4 c durch p' angedeutet ist, nimmt das Vergleichssignal den mit q' bezeichneten Verlauf an; die ausgesandten Impulse sind in F i g. 4 d dargestellt. Aus diesen Figuren zeigt sich, daß das Wegfallen von Impulsen in der ausgesandten Impulsreihe infolge der Erniedrigung des Pegelregelsignals darin resultiert, daß periodische Impulsmuster mit einer Wiederholungsperiode auftreten, die in der Figur durch T bezeichnet ist. Beträgt z. B. die Frequenz des Impulsgenerators 10 kHz, so ist T= 13 · 10~⁴ see, entsprechend einer Frequenz von rs 0,77 kHz. Es sind diese Frequenz von 0,77 kHz und deren Harmonische im Gesprächsband, die sich bei dieser Vorrichtung störend merkbar machen.

Zur Veranschaulichung sind in den F i g. 4 e und 4f die Zeitdiagramme für den Fall dargestellt, in dem das Pegelregelsignal p" um etwa 98 % verringert "wird, wobei q" das Vergleichssignal bezeichnet und wobei F i g. 4 f die ausgesandte Impulsreihe veranschaulicht. Es zeigt sich, daß in der ausgesandten Impulsreihe ein periodisches Impulsmuster mit einer Wiederholungsperiode T" = 19 · 1O^-4 see auftritt, so daß hier eine Frequenz von ?« 0,52 kHz sowie die im Gesprächsband liegenden Harmonischen dieser Frequenz sich störend merkbar machen.

Bei Erhöhung des Pegelregelsignals werden in entsprechender Weise störende Frequenzen in das Gesprächsband eingeführt.

Ähnlich wie das Quantisierungsrauschen ist dies an Hand der Zeitdiagramme in F i g. 4 erläuterte Erscheinung auf die quantisierte Signalübertragung zurückzuführen, aber diese Erscheinung unterscheidet sich wesentlich von dem Quantisierungsrauschen durch das auftretende Frequenzspektrum. Während das Quantisierungsrauschen ein ununterbrochenes Frequenzspektrum im Gesprächsband hat, treten hier gesonderte Frequenzen auf, die besonders störend wirken, da sie keine Korrelation mit dem Gesprächssignal haben. Andererseits zeigen diese Störfrequenzen mit dem Quantisierungsrauschen die Übereinstimmung, daß der Pegel mit zunehmender Frequenz des Impulsgenerators 7 progressiv abnimmt, wobei bei Impulsfrequenzen von 15 bis 2OkHz die Beeinflussung der Gesprächsqualität praktisch vernachlässigbar wird.

Auf Grund dieser Resultate bei Untersuchungen des Verhaltens von Impulsdeltamodulation bei sehr niedrigen Impulsfrequenzen wird unter Beibehaltung einer guten Gesprächsqualität eine weitere Erniedrigung der Impulsfrequenz um einen Faktor von etwa 2 ermöglicht, da im Sender der Pegelspannungsgenerator 19,20 für die Übertragung des Pegelregelsignals auf den zusammenwirkenden Empfänger an eine gesonderte Übertragungsvorrichtung angeschlossen ist, während zwischen dieser Übertragungsvorrichtung

609 519/299

und dem Impulsmodulator 21 ein örtlicher Empfänger vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal den Energieinhalt der den Impulsmodulator 21 zugeführten Impulse moduliert, wobei weiter der Kreis des Impulsdeltamodulators 8 eine Pegelsignal-Kompensationsvorrichtung enthält, die das sich ändernde Pegelregelsignal am Eingang des Impulsdeltamodulators 8 ausgleicht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen besonders vorteilhafte Ausführungsformen eines Senders und eines Empfängers nach der Erfindung. Elemente, die denen der F i g. 1 und 2 entsprechen, sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Als gesonderte Übertragungsvorrichtung wird nach F i g. 5 ein zweiter Impulsdeltasender verwendet, der einen zweiten Impulsdeltamodulator 30 mit einem an diesen angeschlossenen Impulsgenerator 31, einem von dem Impulsgenerator 31 gesteuerten Impulsregenerator 32, einem Vergleichskreis 33 mit einem örtlichen Empfänger mit einem integrierenden Netzwerk 34, welches Netzwerk an einen Differenzbildner 35 angeschlossen ist, dem außerdem das Ausgangssignal des Pegelspannungsgenerators 19, 20 zugeführt wird. In dieser Vorrichtung moduliert das Ausgangssignal des Örtlichen Empfängers im Vergleichskreis 33 über ein Tiefbandpaßfilter 36 die Amplitude der dem Impulsamplitudenmodulator im Vergleichskreis des ersten Impulsdeltamodulators 37 zugeführten Impulse, während die im Impulsgenerator 32 regenerierten Impulse über die Leitung 33 auf den zusammenwirkenden Empfänger übertragen werden. Die Impulsfrequenz des Impulsgenerators 31 ist z. B. um einen Faktor 10 niedriger als die des Impulsgenerators 7; gegebenenfalls können die Impulse des Impulsgenerators 31 durch einen Frequenzteiler von dem Impulsgenerator 7 abgeleitet werden.

In der dargestellten Ausführungsform ist für die Pegelregelsignalkompensation der Impulsdeltamodulator 37 doppelt ausgebildet und mit zwei Ausgangsklemmen 39 und 40 versehen, wobei an der Ausgangsklemme 39 auf die an Hand der Fig. 1 beschriebene Weise lediglich bei einer positiven Differenzspannung ein Impuls geliefert wird, während an der Ausgangsklemme 40 lediglich Impulse auftreten, wenn die Differenzspannung negativ ist. Jede der Ausgangsklemmen 39, 40 ist mit einem Kreis verbunden, der mit einem von dem Impulsgenerator 7 gesteuerten Impulsregenerator 41, 42 und mit einem Impulsamplitudenmodulator 43, 44 versehen ist, der in Parallelschaltung von dem Ausgangssignal des im zweiten Impulsdeltamodulator 30 zugehörenden örtlichen Empfängers im Vergleichskreis 33 gesteuert wird, wobei von den beiden Impulsamplitudenmodulatoren 43, 44 die Ausgangsimpulse über einen Differenzbildner 45 dem integrierenden Netzwerk 11 zugeführt werden. Die Ausgangsimpulse des Impulsregenerators 41 werden über die Ausgangsleitung 10 auf den zusammenwirkenden Empfänger übertragen.

Die Wirkungsweise der dargestellten Sendevorrichtung wird nachstehend näher erläutert.

In der beschriebenen Sendevorrichtung wird das Gesprächssignal und das Ausgangssignal des Pegelspannungsgenerators 19, 20 auf verschiedene Weise verarbeitet. Insbesondere wird das Ausgangssignal des Pegelspannungsgenerators dem Impulsdeltamodulator 30 zugeführt, wobei die Anzahl der von dem Impulsdeltamodulator 30 durchgelassenen Impulse und somit die Impulsdichte sich derart einstellen wird, daß die mittlere Gleichspannungskomponente der Impulse vom Ausgang des integrierenden Netzwerkes 34 in den Vergleichskreis 33 praktisch gleich der dem Impulsdeltamodulator 30 zugeführten Pegelregelsignals ist. Am Ausgang des Impulsdeltamodulators 30 tritt eine Änderung der Impulsdichte auf, welche Impulsdichte beim Fehlen eines Pegelregelsignals mittels einer dem Differenzbildner zugeführten Einstellspannung einer Gleich-Spannungsquelle 46 derart eingestellt ist, daß die dann auftretende Impulsfrequenz etwa ³Ao der Frequenz des Impulsgenerators 31 beträgt. Dabei wird das dem integrierenden Netzwerk 34 entnommene Ausgangssignal des örtlichen Empfängers durch das Tiefpaßbandfilter 36 als Modulationsspannung dem Amplitudenmodulator 43, 44 nach Zusammenfügung in einer Zusammenfügungsvorrichtung 47 mit einer der Leitung 48 entstammenden konstanten Bezugsspannung solcher Größe zugeführt, daß beim Fehlen einer Pegelspannung die Amplitude der Ausgangsimpulse der Impulsamplitudenmodulatoren 43, 44 auf einen sehr niedrigen Wert, z.B. auf 1 bis 2%, reduziert ist.

Das Gesprächssignal wird dem Impulsdeltamodulator 37 zugeführt, und je nachdem das Differenz, signal am Differenzbildner 4 positive oder negative Polarität aufweist, tritt an der Ausgangsklemme 39 oder an der Ausgangsklemme 40 ein Impuls auf. An den Ausgangsklemmen 39 bzw. 40 des Impulsdeltamodulators 37 treten z. B. die durch χ bzw. v. be-

■ zeichneten Impulsreihen auf, die nach Impulsregeneration in dem Impulsregenerator 41 bzw. 42 in den Impulsamplitudenmodulatoren 43, 44 durch die Ausgangsspannung des dem zweiten Impulsdeltamodulator 30 zugehörenden Vergleichskreises 33 in dei Amplitude moduliert, wodurch in den Ausgangskreisen der Impulsamplitudenmodulatoren 43, 44 z. B. die durch r und s bezeichneten Impulsreihen auftreten, die im Differenzbildner 45 zusammengefügt werden. Auf diese Weise entsteht am Ausgang des Differenzbildners 45 die durch t bezeichnete Impulsreihe positiver und negativer Impulse, wobei durch Integration in dem integrierenden Netzwerk 11 die mit dem Pegelregelsignal ändernden Komponenten der positiven und negativen Impulse sich kompensieren, so daß am Eingang des Impulsdeltamodulators 37 keine variierende Gleichspannung auftritt. Unabhängig von der Größe des Pegelregelsignals weist die von dem Impulsdeltamodulator 37 durch die Leitung 10 ausgesandte Impulsreihe stets eine konstante Impulsdichte auf, die z. B. gleich der halben Impulsfrequenz des Impulsgenerators 7 ist, wodurch die ernstliche Verringerung der Wiedergabequalität infolge der Störfrequenzen infolge einer variierenden Impulsdichte vermieden wird.

In dem zusammenwirkenden Empfänger nach F i g. 6 werden die von den Impulsdeltamodulatoren 30, 37 ausgesandten Impulse ähnlich wie beim örtlichen Empfänger im Sender verarbeitet, um das übertragene Gesprächssignal zurückzugewinnen; und über die Leitung 12 eintreffenden Impulse von dem Impulsdeltamodulator 37 werden in einem doppelt ausgebildeten Impulsregenerator 49 mit Ausgangsklemmen 50, 51 zugeführt, wobei an der Ausgangsklemme 50 nur ein Impuls auftritt, wenn über die Leitung 12 ein Impuls eintrifft, während an der Ausgangsklemme 51 ein Impuls auftritt, wenn über die Leitung 12 kein Impuls eintrifft, d. h., daß an den

11 12

Ausgangsklemmen 50, 51 die in Fig. 5 durch χ der Genauigkeit der Übertragung des Pegelregel- und ν bezeichneten Impulsreihen auftreten, die zur signals ebensowenig besondere Anforderungen geweiteren Verarbeitung den Amplitudenmodulatoren stellt zu werden brauchen, so daß für die Übertra-52, 53 zugeführt werden. gung des Pegelregelsignals niedrige Frequenzen des

Die über die Leitung 54 eintreffenden Impulse von 5 Impulsgenerators 31 genügen können,
dem Impulsdeltamodulator 30 werden einem Impuls- Beide Maßnahmen, d. h. das Konstanthalten der regenerator 55 mit einem daran angeschlossenen Im- Impulsdichte der vom Impulsdeltamodulator 37 auspulsgenerator 56 zugeführt, wobei die regenerierten gesandten Impulse und der Gleichlauf der Ampli-Impulse über ein integrierendes Netzwerk 57 und ein tudenregelungen senderseitig und empfangsseitig, sind Tiefbandpaßfilter 58 einer Zusammenfügungsvorrich- io zum Erzielen einer guten Wiedergabequalität bei den tung 59 zugeführt werden, der über die Leitung 60 äußerst niedrigen Impulsfrequenzen (niedriger als außerdem eine konstante Bezugsspannung zugeführt 15 kHz) von wesentlicher Bedeutung, und beide Maßwird. Auf die an Hand der Fig. 5 beschriebene nahmen ergeben die hervorragende Wirkung, daß es Weise steuert die Zusammenfügungsvorrichtung 59 auf diese Weise möglich ist, ein Gesprächssignal im in Parallelschaltung die beiden Impulsamplituden- 15 Bande von 0,3 bis 3,4 kHz durch Impulsdeltamodumodulatoren 52, 53, deren Ausgangsimpulse über lation mit guter Qualität in einem Niederfrequenzeinen Differenzbildner 61 einem integrierenden Netz- kanal von 4 kHz zu übertragen. Bei der dargestellten werk 15 zugeführt werden. Das so zurückerhaltene Impulsdeltamodulationsvorrichtung war die Frequenz Gesprächssignal wird über das Tiefbandpaßfilter 16 des Impulsgenerators 7 etwa 7 kHz und die des Imdem Niederfrequenzverstärker 17 zugeführt, der an 20 pulsgenerators 31 etwa 0,7 kHz, entsprechend einer die Wiedergabevorrichtung 18 angeschlossen ist. Gesamtimpulsfrequenz von 7,7 kHz; dieses Impulsin dem beschriebenen Übertragungssystem wird signal kann innerhalb eines Niederfrequenzkanals nicht nur sichergestellt, daß die von dem Impuls- von 4 kHz übertragen werden, da für die Übertradeltamodulator 37 ausgesandten Impulse eine kon- gung dieses Impulssignals eine Bandbreite von etwas stante Impulsdichte aufweisen, sondern auch, daß 25 mehr als der der halben Impulsfrequenz erforderlich die Amplitudenregelung durch die Impulse des Im- ist.

pulsdeltamodulators 30 senderseitig und empfangs- Von dieser in der Praxis ausführlich erprobten Im-

seitig dieselbe ist. Senderseitig (F i g. 5) werden die pulsdeltamodulationsvorrichtung seien die nachfol-

vom Impulsdeltamodulator 30 stammenden Impulse genden Daten angegeben:
zur Amplitudenregelung durch das integrierende 3°

Netzwerk 34 des örtlichen Empfängers im Ver- ' Zeitkonstante Netzwerke 34, 57 10 m/sec
gleichskreis über das Tiefbandpaßfilter 36, die Zu- Grenzfrequenznetzwerk 20 .... 50 Hz

sammenfügungsvorrichtung 47 den beiden Ampli- Grenzfrequenznetzwerke 36, 58 60 Hz

tudenmodulatoren 43, 44 zugeführt in vollständiger

Übereinstimmung mit der Amplitudenregelung im 35 Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht notwendig Empfänger (Fig. 6), wobei die eintreffenden Impulse ist, die von den beiden Impulsdeltamodulatoren 37, des Impulsdeltamodulators 30 in vollkommen 30 erzeugten Impulse über getrennte Leitungen 10, gleicher Weise über das integrierende Netzwerk 57, 38 auf den zusammenwirkenden Empfänger zu überdas Tiefbandpaßfilter 58, die Zusammenfügungsvor- tragen, da die Übertragung auch durch Anwendung richtung 59 den beiden Amplitudenmodulatoren 52, 4° von Zeitmultiplex oder Frequenzmultiplex über eine 53 zugeführt werden. einzige Leitung erfolgen kann. Es sei weiter bemerkt, Auf diese Weise ist ein vollkommener Gleichlauf daß die doppelte Ausbildung des Impulsdeltamoduder Amplitudenregelungen im Sender und im Emp- lators 37 zur Kompensation der sich ändernden fänger sichergestellt, was bedeutet, daß in den Am- Pegelspannung und die des Impulsregenerators 49 im plitudenregelungen senderseitig und empfangsseitig 45 Empfänger auch auf andere Weise erzielt werden gegenseitige Zeit- und Amplitudenänderungen ver- kann, da den getrennten Klemmen 39, 40 und 50, 51 mieden werden. Es wird unter anderem dadurch be- dieser Vorrichtungen Impulse entgegengesetzter werkstelligt, daß einerseits der Filterwirkung der Polarität entnommen werden können. Die in den Filter 36, 58 keine hohen Anforderungen gestellt zu F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen haben werden brauchen, so daß kürzere Verzögerungszeiten 50 jedoch den Vorteil, daß die an die getrennten Ausvorliegen, wodurch das Pegelregelsignal dem Ge- gangsklemmen 39, 40 und 50, 51 angeschlossenen sprächssignal besser folgt, während andererseits auch Kreise in gleicher Weise aufgebaut sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Signalübertragungssystem mit Impulsdeltamodulation, wobei der Sender mit einem an einem Impulsgenerator angeschlossenen Impulsdeltamodulator versehen ist, dessen Ausgangsimpulse auf den zusammenwirkenden Empfänger übertragen werden und außerdem über einen Vergleichskreis mit einem darin enthaltenen örtlichen Empfänger gemeinsam mit den zu übertragenden Signalen den Impulsdeltamodulator steuern, welcher Sender eine von den zu übertragenden Signalen gespeisten Anordnung zur Erzeugung eines den Pegel des zu übertragenden Signals repräsentierenden Pegelregelsignals enthält, wobei weiter in dem Kreis des Impulsdeltamodulators und in dem zusammenwirkenden Empfänger ein Impulsmodulator aufgenommen ist, der den Energieinhalt der ihm zugeführten Impulse moduliert, dadurch gekennzeichnet, daß im Sender die Anordnung zur Erzeugung des Pegelregelsignals zum Zwecke der Übertragung des Pegelregelsignals auf den zusammenwirkenden Empfänger an eine gesonderte Übertragungsvorrichtung angeschlossen ist und daß zwischen dieser Übertragungsvorrichtung und dem Impulsmodulator im Kreise des Impulsdeltamodulators ein örtlicher Empfänger ^rgesehen ist, dessen Ausgangssignal den Energieinhalt der dem Impulsmodulator zugeführten Impulse moduliert, wobei weiter der Kreis des Impulsdeltamodulators eine Pegelregelsignalkompensationsvorrichtung enthält, die das sich ändernde Pegelregelsignal am Eingang des Impulsdeltamodulators kompensiert, während in dem zusammenwirkenden Empfänger der Energieinhalt der dem Impulsmodulator zugeführten Impulse durch das über die gesonderte Übertragungsvorrichtung übertragende Pegelregelsignal moduliert wird.

2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Übertragungsvorrichtung durch einen zweiten Impulsdeltasender mit einem zweiten Impulsdeltamodulator mit einem im Vergleichskreis enthaltenen örtlichen Empfänger und mit einem an den- Impulsdeltamodulator angeschlossenen Impulsgenerator mit einer Frequenz geringer als die des an den erstgenannten Impulsdeltamodulator angeschlossenen Impulsgenerators gebildet wird, wobei der örtliche Empfänger des zweiten Impulsdeltamodulators an den Impulsgenerator in dem Kreis des ersten Impulsdeltamodulators angeschlossen ist.

3. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Empfänger des zweiten Impulsdeltamodulators über ein Tiefbandpaßfilter und eine Zusammenfügungsvorrichtung mit einer daran angeschlossenen Bezugsspannungsquelle an den Impulsamplitudenmodulator in den Kreis des ersten Impulsdeltamodulators angeschlossen ist.

4. Sender nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulsdeltamodulator doppelt ausgebildet und mit zwei Ausgangsklemmen versehen ist, wobei an einer ersten Ausgangsklemme bei einer positiven Differenzspannung und an der zweiten Ausgangsklemme bei einer negativen Differenzspannung Impulse auf-

treten, wobei die Energie dieser Impulsreihen in je einem Impulsmodulator durch das Ausgangssignal des Vergleichskreises des zweiten Impulsdeltamodulators moduliert wird, während die Ausgangsimpulse der beiden Impulsmodulatoren in einer Zusammenfügungsvorrichtung kombiniert werden.

5. Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Ausgangsklemme des ersten Impulsdeltamodulators bei einer positiven Differenzspannung entnommenen Impulse und die der zweiten Ausgangsklemme bei einer negativen Differenzspannung entnommenen Impulse gleiche Polarität aufweisen, wobei die Ausgangsimpulse der beiden identischen Impulsmodulatoren in einen Differenzbildner zusammengefügt werden.

6. Sender nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Impulsdeltamodulator eine Einstellspannung einer Einstellspannungsquelle zugeführt wird.

7. Empfänger nach Anspruch 1 mit einem Impulsregenerator für die eintreffenden Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen doppelt ausgebildeten Impulsregenerator mit zwei Ausgangsklemmen enthält, wobei der ersten Ausgangsklemme beim Auftreten eines Impulses und der anderen Ausgangsklemme bei Abwesenheit eines Impulses Impulsreihen entnommen werden, deren Energie in je einem Impulsmodulator moduliert wird, wobei die Ausgangsimpulse der beiden Impulsmodulatoren in einer Zusammenfügungsvorrichtung kombiniert werden.

8. Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Ausgangsklemmen des Impulsgenerators Impulse gleicher Polarität entnommen werden, und die Ausgangsimpulse der beiden identischen Impulsmodulatoren in einem Differenzbildner zusammengefügt werden.

9. Empfänger nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das der gesonderten Übertragungsvorrichtung entnommene Pegelregelsignal in einem Impulsdeltamodulationssystem über ein Tiefbandpaßfilter und eine Zusammenfügungsvorrichtung mit einer daran angeschlossenen Bezugsspannungsquelle für die Energiemodulation der Impulse in den ersten Impulsdeltamodulatorempfänger benutzt wird.