DE2006631C3 - Verfahren und Anordnung zur Wie dergabe von Informationen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Wiedergabe von Informationen eines durch informationsmodulierte Signale gesteuerten elektromagnetischen Strahls.

Unter elektromagnetischer Strahlung sollen in diesem Zusammenhang sowohl bewegte Kernteilchen als auch eigentliche elektromagnetische Wellenstrahlung von Radiofrequenzen über Mikrowellen, infrarotes sichtbares und ultraviolettes Licht bis zu Röntgenstrahlen und Gammastrahlen verstanden werden.

Nachrichtensignale sind bereits bislang zur Wiedergabe, zum zeitweiligen oder dauernden Speichern und zur Wiedergabe durch einen elektromagnetischen Strahl, dessen Intensität entsprechend den Amplitudenvariationen des Nachrichtensignals moduliert ist, umgewandelt worden.

So werden beispielsweise in Oszilloskopen, elektrostatischen Druckern, Fernsehmonitoren und ähnlichen Wiedergabevorrichtungen Bilder von Nachrichtensignalen durch Änderung des Strahls einer Kathodenstrahlröhre entsprechend den Nachrichtensignalen erzeugt. Da die Übertragungscharakteristik elektromagnetischer Wandlerstrahlen, d. h. das mit Gamme bezeichnete Verhältnis aus Strahlintensität und den die Intensität steuernden Signalen, im allgemeinen nicht linear ist, ändert sich die Strahlintensität der Wandlerstrahlen nichtlinear mit den Änderungen des umzuwandelnden Nachrichtensignals. Bei der Verwendung des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre zum Umwandeln von Nachrichtensignalen wird die nichtlineare Gammacharakteristik, d. h. die Beziehung Strahlstrom gegen-

iber Gitter-Kathodenspannung, durch Vorsehen 'iner entsprechenden Kathodenstrahlröhrenansteuer-•tufe mit einer geeigneten Gammakorrekturcharakteristik kompensiert, um eine lineare Beziehung zwischen den Änderungen des Röhrenstrahls und den änderungen des zur Modulation herangezogenen Eineangsnachrichtcnsignals zu erzeugen. Auf diese Weise kann der Wandlerstrahl an seinem Ausgang eine formgetreue Wiedergabe des am Eingang angekoppelten Nachrichtensignals liefern. Ist die zur Kompensation dienende Gammakorrekturcharakteristik jedoch nicht richtig an die niclulineare Übertragungscharakteristik der Röhre an paßt, so bildet die" Strahlröhre das am Eingang angelegte Nachrichtensi^nal nicht formgetreu ab. was insbesondere selbst bei ursprünglich richtig angepaßter Gammalorrekturcharakteristik vorkommen kann, wenn sich nämlich die nichtlineare Charakteristik der Ansteuerschaltung mit der Zeit ändert.

Die formgetreue Umwandlung eines Nachrichtensianals mit Hilfe eines Strahl- hängt von der. Linearität der Übertragungsfunktion eines übertragungswegs durch eine Systemkomponente ab. Darüber hinaus erfordert eine formgetreue Umwandlung, daß

IO

us erfordert eine formgetreue Umwandlung, daß ii B

einzelnen Komponenten des gesamten Umwand- *5 hangig von der d d Nhihtgnalgene quelle ««

steuerstufe der gegenüber Erde auf negativem Potential liegenden Kathode der Kathodenstrahlröhre

möglich.

Ein beträchtlicher Vorteil bei der Nachrichtenmodulation eines Wandlerstrahls aus elektromagnetischer Strahlung ließe sich daher erzielen, wenn das vom Wandlerstrahl gelieferte umgewandelte Ausgangssignal unabhängig von der Gesamtübertragungscharakteristik des Strahlgenerators wäre. Ein zusätzlicher Vorteil ließe sich erzielen, wenn die Nachrichtenmodulation des Wandlerstrahls so erfolgen könnte, daß die Gammaübertragungscharakteristik des Strahlgenerators an die resultierte Übertragungscharakteristik der übrigen Systemteile so angepaßt wäre, daß sie als Gammakorrekturcharakteristik zur Kompensation des Gesamtsystems dienen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren un^¹ eine Anordnung zur Informationswiedergabe anzugeben, wobei die Intensität des elektromagnetischen Wandlerstrahls unabhängig von Änderungen zeitmodulierter Informationssignale zwischen vorgegebenen Werten umschaltbar ist, damit die durch den tntensitätsmodulierten Strahl gegebene Ausgangsinformation unab- ~ ¹^' if—^tik der Strahl-

lungssystems, zu denen der Nachrichtensignalgenerator, die Ansteuerschaltung für den Strahlwandler und der Strahlumwandler selbst gehören, Übertragungscharakteristiken derart aufweisen, daß die Gesamtübertragungscharakteristik des ganzen Systems linear ist. Da verschiedene Systemkomponenten häufig nichtiineare Übertragungscharakteristiken aufweisen, müssen zur Kompensation dienende Gammakorrekturen an manchen Stellen des Systems einget lut werden, um die Gesamtübertragungscharakte- 35 rens ristik des Sytems zu linearisieren. Um die Gammakorrektur des Systems zu erleichtern, ist es wünschenswert, die Kompensation in der Nähe des Ausgangs oder des Strahlwandlerendes im System anzuordnen.

Die bislang bekannten Strahlwandler haben nichtlineare Übertragungscharakteristiker, so daß außerordentlich komplizierte und aufwendige Einrichtungen nötig sind, um am Ende des Umwandlungssystems eine exakt komoensierende Gammakorrektur zu erzielen. Darüber hinaus kann eine einmal gefundene Gammakorvekturcharakteristik nur außerordentlich schwierig oder fast gar nicht an sich etwa ändernde Übertragungscharakteristiken des Gesamtsystems angepaßt werden, wenn beispielsweise irgendeines der darin enthaltenen Teile im Zuge der Weiterentwicklung des Systems anders aufgebaut

.[uelle ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- :n Art erfindungsgemäß dadurch geinformationsmodulierten Signale der — elektromagnetischen Strahl zur Wiedergabe als pulszeitmodu-

,L^ ^._{& o}_ werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Anordnung zur Durchführung des vorstehenden Verfahdurch folgende Merkmale gekennzeichnet: einen an die die Informationssignale liefernde Quelle angekoppelten Modulator zur Erzeugung eines zeitmodulierten Informationssignals mit Signalwertübergängen in Intervallen, die sich als Funktion der Information ändern, eine das zeitmodulierte Signal aufnehmende Stufe, welche ein das Auftreten der Signalwertübergänge des zeitmodulierten Signals repräsentierendes Signal liefert.

eine über ein Koppelglied an die zeitmodulierte Stufe angekoppelte Stufe zur Rückbildung des zeitmodulierten Signals aus dem die Signalwertübergänge repräsentierenden Signal und durch eine Koppelstufe zur Ankopplung des zeitmodulierten Signals von der Rückbildungsstufe auf die den elektromagnetischen Stiahl erzeugende Quelle.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden 1—1. ii-j„i,i;_{nn r}|f.r Intensität

vveiiereinwii_Muu£ _uu «j..«....., ^

wird und damit eine andere Übertragungscharakteristik erhält. bmsprcuieuu uu .^,.,..,,_, _.

In Nachrichtenwandlungssystemen mit Kathoden- 55 Nachrichtensignale durch Modulation der Intensität

strahlröhren hat die ihnen innewohnende nichtiineare eines Wandlerstrahls aus elektromagnetischer Strah-

Übertragungscharakteristik der Systemteile eine korn- lung mit insbesondere pulsbreitcnmoduliertcn Nach-

plizierte Kopplung der Nachrichtensignale zur Folge, richtensignalen auf Nachrichtentiäger übertragen,

um den Wandlerstrahl ohne Zerstörung der linearen Das pulsbreitenmodulierte Nachrichtensignal wird

Gcsamtcharakteristik des Systems zu modulieren. 60 an das Strahle-zeugcrsystem angekoppelt, um den

Die Probleme, diese Linearität der Gesamtübertra- von diesem erzeugten Wandlerstrahl entsprechend

gungscharakteristik zu erhalten, sind insbesondere dem pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignal zwi-

dann schwer, wenn die Kathodenstrahlröhre zur Er- sehen hohen und niedrigen Intensitätswerten umzu-

zeugung des Wandler?trahls mit einer abgesenkten schalten. Einer der intfinsitätswerie des Wanriler-

" * —'"" ^γ"-»ιι Richer WRr dies

Kathode betrieben werden soll. Bisher war dies lediglich durch die Verwendung außerordentlich komplizierter und aufwendiger Schaltanordnungen zum Ankoppeln des Nachrichtensignals an die Anachnchtenwandlerbezug ausge

g_{der Wandle}rstrahl die umzuwandelnde Somit _ tragi <** _leichcrn intensitätswert.

Nachncht ata Impu^ m ^ ^^ ^ ^ wobei die rer

der umzuwandelnden Nachrichtensignale schwankt. richtcnsignalmodulator so eingestellt, daß ein maxi-Während die mittlere Intensität des Wandlerstrahls males Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden entsprechend der Größe der umzuwandelnden Nach- Signalwertübergängen besteht, wenn die Größe des richtensignale schwankt, wird die Bezugsintensität Nachrichtensignals einen bestimmten Maximalwert des Strahls konstant gehalten. Auf diese Weise wird 5 des schwachen Signals besitzt. Bei stärkeren Nachdie Übertragungscharakteristik des Wandlerstrahls richtensignalcn wird der Nachrichtensignalmodulator unabhängig von der Gammaübertragungscharakte- so eingestellt, daß ein maximales Zeitintervall zwiristik des Strahlerzeugungssystems. sehen zwei aufeinanderfolgenden Signalwertänderun-Pulsbreitenmodulierte Signale können entweder gen vorliegt, wenn die Größe der Nachrichtensignale direkt gebildet oder durch Umwandlung anderer io bei höheren Werten liegt. Der Nachrichtensignal-Formen von pulsdauermodulierten Signalen gewon- modulator kann auch so eingestellt werden, daß er nen werden. Zeilmodulierte Signale tragen die Nach- Nachrichtensignale umwandelt, deren Größe innerricht in Form der Intervalle zwischen Signalwert- halb eines vorgegebenen Bereichs liegt,
übergängen. Im allgemeinen geschieht dies in der An Hand der in den Figuren der Zeichnung sche-Form von Intervallen zwischen positiv und negativ tj matisch dargestellten Ausführungsbeispiele soll die verlaufenden Flanken oder der Dauer eines Im- Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen pulses oder in Form eines Intervalls zwischen trigger- näher erläutert werden. Dabei zeigt ' ähnlichen Impulsen. Daher braucht beim Übertragen Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines eines zeitmodulierten Nachrichtensignals auf die Faksimileempfängers zur Wandlung von Faksimile-Anstcuerstufe für das Strahlerzeugungssystem der 20 nachrichtensignalen in ein entsprechendes Bild,
Kopplungsteil nur die relativen Zeiten der Signal- Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Wertänderungen des zeitmodulierten Signals beizu- Pulsbreite-Modulators zum Ansteuern des Wandlerbehalten, z. B. die positiven und negativen Flan- Strahlerzeugungssystems einer Kathodenstrahlröhre, ken eines pulsbreitenniodulierten Nachrichtensignals. Fig. 3 Signalverläufe zur Erläuterung des BeSelbst wenn der Kopplungsteil die Amplituden- as triebs ein--" ■- Pulsbreite-Modulators nach F i g. 2,
charakteristik des zeitmodulierten NachrichtensignaU Fig. 4 die Gammaübertragungs-Charakteristik nichtlinear überträgt, bleibt die Nachricht erhalten, einer Kathodenstrahlröhre,

falls relative Zeiten der Signalwertübergänge des Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines zcitrnodulierten Nachrichtensignals linear übertragen Ausführungsbeispiels zum Ankoppeln von pulswerden. Da die das zeitmodulierte Nachriehtensignal 30 breitenmodulierten Nachrichtensignalen an den eiiiübertragenden Komponenten lediglich die relativen sprechend zu modulierenden Wandlerstrahl aus Zeitpunkte der Signalwertübergänge linear über- elektromagnetischer Strahlung,
tragen müssen, benötigen diese Koppelkomponenten F i g. 6 ein schematisches Blockschaltbild eines anzum Ankoppeln des Nachrichtensignals an das deren Ausführungsbeispiels zum Ankoppeln von Strahlerzeugungssystem bei der erfindungsgemäßen 35 pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignalen an den Anordnung nur einen wesentlich einfacheren Schal- Wandlerstrahl,

tungsaufbau als die bislang bekannten Anordnungen, F i g. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines

bei denen es notwendig ist, sowohl die Amplituden- dritten Ausführungsbeispiels zum Ankoppeln von

als auch die Zeitcharakteristik der die Nachricht pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignalen an den

tragenden Signale zur Modulation der Wandlerstrahl- 40 Wandlerstrahl,

intensität linear zu halten. F i g. 8 Signalverläufc zur Erläuterung der Ergeb-

Da die formgetreue Wiedergabe von Nachrichten- nisse der Gammakorrektur eines nichtlinearen Be-

signalen unabhängig von der Gammaübertragungs- triebs eines Pulsbreite-Modulators nach F i g. 2, um

charakteristik des Wandlerstrahlgenerators ist und einen Bereich von Nachrichtensignalen selektiv zu

in einfacher Weise unabhängig von der Übertra- 45 übertragen,

gungscharakteristik der Koppelkomponente von der F i g. 9 die Gammakorrekturübertragungs-Charak-

Ansteuerschaltung auf den Generator gemacht wer- teristik des Pulsbreite-Modulators nach Fig.", der

den kann, kann eine kompensierende Gammakorrek- mit den Signalverläufen nach Fig. 8 betrieben wird,

tür für die gesamte Wandleranordnung am Zeit- Fig. 10 Signalverläufe zur Erläuterung der Ergebmodulator eingeführt und leicht eingestellt werden. 50 nisse einer anderen Gammakorrektur eines nicht-

Die kompensierende Gammakorrektur wird durch linearen Betriebs des Pulsbreite-Modulators nach

nichtlineares Variieren der Intervalle zwischen den Fig. 2, um alle Nachrichtensignale mit einem über-

Signalwertübergängen entsprechend dem Nach- lagerten Gleichspannungssignal zu übertragen, und

richtensignal vorgenommen, damit ihre Übertra- F i g. 11 die Gammakorrekturübertragungs-Chagungscharakteristik genau umgekehrt der Charakte- 55 rakteristik eines Pulsbreite-Modulators nach F i g. 2,

ristik der Zuführkomponenten entspricht. Um die der mit den Signalvcrläufen nach Fig. 10 betrieben

kompensierende Gammakorrektur beispielsweise für wird.

Änderungen in der Übertragungscharakteristik der Bezugnehmend auf F i g. 1, wird bei der vorliegen-

anderen Systemkomponenten abzustimmen, ist es den Erfindung die Intensität eines Wandlerstrahls lediglich notwendig, die Zeitmodulationsübertra- 60 aus elektromagnetischer Strahlung 11, die von einem

gungscharaVteristik auf Kompensation einzujustieren. Strahlerzeugungssystem 12 erzeugt wird, mit puls-

Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen ver- breitenmodulierten Nachrichtensignalen 13 moduliert einfaeht die Technik gemäß vorliegender Erfindung (vgl. F i g. 3), um auf einem zur Darstellung der das Einstellen des dynamischen Wandlerbereichs Nachricht dienenden Medium 14 das von einer von Strahlwandlern, wobei sowohl schwache als auch 65 Quelle 17 erhaltene Nachriehtensignal 16 (Fig. 3) in starke Nachrichtcnsignale selektiv übertragen werden umgewandelter Form, d. h. insbesondere als Bild können, ohne die Intensität des Wandlerstrahls zu oder Dokument, wiederzugeben. Im speziellen darändern. Bei schwachen Signalen wird der Nach- gestellten Ausführungsbeispiel wird jedes Video-

signal, welches ein Dokument darstellt, als variierende I

weise bei einer Gammakorrekturcharakterisük am

Form durch zwei Magnctköpfc 20 und 21 urngc- scm _{breitenmodulicrte NachrichlcnsignaI dc}s

des b euro ικη

stellt, vom ,^S

clK-s anschließend zur,

Strahls 11 e.ncr ^Kalhf "^s

abtastung mit einem J^SoSm £s

system 2 eines .^clckt™^stfl^ls^" °™>_d ^tr _um ^U _das

Faks,m.lcwicdergabegerats24 benutztjna J

■ m Videosignal enthaltene DokumcncnbiW au. e

Wiedergabcmcdium bzw cm ens ,1 s.erUs Kop c

blatt 14 umzuwandeln. Die L »^7cl'^lc ^ ^/

!«,statischen Druckers 22. um ^JP

obigen Beschreibung von den

Mgnalcn auf e.ner ^MJ|"^e ^

stellen, ist in einer P

schrieben. ,„,-hnii

Obgleich die StrahlwandlcrtcLhn.k g

liegenden Erfindung im Detail a.1 Hand c,.er Kathodenstrahlrohre 12 e^eug

Strahls 11 beschrieben wird, um

magnetischen Speicherque.lc 17 au,

eines elektrostatischen Druckers 24 J^

darf ein solches System led'8''ch ^z«^r ™ ±[

vorliegenden Erfindung £ A^uhranjsbe sp,d gc

wertet werden Die StrahlmodulatonstecnniK gern

der vorliegenden Erfindung kanη ir1 allen^a e

Verwendung finden, '"^"«^^","ϊί υ'^. Strahls elektromagnetischer Strahlung 1 zu υ wandlungszwecken mit einem Nachncnttnsignai ^ moduliert werden soll.

Betrachtet man das Verfahren gemäß Erfindung im einzelnen so ^_a^^,^ richtenquelle 17 erhaltene Nachjchtg^ einem Pulszeit-Modulator 26 f^^fu{^^ zeit-Modulator 26 schafft
(Fig. 3), das durch das ^^

wird, so daß der ^Μ _κ ^οα"'^3ΐ°^Γ" "

gnal, z.B. ein[ P^ulsbf.^tenin°^duS^icht in Form signal 13, abgibt, welches *^"?™ eines Intervallst ^^h^

S ^

^her be- =5

der vorder vor

27 7

₅₀ charakteristik der Koppelstufc 32 relative Zeitpunkte der Signalwertübergänge 28 und 29 während der Übertragung durch diese Stufe 32 nicht ändert.

Das pulsbreitenmodulierte Ausgangssignal der Koppelstufc 32 hat die Form eines Zugs von Impulsen 31 mit zwei Zuständen, wobei mit der Folgefrequenz der Signalzustandsiibergänge 28 und 29 zwischen einem hohen Zustand 34 und einem niedrigen Zustand 36 (Fig. 3) geschaltet wird. Das pulsbreitenmodulierte Nachrichtensignal 13 wird auf die Ansteuerstufe 33 gegeben. Die Ansteuerstufe 33 bereitet die pulsbreiten moduliertenNachrichtensicnale 13 für die Pinspeisung in den Strahlgenerator bzw. das Strahlerzeugersystem 12 vor. damit sie die Intensität des dort erzeugten elektromagnetischen Strahls 11 steuern. Das vorbereitete pulsbreitenmodulierte Nachrichtensignal wird an das Strahlerzeupungssystern 12 angekoppelt, um die Intensität des Strahls 11 zwischen vorgegebenen großen und kleinen Werten mit der Folgefrequenz der Signalwertübergänge 28 und 29, d. h. mit der Folgefrequenz des pulsbreitenmodulierten Signals, umzuschalten. Einer der Signalwerte 34 und 36, d. h. der Intensitätswert des Wandlerstrahls, wird als Nachrichtenwandlcrbczug des Strahls vorgegeben. Der Wandlerstrahl 11 trägt daher die umzuwandelnde Nachricht als impulse elektromagnetischer Strahlung mit gleicher Intensität, deren Periodendauer mit der Größe der umzuwandelnden Nachrichtensignale 16 variiert.

Während die Durchschnittsintensität des Wandlerstrahls 11 entsprechend den Breiten- bzw. Längenänderungen der die pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignale 13 bildenden Impulse und damit entsprechend der Größe des umzuwandelnden Nachrichtensignals 16 variiert, bleiben die zur Nachrichtenumwandlung dienenden Intensitätswerte de: Strahls 11 konstant. Damit ist die Übertragungs charakteristik des Wandlerstrahls 11 unabhängig vor

des Strahl

auch

von

verlaufenden Flanken, d h. als

31. vorliegen ψ^.^^ Signalwertübergange28 und

Intervallen^zwischen .^tf
hegen wöbe! die Grunde e^ j

einer Koppelstufe 32 ²^ Zufuhren d« Nachrichtensignale vom ^Zeitm~°r26 zu Ansteuerstufe 33 deutlicher erkennbarwerden^ Der Zeitmodulator 26 kann so ausgd^™^^a h d S^^a{^

ulato

das Intervall t zwischen den
l

das Intervall t

28 und 29 linear mit dem
nchtensignallö vamert In diesem die Übertragungscharakteristik des 26 linear. Wird jedoch eine ™*^ι1'

_ist

in üb·· . . ₆. - « 3 ist ein Zeitmodulator 26 zu

Pulsbreitenmodulation eines analogen Videosignal 16 zur Bildung von pulsbreitenmodulierten Nach richtensignalen 13 dargestellt, welche zur Strom modulation eines zur Wandlung benutzten Elektro nenstrahls 11 dienen, der wiederum von einer Ka thodenstrahlröhre 12 erzeugt wird. Um pulsbreiten modulierte Nachrichtensignale 13 aus Impulsen 3 zu bilden, deren Intervalle linear mit der Amplitud des ankommenden analogen Nachrichtensignals 11 variieren, wird ein linearer Zeitbasisgenerator 37 be tätigt, um ein sich linear änderndes Referenzsigna 27. wie beispielsweise einen Sägezahn, zu schaffen linear ansteigenden Referenzsignale 27 werdet den Eingang eines der Zweige einer Spannungs

309640/35;

ίο

zur Umwandlung der Nachrichtensignale verwendet und wie man die pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignale auch an den Strahl ankoppelt, die invertierten Impulsformen an den Ausgangsklemmen 42 5 und 43 der Spannungsvergleichsstufe wandeln stets positive bzw. negative Formen des Nachrichtensignals auf den Strahl 11 aus elektromagnetischer Strahlung um.

Ein Auswahlschalter 46 koppelt eine der Klem-

vergleichsstufe 38, beispielsweise eines Differenzverstärkers, gegeben. Der Eingang des anderen Zweiges
des Differenzverstärkers 38 erhält die analogen
Nachrichtensignale 16 zugeführt. Während die Anstiegsflanke 39 eines Referenzsignals 27 erzeugt wird,
führt der Differenzverstärker 38 am Ausgang einen
Signalwertübergang, beispielsweise vom hohen Signalwert 34 zum niedrigen Signalwert 36, aus, wenn
der Spannungswert 41 der Anstiegsflanke 39 das

Spannungsniveau des ankommenden Analognach- io men, beispielsweise bei Umwandlung positiver Nachrichtensignals 16 erreicht. Der Ausgang des Diffe- richtensignale die Klemme 42, über ein Verknuprenzvcrstärkers 38 bleibt während des Restes der fungsglied 47 an die Koppelstufe 32 an. Das Ver-Spannungsanstiegsflanke 39 auf diesem niedrigen knüpfungsglied 47 wird an seiner Eingangsklemme Niveau 36, bis am Ende der Spannungsanstiegs- aufgesteuert, so daß pulsbreitenmodulierte Nachnchfianke39 das Referenzsignal 27 eine Spannung 45 15 tensignale 13 an die Koppelstufe 32 gelangen, wenn annimmt, die niedriger liegt, als der Spannungswert der Strahl Nachrichtensignale 16 umwandelt. I-t es des ankommenden Analognachrichtensignals 16. dagegen erwünscht, die Umwandlung der Nachnch-Wenn die Spannungsanstiegsflanke 39 endet und das tensignale 16 zu beenden bzw. zu unterbrechen, so Referenzsignal 27 auf das Spannungsniveau 40 zu- wird das Verknüpfungsglied 47 durch ein Eingangsrückkehrt, ergibt sich am Ausgang des Differenzver- ao signal an der Klemme 48 gesperrt, stärkers 38 eine Signalzustandsänderung vom niedri- Die Koppelstufe 32 gibt die pulsbreitenmoduliereen Signalwert 36 auf den hohen Signalwert 34. So- ten Nachrichtensignale 13 an die Ansteuerstufe 33 mit erzeugt der Differenzverstärker 38 während der weiter, in welcher die Signale 13 entsprechend vorErzeugung der Spannungsanstiegsflanke 39 Ausgangs- bereitet werden, so daß sie am Strahlerzeugungsimpulse 31 deren Pulsbreite /„ mit dem momentanen 25 system 12 die Intensität des Strahls Ii zwischen Spannungswert eines ankommenden Analognach- einem hohen und einem niedrigen Intensitätsniveau richtensignals 16 während des Spannungsflanken- mit der Folgefrequenz umschalten, mit welcher das Intervalls/, verknüpft ist. Der Ausgang des Diffe- pulsbreitenmodulierte Nachrichtensignal 13 zwischen renzverstärkers 38 bleibt auf dem hohen Wert 34, seinem niedrigen Zustand 36 und seinem hohen Zubis während der Erzeugung der nächsten Anstiegs- 30 stand 34 umgeschaltet ist. Der Wandlerstrahl 11 hai flanke 39' die Spannung 45 der Anstiegsflanke 39' die Form von Stoßen elektromagnetischer Strahlung das Spannungsniveau eines ankommenden Analog- mit jeweils gleicher Intensität und einer dem Inter nachrichtensignals 16 erreicht, woraufhin der Diffe- vall t_p entsprechenden Dauer, was der Form der die renzverstärker 38 in der eben beschriebenen Weise pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignale 13 for wieder geschaltet wird, um einen weiteren Impuls 31' 35 menden Impulse 31 entspricht und einer der Frc abzugeben, dessen Breite mit der augenblicklichen quenz des Sägezahngenerators 37 entsprechenden Spannung des ankommenden Analognachrichten- Durchschnittsfolgefrequenz. Sollten positive Formen signals 16 während der Spannungsanstiegsflanke ver- von Nachrichtensignalen durch den Strahl 11 umgeknüpft ist Da sich du. Spannungsflanke 39 des Si- wandelt werden, so wird die Nachrichteninformation gnals 27 zeitlich linear ändert, um somit eine lineare 40 durch die Abschnitte oder Stöße der elektromagne-Zeitbasis zu liefern, ist das Zeitintervall i„ zwischen tischen Strahlung mit hoher Intensität umgewandelt, den Signalwertübergängen 28 und 29, d. h. die Breite während bei negativen Formen des Nachrichtender Impulse 31, linear mit verschiedenen momen- signals entsprechend die Stöße der elektromagnetitanen Amplitudenwerten des ankommenden Analog- sehen Strahlung mit niedriger Intensität zur Umnachrichtensignalsl6 verknüpft. Der Differenzver- 45 Wandlung dienen.

stärker 38 gibt daher zusammen mit der linearen Da das die Nachricht enthaltende Intensitätsniveau Zeitbasis des Generators 37 pulsbreitenmodulierte des Wandlerstrahls 11 konstant ist, ist die Übertra-Nachrichtensignale 13 ab, welche die Nachricht in gungscharakteristik des Wandlerstrahls unabhängig Form von Intervallen zwischen positiv und nega- von der Gammaübertragungs-Charakteristik des tiv verlaufenden Flanken 28 und 29 enthalten 50 Strahlerzeugungssystems. Diese wichtige Eigenschaft und die linear mit momentanen Amplitudenwerten der erfindungsgemäßen Strahlwandlertechnik kann des ankommenden Nachrichtensignals 16 verknüpft am besten an Hand der F i g. 4 verstanden erden. _smcj In elektromagnetischen Strahlerzeugungssystemen Die Ausgänge der Zweige des Differenzverstärkers ist die Intensität des Strahls im allgemeinen mit den 38 sind an Ausgangsklemmen 42 und 43 gekoppelt. 55 Eingangsintensitätssteuersignalen durch irgendeinen Das Ausgangssignal an der Klemme 43 ist die inver- nichtlinearen Funktionszusammenhang verknüft. tierte Form des pulsbreitenmodulierten Nachrichten- Bei den Strahlerzeugungssystemen von Kathodensignals 13 an der Klemme 42. Sollen positive Bild- strahlröhren hat dieser Zusammenhang, aufgetragen formen des Nachrichtensignals 16, beispielsweise als Strahlstrom I_b gegenüber dem Gitter-Kathodendurch Modulation des vom Strahlerzeugersystem 12 60 steuersignal V_gk die in F i g. 4 dargestellte Form, erzeugten Elektronenstrahl 11, an der Kathode 44 Wird nun die Strahlintensität durch kontinuierliche umgewandelt werden, so wird die Form des puls- Veränderungen des Steuersignals gemäß den umzubreitenmodulierten Nachrichtensignals mit dem nie- wandelnden Nachrichtensignalen 16 moduliert, wie drigen Signalniveau 36 an der Klemme 42 verwen- es bisher getan wurde, so ändert sich die Strahlintendet Für Negativmodulation des Nachrichtensignals 65 sität nichtlinear mit dem Steuersignal. 16 verwendet man dagegen die an der Ausgangs- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das klemme 43 entstehenden invertierten Impulse. Welche Steuersignal für die Strahlintens^:*ät V_gk entsprechend Art von elektromagnetischer Strahlung 11 man auch dem pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignal zwi-

11 12

sehen einem hohen Signalzustand 34 und einem nie- lung 61 an den Eingang eines Hochfrequenzdetekdrigen Signalzustand 31 umgeschaltet, wodurch der tors 62 gelegt. Der Hochfreipienzdetektor 62 trennt Strahlstrom/,, zwischen einem hohen Niveau 51 und das pulsbreitenmodulierte Naclirichtensignal 13 vom einem niedrigen Niveau 49 schwankt. Da die Nach- Hochfrequenzträger ab und koppelt es auf die Anrichteninformation von den pulsbreitenmodulierten 5 steuerstufe 33, um den Wandlerstrahl 11 in der an Nachrichtensignalen 13 in Form der Zeitdauer ge- Hand der Fig. 2 bis 4 beschriebenen Weise zu motragen wird, in welcher das Signal 13 im hohen und dulieren.

niedrigen Zustand 34 bzw. 31 verbleibt, wandelt der Die F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektromagnetische Strahl 11 die Signalinformation Koppelstufe 32, bei welchem die pulsbreitenr.iodu entsprechend der Dauer um, in welcher sein Strahl- io lierten Nachrichtensignalc 13 des Modulators 23 distrom 11, entsprechend einem tiefen oder hohen Wert rekt an die Primärwicklung 59 des Transformators 49 bzw. 51 besitzt, unabhängig von der Absolut- 58 angelegt sind, der zur Transformatorankopplung intensität des Strahls 11 in diesen Niveaus. Da somit an die Hochspannungssekundärseite 61 dient. Wegen die Umwandlung durch den Strahl 11 unabhängig der differenzierenden Charakteristik der Transforvon seiner Absolutintensität erfolgt, ist sie auch un- 15 matorkopplung wird das pulsbreitenmodulierte Nachabhängig von der Übertragungs-oder Gammacharak- richtensignal 13 durch den Transformator 58 in abtcristik des Strahlerzeugungssystems. wechselnd positiv und negativ verlaufende Trigger-

F i g. 4 illustriert den Fall, in welchem die Ampli- impulse umgewandelt, die mit den positiv und negatuden der Impulse 31 ausreichen, um die Strahlinten- tiv verlaufenden Signalwertübergängen 29 und 28 sität zwischen einem hohen Niveau 51 und einem ao des pulsbreitenmodulierten Nachrichtensignals 13 zuvollständig abgeschalteten Niveau 39 zu schalten. sammenfallen. Um die so erhaltene Triggerimpuls-Oa jedoch die Umwandlung des Nachrichtensignals form wieder in eine normale Pulsbreitenmodulation in Form relativer Dauern erfolgt, in welcher der zurückzuverwandeln, ist ein bistabiler Flip-Flop 63 Strahl im hohen oder niedrigen Intensitätswert 51 vorgesehen, der auf einen Mittelabgriff 64 der Sehzw. 49 besitzt, ist es lediglich notwendig, die Strahl- as kundärwicklung 61 bezogen ist. Zwischen einer Seite intensität zwischen zwei unterschiedlichen Werten der Sekundärwicklung 61 und dem Hingang des einen umzuschalten. Der Pulszeitmodulator 26 und die An- Zweiges des bistabilen Flip-Flops 63 ist eine erste steuerstufe 33 können daher auch so ausgebildet Steuerdiode 66 und zwischen dem anderen Ende der sein, daß sie pulsbreitenmodulierte Nachrichten- Sekundärwicklung 61 und dem zweiten Eingang des si5nale 13 abgeben, welche die Strahlintensität zwi- 30 bistabilen Flip-Flops 63 eine gleichgepolte Steuerst iien zwei von Nuii verschiedenen Werten, beispiels- diode 67 eingeschaltet. Erscheinen nur. abwechselnd v-eise den Werten 51 und 52, umschalten, wobei in positive und negative Triggerimpulse an der Sekuntiiesem genannten Fall die Amplitude der pulsbrei- darwicklung 61 des Transformators 58, so wird der tenmodulierten Nachrichtensignale zwischen den Flip-Flop 63 abwechselnd zwischen seinen stabilen Werten 51 und 53 liegt. 35 leitenden Zuständen geschaltet. Am Ausgang der

Um das Nachrichtensignal 16 formgetreu umzu- Zweige des bistabilen Flip-Flops 63 erscheint somit wandeln, soll die Frequenz des Zeitbasisgenerators eine formgetreue Wiedergabe der pulsbreitenmodu-37 sehr viel größer sein als die höchste im Nachrich- lierten Nachrichtensignale 13. wie sie ursprünglich tensignal zu erwartende Frequenz. In der Praxis hat an die Primärwicklung 59 des Transformators 58 ansich herausgestellt, daß das Nachrichtensignal dann 40 gelegt worden sind. Wie im Falle des Ausführungsformgetreu umgewandelt werden kann, wenn die beispiels nach den F i g. 2 und 5 wer len die so wie-Frequenz des Referenzsignals 27 doppelt so groß ist dergewonnenen pulsbreitenmodulierten Nachrichtenwie die höchste zu erwartende Frequenz des Nach- signale i3 auf die Ansteuerstufe 33 zur Modulation richtensignals. Ist die Frequenz des Referenzsignals des Wandlerstrahls 11 gegeben. 27 mehr als viermal so groß als die höchste zu er- 45 In F i g. 7 ist eine Lichtwandler-Kopplungsvorrichwartende Nachrichtensignalfrequenz, so erhält man tung 32 dargestellt, um pulsbreitenmodulierte Nacheine außerordentlich genaue formgetreue Umwand- richtensignale 13 geringer Spannung an den ^T\chlung des Nachrichtensignals 16. spannungskathodenstrahlröhren-Ansteuerkreis anzu-

Wie bereits weiter oben diskutiert wurde, erleich- 'koppeln. Die pulsbreitenmodulierten Nachrichtentert eine Strahlmodulation gemäß vorliegender Erfin- 50 signale 13 vom Modulator 26 werden an eine lichtdung das Ankoppeln des Modulationssignals an eine emittierende Halbleiterdiode 68 angekoppelt, die Kathodenstrahlwandlerröhre mit gegenüber Erde ne- entsprechend der Dauer der Impulse Licht oder eine gativer Kathode. In den Fig. 5 bis 7 sind verschie- andere elektromagnetische Strahlung 69 aussendet, dene Koppelstufen 32 dargestellt, wobei ein Nieder- Das pulsbreitenmodulierte Licht 69 wird von einer spannungs-Strahlmodulationssignal über eine hohe 55 Fotodiode 71 empfangen und in ein elektrisches Potentialdifferenz, die in der Größe von zehntausen- pulsbreitenmoduliertes Nachrichtensignal 13 zurückden von Volt liegt, an die Kathode 44 der Kathoden- verwandelt, welches der Ansteuerstufe der Kathostrahlröhre 12 angekoppelt wird, die eine negative denstrahlröhre zugeführt wird. Wie im Fall der Aus-Spannung von einigen zehntausend Volt gegenüber führungsformen nach den F i g. 2, 5 und 6 werden dem an Erde 56 liegenden Schirm 44 der Röhre auf- 60 die wiedergewonnenen pulsbreitenmodulierten Nachweist. In F i g. 5 wird das pulsbreitenmodulierte richtensignale 13 wiederum einer Ansteuerstufe 33 Nachrichtensignal 13 vom Modulator 26 an den Ein- zur Modulation des Wandlerstrahls 11 zugeführt, gang eines getasteten Hochfrequenzoszillators 57 an- Das erfindungsgemäße Wiedergabeverfahren ist gelegt, um das von diesem erzeugte Trägersignal ent- bisher an Hand eines Ausführungsbeispiels beschriesprechend zu modulieren. Das so modulierte Träger- 65 ben worden, bei welchem das Intervall /„ zwischen signal wird über einen Transformator 58 mit einer zwei aufeinanderfolgenden Signalwertübergängen geerdeten Primärwicklung 59 und einer etwa auf entsprechend dem umzuwandelnden Nachrichtendem Potential der Kathode liegenden Sekundärwick- signal 16 linear variiert wird. Wie bereits weiter oben

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beschrieben wurde, kann jedoch der Zeitbasisgenerator 37 auch so ausgebildet sein, daß er eine nichtlineare Zeiteinteilung ergibt, wie beispielsweise einen nichtlinearen Sägezahn 72 nach F i g. 8 oder einen nichtlinearen Sägezahn 73 nach Fig. 10. wodurch das Modulationssignal durch eine nichtlineare Beziehung verknüpft wird. Ein solcher nichtlinearer funktionaler Zusammenhang zwischen dem Nachrichtensignal 16 und den Referenzsignalen 72 und 73 kann zur Erzielung einer kompensierenden Gammakorrektur für das gesamte- Wandlersystem angewandt werden. Weiterhin kann durch Einstellung der relativen Spannungsniveaus des Nachrichtensignals 16 und der Rcferenzsignalwellentorm der dynamische Nachrichtensignalwandlerbereich eingestellt werden. Die F i g. 8 und 9 zeigen den Fall, bei dem der Zeitbasisgenerator37 einen konvex nichtlinearen Spannungsanstieg 74 mit einer Spitze-Spitze-Spannung abgibt, die kleiner ist als die größte zu erwartende Spitze-Spitze-Amplitude des Nachrichtensignais 16'. Darüber hinaus ist der Ausgang des Differenzverstärkers 38. der die Sägezähne 74 aufnimmt, so vorgespannt, daß die minimale zu erwartende Amplitude des Nachrichtensignals 16' kleiner ist als die minimak Absolutspannung des Sägezahns 74 am Eingang des DifTerenzverstärkers 38. Unter du en Bedingungen hat der Pulszeit-Modulator 26 eine Übertragungscharakteristik 76, wie sie in F i g. 9 dargestellt ist. Nachrichtensignale 16' mit Amplituden unterhalb dem Wert 77 oder oberhalb dem Wert 78 werden vom Pulszeit-Modulator 26 nicht weiteigegeben. Ist daher ein Strahlmodulationssystem in dieser Weise ausgebildet, so wandelt es nur einen ein-

Bereich von Nachrichten

stellbaren vorgegebenen
Signalen um.

Die Fig. 10 und 11 zeigen den Fall, bei dem der Zeitbasisgenerator 37 konkav nichtlineare Spaniiunessitinale 81 liefert, deren Spitze-Spitze-Spannung größer ist als die größte zu erwartende Spitze-Spitze-Ampiitude des Nachrichtensignals 16". Darüber hinaus ist der Zweig des Differenzverstärkers 38. dem die Signale 81 zugeführt werden, so vorgespannt, daß ihre minimale Absolutspannung kleiner ist als die eines jeden Nachrichtensignals 16" am Eineane des Differenzverstärkers 38. während die maximale Absolutspannung größer ist als die eines jeden empfangenen Nachrichtensignals 16". L'ntei

diesen umständen verläuft die Übertragungscharakteristik 82 des Pulszeit-Modulators 26 gemäß Fig. 1 1. Alle Nachrichtensignale 16" werden durch den Pulszeit-Modulator 26 mit einem überlagerten Gleich Spannungssignal übertragen, das durch ein Ausgangs

so signal 84 des DifTerenzverstärkers 38 gegeben ist.

wenn die Amplitude des Nachrichtensignals Null ist

Die vorliegende Erfindung ist zwar an Hand eine-

sägezahnförmigen Signalverlaufs erläutert worden.

doch können auch alle anderen Signalformen \erwendet werden, um einen gewünschten funktionalen Zusammenhang mit dem wiederzugebenden Nachrichtensignal zu erhalten. So liefert beispielsweise ein dreieckiges Signal die gleichen Ergebnisse wie ein Sägezahn, außer daß die Frequenz des dreieckförmigen Signals vom Generator 37 doppelt so groß sein muß wie die eines Sägezahns, um die Wiedergabe des gleichen Frequenzbereichs von Nachrichtensignalen zu ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

o:
ν
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es
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I
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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergabe vun Informationen mittels eines durch informationsmodulierte Signale gesteuerten elektromagnetischen Strahls, dadurch gekennzeichnet, daß die informationsmodulierten Signale eier Quelle für den elektromagnetischen Strahl zur gammaunabhängigen Wiedergabe als pulszeitmodulierte Signale zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die infurmationsmodulierten Signale als pulsbreitenmodulierte Signale zugeführt werden, wobei die Impulsbreite eine Funk- is tion von Amplitudenänderungen der Information ist.

3. Verfahren ^-iach Anspruch 1 und 2, dadurcii gekennzeichnet, daß die Pulsbreitenmoduiaiions-Charakteristik so gewählt ist. daß die Puls- m. breitenmodulation bei einer vorgegebenen, über einer Minimalamplitude der Information liegenden Amplitude einsetzt und bei einer vorgegebenen Maximalamplitude endet.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfallrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer den elektromagnetischen Strahl erzeugenden Quelle und einer Informationssignale liefernden Quelle, gekennzeichnet durch einen an die die Informationssignale liefernde C'ielle (17) angekoppelten Modulator (26) zur Erzeugung eines zeitmodulierten Informationssignc's mit Signalwertübergängen in Intervallen, die sich als Funktion der Information ändern, eine das zeitmodulierte Signal aufnehmende Stufe (57; 58). welche ein das Auftreten der Signalwertübergänge des zettmodulierten Signals repräsentierendes Signal liefert, eine über ein Koppelglied (58, 69) an die zeitmodulierte Stufe (57; 58; 68) angekoppelte Stufe (63, 64, 66) zur Rückbildung des zeitmodulierten Signals aus dem die Signalwertübergänge repräsentierenden Signal und durch eine Koppelstufe (33) zur Ankopplung des zeitmodulierten Signals von der Rückbildungsstufe auf die den elektromagnetischen Strahl erzeugende Quelle (12).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmodulator (26) als Pulsbreitenmodulator ausgebildet ist und daß die das Modulationssignal des Zeitmodulators aufnehmende Stufe (57; 58; 68) als Schaltung ausgebildet ist, welche ein den Vorder- und Hinterflanken des Modulationssignals entsprechendes Signal liefert.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe, welche das den Signalwertübergängen entsprechende Signal liefert, einen durch den Zeitmodulator (26) angesteuerten Trägersignalgenerator (57) enthält und daß die Rückbildungsstufe (62) als Detektor (62) zur Demodulation des modulierten Trägersignals und das Koppelglied als Transformator (58) ausgebildet ist (F i g. 5).

7. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe, welche das den Signalwcrtübergängen entsprechende Signal liefert, e:inen gleichzeitig als Koppelglied dienenden Transformator (58) enthält und daß die Rückbildungsstufe als Integrator (63, 64, 66. 67) ausgebildet ist (Fig. 6).

8 Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen bistabilen Flip-Flop (63) sowie zwei an den Eingang jeweils eines Zweites des Flip-Flops angekoppelte Dioden (66. 67) aufweist und daß der Transloimator (58) so an die Dioden angekoppelt Lt. daß das über ihn transformierte Signal gegenpha-ig auf die Dioden gegeben wird (Fig. 6).

9. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet daß die Stufe, welche daden Signalwertübergängen entsprechende Signa! liefert, ein Element (68) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Trägerstrahls und dal.', die Rückbildungsstufe einen Detektor (71) zur Riiei:- bilduna, des zeitmodulierten Signals aus dem elektromagnetischen Trägerstrahl enthalt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der 7ei; modulator (26) so ausgebildet ist, daß die Änderung der Intervalle zwischen Signalwertübergängen als Funktion der Information nach einem vorgesehenen funktioneilen Zusammenhang erfoigt, derart, daß die Modulator-CharakteriviK an Vine vorgegebene Charakteristik des verbleibenden Gesamtsignalweges zwischen Informationsquelle (17) und der Quelle (12) des elektromagnetischen Strahls kompensierend angepaßt ist.