DE2009036A1

DE2009036A1 - Schaltungsanordnung zur digitalen Fre quenz modulation

Info

Publication number: DE2009036A1
Application number: DE19702009036
Authority: DE
Inventors: Emanuele Balugani Fabio Mailand Angelen (Italien)
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1972-02-17
Also published as: ATA168270A; US3659226A; DE2009036B2; SE365372B; NL165350C; GB1312481A; NL7006494A; FR2031196A5; BE745092A; CH510957A; AT341585B; DE2009036C3; NL165350B; JPS5016625B1

Description

SOCIETA' ITALIANA TELECOMÜNICAZIONI SIEMENS s.p.a.,

Mailand, Italien . ■ .

Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation»

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur , digitalen Frequenzmodulation und zur Erzeugung-von Impulsfolgen, deren Frequenz in Abhängigkeit von · |

binären Eingangssignalen änderbar ist, mit einem Oszillator und einer Anordnung zum Herabsetzen der Phasendiskontinuität beim Frequenzwechsel der Impulsfolgen, .

Ein elektronischer digitaler Frequenzmodulator gemäß der Erfindung zur selektiven Erzeugung von Impulsfolgen entsprechend einer diskreten Reihe von Frequenzen kann beispielsweise in der Meßtechnik als Signalgenerator dienen. Er kann aber auch in der Fernmeldetechnik für die Übertragung verschlüsselter Nachrichten verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind die TeIe- | graphie und Systeme zur Übertragung von Daten unter Anwendung der Frequenzmodulation für die frequenzmäßige Zuteilung der Übertragungskanäle. In diesem Fall muß, weil binäre Nachrichten zu übertragen sind, der Modulator abwechselnd nur zwei Frequenzen erzeugen, die nachfolgend als Schlüsselfrequenzen (Manipulationsfrequenzen) bezeichnet werden. Dabei ist es erforderlich, daß beim Übergang von einer Frequenz zur anderen die Kontinuität der Phase erhalten bleibt, damit am Empfangsende eine richtige Demodulation möglich ist. Falls diese Bedingung nicht eingehalten wird, ergibt sich statt einer

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einwandfreien Frequenzmodulation eine Amplitudenmodulation um die beiden Schlüsselfreuqenzen. Die Nachteile, die dadurch bei der Nachrichtenübertragung entstehen, sind allgemein bekannt (vgl. Z₀B. "Data Transmission" von Bennet und Davy, S. 46 - 4-7).

Zur Gewährleistung der Phasenkontinuität beim Frequenzwechsel sind vor allem folgende Anordnungen bekannt :

a) Mit LC-Oszillatoren arbeitende, besonders auf dem Gebiet der Telegraphie eingesetzte Anordnungen, bei denen der Frequenzsprung durch plötzliche Änderung der Induktivität oder Kapazität erreicht wird und zum Einhalten der Phasenkontinuität beim Übergang Hilfseinrichtungen erforderlich sind, und

b) mit R0-Oszillatoren in Form von Multivibratoren arbeitende, besonders'bei der Datenübertragung verwendete Anordnungen, in denen der Frequenzsprung durch plötzliches Ändern der Spannung erreicht wird, wobei die Zeitkonstanten der Schaltung zurückgestellt werden. Die erstgenannten Anordnungen sind wegen der Induktivitäten nicht für integrierte Schaltungen geeignet, und bei der Realisierung der zweiten Lösung mit integrierten Schaltungen ergaben sich besonders bei der Serienfertigung erhebliche Abweichungen der Oszillatorfrequenz vom Nennwert, die nur mit aufwendigen und störenden Kompensationseinrichtungen vermindert werden können·

Die Aufgabe der B_rfindung besteht darin, einen digitalen Frequenzmodulator anzugeben, der mit integrierten

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Schaltungen hergestellt werden kann, eine gute Frequenzstabil^ität besitzt und die Phasenkontinuität während der Frequenzübergänge gewährleistet.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art eine "logische" oder Verknüpfungsschaltung, die man auch als Manipulations- oder Schlüsselschaltung bezeichnen kann, an ihrem Eingang die vom Oszillator mit konstanter Frequenz und dem zu modulierenden Takt erzeugten Impulse | empfängt und an ihrem Ausgang in Abhängigkeit von den binären Eingangssignalen die Impulsfolgen mit dem modulierten Takt liefert, zu deren Erzeugung einer Impulsfolge konstanter Grundfrequenz, deren Takt der zu modulierende Takt ist oder aus diesem durch Frequezteilung gewonnen wird, mindestens eine Impulsfolge mit dem modulierenden Takt überlagert wird, deren Frequenz ein Bruchteil der Grundfrequenz (vorzugsweise die Grundfrequenz geteilt durch eine ganze Zahl) ist und daß an den Ausgang der Verknüpfungsschaltung ein Frequenzteiler (ein sogenannter Modulfrequenzteiler) angeschlossen ist, der aus dem modulierten Takt die gewünschte - Frequenz erzeugt. '

Einer der modulierten Takte kann der zu modulierende Takt oder ein Takt sein, dessen Folgefrequenz ein Bruchteil derjenigen des zu modulierenden Taktes ist, also auch der Grundtakt«

Abgesehen vom Oszillator, der die zu modulierende Frequenz erzeugt, besteht eine Anordnung gemäß der Erfindung im wesentlichen aus "logischen" Verknüpfungssehaltungen·

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Sie kann also aus integrierten Schaltungen aufgebaut werden und erzeugt die verschiedenen Frequenzen mit der gleichen Stabilität der zu modulierenden Frequenz, wie sie durcli eine Quarzstabilisierung erreichbar ist. Außerdem kann die maximal zulässige Phasendiskontinuität beim Übergang von einer Frequenz zur anderen beim Entwurf der Schaltung ohne jede Schwierigkeit berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung bestellt darin, daß von einer einzigen Modulationsanfc Ordnung verschiedene Paare von Schlüsselfrequenzen erzeugt werden können, wie sie z.B. bei Multiplexsystemen für die Oberwellentelegraphie, in Datenübertragungsanlagen und allgemein in jedem Fernmeldesystem mit Digitalmodulation, bei dem eine Vielzahl von Kanälen auf einem zugeteilten Band erforderlich ist, benötigt werden.

Gemäß der nachfolgend verwendeten Terminologie ist mit der Angabe, daß zu einer Impulsfolge konstanter Folgefrequenz fo eine zweite Impulsfolge konstanter Folgefrequenz =~ (wobei η eine ganze Zahl ist) "addiert" wird, gemeint, daß in der ersten Folge bei jedem n. P Impuls ein neuer Impuls eingeführt wird. Entsprechend bedeutet "subtrahieren" der zweiten Impulsfolge von der ersten Folge, daß in der ersten Folge jeder n. Impuls unterdrückt wird. Mit der Angabe, die zweite Folge auf die erste zu "überlagern" ist gemeint, daß die zweite Folge zur ersten addiert oder von dieser subtrahiert wird.

Der modulierte Takt, der durch Addition oder Subtraktion entstanden ist, hat keine konstante Wiederholungsfre-

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quenz mehr. Man kann aber für. ihn eine mittlere Wieder-, holungsfrequenz f' bestimmen, die im Falle einer Addition gleich fο + ~ und im Falle einer Subtraktion gleich fo - — ist. Die mittleren Frequenzen, die man für die modulierten Takte erhält, wenn in Kombination Additionen und Subtraktionen durchgeführt werden, lassen sich durch die Beziehung f' = ^ fο ausdrücken, wobei m und k zwei ganze Zahlen sind und m zwischen 0 und 2k betragen kann. . ■ - „

An zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nun in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Erzeugung von zwei Schlüsselfrequenzen;

Fig. 2 Schwingungsformen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1; ■■'.-■

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Phasendiskontinuität j |

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung gemäß einem anderen Aus-' führungsbeispiel der Erfindung für Datenübertragungsanlagen mit zwei Übertragungskanälenj

Fig. 5 eine "logische" Wertetabelle für die Schaltungsanordnung nach Fig. 4; und

Fig. 6 einige bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 auftretende Schwingungsformen»

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Bei der in Pig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist ein Oszillator GK mit einem Frequenzteiler 2n und einer bistabilen Stufe BB einer logischen "Manipulations"- oder Schlussel-Verknüpfungsschaltung RM gekoppelt. Die Stufe BB ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes A. verbunden, deren anderem Eingang ein Ausgangssignal S. eines Kombinations-Verknüpfungskreises RC zugeführt ist. Ein anderes Ausgangssignal S₂ dieses Kreises sowie das Ausgangssignal des UND-Gliedes A_x. sind an ein ODER-Glied O^ angelegt. Die Ausgänge des Gliedes 0,. und des Oszillators CK sind mit einem weiteren UND-Glied A₂ gekoppelt. Der Frequenzteiler 2n ist mit dem Kreis RC verbunden.

Der Oszillator CK erzeugt eine Impulsfolge mit dem zu modulierenden Takt mit einer Folgefrequenz von 2 fo, die doppelt so groß ist wie diejenige des Grundtaktes, der am Ausgang der bistabilen Stufe BB zur Verfügung steht. Im Ruhezustand, wenn der Kreis RC ein Binärsignal S. vom Wert 1 und ein anderes Binärsignal S₂ vom Wert 0 erzeugt, enthält die Folge mit dem Grundtakt am Ausgang des UND-Gliedes A₂ Impulse, deren Dauer gleich derjenigen der Impulse des zu modulierenden Taktes ist. In Abhängigkeit von einem binären Eingangssignal S des Kreises RC ist entweder das Signal S_x. oder das Signal S₀ der modulierende Takt mit der Folgefrequenz ~j~. Man erhält diesen modulierenden Takt aus dem zu modulierenden T_akt durch den Frequenzteiler 2n. Wenn der modulierende Takt im Signal S₂ erscheint, wird er vom ODER-Glied O^ zum Grundtakt addiert. Erscheint er dagegen im Signal S₁, so sperrt er periodisch das UND-Glied A^ für den Grundtakt·

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Der Ausgang der Schaltung RM ist mit dem Eingang eines Frequenzteilers N verbunden, der die alternativ von der Schaltung RM erzeugten Frequenzen f. und f' durch N teilt. ·

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Modulationsanordnung sei auf die Schwingungsformen gemäß Fig. 2 verwiesen, in der oben die Zeitachse- t dargestellt ist. Es sei angenommen, daß im Zeitpunkt to das Signal S" von dem Zustand, in dem es die Erzeugung der oberen |

Schlüsselfrequenz f. veranlaßt, in den Zustand wechselt, bei welchem die niedrigere Schlüsselfrequenz f₂ er-· zeugt wird. Vor dem Zeitpunkt to wird das Signal Sp, das aus einer impulsfolge mit der Wiederholungsperiode η To besteht, im ODER-Glied O. zum Grundtakt Ü addiert, der mit der Periode To vom Flipflop oder der bistabilen. Stufe BB geliefert wird. Daraus ergibt sich, daß im Takt U vor dem Zeitpunkt to jeder fünfte negative Im- ' puls unterdrückt wird, so daß ein Takt K entsteht. Am Ausgang des UND-Gliedes A₂ erscheint der modulierte Takt H, der aus dem Grundtakt gebildet ist, in den nach jeweils fünf aufeinanderfolgenden Impulsen ein^weiterer ^ Impuls eingefügt ist· Nach dem Zeitpunkt to bleibt das ' Signal S₂ dauernd auf dem Potential O, während das Signal S-, das vorher den Potentialwert 1 besessen hatte, den Verlauf des modulierenden Taktes mit der Periode η To annimmt, dessen Impulse, die in diesem Fall negativ sind, im UND-Glied A. die Unterdrückung jedes fünften negativen Impulses bewirken. Im Takt ü führen sie zur Schwingungsform mit dem Takt K, die auf den Zeitpunkt to folgt.

D_er modulierte Takt H, der nach dem Zeitpunkt to am Aus-

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gang des UND-Gliedes A₂ erscheint, ist aus dem Grundtakt durch die Unterdrückung jedes fünften Impulses entstanden. Man betrachtet diesen modulierten Takt H bis zum Zeitpunkt to* Er besitzt eine mittlere Wieder-

η To holungsperiode T¹ , die gleich ist, und somit eine

n+1

mittlere Wiederholungsfrequenz fo —-*■ . Die Zahl η kann im Minimalfall gleich 1 sein, so daß sich eine Verdoppelung der Grundfrequenz ergibt„ Am Ausgang des Frequenzteilers N erhält man die mittlere Manipulationsoder Schlüsselfrequenz f^ β =& (1 + ^).

Die Frequenz des unregelmäßigen Taktes H wechselt vom Wert fo zum Wert 2 fo mit einer prozentualen Veränderung, die,auf die mittlere Frequenz bezogen gleich

f ^{x 10}° ^{ist Diese}

Frequenzänderung wirkt sich auch auf die Frequenz f. am Ausgang des Frequenzteilers N aus, aber in wesentlich geringerem Maße. Die prozentualen Veränderungen der Frequenz f., auf den mittleren Wert bezogen, vermindern sich nämlich im Vergleich mit denjenigen der Frequenz des Taktes H etwa um den Faktor N. Dies bedeutet, daß die Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers N der mittleren Frequenz fo/N (1+1/n) nach Wunsch angenähert werden kann, wenn N ausreichend groß gewählt wird.

Zum Verständnis dieser Tatsache ist zu berücksichtigen, daß die Periode dieser Schwingung mit der Frequenz f. aus einer Anzahl N¹^₀ von Perioden To besteht, und zwar ist

Der Ausdruck I jjjr*} gibt den ganzen Teil des Quotienten

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in den Klammern an und j_i3 ist ein Einheitssummant, der vorhanden sein oder auch fehlen kann. Je nachdem, ob der Einheitssummant vorhanden ist oder nicht, ergibt sich jeweils eine Mindestperiode:

-^Λ] ^To

und eine Maximalperiode:

» - ^τ ί^τΰ

Der Unterschied zwischen diesen beiden Perioden, bezogen auf die mittlere Periode T'_m = To N j—j- , ist gleich

Nach dem Zeitpunkt to führt der unregelmäßige modulierte !Takt am Ausgang des Frequenzteilers N zu einer mittleren Schlüsselfrequenz X₃, die gleich jp (1 - £■) ist, wie auf ähnliche Weise wie oben für f. gezeigt werden kann. Auch in diesem Fall erfährt die augenblickliche Frequenz fp eine Abweichung vom mittleren Wert, doch läßt sich bei ausreichend großem N je nach Wunsch ein beliebiger Näherungswert erreichen. Die Anzahl N¹¹^₀ von Perioden To, die eine veränderliche Periode der Schwingung der Frequenz fρ bildet, ist .

wobei l|j~Ti und |^1 J die gleiche Bedeutung haben wie h

vorher.

Für die MaximalPeriode T^M__a„ und die Mindestperiode T^M _min ergeben sich jeweils:

Ϊ098θ8/07ίβ

Ihre Differenz,auf die mittlere Periode T" = N To(i+-1_

η Ί 1OO ^ η—1

bezogen, beträgt prozentual ==—- i^

Auch in diesem Fall enthält der Ausdruck der Periodenänderungen der Schwingung mit der Frequenz fp einen Divisionsfaktor N, so daß diese Änderung bei ausreichend großem N nach Wunsch verringert werden kann. Nimmt man ein praktisches Beispiel eines Modulators mit η = 4 und N= 10, so ergibt die Differenzformel einen Wert von 7,5 *.

Am Ausgang des Frequenzteilers N, der aus einem Digitalzähler besteht, erscheint eine quadratische Schwingung mit einer der beiden Schlüsselfrequenzen. Diese Schwingung wird zur Filterung in Sinusform umgewandelt. Daß die Phasendiskontiuität beim Übergang von einer Schlüsselfrequenz zur anderen bei einem Modulator gemäß der Erfindung verbessert ist, ergibt sich daraus, daß der Inhalt des den Frequenzteiler N bildenden Zählers zu jedem Zeitpunkt einer bestimmten Phase einer erzeugten quadratischen Ausgangsschwingung entspricht, und daß dieser Inhalt bei jedem Frequenzwechsel erhalten bleibt. Gegebenenfalls auftretende Phasenunstetigkeiten sind auf die digitale Wirkungsweise der Anordnung zurückzuführen und können je nach Wunsch innerhalb geringer Grenzen gehalten werden, da sie umgekehrt prqportional zum Teilungsfaktor N sind.

Un dies zu erläutern, sei auf Fig. $ verwiesen, die einen besonders ungünstigen Fall einer Phasendiskontinuität zeigt. Wie ersichtlich ist, ist die Frequenz f^ aus dem

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Grundtakt mit der Periode Tb entstanden, die Frequenz fg hingegen aus einem unregelmäßigen Takt, der aus dem Grundtaict durch die "Subtraktion" jedes sechsten Impulses gewonnen wurde. Der Teilungsfaktor N wurde gleich ,10 gewählt. Man kann zwei ungünstige Fälle unterscheiden, nämlich daß der Übergang von der Frequenz t* zur Frequenz f _o vor oder nach dem ^eitpunkt to erfolgt. Wenn er vor dem Zeitpunkt to (Fall a) stattfindet, beginnt die periodische Unterdrückung der Impulse des regelmäßigen Taktes durch den im Zeitpunkt to erscheinen- | den Impuls, und man erhält den unregelmäßigen Takt A. Erfolgt er nach dem Augenblick to (Fall b), so beginnt die Unterdrückung der Impulse erst beim sechsten Impuls, der auf den Impuls des Zeitpunktes to folgt, so daß sich der unregelmäßige Takt B ergibt. Am Ausgang des Frequenzteilers führt der Takt A zur Schwingungsform C mit einer Übergangshalbperiode der Dauer (iO+2)Tb, während der Takt B zur Schwingungsform D führt, deren Übergangshalbperiode 10 Tb dauert. Diese zeitliche Unbestimmtheit beträgt, bezogen auf die Dauer der Halbperiode, 2 Tb/10. Allgemein gilt für einen "Modulfrequenzteiler" K der Wert 2 Tb/N. Phasenmäßig entspricht dies _Λ einer Phasenunbestimmtheit von jp, die je nach Wunsch '" verkleinert werden kann, indem man den Teilungsfaktor N ausreichend groß wählt.

Die in Fig. 4- dargestellte digitale Modulationsanordnung wurde für eine Datenübertragungsanlage realisiert. Gegenüber einem herkömmlichen Frequenzmodulator besitzt sie eine größere Anpassungsfähigkeit, da sie sowohl als Modulator für zwei Datenübertragungskanäle als auch für den Überwachungskarial dienen kann. Somit werden die Vor-

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richtungen zum Umschalten vom einen Modulator zum anderen vermieden, die bisher erforderlich waren und mit elektronischen Bauteilen oder Relais realisiert wurden.

Folgende Frequenzen werden benötigt: 2 100 Hz und 1 500 Hz für einen Datenübertragungskanal von 1 200 Baud; 1 700 Hz und 1 500 Hz für einen Datenübertragungskanal von 600 Baud; und 450 Hz und 590 Hz für einen Überp wachungskanal·

Der Oszillator CK erzeugt eine quadratische Schwingung mit einer stabilisierten Frequenz von 640 KHz, deren Durchgang durch ein NAND-Glied A,-, an dessen einen Eingang a sie angelegt ist, durch Binärsignale am zweiten Eingang b dieses NAND-Gliedes gesteuert ist. Wenn keine Information hinsichtlich der Addition oder Unterdrückung von Impulsen vorhanden ist, sind diese Binärsignale eine quadratische Schwingung, die von einer bistabilen Stufe B1 erzeugt wird und am Ausgang des NAND-Gliedes A^. zum Grundtakt mit einer Frequenz von 520 KHz führt. Der Frequenzteiler N arbeitet mit zwei verschiedenen Teilungsfaktoren, nämlich mit einem Faktor ⁿ^qqXN₂ = 200, wenn eine Datenübertragung stattfindet, mnd mit einem Faktor N,jqqXI\Lq = 1 000, wenn eine Überwachungsübertragung erfolgt. An einem Ausgang E. des Frequenzteilers N führt der Grundtakt zu einer Frequenz f = 1 600 Hz.

In der Werttabelle der Fig. 5 sind die ersten drei Frequenzen der Spalte f von oben ausgehend diejenigen, die direkt am Ausgang E. zur Verfügung stehen, während es sich bei den letzten beiden um die Frequenzen handelt,

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die man am Ausgang E^ statt der Frequenzen von 4-^0 Hz und von 390 Hz erhalten würde, wenn das Ausgangssignal des Frequenzteilers W/.qq nicht von einem NAND-Glied Ag unterdrückt werden würde·

Die Spalten A bis D zeigen die positiven oder negativen Zunahme- oder Inderungsbeträge auf Grund von vier modulierten Takten, die ausgehend von der Frequenz von 1 600 Hz zu den verschiedenen Frequenzen der Spalte f i

führen. Beispielsweise ergibt sich die Frequenz von ^v

1 300 Hz aus der Frequenz von 1 600 Hz durch den Zusatz von 100 Hz und durch Abzug von 400 Hz.

Die modulierenden Takte A, B, G und D, welche die in der Tabelle angegebenen Frequenzänderungsbeträge liefern, werden durch Dekodierung aus den Ausgangssignalen der einzelnen Stufen eines Binärzählers CB gewonnen, und zwar mittels mit den Stufen in der dargestellten Weise gekoppelter NAND-Glieder A^, A^₉ A^ und A„. Die Entschlüsselungswerte sind 32, 16, 8 bzw. 4. Mit I^, Ig, I,, und Ις sind in Fig. 4- Umkehrstufen bezeichneti

. I

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf Fig. 6 verwiesen, die einige in Fig. 4· auftretende Schwingungsformen zeigt· Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, erfolgt die Dekodierung derart, daß die Dauer der Impulse der vier modulierenden Takte A bis D gleich der Wiederholungsperiode X des vom Oszillator erzeugten Taktes ist. Wie ferner zu erkennen ist, fallen die Impulse keines der Takte mit denjenigen eines anderen Taktes zusammen, wenigstens soweit es sich um die Takte handelt, die eine korn- * binierte Wirkung auf die Modulationsanordnung haben sollen.

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Die Wahl der Ausgangsfrequenz der Modulationsanordnung wird durch vier Binärsignale W, Z, Y und X gesteuert. Das Signal W liefert die Information, ob die Datenübertragung oder die Übertragung der Überwachungsinformationen erfolgen soll. Das Signal Z enthält die zu übertragenden Überwachungsinformationen. Mit dem Signal X wird die Geschwindigkeit der Datenübertragung gewählt, die 600 oder 1 200 Baud beträgt. Das Signal Y enthält die zu übertragenden Daten. In der Tabelle der Fig. 5 sind mit "1" und ¹¹O" die beiden logischen Potentialoder Binärwerte bezeichnet, und das Sternchen X bedeutet, daß sowohl der Binärwert 1 als auch der Binärwert 0 vorhanden sein kann. Der Kombinationskreis RC steuert das zusätzliche Einfügen oder die "Addition* der Impulse zum Grundtakt durch das Signal S_-1, das einem Eingang eines UND-Gliedes Ag sowie den Synchronisierungseingängen J und K der bistabilen Stufe B^ zugeführt ist. Durch diese Eingangssignale wird das Umschalten der bistabilen Stufe verhindert.

Wenn am Ausgang des Kreises RC ein negativer Impuls erscheint, der auf einen der modulierenden Takte zurückzuführen ist, also die Dauer Tb besitzt, so wird im UND-Glied A_Q aus diesem Impuls und den negativen Impulsen des Grundtaktes U die logische Summe gebildet, und der Impuls gelangt nach Umkehrung durch ein NOR-Glied 0. zum Eingang b des NAND-Gliedes A^. Somit wird der Durchgang eines am Eingang a erscheinenden Impulses des zu modulierenden Taktes ermöglicht. Dadurch, daß derselbe Impuls mit der Dauer Tb an die Eingänge J, K der bistabilen Stufe B. angelegt wird, verhindert er für die Dauer Tb das Umschalten der Stufe B^. Ebenso lange wird

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die Erzeugung des Grundtaktes verzögert· Der auf diese W_eise entstandene unregelmäßige Takt besitzt (n+1) Impulse, die über einen Zeitraum von (2n+i) Tb verteilt sind, während dieser ^eitraum eigentlich 2n Tb betragen sollte. Deshalb muß derselbe Vorgang während eines jeden" ZeitIntervalls von 2h Tb zweimal durchgeführt werden .s Die modulierenden Takte müssen im wesentlichen eine Wiederhölungsfrequenz haben, die doppelt so groß ist wie die Frequenz, mit der sie die Impulse zum Grundtakt addieren müssen. Gemäß Fig. 6 entsteht z.B. die Frequenz | von 1 700 Hz, die den Zusatz jedes 16.Impulses zum Grundtakt erfordert, dadurch, daß dem vom Flipflop bzw. der bistabilen Stufe B_x. erzeugten Takt U der modulierende Takt B überlagert wird, welcher eine Wiederholungsperiode von 16 Tb besitzt, die somit das achtfache der Periode 2 Tb des Grundtaktes beträgt. Die Schaltung, welche die Addition der modulierenden Takte zum Grundtakt durchführt, entspricht weitgehend derjenigen der Fig. 1, der einzige Unterschied besteht darin, daß die bistabile Stufe B_x. als Divisor nicht nur für den zu modulierenden Takt, sondern auch für die modulierenden Takte verwendet wird. Ein NOR-Glied O₂ bildet die Summe aller modulierenden Takte, die für alle Daten der Schlüsselfrequenzen zum "

Gpundtakt addiert werden müssen. Die Auswahl der modulierenden Takte erfolgt durch ein NOR-Glied 0, und durch NAND-Glieder A_x.,- und A_xJ₂ ^ Abhängigkeit von den Signalen X, Y, W, Ζ. Bei der Subtraktion eines modulierenden Taktes vom Grundtakt wird der modulierende Takt sowohl an einen Eingang des NOR-Gliedes O₂ als auch an, einen Eingang des NOR-Gliedes O_x. angelegt. Ein negativer Impuls des modulierenden Taktes verhindert das Umschalten der bistabilen Stufe B_x.. Wie im Falle einer

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Bnpulsaddition, aber die Freigabe der Erzeugung eines Impulses durch das NAND-Glied A. wird im NOR-Glied O^ von einem gleichzeitig an einem anderen Eingang dieses NOR-Gliedes 0^. erscheinenden negativen Impuls verhindert. Das Ergebnis ist die Unterdrückung des Grundtaktes für die Dauer Tb, die gleich der Impulsdauer des modulierenden Taktes ist.

In 2?ig. 6 ist zu erkennen, daß die Frequenz von 2 100 Hz ™ durch die Summierung des Grundtaktes Ü mit den beiden modulierenden Takten D und B erzeugt worden ist (in Fig.6 ist dies durch das logische Produkt U E ausgedrückt, das bei inversen Zeichen die Summe ergibt). Die Frequenz von 2 250 Hz ergibt sich durch die Summierung des Grundtaktes mit den modulierenden Takten A, C und B. Die Frequenz von 1 300 Hz erhält man entsprechendcter Frequenz von 2 100 Hz aus der unregelmäßigen Folge durch die Unterdrückung der vom modulierenden Takt D eingeführten Impulse. Die Frequenz von 1 950 Hz wird durch den Grundtakt erzeugt, indem zu diesem die modulierenden Takte A, D addiert werden und gleichzeitig die Wirkung fe des Taktes A unterdrückt wird. Nur mit den Takten A und D werden Subtraktionen durchgeführt. Sie gelangen zum Eingang des NOR-Gliedes O^ durch UND-Glieder A« bzw.

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Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation "und zur Erzeugung von Impulsfolgen, deren Frequenz in Abhängigkeit von binären Eingangssignalen änderbar ist, mit einem Oszillator und einer , Anordnung zum Herabsetzen der Phasendiskontinuität beim Frequenzwechsel der Impulsfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfungsschaltung (RM) ,* an ihrem Eingang die vom Oszillator (GK) mit fcon- "' stanter Frequenz und dem zu modulierenden Takt erzeugten Impulse empfängt und an ihrem Ausgang in Abhängigkeit von den binären Eingangssignalen (S) die Impulsfolgen mit dem modulierten Takt (H) liefert, zu deren Erzeugung einer Impulsfolge konstanter Grundfrequenz (Fo), deren Takt (Grundtakt Ü) der zu modulierende Takt ist oder aus diesem durch Frequenzteilung gewonnen wird, mindestens eine Impulsfolge mit dem modulierenden Takt (S,,, S₂) überlagert wird, deren Frequenz (fo/n) ein Bruchteil der Grundfrequenz ist, und daß an den Ausgang der _Ä Verknüpfungsschaltung ein Frequenzteiler (MT) änge- { schlossen ist, der aus dem modulierten Takt die gewünschte Frequenz (f^y £^) erzeugt,

2. fSchaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der modulierten Takte-(H) aus dem zu modulierenden Takt (CK) oder aus einem konstanten Takt, dessen Folgefrequenz ein Bruchteil derjenigen des zu modulierenden Taktes ist, gebildet ist.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (RM) eine bistabile Stufe (B^)., die zum Erzeugen des Grundtaktes (U) den zu modulierenden Takt (CK) halbiert, enthält; ferner ein Verknüpfungsglied (Ag), das die logische Summe aus dem Grundtakt und einem oder mehreren modulierenden Takten (A-D) für die jeweiligen modulierten Takte bildet; ein zweites Verknüpfungsglied (O^ in Fig. 4) zur Unterdrückung von Impulsen des Grundtaktes, das von denjenigen Impulsen des modulierenden Taktes oder der aus der Summe (O₂) der modulierenden Takte gebildeten Impulsfolge gesperrt wird, welche vom Grundtakt zur Erzeugung des jeweiligen modulierten Taktes abzuziehen sind; als als Dekodierstufe dienendes Verknüpfungsglied (A,- in Fig. 4·), das an einem ersten Eingang den zu modulierenden Takt (GK) und an einem zweiten Eingang den von den ersten beiden Verknüpfungsgliedern (A_Q, O^) erzeugten Takt empfängt; einen Binärzähler (CB), der vom zu modulierenden Takt (CK) weitergeschaltet wird, und aus dessen Ausgangssignalen durch Dekodier glieder (A^ - Ar₇) die modulierenden Takte (A - D) erzeugt werden; sowie einen Kombinationsverknüpfungskreis (RC), der am Eingang die modulierenden Takte empfängt und von diesen diejenigen in Abhängigkeit von den binären EingangsSignalen (W - Z) auswählt, welche dem Grundtakt zu überlagern sind.

4·. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz jedes modulierenden Taktes doppelt so groß ist wie die Frequenz, mit der

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die Impulse zu addieren oder zu subtrahieren sind; daß der modulierende Takt oder die Summe der modulierenden Takte, die für den jeweiligen modulierten Takt an das die logische Summe mit dem Grundtakt (U) bildende^Verknüpfungsglied (Ag) angelegt ist, gleichzeitig Eingängen (J, K) der vom zu modulierenden Takt (GK) gesteuerten bistabilen Stufe (B.) zugeführt sind und das Umschalten dieser Stufe verhindern; daß der oder diejenigen modulierenden

Takte (A,D)₉ die zur Erzeugung des jeweiligen mo- I

dulierten Taktes vom Grundtakt abzuziehen sind, sowohl an das die Subtraktion durchführende Verknüpfungsglied (CL in E¹Ig. 4-) als auch an das die Summe bildende Glied (Ag) und die bistabile Stufe angelegt ist und deren Umschaltung verhindert.

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