DE2263394A1

DE2263394A1 - Datenempfangsgeraet

Info

Publication number: DE2263394A1
Application number: DE2263394A
Authority: DE
Inventors: Mushtaq Ahmed; Sydney Glazer
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-23
Publication date: 1973-07-12
Also published as: US3746993A; DE2263394C2; CA1020231A; GB1367585A; FR2165958A1; JPS4874906A; FR2165958B1

Description

THE WATIOUAL CASH UtGISTtR COi-iPArtY üayton, Ohio (U.S.A.)

Patentanmeldung Nr. Bejegbxem,

Unser Az. ι 1809/Germany ^ Daf'f nicht feeändert iv

DATENEMPFANGSGERÄT

Die Erfindung betrifft ein Datenempfangsgerät zum Anschließen an einen öbertragungskanal Über den 1m Betrieb binare Daten durch Modulation eines Trägers mit einer ersten und zweiten Frequenz Übertragen werden, wobei ein Zeichen mit der ersten FreMinz den Beginn einer übertragung einleitet.

In den bekannten Datenempfangsgera'ten der oben bezeichneten Art treten Infolge von Störsignalen 1m Obertragungskanai Schwierigkelten auf. Diese Störsignale sind die Ursache von Fehlern 1m Datenempfangsgerät.

Es 1st die Aufgabe der Erfindung ein Datenempfangsgerät aufzuzeigen, in dem die Nachtelle der bekannten Geräte nicht auftreten.

Die Erfindung 1st gekennzeichnet durch Signalformerschaltungen die mit dem Obertragungskanal verbunden sind und die Ausgangssignale mit gleicher Amplitude erzeugen, deren Frequenz gleich der momentanen Frequenz der übertragenen Signale 1st und durch einen Trägerdetektorkreis zum Feststellen von Trägerfrequenzsignalen Im obertragungskanal, der folgende Schaltungen enthält:

einen ersten Phasensteuerkreis, der mit dem Obertragungskanal verbunden 1st und der Im Betrieb beim Vorhandensein des Trägerfrequenzsignals der ersten Frequenz

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anspricht und ein £1nschalts1 gnal fllr eine bistabile Schaltung erzeugt, einen zweiten und einen dritten Phasensteuerkreis, deren Eingänge mit dem Ausgang der Signalformerschaltung und deren Ausgänge mit einem Summierer verbunden sind« wobei der zweite und dritte Phasensteuerkreis so aufgebaut sind, daß sie Signale In Abhängigkeit von der ersten und zweiten Frequenz erzeugen, so daß der Signalpegel an einem Ausgang des Summierers oberhalb einem vorbestimmten Pegel gehalten wird, während ein Signal mit einer dieser Frequenzen an dft Schaltung angelegt wird, wobei das Ausgangssignal dts Summierers der bistabilen Schaltung zugeführt wird und daß 1n Betrieb anschließend die bistabile Schaltung durch das Einschaltsignal eingeschaltet wird und so lang· In diesen Zustand gehalten wird, wie das Ausgangssignal In dem Summierer über dem vorbestimmten Pegel liegt.

Die Erfindung wird anhand eines AusfUhrungsbeispiels mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigtt

Flg. 1 ein Blockschaltbild eines Daftenempfangsgera'tes mit einem Trägerdetektorkreis j

Flg.2 ein Blockschaltbild eines Phasensteuerkreisesj Flg. 3 den Kenniienienve*lauf für die Schaltung gemäß F1g. 2t

Flg. 4 ein Diagram zur Darstellung der Arbeitsweise der In dem Blockschaltbild gemäß F1g. 1 verwendeten Phasensteutrkreise und

Flg. 5 Impulsdiagrame von In der Schaltung gemäß Fig.l auftretenden Signalen.

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Das nachfolgend beschriebene Datenempfangsgerat kann an einen DatenUbertragungskanal angeschlossen werden. über den seriell binäre Daten ("mark" und "space" digits) übertragen werden. Die Informationsübertragung erfolgt durch die Frequenzmodulation eines Trägersignals. Jede Informationsübertragung wird durch einebestimmtes binares ,Zeichen (mark digit) vor Beginn der übertragung angezeigt·

Die Daten werden Über eine Telefonleitung nach dem Prinzip der "Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying)" Übertragen. Die Übertragung eines Marksignals, 1m folgenden L genannt, wird durch 1200 Hertz und die übertragung eines Spacesignals, 1m folgenden 0 genannt,durch 2200 Hertz Interpretiert. Diese beiden zu übertragenden Frequenzen werden 1n dem Übertragungskanal bedinct durch dessen spezifische übertragungscharakteristik unterschiedlich gedämpft und verzögert. Deshalb 1st am Eingang des Datenempfangsgerätes ein Entzerrer 11 vorgesehen, durch den eine entsprechende Kompensation v-w der übertragung Verzerrungen erfolgt. Dem Entzerrer 11 1st ein Pufferverstärker 12 riachgeschaltet» der den Cbertragungskanal und den Entzerrer 11 von der nachfolgenden Schaltung entkoppelt. In Fig. 5a,b 1st links ein L-Signal und rechts ein O-Signal dargestellt. Die Signale mit der Ue11 en form a Hegen am Eingang des Entzerrers 11 und am Eingang des Pufferverstärkers 12 an. Da die Wellenform a identisch/ nSt der am Ausgang des PufferverstSrkers 12 auftretenden Wellenform b 1st der Wellenformverlauf nur einmal dargestellt. Die im Sprachfrequenzband liegenden Signale werden uinen Uullpegeidetektor 13 zugeführt. Der Wullpegüldetektor 13 erzeugt eine positive Spannung wenn das an Ihn angelegte sinusförmige Signal über dem Nullpegel Hegt und eine negative Spannung wenn dieses Signal unterhalb des Nullpfcgeis liegt. Dadurch entsteht am Ausgang

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des Nullpegeldetektors 13 eine Wellenform gemäß 5c. Diese Wellenform hat die gleiche Frequenz und die gleiche Phasenlage wie die übertragene Sinuswellen· form a. Die Wellenform c wird an ein D1fferenz1ergl1ed 14 angelegt. Das Differenzlerglied 14 enthält eine Impulsformerschaltung 1n herkömmlicher Bauweise. Am Ausgang des D1fferenz1ergl1edes 14 entstehen die In Flg.5 bei d dargestellten Impulse. Wie aus F1g. 5 ersichtlich, erzeugt das D1fferenz1ergl1ed 14 jeweils einen Impuls beim Auftreten einer Vorderflanke und beim Auftreten einer Hinterflanke der bei c dargestellten Rechteckwellenform. Die am Ausgang des Differenzlerglied 14 auftretende Frequenz 1st deshalb doppelt so groß wie die am Eingang des Entzerrers 11 empfangene Frequenz* Die Impulse mit der Wellenform gemäß d werden eine· Rionostabiien Multivibrator (one-shot) 15 zugeführt.Dieser erzeugt an seinem Ausgang Rechteckimpulse, dessen Breite von der Dimens1on1erung der Im Multivibrator verwendeten Zeitgeber abhängt. Öle am Ausgang des Multivibrators auftretende Signale mit der Wellenform gemäß e in F1g« 5 besitzen eine Frequenz, die proportional zu der für die übertragung von L- und 0-S1gna1en verwendeten Trägerfrequenzen 1st. Die Signale mit der Wellenform gemäß e werden einem Tiefpaßfilter 16 zugeführt» der aus den Rechteckinipulsen eine Gleichspannung gemäß f In F1g. erzeugt. Der zu einer 0 gehörende Gieichspannungspegel 1st höher als der zu einer L gehörende Gleichspannung*· pegei. Die am Ausgang des Tiefpaßfilters 16 auftretende Spannung gemäß F wird einem Schwellwertdetektor 17 zugeführt. Dieser erzeugt an seinem Ausgang, der bei g In Flg. 5 dargestellt 1st,einen positiven Impuls mit einer Spannung von 5 Volt für die binäre 0 und für die binäre L

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einen auf O Volt Hegenden Spannungspegel, wie aus Fig. g ersichtlich ist.

Hit dem Ausgang des Schwellwertdetektors 17 kann eine weitere nicht dargestellte Schaltung verbunden werden, die zum Beispiel für die binäre L -12Volt-impulsG und für die binäre O +12Volt-Impulse erzeugt, die einer entsprechenden nicht gezeigten Uatenverarbeitungseinhait zugeführt werden.

Uer noch nicht beschriebene in Fig. 1 dargestellte Teil bildet den Tragerdetekiorkrais. UIa am Ausgang dieses Kreises auftretende Wellenform 1st bei h 1n Fig. 5 dargestellt. Diese wird einer nicht gezeigten Torschaltung zugeführt. Diese 1st mit der üatenverarbeitungseinneit verbunden.

i)1e Signale am Ausgang des Nullpegeldetektors 13 mit der WeHefor* c werden Über einen Puffervtrstlrker 23 einen Phasensteuerkrei· 21 und eine« Ph«tensteuerkreis 22 zugeführt, DtrartIgt Phasensteuerkreise sind allgemein bekannt und werden auch als Phasensteuerschleifen be-· zeichnet. Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird jedoch In folgenden die Funktionsweise derartige Phasensteuerkreise beschrieben, uer In Flg. Z dargestellte Phasensteuerkreis enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator 34 dessen Ausgang »1t einen Phasenvergleicher 35 verbunden 1st. An den PhasenvergTcicher 35 wird Über eine Eingangsleitung 40 ein Wechselspannungssignal angelegt. D*r Phasenvergieicher 35 erzeugt eine Ausgangsspannung 1n Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignal und den Signal des Oszillators 34. Die an Ausgang des Phasenvergleichers 35 auftretende Spannung wird In eine» Tiefpaßfilter 36 gefiltert. An Ausgang des Tiefpaßfilters 36 entsteht somit praktisch eine Gleichspannung, die 1n einen Gleichspannungsverstärker 37 verstärkt wird. Der Ausgang des Verstärkers

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1st Über den spannungsgesteuerten Oszillator 34 zurückgekoppelt. Der Phasensteuerkreis getriiß F1g, 1 1st so aufgebaut, daß die Frequenz des Oszillators 34 mit der an den Phasenvergleicher 35 angelegten Eingar.gsfrequenz konform 1st, wenn letztere Innerhalb eines bestimmten Bereichs 1st und wenn die Amplitude &mr Eingangssignale über einen vorbestimmten Wert Hegt. Öle Frequenz des sparnungsgesteuerten Oszillators 34 1st auf der Abszisse In F1g. 3 aufgetragen. Die Spannung an Ausgang des Verstärkers 37 1st auf der Ordinate aufgetragen. Wie aus FIq. 3 ersichtlich, ändert sich die Frequenz f des Oszillators 34 1n Abhängigkeit von ler Spannung V am Ausgang des Verstärkers 37 und somit VtR der Frequenz des an PhasenvergleUhers 35 anliegenden Eingangssignals. Es besteht eint Hntirt Abhängigkeit·· funktion· Die Frequenz f₀ 1st die Eigenfrequenz des Oszillators 34.

Das empfangene Frequenzspektrum eines Frequenz* untastenpflngers enthMlt außer 1200 Hertz und 2200 Hertz auch noch andere Frequenzen. Analysen des Frequcnzspektrun zeigten, daß entsprechend dem ansteigen des AbweichungsverhXltnisses eine Konzentration der Energie In der Mähe von 1200 Hertz und 2200 stattfindet. Selbst wenn nur die zur übertragung von L und 0 erforderlichen Frequenzen übertragen werden, 1st ein resultierender Mitteifrequenztltger Inner vorhandan. VJe η η zum Beispiel 1800 Bits pro Sekunde Übertragen werden, wobei ein ständiger Uec'tsal zwischen 1200 Hertz und 2200 Hertz Signalen stattfindet, enthält das empfangene Frsquenzspektruw eine 1700 Hertz Komponente und ebenso 800 Hertz und 2600 Hertz Saitenbänder.

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LHe Signale mit der Wellenform gemäß F1o.5c am Null pegeldetektors 13 werden über den Pufferversta'rker 23 dem Phasensteuerkreis 21 und dem Phasensteuerkreis 22 zugeführt. Diese Signale bleiben auf einem konstanten Peqal von 5 Volt Spitze zu Spitze auch wenn sich die Spannung der Eingangssl tjnale wesentlich verändert. Da der Pegel dieser Signale konstant 1st, arbeiten die Phasensteuerkreise 21 und 22 zufriedenstellend ungeachtet der Veränderungen der empfangenen Signale. Durch den Pufferversta'rker 23 erfolgt eine Reduzierung der Spannung UH 50%, damit die Phasensteuerkreise 21 und 22 betrieben werden können. Die Eigenfrequenz des Oszillators des Phasensteuerkreises 21 wird oberhalb der tier L zugeordneten Frequenz von 1200 Hertz jedoch unterhalb der Mittelfrequenz von 1700 Hertz gelegt. Der Phasensteuerkreis 21 wird so dimensioniert» daß wenn entweder die 1700 Hertz Mittelfrequenzkonponente oder die 2200 Hertz Frequenz 1m Empfangsspektrum vorhanden 1st die Frequenz des Oszillators des Piiasensteuerkreises 21 a^rn die 1m Spektrum empfangene Komponente -an ge pa Pt wird und daß der Phasensteuerkreis 1n diesem Fall ein positives Ausgangssignal erzeugt. Der Palpsansteuerkrois 22 1st so dimensioniert, daß beim Auftreten von 1200 Hertz oder von 1700 Hertz Im empfangenen Spektrum der Oszillator an die niedrigere Frequenz angepaßt wird und daß der Phasensteuerkreis 22 eine negative Ausyartgsppannung erzeugt. Die an den Ausgängen der Phasensteuerkreise 21 und 22 auftretenden Spannungenjwerden einem .Summierer 24 zuQeführt. Diese Spannungen enthalten Aecnselstroiikoiiii.iGvienten, da das Spektrum der empfangenen Komponenten sc.iuankt, und flleichspannungskomponenten. Der Summierer 24 kann einen Wechselspannungssummierer enthalten, durch den die Q1g1chspannungskomponenten in den Ausgängen

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der Phasensteuerkreise21 und 22 summiert werden und der als Hochpaßfilter und Gleichrichter wirkt. Der Ausgang des Wechselspannungssumraierers1st jedesmal negativ« wenn entweder 1200 Hertz oder 2200 Hertz oder die dazwischenliegende Frequenzkomponente empfangen wird. Somit erzeugt jeweils ein L oder ein L-O am Eingang des Tiefpaßfilters ein Signal, welches Invertiert und gefiltert am Ausgang des Wechselspannungssummierers auftritt, um ein Gleichspannungssignal für einen bistabilen Kippkreis zum Beispiel für einen Schmitt-Trigger 26 zu erzeugen. Der Spannungspegel 1st größer als 80 Millivolt wenn in dem empfangenen Spektrum eine Kohärentenergie vorhanden 1st. Falls keine Kohärentenergie empfangen wird, wird der Spannungspegel kleiner als 80 Millivolt· so daß der Schmitt-Trigger ausgeschaltet wird.

Dai am Ausgang des Entzerrers 11 auftretende Signal wird Über einen Pufferverstärker 27 einem Phasensteuerkreis 31 zugeführt. Dieses Signal 1st sinusförmig. Seine Spannung von Spitze zu Spitze 1st kleiner als 1 Volt und ändert sich 1n seiner Amplitude mit dem Signalpegel. Der Pufferverstärker 27 bringt dieses Signal auf einen geeigneten Pegel, der zur Ansteuerung des Phasensteuerkreises 31 geeignet 1st. Infolge der übertragungscharakteristik der Telefonleitungen besitzen die empfangenen tieferen Frequenzen eine höhere Energie als die hohen Frequenzen. Die Energie der tiefen Frequenz (1200 Hertz) 1st groß genug, um den Phasensteuerkreis 31 anzusteuern. Wenn 1200 Hertz empfangen werden, wird der Oszillator des Phasensteuerkreises 31 auf 1200 Hertz geregelt. In diesem Fall entsteht am Ausgang des Phasensteuerkreises 31 ein positives Signal. Dieses Signal wird gefiltert und In einem Schwell-

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wertpegelvergleicher 33 verglichen. Jedesmal wenn das Signal am Ausgang des Phasensteuerkrelses 31 die Schwellwertspannung erreicht, wird ein 800 Millivolt Impuls an den Schmitt-Trigger 26 angelegt« wodurch dieser eingeschaltet wird. Dadurch wird sein Ausgang eine Spannung von plus 5 Volt annehmen. Der Schmitt-Trigger ist so ausgelegt» daß, wenn er sich in deinem eingeschalteten Zustand befindet, sein Ausschaitschweilwertpegei bei ÜO Millivolt liegt. Wenn dagegen der Schmitt-Trigger 26 ausgeschaltet 1st, Hegt sein Einschaltschwel 1-wertpegel bei 800 Millivolt. Deshalb können nur Signale von dem Phasensteuerkreis den Schmitt-Trigger einschalten. Wenn der Schmitt-Trigger eingeschaltet 1st, halt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 25 Ihn so lange In seinem eingeslhalttten Zustand ils kohärente Energie in dem empfangenen Frequenzband vorhanden 1st.

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Claims

Patentansprüche:

1. Jatenempfan<]srjerät zum Anschließen an einen Obertragungskanal über den im tie trieb binare Daten Jurcu todulation eines Trägers mit einer ersten und zvfsiten Frequenz Übertrage/i werden, wobei ein Zeichen mit der ersten Frequenz den Beginn einer übertragung einleitet, gekennzeichnet durch Signalformerschaltungen (12,13), die mit dem Ubertragungskanal verounden sind und die Ausgangssignale mit gleicher Amplitude erzeugen, deren Frequenz gleich der momentanen Frequenz der übertragenen Signale 1st und durch einen Trägerdetektorkreis zum Feststellen von Trägerfrequenzsignalen im Übertragungskanal· der folgende Schaltungen enthält:

einen ersten PlasensteuerkreU (31), der mit den Obertragungskanal verbunden 1st und der Im üetrieb beim Vorhandensein des Tragerfrequenzsignals der ersten Frequenz anspricht und ein Einschaltsignal fUr eine bistabile Schaltung (26)erzeugt, einen zweiten (22) und einen dritten (21) Phasensteuerkreis, deren Eingänge mit dem Ausgang der Signalformerschaltung (12,13) und deren Ausgänge mit einem Summierer (24) verbunden sind, wobei der zweite (22) und dritte (21) Phasensteuerkreis so aufgebaut sind, daß sie Signale In Abhängigkeit von der ersten und zweiten Frequenz erzeugen, so daß der Signalpegel an einem Ausgang des Summierers (24) oberhalb einem vorbestimmten Pegel gehalten wird, wahrend ein Signal mit einer dieser Frequenzen an die Schaltung angelegt wird, wobei das Ausgangssignal des Summierers (24) der bistabilen Schaltung (26) zugeführt wird und daß la Betrieb anschließend die bistabile Schaltung (26) durch das Einschaltsignal eingescnaitet wird und so lange In diesem Zustand gehalten wird, wie das Ausgangssignal In dem Summlerer (24) über dem vorbestimmten Pegel liegt.

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2. Datenempfangsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Signalformerschaltungen (12,13) einen Nullpegeldetektor (13) enthalten, der-ein Signal mit einer ersten Polarität erzeugt, wenn das empfangene Signal oberhalb der NuIHnIe Hegt und der ein Signal mit einer zweiten Polarität erzeugt, wenn das Empfangssignal unterhalb der NuIHnIe liegt.

3. Datenempfangsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite (22) und der dritte (21) Phasensteuerkreis auf eine Zwischenfrequenz (z.B. 1700 Hz.) ansprechen, die zwischen den beiden Übertragenen Frequenzen (1200 Hz, 2200 Hz) Hegt.

4. Oatenerapfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Phasensteuerkreis (22) an seinem Ausgang eint Spannung erzeugt, die abhängig 1st von der ersten zu Übertragenden Frequenz und die eine entgegengesetzte Polarität hat als die Spannung am Ausgang des ersten Phasensteuerkreises (31), die abhängig 1st von der ersten Frequenz 1m Obertragungskanai.

5. Phasensteuerkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Ausgang des zweiten Phasensteuerkreises (22), die 1n Abhängigkeit von der ersten Frequenz Im Gbertragungskanai erzeugt wird, eine entgegengesetzte Polarität wie die durch den dritten Phasensteuerkreis (21) erzeugte Spannung hat* die in Abhängigkeit von der zweiten Frequenz erzeugt wird.

6. Uatenempfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schaltung (26) aus einem Schmitt-Trigger besteht, dessen einziger Eingang mit den von dem Summlerer (24) und dem ersten Phasensteuerkreis (31) erzeugten Signalen beaufschlagt wird. 3 09 8 78/08 1 5

7. Datenempfangsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Entzerrer (11)» dessen Eingang mit dem Obertragungskanal und dessen Ausgang mit dem ersten Phasensteuerkreis (31) und den Signaiformerschaitungen (12,13) verbunden 1st.

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