DE1762701B1

DE1762701B1 - Signalregenerator fuer eine pulscodemodulations nachrichten anlage mit differentieller phasenmodulation

Info

Publication number: DE1762701B1
Application number: DE19681762701
Authority: DE
Inventors: William Marshall Middletown Township NJ Hubbard (VStA)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-08-08
Filing date: 1968-08-07
Publication date: 1971-04-29
Also published as: US3519937A; NL6811205A; GB1229825A; BE719152A; JPS5016130B1; FR1587669A; SE333582B

Description

1 2

Bei einem differentiell phasenmodulierten Pulscode- Signal, V₁, das Vorzeichen (±) der Phasenverschiemodulations-(PCM)-Nachrichtensystem mit zwei Zu- bung darstellt. Diese beiden angezeigten Signale entständen wird ein hochfrequentes Signal auf eine Fre- halten also alle Informationen, die zur Wiederherstelquenz oberhalb und unterhalb einer Bezugsfrequenz lung des ursprünglichen Signals erforderlich sind. Die frequenzmoduliert, um eine äquivalente Phasenmodu- 5 Art und Weise, wie diese Information ausgenutzt wird, lation von entweder +90 oder —90° zu erzeugen. hängt jedoch im Fall einer Verstärkerstation von der

Es ist bekannt, daß eine bessere Ausnutzung des Art des Remodulators ab.

Frequenzspektrums erreicht werden kann, indem die Im allgemeinen werden nach der Anzeige und ReZahl der möglichen Signalzustände von zwei auf mehr generierung die beiden Signale V₁ und V₂ mit Hilfe als zwei erhöht wird. Beispielsweise ermöglicht ein 10 eines Umsetzers zur Erzeugung eines neuen Signal-System mit vier Zuständen, also ein quaternäres paars μ_λ und μ₂ kombiniert, die den Remodulator beSystem, die Kombination und Übertragung von zwei aufschlagen. Bei dem im folgenden noch genauer zu binärcodierten Signalen über den gleichen Übertra- beschreibenden Ausführimgsbeispiel der Erfindung begungsweg. Allgemein gesagt würde ein System mit tätigt das Signal μ_χ, das eine Funktion sowohl V₁ als 2p Zuständen die Übertragung von ρ binärcodierten 15 auch von V₂ ist, einen Frequenzmodulator (FM devia-Signalen im Multiplexverfahren ermöglichen. tor) zur Erzeugung einer Phasenabweichung von

Detektoren für ρ binärcodierte Signale sind bekannt. ±π/4, während das Signal μ₂, das nur von V₂ abhängt,

Beispielsweise werden in dem Buch von B e η η e 11 eine zusätzliche Phasenverzögerung von 180° bei Be-

und D a ν e y »Data Transmission«, McGraw Hill darf einführt. Diese zusätzliche Verzögerung von 180°

Book Company, New York, Schaltungsanordnungen 20 erzeugt das Äquivalent einer Phasenverschiebung

für eine differentielle Phasenanzeige vier- und acht- , , ,. ,, , . π , . , . ., .. , π

phasiger Signale beschrieben. ^±3π/4 <■*· ^h" + 4 + * ^entsP^richt "³^⁴' ^und ~ 4

Solche quaternären Systeme sind jedoch nicht erfolg- +π ist gleich +3π/4).

reich gewesen, weil geeignete Signalregeneratoren feh- F i g. 1 zeigt als Blockschaltbild diejenigen Teile len, die das erforderliche Signal mit vier Zuständen 25 eines Ausführungsbeispiels für eine PCM-Verstärkerverarbeiten können. station, auf weiche sich die Erfindung bezieht. Dazu

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen gehören ein quaternärer Differential-Phasertdetektor solchen Signalregenerator zu schaffen. Diese Aufgabe 10, Signalregeneratoren 9 und 9', ein Umsetzer 11 und wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung ein Remodulator 12. Grundsätzlich kann die Vererreicht. 30 Stärkerstation zur Regenerierung jedes differentiell

Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Aus- phasenmodulierten PCM-Signals mit vier Stufen ein-

führungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnun- gerichtet sein. Im besonderen stellt jedoch das vier-

gen noch genauer beschrieben werden. Es zeigt stufige Signal, auf das sich die Erfindung bezieht, einen

F i g. 1 als Blockschaltbild einen Teil eines Aus- Wechselstrom konstanter Amplitude dar, dessen

führungsbeispiels für eine Verstärkerstation zur Ver- 35 Phase zwischen den Abtastintervallen in benachbarten

wendung in einer PCM-Anlage mit quaternärer diffe- Zeitabschnitten oder Zeitlagen um +π/4, —.τ/4,

rentieller Phasenmodulation, die einen quaternären +3π/4 oder —3.τ/4 rad abweicht. Dieses Signal ist in

Differential-Phasendetektor, zwei Signalregeneratoren, F i g. 2 durch einen Vektor ν dargestellt, der die

einen Umsetzer und einen Remodulator enthält, Signalphase in jedem Abtastzeitpunkt zeigt, und durch

F i g. 2 zur Erläuterung die vier möglichen Phasen- 40 Vektoren 21, 22, 23 und 24, die die vier möglichen

änderungen, die das Signal zwischen aufeinander- Phasenzustände im nächsten Abtastpunkt zeigen,

folgenden Abtastintervallen zeigen kann, Beispielsweise kann die Phase entsprechend dem

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines quaternären Vektor 21 um .τ/4 rad oder entsprechend den Vektoren

Differential-Phasendetektors mit genaueren Einzel- 22, 23 und 24 um einen der anderen oben angegebenen

heiten, 45 Beträge abweichen. Die Funktion der Anordnung nach

F i g. 4 als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel F i g. 1 besteht darin, die Größe und das Vorzeichen

für einen Umsetzer und einen Remodulator, dieser Phasenverschiebung zu bestimmen und das

F i g. 5 die Schaltungseinzelheiten eines weiteren Signal zu regenerieren. Im folgenden wird jede der

Ausführungsbeispiels für einen Remodulator, Blockschaltungen in F i g. 1 genauer beschrieben.

F i g. 6 die Schaltungseinzelheiten eines weiteren 50 Zuerst sei der quaternäre Differential-Phasendetek-

Ausführungsbeispiels für einen Umsetzer. tor 10 betrachtet. Er hat die Aufgabe, die relative

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen und Phase des Eingangssignals in zwei benachbarten Zeit-Verfahren zur Anzeige und Regenerierung eines qua- lagen zu prüfen und zwei Feststellungen zu treffen, ternären differentiell phasenmodulierten (DPM) Signal, Eine Feststellung betrifft die Größe des Phasenunterbei dem die differentielle Phasenverschiebung π/4, 55 schiedes. Die andere Feststellung betrifft deren Vor-—.-r/4, 3π/4, —3π/4 rad beträgt. Die Einrichtungen zeichen. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Detektor wird enthalten einen quaternären Differential-Phasendetek- das Ergebnis dieser Feststellungen je durch das Vortor, Signalregeneratoren, einen Umsetzer und einen zeichen der beiden Ausgangssignale V₁ und V₂ des Remodulator. Detektors angegeben, wie im folgenden noch genauer

Der Phasendetektor besitzt einen Energieteiler zur 60 beschrieben.

Aufteilung des DPM-Signals in zwei Komponenten. Der Detektor 10 in F i g. 3 enthält einen ersten Jede dieser beiden Signalkomponenten wird in einem Energieteiler 30 zur Aufteilung des Eingangssignals Differential-Phasendetektor binärer Art mit einer be- in zwei vorzugsweise gleiche Signalkomponenten. Im stimmten differentiellen Phasenverzögerung angezeigt, allgemeinen kann jeder übliche Teiler benutzt werden, um zwei Signale V₁ und V₂ zu erzeugen. Eines dieser 65 Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine 3-db-Gabel-Signale, nämlich V₂, gibt den Betrag der differentiellen schaltung mit einer Phasenverschiebung von 90° verPhasenverschiebung (π/4 oder 3π/4) zwischen Signalen wendet,
benachbarter Zeitabschnitte an, während das andere Jede der beiden Signalkomponenten wird einem von

zwei Differential-Phasendetektoren 31 und 32 binärer Art zugeführt.

In der Hauptsache weist jeder der binären Detektoren 31 und 32 ein Paar miteinander verbundener 3-db-Hybriden 33-34 und 35-36 sowie einen zugeordneten Amplitudendetektor auf. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Hybriden als solche mit einer Phasenverschiebung von 90° dargestellt. Es lassen sich aber ebensogut auch 180°-Hybriden oder eine Mischung von 180- und 90°-Hybriden verwenden. Im letztgenannten Fall werden jedoch die Ausgangssignale V₁ und V₂ vertauscht. Dem muß dann entsprechend Rechnung getragen werden.

Die Paare der konjugierten Zweige, die der Hybride 33 zugeordnet sind, sind mit 1-2 und 3-4 bezeichnet. Diejenigen der Hybride 34 weisen die Bezeichnung Γ-2' und 3'-4' auf. Eine der vom Energieteiler 30 abgeleiteten Eingangssignalkomponenten ist an den Zweig 1 der Hybride 33 angelegt. Der Zweig 2 ist mit einem Widerstand abgeschlossen. Die Zweige 3 und 4 der Hybride 33 sind über Wege 15 bzw. 16 mit den Zweigen 3' bzw. 4' der Hybride 34 verbunden. Aus Gründen, die später noch genauer erläutert werden, enthält der Weg 16 ein Verzögerungsnetzwerk 37.

Die restlichen Zweige 1' und 2' der Hybride 34 sind mit einem Paar von entgegengesetzt gepolten Amplitudendetektoren verbunden. In dem Ausführungsbeispiel enthalten die Amplitudendetektoren Dioden 40 und 41 sowie zugeordnete Hochpaßfilter 42 und 43 und Tiefpaßfilter 44 und 45.

Die Diode 40 ist mit »—Detektor« bezeichnet, da sie auf Grund ihrer Polung ein negatives Ausgangssignal erzeugt, während die Diode 41 als »+-Detektor« bezeichnet ist, da sie entsprechend ihrer Polung ein positives Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignal V₁ wird durch Anschaltung der beiden amplitudendetektorsignale über Tiefpaßfilter 44 und 45 an einen gemeinsamen Ausgangsanschluß gewonnen.

Der andere binäre Detektor 32 ist ähnlich aufgebaut. Bezeichnet man die Paare von konjugierten Zweigen der Hybride 35 mit 5-6 und 7-8 und die der Hybride 36 mit 5'-6' und 7'-8', so liegt die zweite Eingangssignalkomponente vom Energieteiler 30 am Zweig 5 der Hybride 35. Der Zweig 6 ist mit einem Widerstand abgeschlossen. Die Zweige 7 und 8 der Hybride 35 sind über Wege 17 und 18, von denen einer ein Verzögerungsnetzwerk 38 enthält, mit den Zweigen 7' bzw. 8' der Hybride 36 verbunden.

Die übrigen Zweige 5' und 6' der Hybride 36 liegen an einem zweiten Paar von entgegengesetzt gepolten Amplitudendetektoren mit den Dioden 46 und 47 sowie den zugeordneten Filtern 48, 49, 50 und 51. Entsprechend ihrer Polung stellen die Diode 46 den »—Detektor« und die Diode 47 den »+-Detektor« dar. Das Ausgangssignal F₂ wird durch Anschaltung der beiden Detektorsignale über Tiefpaßfilter 50 und 51 an einen gemeinsamen Ausgangsanschluß gewonnen. Wie oben angegeben, soll der differentielle Phasendetektor die relative Phase zwischen Signalen in benachbarten Zeitlagen feststellen. Bei einem binären differentiellen Phasendetektor kommen die beiden zu vergleichenden Signale an den Eingangszweigen der zweiten Hybride mit einer solchen Phase an, daß sie entweder in einem oder im anderen Ausgangszweig der Hybride kombiniert werden. Dies führt zu einem Ausgangssignal, dessen Polarität die beiden möglichen Phasenzustände des Signals angibt. Im vorliegenden Fall ist die Situation jedoch komplizierter, da jetzt vier Phasenzustände zu identifizieren sind. Folglich unterscheidet sich die Phasenbeziehung, die in wenigstens einem der beiden Detektoren 31 und 32 in F i g. 3 erforderlich ist, von der im üblichen binären Differential-Phasendetektor. Da außerdem die beiden Detektoren 31 und 32 unterschiedliche Informationen bezüglich des Signals liefern sollen, sind die Phasenbeziehungen in diesen beiden Detektoren notwendigerweise unterschiedlich. Diese Unterschiede zeigen sich in der

ίο Gesamtverzögerung, die durch die Netzwerke 37 und 38 eingeführt wird.

Die erste Forderung für die beiden Verzögerungsnetzwerke lautet, daß sie das Signal um eine Zeitspanne verzögern, die im wesentlichen gleich einer Zeitlage T ist. Dies gilt für beide Netzwerke und läßt sich wie folgt ausdrücken:

T₁

T,

wobei T₁ und T₂ die durch das Netzwerk 37 bzw. 38 eingeführte Verzögerung ist.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß T₁ und T₂ von T um etwa 20% abweichen können, ohne die Güte des Detektors wesentlich zu beeinflussen. Dies kann jedoch nur als eine Grobeinstellung angesehen werden.

Genauer ergibt sich für die durch das Netzwerk 37 eingeführte Verzögerung, ausgedrückt an Hand der Signalphase:

W₀T₂ = «π rad, (2)

wobei η eine ganze Zahl und ω₀ die Kreisfrequenz des Signals ist.
Für das Netzwerk 38 gilt:

=\m -\ ) π rad,

wobei m eine ganze Zahl ist.

Die Werte η und m werden so gewählt, daß der Verzögerungsbedingung nach Gleichung (1) Genüge getan wird.

Für eine Einstellung des Netzwerkes auf die angegebene Weise sind die normalisierten Ausgangssignale V₁ und V₂ für jeden der möglichen Phasenzustände des Signals in Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Differentielle
Phasenverschiebung

π/4

3π/4

-π/4

3π/4

V_x

1
-1

Es zeigt sich, daß die Polarität des Ausgangssignals V₁ das Vorzeichen (+) der differentiellen Phasenverschiebung angibt, während die Polarität des Ausgangssignals V₂ die Größe (π/4) oder (3π/4) der differentiellen Phasenverschiebung bezeichnet.

Diese beiden Signale enthalten also alle erforderlichen Informationen, die zur Wiederherstellung der ursprünglichen Grundbandsignale oder zur Regenerierung des Hochfrequenzsignals erforderlich sind. Die Art und Weise, in der die Informationen ausgewertet werden, hängt von der Art der speziellen Schaltungen ab, die zur Erzielung eines der Ergebnisse benutzt werden.

Nach der Anzeige und vor der Anschaltung an den Umsetzer 11 werden die Grundbandsignale V₁ und V₂ zweckmäßig mit Hilfe der Regeneratoren 9 und 9' regeneriert. Diese können aus der Vielzahl bekannter Schaltungen ausgewählt werden. (Es wird dazu verwiesen auf »Transmission Systems for Communications« von »Members of the Technical Staff, Bell Telephone Laboratories«, Revised, 3. Ausgabe, Kapitel 26.)

F i g. 4 zeigt in Form von Blockschaltbildern Einzelheiten von Ausführungsbeispielen für einen Umsetzer und einen Remodulator zur Regenerierung des DPM-Signals. Allgemein gesagt, besteht die Funktion des Umsetzers 11 darin, die Signale V₁ und V₂ in eine zweite Gruppe von Signalen μ_χ und μ₂ umzusetzen, die den Remodulator 12 betätigen. Da die spezielle Art dieser Signalumsetzung von den Eingangsanforderungen des Remodulators abhängt, soll dieser zuerst betrachtet werden.

Gemäß F i g. 4 weist der Remodulator 12 einen Frequenzmodulator (FM-deviator) 60 auf, dessen Ausgang an ein Verzögerungsnetzwerk 61 angeschaltet ist. Dieses führt eine zusätzliche Verzögerung von entweder 0 oder 180° ein, und zwar in Abhängigkeit von der Polarität des Signals μ₂. Dies soll im folgenden noch genauer erläutert werden.

Der Frequenzmodulator 60 kann ein beliebiger spannungsgesteuerter Oszillator sein, beispielsweise ein Tunnel-Dioden-Oszillator, dessen Frequenz eine Funktion der angelegten Vorspannung ist. Die Oszillatorfrequenz im unmodulierten Zustand wird in typischer Weise durch eine Vorspannungsquelle 60 bestimmt. Die Frequenzmodulation wird durch das Signal μ_χ erzeugt, das so an den Modulator 60 angekoppelt ist, daß es dessen Vorspannung verändert.

In bekannter Weise unterliegt ein Signal f(t) mit sich ändernder Frequenz einer Phasenverschiebung^, gemessen relativ zu einem Bezugssignal der Frequenz/₀, entsprechend der Gleichung:

Αφ = 2π J [fit) - f₀] dt,

40

wobei die Integration über das Zeitintervall Z₂-J₁ erfolgt. Bei einem PCM-System erstreckt sich die Integration über eine Zeitspanne, die gleich einer Zeitlage ist. Erfindungsgemäß ist das an den Frequenzmodulator angelegte Signal so gewählt, daß es eine Phasenverschiebung, entsprechend +π/4 oder —π/4 rad erzeugt. Da jedoch außerdem Phasenverschiebungen von +3π/4 und — 3π/4 rad ebenfalls erforderlich sind, sind Mittel einschließlich des Verzögerungsnetzwerkes 61 vorgesehen, die erforderlichenfalls diese zusätzliche Phasenverschiebung bewirken.

Die Schaltungseinzelheiten eines Ausführungsbeispiels eines Verzögerungsnetzwerkes zur Verwendung im Remodulator 125 sind in F i g. 5 dargestellt. Das Netzwerk 61 enthält zwei miteinander verbundene 3-db-90°-Hybriden 66 und 67. Die Paare konjugierter Zweige der Hybride 66 sind mit 72-73 und 74-75 und die der Hybride 67 mit 72'-73' und 74'-75' bezeichnet. Die Zweige 73 und 73' sind mit einem Widerstand abgeschlossen.

Der Zweig 72 der Hybride 76 stellt den Eingangszweig des Verzögerungsnetzwerkes dar, an den folglich der Frequenzmodulator 60 angeschaltet ist. Der Zweig 72' der Hybride 67 ist der Ausgangszweig des Remodulators.

Die Zweige 74 und 75 der Hybride 66 sind über zwei im wesentlichen identische Wege 68 bzw. 69 mit den Zweigen 74' bzw. 75' der Hybride 67 verbunden. Außerdem ist jeder der beiden Wege über eine von zwei entgegengesetzt gepolten Dioden 70 und 71 an Erde angeschaltet. Die Dioden sind auf einen Arbeitspunkt im Sperrbereich vorgespannt, so daß sie im wesentlichen als offene Stromkreise über den Wegen liegen.

Im Betrieb wird ein vom Umsetzer 11 abgeleitetes Signal μ_χ an den Frequenzmodulator 60 angelegt. Abhängig von der Polarität dieses Signals ändert sich die augenblickliche Frequenz des Modulators um einen Betrag, der bei einer Integration über eine Zeitlage gleich einer Phasenabweichung von —π/4 oder —.-r/4rad ist. Gleichzeitig wird ein zweites, ebenfalls vom Umsetzer 11 abgeleitetes Signal μ₂ über zwei Tiefpaßfilter (LPF) an die Dioden 70 und 71 angelegt. In Abhängigkeit von der Polarität von μ₂ wird eine der Dioden in den Zustand hoher Leitfähigkeit gebracht, so daß der mit ihr verbundene Weg gegen Erde kurzgeschlossen wird. Andererseits wird die zweite Diode weiter in den Sperrbereich getrieben, so daß der andere Weg unbeeinflußt bleibt.

Das Signal μ₂ bewirkt dadurch, daß das Signal nur über einen der beiden möglichen Wege zum Ausgangsanschluß 72' laufen kann. Wenn beispielsweise μ₂ positiv ist, wird die Diode 71 leitend und schließt den Teil des Signals gegen Erde kurz, der vom Zweig 72 der Hybride 76 auf den Zweig 75 koppelt. Die Diode 70 bleibt dagegen gesperrt, so daß der auf den Zweig 74 gekoppelte Teil des Signals nicht beeinflußt wird. Dieser Teil des Signals kann daher über den Weg 68 zum Zweig 74' der Hybride 67 laufen, wo er wiederum in zwei gleiche Anteile aufgeteilt wird. Eine Hälfte des Signals koppelt auf den Zweig 73' und wird im Abschlußwiderstand vernichtet. Die andere Hälfte des Signals koppelt auf den Zweig 72' und stellt das Ausgangssignal des Remodulators dar.

Wenn μ₂ negativ ist, wird die andere Diode 70 leitend und schließt den Weg 68 kurz. Das Ausgangssignal läuft dann vom Zweig 72 zum Zweig 75, über den Weg 69 zum Zweig 75' und dann zum Ausgangsanschluß 72'. In diesem Fall wird eine zusätzliche Phasenverzögerung von 90° durch jede der beiden 90°-Hybriden eingeführt, so daß insgesamt eine Verzögerung von 280° mit Bezug auf die Verzögerung zustande kommt, die bei Ausbreitung des Signals über den Weg 68 vorhanden ist. In Abhängigkeit von der Polarität des Signals μ₂ ist also die gesamte differentielle Verzögerung zwischen Signalen in benachbarten Zeitlagen +π/4, —π/4, +π/4 + π = —3π/4 (Modulus 2π) oder — π/4 + π = +3π/4.

Die nachfolgende Tabelle II zeigt die relativen Phasenverzögerungen für unterschiedliche Kombinationen der Signale μ₁ und μ₂. Außerdem sind die entsprechenden Werte von V₁ und V₂ angegeben.

Tabelle II

	μ₂	Verzögerung	V₁	V₂
+1	+1	π/4	1	1
-1	1	3π/4	1	^
-1	"T-L	-π/4	1	1
+1	"L	-3π/4	2	-1

Die Tabelle II zeigt, daß das Vorzeichen von μ_χ positiv ist, wenn die Vorzeichen von V₁ und V₂ gleich sind, und negativ, wenn die Vorzeichen von V₁ und V₂ verschieden sind. Das heißt, Vorzeichen μ₁ = (Vorzeichen V₁) (Vorzeichen V₂). Das Signal μ₂ hat andererseits das gleiche Vorzeichen wie das Signal V₂. Diese beiden Bedingungen definieren den Umsetzer 11.

Eine Anordnung zur Erzeugung der Signale μ_λ und μ₂ ist in F i g. 4 dargestellt. Dort ist ein Umsetzer gezeigt, der einen Signalteiler 85 und einen Vorzeichengenerator 86 enthält. Das durch den quaternären Phasendetektor gewonnene Signal V₂ wird an den Teiler angelegt und dort in zwei Komponenten aufgeteilt. Eine dieser Komponenten geht als Signal μ₂ zum Remodulator. Die andere ^-Komponente und das Signal V₁ liegen am Vorzeichengenerator 86, der das Signal μ_χ erzeugt.

Bei dem speziellen, in F i g. 6 dargestellten Ausfiihrungsbeispiel des Umsetzers 11 enthält der Vorzeichengenerator 86 einen Brückengleichrichter 90 und einen sogenannten »Goto-Pair« 91. Eine genauere Beschreibung des Goto-Pair findet sich in »Some New High-Speed-Tunnel-Diode logic Circuits« von M. S. Axelrod et al, IBM Journal, April 1962, S. 158 bis 169.

Die Signale V₁ und V₂ werden an entgegengesetzte Enden der Primärwicklung 92 eines Übertragers 93 angekoppelt. Die Sekundärwicklung 94 ist mit den Eingangsanschlüssen 95 und 96 des Gleichrichters 90 verbunden. Dessen Ausgangsanschluß 97 liegt über einen Widerstand 98 am Verbindungspunkt 99 der Dioden 100 und 101. Die gleichsinnig in Reihe geschalteten Dioden sind durch Strom-Spannungs-Kennlinien gekennzeichnet, die einen ersten und einen zweiten Bereich positiven Widerstandes und dazwischen einen Bereich negativen Widerstandes aufweist. Die Dioden werden über Abschnitte der Leitungen 102 und 103 auf einen Arbeitspunkt innerhalb des ersten Bereiches positiven Widerstandes vorgespannt. Eine zweite Vorspannungsschaltung 104 erzeugt aus noch zu erläuternden Gründen eine kleine Unsymmetrie der Vorspannung.

Im Betrieb wird ein symmetrischer Zeitsteuerimpuls, der mit der Impulswiederholungsfrequenz des differentiell phasenmodulierten Signals synchron läuft, an die Dioden angelegt. Die Polarität und Amplitude des Zeitsteuerungsimpulses ist so gewählt, daß er den Arbeitspunkt beider Dioden auf deren Bereich negativen Widerstandes verschiebt. In Abhängigkeit davon, welche der beiden Dioden ihren Bereich negativen Widerstandes zuerst erreicht, schaltet die eine oder die andere Diode auf ihren zweiten Bereich positiven Widerstandes um, wodurch entweder ein positiver oder ein negativer Ausgangsanschluß am Verbindungspunkt 99 erzeugt wird.

Wenn V₁ und V₂ gleiche Polarität haben, wird insgesamt kein Signal an den Gleichrichter angekoppelt, so daß keine Änderung des Arbeitspunktes einer der Dioden stattfindet. Unter diesen Bedingungen sind die Dioden so vorgespannt, daß die Diode 101 auf Grund des Zeitsteuerungssignals einen positiven Ausgangsimpuls erzeugt. Wenn andererseits V₁ und V₂ entgegengesetzte Polarität haben, zieht der Gleichrichter Strom, erhöht die Vorspannung über der Diode 100 und veranlaßt sie, auf Grund des Zeitsteuerungssignals umzuschalten. Dann wird ein negativer Ausgangsimpuls erzeugt.

Im Ergebnis wird also ein Ausgangsimpuls einer Polarität erzeugt, wenn die Polarität der Eingangssignale V₁ und V₂ gleich ist, und ein Ausgangsimpuls entgegengesetzter Polarität, wenn die Polarität der Eingangssignale V₁ und V₂ unterschiedlich ist.

Man beachte, daß die angegebenen Polaritäten der verschiedenen Signale V₁, V₂, ^₁ und μ₂ lediglich ein Beispiel darstellen. Durch einfache Umkehr der Diodenanschlüsse oder durch Einschaltung von Verstärkern lassen sich andere Kombinationen von Signalpolaritäten erreichen, um das erforderliche regenerierte Ausgangssignal zu erzeugen. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die gezeigten speziellen Umsetzer- und Remodulatorschaltungen lediglich Beispiele sind und daß ebensogut andere Schaltungen benutzt werden können. Darüber hinaus sei bemerkt, daß im allgemeinen Verstärker (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um die Amplitude der verschiedenen Signale zu regeln. Insgesamt stellt also die oben beschriebene Anordnung nur ein Beispiel eines der vielen möglichen Ausführungen dar, auf die sich die Erfindung anwenden läßt.

Claims

Patentansprüche:

1. Signalregenerator zur Verwendung in einer Pulscodemodulation - (PCM) - Nachrichtenanlage, bei der ein differentiell phasenmoduliertes Signal als Wechselstrom konstanter Amplitude übertragen wird, dessen Phase um π/4, —π/4, 3π/4 oder —3π/4 rad zwischen aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalregenerator folgende Bauteile aufweist:

a) einen Quaternär-Phasendetektor (F i g. 1: 10), der so ausgelegt ist, daß er das Signal aufnimmt und in Abhängigkeit davon ein erstes Ausgangssignal (F₁), das das Vorzeichen der differentiellen Phasenverschiebung des Signals angibt, und ein zweites Ausgangssignal (V₂) erzeugt, das den Betrag der differentiellen Phasenverschiebung angibt;

b) einen an den Phasendetektor angeschalteten Umsetzer (11) zur Umwandlung des ersten und zweiten Ausgangssignals (V₁, V₂) in dritte und vierte Ausgangssignale (μ_χ, μ₂), wobei die Polarität des dritten Ausgangssignals (,U₁) eine Funktion der Polarität des ersten und zweiten Ausgangssignals (V₁, V₂) und die Polarität des vierten Ausgangssignals (,U₂) eine Funktion der Polarität des zweiten Ausgangssignals ist;

c) einen an den Umsetzer angeschalteten Remodulator (12) zur Regenerierung des differentiell phasenmodulierten Signals mit einen Oszillator (Fig. 4: 60), dessen Ausgangsfrequenz sich in Abhängigkeit von dem dritten Ausgangssignal (^a₁) zur Erzeugung einer äquivalenten Phasenabweichung von π/4 oder —π/4 rad ändert, und mit einem Verzögerungsnetzwerk (61) zur Einführung einer zusätzlichen Phasenverschiebung von entweder 0 oder 180° in Abhängigkeit von dem vierten Ausgangssignal (μ₂).

2. Signalregenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer so aufgebaut ist, daß das dritte Ausgangssignal (μ₂) positiv ist, wenn die Polarität des ersten und zweiten Ausgangssignals (V₁, V₂) gleich ist, und negativ, wenn die Polarität des ersten und zweiten Ausgangssignals verschieden ist.

3. Signalregenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quaternär-Phasen-

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detektor ein Energieteilernetzwerk (Fig. 3: 30) zur Aufteilung des Signals in zwei gleiche Teile und zur Anschaltung dieser Teile an eine erste und eine zweite Schaltung (31, 32) enthält, von denen jede folgende Bauteile aufweist:

a) eine erste Hybride (33, 35) zur weiteren Aufteilung des angelegten Signalteils in zwei gleiche Signalkomponenten, die über zwei getrennte Wege (15-16, 17-18) laufen;

b) ein in einen der Wege (16, 18) eingeschaltetes Verzögerungselement (37, 38) zur Verzögerung einer der Komponenten mit Bezug auf die andere in der ersten Schaltung (32) um einen Zeitabschnitt (T₁), der gegeben ist durch die Gleichung

Co₀T₁ == Im + -\ _π rad,

und in der zweiten Schaltung (31) um einen Zeitabschnitt (T₂), der gegeben ist durch die Gleichung:

O)₀T₂ = ηπ rad,

wobei ft>₀ die unmodulierte Kreisfrequenz des Signals, m und η ganze Zahlen und T₁ und T₂ etwa gleich einem Zeitabschnitt (Zeitlage) sind;

c) eine zweite Hybride (34, 36) zur Kombination der Signalkomponenten auf den beiden Wegen (15-16, 17-18);

d) ersten Filterschaltungen (42-43, 48-49) zur Ankopplung der jeweiligen Ausgangssignale der zweiten Hybride (34, 36) an ein Paar entgegengesetzt gepolter Amplitudendetektoren (40-41, 46-47);

e) zweite Filterschaltungen (44-45, 50-51) zur Kombination der angezeigten, durch die Amplitudendetektoren gewonnenen Ausgangssignale an einem gemeinsamen Ausgangsanschluß, um das erste Ausgangssignal (V₁) der ersten Schaltung (32) und das zweite Ausgangssignal (V₂) der zweiten Schaltung (31) zu erzeugen.

4. Signalregenerator nach Anspruch. 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (Fig. 4: 11) einen Teiler (85) und einen Vorzeichengenerator (86) enthält, der folgende Bauteile aufweist:

a) erste und zweite Dioden (100,101) mit je einer Strom-Spannungs-Kennlinie, die einen ersten und einen zweiten Bereich positiven Widerstandes sowie zwischen diesen einen Bereich negativen Widerstandes besitzen, wobei die Dioden gleichsinnig in Reihe über eine symmetrische Vorspannungsquelle (105) geschaltet sind und auf einen Arbeitspunkt im ersten Bereich positiven Widerstandes vorgespannt sind;

b) Schaltungen (106) zum Anlegen eines Zeitsteuerungsimpulses mit derart gewählter Polarität und Amplitude an die Dioden, daß diese in den Bereich negativen Widerstandes gebracht und der Arbeitspunkt der einen oder anderen Diode zur Umschaltung in den zweiten Bereich positiven Widerstandes veranlaßt wird;

c) eine zweite Vorspannungsquelle (104) zur Erzeugung einer Unsymmetrie in den Vorspannungen der Dioden, derart, daß eine der Dioden bevorzugt gegenüber der anderen auf Grund des Zeitsteuerungsimpulses umschaltet;

d) Schaltungen (93, 90), die unter Steuerung des ersten und zweiten Ausgangssignals (V₁, V₂) die relativen Vorspannungen der Dioden derart ändern können, daß die andere Diode auf Grund des Zeitsteuerungsimpulses umschaltet, wenn die Polarität des ersten und zweiten Ausgangssignals verschieden ist:

e) eine Ausgangsschaltung (107) des Vorzeichengenerators, die an den Verbindungspunkt (99) der Dioden angeschaltet ist.

5. Signalgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unsymmetrie der Vorspannung so gewählt ist, daß ein positiver Ausgangsimpuls auf der Ausgangsschaltung (107) erzeugt wird, und ein negativer Ausgangsimpuls, wenn das erste und zweite Ausgangssignal (V₁, V₂) unterschiedliche Polarität haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen