DE1762694A1 - Digitaler Diskriminator fuer frequenzmodulierte Wechselstromtelegrafiesignale - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul

Patentanwalt

7 Stuttgart-Feuerbach Λ 7 ej ο ο q /

Kurze Straße 8 ' '°αΡ34

ISE/Reg. 3938
D.Himes-F.Altamuro 3-1

INTERNATIONAL STANDARD ELEGTRIC CORPORATION, NEW TORE

Digitaler Diskriminator für frequenzmodulierte Wechselstromtelegrafiesignale

Die Priorität der Anmeldung Nr. 659 409, Gr. 234, vom 9· August 1967 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen digitalen Diskriminator I

für frequenzmodulierte Wechselstromtelegrafiesignale.

Bei der Frequenzmodulation für digitale Übertragung werden die Signalzustände durch Wechselströme verschiedener Frequenz dargestellt; im binären FM-Signal bedeutet dabei häufig die tiefere Frequenz den Zustand 1 und die höhere den Zustand 0. Die Trägerfrequenz liegt in der Mitte zwischen beiden. Als Frequenzhub wird der Frequenzabstand zwischen der Trägerfrequenz und einer Kennfrequenz bezeichnet.

Zur empfangsseitigen Demodulation von FM-Signalen benützt i man Diskriminatoren, die bei den. Systemen nach dem Stand der Technik als Amplitudendiskriminatoren ausgebildet sind. Das Signal wird auf der Empfangsseite gefiltert, verstärkt, begrenzt und dann dem Diskriminator zugeführt, der den Frequenzhub in Gleichstromimpulse umwandelt.Diese Impulse werden gefiltert und über eine Tasteinheit der Teilnehmerschleife zugeführt.

Ne/Sd
31.7.68

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ORIGINAL INSPECTED

ISE/Reg. 3938 . - 2 -

Die analog arbeitenden Diskriminatoren haben den Nachteil, daß sie bei kleinen Frequenzhuben unzuverlässig sind. Mit der Erfindung wird eine Anordnung angegeben, die insbesondere für kleine Frequenzhübe geeignet ist. Die Anordnung arbeitet digital und besteht aus einem Diskriminator, einem Integrator und einer Tasteinheit.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Schmitt-Trigger zur Unterdrückung der einen Halbwelle und zur Umwandlung der anderen Halbwelle in Impulse gleicher Amplitude, jedoch

ψ unterschiedlicher Dauer, einen Taktgenerator, dessen Ausgangssignale während der Impulsdauer mittels eines Zählers gezählt werden, durch eine erste bzw. zweite UND-Schaltung zur Feststellung, ob der Zähler während der Impulsdauer einen vorgegebenen Wert, der den Nulldurchgangsabständen der Trägerschwingung entspricht, überschritten bzw. nicht überschritten hat und dadurch, daß die Ausgangssignale der beiden UND-Schaltungen ein Schieberegister steuern, bei dem an den 0- und 1-Ausgängen der einzelnen Stufen die Widerstände von zwei Scnwellwertschaltungen angeschlossen sind und daß die eine bzw. die andere Schwellwertschaltung dann ein Signal entsprechend einem Zeichen- bzw. einem Trennschritt abgibt, wenn eine vorbestimmte Anzahl der Ausgänge des Schieberegisters markiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 die an verschiedenen Punkten der Fig. 1 auftretenden Impuls züge,

Fig. 3 das Schieberegister, mit einer Schwellwertanordnung,

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Fig. 4 Eingangs- und Ausgangssignale des Schieberegisters, Pig. 5 Ausgangssignale des Schwellwertdetektors.

Die Anordnung nach Fig. 1 besteht aus drei Teilen: einem Erequenzdiskriminator, einem Integrator und einer Pasteinheit.

Der Frequenzdiskriminator ermittelt die Frequenz aufgrund einer Zeitbestimmung. Die modulierte Trägerwelle wird auf die Kleraie 2 gegeben und durch einen Schmitt-Trigger 4 ä

in rechteckförmige Impulse umgewandelt. Hierbei wird die eine Halbwelle unterdrückt. Die Vorderflanke des Ausgangssignals der Schmitt-Trigger-Schaltung 4 gibt über einen Flip-Flop 6, eine UND-Schaltung 8 das Ausgangssignal eines Taktgenerators' AÖ frei, so daß es auf einen Zähler 20 gelangt. Es sind zwei Taktgeneratoren vorgesehen, ein Taktgenerator 12 mit einer Frequenz von 1,024 MHz und ein Taktgenerator 14 mit einer Frequenz von 2,612 MHz, die mittels eines Schalters 16 wahlweise an den Schmitt-Irigger 18 anschaltbar sind. Diese beiden Taktfrequenzen sind vorgesehen, weil die Gesamtanordnung zum Betrieb mit zwei Trägerfrequenzen vorgesehen ist. Die erste Trägerfrequenz beträgt 1000 Hz, wobei ein Hub von ± 5 bis 50 Hz * vorgesehen ist und die zweite Trägerfrequenz ist 2250 Hz und der Hub beträgt hier - 100 bis 500 Hz. Es wird im folgenden davon ausgegangen, daß der Taktgenerator 12 angeschlossen ist und demnach die Trägerfrequenz 1000 Hz beträgt. Bei dem Zähler 20 handelt es sich um einen voreinstellbaren Zähler, der dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Nulldurchgang der Trägerfrequenz auftreten sollte. Mit dem Zähler wird also der Null-Durchgangsabstand der Trägerfrequenz festgestellt. Das Ausgangssignal a des Schmitt-Triggers» gelangt außerdem auf eine Umkehrstufe 21, so daß die Anstiegsflanke des Impulszuges b den tatsächlichen

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NulldurchgangsZeitpunkt der modulierten Trägerschwingung darstellt. Die Impulsfolge b gelangt außerdem über eine monostabile Kippschaltung 23, die eine Standzeit von 1,5/usec. hat und eine Umkehrstufe 24 auf eine UND-Schaltung 22. Ähnliche monostabile Kippschaltungen, nämlich 32 mit einer Standzeit von 3/usec und 28 mit einer Standzeit von 1,5/usec sind in anderen Signalwegen vorgesehen. In der UND-Schaltung wird das Signal g, das an der Umkehrstufe 24 abgenommen wird, mit dem Ausgangssignale des Zählers 20 über den Flip-Flop 25 verglichen. Ein weiterer Vergleich findet statt mit Hilfe der UND-Schaltung 26, und zwar zwischen dem Signal a und dem Signal £, das das Ausgangssignal der Umkehrstufe 29 ist. Der Impuls, der zuerst eintrifft, sperrt die UND-Schaltung des anderen Impulses und triggert den Steuer-Flip-Flop 30. Es liegt ein positiver Frequenzhub vor, wenn das Signal a den Flip-Flop 30 triggert und ein negativer Frequenzhub, wenn das Ausgangssignal des Taktgenerators den Flip-Flop 30 triggert. Der Nulldurchgang des Signals a setzt den Flip-Flop 6 über die monostabile Kippschaltung und eine Umkehrstufe 34 zurück, wodurch die Taktleitung 10 vom Zähler 20 abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird bei jeder einzelnen Schwingung eine Frequenzbestimmung vorgenommen·

Die monostabilen Kippschaltungen sind vorgesehen, damit sich eine gewisse Überlappung ergibt. Eine monostabile Kippschaltung mit 1,5/usec ergibt eine Überlappung von ί 3 Hz bei 1000 Hz fragerfrequenz und von - 20 Hz bei einer Trägerfrequenz von 2550 Hz.

Der Integrator enthält ein 7-Bit-Schieberegister 36, das die Signale integriert, um Nullpunktsverschiebungen zu eliminieren. Der Signalimpuls a und der Taktimpuls gelangen auf eine ODER-Schaltung 38. Sie wirken als Taktquelle für das Schieberegister. Binäre 1-Signale und binäre

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O-Signale gelangen,gesteuert vom Flip-Flop 30, auf das Register. Binäre 1-Signale deuten an, daß die Hubfrequenz oberhalb der Trägerfrequenz liegt und binäre O-Signale deuten an, daß die Hubfrequenz unterhalb der Trägerfrequenz liegt.

Die sieben Ausgangssignale und ihre Komplemente werden in Widerstandsnetzwerken 39 und 40 zusammengefaßt und führen je auf zugeordnete Schwellwertdetektoren 41 und 42. Die Schwellwertdetektoren sind so eingestellt, daß sie dann schalten, wenn der fünfte Pegel erreicht ist.Somit bedeuten fünf von sieben binären 1- oder binären O-Signale entweder g einen Zeichenschritt oder einen Treinnschritt. Die Bewertungsfunktion kann leicht geändert werden, indem man entweder die Anzahl der Bits im Register oder den Schwellwert ändert. Fig. 3 zeigt Einzelheitende>a Schieberegisters 36, des Widerstandsnetzwerkes 40 und des Schwellwertdetektors Die Ausgangssignale des Steuer-Flip-Flops 30, die auf der Leitung η auftreten, gelangen zum Schieberegister 36. Sie sind in Fig. 4 ebenfalls mit η bezeichnet.

Das Widerstandsnetzwerk 40 dient zum Addieren der Signale vom Schieberegister 36, so daß verschiedene Signalpegel am Punkt ο auftreten, abhängig davon, wieviele der Schieberegister-Flip-Flops sich in einem bestimmten Zustand befinden. ' Die Leitung ο der Fig. 4 und 5 zeigt die Impulszüge, die sich beim Verschieben des Signals im Schieberegister 36 ergeben.

Der Schwellwertdetektor 42 ist am Widerstandsnetzwerk 40 angeschlossen und gibt ein Ausgangssignal ab, das dem Zeichen- oder Trennschritt entspricht, der in der modulierten Trögerwelle enthalten war. Das Ausgangssignal des Schwellwertdetektors 42 tritt am Punkt ρ der Fig. 1 auf und die Impulszüge sind in Fig. 5 dargestellt. Der Schwellwert-

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detektor kann z.B. ein handelsüblicher Differenzverstärker sein, z.B. Fairchildyua 710 oder 711. Wie man aus Fig. erkennt, ist der Schwellwertdetektor so eingestellt, daß er dann anspricht, wenn fünf der sieben Widerstände Strom führen. Das Signal ρ hat somit einen niederen Wert, solange bis fünf von ο Eingangssignalen angekommen sind. Diesentspricht dem Zustand, daß fünf der Schieberegister-Flip-Flops sich im gleichen Zustand befinden, so daß man einen Zeichenoder Trennschritt erhält, wenn fünf oder mehr der sieben Flip-Flops in einem bestimmten' Zustand sind. Im Detektorteil der Anordnung gelangen die Ausgangssignale der Schwellwertdetektoren zu einem Flip-Flop 43, in dem die Information gespeichert wird, bis die nächste Auswertung Vorgenommen wird. Die Ausgangssignale des Flip-Flops 43 gelangen auf UND-Schaltungen 45 und 46, deren andere Eingänge manuell ansteuerbar sind. Mit dieser Anordnung ist eine Zuordnung der Bedeutung der Ausgänge der Flip-Flops 43 zu bestimmten Stromzuständen auf der Leitung möglich. Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 45 und gelangen zu einem Leitungstreiber 47 über eine ODER-Schaltung 48 · Der Leitungstreiber 47 ist direkt mit der Teilnehmerschleife verbunden. Eine Spannung kann vom Fernschreiber auf die ODER-Schaltung 48 über den Schalter zurückgeführt werden, um die unbeabsichtigte Betätigung des Fernschreibers zu vermeiden, wenn kein Signal übertragen wird.

1 Patentanspruch 3 Bl. Zeichn., 5

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Claims (1)

1. ISE/Reg. 5938 - 7 -

   Patentanspruch

   Digitaler Diskriminator für frequenzmodulierte Wechselstromtelegrafiesignale, gekennzeichnet durch einen Schmitt-Trigger (4) zur Unterdrückung der einen Halbwelle und zur Umwandlung der anderen Halbwelle in Impulse gleicher Amplitude, jedoch unterschiedlicher Dauer, einen Taktgenerator (12,18), dessen Ausgangssignale g

   während der Impulsdauer mittels eines Zählers (20) gezahlt werden, durch eine erste "bzw. zweite UND-Schaltung (22,26) zur Feststellung, ob der Zähler während der Impulsdauer einen vorgegebenen Wert, der den Nulldurchgangs abständen der Trägerschwingung entspricht, überschritten bzw. nicht überschritten hat, und dadurch, daß die Ausgangssignale der beiden UND-Schaltungen ein Schieberegister (36) steuern, bei dem an den 0- und 1-Ausgängen der einzelnen Stufen die Widerstände von zwei Schwellwertschaltungen (42) angeschlossen sind und daß die eine bzw. die andere Schwellwertschaltung dann ein Signal entsprechend einem Zeichen- bzw.

   Trennschritt abgibt, wenn eine vorbestimmte Anzahl (

   des Schieberegisters markiert ist.

   Ne/Sd
   31.7.68

   000848/0388

   ORIGINAL INSPECTED

   Leerseite