DE2249819C2 - Asynchrones Kodiergerät zur Umwandlung eines Binärsignals in ein Fünfpegelsignal - Google Patents

Description

Kippstufen (27 bzw. 28) gleich -γ— ist, wobei /J die Höchstfrequenz der von dem Kodiergerät verarbeiteten Binärimpulsfolge darstellt.

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Die Erfindung betrifft ein asynchrones Kodiergerät zur Umwandlung eines Binärsignals in ein Fünfpegelsignal. Ein solches Gerät findet insbesondere Anwendung auf die Faksimile-Übertragung bei der asynchrone Binärsignale aufgrund der Schwarz/Weiß-Abtastung eines Schriftstücks übertragen werden sollen.

Bekanntlich ist die Übertragungsgeschwindigkeit von Informationen durch den oberen Grenzwert dts Durchlaßfrequenzbereichs des Übertragungskanals begrenzt. Beispielsweise wird bei der Faksimile-Übertragung für die Übertragung der Nachrichten, die in einem Schriftstück mit den Abmessungen von 21 χ 29,7 cm enthalten sind, mit Hilfe des Fernsprechnetzes , d. h. in einem Kanal der Bandbreite von 3000 Hz, etwa eine Zeitspanne von sechseinhalb Minuten benötigt.

Es wurden Versuche unternommen, mehr Informationen pro Zeiteinheit auf einem Kanal einer bestimmten Bandbreite zu übertragen, beispielsweise mehr Binärwerte 1 bzw. Ö, die weiße bzw, schwarze Punkte kennzeichnen- So wurde bereits vorgeschlagen, der schwarzen bzw. weißen Farbe den Wert 0 und der Weißen bzw, schwarzen Farbe abwechselnd den Wert + 1 und den Wert -1 zu erteilen. Mit Hilfe eines derartigen DuaUBinärkodes kann die Übertragungsge^ schwindigkeit in einem gegebenen Kanal verdoppelt werden, wobei allerdings eine geringe Verschlechterung des Rauschabstandes in Kauf genommen werden muß. Es ist auch, z.B. aus den US-PS 34 59 892 «der 33 37 863, bekannt, ein Binärsignal in ein Mehrpegelsigna! wie ein Fünfpegelsignal umzuwandeln. Diese Kodiergeräte bedürfen jedoch eines Binärtaktes für die Umwandlung in der einen und in der entgegengesetzten Richtung, d. h. sie eignen sich nur für synchronen Beirieh bei dem das binäre Eingangssignal nur zu bestimmten Zeitpunkten seinen Pegel ander λ darf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein asynchrones Kodiergerät für ein Fünfpegelsignal anzugeben, das einfach aufgebaut ist, sich durch hohe Zuverlässigkeit auszeichnet und zu einem Fünfpegelsignal führt, das besonders einfach mieder in ein Binärsignal rückverwandelt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Kodiergeräte gelöst. Bezüglich von Merkmalen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen. Das erfindungsgemäße Gerät wird anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine graphische Darstellung und veranschaulicht die herkömmliche Binär-Kodierung.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung und veranschaulicht die herkömmliche Dual-Binär-Kodie· rung.

F i g. 3 zeigt eine graphische Darstellung und veranschaulicht die Kodierung, nach der das erfindungsgemäße Kodiergerät arbeitet.

Fig.4 zeigt ein Schaltschema einer Ausführungsart eines erfmdungsgemäßen Kodiergeräts.

Fig.5 enthält eine Reihe von graphischen Darstellungen, welche die Signale an verschiedenen Punkten des Schaltbilds des Kodiergeräts nach Fig.4 und des Schaltbildes des Dekodierers nach F i g. 6 zeigen.

F i g. 6 ist ein Schaltbild eines Dekodierers, wie er zum Empfang der nach F i g. 3 kodierten Signale verwendet wird.

F i g. 7 ist eine graphische- Darstellung, die die Auswirkung einer unerwünschten Dämpfung auf die kodierten Signale zeigt.

F i g. 8 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung, die die erforderliche Vorentzerrung im Kodiergerät gewährleistet.

F i g. 9 und 10 enthalten graphische Darstellungen, die die Entzerrungswirkung der Vorrichtung gemäß F i g. 8 veranschaulichen.

Aus der Kurve (a) der F i g. 1 geht hervor, daß während einer Periode T₀ eines Signals der Frequenz F₀=MTo ein weißer Punkt und ein schwarzer Punkt übertragen werden, die einem Symbol 1 bzw. einem Symbol 0 eines Binärsignals entsprechen. Jedes einzelne Telegraphiezeichen hat eine Dauer r.

Rechts daneben ist die Helligkeit (b)= weiß bzw. /; = schwarz entsprechend dem Signaipegel angezeigt.

Fig. 2 veranschaulicht die Kodierung durch ein Dual-Binärsignal, das drei durch zwei Schwellenwerte + 1 bzw. - 1 begrenzte Werte annimmt. Aus der Kurve ist ersichtlich, daß mit einer derartigen Kodierung bei einer gleichen Dauer der einzelnen Telegraphiezeichen die Schwingungsdauer T\ der Grundwelle des übertragenen Signals im Verhältnis zur F i g. 1 verdoppelt und die Frequenz durch zwei geteilt ist. Während der Schwingungsdauer Ti werden die Informationen von vier Punkten der jeweiligen Dauer τ, d. h, z. B. zwei schwarze und zwei weiße Punkte, übertragen,

Rechts daneben ist die Zuordnung zwischen den

Werten weiß (b) und schwarz (n) sowie dem Signal gezeigt

F i g. 3 veranschaulicht die Kodierung mit fünf Stufen und den Schwellenwerten +2, -ti, - 1 und -2. Aus der Figur ist ersichtlich, daß bei einer gleichen Dauer Tder jeweiligen Telegraphiezeichen die Grundschwingungsdauer des übertragenen Signals Ti das Vierfache von 7ö beträgt, d.h. die Grundfrequenz ist durch vier geteilt. Während einer Schwingungsdauer Ta erfolgt die Übertragung von acht Punkten. Die Pegel der einen Parität entsprechen hierbei einem Helligkeitswert und die Pegel der anderen Parität der anderen Helligkeit.

Rechts daneben ist die Helligkeit 6 bzw. die Helligkeit π den Signalpegeln zugeordnet

Fig.4 zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemäßen π Kodiergeräts.

Eine den Binärsignal A empfangende Eingangsklemme 10 ist zwei Schaltungszweigen gemeinsam.

Der erste Zweig weist am Eingang einen logischen Inverter 11 auf, dem ein Frequenzteiler durch zwei, 12. nachgeschaltet ist. Der Inverter ·\ i liefert ein Signal B= A und der Teiler 12 ein Signal

Das Signal C wird auf einen Teiler durch zwei, 13. gegeben, dessen Ausgang ein Signal

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und dessen anderer Ausgang ein Signal Ό abgibt

Ein die Signale Cund C empfangendes UND-Gatter 14 liefert am Ausgang L=CC. Ein anderes Cund C η empfangendes UND-Gatter 15 liefert am Ausgang M= CC. Das Signal M wird vorzugsweise über einen Widerstand r auf einen Analoginverter-Verstärker 16 gegeben, der ein Signal N= — Mabgibt.

Der zweite Schaltungszweig weist am Eingang einen oo Teiler durch zwei 17 auf, der ein Signal

abgibt.

Das Signal D wird auf einen Teiler durch zwei, 18, gegeben, dessen einer Ausgang

,-f

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und dessen anderer Ausgang K liefert.

Ein D und K empfangendes UND-Gatter 19 liefert am Ausgang P= DK, und ein D bzw. K empfangendes 5i UND-Gatter 20 liefert <?= DK

Das Signal Q wird vorzugsweise über einen Widerstand r des gleichen Werts wie weiter oben auf einen Analoginverter-Verstärker 21 gegeben, der ein Signal/?=-Q abgibt

Die Signale L, N, P und R werden vorzugsweise über die Widerstände 22 auf einen Verstärker gegeben, dessen Eingärigsimpedansi hoch und dessen Ausgangsimpedanz bedeutend geringer ist, dieser ist mit 23 bezeichnet und ist ebenso ausgelegt wie die Verstärker 16 und 21, Der Verstärker 23 empfängt ein Signal S= L+ N+ P+ R Uf.d gibt ail eitle AUsgarigsklemme 24 das gewünschte Signa! Kab,

In Fig.5 ist eine Reihe von graphischen Darstellungen der Signale A, B, C₁ D, G, K, L, N, P, R, y sowie der Signaleirund Λ gezeigt

Gegeben sei ein Signal A, und es sei vereinbart, Jaß die Teiler durch zwei jeweils in der Anstiegsflanke des von ihnen empfangenen Signals kippen.

Wie ersichtlich wird das Eingangssignal A am Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltung in ein Signal Vmit fünf Stufen +2, +1,0, -1, -^verwandelt

Das Signal Y hat eine Frequenz, die ein Viertel der Frequenz des Signals A beträgt.

Die Signale g und h werden vom Dekodierer nach F i g. 6 geliefert

Der Dekodierer gemäß Fi g. 6, der erfindungsgemäß das Signal Y in ein herkömmliches Binärsignal zurückverwandelt, besteht lediglich aus zwei in Kaskade geschalteten Zweiweg-Gleichrichtern. Ein solcher Dekodierer ist an sich z. B. aus der US-PS Nr. 33 37 863 bekannt

Im Schaltbild des Dekodierers sind zwei Zweiweg-Gleichrieiuer 31 und 33 bekannten Typs enthalten, die über einen Kondensator 32 miteinu,.der verbunden sind. Auf die Eingangsklemme 30 des Gleichrichters 31 wird das Signal Ygegeben; an der Ausgangsklemme 35 des Gleichrichters 33 mit dem Eingang 34 liegt das Signal A wie dies unter (h)der F i g. 5 gezeigt ist.

Der Kondensator 32 kann auch durch einen Transformator erset/t werden.

In (g) (F i g. 5) ist das Signal gezeigt, das am Eingang 34 des Gleichrichters 33. nämlich nach der ersten Ganzwellen-Gleichrichtung im Zweiweg-Gleichrichter 31 nach F i g. 6, erzielt wird.

Unter (h) (F i g. 5) ist das Signal gezeigt, das an der Ausgangsklemme 35, d. h. nach der zweiten Gleichrichtung, im Zweiweggleichrichter 33 erzielt wird. Das Signal entspricht dem wiedererhaltenen Signal A.

Außer den Vorteilen aufgrund der Frequenzverringerung um das Vierfache ist die Einfachheit und die vollständige Symmetrie des Betriebs des Kodiergeräts nach Fig.4 hervorzuheben, der asynchron erfolgt, sowie die äußerste Vereinfachung des Dekodierers nach F1 g. 6.

Fig. 7 zeigt eine Kodierungskurve (p) zwischen + V und - V und vier Stufen - 3 V/4. + V4. + 3 V/4. Über der durchgehend gezeichneten Dämpfungs'oirve ohne Entzerrung ist eine gestrichelt gezeichnete K'jrve mit Entzerrung gezeigt.

Aus der keine F.ntzerrung aufweisenden Kurve entnimmt man. daß der bei der Frequenz /Ί/4 empfangene maximale positive Pegel nicht dem Pegel + V entspricht, sondern einem Pegel von weniger als + 3 V/4 Der Schwellwert 3 V/4 wird somit nie überschritten. Eine Schwarz-Weiß-Schwarz-Halbwdle wird somit in durchgehendes Schwarz decodiert 'sch atfierte Fläche der Kurve p).

Wenn auf geeignete Weise der Dämpfungswert bei der Frequenz /i/t um einen mindestens d gleichkommenden Betrag (gestrichelte Kurve) erhöht wird, erfolgt der Ausgleich der Dämpfung.

Fig. 8 zeigt ein Schaltbild der Entzerrungsvorrichtung, die am Eingang 5des Ausgangsverstärkers 23 des FCodiergeräts entsprechend der F i g, 4 liegt, und die an der Ausgangsklemme 24 das codierte Signal ^abgibt.

Die Klemme 24 liegt an einer ersten auf -3V/4 abgeglichenen Schwellenschaltung 25, die mit einer ersten monostabilen Kippstufe 27 verbunden ist deren Ausgang ein Analoggattef 31 betätigt, das ein Signal, welches von einef Gleichstromquelle 29. deren Snan-

nung vorzugsweise gleich - V/4 ist. auf den Eingang S des Verstärkers 23 gibt, und zwar über einen Widerstand r während der Betätigungszeit der monostabilen Kippstufe 27.

Die Klemme 24 liegt ebenfalls an einem zweiten Schaltungszweig, der eine zweite auf +3V74 abgeglichene Schwellenschallung 26, eine zweite monostabile Kippstufe 28. ein Arialoggatier 32 und eine Gleichstromquelle 30 einer Spannung von + V74 aufweist.

Die Betätigungsdauer der monoslabilen Kippstufen 27 und 28 ist gleich

2/1 '

worin /Ί die maximale Kadenz der Binärsignale vor der Kodierung mit fünf Stufen bezeichnet.

F i g. 9 und 10 zeigen die Auswirkung der Entzerrung auf die ausgestanzte Welle in den beiden genannten Fällen.

In F i g. 9 wird davon ausgegangen, daß die Signalkadenz vor der Kodierung (obere Kurve) gleich f\ ist und

• hat.

r>

jedes Telegraphierzeichen eine Dauer T =

2/1

Die Spitzenwerte der Welle, sowohl die positiven als auch die negativen, werden während der Dauer eines Telegraphiezeichens T mindestens um den Wert d überverstärkt. Diese Überverstärkung, die mindestens gleich der Dämpfung d ist, bewirkt keine Empfangsverzerrung, und das einzige Kriterium besteht in der Überschreitung der äußersten Schweiienwerie, ganz gleich welches deren Amplitude ist.

In Fig. 10 wird davon ausgegangen, daß die Signalfrequenz vor der Kodierung gleich /"1/2 ist. Die Dauer des Telegraphiezeichens beträgt in jedem Fall

das Doppelte der Dauer nach F i g. 9, d. h. — ■ Die

Betätigungszeit de"f monostabilen Kippstufen 27 und 28 nach F i g. 8 bleibt jedoch die gleiche und beträgt

2/1

Daraus ergibt sich der Absatz k im Scheitel der Kodierungskurve, was sich beim Empfang äis güringfü· gige Verzerrung ausdrückt, die weniger schwerwiegend ist als eine vollständige Änderung der Pegel, die ohne Ausgleich eintreten würde.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   15

   20

   U Asynchrones Kodiergerät zur Umwandlung eines Binärsignales in ein Fünfpegelsignal, dadurch gekennzeichnet, daß es in Parallelschaltung zwei nahezu identische Schaltungszweige aufweist, von denen der erste aus einem ersten Teiler durch zwei (17), aus zwei in Parallelschaltung diesem nachgeordneten Koinzidenzgattern (19 und 20) und aus einem zweiten Teiler (18) durch zwei besteht, der über seine beidenjcomplementären Ausgangsklemmen (K und K) mit je einem der beiden Koinzidenzgatter verbunden ist, wobei einem der beiden Gatter ein Inverter (21) nachgeschaltet ist, und von denen der zweite Schaltungszweig zusätzlich einen eingangsseitig vorgeschalteten Inverter (11) aufweist, wobei ein Summationsverstärker (23) die Ausgangssignale des ersten Inverters und des von diesem unabhängigen Koinzidenzgatters (14 bzw. 19) aus beiden Schaltungszweigen empfängt-
2. 2. Kix'iergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß es zusätzlich eine Vorrichtung zur Kompensierung der Leitungsdämpfung enthält, die zwischen zwei Klemmen (S, Y) eines Ausgangskreises des Kodiergeräts geschaltet ist und zwei Schaltungszüge aufweist, von denen jede eine Schwellwertschaltung (25 bzw. 26), eine monostabile kippstufe (27 bzw. 28), ein Analoggatter (31 bzw. 38) sowie eine Gleichstromquelle (29 bzw. 30) enthält, wobei der eine Zug einen negativen Schwellwert und eine negative Spannungsquelle und der andere einen positiven Schwellwert und eine positive Spannungsquelle aufweist.
3. 3. Kodiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä'igungszeit der monostabilen