DE2134956C3 - Diskriminatoranordnung für Datenmodems einer doppelseitig gerichteten Zweidraht-Datenübertragungseinrichtung mit Frequenzmodulation - Google Patents
Diskriminatoranordnung für Datenmodems einer doppelseitig gerichteten Zweidraht-Datenübertragungseinrichtung mit FrequenzmodulationInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Diskriminatoranordnung
für Datenmodems einer doppelseitig gerichteten Zweidraht-Datcnübertragungsemrichtung
mit Frequenzmodulation, bei der aus den an ihrem Eingang anliegenden durch ein pulsformiges ModuJationlsignal
in der Frequenz modulierten SinusweHen
ableitet mit gleicher oder verdoppelter Folgefre-Muenzein
monostabil«:. Multivibrator angestoßen und aus seinen Ausgangsimpulsen durch Integration das
Modulationssignai wiedergewonnen wird.
O-is einem solchen Diskriminator zugrunde hegende
Prinzip ist bereits vor Jahrzehnten zur Frequenzmessung eingesetzt worden, indem aus den Sinuswellen
der zu bestimmenden Frequenz eine
Pulsfolgc üleichcr Folgefrequenz abgeleitet xvurde
deren ciiwhK Impulse unabhängig von der l^lgefuuuenz
den gleichen Energieinhalt, also gleiche Hohe und Uunc aufweisen. Durch Integration dieser Puls
folee wird dann cm (Jleichspannungswert gewonnen,
der analog der zu messenden Frequenz ist. Aus dem Buch von W. R. Bennet: ,Data Transmission. Neu
York I VhS. Seite 171 insbes. F . g. 1J- 2 ist cm solcher
Diskriminator bekannt, bei dem aus den Sinuswellen
der zu bestimmenden Fiequenz eine Pulsfolge dop
peiler Folgefrcquen/ abgeleitet wird.
Fs sind auch ein. Reihe von nach diesem Prinzip
arbeitenden Diskriminator zur Demodulation ire
quenzmodulierter Signale bekannt, wobei immer Vorbedingung für eine einwandfreie Funktion ist, daß
die Frequenz der frequenzmodulierten Trägerwelle sehr groß ist gegenüber der höchsten Modulationsfre
uuenz da sonst durch die Zeitkonstante des Integratonskrcises eine Beeinträchtigung der Kurvenform
des Modulationssignals erfolgt, da zwar die Spannung
am Integralionskreis linear den Frequenzänderungen
des Trägers folgen soll, aber ein Übergang des Ausgangspcgels des Integrationskreises von einem Werte
fur einen Frequenzwert zu einem anderen für einen anderen Frcqucnz.wert ebenfalls so schnell sich einstellen
soll, daß hierdurch die Kurvenform des Modulationss^nals
nicht unzulässig beeinträchtigt wird. Hinzu kommt noch, daß im Ausgangssignal die Träqeranteilc
hinreichend unterdrückt sein sollen, was wiederum eine hinreichende Siebwirkung des als Tiefpaß
wirkenden Integrationskreises für den !rager, also eine hinreichende hohe Zeitkonstante in bezug
au» den Irag'-r bedingt.
Im Falle einer I ibertragung von Daten- oder TeIegraphicsignalcn
im Sprachfrequenzband ist, insbesondere bei höheren Signalubertragungsgeschwindigkei
teil, der Abstand zwischen Trägerfrequenz und Modulationsfrequenz verhältnismäßig gering, besonders
wenn dei Träger im unteren Sprachband bis zu
K)(K) Hz. liegt, so daß sich die vorgenannten Forderunuen.
wenn überhaupt, nur sehr schwer '.-!-füllen lassen.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine Diskrimiiuitoranordnung
für Datenmodems einer doppelseitig gerichteten Zweidraht-Datenubcrtragungseinrichtung
anzugeben, bei der die geschilderten Schwierigkeiten nich'. auftreten und die dabei auch
4» in beiden Übertragungskanakn die gleiche Empfindlichkeit aufweist. Die Losung dieser Aufgabe
kfdafoei dem Anspruch 1 zu entnehmen, wobei die
fta^isprüehe auf vorteilhafte Ausgestaltungen ei-
r wichen Diskriminatoranordrwng hinweisen.
* AtIs der deutschen Offenlegungsschrift 1903610
• -in Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur
nemodulation frequenzmodulierter digitaler signale
bekannt <k-nen ebenfalls die Aufgabe zugrunde hegt,
ine Diskrimination selbst dann noch zu ermöglichen,
teon Träger- und Modulationssignal frequenzmäßig
!erhältnisinäBig eng benachbart liegen. Die deutsche
Offcnle&ungsschrift I 903610 sieht die einzige Möglichkeit
bei der Demodulation Träger- und ModulalionssiEnal frequenzmäßig zu trennen im Einsat/ der
ble- beschriebenen rein digitalen Methode, die auf einer
Messung des Abstands der Nulldurchgänge des Sc Modulationssignale ausschreibenden Trägers basiert
Die vorliegende Anmeldung umgeht diese auch hier vorhandenen prinzipiellen Schwierigkeiten da
durch daß sie in dem Bereich, in dem Träger- und
Modulatioiislrequenz angenähert gleich werden kön
r, also im unleren Frequenzbeieich eine Verdoppi
der Trägerfrequenz vor der Demodulation vor-' t und kann hierdurch eine im wesentlichen
uc Demodulation durchführen. Auch hier wird
und Übertragern vermieden.
Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators 42 /u einem der jeweiligen Frequenz der frequenzmodulierten
Sinuswelle analogen Gleichstromwert umformen. In seinem Ausgangssignal sollen also die einzelnen
Impulse der integrierten Impulsfolge weitgehend unterdruckt sein. Andererseits sollen aber die die
Naehrieht beinhaltenden Impulsfolgen des Modulaüonssignals
durch die Zeitkonstantc des Integrationsgliedes 5 möglichst nicht beeinträchtigt werden.
Diese Forderung ist nun sehr schwer zu erfüllen, wenn der Nachrichteninhalt des Modulationssignals
verhältnismäßig hoch ist und dabei das hiermit in der Frequenz modulierte Signal in der Frequenz verhalt
nismäßig niedrig, z.B. im Sprachband hegt
»5 Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb der Oedanke zugrunde, für den in der unteren Sprachbandhälfte
liegenden Übertragungskanal zur Demodulation den Frequenzabstand zwischen frequenzmoduliertem
Signal and Modulationssignal durch eine Frequenzvervielfachung zu ν erg. ölkrn. wahrend de.
in der oberen Hälfte Hegende Uhcrlragungskanal
nicht beeintluüt wild, wobei z. B. eine Frequen/verdopplung
in an skh bekannter Weise dadurch erziel«
wild, daß der monostabile Muluubiator 42 rncht nu.
durd, jede volle S.nusschw.ngung des zu demoduhe-
renden Signals, sondern durch ^f »^1^1^
Sinusschwingungen e-nmal angestoßen wird, so daß
35
rnchaltung. bestehend aus einem monostahilen quenz auHn«
mrnc
(icdanken
geführt, die aus einem monostabil™ Multivibrator
und eine. Steuerschaltung 41 zum Ans euern des Multivibratorsbesteht.DieAusgangsimpusedesmo-
nostabilen Multivibrators 42, die eine mit der Frequen/
der Sinusschwingungen des empfangenen pulsförmig
frequenzmodulierten S.gnals ubere.nstimincndc
Folgefrequenz aber unabhängig davon konstante
Breite und Amplitude aufweisen werden dann in einem Integrationsglied 5 zu einem der emp angcnen
Frequenz proportionalen Gleichstromwert integriert
und dieser in einem Pcgeldelektor 6 ausgewcr-Tel.
so daß an seinem Ausgang 7 die demodul.erte pulsförmige Naehrieht ansteht Soweit oben beschneben,
ist diese Anordnung dem Stand der Techmk zu-
Sgrationsgüed 5 muß nun die pu.sförmigen
55 I scm und d,
eine
fa
65 .. hohen Frequenzen auf eine
verzichtet werden, da in diei den Trägerfrequenzen genügend groß ist, um
' ung und hin-
is Integrations-
i. Das Modem AfI be-Tl für die
W.. 5(K) und 700 Hz und einer für die Frequenzen 2250 und
^■ne Gabelschaltung Wl mit der
■ν.·· sind. An Stelle des Bandpaßfilters
2 der Fig. 1 ist ein Hochpaßfilter in der Empfangseinrichtung
verwendet und die Inverterstufe und das zweite Differentiationsglied 413 ist entfallen,
da eine Frequenzverdoppelung infolge der hohen Übertragungsfrequenzen nicht notwendig ist. Das andere
Modem besteht aus einer Sendccinrichtung Tl für die Frequenzen 2250 und 3150 Hz und einer Empfangseihrichtung
für die Frequenzen 500 und 700 Hz, die über eine Gabelschaltung Hl an die Übertragungsrichtung
angeschlossen sind. Die Empfangseinrichtung entspricht dabei der Fig. 1 mit der Ausnahme,
daß an Stelle eines Bandpasses 2 ein Tiefpaß eingesetzt wurde.
Der Ersatz des Bandpasses durch einen Tief- bzw. Hochpaß ist in diesem Fall möglich, da für die zweiseitiggerichtete
Übertragung das ganze Sprachband verwendet wird. Die Einzelheiten der Schaltung, soweit
sie Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, sind dabei Fig. 3a entnehmbar. Da das Verhältnis zwischen
den Frequenzen der in der Frequenz niederen Übertragungsrichtung und der höheren etwa 1 :4 beträgt,
die relativen Frequenzhübe beider Richtungen aber gleich sind, erhält man etwa gleiche Pegelhübe
der Gleichstromzeichen am Diskriminatorausgang, wenn die Pulslänge am Ausgang des monostabilen
Multivibrators für die frequenzniedere Übertragungsrichtung doppelt so lang gewählt wird wie die an dem
Ausgang des monostabilen Multivibrators für die frcquenzhöherc
Übertragungsrichtung, was durch Verdoppeln des aus Cl und R9 bestehenden Zcitglicdes
leicht zu ermöglichen ist.
In Fi g. 3 a ist nun ein Beispiel für die PulsformcrschaUung
4, bestehend aus einem monostabilen Multivibrator 42 und seiner Steuerschaltung 41 als Stromlauf
dargestellt. In dem Stromlauf besteht der Verstärker 3 aus einem integrierten Operationsverstärker.
Sein Ausgangssignal wird nun einmal am Eingang eines ersten Differentiationsgliedes, bestehend
aus dem Kondensator Π und einem Widerstand Rl. und ferner einer Inverterstufe mit dem Transistor
Trsl, den Widerständen R3 und R4 und der Diode Dl zugeführt, deren Ausgang mit dem Eingang des
zweiten Differentiationsgliedes, bestehend aus dem Kondensator Cl und dem Widerstand Rl. verbunden
ist. Die Ausgänge der beiden Diffcrentiationsglieder sind über Entkoppeldioden Di und Dl mit dem Eingang
des nachfolgenden monostabilen Multivibrators verbunden.
An diesen monostabilen Multivibrator müssen eine Reihe von Anforderungen gestellt werden, da sein
Aasgang Rechteckimpulsc mit bei allen Betriebsbedingungen gleichbleibender Breite und Höhe angeben
soll. Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankurtgen
sollen also das Ausgangssignal praktisch nicht beeinflussen. Dies hat eine Reihe von Abänderungen
des herkömmlichen Schaltungsaufbaus eines monostabilen Multivibrators zur Folgt.
Die Ausgangssignale der beiden Differentiations glieder gelangen ober die Dioden Dl bzw. Dl auf
die Basis des Transistors Trsl. die außerdem über den
Widersand Rl mit dem Kollektor des Transistors Trsi
verbunden ist, der wiederum über Widerstände Rb und RS am positiven Pol + V, der Versorgungsspan nung
liegt. Der Emitter des Transistors Trsl ist dabei an den auf Massenpotential liegenden Mittclabgriff β
der Versorgungsspannung angeschlossen, während sein Kollektor über einen Kondensator C3 an der Basis
des Transistors 7Vs3 und über einen Widerstand R8 am positiven Pol + IZ1 der Versorgungsspannung
und ferner über eine Diode D4 an dem Abgriff eines zwischen positivem Pol + Us und Mittelabgriff 0 der
Versorgungsspannung liegenden Spannungsteilers liegt, bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstandes
RIO mit einer Zenerdiode D6. An dem
gleichen Abgriff dieses Spannungsteilers (RIO, Dft)
*° liegt die Basis des Transistors 7>.v3 über einen Widerstand
R9.
Der Emitter des Transistors 7>.v3 liegt dabei am
Abgriff eines zwischen dem Mittelabgriff 0 und dem negativen Pol — LZ1 der Versorgungsspannung ange-
*5 ordneten Spannungsteilers, bestehend aus einer
Diode D5 und einem Widerstand RIl. Das Ausgangssignal
dieses monostabilen Multivibrators wird dabei am Verbindungspunkt der beiden Kollektorwiderständc
RS und Rt des Transistors 7>.v3 entnommen.
Eine Schaltungsvariante besteht darin, daü der Emitter des Transistors Tr\3 ebenfalls direkt am Mittelabgriff
0 der Ycrsorgungsspannung angeschlossen ist, dafür aber eine weitere Diode DS' in Durchflußrichtung
/wischen dem Kollektor des Transistors Trsl
»5 und dem Verbindungspunkt von Widerstand R8,
Kondensator Γ3 und Diode D4 eingefügt ist. In F ι g. 3 b ist nun diese Variante des monostabilen
Multivibrators dargestellt, deren noch ausführlichere
Beschreibung sich wohl nach den vorhergehenden
Ausführungen erübrigt.
Durch die Zenerdiode Db wird in Verbindung mit
der Diode D4 erreicht. daß das Kollektorpotential des Transistors Trsl auf den Wert {/,„, + l/„<
begrenzt wird (gesperrter Transistor Trsl). und damit ist auch die Ladespannung von Cl festgelegt. Durch die beiden
anderen alternativen Maßnahmen Anbinden des Emitters des Transistors Ττλ3 an das Potential
- i/„, bzw. Einschalten der Diode DS' in Durchflußrichtung
an den Kollektor des Transistors Trsl - wird der Einfluß von Temperaturanderungen auf die Basis
Emitter-Sättigungsspannung des Transistors Trs3 kompensiert.
Wählt man nun noch Kondensator Ci und Widerstand R9. also die die Zeitkonstante des monostabilen
♦5 Multivibrators bestimmenden Elemente, so, daß dieses
Zeitglied keinen bzw. einen völlig vernachlässigbaren Temperaturgang aufweist, so genügt diese
Schaltungsausbildung allen Anforderungen an Temperaturkonstanz und Unabhängigkeit von Versor-
gungsschwankungen. Hierzu wird zweckmäßigerweise Cl als Glimmerkondensator und J?9 als Metallschichtwiderstand
realisiert.
Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators wird nach Verstärkung und Impedanzwandlung
in einem aus den Transistoren Tm4 und TnS bestehenden
Verstärker einem Integrationsglied S zugeführt. Dieses ist in dem Beispiel nach Fig. 3a als R
C-Tiefpa8 ausgeführt, wobei die frequenzabhängige Rückkopplung vom Emitter des nachgeschalteten
Transistors Trab eine Versteilerung bewirkt. Diesem
Integrationsglied folgt ein PegeWctektor 6, für den bekannte SchwcllwertschaHungcn. wie z. B. Schmitt-Trigger,
verwende! werden können.
Claims (6)
1. Diskriminatoranordnung für Datenmodems einer doppelseitig gerichteten Zweidraht-Datenübertragungseinrichtung
mit Frequenzmodulation, bei der aus den an ihrem Eingang anliegenden,
durch ein pulsformiges Modulatioitssigual in der Frequenz modulierten Sinuswellen abgeleitet
mit gleicher oder verdoppelter Folgefrequenz eia ">
monostabiler Multivibrator angestoßen und aus seinen Ausgangssignalen das Modulationssignal
durch Integration wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichneudaßderrconostabile
Multivibrator des Diskriminators der einen eine niedere l-rcquenzlage aufweisenden Übertragungsrichtung
bei den positiv und negativ gerichteten NiiHdurcbgängen der Sinuswellen angestoi'n-ii
wird und einen Impuls abgibt, daß dagegen der monostable Multivibrator des Diskriminator *o
der andeien, eine hohe Frequenzlage autweisenden Übertragungsrichtung nur bei positiv oder nepctiv
gerichteten Nulldurchgängen der Sinuswel leu
.ingcstoßen wird und einen Impuls abgibt.
2. Diskriminatoranordnung nach Anspruch 1. *5 dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator
für du Übertragungsrichtung mit der hohen Frequenzlage aus der Folge eines Hochpasses, eines
Vorverstärkers, eines Differenziergliedes für den Nullduichgangeiner Richtung, einem monostabilen
Multivibrator konstanter Pulslänge und -hohe und einem naehgeschalteten Integrationsglied.
<l.iß dagegen der Diskriminator für die Übertragungsrichtung
mit der niedrigen Frequenzlage aus der Folge eines Tiefpasses, eines Vorverstärkers.
je eines Differen/iergliedos lur die Nulldurchgänge
je einer Richtung, einer einen: Differenzierglicd
vorgeschalteten Inveitcrstufe und einem monostabileu Multivibrator konstanter Pulslänge
und -hohe mit nachfolgendem Integrationsglied besteht.
3. Diskriiiimatoranordnung nach Anspruch 2.
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Frequen/vcihaltnis
von 1:11 zwischen der niedrigen
und hohen Frequenzlage der beiden Dbertragungsrichtungen
die Breite der Ausgangsimpulsc der monostabilen Multivihratoren tier den beiden
Ühcrtragungsrichtungcn zugeordneten Diskriminatoren sich wie n : 1 verhalten.
4. Diskriminatoranordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei den verwendeten
tnonostabilcn Multivibratoren der Einfluß von Vcrsorgungsspannungsändcrungen durch Begrenzung
mittels einer durch einen eine Zenerdiode (/)6) enthaltenden Spannungsteiler gewonnenen
Referenzspannung und einer Klemmdiodc 11)4) kompensiert wird.
5. Diskriminatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den verwendeten
monostabilen Multivibratoren der Temperatureinfluß auf die Basis-Emittersättigungsspannung
des Zeilkreistransistors (7Vi3) durch eine Diode (/)S bzw. DS') kompensiert wird.
6. Diskriminatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den verwendeten
monostabilen Multivibratoren der Temperatureinfluß auf das aus Kondensator (Ci) und Widerstand
(/?9) bestehende Zeitglied durch Verwendung
von Cilimmerkondensatoren und Metall
scWdit-Widerständen für dieses Ze.tglied korn
pensiert wird.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |