DE2036557C - Taktgeber Synchromsierungsanordnung fur den Empfang von isochron binar itioduherten Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Taktgeber-Synchronisieranordnung für den Empfang von iso-

chron binär modulierten Signalen mit Einrichtungen, welche aus jeder Zustandsänderung der Modulation einen Steuerimpuls kurzer Dauer ableiten, einem empfangsseitigen Generator, der periodische Impulse mit einer Folgefrequenz erzeugt, ue ein ganzzahliges Viel-

faches des Nennwertes der Modulationsgeschwindigkeit ist, einer Synchronisierschaltung, die an einem ersten Eingang die periodischen Impulse des Generators und an einem zweiten Eingang wenigstens einen Teil der Steuerimpulse empfängt und an einem Aus-

gang Fortschalteimpulse zum Eingang eines Binärzählers liefert, wobei die Synchronisierschaltung einen dritten Eingang aufweist, der an einen Ausgang der letzten Stufe des Binärzählers angeschlossen ist, und mit einer Anordnung, über welche der Ausgang der letzten Stufe des Binärzählers mit einer Verbraucherklemme verbunden ist.

Derartige Synchronisieranordnungen werden in den Empfangsanordnungen von Übertragungssystemen für die Übertragung von Informationen in Form isochroner binärer Signale dazu verwendet, einen empfangsseitigen Taktimpulsgenerator durch Ausnutzung der Zusrandsänderungen der Modulation der empfangenen Modulation nachzuregeln.
Die Nachregelung eines Takiimpulsjjeneraiors in Abhängigkeit von einer mit Verzerrungen behafteten ankommenden isochronen binären Modulation kann durch analoge oder durch digitale Synchronisierverfahren erfolgen, wobei im allgemeinen die digitalen Synchronisierverfahren bevorzugt werden, wenn dei Generator Impulse liefern soll, welche bestimmte Funktionen im Takt der Modulationsgeschwindigkeit steuern sollen, beispielsweise die Abtastung der ankommenden modulierten Signale, die in Zeitpunkten

erfolgen muß, die ausreichend nahe bei der Mine der Dauer jedes der Einheitszeilintervalle der empfangenen Modulation liegen müssen, damit kein Zweifel über den gültigen Binärzustand der abgetasteten Informationselemente besteht.

Ein bekanntes digitales Synchronisierverfahren besteht darin, daß die Zeitpunkte verglichen werden, in denen »Bezugsimpulse« erscheinen, die vom Generator in einem vorbestimmten Augenblick jedes Betriebszyklus abgegeben werden, und daß der Generator um einen vorbestimmten Bruchteil des Einheitsintervalls der Modulation vorgestellt oder verzögert wird, je nachdem, ob die Zustandsänderung vor oder nach dem Bezugsimpuls in dem Zyklus auftritt.

Ein Taktimpulsgenerator (in der nachfolgenden Beschreibung kurz »Taktgeber« genannt), bei dem ein solches Synchronisierverfahren angewendet wird, arbeitet nach folgendem Prinzip: Ein frequenzkonstanter, bfispielsweise quarzstabiiisierter Generator, liefert Impulse mit einer Frequenz /, die gleich dem ^-fachen der Ncnngeschwindigkeit F der von der Sende^eite des Oerlragungskanals kommenden Modulation ist, wobei der Faktor k eine ganze Zahl ist, die im allgemeinen ύκ Form 2" oder auch die Form 2" ' hat. Diese Impulse werden über eine komplexe logische Schaltungsanordnung, »Synchronisierschaltung« genannt, zum Fmgang eines «-stufigen Binärzählers übertragen. Dieser Zähler gibt bei jedem Übergang a'is dem Zählerstand 2"'¹ einen Bezugsimpuls ab, der zu der Synchromsierschaltung übertragen wird, die andererseits Steuerimpulse empfängt, die auf Grund der Zustandsänderungen der empfangenen Modulation erzeugt v. erden.

Die Synchronisierschaltung enthält Einrichtungen, ilie feststellen, ob in einem Taktgeberzyklus einer der Steuerimpulse vor oder nach dem Bezugsimpuls auftritt, sowie Einrichtungen, welche den Taktgeber um ein Zeitintervall der Dauer 1// vorstellen oder verzögern, je nachdem, ob der Steuerimpuls vor oder nach dem Bezugsimpuls erschienen ist.

Wenn keine Zustandsänderung vorhanden ist, beträgt die Dauer eines Taktgeberzyklus A-//, d. h. das Einheitszeitintervall der empfangenen Modulation. Wenn eine Zustandsänderung vor dem Bezugsimpuls auftritt, wird die Dauer des Taktgeberzyklus, in dem sie erscheint, auf (k — X)If verringert. Wenn eine Zustandsänderung nach dem Bezugsimpuls erscheint, wird die Dauer des Zyklus, in dem sie erscheint, auf den Wert (k ~f l)//erhöht. Die Synchronlage zwischen der empfangenen Modulation und dem Taktgeber ist erreicht, wenn die Zustandsänderungen der Modulation sich im wesentlichen gleichmäßig zu beiden Seiten der Zeitpunkte verteilen, in denen die Bezugdmpulse erscheinen, die dann »Bezugszeitpunkte« für die Zustandsänderung der empfangenen Modulation darstellen. Der Binärzähler steuert bei jeder Rückkehr auf Null die Abgabe eines Abtaslimpulses, der dann in der Nähe der Mitte jedes der Einheitsintervalle der Modulation erscheint.

Es gibt verschiedene bekannte Ausführungsformen solcher Generatoren, von denen die nachstehenden angeführt werden können:

Aufsatz von W. Widl, »An Experimental Data Transmission Sysf.m«, in der schwedischen Zeitschrift »Ericsson Review«, 1962, Band 39, Nr. 3, S. 62 bis 71, insbesondere S. 65 und 66 unter Bezugnahme auf F ig. 5;

Buch »Data Transmission«, von W. R. B c η η e t und J. R. D a ν e y, Verlag McGraw Hill Book Company, New York, 1965, Kapitel »Methods of Synchronization«, S. 261 und F i g. 14-1;
Aufsatz »Synchronous Internal Clock«, von R. Ö e-

te rs und A.W. M aholock, in der Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 10. Nr. 6, November 1967, S. 716/717.

Die dort beschriebenen Taktgeber unterscheiden sich voneinander nur durch den inneren Aufbau der

ίο Synchronisierschaltung sowie durch den Wert des Koeffizients k (32 bzw. 64 in den beiden zuerst genannten Beispielen), wobei dieser Wert die Zahl der Stufen des Binärzählers bestimmt.

Bei allen diesen bekannten Ausführungsformen hängt die für die Ausbildung der Synchronlage erforderliche Zeit sowohl von der Form der von der Sendeseite des Übertragungskanals kommenden Modulation (d. h. von der Zahl der während einer gegebenen Anzahl von übertragenen Einheitsintervallen auftretenden Zustandsänderungen) als a«cn von der Art und dem Grad der in der am Eingang der Empfangsschaltungen empfangenen Modulation vorhandenen Verzerrungen und schließlich auch von der Phasenverschiebung der ersten auftretenden Zustandsänderung gegenüber dem

:<5 Beginn des betreffenden Bezugszyklus ab, wobei im ungünstigsten Fall die Zustandsänderung in der Nähe des Anfangszeitpunkts eines Taktgeberzyklus erscheint, der dann um nahezu die Hälfte eines Einheitsintervalls gegen die empfangene Modulation phasenverschoben ist.

Im folgenden werden mit T(O), 7(1).. .7(2» ')· ■ ■ T{2") die Zeitpunkte in jedem Zählerzyklus bezeichnet, in denen der Zähler die Zustände O, 1...2" '...2" erreicht. Der Zeitpunkt T(Qi) ist der Anfangszeitpunk; des Zyklus, und 7(2"-') ist der zuvor erwähnte Bezugszeitpunkt.

Wenn die empfangene Modulation ke.ne Verzerrung aufweist, entspricht die zur Ausbildung der Synchronlage erforderliche Zeit höchstens dem Durchgang von 2" ^l Zustandsänderungen, der Modulation (also beispielsweise 16 Zustandsänderungen, wenn k — 32). Wenn nämlich die erste Zustandsänderung kurz nach dem Anfangszeitpunkl 7(0) einej Taktgeberzyklus aufgetreten ist, wird die Dauer des Zyklus auf (k - I)/ f gebracht, so daß die zweite Zustandsänderung etwas nach dem Zeitpunkt 7(1) eines späteren Zyklus erscheint, die dritte Zustandsänderung etwas nach einem Zeitpunkt 7(2) usw., wobei alle Zustandsänderungen den Taktgeber um 1// vorstellen, bis die Zustandsänderung (2""¹ -f- 1) die kurz nach einem Bezugszeitpunkt 7(2»-') erscheint, den Taktgeber um 1// zurückstellt.

Die folgenden Zustandsänderung^ lägen dann in der Nähe der Bezugszeitpunkte späterer Zyklen, und zwar abwechselnd davor und dahinter.

Das Auftreten einer systematischen und/oder zufälligen Verzerrung kann die Ausbildung der Synchronlage verzögern. Wenn beispielsweise die erste Zustandsänderung etwas nach einem Zeitpunkt 7(0) erschienen ist und die zweite Zustandsänderung dann mit einer voreilenden Verzerrung auftritt, die größer als diejenige der ersten Zustandsänderung ist, besteht die Möglichkeit, daß sie vor dem Zeitpunkt 7(0) des Taktgeberzyklus zur Wirkung kommt, in dem sie hätte erscheinen sollen, d.h. also nach dem Zeitpunkt 7(2"-') des vorhergehenden Zyklus, so daß sie eine Phasenkorrektur (Rückstellung um \jf) verursacht, die entgegengesetzt zu der Phasenkorrektur (Vorstellung um I//)

ist, die von der ersten Zustandsänderung ausgelöst Schallung enthält, welche in der Gatteranordnung die

wurde. Verbindung zwischen ihrem ersten Eingang und ihrem

Es kann somit eine Folge von abwechselnd entgegen- Ausgang in Abhängigkeit von dem augenblicklichen

gesetzten Korrekturen entstehen, wodurch die Aus- Binärzustand der an diesen Ausgängen der letzten

bildung der Synchronlage verzögert, wenn nicht gar 5 Stufen des Binärzählers abgegebenen Signale und von

verhindert wird. dem Binärzustand einer von der Gesamtheit dieser

Ein besonders ungünstiger Fall besteht dann, wenn Signale und der Steuerimpulse gesteuerten bistabilen

die Modulation nur mit einer unsymmetrischen Ver- Kippschaltung sperrt oder öffnet,

zcrrung behaftet ist und eine erste Zustandsänderung Die Wirkung der Anordnung nach der Erfindung

kurz nach einem Zcitpunkl T(O) mit einer Nacheilung io beruht darauf, daß die Gatteranordnung die Eingabe

erscheint. Die nächste Zustandsänderung, die mit einer der auf Grund der Zustandsänderung der Modulation

Voreilung erscheint, tritt dann vor einem Zcitpunkl erzeugten Steuerimpulse in den Taktgeber steuert und

7(0) auf, und sie verursacht eine Phasenkorrektur, die die übertragung der im letzten Abschnitt des Zyklus

entgegengesetzt zu der Phasenkorrektur ist, welche die erscheinenden Steuerimpulse zu dem Taktgeber ver-

crstc Zustandsänderung ausgelöst hatte. Alle ungerad- 15 hindert, wenn der vorhergehende Steuerimpuls in dem

zahligcn Zustandsänderung^ erscheinen dann nach entsprechenden ersten Abschnitt des gleichen Zyklus

einem Zeitpunkt 7"(O), und alle geradzahligen Zuslands- oder eine vorhergehenden Zyklus erschienen ist.

änderungen erscheinen vor einem Zcitpunkl T(O). so Die Anzahl der verwendeten aufeinanderfolgenden

daß der Synchronisationsvorgang nicht eingeleitet letzten Stufen des Binärzählers hängt von der gc-

wcrdcn kann, und zwar sogar bei verhältnismäßig ao wünschten Synchronisicrungsgenauigkeit ab. Wenn

kleinen Graden unsymmetrischer Verzerrung. Wenn beispielsweise die beiden letzten Stufen verwendet

beispielsweise die erste Zustandsänderung in einem werden, wird die Übertragung der im letzten Viertel

Zeitpunkt eines Taktgeberzyklus erschienen ist. der eines Zyklus erscheinenden Steuerimpulse zu dem

von einem Zeitpunkt T(Q) durch ein Zeitintervall ge- Taktgeber verhindert, wenn der vorhergehende Steucr-

trcnnt ist. das kleiner als der Bruchteil \jk des Einheits- as impuls im ersten Viertel des gleichen oder eines vorhcr-

intcrvalls der Modulation ist, genügt es, daß der Grad gehenden Zyklus erschienen ist.

der unsymmetrischen Verzerrung größer als l//t isl Fin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

(beispielsweise in der Größenordnung von 4°/„, wenn Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

k den Wert 32 hat), um die Einleitung des Synchronise- F i g. 1 das Prinzipschema einer Synchronisieranord-

lionsvorgangs zu verhindern, so daß der Taktgeber 30 nung nach der Erfindung,

dann im wesentlichen gCEenphasig zu der empfangenen F i g. 2 das Blockschaltbild eines Teils der Anord-

Modulation bleibt. nung von F i g. 1 gemäß dem Stand der Technik,

Die Synchronlage zwischen dem Taktgeber und der F i g. 3 das Blockschaltbild eines einen wesentlichen empfangenen Modulation kann sich also nur dann Bestandteil der Erfindung darstellenden Teils der Anausbilden, wenn der unsymmetrischen Verzerrung eine 35 Ordnung von F i g. 1 und

ausreichende systematische oder zufällige Verzerrung F i g. 4 eine Reihe von Diagrammen zur Erläuterung

überlagert ist. Es kann dann vorkommen, daß mehrere der Wirkungsweiscdererfindungsgcmäßcn Anordnung,

aufeinanderfolgende, geradzahlige und ungeradzahligc Bei der nachfolgenden Beschreibung sind die folgen-

Zustandsänderungen alle entweder vor oder hinler den Voraussetzungen getroffen:

dem Zeitpunkt T(I" ') der betreffenden Zyklen zu 40 Mit Zustand Z und Zustand U sind die beiden (die

liegen kommen und aufeinanderfolgende Phasen- Binärwerte O und 1 darstellenden) stabilen Zustände

korrekturen in gleicher Richtung verursachen, so daß bezeichnet, welche die an verschiedenen Punkten der

dann die Zustandsänderungcn nicht mehr in den kri- Schaltungen von Fig. 1. 2 und 3 erscheinenden

tischen Zonen erscheinen, die in unmittelbarer Nähe Signale annehmen können, wobei der Zustand Z einem

zu beiden Seiten der Zeitpunkte T(O) liegen. 45 niedrigen Potential entspricht, und der Zustand 0

Es ist also ersichtlich, daß die Ausbildung der Syn- einem Potential, das höher als das Potential des Zu-

chronlage zwischen dem Taktgeber und der empfange- stands Z ist.

nen Modulation sehr lang dauern und manchmal un- Die Steuerimpulse, die durch die Zuslandsänderun-

möglich sein kann, wenn ein Vorgang der zuvor be- gen erzeugt werden, welche dem übergang der Signale

schriebencn Art stattfindet. 50 vom Zustand Z in den Zustand 0 entsprechen, werden

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer als positive Impulse sehr kurzer Dauer angesehen.

Taktgeber-Synchronisieranordnung, welche die Aus- Die logischen Und-Gatter und Oder-Gatter sowie

bildung der Synchronlage zwischen einem Taktgeber die bistabilen Kippschaltungen (Flip-Flops) arbeiten

der zuvor beschriebenen Art und einer mit Verzerrung nach den Regeln der positiven Logik,

behafteten ankommenden isochronen Modulation im 55 Die Einstelleingänge der bistabilen Kippschaltungen

allgemeinen Fall erleichtert und in gewissen ungilnsti- werden mit A und ihre Rückstelleingänge mit B be-

gen Fällen ermöglicht. zeiihnet, während ihre Ausgänge mit Q bzw. Q be

Nach der Erfindung wird dies bei einer Taktgeber- zeichnet werden. Eine Kippschaltung befindet sich ir

Synchronisieranordnung der eingangs angegebenen der Ruhestellung, jvenn ihr Ausgang Q im Zustand 2

Art dadurch erreicht, daß eine elektronische Gatter- 60 und ihr Ausgang Q im Zustand V ist; sie befindet siel

anordnung vorgesehen ist, die an einem ersten Eingang in der Arbeitsstellung, wenn ihr Ausgang Q im Zu

die Steuerimpulse empfängt und einen Ausgang auf- stand U und ihr Ausgang Q im Zustand Z ist.

weist, der mit dem zweiten Eingang der Synchronisier- Die Ansprechzeit der verschiedenen Kippschaltun

j schaltung verbunden ist. daß die Gatteranordnung gen ist klein gegen die Folgeperiode der vom Generato

S mehrere weitere Eingänge aufweist, die an die Aus- 65 abgegebenen Impulse mit der Frequenz/, beispitls

j g£ngc einer entsprechenden Anzahl der aufeinander- weise kleiner als Vs der Dauer 1//dieser Periode.

folgenden letzten Stufen des Binärzählers angeschlossen In Fig.1 wird die empfangene Modulation der

sind, und d^;'B ^k (jattcranordming eine logische ' Einfang 21 einer Bcgrcruer- und Zeildifferentialion:

schaltung 1 zugeführt, die an ihrer Ausgangsverbindung 131 für jede (positive oder negative) Zustandsänderung der Modulation einen positiven Steuerimpuls (nachfolgend mit (//) bezeichnet) abgibt.

Wenn zunächst angenommen wird, daß bei der Anordnung von F i g. 1 eine direkte Verbindung zwischen de>". Punkten 31 und 35 besteht, und wenn man gleichzeitig annimmt, daß die Verbindungen 132 und 133 unterbrochen sind, wird das Schaltungsteil 6 von F i g. 1 nicht verwendet. Die Gesamtheit der Schaltungsteilc 2. 3, 4,5 bildet dann einen synchronisierten Taktgeber bekannter Art, dessen Fingang 102 die \on der Anordnung 1 abgegebenen Impulse // zugeführt werden. Dieser Taktgeber gibt am Ausgang 25 synchronisierte Impulse Ie ab.

Dieser Taktgeber enthält:

einen Quarzoszillator 2. der Impulse Iu abgibt, deren Folgefrequcnz. /"ein ganzzahliges Vielfaches kF der Ncnnmodulationsgeschwindigkcit F der empfangenen Modulation ist, wobei der Faktor k hier die Form 2" ' hat;

einen aus η Stufen gebildeten Binärzählcr4 mit einem Fingang und Ausgängen, von denen nur die mit 120 bzw. 121 bezeichneten Ausgänge der Stufen /ι I bzw. η dargestellt sind; eine Synchronisicrschaltung 3 mit drei Eingängen und einem Ausgang, die an ihrem ersten I ingang 101 die vom Generator 2 gelieferten Impulse ///, an ihrem zweiten Eingang 102 die von der Anordnung ! abgegeben«"" Steuerimpulse // und an einem dritten eingang 103 das am Ausgang 121 erscheinende Signal empfängt, während ihr Ausgang 104 mit dem Fingung des Zählers 4 verbunden ist;

eine Zeitdiffercntiationsschaluing 5, deren Umgang über die Verbindung 123 an den Ausgang 121 des Zählers 4 angeschlossen ist. und dir an ihrem Ausgang 25 bei jeder Rückkehr des Zählers 4 in den Zählerstand Null einen synchronisierten Impuls abgibt.

Die Fynchronisierschaltung 3 ist eine Koinzidenzschaltung, die in F i g. 2 dargestellt ist und folgende Bestandteile enthält:

eine Differcntiationsschaltung 10, die über eine Polaritätsumkchrstufe 11 an den Fingang 103 der Anordnung 3 abgeschlossen ist. und einen positiven Impuls Ir, »Hczugsimpuls« genannt, abgibt. wenn der Ausgang 121 der «-ten Stufe des Zählers4 im Zeitpunkt 7X2»¹) jedes Zyklus des Zählers 4 vom Zustand U in den Zustand Z geht: eine Zeildifferentiationsschaltung 12. die einen positiven Impuls Iz abgibt, wenn der Ausgang 121 der /Men Stufe des Zählers 4 im Zeilpunkt 7(2") jedes Zyklus, d. h. bei jeder Rückkehr des Zählcrs4 in den Zählerstand 0, vom Zustand Z in den Zustand t/geht,

eine bistabile Kippschaltung 13. die an ihrem mil der Klemme 102 verbundenen Fingang A die von der Schaltung 1 abgegebenen Steuerimpulse It und an ihrem Eingang B über ein Oder-( iattei 14 die von den Schaltungen 10 und 12 abrcgcbcncn Impulse Ir bzw. Iz empfängt; ein Und-Gatter 15, dessen erster Eingang an den Ausgang Q der Kippschaltung 13 angeschlossen ist, und dessen zweiter Eingang die von der Schaltung 10 abgegebenen Impulse Ir empfängt, wobei dieses Und-Gattcr für einen Impuls Ir geöffnet ist. wenn ein in der ersten Hälfte des betreffenden Taktgeberzyklus erschienener Impuls Ii den Ausgang Q vom Zustand Z in den Zustand U gebracht hat;

ein Und-Gatter J6, dessen erster Eingang an den Ausgang Q der Kippschaltung 13 angeschlossen ist, und dessen zweiter Eingang die von der Schal tung 12 abgegebenen Impulse Iz empfängt, wobei das Und-Ciattcr 16 für einen Inipuls Iz geöffnet ist. wenn kein Impuls It in der zweiten Hälfte des betreffenden Taklgcbcr/.yklus erschienen ist, weil dann der Ausgange im Zustand V geblieben ist; ein Oder-Gatter 17, dessen drei Fingänge an den Ausgang des Oszillators 2, an den Ausgang des Und-Gatlers 15 bzw. an den Ausgang des Und-(iattcrs 16 angeschlossen sind, wobei das Odcr-Gat'.cr 17 die von den Schaltungstcilen 1, 10 bzw. 12 gelieferten Impulse Iu, Ir bzw. I: über die Aiisgangsklemme 104 der SynchronisicrsehallungA» zum fingang des Zählers 4 liefert.

Wenn der zu einem Zyklus mit der Nummer N

gehörende Impuls It erscheint, geht die Kippschaltung 13 in die Arbeitsstellung, und ihr Ausgang Q geht vom Zustand Z in den Zustand U. Fin im Zeitpunkt 7"(2" ') des ZyklusJV erscheinender Impuls/r (W) wird gleichzeitig dem Und-Gattcr 15 und dem Fin gang B der Kippschaltung 13 zugeführt, wobei die Kippschaltung 13 in den Ruhezusland geht, jedoch mit einer so großen Verzögerung gegenüber dem Zeitpunkt des Frscheincns des Impulses Ir(N). daü dieser Impuls über die Gatter 15 und 17 zum Fingang des Zählers 4 übertragen wird. Dieser Impuls IaBt den Zähler um eine Einheit weitergehen und stellt somit den Taktgeber um ein Zeitintervall l//vor.

Am F'nde des Zyklus mit der Nummer N befindet sich die Kippschaltung 13 im Ruhezustand, ihr Aus gang Q ist im Zustand U, und der im Zeitpunkt 7(2") dieses Zvklus erscheinende Impuls Iz(N) wird über die Gatter 16 und 17 zum Fingang des Zählers 4 übertragen, wodurch dci Taktgeber erneut um Mf vorgestellt wird.sodaüdicDauerdcsZyklus /Vauf(2" 2)1 f verringert wird, d. h. auf (14//), falls /1 gleich 4 ist.

Wenn im Zyklus mit der Nummer (JV ^; 1) der Impuls Ir(N ■ 1) im Zeitpunkt 7(2" ') erscheint, befindet sich die Kippschaltung 13 im Ruhezustand, und dieser Impuls wird vom Und-Gattcr 15 gesperrt. Wenn der Impuls l(N > 1) erscheint, geht die Kippschaltung 13 in den Arbcitszusland, und ihr Ausgang Q geht vom Zustand C in den Zustand Z, so daß der Impuls Iz(N ' 1). wenn er im Zcifpunkt 7*(lf>) erscheint, vom Und-Gattcr 16 blockier! wird und die Dauer des Zyklus mit der Nummer (N \ 1) somit gleich 2"// gemacht wird, d h. gleich (k \ 1)//(oder 16//im vorliegenden !'all).

Daraus folgt, daß die beiden von den Impulsen It(N) und IHN i 1) erzeugten aufeinanderfolgenden Pha senkorrektüren sich gegenseitig aufheben und die Phasenverschiebung zwischen dem Taktgeber und der empfangenen Modulation unverändert bleibt. Wenn sich ein solcher Vorgang wiederholt, kann die Synchronisation beträchtlich verzögert werden und in gewissen Fällen besteht die Gefahr, daß sie überhaupt nicht eintritt. Wie nachstehend erläutert wird, ergibt die Erfindung eine Veruessening gegenüber den Taktgebern liekanntcr Art, welche die Einleitung des Syn-

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chronisationsvorgangs in bestimmten zuvor erwähnten zweite Eingang im Zustand U ist, wenn sich also

ungünstigen Fällen ermöglicht. wenigstens eine der beider, letzten Stufen des

Es soll nun gezeigt werden, wie die Einfügung der Zählers 4 in der Arbeitsstellung befindet (zweites,

elektronischen Gattcranordnung6 zwischen den An- drittes u.id viertes Viertel der Zyklen des Zählers 4);

Schlüssen 131 und 135 von F i g. 1 die Vermeidung des 5 eine bistabile Kippschaltung 305, die von der

soeben erläuterten Nachteils ermöglicht. Die Anord- Ruhestellung in die Arbeitsstellung geht, wenn ein

nung 6 hat die Aufgabe, die Übertragung der von der über das Und-Gatter 302 übertragener Impuls //

Schaltung 1 abgegebenen Impulse It zu der Synchroni- zum Eingang A gelangt, wobei der Ausgang β

sierschaltung 3 zuzulassen oder zu sperren, je nachdem, dann vom Zustande/ in den Zustand Z geht,

in welchem Teil des Taktgeberzyklus diese Impulse io während diese Kippschaltung in die Ruhestellung

erscheinen. zurückgeht, wenn ein über das Und-Gatter 303

Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß die elektronische übertragener Impuls // dem Eingang zugeführt Gattcranordnung 6 zwischen dem AusgangsanschluD wird, wobei der Ausgang Q dann vom Zustand Z

131 der (die Steuerimpulse // abgebenden) Schaltung 1 in den Zustand U geht;

und der zum Eingang 102 der Synchronisierschaltung 3 15 ein Oder-Galter 306 mit drei Eingängen, an wel-

führenden Verbindung 135 eingefügt ist. ehe die an den Ausgängen 120 und 121 des Zäh-

Die nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 3 lers 4 bzw. die am Ausgang der Kippschaltung 305

näher beschriebene Anordnung 6 könnte auch in Vcr- erscheinenden Signale angelegt werden, und deren

bindung mit jedem anderen Taktgeber verwendet wer- Ausgang 34 mit dem nicht an die Klemme .11 an-

dcn. bei welchem das zuvor erläuterte digitale Syn- ao geschlossenen Eingang des Oder-Gatters 20 ver-

chronisierverfahren angewendet wird, beispielsweise bunden ist, wobei sich der Ausgang 34 im Zu-

fnit irgendeinem der Taktimpulsgeneratoren, die in den stand U befindet, wenn wenigstens eine der

zuvor angeführten Veröffentlichungen beschrieben sind. Klemmen 32 und 33 oder der Ausgang der Kipp-

Die Anordnung 6 (F i g. 3) enthält ein Und-Gatter schaltung 305 im Ruhezustand ist. 20 und eine Koinzidenzschaltung, die durch die Ge- as

samtheit der übrigen Bestandteile der Anordnung 6 F i g. 4 zeigt eine Reihe von Diagrammen, welche

gebildet ist, die den Betrieb des Und-Gatters steuert die Wirkungsweise der Anordnung 6 für den Fall er-

und drei Eingänge 31. 32, 33 sowie einen Ausgang 34 läutern, daß ein erster Impuls // (N) im ersten Viertel

aufweist. eines Taktgeberzyklus (Zyklus Nummer N) erschienen

Das Und-Gatler 20 besitzt einen ersten Eingang, 30 ist und daß der folgende Impuls It(N f 1) im letzten

dem die von der Schaltung 1 abgegebenen Steuer- Viertel eines späteren Taktgeberzyklus (hier im Zyklus

impulse// über die Klemme31 zugeführt werden, Nummer[N \ I]) erschienen ist. Außerdem ist ange-

cinen zweiten Eingang, der an den Ausgang 34 eines nommen, daß während des Zyklus Nummer (W 1)

Oder-Gatters 306 angeschlossen ist, und einen Aus- keine Zustandsänderung aufgetreten ist, und daß der

gang 35, der mit dem Eingang 102 der Synchronisier- 35 Faktor k den Wert 15 hat.

schaltung 3 verbunden ist, wobei das Und-Gatter 20 Die Diagramme 4a bis 4j zeigen jeweils als Funktion

für die von der Schaltung 1 abgegebenen Steuerimpulse der Zeit:

// geöffnet oder gesperrt ist, je nachdem, ob sich das 4a: Fortschaltezustand des Zählers 4,

am Ausgang34 erscheinende Signal im Zustand U 4b: Die vom Oszillator 2 abgegebenen Impulse Iu,

oder im Zustand Z befindet. 40 4c: Die zuvor erwähnten Impulse //(/V) und

Dem Eingang 31 der Anordnung 6 werden die It(N f 1), _ Steuerimpulse// zugeführt. Die beiden Eingänge 32 4d: Das am Ausgang β der Kippschaltung 13 der

und 33 dieser Anordnung sind mit den Ausgängen 120 Synchronisierschaltung 3 (F i g. 2) erscheinende Signal,

bzw. 121 des Zählers 4 verbunden, d. h. mit den Aus- 4e: die während der Zyklen /V - 1, N und N f 1

gangen der beiden letzten Stufen des Zählers 4. die sich 45 erscheinenden Impulse Ir und Iz, wobei diejenigen

im Zustand i/befinden, wenn diese Stufen in der Ruhe- Impulse, die zum Zähler 4 übertragen werden, in das

stellung sind. Diagramm 4b an den Stellen Al, bl, Λ3 eingetragen

Die Anordnung 6 enthält ferner: sind, während diejenigen Impulse, die von der Synchronisierschaltung 3 im Zusammenwirken mit der

ein Und-Gatter 301, dessen beiden Eingängen die 50 Anordnung 6 gesperrt werden, durch einen Schräe-

an den Ausgängen 120 bzw. 121 des Zählers 4 er- strich durchgestrichen sind,

scheinenden Signale zugeführt werden, wobei sich 4f: das am Ausgang ρ der Kippschaltung 305 erder Ausgang des Und-Gatters 301 im Zustand U scheinende Signal,

befindet, wenn diese beiden Stufen gleichzeitig in 4g: das an der Ausgangsklemme 120 des Zahlers 4

der Ruhestellung sind, während er sich im Zu- 55 erscheinende Signal,

stand Z befindet, wenn wenigstens eine dieser 4h: das an der Ausgangsklemme 121 des Zählers 4

Stufen in der Arbeitsstellung ist; erscheinende Signal,

ein Und-Gatter 302, das für die an seinem ersten 4j: das am Ausgang 34 des Oder-Gatters 306 er-

Eingang ankommenden Impulse // geöffnet ist, scheinende Signal, wobei die Zeitintervalle, in denen

wenn der mit dem Ausgang des Und-Gatters 301 60 die Impulse // durch die Anordnung 6 gesperrt sind,

verbundene zweite Eingang im Zustand U ist, schraffiert sind.

wenn also die beiden letzten Stufen des Zählers 4 Im unteren Teil der Figuren ist die Dauer der

gleichzeitig in der Ruhestellung sind (t-stes Viertel Zyklen N — 1, N und N + 1, ausgedrückt ab Funk-

der Zyklen des Zählers 4); tion von k und 1//, angegeben,

ein Und-Gatter 303, das für die an seinem ersten 05 Wie die Diagramme 4g und 4h zeigen, befindet sich

Eingang ankommenden Impulse// eröffnet ist, während der drei ersten Viertel jedes Zyklus wenigstens

wenn der über eine Polaritätsumkehrstufe 304 mit eine der beiden letzten Stufen des Zählers 4 in der

dem Ausgang des Und-Gatters 301 verbundene Ruhestellung; der Ausgang 34 des Oder-Gatters 306

(Diagramm 4j) ist dann im Zustand U, so da« das Wenn der Grad d der unsymmetrischen Verzerrung

Und-Gatter20 für alle Impulse// geöffnet ist, die der Modulation, ausgedrückt in Prozent zwischen den während der drei ersten Viertel jedes Taktgeberzyklus nachstehend angegebenen Grenzen liegt: erscheinen.

Daraus folgt: Wenn der Impuls It(S) eintrifft (im 5 100(1 t-/?i) 100(1 \-m)

ersten Viertel des Zyklus /V), wird er über das Und- < d < I 25 (I)

Gatler 20 zum Eingang 102 der Synchronisierschal- ^{k k}

tung3 übertragen, welche den im Zeitpunkt 7\8) erscheinenden impuls Ir(N) über den Ausgang 104 zum erscheint die nächste Zustandsänderung zwai^läufig Eingang des Zählers 4 schickt, wobei dieser Impuls den io im letzten Viertel des gleichen Zyklus oder eines Taktgeber um 1// vorstellt (Diagramme 4e und 4b). späteren Zyklus.

Andererseits befinden sich während des ersten Vier- Aus der Beziehung (1) können, je flach den Werten

tels des Zyklus N die beiden letzten Stufen des Zählers 4 von mi und k, die Grenzwerte des Grades der unsymgleichzeiiig in der Ruhestellung, und der Ausgang ties metrischen Verzerrung ermittelt werden, zwischen Und-Gattcrs 301 ist im Zustand U. Dies hat zur Folge, «5 denen die beschriebene Anordnung zur Einleitung des daß das Und-Gatter 302 für den Impuls It(N) geöffnet Synchronisiervorgangs eingreift, ist, der somit zum Hingang A der Kippschaltung 305 Als erstes Beispiel sei angenommen, daß k den Wert

übertragen wird; diese geht dann in den Arbeitszu- (2* 1), also 31 hat, und daß m in der Größenordnung stand, u.id ihr Ausgang Q geht vom Zustand U in den von einigen Einheiten, beispielsweise 2, liegt; in diesem Zusta'r. ', Z (Piagramm 4f). ²⁰ Fa" ermöglicht die beschriebene Anordnung die Ilcr-

Währcnd des Endes des Zyklus /V und des Beginns stellung der Synchronlage für Grade unsymmetrischer des Zyklus N f 1 bleibt der Ausgang der Kippschal- Verzerrung, die zwischen etwa 10 und 35% enthalten lung 305 bis zum Eintreffen des Impulses // (N f- 1) sind, während beim Fehlen der Anordnung die Ausim Zustand Z, so daß beim Beginn des vierten Viertels bildung der Synchronlage für Verzerrungsgrade von des Zyklus N \ 1 der Ausgang der Kippschaltung 305 as mehr als etwa 10°/₀ unmöglich ist. und die Klemmen 120. 121 (Diagramme 4f, 4g, 4h) Als weiteres Beispiel sei der besonders ungünstig-

gleichzeitig im Zustand Z sind und daher das Und- Fall erwähnt, daß m sehr wenig von 0 verschieden ι ' Gatter 20 die Impulse // perrt. («1. h. verhältnismäßig klein gegen die Einheit ist); Γ·:·

Wenn der Impuls It (N f 1) erscheint, wird er von die zuvor angegebene Beziehung (1) gilt dann: dem Und-Gatter 20 gesperrt, doch ist das Und-Gatter 30

303 dann Eeöffnet. und es überträgt diesen Impuls 100 _{ 100 ,_c

It(N I 1) zum Eingangfl der Kippschaltung 305, die _k " _k ' "^{J K}-'

in ihre Ruhestellung zurückgeht. Der Ausgang der

Kippschaltung geht vom Zustand Z in den Zustand U, Wenn, wie zuvor angenommen wird, k den Wert J

der Ausgang34 (Diagramm4j) geht in den Zustand U, 35 hat, ermöglicht die beschriebene Anordnung die Au und das Und-Gatter 20 wird erneut für die Impulse // bildung der Synchronlage für Grade unsymmetrischer geöffnet, jedoch mit einer so großen Verzögerung Verzerrung, die zwischen einer unteren Grenze un.l gegenüber dem Zeitpunkt des Erscheinens des Impulses einer oberen Grenze liegen, die im wesentlichen etw* It(N t 1), daß dieser noch von dem Und-Gatter 20 3,3 bzw. 28,2°/„ betragen, während beim Fehlen der gesperrt wird und keine Rückstellung des Taktgebers 40 Anordnung der Synchronisiervorgang überhaupt nicht um Hf verursachen kann. eingeleitet werden kann.

Daraus folgt, daß die vom Impuls It(N) hervor- Wenn der Verzerrungsgrad J im wesentlichen gleich

gerufene Phasenkorrektur nicht durch ein Eingreifen dem einen oder dem anderen dieser Grenzwerte ist, des Impulses It(N V 1) aufgehoben werden kann, wie läßt sich die Wirkung der beschriebenen Anordnung es der Fall wäre, wenn die Anordnung 6 nicht vorhan- 45 folgendermaßen erläutern:

den wäre. Der Synchronisiervorgang kann daher ein- Im Falle des unteren Grenzwerts (3,3%) greift die

geleitet werden. Anordnung einmal ein. Die Zustandsänderung

Falls ein Impuls It(N \ 1) im letzten Viertel eines Nummer 2, die im letzten Viertel eines Taki^ber-Taktgeberzyklus erscheint, ohne daß der vorhergehende zyklus erscheint, kann keine Phasenkorrektur hervor-Impuls//(# \- 1) im ersten Viertel eines früheren 50 rufen, die der von der Zustandsänderung Nummer 1 Zyklus erschienen ist, bleibt die Kippschaltung 305 in verursachten Phasenkorrektur entgegengesetzt ist. Die der Ruhestellung, und ihr Ausgang bleibt im Zustand I/ Zustandsänderung Nummer 4 erscheint etwas nach (strichpunktierte Linie im Diagramm 4f), so daß das einem Zeitpunkt 7"(0), sowie auch alle folgenden Und-Gatter 2β fur den Impuls It(N + 1) geöffnet ist, geradzahligen und ungeradzahligen Zustandsändcrunwährend sich die Klemmen 120 und 121 des Zählers 4 55 gen. Die Synchronlage zwischen der Modulation und dann beide im Zustand Z befinden. dem Taktgeber ist nach dem Durchgang von 16 Zu-

Die durch die beschriebene Anordnung erzielte Ver- Standsänderungen hergestellt.

besserung bei Taktgebern der zuvor erwähnten Arten Im Fall des oberen Grenzwerts (28,2%) greift dk

wird besonders aus der nachstehenden Erläuterung Anordnung sechzehnmal ein. Die geradzahliger! erkennbar, die sich auf den ungünstigen Fall einer 60 Zustandsänderungen 2,4 bis 16 werden nicht benutzt Modulation bezieht, die nur mit einer unsymmetri- und die Synchronlage stellt sich nach dem Durchganf sehen Verzerrung behaftet ist, wenn eine erste Zu- von 30 Zustandsänderungen ein. stanusänderung im ersten Viertel eines Taktgeher- Aus den zuvor angegebenen Beispielen ist erkennbar

zyklus auftritt. daß die erfindungsgemäße Anordnung eine Erweiteruni Es wird angenommen, daß diese Zustandsänderung ⁶5 des Bereichs der Grade unsymmetrischer Verzerrung in einem Zeitpunkt erscheint, der vom Zeitpi ikt Γ(0) für welche die Herstellung der Synchronlage zwischei des Zyklus durch ein Zeitintervall m/f getrennt ist, dem Taktgeber und der empfangenen Moduiatioi wobei m zwischen 0 und 2»"¹ liegt nocjrmöglich ist, um etwa 25 % ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Taktgeber-Synchronisieranordnung für den Empfang von isochron binär modulierten Signalen mit Einrichtungen, weiche aus jeder Zustandsänderung der Modulation einen Steuerimpuls kurzer Dauer ableiten, einem empfangsseitigen Generator, der periodische Impulse mit einer Folgefrequenz erzeugt, die ein ganzzahliges Vielfaches des Nennwertes der Modulationsgeschwindigkeit ist, einer Synchronisierschaltung, die an einem ersten Eingang die periodischen Impulse des Generators und an einem zweiten Eingang wenigstens einen Teil der Steuerimpulse empfängt und an einem Ausgang Fortschalteimpulse zum Eingang eines Binärzählers liefert, wobei die Synchronisierschaltung einen dritten Eingang aufweist, der an einen Ausgang der letzten Stufe des Binärzählers angeschlossen ist, und mit einer Anordnung, über welche «.kr Ausgang der letzten Stufe des Binärzählers mii einer Verbraucherklemme verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß eine elektronische Gatteranordnung (6) vorgesehen ist, die an einem ersten Eingang (31) die Steuerimpulse empfängt und einen Ausgang (35) aufweist, der mit dem zweiten Eingang (102/ der Synchronisierschaltung (3) verbunden ist, daß die Gatteranordnung (6) mehrere weitere Eingänge (32, 33) aufweist, die an die Ausgänge (120, 121) einer entsprechenden Anzahl de- aufeinanderfolgenden letzten Stufen des Binärzählers (4) angeschlossen sind, und daß die Gatteranordnung eine Ionische Schaltung enthält, welche in der Gatleranordnung (6) die Verbindung zwischen ihrem ersten Eingang (31) und ihrem Ausgang (35) in Abhängigkeit von dem augenblicklichen Binärzustand der an diesen Ausgängen (120, 121) der letzten Stufen des Binärzählers abgegebenen Signale und von dem Binärzustand einer von der Gesamtheit dieser Signale und der Steuerimpulse gesteuerten bistabilen Kippschaltung (305) sperrt oder öffnet.

2. Synchronisieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatteranordnung (6) ein Und-Gatter (20) enthält, dessen Ausgang (35) mit dem zweiten Eingang (102) der Synchronisierschallung (3) verbunden ist, dessen erster Eingang mit der Klemme (31) verbunden ist, welche die Steuerimpulse empfängt, und dessen zweiter Eingang an dem Ausgang (34) eines Oder-Gatters (306) angeschlossen ist, daß die ersten Eingänge (32, 33) des Oder-Gatters (306) mit den Ausgängen (120, 121) der letzten Stufen des Binärzählers (4) verbunden sind und daß ein weiterer Eingang des Oder-Gatters (306) mit einem Ausgang der bistabilen Kippschaltung (305) verbunden ist, deren Zustand von der Gesamtheit der der Klemme (31) zugeführten Steuerimpulse und der den ersten Eingängen (32, 33) des Oder-Gatters (306) zugeführten Signale gesteuert wird.

3. Synchronisieranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der bistabilen Kippschaltung (305) drei weitere Und-Gatter (301, 302, 303) vorgesehen sind, von denen das erste Und-Gatter (301) Eingänge aufweist, die jeweils mit einem der ersten Eingänge (32, 33) des Oder-Gatters (306) verbunden sind, daß die beiden anderen Und-Gatter (302, 303) jeweils mit einem Eingang an die die Steuerimpulse empfangende Klemme (31) angeschlossen sind, daß der Ausgang des ersten Und-Gatters (301) einerseits direkt mit dem zweiten Eingang des zweiten Und-Gatters (302) und andererseits über eine Poiaritätsumkehrstufe (304) mit dem zweiten Eingang des dritten Und-Gatters (303) verbunden ist, und daß der Ausgang des zweiten Und-Gatters (302) mit dem einen Steuereingang (A) und der Ausgang des dritten Und-Gatters (303) mit dem andern Steuereingang (B) der bistabilen Kippschaltung (305) verbunden sind.

4. Synchronisieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Ableitung der Steuerimpulse aus jeder Zustandsänderung der Modulation eine Begrenzer- und Zeitdifferentiierschaltung(l) enthalten, deren Eingang (21) die isochron binär modulierten Signale zugeführt werden, und deren Ausgang mit dem ersten Eingang (31) der Gatteranordnung (6) \erbunden sind.

5. Synchronisieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, über weiche der Ausgang (121) der letzten Stufe des Binärzählers (4) mit der Verbraucherklemme (25) verbunden ist, eine Zeitdifferentiierschaltung (5) enthält.