DE2009036C3

DE2009036C3 - Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation

Info

Publication number: DE2009036C3
Application number: DE2009036A
Authority: DE
Inventors: Emanuele Angeleri; Fabio Balugani
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2009036B2; DE2009036A1; GB1312481A; CH510957A; SE365372B; ATA168270A; FR2031196A5; BE745092A; JPS5016625B1; NL7006494A; NL165350C; US3659226A; NL165350B; AT341585B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs I.

κι Ein elektronischer digitaler Frequenzmodulator 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

r> Übertragung codierter Nachrichten verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind die Telcgraphie und Systeme zur Übertragung von Daten unter Anwendung der Frequenzmodulation für die frequenzmäßige Zuteilung der Übertragungskanäle. In diesem

to Fall muß, weil binäre Nachrichten zu übertragen sind, der Modulator abwechselnd nur zwei Frequenzen erzeugen, die nachfolgend als Kennfrequenzen (Manipulationsfrequenzen) bezeichnet werden. Dabei ist es erforderlich, daß beim Übergang von einer Frequenz

Γι 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 einwandfreien Frequenzmodulation eine Amplitudenmodulation um die beiden

-,ο Kennfrequenzen. Die Nachteile, die dadurch bei der Nachrichtenübertragung entstehen, sind allgemein bekannt (vgl. zum Beispiel »Data Transmission« von B e η η e t und D a ν y, S. 46-47).
Zur Gewährleistung der Phasenkontinuität beim

γ-, Frequenzwechsel sind vor allem folgende Anordnungen bekannt:

a) Mit LC-Oszillatoren arbeitende, besonders auf dem Gebiet der Telegraphic eingesetzte Anordnungen, bei denen der Frequenzsprung durch plötzliche

w) Änderung der Induktivität oder Kapazität erreicht wird und zum Einhalten der Phasenkontinuität beim Übergang Hilfseinrichtungen erforderlich sind, und

b) mit /?C-Oszillatoren in Form von Multivibratoren arbeitende, besonders bei der Datenübertragung ver-

bi wendete 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 η it aufwendigen und störenden Kompensationseinrichtungen vermindert werden können.

Aus der DE-AS 12 17 997 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsfolgen bei der Übertragung digitaler Informationen bekannt. Mit dieser bekannten Schaltung werden eine oder mehrere Paare von Frequenzen aus einer Grundfrequenz erhalten, die von einem stabilschwingenden Oszillator bereitgestellt wird. Bei der bekannten Schaltungsanordnung werden die Frequenzpaare mit einem Zähler bzw. Frequenzteiler so erzeugt, daß ein ganzzahliges Verhältnis zwischen den ein Frequenzpaar bildenden Frequenzen besteht. Die beiden ein Frequenzpaar bildenden Frequenzen sind also die Grundfrequenz und die um 2 bzw. 4,8... geteilte Grundfrequenz. In einem Frequenzpaar liegen die beiden Frequenzen also weit auseinander, so daß nur wenige Frequenzpaare innerhalb des Frequenz-Überiragungsbandes liegen, oder anders ausgedrückt, mindestens eine der beiden Frequenzen des Frequenzpaares von der Grundfrequenz relativ weit ab liegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation zu schaffen, die neben der Möglichkeit, integrierte Schaltungen zu verwenden, eine gute Frequenzstabilität und eine hohe Phasenkontinuität während der Frequenzübergänge zu erhalten, darüber hinaus eine Vielzahl von Kennfrequenzpaaren erzeugt, die um eine Grundfrequenz herum liegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung werden also mittels einer ganzen Reihe von Frcquenzteilungs- und Verknüpfungsstuien jeweils nacheinander eine bestimmte Anzahl von Impulsen, die von einer Grundfrequenz abgeleitet werden, der Grundfrequenz zuaddiert oder abgezogen, so daß sich Kennfrcquen/paarc

Λ. ± Δί

ergeben, wobei Af innerhalb eines großen Bereiches wählbar ist.

Der wesentliche Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß eine große Anzahl von Frequenzpaaren in einem bestimmten Frequenzbereich, also beispielsweise innerhalb des Übertragungsfrequenzbereichs, bereitgestellt werden können. Wenn die Grundfrequenz beispielsweise 2000 Hz ist, lassen sich Frequenzpaare mit den Frequenzen 1700—2100; 1300— 2250 usw. erhalten, wodurch sich mit einer einzigen Modulatorschaltung verschiedene Kennfrequenzpaare innerhalb des Frequenzübertragungsbereichs ergeben. Die erfindungsgemäße Schaltung ist also insbesondere bei Multiplex-Systemen und bei Fernmelde-Systemen verwendbar, bei denen eine große Anzahl von Kanälen in dem zugeteilten Band liegen.

Mit der erfindungsgemäöen Schaltung läßt sich — als Extremfall, der für die Praxis normalerweise ungeeignet ist — auch das mit der bekannten Schaltung zu erzeugende Frequenzpaar bereitstellen, bei dem die das Frequenzpaar bildenden Frequenzen die Grundfrequenz und die durch zwei geteilte Grundfrequenz sind. Bei der vorliegenden Schallungsanordnung erhält man

dies dadurch, daß jeder zweite Impjls der Grundfrequenz unterdrückt wird, so daß man das Frequenzpaar

Il Il

erhält, wobei Δ gleich '/:>/; ist. Mit der bekannten Schaltung ist es jedoch nicht einmal möglich, das Frequenzpaar

fo/n + /u/2/;,

also ein Frequenzpaar um die Grundfrequenz herum, geschweigedenn ein Frequenzpaar mit einem praktisch beliebigen Frequenzabstand über und unter der Grundfrequenz zu erzeugen.

ι > Abgesehen vom Oszillator, der die zu modulierende Frequenz erzeugt, besteht die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus »logischen« Verknüpfungsschaltungen.
Sie kann also aus integrierten Schaltungen aufgebaut

j» werden und erzeugt die verschiedenen Frequenzen mit der gleichen Stabilität der zu modulierenden Frequenz, wie sie durch eine Quarzstabilisierung erreichbar ist. Außerdem kann die maximal zulässige Phasendiskontinuität beim Übergang von einer Frequenz zur anderen

j« beim Entwurf der Schaltung ohne jede Schwierigkeit berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß von einer einzigen Modulationsatiordnung verschiedene Paare von Schlüsselfrequenzen erzeugt werden können, wie sie z. B. bei

in Multiplexsystemen für die Oberwellcntelegraphie, in Datenübertragungsanlagen und allgemein in jedem Fernmeldesystem mit Digitalmodulation, bei dem eine Vielzahl von Kanälen auf einem zugeteilten Band erforderlich ist, benötigt werden.

r. Gemäß der nachfolgend verwendeten Terminologie ist mit der Angabe, daß zu einer Impulsfolge konstanter Folgefrequenz f» eine zweite Impulsfolge konstanter

Folgefreqiienz -A. (wobei ;i eine ganze Zahl ist) η

κι »addiert« wird, gemeint, daß in der ersten Folge bei jedem n-ten Impuls ein neuer Impuls eingeführt wird. Entsprechend bedeutet »subtrahieren« der zweiten Impulsfolge von der ersten Folge, daß in der ersten Folge jeder /?-te impuls unterdrückt wird. Mit der

π 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

,(ι Wiederholungsfrequenz mehr. Man kann aber für ihn eine mittlere Wiederholungsfrequenz Γ bestimmen, die im Falle einer Addition gleich

und im Falle einer Subtraktion gleich

ist. Die mittleren Frequenzen, die man für die modulierten Takte erhält, wenn in Kombination Additionen und Subtraktionen durchgeführt werden, lassen sich durch die Beziehung

_ m
J - _k J«

ausdrücken, wobei m und k zwei ganze Zahlen sind und m zwischen 0 und 2Jt betragen kann.

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

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Erzeugung von zwei Kennfrequenzen,

F i g. 2 Schwingung-sTernien der Schaltungsanordnung naüi Fi g. 1,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Phasendiskontinuität,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung für Datenübertragungsanlagen mit zwei Übertragungskanälen,

F i g. 5 eine »logische« Werteiabelle für die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 und

F i g. 6 einige bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 auftretende Schwingungsforrnen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist ein Oszillator CK mit einem Frequenzteiler 2n und einer bistabilen Stufe BB einer logischen »Manipulations«- oder Verknüpfungsschaltung RMgekoppelt. Die Stufe ßßist mit einem Eingang eines UND-Gliedes A\ verbunden, deren anderem Eingang ein Ausgangssignal Si eines Kombinations-Verknüpfungskreises RC zugeführt ist. Ein anderes Ausgangssignal S₂ dieses Kreises sowie das Ausgangssignal des UND-Gliedes A\ sind an ein ODER-Glied O\ angelegt. Die Ausgänge des Gliedes O\ und des Oszillators CK sind mit einem weiteren UND-Glied A₂ gekoppelt. Der Frequenzteiler 2/7 ist mit dem Kreis RCverbunden.

Der Oszillator CK erzeugt eine Impulsfolge mit dem zu modulierenden Takt mit einer Folgefrequenz von 2 /!), die doppelt so groß ist wie diejenige des Grundtaktes, der am Ausgang der bistabilen Stufe BB zur Verfugung 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 Ai Impuls», deren Dauer gleich derjenigen der Impulse des zu modulierenden Taktes ist. In Abhängigkeit von einem binären Eingangssignal 5 des Kreises RC\s\ entweder das Signal Si oder das Signal S₂ der modulierende Takt

mit der Folgefrequenz -^-. Man erhält diesen

modulierenden Takt aus dem zu modulierenden Takt durch den Frequenzteiler 2n. Wenn der modulierende Takt im Signal S3 erscheint, wird er vom ODER-Glied Ο-, zum Grundtakt addiert. Erscheint er dagegen im Signal Si, so sperrt er periodisch das UND-Glied Ai für den Grundtakt.

Der Ausgang der Schaltung RM ist mit dem Eingang eines Frequenzteilers N verbunden, der die alternativ von der Schaltung RMerzeugten Frequenzen f\ und F₂ durch IVteilt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Modulationsanordnung sei auf die Schwingungsformen gemäß F i g. 2 verwiesen, in der oben die Zeitachse / dargestellt ist. Es sei angenommen, daß im Zeitpunkt /0 das Signal S von dem Zustand, in dem es die Erzeugung der oberen Kennfrequenz /j veranlaßt, in den Zustand wechselt, bei welchem die niedrigere Kennfrequenz f₂ erzeugt wird. Vor dem Zeilpunkt in wird das Signal S₂. das aus einer Impulsfolge mit der Wiederholungsperiode η To besteht, im ODER-Glied O\ zum Grundtakt Ό addiert, der mit der Periode Tu vom Flipflop oder der bistabilen Stufe BB geliefert wird. Daraus ergibt sich, daß im Takt U vor dem Zeitpunkt ίο jeder fünfte negative Impuls unterdrückt wird, so daß ein Takt K entsteht. Am Ausgang des UND-Gliedes A₂ erscheint der modulierte Takt A/, der aus dem Grundtakt gebildet ist, in den nach jeweils fünf aufeinanderfolgenden Impulsen ein weiterer Impuls eingefügt ist. Nach dem Zeitpunkt tu bleibt das Signal S₂ dauernd auf dem Potential 0, während das Signa! S|. das

~> vorher den Poteniialwert I besessen hatte, den Verlauf des modulierenden Taktes mit der Periode η T₀ annimmt, dessen Impulse, die in diesem Fall negativ sind, im UND-Glied A, die Unterdrückung^ jedes fünften negativen Impulses bewirken. Im Takt U führen sie zur

Hi Schwingungsform mit dem Takt K, die auf den Zeitpunkt i» folgt.

D-_r modulierte Takt //, der nach dem Zeitpunkt in an \usgang des UND-Gliedes A₂ erscheint, ist aus dem Grundtak« durch die Unterdrückung jedes fünften

i) Impulses entstanden. Man betrachtet diesen modulierten Takt H bis zum Zeitpunkt !«: Er besitzt eine mittlere Wiederholungsperiode T',_h die gleich

" + ·
ist, und somit eine mittlere Wicdcrholungsfrcqucnz

r> Die Zahl η kann im Minimalfall gleich I sein, so daß sich eine Verdoppelung der Grundfrequenz ergibt. Am Ausgang des Frequenzteilers /Verhält man die mittlere Manipulations- oder Kennfrequenz

Die Frequenz des unregelmäßigen Taktes H wechselt vom Wert f_tt zum Wert 2 f» mit einer prozentualen Veränderung, die, auf die miniere Frequenz bezogen, gleich

—./() .Mt

1(X) =

η +

KX)

ist. Diese relativ große Frequenzänderung wirkt sich auch auf die Frequenz /i am Ausgang des Frequenzteilers N aus, aber in wesentlich geringerem Maße. Die prozentualen Veränderungen der Frequenz /Ί, 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 fJN (\ + \ln) nach Wunsch angenähert wenden kann, wenn /Vausreichend groß gewählt wird.

Zum Verständnis dieser Tatsache ist zu berücksichtigen, daß die Periode dieser Schwingung mit der Frequenz /i aus einer Anzahl /V'7 _n von Perioden 7» besteht, und zwar ist

Der Ausdruck

H + ΐ

gibt den ganzen Teil des Quotienten in den Klammern an und [1] ist ein Einheitssummand, der vorhanden sein oder auch fehlen kann. Je nachdem, ob der Einheitssummand vorhanden ist oder nicht, ergibt t,-, sich jeweils eine Mindestperiode:

und eine Maximalpcriode:

Der Unterschied zwischen diesen beiden Perioden, bezogen auf die mittlere Periode

ist gleich

*•γΊ '* * m	η	V	/1
1	+	η + 1
	1

JV

Nach dem Zeitpunkt /o führt der unregelmäßige r> modulierte Takt am Ausgang des Frequenzteilers N zu einer mittleren Kennfrequenz /j, die gleich

20

ist, wie auf ähnliche Weise wie oben für /Ί gezeigt werden kann. Auch in diesem Fall erfährt die augenblickliche Frequenz h eine Abweichung vom mittleren Wert, doch läßt sich bei ausreichend großem N je nach Wunsch ein beliebiger Näherungswert erreichen. Die Anzahl N"m von Perioden To, die eine veränderliche Periode der Schwingung der Frequenz h bildet, ist

JVV_n = N + I

—1

JO

[1]

—1

und [1] die gleiche Bedeutung haben wie vorher.

Für die Maximalperiode T'_max und die Mindestperiode T'_mi„ ergeben sich jeweils:

'min

Ihre Differenz, auf die mittlere Periode

τ-· ₌ _NTo ,

bezogen, beträgt prozentual

n-\ 100

Auch in diesem Fall enthält der Ausdruck der Periodenänderungen der Schwingung mit der Frequenz /2 einen Divisionsfaktor N, so daß diese Änderung bei ausreichend großem N nach Wunsch verringert werden kann. Nimmt man ein praktisches Beispiel eines Modulators mit π «= 4 und N=IO, so ergibt die Differenzformel einen Wert von 7,5%.

Am Ausgang des Frequenzteilers N, der aus einem Digitalzähler besteht, erscheint eine rechteckförmige Schwingung mit einer der beiden Kennfrequenzen. Diese Schwingung wird zur Filterung in Sinusfcrm

t>o

_b5

umgewandelt. Daß die Phasendiskontinuität beim Übergang von einer Kennfrequenz 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 rechteckförmigen 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 proportional zum Teilüngsf aktor N sind.

Um dies zu erläutern, sei auf F i g. 3 verwiesen, die einen besonders ungünstigen Fall einer Phasendiskontinuität zeigt Wie ersichtlich ist, ist die Frequenz /i aus dem Grundtakt mit der Periode Tb entstanden, die Frequenz /"2 hingegen aus einem unregelmäßigen Takt, der aus dem Grundtakt 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 /Ί zur Frequenz fj vor oder nach dem Zeitpunkt fo erfolgt Wenn er vor dem Zeitpunkt fo (Fall a) stattfindet, beginnt die periodische Unterdrückung der Impulse des regelmäßigen Taktes durch den im Zeitpunkt ίο erscheinenden 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 fo 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 (10 + 2) Tb, während der Takt B zur Schwingungsform D führt deren Übergangsperiode 10 Tb dauert. Diese zeitliche Unbestimmtheit beträgt bezogen auf die Dauer der Halbperiode, 2 77>/10. Allgemein gilt für einen »Modulfrequenzteiler« N der Wert 2 Tb/N. Phasenmäßig

entspricht dies einer Phasenunbestimmtheit von ~jf,

die je nach Wunsch verkleinert werden kann, indem man den Teilungsfaktor N ausreichend groß wählt.

Die in F i g. 4 dargestellte digitale Modulationsanordnung wurde für eine Datenübertragungsanlage realisiert Gegenüber einem herkömmlichen Frequenzmoduiator besitzt sie eine größere Anpassungsfähigkeit da sie sowohl als Modulator für zwei Datenübertragungskanäle als auch für den Überwachungskanal dienen kann. Somit werden die Vorrichtungen zum Umschalten vom einen Modulator zum anderen vermieden, die bisher erforderlich waren und mit elektronischen Bauteilen oder Relais realisiert wurden.

Folgende Frequenzen werden benötigt: 2100 Hz und 1300Hz für einen Datenübertragungskanal von 1200 Baud; 1700 Hz und 1300 Hz für einen Datenübertragungskanal von 600 Baud; und 450 Hz und 390 Hz für einen Überwachungskanal.

Der Oszillator CK erzeugt eine rechteckförmige Schwingung mit einer stabilisierten Frequenz von 640/kHz, deren Durchgang durch ein NAND-Glied A₁ 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 B\ erzeugt wird und am Ausgang des NAND-Gliedes A'₂ zum

Grundtakt mit einer Frequenz von 320 kHz führt. Der Frequenzteiler N arbeitet mit zwei verschiedenen Teilungsfaktoren, nämlich mit einem Faktor Λ/iooATV = 200, wenn eine Datenübertragung stattfindet, und mit einem Faktor N_mXNw = 1000, wenn eine ■-> Überwachungsübertragung erfolgt. An einem Ausgang Fi des Frequenzteilers N führt der Grundtakt zu einer Frequenz/'= 1600 Hz.

In der Werttabelle der Fig.5 sind die ersten drei Frequenzen der Spalte f von oben ausgehend diejeni- ι ο gen, die direkt am Ausgang E\ zur Verfugung stehen, während es sich bei den letzten beiden um die Frequenzen handelt, die man am Ausgang £Ί statt der Frequenzen von 450 Hz und 390 Hz erhalten würde, wenn das Ausgangssignal des Frequenzteilers Λ/ιοο nicht ι > von einem NAND-Glied As unterdrückt werden würde.

Die Spalten A bis D zeigen die positiven oder negativen Zunahme- oder Änderungsbeträge auf Grund von vier modulierten Takten, die ausgehend von der Frequenz von 1600 Hz zu den verschiedenen Frequenzen der Spalte / führen. Beispielsweise ergibt sich die Frequenz von 1300 Hz aus der Frequenz von 1600 Hz durch den Zusatz von 100 Hz und Abzug von 400 Hz.

Die modulierenden Takte A, B, Cund D, welche die in der Tabelle angegebenen Frequenzänderungsbeträge 2> liefern, werden durch Dekodierung aus den Ausgangssignalen der einzelnen Stufen eines Binärzählers CB gewonnen, und zwar mittels mit den Stufen in der dargestellter; Weise gekoppelter NAND-Glieder A₄, A₅, A_b und A₇. Die Entschlüsselungswerte sind 32,16,8 bzw. jn 4. Mit /ι, I₂, /3, /4 und /5 sind in F i g. 4 Umkehrstufen bezeichnet

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 ν 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 kombinierte Wirkung auf die Modulationsanordnung haben sollen.

Die Wahl der Ausgangsfrequenz der Modulationsanordnung wird durch vier Binärsignale W, Z, Y und X <r> 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 1200 Baud beträgt Das Signal Y enthält die zu übertragenden Daten. In der Tabelle der Fig.5 sind mit »1« und »0« die beiden logischen Potential- oder Binärwerte bezeichnet, und das Sternchen * 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 Si, das einem Eingang eines UND-Gliedes A'\ sowie den Synchronisierungseingängen /und Kder e>o 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', aus diesem Impuls und den negativen Impulsen des Grundtaktes U die logische Summe gebildet und der Impuls gelangt nach Umkehrung durch ein NOR-Glied O\ zum Eingang ödes NAND-Gliedes A'₂. Somit wird der Durchgang eines am Eingang a erscheinenden Impulses des zu modulierenden Taktes ermöglicht. Dadurch, daß derselbe Impuls mit der Dauer 7b an die Eingänge /, K der bistabilen Stufe ß| angelegt wird, verhindert er für die Dauer Tb das Umschalten der Stufe B\. Ebensolange wird die Erzeugung des Grundtaktes verzögert. Der auf diese Weise entstandene unregelmäßige Takt besitzt (n+ 1) Impulse, die über einen Zeitraum von (2n+l) Tb verteilt sind, während dieser Zeitraum eigentlich 2 η Tb betragen sollte. Deshalb muß derselbe Vorgang während eines jeden Zeitintervalls von 2n Tb zweimal durchgeführt werden. Die modulierenden Takte müssen im wesentlichen eine Wiederholungsfrequenz 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 1700 Hz, die den Zusatz jedes 16. Impulses zum Grundtakt erfordert, dadurch, daß dem vom Flipflop bzw. der bistabilen Stufe B\ erzeugten Takt TJ 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\ 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 Kennfrequenzen zum Grundtakt addiert werden müssen. Die Auswahl der modulierenden Takte erfolgt durch ein NOR-Glied O₃ und durch N AND-Giieder Au und A12 in Abhängigkeit von den Signalen X, Y, W, Z 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\ angelegt. Ein negativer Impuls des modulierenden Taktes verhindert das Umschalten der bistabilen Stufe B\. Wie im Falle einer Impulsaddition, aber die Freigabe der Erzeugung eines Impulses durch das NAND-Glied A'₂ wird im NOR-Glied O\ von einem gleichzeitig an einem anderen Eingang dieses NOR-Gliedes O'\ erscheinenden negativen Impuls verhindert. Das Ergebnis ist die Unterdrükkung des Grundtaktes für die Dauer Tb, die gleich der Impulsdauer des modulierenden Taktes ist

In Fig.6 ist zu erkennen, daß die Frequenz_von 2100 Hz durch die Summierung des Grundtaktes t/mit den beiden modulierenden Takten D und B erzeugt worden ist (in F i g. 6 ist dies durch das logische Produkt D B ausgedrückt, das bei inversen Zeichen die Summe ergibt). Die Frequenz von 2250 Hz ergibt sich durch die Summierung des Grundtaktes mit den modulierenden Takten A, Cund B. Die Frequenz von 1300Hz erhält man entsprechend der Frequenz von 2100 Hz aus der unregelmäßigen Folge durch die Unterdrückung der vom modulierenden Takt D eingeführten Impulse. Die Frequenz von 1950Hz wird durch den Grundtakt erzeugt, indem zu diesem die modulierenden Takte A, D addiert werden und gleichzeitig die Wirkung des Taktes A unterdrückt wird. Nur mit den Takten A und D werden Subtraktionen durchgeführt Sie gelangen zum Eingang des NOR-Gliedes ΟΊ durch UND-Glieder A₁₃ bzw.Ai4-

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzmodulation mit einem Oszillator zur Erzeugung der zu modulierenden Impulsfolge, einem binären Tastschaltwerk, das in Abhängigkeit von wenigstens einem binären Eingangssignal die zu modulierende Impulsfolge in ihrer Frequenz stufenweise ändert und wenigstens einen mit dem Oszillator verbundenen Frequenzteiler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Tastschaltwerk (RM) der Frequenzteiler (2n bzw. CB) mit einer binären Verknüpfungsschaltung (RC) zur Erzeugung und Auswahl von modulierenden Impulsfolgen (Si, S> bzw. A, B, C, D) in Abhängigkeit von dem bzw. den binären Eingangssignal(en) (S bzw. W, X, Y, Z) verbunden is» und eine an den Oszillator (CK) angeschlossene bistabile Kippschaltung (BBbzv/. B\) enthalten ist, die die vom Oszillator (CK) erzeugte Frequenz (2fa) durch zwei teilt und mit ihrem Ausgang an den einen Eingang eines als UND-Glied ausgebildeten ersten Verknüpfungsgliedes (A\ bzw. /V) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang mit einem ersten Ausgang (Si) der binären Verknüpfungsschaltung (RC) verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten Verknüpfungsgliedes (A\ bzw. /V) mit einem als ODER-Glied oder NOR-Glied ausgebildeten zweiten Verknüpfungsglied (O\ bzw. Oi') verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit einem zweiten Ausgang der binären Verknüpfungsschaltung (RC) angeschlossen ist, und wobei der Ausgang des zweiten Verknüpfungsglicdes (O\ bzw. O\') mit einem Eingang eines als UND-Glied oder NAND-Glied ausgebildeten dritten Verknüpfungsgliedes (A2 bzw. Ai') verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Oszillators (CK) in Verbindung steht, und dessen den Ausgang des Tastschaltwerkes (RM) darstellenden Ausgang mit einem Frequenzteiler (/^verbunden ist.

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

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verknüpfungsglied (Ai bzw. /V) die logische Summe aus dem Grundtakt (fn) und einem oder mehreren modulierenden Takten (A —D) für die jeweiligen modulierten Takte bildet, das zweite Verknüpfungsglied (Oi bzw. Oi') Impulse des Grundtaktes unterdrückt und von denjenigen Impulsen des modulierenden Taktes oder der in einem Verknüpfungsglied (Οι) aus der Summe der modulierenden Takte gebildeten Impulsfolge gesperrt wird, die vom Grundtakt (k) zur Erzeugung des jeweiligen modulierten Taktes abzuziehen sind, das Verknüofungsglied (Ai bzw. /V) als Decodierstufe dient, der Frequenzteiler (2n bzw. CB) ein Binärzähler ist, der von der zu modulierenden Impulsfolge weiter geschaltet wird, und aus dessen Ausgangssignalen durch Decodierglieder (Ai,-Ai) die modulierenden Takte (A —D) erzeugt werden, und die binäre Verknüpfungsschaltung (RC) diejenigen der an ihr anliegenden modulierenden Takte in Abhängigkeit von den binären Eingangssignalen (W-Z) auswählt, welche

dem Grundtakt (k) zu überlagern sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz jedes modulierenden Taktes doppelt so groß ist wie die Frequenz, mit der 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) bildenden Verknüpfungsglied (A\ bzw. A\) angelegt ist, gleichzeitig Eingängen (J, K) der vom zu modulierenden Takt (CK) gesteuerten bistabilen Kippschaltung (BB bzw. B\) zugeführt sind und das Umschalten dieser Kippschaltung verhindern, daß der oder diejenigen modulierenden Takte (A, D), die zur Erzeugung des jeweiligen modulierten Taktes vom Grundtakt abzuziehen sind, sowohl an das die Subtraktion durchführende Verknüpfungsglied (O₁ bzw. O\) als auch an das die Summe bildende Glied (A₁ bzw. /V) und die bistabile Kippschaltung (BB bzw. Βή angelegt ist und deren Umschaltung verhindert.