DE2040874A1

DE2040874A1 - Einrichtung zur Nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE2040874A1
Application number: DE19702040874
Authority: DE
Inventors: Peter Leuthold
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1971-04-08
Also published as: FR2060666A5; DK130499C; CA937995A; AT307513B; JPS502222B1; BE755162A; DE2040874B2; NO131046C; NL7012386A; CH509020A; NO131046B; SE364416B; GB1326055A; DK130499B

Description

PHN. 4220

Dr. Herbert Scholz

Patentanwalt

Anmelder: .N.Y. Philip*' Gioei.an^cnf
Anmeldung vom» /\ ^ ο ''1

"Einrichtung zur Nachrichtenübertragung"

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Einrichtung zur Nachrichtenübertragung, enthaltend eine Nachrichtenquelle, eine Trägerschwingungsquelle, einen Modulator sowie ein an die Nachrichtenquelle angeschlossenes Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente, deren Inhalt mittels eines Steuergenerators durchgeschoben wird.

Eine Einrichtung zur Uebertragung zweiwertiger Impulse, die im Takt einer Taktfrequenz auftreten, wobei die Elemente eines digitalen Schieberegisters über Wägungsnetzwerke an eine Addiervorrichtung angeschlossen sind, weist für die Impulsübertragung besondere Vorteile auf (siehe die ältere niederländische Patentanmeldung 651^831 flHHHHHLs-Durch geeignete Bemessung der ¥ägungonetzwerke wird nämlich

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• *

ein Filter erhalten, das allen Anforderungen für die Impulsübertragung entspricht, wobei ausser der gewünschten Amplituden-Frequenzkennlinie auch die für die Impulsübertragung erforderliche lineare Phasen-Frequenzkennlinie auf einfache Weise erzielt werden kann, während ausserdem Uebertragungskennlinien, die z.B. nach den bekannten Nyquist-rKriterien zur Aufrechterhaltung äquidistanter Nulldurchgänge im Empfangssignal auch bei sich ändernden Betriebsverhältnissen, wie variierenden Taktfrequenzen optimal eingestellt sind, durch eine feste Kopplung zwischen Taktfrequenz und Schiebefrequenz beibehalten werden.

Ferner können zur Uebertragung kontinuierlicher Nachrichtensignale (analoger Signale) ähnliche mit Schieberegistern versehene Filter angewendet werden, wobei diese analogen Signale zunächst in einem Analog-Digital-Wandler nach einer Codierungsvorschrift in zweiwertige Impulse umgewandelt werden. Nach dem Filtervorgang in dem mit Wägungsnetzwerken versehenen Schieberegister erfolgt eine Decodierung der zweiwertigen Impulse, wodurch am Ausgang der hierzu verwendeten Decodierungsvorrichtung das nach der gewünschten Uebertragungskennlinie gefiltere analoge Signal erhalten wird (siehe die ältere niederländische Patentanmeldung 6602900, MBB^^B) ·

Derartige mit Schieberegistern und Wägungsnetzwerken versehene Filter eignen sich jedoch auch zur universellen Anwendung bei der Nachrichtenübertragung mit Hilfe einer inipulsmodulierten Trägerschwingung, wenn, wie in der niederländischen Patentanmeldung O706736 flflBSBSS' angegeben

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wurde, die zu übertragenden Impulse in einem digitalen Modulator auf eine rechteckige Trägerschwingung deren Frequenz einem ganzzahligen Vielfachen der halben Taktfrequenz entspricht, aufmoduliert werden_c Bei Verwendung eines beliebigen Modulationsverfahrens wie z.B. Amplitudenmodulation, Phasenmodulation oder Frequenzmodulation, kann dann der gewünschte Uebertragungsmodus, z.B. Doppelseitenband-, Restseitenband- oder Einseitenbandübertragung, eingestellt werden. Bei diesen Einrichtungen kann sogar, wenn die Trägerfrequenz dem genannten ganzzahligen Vielfachen der halben Taktfrequenz entspricht der Einfluss unerwünschter Modulationsprodukte innerhalb des Uebertragungsbandes durch Verwendung eines Korrekturnetzwerkes völlig korrigiert werden, so dass eine Impulsübertragung optimaler Güte erzielt wird (siehe die ältere niederländische Patentanmeldung

Derartige Nachrichtenübertragungseinrichtungen lassen sich mit Hilfe von logischen Schaltungen ohne Anwendung reaktiver Elemente realisieren und sind deswegen zur vollständigen Integrierung in einem Halbleiterkörper·besonders geeignet, wobei durch Verwendung der in der älteren niederländischen Patentanmeldung 6904458 BBUHI^HI beschriebenen Bauart eine grosse Betriebssicherheit und eine weitgehende Herabsetzung unerwünschter Erscheibungen wie z.B. Rückwirkungseffekte, Uebersprecheffekte und Störungen infolge Ungleichheiten zwischen Schaltungskomponenten untereinander erhalten werden, wodurch eine Impulsübertragung optimaler Güter, sogar bei Impulsfrequenzen von vielen MHz, erzielt wird.

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Die Erfindung bezweckt, ein anderes Konzept einer Uebertragungseinrichtung der eingangs ei^wähnten Art zu schaffen, wobei alle Vorteile der oben beschriebenen Uebertragungseinrichtungen kombiniert beibehalten werden und insbesondere eine universelle Anwendbarkeit erzielt wird, während ausserdem die Freiheit zur Festlegung der Trägerfrequenz erheblich vergrössert wird und trotzdem das Auftreten unerwünschter ModulEitionsprodukte innerhalb des Uebertragungsban.des völlig vermieden wird.

Die Uebertragungseinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschwingungsquelle ebenfalls an ein Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente angeschlossen ist, deren Inhalt mittels eines Steuergenerators durchgeschoben wird, während ferner ein Matrixnetzwerk vorgesehen ist, in dessen Knotenpunkte Modulationselemente aufgenommen sind, deren Eingänge sowohl mit den Schieberegisterelementen, in denen die Nachrichtensignale durchgeschoben werden, als auch mit den Schieberegisterelementen, in denen die Trägersignale durchgeschoben werden, verbunden sind, während an die Ausgänge der Modulationselemente Wägungsvorrichtungen angeschlossen sind und die unterschiedlichen Vägungsvorrichtungen mit einer gemeinsamen Addiervorrichtung verbunden sind, deren Ausgang den Ausgang der Einrichtung bildet.

An dieser Stelle sei bemerkt, dass man unter einem Matrixnetzwerk ein Gittergebilde versteht, das wenigstens zwei Kolonnen und zwei Reihen besitzt. Dabei können die verwendeten

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Schieberegister sowohl aus digitalen Schieberegistern mit einer Anzahl bistabiler Kippschaltungen als auch aus analogen Schieberegistern mit einer Anzahl kapazitiver Speicherstufen (kapazitive Schieberegister) aufgebaut, werden; in beiden Fällen wird der Inhalt der Scl.ieberegisterelemente im Takt des Steuergenerators durchgeschoben, so dass keine Dispersion der in den Schieberegistern vorhandenen Signale stattfindet. Als Modulationselemente werden vorzugsweise logische Schaltungen, insbesondere Selektionstore wie z.B. ^

UND-Tore, ODER-Tore und EXKLUSIV-ODER-Tore (Modulo-,2-Addierer) verwendet.

Im folgenden wird die Erfindung und ihre Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung als Modulator eines Ueberträgungssystems für zweiwertige, synchrone Informationsimpulse , ■ ™

Fig. 2 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einige Frequenzdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. h die Umhüllende des Frequenzspektrums eines mit Hilfe der Einrichtung gemäss Fig. 1 erzeugten Restseitenbandsignals, ·

Fig. 5 ein© modifizierte Einrichtung gemäss Fig.

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zur Erzeugung von Einseitenbandsignalen mit Hilfe der pseudo-ternären Codierung,

Fig. 6 eine modifizierte Einrichtung gemäss Fig. 1 mit einem Zusatzdämpfungsnetzwerk,

Fig. 7 eine modifizierte Einrichtung gemäss Fig. zur Erzeugung von frequenzmodulierten Signalen,

Fig. 8 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 7»

Fig. 9 eine modifizierte Einrichtung gemäss Fig. zur Erzeugung orthogonaler Signale,

Fig. 10 ein Blockschema der Funktionseinheit, die der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einrichtung zugrunde liegt,

Fig. 11 eine Parallelschaltung mehrerer Funktionseinheiten gemäss Fig. 10,

Fig. 12 einige Frequenzdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 1 als Amplitudenmodulator,

Fig. 13 einige geeignete Frequenzgänge zur Erzeugung pseudoternär codierter Impulsfolgen, die eine Einseitenbandmodulation nach der Phasenmethode zulassen,

Fig. 14 ein Funktionsschema der Einrichtung gemäss Fig. 7 zur Erzeugung von frequenzmodulierten Signalen,

Fig. 15 ©in Funktionsschema der Funktionseinheit, die der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einrichtung mit einer willkürlichen Anzahl Schieberegister zugrunde liegt.

Fig. 16 das Funktionsschema einer technisch be-

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deutungsvollen Konfiguration der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. I? schematisch das Prinzip zur Erzeugung bestimmter verzögerter Funktionen,

Fig. 18 das Funktionsschema einer erfindungsgemässen Einrichtung mit drei Schieberegistern zur,Erzeugung von Einseitenbandsignalen,.

Fig. 19 die schematische Ausführungsform der in Fig. 18 dargestellten Einrichtung zur Erzeugung yon Einseitenbandsignalen,

Fig. 20 das Blockschema eines bekannten N-Pfad-Filters (N = 3), ■

Fig. 21 das gemäss der Erfindung ausgebildete Funktion s schema des N-Pfad-Filters,

Fig. 22 die schematische Ausführungsform des in Fig. 21 dargestellten Funktionsschemas eines N-Pfad-Filters.

Fig. 23 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung einer Trägerfrequenzraster, -..-"■

Fig. Zh ein Frequenzdiagramm zur Erläuterung der Vorrichtung nach Fig. 23.

In Fig. 1 ist der Modulator eines Uebertragungssystems für zweiwertige, synchrone Nachrichtenimpulse angegeben. Das nutzbare Frequenzband liege beispielsweise zwischen 3OO bis 3300 Hz, und die liebertragungsgeschwindigkeit betrage 1200 Baud. Die zweiwertigen Nachrichtenimpulse der Nachrichtenquelle 1 fallen zeitlich mit den Pulsen einer Reihe äquidistanter Taktimpulse zusammen, die von einem

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Taktimpulsgenerator 2 mit einer Wiederholuiigsfrequenz f von beispielsweise 1200 Hz geliefert werden. Die Nachrichtenimpulse werden in ein Schieberegister k eingespeist, das aus einer Anzahl Schieberegisterelemente 5» 6, J_t 8, 9» 10, 11, 12, 13 und lh besteht. Die Schiebefrequenz f^ des Schieberegisters h ist ein ganzzahliges Vielfaches der Taktfrequenz f des Taktimpulsgenerators 2 und wird mit Hilfe eines mit dem Taktimpulsgenerator 2 gekoppelten Steuergenerators in Form eines Vervielfachers 3 erzeugt. Die Schiebefrequenz f-^ist z.B. das Doppelte der Taktfrequenz f und beträgt 2^00 Hz.

Die Trägerschwingungsquelle in Form eines Trägerimpulsgenerators 15 liefert eine Reihe äquidistanter Trägerimpulse, die in das Schieberegister 17 mit einer Anzahl Schieberegisterelemente 18, 19, 20, 21, 22, 23, 2k, 25, 26 und 27 eingespeist werden. Die Trägerimpulsfrequenz f sei

z.B. 1800 Hz. Die Schiebefrequenz f/ des Schieberegisters ist ein ganzzahliges Vielfaches der Trägerfrequenz f des

Trägerimpulsgenerators 15 und wird ebenfalls mit Hilfe eines mit dem Trägerimpulsgenerator 15 gekoppelten Steuergenerators in Form eines Vervielfachers 16 erzeugt. Die Schiebefrequenz f J* ist z.B. das Zehnfache der Trägerfrequenz f und beträgt 18 kHz.

Die Ausgänge der Schieberegisterelemente der beiden Schieberegister k und 17 werden einem Matrixnetwerk 28 zugeführt. In den Knotenpunkten der Ausgänge der Schieberegisterelemente des Schieberegisters k und des Schieberegisters

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befinden sich bei diesem Matrixnetzwerk 28 die Modulationselemente 3D, 31, 32,...... .148, 149 und 150, welche eine logische Verknüpfung der gespeicherten zweiwertigen Impulse vornehmen. Die Ausgangssignale der Modulationselemente 30-150 werden mit Hilfe der durch Dampfungsnetzwerke I5I» 152, 153, ..... 269, 270, 271 und eine Addiervorrichtung 29 ausgebildeten Wägungsnetzwerke einer ¥ägung unterworfen. An einem Ausgang 272 der Addiervorrichtung 29 erscheint dann die Summe der gewogenen Ausgangssignale der Modulationselemente 30-150.

Zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung in Fig. 1 sind in Fig. 2 einige Zeitdiagramme aufgezeichnet. -■ _t

Das Diagramm a zeigt eine willkürlich gewählte Nachrichtenimpulsfolge 1101 am Ausgang der Nachrichtenquelle 1. Die Impulsdauer T = i/f_T eines Nachrichtenimpulses sowie die Speicherzeit -£" = i/f^, die dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Schiebeimpulsen, die das Schieberegister k steuern entspricht, sind in fig. 2 eingezeichnet. Das Diagramm b stellt die Trägerimpulsfolge am Ausgang des Trägerimpulsgenerators 15 dar. Die Speicherzeit £ = 1/f/ , die dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Schiebeimpulsen, die das Schieberegister 17 steuern entspricht, ist ebenfalls in flg. 2 dargestellt. Die Darstellungen £ und d zeigen die Eingangssignale des Modulationselemerites 48, das als willkürliches Beispiel herausgegriffen wurde. Man erkennt das Diagramm; £ als die um die Zeit w verzögerte Nach-

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richtenimpulsf olge <a, und d als die um eine Zeit- 3 d~ verzögerte Trägerimpulsfolge b. Im Falle einer multiplikativen Verknüpfung der Eingangssignale c_ und d. liefert das Modulationselement k8 als Selektionstor, hier in Form eines UND-Tores, das in Fig. 2 bei s^ aufgezeichnete Ausgangssignal. Die Summe der durch die Wägungsnetzwerke 151, 29; .......; 271, 29 gewogenen Ausgangssignale erscheint am Ausgang 272. Die im Ausgangssignal am Ausgang 272 bereits weitgehent reduzierten höheren Frequenzkomponenten werden durch die Frequenzcharakteristik des Uebertragungsweges oder, wenn, erwünscht, durch ein besonders einfaches, nachgeschaltetes Bandpassfilter eliminiert.

Die Art des Ausgangssignals hängt von der Wahl

der Wägungsnetzwerke ab. Der Uebertrragungskoeffizient C \i

/^U vom Ausgang eines Modulationselementes nach dem Ausgang 272 wird bestimmt durch das mit diesem Modulationselement verbundene Dämpfungsnetzwerk und das als Addiervorrichtung fungierende Neztwerk 29, wobei y ein Schieberegisterelement des Schieberegisters k angibt, gezählt von der Mitte des Schieberegisters 4 aus und mit einem auf beiden Seiten dieser Mitte entgegengesetzten Vorzeichen versehen, während in gleicher Weise ,u ein Schieberegisterelement des Schieberegisters 17 darstellt, wobei /U ebenso von der Mitte des Schieberegisters I7 aus gezählt wird und auf beiden Seiten dieser Mitte ein entgegengesetztes Vorzeichen hat. Z. B. wird dor Uebertragungskooffizient des Modulationselements 3I nach dem Ausgang 272 (bestimmt durch die Netzwerke I52 und 29)

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mit C ' 2, angedeutet, derjenige vom Modulationselement nach dem Ausgang 272 mit C „ _ derjenige vom Modulationselement 150 nach 272 mit C „usw.

Dimensioniert man die Uebertragungskoeffizienten z.B. nach der Beziehung

COg O)_r / tO_g\ f O)_c\ COg

4 — —■ · si J ν2π — j · cos j μ2π — j, \μ\ < —— ω_τ OJg \ CO_xJ \ COsJ 2(o_c

ω_β co,. ( ωΛ ( co_c\

2— · — - si 1 v2tc— j - cos I μ2π — J, \μ\ =

CO_x Wg \ COj \ COsJ

2co_c

, , CO₆

0, H>r-

2co_c

mit ' -

und mit si (x) als abgekürzte Schreibweise von (sin x) / χ, so erhält man das in Fig. 2 bei f qualitativ aufgezeichnete amplitudenmodulierte Signal, wie später noch auf mathematischem Wege mit Hilfe der Fouriertransformation gezeigt werden wird. Umsowohl positive als auch negative Uebertragungskoeff izienten C J/ zu realisieren, haben die Modulationselemente 30, 31 ...· 1^9 und 150 komplementäre Ausgänge..

Für den Fall der Anordnung gemäss Fig. 1 gilt: η ■= m = 5· Die Kreisfrequenz U) = 2VtTf bezeichnet die

ε ε

halbe Bandbreite des AM-Signals. Passend zu den als Beispiel angegebenen Werten ff= Wjf/zft= .2.4.00 Hz, ftf - 18 kHz und f = ^ω /2^f= 1800 Hz findet man für die 3dB-

CC

Bandbreite f den Wert 6OO Hz. S

-1-0 9 8-1 5/20

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Ist die Bedingung:
/, /=1,2,3,...

erfüllt, so erhält man eine optimale Unterdrückung der Trägerharmonischen. Für die im Beispiel gegebenen Daten werden die Trägerharmonischen der Ordnung 1 bis 7 und die zugehörigen Frequenzbänder vollständig unterdrückt, wie später noch klar-gestellt werden wird. Bei einer Trägerfrequenz von 1800 Hz erscheint also erst wieder eine stark reduzierte Komponente bei 16,2 kHz.

Die Vorgänge im Spektralbereich werden anhand Fig. 3 erläutert. In a_ ist die Umhüllende des Spektrum f₁(6ü) einer willkürlichen Folge von Nachrichtenimpulsen der Breite T = i/f^ aufgezeichnet, die der Nachrichtenquelle 1 entstammen. Am Ausgang 272 der Einrichtung erscheint ein aniplitudenmoduliertes Signal, dessen Spektrum die bei b in Fig. 3 aufgezeichnete Umhüllende besitzt. Dabei wird vorausgesetzt, dass die halbe Bandbreite CU den Wert /2 aufweist. Werden nun die ausserhalb des Uebertragungsbandes liegenden Frequenzkomponenten, die, wie gesagt, bereits sehr weitgehend unterdrückt " sind, durch die Frequenzcharakteristik des Uebertragungsweges oder durch einen nachgeschalteten Bandpass eliminiert, so ergibt sich der in c_ festgehaltene Verlauf der Umhüllenden des AM-Signalspektrums. Die Demodulation eines solchen Signals erfolgt nach bekannten Methoden, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll.

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Ohne reaktive Komponenten, d.h. nur mit Anwendung aktiver Elemente und Widerstände lässt sich der Modulationsprozess und der Filterprozess in der erfindungsgemässen Einrichtung durchführen. Diese Einrichtung ist somit besonders geeignet zur Integration in einem Halbleiterkörper, während darüberhinaus unerwünschte Modulationsprodukte und Harmonische weitgehend unterdrückt werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung unterscheidet sich von bekannten Einrichtungen durch den höchst bemerkenswerten Vorteil, dass unerwünschte Modulationsprodukte innerhalb des Uebertragungsbandes gar nicht auftreten, was bei bekannten Einrichtungen bis jetzt noch nicht gezeigt worden ist. Einerseits hat man grosse Freiheit in der Wahl der Nachrichtenimpulsfrequenz und der Trägerimpulsfrequenz, während man andererseits die Möglichkeit hat, durch Vergrösserung der Anzahl von Schieberegisterelementen die bereits weitgehend reduzierten unerwünschten Modulationsprodukte vollständig zu eliminieren.

Nicht nur zeichnet sich die erfindungsgemässe Einrichtung durch die obenerwähnten Vorteile aus,' 'sondern* darüber hinaus noch durch universelle Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere kann mittels einer Aenderung des Uebertragungskoeffizienten Cj/ zusammen mit einer eventuellen

Aenderung des als Modulationselement verwendeten Tortyps eine willkürliche Modulationsart eingestellt werden wie z.B. Phasenmodulation, Restseitenbandmodulation, Einseitenbandmodulation, Frequenzmodulation oder orthogonale Modulation, wie jetzt anhand der Fig. 5-9 klargestellt werden wird.

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Später werden die Diraensionierungsvorschriften mathematisch hergelei tet.

Mit derselben Schaltungseinrichtung von Fig. 1 kann auch ein Restseitenbandsignal erzeugt Airerden. Hierzu müssen lediglich die Uebertragungskoeffizienten C )/ geändert werden:

/ ω₃ iu_f Γ / ω_β\ / (»Λ ί o)_g \ / ^ωΛ~\ ⁰⁾δ

I 4 — ■ — ■ si νίπ — J · cos μΐπ — j ± eil \·2π — J · sin μ2π — j , \μ\ <

I ω, ω_δ LV ">τ/ \ OiJ V O)J V (ojj 2(o_c

. ] co_Q o)_c Γ / ο) \ ( (»Λ ( ω \ / oi_c\ Ί Oi₆

C_n, = (Ι -1. — Λ si ν2π — ■ cos μ2π — I ± ei ΐ·2π — · sin μ2π- , |μ| = (4)

W₁ ω, L V OiJ \ ViJ \ O)J \ (ojj 2w_c

Hierbei bedeutet ei (χ) die abgekürzte Schreibweise der Funktion (i-cos x)/x. Wählt man in der Gleichung (h) das positive Vorzeichen, so er.gibt sich das untere Seitenband, im anderen Fall resultiert das obere Seitenband. Fig. h zeigt die Umhüllende des Restseitenbandsignals im letzten Fall. Die Gleichungen (2) und (3) sind auch hier gültig. Mit wachsenden Werten m und η geht das erzeugte Restseitenbandsignal in ein Einseitenbandsignal über, wie noch später gezeigt wird.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Einrichtung in Fig. 1 zur Erzeugung eines Einseitenbandsignals mit relativ kleinen Werten m und n, wobei die der Fig. 1 entsprechenden Elemente in Fig. 5 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie bereits berichtet wurde, z.B. in der niederländischen Patentanmeldung 650357I (PIIN. 765) oder in dem Artikel von

P. Leuthold und F. Tisi "Ein EinseitenbandsystHin für Daten-

■; · 1

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• ' . V 2U40874

übertragung·" (Archiv der Elektrischen Uebertragung 2_1[ (196?)» Heft 7, Sexten 35^-302), empfiehlt es sich, für Einleiten-. bandmodulationssysteme für zweiwertige Nachrichteninpulsfolgen, die Nachrichtenimpulsfolge vor dem Modulationsprozess einer Codetransformation zu unterwerfen, wobei die ursprüngliche zweiwertige Nachrichtenimpulsfolge derart in eine ebenfalls zweiwertige Nachrichtenimpulsfolge umgewandelt wird, dass im Empfänger nach der"Demodulation des Einseitenbandsignals ein Dreiniveausignal entsteht, das durch Doppelweggleichrichtung wieder in die ursprüngliche Nachrichtenimpulsfolge zurückverwandelt., wird, -CEine derartige binäre Codetransformation wird zweckniässigerweise mittels eines Transformationsgliedes 273 vorgenommen, dessen Ausgangssignal durch Modulo-2-Addition der Informationsimpulse und der um eine ganze Zahl k von Impulslängen T verzögerten Nachrichten-. impulse gebildet wird. Vorzugsweise wird diese Zahl k gleich gewählt. Eine derartige,- Codetransformation erhält man auch durch zweimalige "change-of-state"-Modulation der Nachrichtenimpulsf olgen (binäre Wechselmodulation). Es zeigt sich, dass im allgemeinen für Zahlen k gemäss der Beziehung k = 2 (n = ganze Zahl) dieselbe Codetransformation erhalten wird wie durch eine k-fache "change—of-state"-Modulation der Nachrichtenimpulsfolgen. Die Einseitenbandmodulation sowie die Filterung wird im Matrixnetzv/erk 28 verwirklicht. Die Uebertragungskoeffizienten Cj/ sind dabei entsprechend untenstehender, später noch abzuleitender Beziehung zu wählen:

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Jib

71 O)_x O)₁,

2 0)_g (D₁.

TlOJ₁ O)₆

1 f cosl rln-'

■ cos

O)_g

l-[2r —
ω.

sin! ΐ'2.τ -

io,

1 -f cosl ΐ'2τι —

1- 2v

\ o,J ( ωΛ · cosl μ in

. «Λ² V <»J

to.

( " sin νίτι -

2UAU874

■ ι °'⁶

ι.« I < -—

2(0,.

2v

CJ,

(5)

Auch hier wird je nach Wahl des positiven oder negativen Vorzeichens das untere oder obere Seitenband erzeugt. Die Bandbreite CJ des Einseitenbandsignals erhält die Grosse der halben Taktfrequenz '.' /2 der Nachrichten! inpulse.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Einrichtung in Fig. 1 zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, wobei mit Fig. 1 übereinstimmende Elemente mit gleichen Bezugszeichen angedeutet sind. In der Einrichtung nach Fig. 6 wird von dem amplitudenmodulierten Signal, das mittels des MatrJxnetzverkes 28 mit Uebertragungskoeffizienten C V geniäss Gleichung (i) erzeugt wird, eine Trägerimpulsfolge mit geeignet gewählter Amplitude und Phase subtrahiert, so dass ein phaseninoduliert.es Signal entsteht. Zu diesem Zweck werden zusätzlich an den Ausgängen des Schieberegisters 17 die Dämpfungsnetzwerke 27^4, 275, , 282, 283

und 28^4 angebracht . Die Uebertragungskoeff izienten C von den.Ausgängen des Schieberegisters 17 nach dem Modulatorausgang 272, bestimmt durch die Netzwerke 27^;4, 29; . ; 28>4,

29 sind wie folgt zu dimensionieren:

0)_c / O_h.\

- — · cos /<2π — , \μ\
<»6 \ <

O),

) I ,
2 O)₆

(6)

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-17- .:.■■'

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Entsprechend Gleichung (2) gilti

Die Modulationseleniente 30, 31 ........ 149 und 1-50

in der Einrichtung nach Fig. 1 können anstatt als UND-Tore auch als Modulo-2-Äddierer (EXCLUSIV-ODER-Tore) ausgebildet werden. Venn dabei die Uebertragungskoeffizienten unverändert gemäss Gleichung (i) dimensioniert werden, entsteht am Ausgang 272 dasselbe phasenmodulierte Signal wie bei der Einrichtung gemäss Fig. 6. Bei g. in Fig. 2 ist für diesen Fall das Ausgangssignal des Modulationselementes 48 aufgezeichnet; es handelt sich hierbei um die Modulo-2-Addition der bei c und d. in Fig. 2 festgehaltenen Eingangssignale, wobei, wie aus dieser Figur hervorgeht» die Trägerimpulsf.olge d durch die Nachrichtenimpulsfolge c_ phasenmoduliert wird. Die Summe der im Matrixnetzwerk 28 gewogenen Ausgangssignale der Modulationselemente ergibt nach einer Elimination höherer Frequenzkomponenten das bei h in Fig. 2 aufgezeichnete phasenmodulierte Signal.

Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch zur Her- % stellung eines frequenzmodulierten Signals benutzt werden. Fig. 7 stellt die dazu verwendete Einrichtung dar, bei der die mit Fig. 1 übereinstimmenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen Find. Als logische Verknüpfung in den Knotenpunkten des Matrixnetzwerkes 28 wendet man Modulo-2-Addition an. Wie später noch mathematisch gezeigt wird, werden die Uebertragungskoeffizienten C J/ gemäss Gleichung

/^U (4) gewählt. Die zweiwertige Nachrichteninipulsfolge aus der

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Nachrichtenquelle 1 wird einem Oder-Tor 285 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einem Hilfsträger-Tmpulsgenerator 286 verbunden ist, Dieser liefert eine Hilfsträger-Impulsreihe mi. t der Repetitioriskrei s frequenz &2 Fig. 8 zeigt die Zeitdiagramme der Eingangs- \itid Ausgangssignale des Oder-Tores für willkürlich angenommene Verhältnisse der beiden Trägerfrequenzen. Zur Nachrichtenimpulsfolge a wird die gleichnüissige Impulsfolge b_ des Generators 286 logisch addiert. Es entsteht eine neue Pulsfolge c;, die dem Schieberegister <'f zugeführt wird.

Hält man die Bedingungen
ω_β/ω_Γ = 2,3, 4, ... (⁸)

οφ>_Β = \,2,χ... <⁹⁾

ein, so ergibt sich am Ausgang 272 des Modulators ein frequenzmoduliertes Signal, dessen Frequenz zwischen den

Werten i^ und U> - U>_lx oder zwischen den Werten W und c c D c

W + *> _n hin und herspringt, je nachdem in Gleichung ('+)

C L·)

das positive oder das negative Vorzeichen gewählt wird. Nach der Elimination der höheren Frequenzkomponenteii ergibt sich das bei jL in Fig. 2 qualitativ festgehaltene frequenzmodulierte Signal.

Zur Erzeugung desselben froquonzmoclulierten Signals kann auch die Einrichtung gemäss Fig. 6 verwendet wox'iieri, wobei die Modulat i.onselemon te 30 - I50 als UND-Tore ausgebildet, die Koeffizienten C }l gemäss Gleichung (h) und die Kusä ticl Lehen Koeff Lzinnfcea C gemäss GLe Lcliung (6)

ORIGINAL INSPECTED

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"¹⁹" ' ■ 2Ü40874

gewählt werden. Wenn nun in den Yerbindungs\ireg zwischen·der Nachrichtenquelle 1 und dem Schieberegister k das ODER-Tor

285 mit dem daran angeschlosseiien Hilfsträgerimpulsgenerator

286 geraäss der Einrichtung nach Fig. 7 eingefügt wird, dann entsteht am Ausgang 272 dasselbe frequerzmodulierte Signal wie am Ausgang 272 der Einrichtung in Fig. 7·

Fig. 9 zeigt-eine Einrichtung zur orthogonalen Modulation. Die Informationsimpulsfolgen der beiden Nachrichtenquellen 1 und 287 sollen je einem Träger aufmoduliert werden, die untereinander eine Phasenverschiebung von 90 aufweisen« Jn den meisten praktischen Fällen kann die Nachr-ichtenquelle

287 durch den Taktiinpulsgenerator 2 gesteuert werden; in diesem Fall erübrigt sich die Verwendung des Taktimpulsgenerators 288. Dasselbe gilt'für den Vervielfacher 289j die Steuerung des Schieberegisters 290 erfolgt dann mit dem Ausgangssignal des Vervielfachers 3* Hierbei werden die Modulationselemente der beiden Matrixnetzwerke 28 und 291 gleichzeitig durch die Schieberegisterelemente des an den Trägerimpulsgenerator 15 angeschlossenen Schieberegisters 17 gesteuert. ■

Die Dimensionierung der TJebertragungskoef f izienten C j/ des Matrixnetzwerkes 28 erfolgt nach Gleichung (1). Die Koeffizienten C^g_\ des Matrixnetzwerkes 291, die in gleicher Weise definiert sind wie diejenigen des Matrixnot zwerkes 28, sind nach folgender Vorschrift zu wählen:

.ORIGINAL. INSPECTED 10 9-8 15/-20 17

"²⁰~ ■ 2U4Ü874

W₉ 0)_c J ο)Λ / ο>Λ ω₆

4 · _ · si _κ2π — J sin ).2π — , IAi <

(O_x OJ₆ \ (O J V Mf) 2(O_C

«>,, c>c ( (O₉ \ ( ίο Λ ω₆

2 ■ — · — · siΙχ2π — j sin Ά2π — , IAI = (10)

ω, ω_δ \ O)J \ (O₆J 2co_c

2ω_c

Dabei wird vorausgesetzt, dass die Schiebekreisfrequenz der Schieberegister h und 290 sowie die halbe Bandbreite U? der beiden Kanäle gleich sind. Erfolgt die Verknüpfung der Eingangssignale in den Modulationselementen multiplikativ, so erscheint am Ausgang 272 das geAtfünschte, orthogonal modulierte Signal.

Zusammen mit den obenerwähnten Vorteilen der erfindungsgemässen Einrichtung, nämlich der zur Integration in einem Halbleiterkörper besonders geeignete Aufbau, die weitgehende Reduktion von unerwünschten Modulationsprodukten sodie wie universellen Anwendungsmöglichkeiteri, weist die Erfindung das überraschende Merkmal auf, dass die erfindungsgemässe Einrichtung sich in einfacher und übersichtlicher Weise mittels der in Fig. 10 angegebenen Funktionseinheit mathematisch behandeln lässt. Ausgegangen wird von zwei linearen, passiven zeitinvarianten Netzwerken 292 und 293 mit den Stossantworten h.. (t) und h„ (t), an deren Eingängen die Zeitfunktionen f.. (t) und f„ (t) in Form von elektrischen Spannungen oder Strömen zugeführt werden. Die Ausgangssignale f.... (t) und f_p9 (t) der beiden Netzwerke werden einem Modulator 29^ zugeführt, der daraus die Funktion F (t) erzeugt. „ _n η α t e ι η λ ι

10 9 8 15/2017 ' ^: ORIGINAL !MSFECTED

.-21-

21)40874

Im Modulator 29^ findet eine multiplikative Verknüpfung der gefilterten Signale f.. (t) und fp₂ (t) statt:

/-(U=Zu(O ·Λ₂(>) (12)

Mit . · "

i (13)

00
Z₂₂(O= //2(/-T₂)A₂(T₂)^₂ (14)

— 00

folgt aus Gleichung (12) die Beziehung

=- I J IHiT₁) Ji₂(T₂)Mt-I₁)Ut-X₂Ut₁ ch₂ (15)

Die durch Parallelschaltung mehrerer Netzwerfte gemäss Fig. entstandene allgemeinere Konfiguration in Fig. 11 gehört der Beziehung

65 00

= J^r J^r K-T-Ut₂)Ml -T₁)Z₂(Z -T₂)CtT₁IiT₂ (16) ■

Die Funktion h( ^₁ , ^₂) berechnet sich dabei zu

A(t„ T₂) =■ A₁(T₁) A₂(T₂) + A₃(T₁) /Z₄(T₂) -1-... + A₄(T₁)^₊₁(T₂) (17)

Die physikalische Interpretation des rechten Gliedes der Gleichung (16) führt unmittelbar avif die Vorstellung, dass die Funktionen f.. (t) und f„(t) je in einer idealen Verzögerungsleitung gespeichert werden und dass den Verzögerungsleitungen in infinitesimalen Abschnitten Teilsignale abgezapft werden. Jedes Teilsignal einer Verzögerungsleitung wird mit allen Teilsignalen der anderen Leitung

10981572017

~²²- 2U4Ü874

multipliziert und mit einem Gewicht entsprechend der Funktion h( ¹Z^₁ , ^₂) bewertet. Die Integration bedeutet, dass die also gewogenen Teilsignale summiert werden.

Da die Funktionen f.. (t) und f„(t) für negative Zeiten nicht bekannt sind, muss ein fiktiver Zeitnullpunkt in der Vergangenheit festgelegt werden. Dadurch führt man eine generelle Signalverzögerung ein, die aber bei Uebertragungssystemen keine Rolle spielt. Ferner lassen sich in der Praxis nur Verzögerungsleitungen mit endlicher Verzögerungszeit realisieren. Dies bedeutet, dass die Grenzen der Integrale in Gleichung (16) endlich sind und somit F(t) nur näherungsweise erzeugt wird. Nimmt man einen weiteren Approximationsfehler in Kauf, so kann die Integration durch eine Summation ersetzt werden:

F(I) == Σ Σ T₁T₂ KvT₁^iT₂)Mt - VT₁)Mt-μΤ₂) (18)

μ = — m ν= —η

Dieser Ausdruck besagt, dass die beiden idealen Verzögerungsleitungen an diskreten Stellen in äquidistanten Zeitabständen T₁ bzw. T„ angezapft werden müssen, was aber bei den Schieberegistern sehr genau erreicht werden kann. Jedes so abgezapfte Signal des einen Schieberegisters wird mit allen abgezapften Signalen des anderen Schieberegisters multipliziert. Die resultierenden Produkte werden mit einem Gewicht entsprechend den Koeffizienten

<"v« = T_xT₁ Ιι(νΤ_χ,μΤ₂)

versehen und anschliessend summiert. Für Signale f₁(t) und

109815/2017 original inspected

f„(t) in Form von rechteckförmigen, synchronen Impulsen kann als Schieberegister ein kapazitives Schieberegister, für binäre oder mehrwertige Impulse ein einfaches oder mehrfaches digitales Schieberegister verwendet werden. Analoge Signale f..(t) und f.(t) lassen sich gegebenenfalls unter Anwendung einer Abtastvorrichtung in derartige Impulsfolgen umwandeln. .

Um den Modulationsvorgang des Systems zu erkennen, wird Gleichung (18) unter Beizug von Gleichung (i9)einer Fouriertransformation unterworfen:

φ{(θ) — —- _Σ Σ C_yil exp(—JvT₁Co) F₁(Ot)- -k exp(—/μΤ₂ω) F₂(co) (20)

Hierbei bedeutet 0{^), F^(W) und F„(w) die

Fouriertransformationen der Funktionen F(t), f..(t) und f_(t) Das Zeichen κ symbolisiert die Faltungsoperation.

Für den Fall des Grundsystems gemäss Fig. 10 lässt sich Gleichung (2θ). wie folgt anschreiben:

2π ^2j_n C_v CKPi-JrT₁Ot) F_t((o) -k Jj C₁₁ exp(—}'μΤ₂ω) F₂(io) (21)

Für die Koeffizienten cj/und c gelten hierbei die Beziehungen ,

C_v r=T₁It₁(VT₁) 5 ■ (23)

C₁, ^Τ₂Ιι₂(μΤ₂) (24)

10 9815/2017

~^zh- 2ÜAÜ874

Man erkennt leicht, dass C ν/ und C die Koeffizienten der Fourierentwicklungen der Ubertragungsfunktionen H₁(u;) und H_(u>) darstellen, wobei letztere als Fouriertransformierte der Stossantworten 1I₁(t) und h„(t) berechnet werden. Die Periodizität der Fourierreihen H₁(^) und IL(^ ) ist durch die Kreisfrequenzen '-^ ₁ = 2/i/T., bzw. to = 2 X/T„ gegeben,

ρ l ι p<c ti.

Gleichung (21) lässt sich damit wie folgt schreiben:

■/'(ω) = — H₁(Co) F₁(O₁) * H₂Uo) F₂(a>) (25)

Die erwähnte Anordnung mit zwei angezapften Schieberegistern, deren abgezapfte Signale miteinander multipliziert, gewogen und summiert werden, hat also tatsächlich die Eigenschaften des in Fig. 10 festgehaltenen Systems. Es ist lediglich zu beachten, dass die Uebertragungsfunktionen H₁(^) und Hp(^) periodisch sind, wobei die Periodizität durch die Dimensionierung der Verzögerungszeit T₁ bzw. T~ der Schieberegisterelpmente frei gewählt werden kann. Bei gegebenen Werten T₁ und Tp hängt die Abweichung der· Fouriersummen H₁(^¹-*) und Ή.~((Λ?) von den zu realisierenden Uebertragungsfunktionen H₁ und Hp im Entwicklungsintervall von der Anzahl 2n + 1 bzw. 2m + 1 der verwendeten Anzapfungen ab. Der Vollständigkeit ■halber sei noch erwähnt, dass auch eine gerade Anzahl Anzapfungen verwendet werden kann. Mathematisch operiert man dann trotzdem mit einer ungeraden Anzahl, setzt aber alle Koeffizienten mit geraden Indizes gleich null.

Anhand von Fig. 12 soll nun die Funktionsweise der Anordnung gemäss Fig. 1 für den Fall von Amplitudenmodulation erläutert werden.

109815/2017

Fig. 12 zeigt bei ja das Spektrum F' (t*J) eines Nachrichtenimpulses aus der Nachrichtenquelle 1. In b ist die zu approximierende TJebertragungsfunktion H-(^)-' dargestellt, welche die Bandbreite des Nachrichtensignals f..(t) auf UJ beschränken soll. Die Fourierentwicklung von H₁ (U)) ergibt für η = co die in jc_ festgehaltene Uebertragungsfunktion. Die Periodizität m .. =2?Γ/Τ~ ist identisch mit der Schiebefrequenz ü^f - 2 *»/£" des Schieberegisters h und wird hier zu ¹^i*= 2 £t>_ angenommen. Für endliche Werte η (im Beispiel von Fig. 1 ist η = 5) entsteht die in d aufgetragene Funktion H₁(^). Die Filterung der Funktion f^(t) mit der Ueber-

■-'.■■ ^r .-■'■'

tragungsfunktion H^(U;) ergibt das Produkt F₁₁(^) = F₁(^).

s*s - *

H₁(¹^y, welches Produkt in _©■ dargestellt.'ist. In f_ ist das Spektrum der Trägerrechteckimpulsfolge des Generators 15 festgehalten. Ist das Verhältnis Impulsdauer zu ,Repetitionsintervall gleich 1:2, so entstehen nur ungeradzahlige Harmonische der Kreisfrequenz U? . Um die Trägerkreisfrequenz Ui

C C

zu isolieren, filtert man mit Hilfe der zu approximierenden Uebertragungsfunktion H₂(U> ), die in £ aufgezeichnet ist, die höheren Harmonischen heraus. H₂(^) ist also so vorzugeben, dass ihre Werte füri^= kto (k ganze Zahl) null sind mit Ausnahme von k = +_ 1. Die entsprechende Fourier-

summe H₃(W) mit der Periodizität & ₂ = 2^/Tp, die der SchiebefrequenzW£ = 25w/tf des Schieberegisters 17 ent-'spricht, ist in h festgehalten. Für das Verhältnis UJ (f / U> ist hier der Wert 10 gewählt. In i ist das Produkt F₂₀(^u) β F₂(Ui) , w ( tO) dargestellt. Die Faltung nach Gleichung(22)

10981572017

ergibt das in j_ aufgezeichnete Spektrum 0(^⁷) des amplitudenmodulierten Signals. Mittels eines an den Ausgang angeschlossenen Bandfilters oder mittels eines an den Ausgang angeschlossenen Uebertragungskanals selbst wird eine vollständige Unterdrückung der bereits weitgehend reduzierten unerwünschten Frequenzkomponenten erreicht. Das resultierende Spektrum ist in k festgehalten.

Die Koeffizienten C ρ berechnen sich nach Gleichung (22). Die Koeffizienten erfindet man aus der Fourierentwicklung der Uebertragungsfunktion H₁(^o ) gemäss £ in Fig. 12:

1 r' ( 2π \ to_g ( ω\

C„ = — / exp jv — ο dfü =- 2 — si ν2π — (26)

(O₁J \ (O_x J O)₁ \ (I)J

Wählt man die Koeffizienten c nach der Vorschrift

.Λ

' ω, / ω,\
/2 — ■ cosj μ2ττ — ,
I «ί V O)J

2(ü_c

C, = — · cos! μ2π — J, |μ| = -J-I (27)

^V «Η) 2(o_c ^K '

2(0,

so kann man nach einiger Berechnung zeigen, dass die zugehörige Fouriersumme

f}₃((o) -■=■ Σ C₁₁ expi -j-μ — ω ) (29)

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~²⁷~ 2040374

an allen Stellen ΙΟ- k u> (k=ganze Zalil) null ist mit Ausnahme der Stellen^= £ (2 ik + \) to , für die ihr Fuktionswert 1

ist. Fig. 12 zeigt bei h den Verlauf von Hp(tw ) für den Fall i = 5· Der Funktionswert 1 ergibt sich dann an den Stellen η +«>,+ 9¹^ , + 11^ , + 19 '" , + 21 ^ usw.

Setzt man die Gleichungen (26) und (27) in Gleichung (22)ein, so erhält man unmittelbar Gleichung (i).

Restseitenband- und Einseitenbandsignale lassen sich auch mit Hilfe der sogenannten Phasenmethode erzeugen. Die Fuktionsweise der entsprechenden Einrichtung mit zwei Schieberegistern lässt sich anhand des Funktionsschemas in Fig» 11 erläutern. Man benötigt zwei Funktionseinheiten entsprechend Fig. 10 mit den Netzwerken 292, 293, 295 und 296 und den beiden Modulatoren 29^ und 297· Die Uebertragungsfunktion .H₁(W) und H₂(lo)der Netzwerke 292 und 293 werden wie im vorangehenden Beispiel des Amplitudenmodulators gewählt. Der Modulator 294 bildet also nach Gleichung (25) das Produkt f _t(t), COS&-* t, wenn man von höheren Frequenzkomponenten absieht, wobei f.Jt) das bandbegrenzte Nachrichtensignal ist. Die Phasenmethode verlangt, dass ein zweites Signal f (t) s±nU> t erzeugt wird, wobei f.„(t) die Hilberttrans-

IJ C I j

formierte des bandbegrenzten Signals f₁₁(t) darstellt. Die Addition bzw. Subtraktion der beiden Produkte in einer Addiervorrichtung 298 ergibt das untere bzw. obere Seitenbandsignal. .

Zur Erzeugung des Trägers sin(^ t) aus der Trägerimpulsfolge f_(t) wird das Netzwerk 296 mit der Uebertragungs-

109815/2017

funktion

/ ^2π \
1}'„ exP -JH "> (30)

1.

-τ.

verwendet. Der Unterschied gegenüber II (^) besteht darin,

dass sich II. (^) für negative Frequenzen als ungerade Funktion festsetzen . Die entsprechenden Koeffizienten lauten analog zu Gleichung (27):

Ci c ( <'>c\ <'>δ

2---si.iU2.-r-, \μ\< —

— •Sill /42.7— , !/<| — (31)

C)₆ \ (O₆/ 2(0_c

(O₆

ο, κ > —

wobei auch hier Gleichung (28) gültig ist.

Die Hilberttransforraierte f (t) des bandbegrenzten Signals f (t) wird im Netzwerk 295 hergestellt, das eine
Uebertragungsfunktion H„( U>) entsprechend H₁(^C'), jedoch
mit ungerader Fortsetzung, besitzt. Aus der Netzwerktheorie ist bekannt, dass ungerade Uebertragungsfunktionen rein
imaginär sind. Physikalisch wirkt sich diese Eigenschaft
durch eine 90 —Phasendrehung aller Frequenzkoniponenten aus.
Die Koeffizienten /}'λ. der Fouriersuinme H„(^ ) berechnen sich damit zu

I r° / 2π \ ω₉ / (o_q\

="= — / j sign(w) exp jv ω )da = 2 - - ei rlrt-- (32)

tor J V ro_t J ω_τ \ ω J

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Die Funktion ei (χ) ist hier die abgekürzte Schreibweise der Funktion (1 - cos x/x.

Zur praktischen Realisierung kann man zwei Anordnungen gemäss Fig. 1 nehmen, die beiden Matrixnetzwerke mit den Koeffizienten eye und β^Λΐ $~ ausrüsten, und die entstehenden

' /U O J/ Q >u

Signale addieren: bzw. subtrahieren. Man erzielt aber eine erhebliehe Vereinfachung der praktischen Anordnung, wenn man die beiden Matrixnetzwerke an dieselben Schieberegister anschliesst und die entsprechenden Koeffizienten in Uebereinstimmung mit Gleichung (17) addiert bzw. subtrahiert: Cyp — CyC₁₁ ± γ_χγ_μ (33)

Setzt man die Gleichungen (26), (27), (31) und (32) in Gleichung (33) ein, so erhält man Gleichung (h). Da man mit einer endlichen Zahl von Koefficienten nicht unendlich steile Filterflanken an der Stellei*' = '^Q- realisieren kann,

entsteht ein Restseitenbandsignal.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Aufbau der Einrichtung künnen günstigere Uebertragungsfunktionen H^[LO) und H_(tt?) verwendet werden. Diese sind in Fig. 13 graphisch dargestellt. Die entsprechenden Fourierkoeffizienten lauten:

' 1 +cosf vln —

π ο_)χ / _ω_\* ■ (³⁴)

ω J

si η J v27i-

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2IM Π 8 7 U

Man erkennt aus den Gleichungen (3^0 und (35)» dass diese Koeffizienten rascher konvergieren als diejenigen geraäss den Gleichungen (26) und (32) und demzufolge ein

Einseitenbandsignal entsteht. Die Trägererzeugung ist dieselbe wie beim eben beschriebenen Restseitenbandsystem; aus den Gleichungen (27), (3I), (3²O und (35) folgt dann Gleichung ( 5) ·

Wie bereits erwähnt wurde, kann ein Trägersignal mit binärer Phasenmodulation als amplitudenmoduliertes Signal mit unterdrücktem Träger aufgefasst werden. Bezeichnet man die binäre Naclirichtenimpulsf olge wie bisher mit f..(t), so gilt für das amplitudenmodulierte Signal die Beziehung:

/.(Ocoso)_ci (36)

Weisen die Informationsimpulse die normierten Amplituden 0 oder 1 auf, so lässt sich das phasenmodulierte Signal wie folgt anschreiben:

/XO =/.(0 COS (0_cl — \ COS O)₁J -- [/,(/) - jr] COS V)J (37)

In der Tat nimmt der Ausdruck / f₁(t) - \ I die Werte + \ und -y an und bewirkt somit eine Phasenmodulation des Trägers zwischen 0 und 180 .

Fig. 6 zeigt die entsprechende Einrichtung. Ohne die Zusatzdämpfimgsnctzwerke 2.^h - 28U erscheint am Ausgang 272 ein ainplituderiinodulier tes Signal, falls die Koeffizienten c y des Matrixnotzwerkes 28 entspiechend Gleichung (i) gewählt werden. Mit den Zusatzdärapfungsnetzwerkon realisiert

109815/2017

man nur die Subtraktion des Trägers -g- cos( UJ t) gemäss G-leichung (37)· Dass hierzu die Koeffizienten gemäss Gleichung (6) dimensioniert werden müssen, folgt unmittelbar aus Gleichung (27).

Die Einrichtung gemäss Fig. 1 kann, wie oben erwähnt, ebenfalls zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals dienen, wenn man anstelle der multiplikativen Verknüpfung mit Hilfe von UND-Toren in den Modulationselementen 30-150 eine Modulo-2-Additionmit Hilfe von EXCLUSlV-ODER-Toren durchführt. Gleichung (15) i-^s~b dann wie folgt abzuändern:

= f !1'A

W — T₁) -f M' — τ₂) άτι dT₂

(38)

Da in diesem Fall die Funktionen f' (t) und f„(t) mir die Werte 0 oder 1 annehmen können, lässt sich die Modulo-2-Operation gemäss nachstehend angegebener Wahrheitstabelle

¹V.	O	f © f ¹I ^{W X}2	if - f ) ²
O	O	O	O
1	1	1	1
O	1	1	1
1	O	O

ersetzen: = ■!'■■ /

-T₁)-Mt-T₂)]² Ot₁ dr₃

(39)

— tr. — 00

Die Auswertung von Gleichung (39) unter Berücksichtigung der Beziehungen

10981 SV 20 1 7

A²O - T₁) =/,(/ - T₁); /,(/ - T₁) = O, 1 /2²C - r₂) = f₂(l - T₂); M' - τ₂) = 0, 1 führt auf folgendes Resultat:

(40)

- f /I₂(T₁)Ut₂ — co

CD

f /A₁(T₁)CIt₁

-2

- χ — -x.

(41)

Mit der Stossantwort des idealen Tiefpasses:

... 1 sin w,τ,

/Z₁(T₁) = — ■

π Tj

und der Stossantwort des idealen Trägerfilters:

A₂(T₂) =

— cos w,.T₂, |t₂[ < —

0,

(0_c

erliält man aus Gleichung (hl) die Beziehung

/·₄₂ \

F(Z) =-- -2 / / A₁(T₁) A₂(T₂)Z₁(Z - T₁)Z₂(Z - T₂) CiT₁ ατ₂ + / Λ₂(τ₂)/₂(ζ - τ₂) di ₂

(44)

Abgesehen von einem konstanten Faktor - -g-, der nicht von Interesse ist, beschreibt Gleichling (4^) die Erzeugung eines phasonmodulierten Signals mit Hilfe der in Fig. 6 festgehaltenen Anordnung. Damit wurde gezeigt, dass die Einrichtungen gemäss Fig. 6 und Fig. 1 äquivalent sind, wenn man in der letzteren die rnultiplikatd ve Verknüpfung durch die Modulo-2-Addition ersetzt.

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Mit der Einrichtung gemäss Fig. 7 lässt sich ein frequenzmoduliertes Signal erzeugen. Anhand des Funktionsschemas in Fig. 14 soll deren Funktionsweise erläutert werden. Die Uebertragungsfunktionen der Netzwerke 292, 293» 295 und 296 werden wie bei dem bereits beschriebenen Restseitenbandsystem gewählt, d..h. H₁(^) approximiert die Charakteristik des idealen Tiefpasses mit der Grenzkreisfrequenz W und II„( ^) nähert diejenige des idelane Tiefpasses mit derselben Grenzkreisfrequenz und zusätzlicher 90 -Phasendrehung an. ll^{tO) und H^{^) sind die bereits beschriebenen Trägerfilter-Uebertragungsfunktionen, die aus der Trägerimpulsfolge des Generators I5 die Träger

cos(LO t) bzw. sin( U) t) herstellen, c c

Am Ausgang des Oder-Tores 285 erscheint das in

Fig. 8 bei c dargestellte Signal. Entspricht das'Nachrichtensignal bei "a. in Fig. 8 einer logischen 1, so erscheint am Ausgang des Modulators 29^ das TrägerSignal cos{uJ t). In der Addiervorrichtung 298 wird dasselbe Trägersignal mit halber Amplitude vom Ausgangssignal des Modulators Z^h subtrahiert (inverter 299)» Der Modulator 297 liefert keinen Beitrag, da das Filternetzwerk 295 keinen Gleichstrom durchlässt. Am Ausgang 272 erscheint das Signal ^ cos(LO t).

Entspricht das Nachrichtensignal bei a in Fig. einer logischen O, so liefort das Netzwerk 292 das Signal \ \ 1- + co.s(lp t) J ,wenn die Uebertragungsfunktionen H₁ ( an der StelleW =^_T) den Wert -r· aufweist. Am Ausgang des Modulators 29'* entsteht das amplitudenmodulLorte Signal

/',(/) - j du w,i ·( J [cosK I w_B)/ ! ais(w₍--w„)i] (45)

1 098 15/ 20 17

2Ü40R74

Das Netzwerk 295 liefert entsprechend das Signal -\ _n die Gleichstromkomponente wird wiederum unterdrückt. Am Ausgang des Modulators 297 ergibt sich somit das Signal.

F₂(t) — —\ [cos(w_c + L»_D)t — cos(w_r — o>_D)t\ (46)

Der Inverter 299 liefert nach wie vor das Trägersignal - -jjr cos(LO t). Addiert man alle drei Signale in der Addiervorrichtung 298, so erhält man den Ausdruck

Λ(0 f ^₂(O — J COS 0>_ct = \ COS(C-V — (0_D)l

(47)

Die Frequenz nimmt also die Werte ^ und */■* -^_n

c c D

an. Versieht man die Uebertragungsfunktion H„(U^) mit einem negativen Vorzeichne, so resultiert eine Frequenzänderung zwi sehen U? und ^O + iO .

c c D

Die Subtraktion des Trägersignals γ cos(i^ t) kann wiederum mit Zusatzdämpfungsnetzwerken oder mit einer Modulo-2-Addition in den Modulatioiiselementen realisiert werden. Letztere Version liegt der Anordnung nach Fig. 7 zugrunde.

Die Funktionsweise des orthogonalen Modulators gemäss Fig. 9 ist leicht zu erklären. Es handelt sich im Prinzip um zwei selbständige Einrichtungen gemäss Fig. 1. Lediglich die Trägererzeugung mit Hilfe des Schieberegisters I7 erfolgt gemeinsam, wobei aber die Koeffizienten der Matrixnetzwerke 28 und 29I so gewählt worden, dass im ersteren System eine Modulation mit cos(w t), im zweiten eine Modulation mit sin (lO t) erfolgt. Diese Eigenschaft der Koeffizienten ist aus den Gleichungen (l) und (1O) sofort ersichtlich. DLo bisherigen ma tlicmai ischon De tivrlillinien Jasson

^109815/2017 BADORIGINAL

sich auf Einrichtungen mit drei Schieberegistern oder sogar auf solche mit N Schieberegistern ausdehnen. Fig. 15 zeigt das Funktionschema des Grundelementes einer Einrichtung mit 9 Schieberegistern. An den Eingängen der linearen, passiven, zeitinvarianten Netzwerke mit den Stossantworten h₁(t), h_o(t), .». h ₁(t) und h (t) erscheinen die Funktione.n f..(t), 'f (t), ... .i\_-|(t) und f (t). Die Ausgangssignale der Netzwerke werden im Modulator 2.9h nach einer bestimmten Gesetzmässigkeit miteinander verknüpft und ergeben das Signal F(t).

Für den Fall einer multiplikativen Verknüpfung im Modulator 29^ kann für die Anordnung gemäss Fig, I.5 analog zu Gleichung (.1.5) folgende Beziehung aufgestellt werden:

f /-.. /^^(τ_ί)Λ₂(τ₂).../αΓ,)/₁(/-τJ/₂(/-r₂).../,(/-τ_β)dτ₁dτ₂...dτ, (48)

— OO — Ct)

Diese Formel kann ebenfalls noch verallgemeinert werden, wenn man sich entsprechend Fig. 11 mehrere Grundelemente gemäss Fig. 15 parallelgeschaltet denkt. Gleichtun^ (h8) lautet dann:

OC OC 00

F(r)=- J J :..p«j_uT₂,..., T₉)Mt-T₁)Mt- T₂)... Ml-TJdT₁ dr₂ . ..dt, (49)

— 30 — ac

Dabei gilt entsprechend Gleichung (17)ϊ _ί5 T₂,..., T,^'== //,(T₁) Λ₂(τ₂) ... Λ_β(τ_β) + Λ_β+ι(τ,)/;_?+2(τ₂) ... Α₂,(τ,)-f"

(Tj)A₂₁₁₊₂(T₂)... 7j₃„(t,)+... (50)

1098 15/20 17

Ersetzt man wiederum die Integration durch eine Summation, so folgt:

π in (

₁I₁IT₂, ..., ?.T_q)M, - VT₁)M, - 1'T₂) .../,(/ - ?.T„) ( 51)

Es ergeben sich die N-dimensionalen Koeffizienten C,„.._A = T₁T₂... T₉ KvT₁, μΤ₂,..., Ar₄) ₍52)

wobei die "Dimension" N = q beträgt.

Zur praktischen Realisierung der Einrichtung in Fig. 15 benötigt man - wie aus der Struktur der Gleichungen (51) und (52) hervorgeht - q Schieberegister, deren Schieberegisterelemente angezapft sind. Jedes also abgezapfte Signal wird mit allen abgezapften Signalen der fremden Schieberegister multipliziert. Das resultierende Signal wird mit einem Gewicht entsprechend dem zugehörigen Wert der Koeffizienten gemäss Gleichung (5^) versehen. Die auf " diese Weise gewogenen Teilsignale werden schliesslich zum gesuchten Signal F(t) aufsummiert.

Von besonderer technischer Bedeutung ist die Kaskadenschaltung von zwei Einrichtungen mit je zwei Schieberegistern. In Fig. 16 ist das entsprechende Funktionsschema festgehalten. Mit Hilfe von Gleichung (15) findet man folgende Beziehung zwischen der Ausgangsfunktion F(t) und den Eingangsfunktionen f,(t)_f f₂(t) und f^(t):

109815/2017

CO 33 CC· OO

F(O== j J j //?.(T_J)//2(T₂)/;₃(T3)Ä₄(T₄)/₁(/-T3-T_I)/2(r-T3-r,)/₄(/-T₄)dr₁dr₂dr3dr₄

Dabei wurde vorausgesetzt, dass in den Modulatoren 294 und 297 eine reine Multiplikation s+attfindet. Nach Gleichung (52). folgen die Koeffizienten zu

Τχ,μΤ₂,κΤ₃,λΤ₄) (54)

Die Summendarstellung lautet somit:

η m k ι

^^»■»Rt^F^^f^-'^-^fiO-xTy-^T^Mt^xn) (55)

Dieser Ausdruck besagt, dass sich ein Schieberegister einsparen lässt und man also mit drei Schieberegistern auskommen kann, wenn nur dafür gesorgt ist, dass die Verhältnisse T₁YTp und Tp/T_ der Schiebeperioden rational sind. Das Schieberegister für die Funktion f^(t) muss in äquidistanten Zeitabständen angezapft werden. Das Prinzip zur Erzeugung der Funktion f.. (t-To-T..) geht aus Fig. 17 hervor. Das Signal f..(t) wird dem Schieberegister zugeführt, das zur Klarstellung in der Figur als ideale Verzögerungsleitung 300 dargestellt ist. Der fiktive Zeitnullpunkt sei wiederum in der Mitte der Leitung 300 festgesetzt. Für den FaIl^ = -1 erkennt man die Anzapfungen für3L = 0, _+ 1, ±2 und ,+ 3· An der Stellet= 1 und^= 2 kann also beispielsweise das Signal f_l(t-2T»+T₁) abgezapft werden.

In entsprechender Weise lässt sich mit einem weiteren Schieberegister das Signal f„ (t-Χτ,- T„) erzeugen. Zur Erzeugung der Signale f ₁ (t-<£ TyJJ T₁) und f ^t-JZ Ty ^₂)

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wird vorausgesetzt, dass die Verhältnisse Τ^Τ« und Τ_/Το rational sind, da eine Anzapfung nur an Stellen erfolgen kann, die zeitlich um die Schiebeperiode oder um ein ganzzahliges Vielfaches davon getrennt sind.

Jedes also abgezapfte Signal eines Schieberegisters wird mit allen abgezapften Signalen der anderen beiden Schieberegister multipliziert. Die resultierenden Produkte werden mit einem Gewicht entsprechend den Koeffizienten in Gleichung [5^) versehen und anschlissend summiert. Dabei können die Signale f (t), f _ (t) und fjk(t) durch rechteckförmige, synchrone Impulse gebildet werden, es lassen sich aber auch analoge Signale f..(t), f (t) und f. (t) verarbeiten, wenn man sie vorgängig abtastet und gegebenenfalls einer Analog-Digital-Waridlung unterzieht.

Fig. 18 zeigt das Funktionsschema einer Sendeeinrichtung zur Uebertragung synchroner Informationsimpulse mit Hilfe von Einseitenbandmodulation nach der in der niederländischen Patentanmeldung 6800578 CHHHIHIIB beschriebenen Methode. Wie aus Fig. 18 hervorgeht, handelt es sich bei diesem Funktionsschema um die Parallelschaltung zweier Kaskadenschaltungen gomäss Fig. 16. Die mit der Taktkreisfrequenz (i>„ auftretende Informationsimpulsfolge f..(t) wird den Netzwerken 292 mit einer Charakteristik gemäss ei in Fig. 13 (CU -LO^/Z) zugeführt. Die Hilfsträger-Rechteckimpulsfolge f (t) mit der Taktkreisfroquenz tO^2 liefert an den Ausgängen der Netzwerke 293 und 296 ein orthogonales Hilfs-Trägorpaar mj.t dor Kreisfrequenz LO^h. Dio entstehenden

1098 15/2017

Signale nach den Modulatoren 29^ und 297 werden in den Tiefpassfiltern 295 mit der Grenzkreisfrequenz ^ = ^tcL/4 gefiltert und anschliessend einer weiteren orthogonalen Modulation (Modulatoren 382 und 383) unterzogen. Die hierzu notwendigen Träger mit der Breisfrequenz UJ werden aus der Träger-Rechteckimpulsfolge f.(t') mit Hilfe der Netzwerke 380 und 381 erzeugt. Die Summe oder Differenz am Ausgang der Einheit ergibt das gewünschte Einseitenbandsignal F(t).

Zur praktischen Realisierung der Sendeeinrichtung, deren Funktionsschema in Fig. 18 gezeigt ist, genügen drei Schieberegister, wenn die für die Kaskadenschaltung nach Fig. 1.6 angegebenen Voraussetzungen betreffs der Yerhältnisso T./T-j und T_/T„ eingehalten werden, da auch hier, genau so wie bei der Kaskadenschaltung nach Fig. 16, nur drei Funktionen von aussen zugeführt werden müssen.

Fig. 19 zeigt die praktische Ausführungsform dieser Einseitenbandmodulationseinrichtung, wobei die mit der Einrichtung nach Fig. 5 übereinstimmenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen angedeutet sind. Die Nachrichtenquelle 1 liefert die Xnformationsimpulsfolge f₁(t) über das Code-Transformationsglied 273 an das Schieberegister h, das ζ-.Bl aus 38 Schieberegisterelemeiiten 301 , 302, . . . . .337, 338 besteht. Ein Hilfsträgerimpulsgenerator 339 erzeugt die rechteckfÖrmige Hilfsträgerimpulsfolge f_(t), die einem Schieberegister 3^1 zugeführt wird, das z.B. aus 36 Schieberegisterelementen 342, 3^3, ..... 3?6, 377 besteht und dessen Schiebefrequenz f$_ mit Hilfe eines Vervielfachers

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340 erzeugt wird. Die Trägerimpulsfolge fr(t) wird durch den Trägerimpulsgenerator 15 erzeugt. Das Matrixnetzwerk 28 ist der Uebersichtlichkeit wegen nicht dargestellt, es wurde nur ein einziges Modulationselement 378 in Fig. 19 eingezeichnet, das eine multiplikative Verknüpfung der Eingangssignale vornimmt, wobei das entstehende logische Produkt mit Hilfe der Dämpfungsnetzwerke 379 und 29 gewogen wird. Der zugehörige Uebertragungskoeffizient hat die Form c ^* <fi K , wobei V ein

/^U Element des Schieberegister k,/* ein Element des Schieberegister 3^1f-^ein Element des Schieberegister 17 und Ä die Anzapfung der Schieberegister k und 3**1 bezüglich der Elemente Jr bzw. /u andeutet (vergleiche Fig. 17)· Jm dargestellten Fall ist der Uebertragungskoeffizient des Modulationselementes 378 gegeben durch V = 3, /u = O,tR. = -1 und.X = 1 und lautet also c„ .....

Die Bildung der Uebertragungskoefizienten geht aus dem Funktionsschema in Fig. 18 hervor. Die Fourierentwicklung einer Charakteristik gemäss a_ in Fig. 13» welche die Netzwerke 292 aufweisen, liefert die Koeffizienten nach Gleichung (35) mitU^ =U>^/Z und it?£-= 2#7t.j. Ebenso ergibt die Fourierentwicklung der Tiefpasscharakteristik eier Netzwerke 295 mit der Grenzkreisfrequenz ^L/4 die Koeffizienten c %> nach Gleichung (26), mltU? z=UJ/k und Uffc*'= 2 /vT,. Die Fourierentwicklungen der Uebertragungsfunktionen der Hilfsträgerfilter 293 und 296 liefern die Koeffizienten c nach Gleichung (27) bzw.^j; nach Gleichung

(31) mit den für beide geltenden Werten &?_c = k^/4 und

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= 2 JC/T . Ebenso liefern die Fourierentwicklungen der Uebertragungsfunktion der .Trägerfilter 38O und 381 die Koeffizienten c \ nach Gleichung (27) bzw. JTjL nach Gleichung (31) mit den für beide geltenden Werten/ü^ = zJ^/T. . Für eine maximale Unterdrückung der Hilfsträger— und Trägerharmonischen muss auch hier Gleichung (28) eingehalten werden. -

Die UebertragungskOeffizienten

ergeben.-sich nun gemäss der Beziehung:

i. ± y_uyä ... (56).

Das am Ausgang 272 erhaltene Einseit^nbandsignal hat die Bandbreite ftJ_/2, wobei die Trägerfrequenz U) in der Bandmitte des Einseitenbandsignals liegt.

Die Dimensionierung" der Sendeeinrichtung gemäss Fig. 19 für eine Uebertragungsgeschwindigkeit von 1200 Baud und ein nutzbares Frequenzband zwischen 300 und 3300 Hz ist wie folgt: ·

Taktfrequenz des Generators}

f_T = 1/T = 1200 Hz.
Schiebefrequenz des Schieberegisters hi

trg = 1/T₁ = 2f_T m ZhOOYiz,
Schiebefrequenz des Schieberegisters 3^1! ] f^ _H =.1/T₂ = 2f_T = 2400 Ήη.

Heziprokweift der Verzögerungszeit T„ ι ' " ,

m f _ = 1200 Hz.
Trägerfrequenzι (Bandraitte des Eineeitenband-Signala) f » 1800 Hz.

tOS81 B/2011

-hz-

Schiebefrequenz des Schieberegisters 17:

fjf = 1/T₁₁ = 18 kHz.

Die erfindungsgemässen Einrichtungen sind auch zur Realisierung von N-Pfad-Filtern geeignet. In Fig. 20 ist das bekannte Blockschema eines N-*Pfad-Filters (n=3) festgehalten. Man erkennt in jedem Pfad drei identische Netzwerke 295, denen je ein Schalter 387, 388 und 389 vorgeschaltet und ein zweiter Schalter 390, 391 und 392 nachgeschaltet ist. Die Steuerung der Schalter mittels einer Trägerrechteckimpulsfolge erfolgt im ersten Pfad direkt, im zweiten und dritten Pfad über die Netzwerke 385 und 386, die eine Phasenverschiebung von 120 bzw. 2^0 ergeben.

Gemäss den Lehren der Erfindung'wird das in Fig. 20 illustrierte N-Pfad-Filter durch ein Fuktionsschema dargestellt, wie dies aus Fig. 21 hervorgeht.

In jedem Pfad ergibt sich eine Kaskadenschaltung gemäss Fig. 16. Die Netzwerke 295 sind die eigentlichen •frequenzgangbestimmenden Elemente. Die Netzwerke 292 fähren eine Bandbegrenzung des Nachrichtensignals f..(t) durch. Die Netzwerke 293t 296 und 393 erzeugen aus einer gleichförmigen Rechteckimpulsfolge f₂(t) ^den Träger, wobei im ersten Pfad eine Phasenverschiebung von 0 , im zweiten eine Phasenverschiebung von 120 und im dritten eine Phasenverschiebung von 2.kO erreicht wird.

Die Schalter 387, 388, 389, 390, 391 und 392 in Fig. 20 lassen sich durch die rein multiplikativ wirkenden Modulatoren 39¹», 395, 396, 397, 398 und 399 ersetzen.

!01815/2017

Atisgehend von Gleiclj.ia.ng (55) unter Berücksichtigung des Umständes, dass fjL(t) und f₂{-fc) identisch sind, erhält man zwischen dem Ausgangssignal und den EingangsSignalen f ₁(t) lind f„(t) folgenden Zusammenhang:

JS_-JS^Σ^Σ C_VUM-XTs-VT₁)Mi-κΤ₃-μΤ₂)/₂(!-λΤ₄) (51)

Zur praktischen Realisierung eines N-Pfad—Filters, dessen Funktionsschema in Fig. 21 geze.igt ist, genügen somit zwei Schieberegister, wenn die für die Kaskadenschaltung nach Fig. 16 angegebenen Voraussetzungen betreffs der Verhältnisse -T-/T„ und Tg/T« und zusätzlich ein rationales Verhältnis T„/TY eingehalten werdeia, da hier nur zwei Funktionen von aussen zugeführt werden müssen.

Fig. 22 zeigt die praktische Ausführungsform dieses N-Pfad-Filters, wobei die mit der Einrichtung in Fig. 19 übereinstimmenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Nachrichtenquelle 1 liefert die zu filternde Nachriclitenimpulsfolge f.j(t·) an das Schieberegis-ter 4, das z.B. aus 56 Schieberegisterelementen 4θΟ, 401_f.«· k$k und h35 besteht. Ein Hilfstragerimpulsgenerator 339 erzeugt die rechteckförmige Hilfsträgerimpulsfolge f„(t), die einem Schieberegister 3^1 zugeführt wird, das z.B. aus 28 Sehxebe— registerelementen 3^2, 343, ...368 und 369·besteht» Bas -J

--10881S/.2017

-kk-

20Λ087Α

Matrixnetzwerk 28 ist der Uebersichtlichkeit wegen nicht dargestellt, es wurde nur ein einziges Modulationselement in der Fig. 22 eingezeichnet, das eine multiplikative Verknüpfung der Eingangssignal vornimmt, wobei das entstehende

logische Produkt mit Hilfe der Dämpfungsnetzwerke k57 und 29 gewogen wird. Der zugehörige Uebertragungskoeffizient hat die Form C y & k. > wobei \J ein Element des Schieberegisters 4, /U undjl Elemente des Schieberegisters 3^1 und<£ die Anzapfung der Schieberegister k und 3^1 bezüglich der Elemente Y bzw. /u und )\ gezählt von der Mitte der Schieberegister h und 3kl aus, andeutet (vergleiche Fig. 17)· Als Beispiel ist der Uebertragungskoeffizient des Modulationselementes k^>6 gegeben durch Y = -1 , /u = 0, <£ = 2, /ν. = -1 und laut also c

Die Bildung der Uebertragungskoeffizienten C y der Wägungseinrichtungen des angegebenen N-Pfad-Filters mit drei Pfaden lässt sich anhand des Funktionsschemas in Fig. 21 gemäss den bisherigen Ausführungen mathematisch herleiten. Die Fourierentwicklungen der Uebertragungsfunktionen der Hilfsträgerfilter 293, 296 und 393, welche die Hilfsträgerschwingungsphasen von 0 , 120 und 2^0 erzeugen, liefern Koeffizienten, die als entsprechende Linearkombinationen der Koeffizienten c und ]Γ~ γ , berechnet nach den Gleichungen (27) und {"$]), hervorgehen. Um dabei eine maximale Unterdrückung von unerwünschten Modulationsprodukten zu erzielen, muss hier insbesondere Gleichung (28) eingehalten werden.

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Für den praktischen Fall, wo aus dem FrequenzSpektrum einor Informationsimpulsfolge mit der Taktfrequenz f_, = 1200 Hz ein Band von 225 - 375 Hz herausgeschnitten werden soll, werden nachstehend einige Daten gegeben: Hilfsträgerfrequenz:

f = 300 Hz
Schiebefrequenz des Schieberegisters 4:

f-£s = 1/T₁ = 2400 Hz
Schiebefrequenz des Schieberegisters 3^1:

fr= 1/T₂ = 2f_T = 2400 Hz. . - ;.;..; Reziprokwert der Verzögerungszeit T„; 1/T = 1200 Hz. '

Wie aus Fig. 22 hervorgeht, kommt man mit nur zwei Schieberegistern für die Funktionen f..(t) und f„(t) aus. Dabei ergibt sich die interessante Konfiguraion, dass von einem Schieberegister aus zwei abgezapfte Signale demselben Modulationselement zugeführt werden.

Ausserdem ist es möglich für bestimmte Anwendungen ein und demselben Modulationselement im Matrixnetzwerk mehrere Ausgangssignale zu entnehmen. So wird z.B. bei Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung zur Erzeugung einer Trägerfrequenzraster der Ausgang jedes Modulationselementes über verschiedene Wägungsvorrichtungen an verschiedene Addiervorrichtungen angeschlossen, die je eine Frequenz f + nf_, liefern, wobei die Nachrichtenquelle den Modulationselemonten eine periodische Rechteckimpulsfolge mit einer Pulsfrequenzen f,_ gibt. *

i 1098157201T

-k6-

2Ü40874

Fig. 23 zeigt eine praktische Ausführungsform derartigen Einrichtung zur Erzeugung einer Trägerfrequenzraster. In dieser Einrichtung liefert die Informationsquelle 501 zweiwertige Impulse mit einer Taktfrequenz f von beispielsweise 50 Hz. Diese zweiwertige Impulse werden in ein Schieberegister 502 eingespeist, das aus einer Anzahl Schieberegisterelemente 503 , 504, 505, 506, 507, 508, 509, 5IO besteht. Die Schiebefrequenz fq^ des Schieberegisters ist ein ganzzahliges Vielfaches der Taktfrequenz f und wird mittels eines Vervielfachers 511 erzeugt. Die Schiebefrequenz fy ist z.B. das zehnfache der Taktfrequenz f und beträgt 500 H

Die Trägerschwingungsquelle in Form eines Trägerimpulsgenerators 512 liefert eine Reihe äquidistanter Trägerimpulse, die in das Schieberegister 513 mit einer Anzahl Schieberegisrerelemente 51**, 515, 516, 517, 518, 519, 520 und 521 eingespeist werden. Die Trägerimpulsfrequenz f sei z.B. 1000 Hz. Die

Schiebefrequenz ft des Schieberegisters 513 ist ein ganzzahliges Vielfaches der Trägerfrequenz f des Trägerimpulsgenerators 512 und wird ebenfalls mittels eines Vervielfachers 522 erzeugt. Die Schiebefrequenz ΐJC ist z.B. das Zehnfache der Trägerfrequenz f und beträgt 10 kHz.

Die Ausgänge der Schieberegisterelemente der beiden Schieberegister 502 und 513 werden einem Matrixnetzwerk 523 zugeführt. In den Knotenpunkten der Ausgänge der Schieberegister'elemente der beiden Schieberegister 502 und 513 befinden sich die Modulationselemente 524, 525, 526, ... 5^6, 5^7 und 5^8, welche eine logische Verknüpfung der gespeichterten zweiwertigen Impulse vornehmen.

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Die AusgangsSignale der Modulationselemente 524-548 werden mit Hilfe der als Dämpfungsnetzwerke 549, 550, 551, ... 572, 573 und Addiervorrichtung 574 ausgebildeten Wägungsnetzwerke einer Wägung unterworfen* Am Ausgang 575 der Addiervorrichtung 574erscheint die Summe der gewogenen Ausgangssignale der Modulationselemente 524-j>48.

• Wie bereits - obens.tehend ausführlich klargestellt wurde, wird bei geeigneter Bemessung der Wägungsnetzwerke das Signal der Quelle 501 auf die Trägerfrequenz f aufmoduliert, wobei unerwünschte Modulationsprodukte weitgehend unterdrückt werden. Die Modulationsweise, z.B. Amplitudenmodulation, Phasenmodulation oder Einseitenbandmodulation, ist abhängig von der Wahl der Uebertragungskoeffizienten C γ der Wägungsnetzwerke.

Für spezielle Zwecke lässt sich die obenbeschriebene Einrichtung wesentlich vereinfachen; insbesondere für den Fall, dass die Nachrichtenquelle 501 eine periodische Recht— eckimpulsfolge mit der Frequenz f liefert und eine Frequenzreihe f + nf_ zu erzeugen ist. Zur Klarstellung ist in Fig. 24 diese Frequenzreihe f + nf_m aufgezeichnet, worden,

C ^amm X - ■

Zur Erzeugung dieser Frequenzreihe sind an jedem Modulationselement 524-548 über mehrere Wägungsvorrichtungen verschiedene Addiervorrichtungen angeschlossen, die je eine Frequenz f · +_ nf„ ' liefern, .·

In Fig. 23 ist mir eine zusätzliche Wägungsvorrichtung mit der dazu gehörenden . Addiervorrichtung angegeben worden, deren Elemente durch die,gleichen Referenznummern, aber.

10961 B72S17

-k8-

20AU87A

versehen mit einem Strich, bezeichnet werden; selbstverständlich kann man noch weitere WMgungsvorrichtungen mit den dazu gehörenden Addiervorrichtungen an die Modulationselemente 524-5^8 anschliessen, wie schematisch durch die gestrichelte Linie bei den Modulationselementen in der Figur angegeben worden ist. Dabei sind die Uebertragungskoeffizienten geraäss der nachstehenden Beziehung zu dimensionieren:

W₁- cö_f I

^: - — ■ cos v

v2ti

πω_Ί

w_f Γ

■ · ■— · cos r

W₁ W₄ L

ηω_τ (o_c~\

— ± μ2π — L (O_x (U₁₁X

I /|2jl . I

ω, (O₆J

ω,

2Mt(I₁-

ω.

mo_T

(o_c Γ ηω_τ • — · cos \·2π

ω_τ to_t L 0,

ω₆

, = 27i/_t, ω_δ — 2π/₄

ν =

Μ>

2ηω_Τ

W₁

2/κο _τ

OJ,

(O₆ 2v)_c

Ι/Ί = :

2(o_c

\_μ\ = _- 2a»_c

(58).

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Auf diese ¥eise erreicht man, dass die Erzeugung der Frequenzreihe f + nf_ mittels nur eines Schieberegisters für die Trägersignalquelle 512 und die Quelle 501 sowie mittels eines einzigen Matrixnetzwerkes 523
bewerkstelligt wird. Dabei tritt keine Beeinflussung
der Ausgangsspannungen der verschiedenen Addiervorrichtungen 57^> 57^' auf, da doch die Rückwirkungen der verschiedenen Addiervorrichtungen über die Wägungsvorrichtungen 5^9-573» 5^9'—573' nach den gemeinsamen Modulationselementen 524-5^8 vernachlässigbar klein wird, falls dafür gesorgt ist, dass der Ausgangswiderstand der Modulationselemente 52^-548 genügend klein gehalten wird.

Neben einem Satz von Wägungsvorrichtungen zur
Erzeugung der Frequenzreihe f +_ nf„ kann man dieselben Modulationselemente einen zweiten Satz von Wägungsvorrichtungen anschliessen, der eine zweite Frequenzreihe f jf nf„ liefert, die gegenüber der ursprünglichen Frequenzreihe eine beliebige, feste Phasenverschiebung aufweist, z.B. 90 · Darüber hinaus unterscheidet sich die erfindungsgemässe Einrichtung durch ihre Frequenzunab— hängigkeit, d.h. f kann beispielsweise auf 500 Hz und f_T auf TO Hz eingestellt werden, ohne dass an der Einrichtung eine Aenderung vorgenommen werden muss.

Eine wesentliche Einsparung an Modulationselementen wird dadurch erzielt, dass nur jedes zweite
Element der Schieberegister 502, 513 mit Modulationselementen 52^-5^8 des Matrixnetzwerkes 523 verbunden ist,

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falls den Schieberegistern 502, 513 Impulse zugeführt werden, deren Dauer gleich der Hälfte der Impulsperiode ist und falls zwischen der Schiebefrequenz und der doppelten Pulsfrequenz ein ungeradzahliges Verhältnis 2m+1 : 1 mit m = 2, 3» ^» 5» ··· besteht. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Verhältnis 5 : 1* Also bedeutet diese Massnahrae, dass die Anzahl der Knotenpunkte des Matrixnetzwerkes 523 und damit auch die Anzahl der Modulationselemente um einen Faktor k verringert wurde. Das Ausführungsbeispiel benötigt nur noch 25 Modulationselemente.

Trotz dieser wesentlichen Einsparung an Modulationselementen hat es sich gezeigt, dass der Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukte kein Abbruch getan wird, was sich sowohl in der Praxis, als auch streng mathematisch nach der in der obenstehend angegebenen Weise feststellen lässt.

Nicht nur unterscheiden sich die erfindungsgemässen Einrichtungen durch die bereits erwähnten Vorteile, näialich der für die Integration in einem Halbleiterkörper geeignete Aufbau, die weitgehende Reduktion von unerwünschten Modulationsprodukte und die universellen Anwendungsinöglichkeiten, sondern es wurde in den Ausbildungsformen der Figuren i6-2k noch ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil illustriert. Wie man anhand dieser komplizierten Modulationssysteiae erkennt, können dabei Schieberegister und/oder Modulationselemente gleichzeitig mehrfach angewendet werden. Insbesondere kann ein Schieberegister mit den Modulationsele-

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menten von mehreren Matrixnetzwerken gekoppelt werden, oder man erhält durch die Ankopplung von mehr als zwei Schiebe— registerelementen eines Schieberegisters an den Eingang der Modulationselemente eine mehrfache Modulation, oder aber· der Ausgang der Modulationselemente kann über verschiedene Wägung s vor richtungen an verschiedene Addiex·- vorrichtungen angeschlossen werden. Bei komplizierteren Modulationssystemen gelangt man so zu einer wesentlicher Einsparung an 'Modulationselementen und Schieberegistern, wobei man in voller Uebereinstimmung mit den in obigen Ausführungen eingehend dargelegten und illustrierten Lehren gemäss der Erfindung zu neuen Bauweisen kommt. Gerade durch diese Eigenschaft wird die erfindungsgejuässe Einrichtung besonders vorteilhaft zur Realisierung komplizierter Modulationssysteme.

Unter Umständen kann eine wesentliche Einsparung an Schieberegisterelementen erzielt werden, wenn mindestens eines der verwendeten Schieberegister als Kaskadenschaltung von Teilschieberegistern ausgebildet wird, deren Schieibefrequenzen verschiedene Werte aufweisen. Wie nämlich aus eingehenden Untersuchungen hervorgeht, ist nämlich für dasjenige Teilschieberegister eine hohe Schiebefrequenz zu wählen, dessen Gewichtskoeffizienten, welche den Stützwerten der Stossantwort entsprechen, starke Aenderungen aufweisen. Zur Beschränkung des apparativen Mehraufwandes zur Erzeugung der verschiedenen Schiebefrequenzen ist es vorteilhaft, dass sich diese Schiebefrequenzen um einen

I 109815/201?

2 Ü 4 Ü 8 7 A

Faktor 2 ( i = 1, 2, 3> ·-·) voneinander unterscheiden.

Eine weitere Vereinfachung des Schieberegisters für die Trägerimpulse ergibt sich dann, wenn man einen halben Zyklus der periodischen Impulsfolge nach dem Ringzählerprinzip in einem Schieberegister umlaufen lässt, dessen Schieberegistoreleraente zusätzlich einen Komplementärausgang besitzen. Bei der Einrichtung nach Fig. sind dann zum Beispiel statt 10 Schieberegisterelemente ^ nur noch deren 5 notwendig. Das Matrixnetzwerk der Modulationselemente und Wägungsnetzwerke bleibt hingegen um'erändert.

Wie in den vorangehenden Ausführungen anhand einiger Beispiele illustriert worden ist, gibt es mehrere Ausbildungsformen und Vereinfachungen der erfindungsgemassen Einrichtungen, aber darüber hinaus sind noch weitere Ausführungsformen möglich. Z.B. kann man an Stolle der Dämpfungsnetzwerke für die WägungsvorrichLungen Verstärker mit geeignet gewählten Verstärkungsfaktoren benützen. ™ Weiterhin kann man für die Steuerung der Schieberegister von einem einzelnen zentralen Impulsgenerator ausgehen und mittels Frequenzteiler die Taktfrequenz der Nachrichtenimpulse oder die Trägerfrequenz erzeugen.

Für alle Systeme, in denen Modulations- und Filterprozesse stattfinden, kann die erfindungsgemässe Einrichtung mit Vorteil angewendet werden. Sie kann z.B. auch zur Quadratbildung oder Bildung höherer Potenzen von gefilterten Funktionen verwendet werden, wobei in diesem Fall

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"⁵³~ 20Λ0874

die Nchrichtenquelle gleichzeitig als Trägerschwingungsquelle fungiert. Weil die NachrichtenquoHe und die Träger-Schwingungsquelle hier zusammenfallen, genügt bei dieser Anwendung nur ein einziges Schieberegister, wobei dann mehrere Schieberegisterelemente dieses Schieberegisters am gleichen Modulationselement anzuschliessen sind.

Die erfindungsgeraässe Einrichtung kann sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfangsseite angewendet we-rden, wobei dann das empfangene Signal vorgängig einem Analog-Digital-Wandler zuzuführen ist. Sender, Analog-Digital-Wandler und Empfänger können vollständig in einem Halbleiterkörper integriert werden.

Bei allen diesen Ausbildungsformen gilt immer, dass sowohl die Nachrichtonsigriale als auch die Trägerschwingungen in einem Schieberegister im Takt eines Steuergenerators durchgeschoben werden und dass die Sehieberegisterelemente, übor welche die Nachrichtonsignale und die Trägerschwingungen durchgeschoben werden, mit den Eingängen der in den Knotenpunkten eines Matrixnetzwerkes liegenden Modulationselemonte verbunden sind, deren Ausgangs .signale über Wägungsvorriehtungen einer-geineiiisanie.il Addiervorrichtung zugeführt werden.

" BAD

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Claims

PATENTANSPKUECIiE:

MP Einrichtung zur Nachrichtenübertragung, enthaltend eine Nachrichtenquelle, eine Trägerschwinguiigsquelle , einen Modulator, sowie ein an die Nachrichtenquelle angeschlossenes Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente, deren Inhalt mittels eines Steuergenerators durchgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschwingungsquelle ebenfalls an ein Schieberegister mit einer Anzahl Schicberegj st er el einen t e angeschlossen ist, deren Inhalt mittels eines Steuergenerators durchgeschoben wird, währond ferner ein Matrixiifitzwerk vorgesehen ist, in dessen Knotenpunkte Modulationselemente aufgenommen sind, deren Eingänge sowohl mit den Schieberegisterelementen, über die die Nacbrichtensignale durchgeschoben werden, als auch mit dem Schieberegisterelementen, über die die Trägerschv/ingungen durchgeschoben werden, verbunden sind, während an die Ausgänge der Modulationselemente Wägungsvorrichtungen angeschlossen sind und die verschiedenen Wägungsvorriclitungon mit finer gemeinsamen Acldiervorri eh tung verbunden sind, deren Ausgang den Ausgang der (!übertragungseinrichtung bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, uobei die Nachrichtenquelle Nachrichten impulse liefert, deren Auftrittszeitpunkte best. Lnirnt werden durch Taktimpuls.« eines Ttiktimpulsgeneratort., dadurch gekennzeichnet, dass der Steuergenerator für das an die Nachrichtenquelle angeschlossene Schieberegister und

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-55- " 20 A 0 8 7 4

der Taktdrapulsgenerator miteinander gekoppelt sind, 3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder· 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuergenerator für das an die Trägerschwingungsquelle angeschlossene Schieberegister und die Trägerschwingungsquelle miteinander gekoppelt sind. h. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wiederholungsfrequenzeii der den Schieberegistern zugeführten Impulsreihen eine ganze Zahl ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Schieberegister aus einer Kaskadenschalttmg von TedLlschieberegisterii besteht, deren Schiebfrequenzen verschiedene Werte aufweisen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schiebefrequenzen der Teilschiebe-

■register gleich 2 ist, wobei i eine ganze Zahl ist. 7· Einrichtung nach Aiispruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das an die Trägerschwingungsquelle angeschlossene Schieberegister durch einen Ringzähler gebildet wird. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberegisterelemente zwei komplementäre Ausgänge aufweisen.

9· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Ausgänge der Modulationselemente der Matrix

j-j angeschlossenen Wägungsvorriehtungeii und die gemeinsame

to -

co Addierv.orrichtung durch ein Dämpfungsnetzwerk gebildet wird.

10. Eini'ichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. _ dass die Modulationselemente in den Knotenpunkten des Matrix- ^ netzwerkes durch logische Selektionotore gebildet werden.

11 : Ei.nrichti.ing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

BAD ORiGSNAL

2ÜAÜ874

dass die Modulationselemente zwei komplementäre Ausgänge aufweisen.

12. Einrichtung nach Anspruch "I, eingerichtet für die Uebertragung von analogen Signal, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Nachrichtenquelle und dem Eingang des Schieberegisters eine Abtastvorrichtung eingefügt ist. 13« Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastvorrichtung ein Analog-Digital-Wandler folgt. 1'+. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Uebertragung binärer Nachrichtenimpulse, dadurch gekennzeiclinet, dass die Einrichtung einen Modulator für die binären Nachrichtenimpulse bildet.

15· Einrichtung nach Anspruch 1'4 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Naclirichtenimpulsquelle und dem Schieberegister ein Code transformator eingefügt ist, der eine binäre Codetränsformation bewirkt.

16. Einrichtung nach Anspruch 1*4 oder 15» eingerichtet für Amplitudenmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulati oiiselemente in den Knotenpunkten des Matrixnetzwerkes durch IJND-Tore gebildet werden und die mit den Atisgängen der UND-Tore verbundenen Wägungsvorrichtungen Uebertragungskoeffizienten C ^- haben geraäss den Beziehungen:

V¹

,■ (O₉ o>_c / ο.)Λ f o)_c\ O)₆

j 4 — .._ . _sj _r2.T — j · cos I filrr - - J, i//| <

W, O)₆ \ O)J \ CO₆) 2o\.

■ o), o)_c ( ο)Λ ( Ο)Λ ο>6

C_VJI ■-- [2 — ■ — · si i'2rr -- -cos μίτ - . |/<!

W₁ O)₆ V ("t/ V '"J 2">c

ι ι . °^h

\μ\ > -—

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2CU 0874

wobei )) ein Schieberegisterelement des mit der Nachrichten-quelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenem Vorzeichnen versehen, während /u ein Schieberegisterelement des mit der Trägerschwingungsquelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, ebenso gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenem Vorzeichen versehen. 17· Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15» eingerichtet für Restseitenbandmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationselemente in den Knotenpunkten des Matrixnetzwerkes durch UND-Tore gebildet werden und die mit den Ausgängen der· UND-Tore verbundenen Wägungsvorrichtungen Uebertragungskoeffizienten c V) haben gemäss den Be-Ziehungen:

4 — · — · si ν2π -- \· cosf //2.τ - .+ eil νίπ -- j · sinl fOa — L !^| < - - ">, (·)_δ L V '"t/ V ("sJ \ ">χ/ \ (»δ/Λ, 2co_c

-- · — · si ,·2π. — ) ■ cos μ2η -■ _:L ei v2n - -) · sinl μία — L i/<| = —■

W, CJj L V -<O J \ O)J \ M J \ (»J J 2W_C

mi t :

'■ -0, I I, 1,2,..., J „ μ 0, ;|- 1, J 2, .... ι »;

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--J8-.

2UAÜ87A

wobei y ein Schieberegisterelement des mit der Nachrichtenquelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenen Vorzeichen versehen, während /U ein Schieberegisterelement des mit der TrägerschLwingungsquelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, ebenso gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenem Vorzeichen versehen.

18. Einrichtung nach Anspruch 1^1 oder 15» eingerichtet für Einseitenbandmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationselernente in den Knotenpunkten des Matrixnetzwerkes durch UNÜ-Tore gebildet werden und die mit den Ausgängen der UND-Tore verbundenen Wägungsvorrichtungen Uebertragungskoeffizienten c )) haben geinäss den Beziehungen:

•r /U

^rl+cos( )·2π-'-' 4f')₉ o)_c

sin[ v2n —¹

V «>J ( . <«Λ _t V «.. . .. __. · cos //2.T — .-L- — — · sim

V "'j/ / W.

1-ί 2ν -

■si ν2π ■—

-cos

-1-1 2c -

O),

2 w₉ r-v π ο>_χ ο)_ύ

V --■■ 0, ;1; 1, 1-2, ..., A. Il μ =0, I 1, I 2, ..., -J m

si nj j'2n —

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wobei )/ e Ln Sell i oborog Ls tu ι·*-? lenient des mit der Nachrichtenquelle verbundenen Schi.obfivgistors bozeichnot, gezählt von Agv Mitte des Schifhnregiκters und auf beiden Seiton der

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Mitte mit verschiedenen Vorzeichen versehen, während /u ein Schieberegisterelement des mit der Trägerschwingungsquelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, ebenso gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenen Vorzeichen· versehen. .

19. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15» eingerichtet für Phasenmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als Amplitudenmodulator ausgebildet ist und ztt-

sätzlich die Ausgänge der Schieberegisterelemente des mit μ

der TrägerSchwingungsquelle verbundenen Schieberegisters über Ifägungsvorrichtungen zur Kompensation der Trägerschwingung mit der gemeinsamen Addiervorrichtung verbunden sind.

20. Einrichtung nach Anspruch "Xk _ oder 15» eingerichtet für Phasenmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationselemente in den Knotenpunkten des Ma trixne t zwerke s durch Modulo-2-Addierer gebildet werden und die mit den Modulo-2-Addieren verbundenen Wägungsvorx*ichtungen Uebertragungskoeffizienten gemäss Anspruch Xb haben.

21. Einrichtung nach Anspruch Xk oder 15» eingerichtet ™ für Frequenzmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ,als Amplitudenniodulator ausgebildet ist und ferner die Nachrichtenquelle über ein ODER-Tor mit dem Eingang des Schieberegisters verbunden ist, wobei an dieses ODER-Tor zusätzlich ein Hilfsträgerimpulsgenerator angeschlossen ist, dessen' Impulswiederholungsfrequenz; grosser oder gleich der doppelten Taktfrequenz der Nachrichtenimpulse ist.

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22, Einrichtung nach Ansprüchen 14 oder 15 mit mehreren Matrixnetzwerken, in deren Knotenpunkte Modulationselernente aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberegisterelemente eines der Schieberegister mit den Modulationselementen mehrerer Matrixnotzwerke verbunden sind. 23· Einrichtung nach Anspruch 22 zur Uebertragung binärer Nachrichtenimpulse aus zwei Nachrichtenquellen mittels orthogonaler Modulation, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nachrichtenquelle mit einem Schieberegister verbunden ist, dessen Schieberegisterelemente an die Modulationselemente in den Knotenpunkten zweier Matrixnetzwerke angeschlossen sind, während ferner die Trägorschwingungsquelle mit einem Schieberegister verbunden ist, dessen Schieberegisterelemente gleichzeitig an die Modulationselemente beider Matrixnetzwecke angeschlossen sind und die beiden Matrixnetzwerke eine gemeinsame Addiervorrichtung besitzen.

Zk. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationselemente in den Knotenpunkten der beiden Matrixnetzwerke durch UND-Tore gebildet werden und die mit den UND-Toren verbundenen Wägungsvorrichtungen des ersten Matrixnotzwerkes Uebertragungskoeffizienten gemäss Anspruch 16 haben und diejenigen des zweiten Matrixnetzwerkos Uebertragungskoeffizienten c^j haben gemäss den Beziehungen:

j 4 · - · — · si( y.ln - ) sinf /2.-r - - , \P.\ < —

I O)₉ Ο) ι O) \ ( 0)\ O)₆

C_x, - 2 · -- · - · si y2n - sinl ?.2n - ), ]/.| ,= -L j ν), ο) _ä \ O)J \ O)J 2i.)_r

■ ' 2,_Jf

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Ji- O, ± 1, ±2, ..., ±Ar
A=* O, ± J, ±2, ..., ±1

wobei cJ2. ein Schiebei-egistereleraent des mit der zweiten 'Nachrichtenquelle verbundenen Schieberegisters bezeichnet, gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenem Vorzeichen versehen, während Jn₁ ein Schieberegisterelement des mit der Trägerschwinguiigs quelle verbundenen, gemeinsamen Schieberegisters bezeichnet, ebenso gezählt von der Mitte des Schieberegisters und auf beiden Seiten der Mitte mit verschiedenem Vorzeichen versehen.

25· Einrichtung nach Anspruch 1^ oder 15» dadurch gekennzeichnet, dass an die Modulationse]emente der Knotenpunkte eines Matrixnetzwerkes wenigstens drei Schieberegisterelemente angeschlossen sind und somit eine mehrfache Modulation erzielt wird.

26. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Eingang eines Schieberegisters zugeführten Impulse in einem einzigen Schieberegister gleichzeitig um eine Zeitspanne T₁, multipliziert mit einer ganzen Zahl )/ und um eine Zeitspanne T', multipliziert mit einer ganzen Zahl$L, durch die Einhaltung eines rationalen Verhältnisses T₁ZT₂ verzögert werden.

27· Einrichtung nach Ansprüchen Ah und 26 oder nach Ansprüchen 13 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass die

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Einrichtung für Einsei tenuaridmodulation mit drei Schieberegistern versehen ist, wobei die Nachrichtenquelle an
das erste Schieberegister, die Trägerschwingungsquelle an das zweite Schieberegister und eine Hilfsträgerschwingungsquelle zur Erzeugung einer Hilfsträgerschwingung, deren
Frequenz gleich einem Viertel der Taktfrequenz der Nachrichtenimpulse 1st, an das dritte Schieberegister angeschlossen ist und ferner ein einziges Matrixnetzwerk vorgesehen ist, dessen Modulationselemente mit je einem
Schieberegisterelemont der drei Schieberegister verbunden sind.

28. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Filterung der Nachrichtenimpulse mit zwei Schieberegistern versehen ist, wobei die Nachrichtenquelle an das erste Schieberegister, die Hilfsträgerschwingungsquelle an das zweite Schieberegister angeschlossen ist, und ferner ein einziges Matrixnetzwerk vorgesehen ist,dessen Modulationselemente mit je zwei Schieberegisterelementen
des zweiten Schieberegisters und je einem Schieberegisterelement dos ersten Schieberegisters verbunden sind.
29· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichtenquelle den Modulationselenienten in den Knotenpunkten des Matrixnetzwnrkes eine periodische Rechteckimpulsfolgo zuführt, mit der Pulsfrequenz f^, wobei an jedes dieser Modula t Lonselemente über mehrere Wägungi>vorrichtungen verschiedene Addiervorrichtungen angeschlossen

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sind, die je eine Frequenz £^ _+ nf,_ liefern.

30. Einrichtung nach Anspruch 29 t dadurch gekennzeiclinet, dass nur jedes zweite Schieberegisterelement mit einem Modulätionselement des MatrixnetzAtferkes verbunden ist, falls den Schieberegistern Impulse zugeführt iverden, deren Dauer gleich der Hälfte der Impulswiederholurigsperiode ist und falls zwischen der Schiebefrequenz und der doppelten PuIswiederholungsfrequenz ein ungeradzahliges A^erhältnis 2m+"1 : 1 mit m = 2, 3, 4, 5, ... besteht.

31. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Potenzbildung der Nachriehtenimpulse die Nachrichtenquelle gleichzeitig als Trägerschwingungsquelle fungiert.

32. Eim?ichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Einrichtung in einem Halbleiterkörper integriert ist.

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