DE2165036B2 - Sender-Empfänger-Gerät zur Übermittlung digitaler Daten - Google Patents

Description

— mit einem Sendeteil (70; 76,80,81) einschließlich einem Codierer (70), dessen Eingang mit dem digitale Daten liefernden Datenverarbeitungsgerät (63) verbunden ist und der elektrische Ausgangssignale an den Sender (76,80,81) liefert, der eine entsprechende impulsmodulierte Strahlungsenergie aussendet, und

— einem Empfängerteil (82,33,84; 11) einschließlich einer Signalverarbeitungsschaltung (11), welche die vom Empfänger (82, 83, 84) empfangene, impulsmodulierte Strahlungsenergie in elektrische Ausgangssignale umwandelt, welche eine elektrische Impulsfolge enthalten,

dadurch gekennzeichnet,

a) daß der mit der digitale Daten liefernden Einrichtung des Datenverarbeitungsgerätes (63) verbundene Codierer (70) elektrische Impulsfolgen erzeugt, deren jede einem vom Datenverarbeitungsgerät (63) gelieferten Imformationsbit zugeordnet ist, und

b) daß die Signalverarbeitungsschaltung (11) enthält:

— einen mit dem Empfänger (82, 83, 84) verbundenen Datendetektor (91),

— eine mit dem Empfänger (82, 83, 84) verbundene und zum Datendetektor (91) parallel geschaltete Phasenverriegelungsschaltung (90), um den Datendetektor mit der durch die Signalverarbeitungsschaltung (11) umgewandelten elektrischen Impulsfolge zu synchronisieren,

— einen mit dem Datendedektor (91) verbundenen Fehlerdetektor (96), welcher die Anwesenheit echter Impulsfolgen in den vom Empfänger (82, 83, 84) gelieferten elektrischen Ausgangssignalen feststellt,

— eine Anzeigeeinrichtung (100), die bei Abwesenheit echter Impulsfolgen eine Anzeige liefert,

— und einen Decodierer (92) zum Umwandeln der echten Impulsfolgen in derartige digitale Daten, die zum Zuführen an das Datenverarbeitungsgerät (63) geeignet sind.

2. Sender-Empfänger-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (70) Einrichtungen (Fig.7: 74, 77, 78, 79, 97, 101,102, 103, 104, 1OS, 106, 108) enthält, um jeden eingehenden Datenimpuls in eine Impulswellenform zu verwandeln, wobei jeder Impuls durch eine einzigartige Impulsfolge dargestellt ist (Fig.3) und wobei die Ausgangssignale des Codierers (70) eine elektrische Impulsfolge enthalten, die sich aus einzelnen Impulsfolgen zusammensetzt, die jeden Eingangsimpuls darstellen, und daß der Fehlerdetektor (96) innerhalb der Signalverarbeitungsschaltung (11) so ausgelegt ist, um die Anwesenheit dieser bestimmten Impulsfolgen anzuzeigen und eine

s Anzeige, daß echte Daten vorhanden sind, zu liefern, wenn diese bestimmte Impulsfolge in dem Fehlerdetektor nicht vorhanden ist

3. Sender-Empfänger-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale der Signalverarbeitungsschaltung (11):

— einen Taktgeber (74) zur Steuerung der Datenübertragung zum Datenverarbeitungsgerät (63), sowie

is — eine Einrichtung (163, 165 166), die auf die. Anzeige einer echten bestimmten Impulsfolge (Fig. 10) anspricht und einen Justierimpuls erzeugt, um den Taktgeber mit der Impulsfolge zu synchronisieren.

4. Sender-Empfänger-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Testsignalquelle (180) (F i g. 9) und einen Wählschalter (88,86), der mit dem Sendeteil des Datenverarbeitungsgerätes (63) sowie mit dieser Testsignalquelle (180) verbunden ist, wobei der Wählschalter dazu dient, eines von mehreren digitalen Datenverarbeitungsgeräten sowie die Testsignalquelie (180) mit dem Codierer (70) zu verbinden, sowie durch eine weitere, mit der Testsignalquelle (180) verbundene Einrichtung, um eine Schleife zu bilden, wobei das Testsignal über diese Schleife übertragen wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sender-Empfänger-Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Gerät wird in der US-PS 3243 592 beschrieben. Dabei sind eine Speichereinrichtung für digitale Daten, eine hochintensive Lichtquelle zur Erzeugung von kurzen Impulsen, eine Modulationseinrichtung der Lichtimpulse für eine Breitbandmodulation zur Übertragung der Information sowie eine Empfänger- und Demodulationseinrichtung vorgesehen. Dabei wird zwischen der ausgesandten und der empfangenen Information eine Synchronisiereinrichtung sowie ein Serien-Parallel-Umformer und eine empfangsseitige Speichereinrichtung vorgesehen, wobei die empfangene

so Information zu einem gewünschten Zeitpunkt ausgelesen werden kann. Als Übertrager ist ein Laserübertrager mit eigenem optischen Modulator zum Steuern der übertragenen Lichtstrahlungsenergie vorgesehen. Die an den Übertrager gelieferten Daten werden vom Ausgang eines Photodetektors abgeleitet Die Daten können über einen Abtaster ausgelesen werden, wobei die Datenflußgeschwindigkeit durch einen Übertrager-Taktgeber gesteuert wird. Die Synchronisiereinrichtung synchronisiert den Lichtmodulator mit dem Ausgang

des Photodetektors, wobei beide durch den Übertrager-Taktgeber gesteuert werden.

Ein derartiges Gerät ist zur unmittelbaren Datenübertragung sowie zum Vergleich von empfangenen Daten mit eingespeicherten Daten bestimmt Es ist jedoch nicht dafür geeignet, über lange Zeit empfangsbereit zu sein, und zwar schon deswegen nicht, da dann eine FOHe von Speicherungsdaten anfallen würde, die nur bei gleichzeitiger Löschung früherer Daten

gespeichert werden könnte. Es ist nicht möglich, vor einer Betätigung der Empfangseinrichtungen zu überprüfen, ob überhaupt »echte Daten« bzw. Daten von Interesse, übertragen werden.

In VDI-Z 112 (1970) Nr. 9, S. 571 sind allgemein Lichtimpulse als Nachrichtenträger beschrieben, bei denen eine optische Nachrichtenübertragung über einen Laser stattfindet, wobei eine Pulslagemodulation verwendet wird, dh, daß die Impulsflanken die zu übermittelnde Information enthalten.

Aus der DE-AS 19 27 006 ist ein optisches Multipiex-Übertragungssystem bekannt, wobei Laser-Lichtstrahlen wenigstens teilweise über ein Faserelement übertragen werden, bei dem der Brechungsindex bestimmte Werte einnimmt

In der US-PS 35 06 834 ist ein optisches Multiplex-Obertragungssystem beschrieben, bei dem mehrere Kanäle gleichzeitig über einen Lichtstrahl, eine Modulationseinrichtung für ein zeitabhängiges elektrisches Signal und Kopplungseinrichtungen übertragen werden, wobei die Empfangseinrichtung ein Ablenkungssystem vorsieht, um einen einzigen Übertragungsweg in einer Impulsfolge vorzusehen, die mit der Ablenkung des Eingangsstrahles synchronisiert ist

Aus der DE-AS 18 04 841 ist eine Anordnung zur Informationsübertragung mit kohärentem Licht nach dem Übertragungsprinzip bekannt, bei dem zwei Sende-Empfangsgeräte jeweils einen einzigen modulierbaren optischen Oszillator aufweisen, der im Sendebetrieb einen die Information tragenden modulierten Lichtstrahl und im Empfangsbetrieb einen unmodulierten Lichtstrahl erzeugt, wobei ein Strahl; iiler vorgesehen ist, der zwei getrennte Lichtwege vorsieht, wobei die Frequenz der zusammenwirkenden Lichtstrahlen der beiden Sende-Empfangs-Geräte um die gewünschte Zwischenfrequenz voneinander versetzt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sender-Empfänger-Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß die Abwesenheit von echten empfangenen Daten festgestellt wird, bevor die Daten an das Datenverarbeitungsgerät geliefert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt

Dabei überprüft die Signalverarbeitungsschaltung empfangene Signale daraufhin, ob es sich um echte Signale handelt Beim Fehlen echter zu übermittelnder Daten wird eine Codier-Impulsfolge erzeugt, welche das Datenübertragungsgerät oder ein anderes mit diesem Datenübertragungsgerät zusammenwirkendes Gerät synchronisiert Die Signalverarbeitungsschaltung kann auch einen Taktgenerator und dessen wahlweisen ss Anschluß an die Synchronisationseinrichtung enthalten, wodurch die Signalverarbeitungsschaltung mit dem Taktgenerator und nicht mit den ankommenden Datenfolgen synchronisiert werden kann.

Das Sender-Empfänger-Gerät nach dem Gegenstand der Erfindung ist schaltungsmäßig besonders einfach aufgebaut So sendet der optische Sender, beispielsweise eine Laserdiode, bei Lieferung von elektrischen Impulsen an die Diode Strahlungsenergie aus, ohne daß, wie bei der US-PS 3213 592, ein eigener optischer Modulator notwendig ist. Auch können die Eingangsdaten au« jeder beliebigen Datenquelle stammen, und nicht bloß von einem Photodetektor, wie bei dieser Patentschrift Die Geschwindigkeit der Datenlieferung wird beim Erfindungsgegenstand durch den Codierer synchronisiert Im Unterschied zu der US-PS 32 43 592 ist somit kein Taktgeber erforderlich, der eine Abtasteinrichtung steuert Darüberhinaus ist auch kein Synchronisierimpulsgenerator nöüg, der an den (beim Erficdungsgegenstand nicht vorhandenen) Lichtmodulator ein Synchronisiersignal zum Synchronisieren mit dem Ausgang des Photodetektors liefert

Derartige Geräte sind besonders zweckmäßig in Industrie und Handel zur Datenübertragung zwischen verschieden benachbarten Gebäuden von Vorteil, d& auf diese Weise sowohl auf die zusätzliche Belastung der Telefonleitungen als auch auf die zusätzliche Leitungsinstallation verzichtet werden kann. Man setzt einfach auf die einzelnen Dächer der verschiedenen Gebäude optische Sender-Empfänger, wobei die eigentliche Elektronik, insbesondere der Codierer, witterungsgeschützt im Interesse des Gebäudes angeordnet ist Beispielsweise dienen derartige Geräte bzw. Datenübertragungssysteme zur Datenübertragung zwischen einem gemeinsamen Zentralcomputer und einer Anzahl örtlicher Datenverarbeitungsgeräte.

Das der Erfindung zugrundeliegende optische Datenübertragungssystem ist besonders gut zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in Veibindung mit Rechnern geeignet, wobei Verbindungsleitungen eingespart werden können. Je zwei optisch aufeinander ausgerichtete Sender-Empfänger haben einen Infrarotsender und einen neben ihm aufgestellten Photodetektor sowie geeignete Optiken. Zwischen zwei derartigen Geräten, die sich in einem Abstand von etwa 150 bis 1500 m gegenüberstehen und Sichtverbindung haben, ist sowohl Einweg- als auch Zweiweg-Datenübertragung möglich. Ein derartiges Sender-Empfänger-Gerät weist folgende Merkmale auf:

a) der mit der digitale Daten liefernden Einrichtung des Datenverarbeitungsgerätes verbundene Codierer erzeugt elektrische Impulsfolgen, deren jede einem vom Datenverarbeitungsgerät gelieferten Informationsbit zugeordnet ist, und

b) die Signalverarbeitungsschaltung enthält:

— einen mit dem Empfänger verbundenen Datendetektor,

— eine mit dem Empfänger verbundene und zum Datendetektor parallel geschaltete Phasenverriegelungsschaltung, um die Datenanzeigeschaltung mit der durch die Signalverarbeitungsschaltung umgewandelten elektrischen Impulsfolge zu synchronisieren,

— einen mit dem Datendetektor verbundenen Fehlerdetektor, welcher die Anwesenheit echter Impulsfolgen in den vom Empfänger gelieferten elektrischen Ausgangssignalen feststellt,

— eine Anzeigeeinrichtung, die bei Abwesenheit echter Impulsfolgen eine Anzeige liefert,

— und einen Decodierer zum Umwandeln der echten Impulsfolgen in derartige digitale Daten, die zum Zuführen an das Datenverarbf.itungsgerät geeignet sind.

Der Sendeteil jedes Gerätes umfaßt einen Codierer, der den von einer Datenquelle ankommenden digitalen Bit-Strom aufnimmt, entsprechende elektrische Ausgangssignale erzeugt, die an den Sender weitergeleitet werden, der eine entsprechende imDulsmodulierte

5 6

Strahlungsenergie aussendet Der daneben angeordnete 31, 32 sind nebeneinander und neben einem im Innern Empfänger des Empfängerteiles liefert ankommende der Einheit befestigten Visier-Teleskop 33 angebracht, impulsmodulierte Strahlungsenergie an eine Signalver- Für den Duplex-Zweiweg-Betrieb werden gleichartig arbeitungsschaltung, welche nach einer geeigneten ausgebildete optische Sender-Empfänger 10, 30 verUmformung entsprechende digitale Daten an das 5 wendet Zum optischen Sender-Empfänger 30 gehört Signalverarbeitungsgerät liefert Die Signalverarbei- die Ober Kanal 35 angeschlossene Verbindungseinheit tungsschaltung kann auch Zeitmarken-Generatoren 34, die ihrerseits über ein Kabel 36 mit der bzw. Taktgeber zur Modulation und Steuerung der an entsprechenden Rechenanlage verbunden ist das Datenverarbeitungsgerät gelieferten Daten liefern, in den Signalverarbeitungsschaltungen U und 34 sind wenn nicht von außen entsprechende Zeitmarkensigna- io die einzigen zum Betrieb benötigten Einstellvorrichtun-Ie dem AnschluBpunkt zugeführt werden. gen angebracht, wobei es sich im Falle der Signalverar-Die Merkmale der Erfindung ermöglichen eine beitungsschaltung 11 um einen die Stromversorgung automatische Synchronisation eines Demodulators mit zuschaltenden Schalter 40 und zwei Einstellglieder zur den ankommenden Signalen. Zwei Sender-Empfänger- Prüfung der Synchronisation handelt Die Funktion der Geräte können für eine interne Synchronisation 15 Synchronisationsregler, nämlich des Reglers 41 zur

miicifi&ilucr κοϊϊϊυϊΠΐ£Γί Wciucii, So uäu uHS ojrStcin 5tct5 OrtiiCncH ivUCiiiuiiriiugSpniiiing iüiu ura Optischen

betriebsbereit ist und sowohl als Ganz als auch an Prüfreglers 42, wird im folgenden noch erläutert

jedem AnschluBpunkt für sich synchronisiert ist, was Ähnliche Bedienungsvorrichtungen 50,51 und 52 sind an

man als Rflckkopplungs-Synchronisation oder in sich Signalverarbeitungsschaltung 34 angebracht

geschlossene Synchronisation bezeichnen könnte. Die 20 In einer in F i g. 2 dargestellten typischen Anlage

Synchronisation ist unabhängig davon vorhanden, ob Findet eine Datenübertragung zwischen zwei durch Daten ankommen oder nicht Das Sender-Empfänger- einen Innenhof 62 getrennten Gebäuden 60,81 statt Die Gerät gemäß dem Erfindungsgegenstand weist eine optischen Sender-Empfänger 10, 30 sind auf den

automatische Suche nach ankommenden Daten sowie Dächern montiert, da dies eine einfache Montageweise

eine Synchronisation mit denselben und automatische 25 ist und da außerdem keine Hindernisse auf dem

Überprüfungen der in sich geschlossenen Synchronisa- optischen Weg O auftreten. Kabel 12 verbindet den

tion zu jedem Zeitpunkt auf. optischen Sender-Empfänger 10 mit Signalverarbei-

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der tungsschaltung U, die im gleichen Gebäude wie das Zeichnung dargestellt Es zeigt Datenverarbeitungsgerät 63 untergebracht ist Der F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Außenge- 30 optische Sender-Empfänger 30 ist über ein Kabel 35 mit

häuse der erfindungsgemäßen Vorrichtungen. der an Zentralkomputer 64 angeschlossenen Signalver-

F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines instal- arbeitungsschaltung 34 verbunden. Ein zusätzlicher

lierten Systems. optischer Sender-Empfänger 3OA ist an Gebäude 61

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild eines Anschlußpunkts angebracht und auf eine weitere (nicht dargestellte)

des erfindungsgemäßen Systems. 35 Daten verarbeitende Anlage gerichtet Kabel 35Λ und

F i g. 4 ist ein Querschnitt durch eine optische Einheit Signalverarbeitungsschaltung 34,4 des optischen Sender in F i g. 1 dargestellten Art der-Empfängers 3OA werden ebenfalls vom Zentral-

F i g. 5 ist eine Frontalansicht der in F i g. 1 und 3 komputer 64 gespeist Kabel sind nur jeweils an den dargestellten optischen Einheit mit abgenommenen Gebäuden angebracht und keine direkten Schaltungs-Gehäuse. 40 verbindungen bestehen zwischen dem Zentralkomputer

F i g. 6 ist ein waagerechter Querschnitt durch die in und jedem Fernanschluß. F i g. 4 dargestellte optische Einheit längs der in F i g. 5 Die optischen Einheiten und die Verbindungseinhei-

mit 6-6 bezeichneten linien. ten für Fernanschluß und Zentralkomputer sind

Fig.7 ist ein Blockschaltbild des Senderabschnittes gleichartig und können ausgetauscht werden. Fig.3

im erfindungsgemäßen System. 45 zeigt ein Blockschaltbild einer mit 10-11 bezeichneten

F i g. 8 stellt die Zeitfolge der Senderimpulse dar. Anlage. Die Sigr.alverarbeitungsschaltung umfaßt einen Fig.9 ist ein Blockschaltbild des Empfängerab- Codierer 70, der dreierlei Eingangssignale zugeführt Schnitts im erfindungsgemäßen System. werden, nämlich ankommende oder örtlich erzeugte, F i g. 10 stellt die Zeitfolge der Empfängerimpulse dar. über Leitung 71 von Zeitmarkengenerator 74 eingespei- Fig. 11 stellt die Schaltung des Optikteils im Sender 50 ste Zeitmarkenimpulse, über Leitung 72 eingespeiste

dar. Einstellimpulse, und über Leitung 73 übertragene

F i g. 12 stellt schließlich die Schaltung des Optikteils Datenimpulse. Codierer 70 und sein Betrieb werden im

im Empfänger dar. folgenden unter Bezugnahme auf F ig. 7 und das in

Das in F i g. 1 dargestellte Sender-Empfänger-Gerät F i g. 8 dargestellte Zeitfolgendiagramm beschrieben,

umfaßt einen optischen Sender-Empfänger 10, der fiber 55 Codierer 70 erzengt eme Impulsfolge, die fiber

Kabel 12 an Signalverarbeitungsschaltung 11 ange- Leitung 75 dem optischen Sender-Empfänger 10

schlossen ist, die ihrerseits über Kabel 13 mit einer in zugeführt wird, in der ein Übertragungsverstärker 76

Fig. 1 nicht dargestellten Rechenanlage verbunden ist eine Licht emittierende Diode 80, den eigentlichen Der optische Sender-Empfänger 10 ist mit dem in F ig. 5 Signalübertrager des Systems, betreibt. Auf die emittie-

dargestellten Befestigungswinkel an einer Haltestange 60 rende Fläche der Diode SO ist ein optisches System

14 befestigt und mit einer zweiteiligen Abdeckung 20A, ausgerichtet, das die ausgestrahlte Energie bündelt und

20S abgedeckt deren überhängender Abschnitt 21 sich in der Figur zur Vereinfachung der Darstellung als linse

über die Vorderseite des optischen Sender-Empfängers 81 eingetragen ist.

10 erstreckt and das optische System von WettereinQüs- Neben Diode 80 und dem ihr zugeordneten optischen

sen und Streulicht schützt Der überhängende Abschnitt 65 System 81 ist eine ähnliche linsenanonimmg 82

21 ist klarer am optischen Sender-Empfänger 30 zu montiert, die auf einen Photoempfinger 83 zum

erkennen, die gegenüber dem optischen Sender-Emp- Empfang von Signalen eines entsprechend äbgestimm-

fänger 10 angebracht ist Zwei optische Anordnungen ten optischen Sender-Empfängers30(Fig. 2)acsgerich-

tet ist Das Ausgangssignal des Photoempfängers 83 wird im Empfängerverstärker 84 verstärkt und über Leitung 85 an die Phasenverriegelungsschaltung 90 geführt, so daß Sender-Empfänger 10,30 und Datendetektor 91 synchronisiert sind. Die Phasenverriegelungsschaltung 90 steuert einen Decodierer 92 im Empfänger, mit der die empfangenen Einstellimpulse, Zeitmarken und Datensignale an die über Leitungen 93,94 bzw. 95 angeschlossenen datenverarbeitendeu Geräte weitergeleitet werden. Das System umfaßt ferner einen Abweichungen nachweisenden Fehlerdetektor 96, der Abweichungen von der Synchronisation, Ausbleiben oder Unterbrechung von Signalen und andere Defekte in einer Einzeleinheit oder in der Übertragungsschleife feststellt, wobei jedesmal eine Fehleranzeigelampe 100 aufleuchtet

Wie in F i g. 2 dargestellt, befinden sich die Schaltkreise der Signalverarbeitungsschaltung 11 im Gebäude, in dem Vorrichtungen zur Datenverarbeitung untergebracht sind, und es ist deshalb ein Wetterschutz gewährleistet Fi.4 und 6 zeigen die optischen Sender-Empfänger 10 und 30, deren zugehörige Elektronik in anderen Figuren dargestellt ist.

Optischer Sender-Empfänger 10 ist in einer Schutzhülle 20 aus gepreßten Glasfasern eingeschlossen. Die 2s Schutzhülle besteht aus einem Bodenteil 20/4 und einer Abdeckung 200 sowie einem im Bodenteil eingesetzten, durchsichtigen Fenster UO, das in einem bestimmten Winkel zum optischen Sender-Empfänger 10 angebracht ist um Reflexionen zu verhindern. Die optischen Teile des Sender-Empfängers 10 sind unter Schutzhülle 20 mit einer U-förmigen Klammer 113 an einer Stütze 14 oder einer ähnlichen Halterung befestigt die an einer Klammer VA des optischen Sender-Empfängers 10 angeschraubt ist Klammer 114 umfaßt ferner Einstellschrauben 115,116 zur Höhen- und Seitenjustierung, so daß optischer Sender-Empfänger 10 auf die mit ihr zusammenwirkenden Einheit 30 ausgerichtet werden kann.

Optischer Sender-Empfänger 10 umfaßt im wesentlichen einen Rahmen 120, an dessen hinteren Ende die mit Deckel 122 abgedeckten Kreise 121, und an dessen Vorderende zwei rohrförmige Blenden- und Linsenanordnungen 123, 124 mit Frontlinsen 125 bzw. 126 montiert sind. Die in Fi g. 6 dargestellten Innenblenden 139 dienen zur Reduzierung der Innenreflektionen, die andernfalls Störungen hervorrufen könnten. An den innenseitigen Enden der Blenden- und Linsenanordnungen 123, 124 sind die lichtempfindlichen Elemente angebracht, darunter die lichtempfindliche, am Rahmen 120 befestigte und auf Linse 125 ausgerichtete Diode 83, die einen Teil der Kreise 121 bildet Zum optischen Sender-Empfänger 10 gehört ferner ein einfaches Visierteleskop zur Ausrichtung der Anordnungen aufeinander, das an Linsenanordnung 123 angebracht ist, jedoch zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet ist.

Der in Fi g. 11 datgestellte Sender- oder Modulatorkreis 130 des optischen Sender-Empfingers 10 umfaßt eine Impulsformerstufe 131 und eine an den Eingang des eo zweistufigen Leistungsverstärkers 133 angeschlossene Umkehrstufe 132. Die Ausgangsimpulse des Leistungsverstärkers werden an die licht emittierende Diode 80 angelegt, die die eigentliche Strahlungsquelle im System darstellt Der Modriator umfaßt ferner eine Spannungsreglerstufe 135 mit einer Zenerdiode, um Spannungsschwankungen am Sender zu kompensieren.

In der vorzugsweisen Ausfühnmgsfonn handelt es

sich bei Diode 80 um einen Infrarotstrahler von der Art einer Galliumarsenid-Diode, die im Wellenlängenbereich von 900 Nanometer bei Stromdurchgang emittiert. Die Strahlung ist, im Gegensatz zu Laserstrahlung, inkohärent und ähnelt wegen der Nähe zum sichtbaren Teil des Spektrums (400—700 Nanometer) sichtbarem Licht. Besonders geeignet für die Zwecke der Erfindung erwiesen sich Galliumarsenid-Dioden.

Diode 80 ist im Brennpunkt der zugeordneten Linse angebracht, die den von der Diode emittierten Lichtstrahl zu einem etwa 6,5 Milliradiar.ten breiten Bündel fokussiert.

Die in Fi g. 12 dargestellte Empfängereinheit umfaßt eine Photodiode 83, die im Brennpunkt einer ihr zugeordneten Linse angebracht ist und mit Stromverstärker 140 mit einem Feldtransistor verbunden ist Dieser Verstärker dient zur Steuerung der beiden Verstärkerstufen 141,142 und der Anpassungsstufe 143. Die Empfängereinheit umfaßt in Analogie zur Sendereinheit einen Spannungsregler 144 mit einer Zenerdiode.

Bei der Photodiode 83 des Empfängers handelt es sich vorzugsweise um eine auf Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 900 Nanometer ansprechende Siliziumdiode mit geringem Eigenrauschen und hoher Ansprechempfindlichkeit, so daß Impulse mit einer Frequenz bis zu 1 Megabit pro Sekunde verarbeitet werden können.

Der Sender/Empfänger ist an entsprechende Abschnitte der Signalverarbeitungsschatung 11 angeschlossen, die eine Verbindung zur Rechenanlage bzw. zu den Datenverarbeitungsvorrichtungen herstellt Der Sendeabschnitt der Verbindungseinheit empfängt Folgen digitaler Bits und wandelt diese Impulse in geeigneter Weise zur Modulation der in Fig.3 dargestellten Infrarotdiode 80 um. F i g. 7 ist ein Blockschaltbild der senderseitigen Logikschaltung der in Fig.3 schematisch dargestellten Signalverarbeitungsschaltung 11; die an verschiedenen Abschnitten der Schaltung auftretenden Signale sind mit Buchstaben A-J bezeichnet Die Zeitfolge und Impulsform der Signale sind in F i g. 8 mit den zugehörigen Bezugsbuchstaben dargestellt

Wie aus F i g. 7 und 8 ersichtlich, umfaßt Senderabschnitt 70 einen Oberlagerungsoszillator 74, der örtlich Zeitmarken zur Synchronisation des Systems erzeugt, wenn Schalter 77 auf die Stellung INT (intern) gestellt ist Außerdem ergibt sich Synchronisation durch über Leitung 73C von der örtlichen Datenquelle zugeführte Impulse B, wenn Schalter 77 in der Stellung EXT (extern) ist

Die mit dem System zu übertragenden Daten (Impulsfolge A der F i g. 8) gelangen über Leitung 73 an zwei UND-Gatter 78, 79, die normalerweise mit Schaltern 88, 89 und Umkehrstufen des Prüfkreises eingeschaltet werden. Die ankommenden Impulse betreiben ferner eine Flip-Flop-Stufe 97, die ihrerseits gegenphasige Impulsfolgen Ober Leitungen 98, 99 an zwei UND-Gatter 101, 102 anlegt Der Betrieb dieser UND-Gatter wird durch die vom zweistufigen Zähler 103 abgegebenen Zeitmarken gesteuert Zeitmarkenimpulse gelangen fiber Leitung 73Cm die Synchronisierstufe 104, deren Ausgangssignale fiber Leitung 105 dem Zähler 103 zugeführt werden. Zähler 103 liefert die die Gatter 101,102 steuernden Eingangssignale. Eines der Gatter läßt den geeignet gepolten Impuls durch, der an mehrere parallel geschaltete Treiberstufen 105 über ein ODER-Gatter 106 gelangt

Synchronisierstufe 104 wird vom gleichen Zeitmarkengeber betrieben wie der Datenstrom. Wenn Schalter 77 sich in der /Λ/Γ-Stellung befindet, wird der eingebaute Zeitmarkengeber von Flip-Flop-Stufe 108 gesteuert. Wenn dagegen Schalter 77 auf den externen Zeitmarkengeber gestellt ist, wird Synchronisierstufe 104 durch die über Leitung TiC zugeführten externen Zeitmarkenimpulse B gesteuert. Bei Verwendung sowohl der internen wie der externen Synchronisation wird die richtige Zeitmarkenfolge über Leitung 71 und zwei Teilerstufen 107,108 mit der richtigen Frequenz als Impulse G dem Zähler 103 zugeführt.

Aufgabe der Sendeeinheit ist es, aufgenommene Daten zu verstärken und an die zugeordnete optische Einheit synchron mit örtlich erzeugten oder mit von der Datenquelle gelieferten Impulsen zu übertragen.

Die Synchronisation des Empfängers mit dem Sender sowie der Nachweis der ankommenden Signale geschieht in dem in F i g. 9 dargestellten Empfängerabschnitt Die über Leitung 85 ankommenden, in Fig. 10 mit D bezeichneten Datenimpulse werden über den normalerweise geschlossenen Rückführungs-Prüfschalter 86 an den phasenstarren Rückführungskreis 90 und gleichzeitig über Leitung 87 an den Synchrondetektor 140 geleitet

Die Phasenverriegelungsschaltung 90 besteht aus einem die Eingangsdatensignale über Leitung 85 empfangenden Phasendetektor 150 und einem Freq-ienzgenerator mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 151, dessen Frequenz in Frequenzteiler 152 halbiert wird. Der phasenstarre Rückführungskreis 50 hält den Empfänger auf der vierfachen Frequenz der ankommenden Datenimpulse. Eine vom spannungsgesteuerten Oszillator 152 erzeugte Impulsfolge A(F i g. 10) wird der Flip-Flop-Stufe 153 und, mit umgekehrter Phase (Kurve C in Fig. 10) der Flip-Flop-Stufe 154 zugeführt Impulsfolge A ergibt eine Bezugsspannung an Synchrondetektor 140, dessen Ausgangssignale zusammen mit der Bezugsspannung C dem UND-Gatter 156 zugführt werden. Das Bezugssignal legt dabei die Auslesezeit fest, während der das System einen Impuls (1) oder die Abwesenheit eines solchen (0) feststellt Als Ausleseperioden werden jeweils das erste und dritte Viertel jedes Bits gewählt Nachgewiesene Impulse E (Fig. 10) werden an eine Flip-Flop-Stufe 162 angelegt, die die nachgewiesenen Impulse einem vierstufigem Schieberegister 163 zuführt Schieberegister 163 erhält ferner die Zeitmarkenimpulse B(Fig. 10) Ober Leitung 164 von Phasenverriegelungsschaltung 90 zugeführt, so daß die eingelesenen Impulse durch Schieberegister 163 weitergegeben werden.

Die im Schieberegister enthaltene Information wird standig an den φ Q Ausgängen jeder Stufe ausgelesen und dem UND-Gatter 165 zugeführt Solange eine gültige Kode (010 Bit-Folge) im Schieberegister in richtiger Weise auf Zeitmarken / abgestimmt erscheint, stellt Gatter 165 den auf 3 zählenden Zähler 166 am Ausgang des UND-Gatters 165 auf Null zurück und eine ein Fehlersignal darstellende Impulsfolge //wird vom Zihler 166 an Fehleranzeigelampe 100 und über Leitung 171 an FBp-Flop-Stufe 153 nicht weitergeleitet

Wenn Zihler 166 eine zeitlich nicht richtig auf Zeitmarken / abgestimmte gültige Kode bei drei aufeinanderfolgenden Kodezeiten erhält, wird Lampe 100 zum Aufleuchten gebracht und ein die Zeitgabe korrigierender Impuls an das die Zeitmarkenerzeugung regelnde Logikgatter 170 über Leitung 171 angelegt Wenn das System phasenrichtig arbehet, wird kein Ausgangssignal //(Fig. 10) erzeugt und Datenimpulse werden über Leitung 95 dem zugeordneten Daten verarbeitenden Gerät zugeleitet. Zeitmarkenimpulse sind über Leitung 94 auch als äußere Steuersignale verfügbar.

Beim Betrieb ist der Empfänger der Signalverarbeitungsschaltung 11 phasenstarr auf ankommende Datensignale abgestimmt, um damit Synchronisation zu erzielen, jeder Bit wird beim Empfang in seiner Kode

ίο mit den Zeitmarkenimpulsen /verglichen. Wenn keine Übereinstimmung festgestellt wird, wird der Zeitmarkengenerator, der die Datenweitergabe an das Daten verarbeitende System steuert, zurückgestellt Wenn Synchronisation erreicht wird, findet keine Rückstellung statt.

Das System kann ferner seinen Eigenbetrieb und die Rückführung prüfen. Der Eigenbetrieb wird durch Betätigung des Schalters 88 geprüft, der mechanisch mit Schalter 86 gekuppelt ist und die über Leitung 89 vorgenommene Erdung unterbricht Die über Leitung 85 zugeführten Eingangsdaten werden damit abgefangen und Prüfsignale Tx angelegt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 151 wird dann vom Oberlagerungsoszillator phasengleich ausgesteuert und eine Folge abwechselnder Einsen und Nullen wird dem Schieberegister 163 zugeführt, was einer gültigen Kode entspricht Der gültige Signale darstellende Bit-Strom wird an Ausgangsleitung 95 weitergeleitet Fehleranzeigelampe 100 leuchtet nicht auf, wenn die betreffende Verbindungseinheit innensynchronisiert ist

Das System als ganzes wird geprüft durch Betätigen des Schalters 89, der zur Feststellung der Synchronisation des Systems mit ankommenden Datenimpulsen oder Synchronisationsimpulsen der gegenüberliegenden Einheit dient

Zur vollständigen Prüfung bei Betätigung von Schalter 88 oder 89 wird ein monostabiler Multivibrator 180 ausgelöst und bleibt eine halbe Sekunde lang in Betrieb, während gleichzeitig der Ausgangsimpuls an Gatter 160 angelegt wird, um den Datenstrom in Flip-Flop-Stufe 162 zu unterbrechen. Das Ausgangssignal des Multivibrators 180 wird auch zwei Flip-Flop-Kreisen 181, 182 zugeführt, die zusammen einen einzigen Zeitmarkenimpuls am Ausgang des UN D-Gatters 183 ergeben. Dieser zusätzliche Zeitmarkenimpuls wird über Leitung 184 an Gatter 170 angelegt, das damit die Frequenz der örtlich erzeugten Zeitmarken regelt Durch den zusätzlichen Zeitmarkenimpuls werden die Daten um einen Bit weitergeschoben, um dadurch

so versuchsweise Synchronisation herzustellen.

Wenn das Daten verarbeitende System leerläuft, d. h. wenn keine Datenübertragung stattfindet, wird der Sender in den Datenzustand »1« überführt Der monostabile Multivibrator 180 spricht auf den Daten- ausgang 95 an, und falls eine halbe Sekunde lang keine Daten übertragen werden, wird durch den Multivibrator der Zeitmarkengeber über ODER-Gatter 170 korrigiert und damit der Ausgang in den Datenzustand »1« überführt

Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß die Datenübertragung synchron mit der Datenquelle erfolgt, wobei bei Bedarf eigene Zeitmarken erzeugt werden können. Eine konstante Synchronisation zwischen den AnschluBpunkten wird aufrechterhalten, unabhängig davon, ob Datenübertragung stattfindet oder nicht An beiden AaschhiBpunkten angebrachte Prüfmittel ermöglichen jederzeit die Oberprüfung der Eigensynchronisation und des Betriebs.

Hinzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Sender-Empfänger-Gerät (10, 11, 70) zur Übermittlung digitaler Daten zwischen Sender-Empfänger (76,80,81; 82,83,84) und zugehörigem Datenverarbeitungsgerät (63), wobei die digitalen Daten fiber zwei gegenüberliegende, aufeinander ausgerichtete optische Sender/Empfänger (10, 30) auf optischem Wege übertragen werden,