DE2264130A1

DE2264130A1 - Anordnung zur formung eines elektrischen impulses sowie bei dieser verwendbares impulsformungsnetzwerk

Info

Publication number: DE2264130A1
Application number: DE2264130A
Authority: DE
Inventors: Keshava Srivastava
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-12
Also published as: JPS4878866A; AU4697372A; FR2167016A5; AU462102B2; CA963101A; GB1415340A; DE2264130C2; JPS5414909B2; US3737808A

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt
8000 München 22, Herrnstr.15 2264130

München, den 29. Dezember 1972

Mein Zeichen: P 1469

Anmelder: Honeywell Information Systems Inc. 200 Smith Street
Waltham, Mass., V. St. A.

Anordnung zur Formung eines elektrischen Impulses sowie bei dieser verwendbares Impulsformungsnetzwerk

Die Erfindung bezieht sich auf Impulsformungsnetzwerke und insbesondere auf Filter zur Begrenzung oder Verringerung der effektiven Dauer elektrischer Impulse. Im Zusammenhang mit der Gewinnung einer durch elektrische Signalfolgen übertragenen Information ist es bekannt, dass die maximale Grosse an genauer Information aus einer solchen Impulsfolge oder eine bestimmte Informationsmenge leichter und wirtschaftlicher gewonnen werden kann, wenn das Signal/StörSpannungsverhältnis der betreffenden Impulsfolge auf einen maximalen Wert gebracht wird. Demgemäss wird bei der Signalfolgenerzeugung und in der Empfangsanordnung die Aufmerksamkeit auf eine Einrichtung gerichtet, mit der das Signal-/Störspannungsverhältnis auf einem maximalen Wert gebracht wird, bevor der Versuch unternommen wird, die Information aus der Impulsfolge zu gewinnen.

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Eine derartige Einrichtung ist gewöhnlich dazu vorgesehen, das Verhltnis der Spitzenamplitude der Informationsignale in Bezug auf die Amplitude der Störsignale auf einen maximalen Wert zu bringen.

Gemäss einem weit verbreiteten Verfahren zur Übertragung einer Information wird derzeit die Information in Form von elektrischen Impulsen dargestellt. Ein Impuls besitzt eine definierte Breite bzw. er tritt innerhalb eines definierten Zeitintervalls auf, und die grösste Energie des Impulses ist innerhalb eines solchen Zeitintervalls konzentriert. Für die folgende Erläuterung wird das abgegrenzte Intervall, innerhalb dessen ein Imuls auftreten soll, wobei lediglich die innerhalb dieses Zeitintervalls auftretende Energie eines Impulses als die Information darstellend angesehen wird, als ⁿImpulsbegrenzungs"-Periode bezeichnet werden.

Gemäss einer Form eines Systems, bei dem eine Information durch Impulse dargestellt wird, umfassen die informationstragenden Teile einer Signalfolge eine Folge von Informationsintervallen gleichmässiger Dauer, wobei Jedes derartige Informationsintervall eine Binärziffer enthält. Die Binärziffer in einem Informationsintervall ist entweder eine binäre "1" oder eine binäre ^w0", und zwar je nachdem, ob in dem Informationsintervall ein Impuls vorhanden ist oder nicht. Bei diesem Informationssystem wird eine binäre Ziffer bzw. Binärziffer als ^HBit" bezeichnet, und ein Informationsintervall kann als eine "Bitperiode" bezeichnet werden.

Bei der Erzeugung einer binären digitalen Information für ein derartiges System kann es vorkommen, dass ein einen Impuls darstellendes Bit nicht auf eine einzige Bitperiode beschränkt ist, sondern dass sich das betreffende Bit vielmehr über seine Begrenzungsperiode hinweg und in eines oder mehrere benachbarte vorangehende und folgende Bitperioden hinein erstreckt.

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Die für Impulse charakteristischen Bits dieses Typs werden häufig z.B. in Magnetbandspeichern oder Platteninformationsspeichern erzeugt. Bei derartigen Magnetspeichern werden die Bitimpulse durch einen magnetischen Abfühlwandler bzw. Abtastwandler erzeugt, der auf die Geschwindigkeitsänderung des Magnetfeldes anspricht, wenn das die magnetische Information tragende Medium an dem Wandler vorbeibewegt wird.

Bei der Gewinnung einer Information aus einer Inf οrmations-Signalfolge des Typs, bei dem jede Bitperiode einer Folge von mit gleicher Dauer aufeinanderfolgenden Bitperioden entweder eine einen Impuls darstellende binäre ^W1^M oder eine das Fehlen eines Impulses darstellende binäre "0" enthält, wird die Signalfolge während jeder Bitperiode oder während eines bestimmten Teiles jeder Bitperiode nahe deren Mitte abgetastet, um festzustellen, ob in der betreffenden Bitperiode ein Impuls vorhanden ist oder nicht. Ob ein Impuls zwangsläufig, genau und ohne weiteres innerhalb der jeweiligen Bitperiode erkannt wird, in der eine binäre ⁿ1ⁿ darzustellen ist und ob das Fehlen eines Impulses zwangsweise, genau und ohne weiteres innerhalb der jeweiligen Bitperiode erkannt wird, in der eine binäre "O" darzustellen ist, hängt von dem Signal-/Störspannungsverhältnis der Signalfolge bzw. des Signalzuges ab. Je grosser die Amplitude der Impulse innerhalb der Impulsbegrenzungsperioden in Bezug auf die Amplitude einer Störung innerhalb der Perioden ist, in welchen nicht beabsichtigt ist, Impulse zu erkennen, umso leichter und genauer erfolgt die Gewinnung der binären digitalen Information aus dem Signalzug.

Es dürfte einzusehen sein, dass jeder Teil eines Impulses, der über dessen Begrenzungs-Bitperiode hinausgeht, zu uem Störspannungsanteil in den neben der betreffenden Begrensungs-Bitperiode liegenden Perioden beiträgt. Derartige ausgedehnte Impulsteile bzw. -bereiche verringern das Verhältnis der

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der Spitzenamplitude des Impulses, und zwar in dessen Impulsbegrenzungsperiode, bezogen auf die Spitzenamplitude des kombinierten Fremdimpulses und der Störsignale in benachbarten Bitperioden. Um das Signal/Störspannungsverhältnis einer binären Impulssignalfolge dieses Typs zu erhöhen, sollte demgemäss die Energie jedes Impulses auf die bezüglich dessen Begrenzungsperiode brauchbare Grosse beschränkt werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren beschrieben worden, die die Erkennung von Impulsen beim Vorhandensein von Störungen betreffen. So sind von M. Schwartz in dem Buch "Information, Transmission, Modulation and Noise" 1959, McGraw-Hill Book Company, Inc. viele komplizierte mathematisch abgeleitete Filter beschrieben, die für die Erkennung von Impulsen beim Vorhandensein üblicher Störungen generell anwendbar sind. Darüber hinaus sind viele Formen von elektrischen Schaltungen angegeben worden, die zur Wiederherstellung der zeitlichen Lage, zur Neuformung und Regenerierung von Impulsen dienen, um diese an bestimmte Eigenschaften hinsichtlich Form und Breite anzupassen. Schaltungen dieses Typs sind z.B. von R.S.Ledley in "Digital Computer and Control Engineering", 1960, McGraw-Hill Book Company Inc. beschrieben. Keine der bisher bekannten Verfahren und Schaltungen ist jedoch auf die besonderen Probleme gerichtet gewesen, ein Impulsformungsnetzwerk zu schaffen, welches die Amplitude eines Impulses ausserhalb dessen Impulsbegrenzungs-Bitperiode um einen bestimmten Betrag zu verringern gestattet oder welches einen Impuls dadurch zu verschmälern gestattet, dass das Verhältnis der Spitzenamplitude des Impulses innerhalb eines bestimmten Bereiches seiner Begrenzungs-Bitperiode in Bezug auf die Amplitude desjenigen Bereichs eines derartigen Impulses auf einen maximalen Wert gebracht wird, der sich in einen bestimmten Teil einer benachbarten Bitperiode hinein erstreckt.

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Mithin ist keines dieser bekannten Verfahren und keine dieser bekannten Schaltungen auf ein genau ausgelegtes Netzwerk gerichtet, welches das Signal-/Störg?annungsverhältnis eines Signalzuges auf einen maximalen Wert bringt, in welchem die Störung Teile bzw. Bereiche der Informationsimpulse umfasst.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Netzwerk zu schaffen, welches das Signal-/Störspannungsverhälinis/von Signalzugen zu erhöhen gestattet, in welchen eine Information durch elektrische Impulse dargestellt wird.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch eine Anordnung zur Formung eines elektrischen Impulses innerhalb eines Intervalls einer Folge von Intervallen gleicher Dauer. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes erstes Signal abgeben, dass Einrichtungen vorgesehen sind, die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes zweites Signal abgeben, welches dem betreffenden Impuls gegenüber um eine erste Verzögerungszeitspanne verzögert ist, dass Einrichtungen vorgesehen sind, die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes drittes Signal abgeben, welches dem Impuls gegenüber um eine zweite Verzögerungszeit verzögert ist, dass für eine Verhältnisbestimmung dienende Einrichtungen vorgesehen sind, die auf zumindest eines der genannten drei Signale ansprechen und festlegen, dass die Amplituden des ersten und dritten Signals in Bezug auf die Amplitude des zweiten Signals in einem ersten Verhältnis stehen, dass Zusammenfassungseinrichtungen mit einem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss für die Aufnahme entsprechender Eingangssignale und einem Ausgangsanschluss vorgesehen sind, dass diese Zusammenfassungseinrichtungen eine bestimmte kombinatorische Operation auf die an den Eingangsanschlüssen aufgenommenen Signale ausführen und an dem Ausgangsanschluss ein Ausgangssignal abgeben, welches das Ergebnis der kombina-

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torischen Operation darstellt, und dass Einrichtungen vorge- · sehen sind, die das erste bzw. zweite bzw. dritte Signal dem ersten bzw. zweiten bzw. dritten Eingangsanschluss zuführen, wobei die Verhältnisbestimmungseinrichtungen so ausgelegt sind, dass das genannte erste Verhältnis ein maximales zweites Verhältnis zwischen der maximalen Amplitude des Ausgangssignals innerhalb eines bestimmten Bereiches des genannten einen Intervalls und der maximalen Amplitude des Ausgangssignals während eines bestimmten Bereiches eines anderen Intervalls neben dem betreffenden einen Intervall liefert.

Bei der bevorzugten Ausführungsform verschmälert somit die Anordnung einen Impuls dadurch, dass sie die Spitzenamplitude des Impulses innerhalb eines bestimmten Teiles bzw. Bereiches seiner Begrenzungs-Bitperiode in Bezug auf die maximale Amplitude eines derartigen Impulses innerhalb eines bestimmten Bereiches einer benachbarten Bitperiode erhöht. Eine derartige Anordnung gibt ein dem zu formenden Impuls entsprechendes erstes Signal ab. Ein Verzögerungselement gibt ein dem zu formenden Impuls entsprechendes zweites Signal ab, welches um einen ersten Verzögerungsbetrag gegenüber dem betreffenden Impuls verzögert ist. Der Verzögerungsbetrag bzw. die Verzögerung kann dabei die Hälfte einer Bitperiode betragen. Ein weiteres Verzögerungselement gibt ein dem zu formenden Impuls entsprechendes drittes Signal ab, welches gegenüber dem betreffenden Impuls um eine zweite Verzögerungsgrösse verzögert ist, die ebenfalls die Hälfte einer Bitperiode betragen kann. Eine Verhältnisbestimmungseinrichtung stellt die Amplituden des ersten und dritten Signals in Bezug auf die Amplitude des zweiten Signals derart ein, dass ein erstes Verhältnis dargestellt ist. Bei derart eingestellten Amplituden werden das erste Signal, das zweite Signal und das dritte Signal dem ersten, zweiten und dritten Eingangs-

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anschluss einer Signalkombinierungseinrichtung zugeführt, die ein algebraischer Addierer sein kann. Die betreffende Kombinierungseinrichtung fasst die drei aufgenommenen Signale gemäss der bestimmten Operation zusammen, die darin besteht, einen Vorgang, wie eine algebraische Addition, auszuführen. Die betreffende Einrichtung gibt ein entsprechendes Ausgangssignal ab, welches der gewünschte, verschmälerte Impuls ist. Die Verhältnisbestimmungseinrichtung ist so ausgelegt, dass das erste Verhältnis ein maximales zweites Verhältnis zwischen der Spitzenamplitude des Ausgangsimpulses innerhalb eines bestimmten Bereiches seiner Impulsbegrenzungsbitperiode und der maximalen Amplitude eines derartigen Ausgangsimpulses innerhalb eines bestimmten Bereiches einer neben der Impulsbegrenzungsperiode liegenden Bitperiode festlegt. Demgemäss wird ein Ausgangsimpuls erzeugt, dessen Energie enger auf seine Impulsbegrenzungsbitperiode beschränkt ist und der minimal zu der Störung in den der Impulsbegrenzungsperiode benachbarten Bitperioden beiträgt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt drei charakteristische Impulse unterschiedlicher Breiten in Bezug auf ihre Begrenzungsperioden.

Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines Impulsformungsnetzwerks gemäss der Erfindung.

Fig. 3 zeigt von dem Impulsformungsnetzwerk gemäss Fig. 2 bei verschiedenen Werten des Netzwerkdämpfungsfaktors K auf einen bestimmten Eingangsimpuls hin abgegebene unterschiedliche Ausgangsimpulse.

Fig. 4 zeigt für Vergleichszwecke einen dem Netzwerk gemäss Fig. 2 zugeführten Eingangsimpuls und den von dem betreffenden Netzwerk bei optimalem Wert des Dämpfungs-

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faktors K abgegebenen entsprechenden Ausgangsimpuls.

Fig. 5 zeigt zwei Kurven, deren eine die Änderung des optimalen Dämpfungsfaktors K und deren andere das entsprechende Signal-/StörspannungsverhältnisX Tind zwar bei von dem Netzwerk gemäss Fig. 2 auf unterschiedliche Werte des BreitefaktorsV hin abgegebenen Ausgangsimpulsen .

Durch die vorliegende Erfindung soll die effektive Dauer von Impulsen verringert werden, die hauptsächlich von der in Fig. 1 dargestellten generellen Form sind. Wenn der Frequenzinhalt eines rechteckigen elektrischen Impulses begrenzt wird, wie durch Bedämpfung oder Sperrung der höheren Oberwellenfrequenzanteile des Impulses, so nimmt der anschliessend spektralmässig begrenzte Impuls die Form der in Fig. 1 dargestellten Impulse an, die abgerundete Ecken und damit verbundene "Ränder" zeigen, welche die effektive Impulsdauer erhöhen. Impulse dieser Form werden ferner von einem magnetischen Abfühl- bzw. Lesewandler erzeugt, der die Geschwindigkeitsänderung von Magnetfeldern ermittelt, welche gespeicherte Binärziffern darstellen, und zwar in dem Fall, dass ein informationstragendes magnetisches Aufzeichnungsmedium an dem V/andler vorbeibewegt wird. Die von dem Wandler abgegebenen Impulse weichen von der genauen Rechteckform ab, und zwar aufgrund der im Randbereich sich ausbreitenden Magnetfelder, die die gespeicherten Bits begrenzen, und aufgrund des beschränkten Frequenzganges des Wandlers selbst.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie die verschiedenen dargestellten Impulse über ihre entsprechenden Begrenzungsbitperioden hinaus in benachbarte Bitperioden hineinreichen und damit in verschiedenen Ausmassen zu dem Störungsinhalt in derartigen

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benachbarten Bitperioden beitragen. Der Impuls des in Fig. 1 dargestellten Typs ist als Gaußscher Impuls bekannt, bei dem es sich um einen Impuls handelt, dessen Amplitudenverlauf in Abhängigkeit von der Zeit einer bekannten Gleichung genügt, die als Gaußsche Kurven bekannte zweidimensionale symmetrische Kurven beschreibt. Der symmetrische Qaußsche Impuls ist als der Grundbestandteil für die Beschreibung des Betriebs und Festlegung des Aufbaues des Netzwerks gemäss der Erfindung ausgewählt worden, da er sich eng an den symmetrischen Impuls anlehnt, den das Netzwerk gemäss der Erfindung zu verschmälern hat. Der mathematisch dargestellte Gaußsche Impuls ermöglicht darüber hinaus eine vollständige und genaue mathematische Analyse des Aufbaues und der Eigenschaften des Netzwerks, mit dem zusammen er verwendet wird. Es sei jedoch bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Verschmälerung von Impulsen mit einer Gaußschen Impulsform beschränkt ist, sondern dass sie vielmehr bei den meisten Arten von elektrischen Impulsen angewandt werden kann, bezüglich der die Forderung nach einer Verschmälerung besteht.

Es sei angenommen, dass der durch/die vorliegende Erfindung zu verschmälernde Impuls durch seine Spannung als Funktion der Zeit gekennzeichnet werden kann, so dass der entsprechende symmetrische Gaußsche Impuls durch folgende Gleichung dargestellt werden kann:

V = Ae

Hierin bedeuten A die Spitzenspannung des Impulses,

T die Dauer der Bitperioden der Signalfolge, in der der Impuls auftritt,

t der Zeitpunkt des Auftretens der Symmetrieachse des symmetrischen Impulses und

O" ein Faktor, der die relative Breite des

Impulses bestimmt und der daher im folgenden als "Breitefaktor" bezeichnet wird.

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Die drei in Fig. 1 dargestellten Impulse sind Gaußsche Impulse, bei denen die Breitefaktoren 0,30, 0,50 bzw. 0,70 sind. In Fig. 1 ist dabei demonstriert, dass ein grösserer Breitefaktor einem breiteren Impuls entspricht. Der Impuls, dessen Breitefaktor 0,30 beträgt, erstreckt sich somit lediglich in einem geringen Ausmass über seine Begrenzungsbitperiode hinaus. Auf der anderen Seite erstrecken sich Impulse, deren Breitefaktoren 0,50 bzw. 0,70 sind, erheblich in und über die der Begrenzungsbitperiode benachbarten Bitperioden.

Wie oben erläutert, kann ein Signal-/Störspannungsverhältnis für einen Impuls des in Fig. 1 dargestellten Typs durch einen Ausdruck angegeben werden, in welchem die Störung die Anteile bzw. Bereiche des Impulses umfasst, die über die Impulsbegrenzungsperiode hinausgehen. Wird demgemäss die Gesamtdauer der Bitperioden betrachtet, so ist das Signal-ZStörspannungsverhältnis eines dieser Impulse, wenn man nur die Störspannungsverteilung des Impulses in der der Begrenzungsbitperiode benachbarten Bitperiode betrachtet, das Verhältnis der maximalen Spannung oder Amplitude des Impulses innerhalb der Begrenzungsbitperiode zu der maximalen Spannung oder Amplitude des Impulses in der benachbarten Periode. Dieser letztere Wert ist die Spannung des Impulses in der unmittelbaren Nähe der Grenze zwischen der Begrenzungsbitperiode und der benachbarten Bitperiode; der betreffende Wert ist in Fig. 1 als t, bezeichnet. Für den Impuls, dessen Breitefaktor 0,30 ist, beträgt dieses Signal-/Störspannungsverhältnis 4,0; für den Impuls, dessen Breitefaktor 0,50 ist, beträgt dieses Signal-/Störspannungsverhältnis 1,65; für den Impuls, dessen Breitefaktor 0,70 ist, beträgt dieses Signal-VStörspannungsverhältnis 1,29.

Das in Fig. 2 dargestellte Impulsformungsnetzwerk soll die effektive Dauer der Impulse verringern, die über die Impuls-

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begrenzungs-Bitperioden hinausgehen, um dadurch ihr Signal-/Störspannungsverhältnis zu verbessern. Dieses Netzwerk ist insbesondere dazu geeignet, Impulse zu verschmälern, die hauptsächlich von der in Fig. 1 dargestellten generellen Form sind. Das Netzwerk führt für die Erzeugung von drei gesonderten Signalen, deren jedes einem zu verschmälernden Eingangsimpuls entspricht, eine bestimmte Amplituden- und Polaritätsbeziehung zwischen den drei Signalen herbei und kombiniert die drei Signale gemäss einer arithmetischen Operation zum Zwecke der Erzielung einer gewünschten Form von Ausgangsimpulsen, die eine verschmälerte Form des Eingangsimpulses darstellen.

Das in Fig. 2 dargestellte Netzwerk verwendet eine Form eines Transversalfilters, wie es von R.W.Lucky und anderen in "Principles of Data Communications", 1968, McGraw-Hill Book Company, Inc. gezeigt worden ist.

Das in-Fig. 2 dargestellte Impulsformungsnetzwerk besteht aus einem Eingangsanschluss 11 für die Aufnahme des zu verschmälernden Eingangsimpulses. An der Anschlussklemme ist eine Netzwerk-Eingangsleitung 12 angeschlossen, die den Eingangsimpuls zu einem ersten Verzögerungselement 14 und zu einem ersten Dämpf ungs-Inverter 15 hinleitet. Das Verzögerungselement 14 ist mit einer .Eingangsleitung versehen, die an der Eingangsleitung 12 angeschlossen ist, um den Eingangsimpuls aufzunehmen. Ferner weist das Verzögerungselement 14 eine Ausgangsleitung auf, die so geschaltet ist, dass sie den von dem betreffenden Verzögerungselement 1 4 abgegebenen verzögerten Ausgangsimpuls zu einem zweiten Verzögerungselement 16 und zu einer Summierschaltung 18 hinleitet. Das Verzögerungselement 16 ist mit einer Eingangsleitung versehen, die an der Ausgangsleitung des

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Verzögerungselements 14 angeschlossen ist und die zur Aufnahme des durch das Verzögerungselement 14 verzögerten Ausgangsimpulses dient. Das Verzögerungselement 16 ist ferner mit einer Ausgangsleitung verbunden, die so geschaltet ist, dass sie den von dem Verzögerungseleraent 14 abgegebenen verzögerten Ausgangsimpuls einem zweiten Dämpfungs-Inverter zuführt. Jedes der Verzögerungselemente 14 und 16 bewirkt eine Verzögerung von der Dauer einer halben Bitperiode für durch es übertragene Impulse.

Die Dämpfungs-Inverter 15 und 20 invertieren die Polarität der jeweils aufgenommenen Impulse und verringern oder bedampfen die Amplitude der aufgenommenen Impulse um entsprechende bestimmte Beträge. Die von den Dämpfungs-Invertern 15 und 20 abgegebenen Ausgangssignale werden den betreffenden Eingangsleitungen der Summierschaltung 18 zugeführt. Die durch jeden der Dämpfungs-Inverter 15 und 20 eingeführte Stärke der Dämpfung ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform diejenige Stärke, die zu dem bestimmten Verhältnis K₁ und Kp zwischen der Amplitude der von dem Dämpfungs-Inverter abgegebenen entspredhenden Ausgangsimpulse und der Amplitude des

von dem betreffenden Dämpfungs-Inverter aufgenommenen entfuhrt
sprechenden Eingangsimpulses/i Die betreffenden Verhältnisse sind kleiner als 1. Die Verhältnisse K.. und Kp werden nachstehend als "Dämpfungsfaktoren" bezeichnet. Die Dämpfungs-Inverter 15 und 20 können irgendeine Form verschiedener bekannter Formen besitzen, um die erforderliche Funktion zu erfüllen. Ein Beispiel für eine in Frage kommende Form ist in Fig. 2 gezeigt, gemäss der der Dämpfungs-Inverter 15 einen invertierenden Verstärker 22 enthält, der an einem Potentiometer 23 angeschlossen ist. Die Polarität des von dem Dämpfungs-Inverter 15 aufgenommenen Eingangsimpulses wird durch den invertierenden Verstärker 22 invertiert, und der in der Polarität invertierte Impuls wird anschliessend

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durch das Potentiometer 23 bedämpft. Die Einstellung des Abgriffs des Potentiometers 23 legt den Dämpfungsfaktor K₁ fest, der von dem Dämpfungs-Inverter 15 eingeführt wird. In entsprechender Weise besteht der Dämpfungs·-Inverter 20 aus einem invertierenden Verstärker 24, der an ein Potentiometer 25 angeschlossen ist. Die Einstellung des Abgriffs des Potentiometers 25 legt den durch den Dämpf ungs-Inverter gelieferten Dämpfungsfaktor K£ fest. Die von den Dämpfungs-Invertern 15 und 20 abgegebenen invertierten und bedämpften Impulse werden entsprechenden Eingangsanschlüssen der Summierschaltung 18 zugeführt. Die Summierschaltung 18 ist eine Einrichtung, die drei Eingangssignale an den entsprechenden drei Eingangsanschlüssen aufzunehmen vermag und die an dem Ausgangsanschluss 27 ein Ausgangssignal abzugeben vermag, welches die algebraische Summe der durch die drei Eingangssignale dargestellten Werte darstellt. Das an dem Anschluss bzw. an der Klemme 27 abgegebene Ausgangssignal ist ein Impuls, bei dem es sich um eine verschmälerte Form des an der Eingangsklemme 11 des Netzwerkes aufgenommenen Eingangsimpulses handelt.

Die Werte der Dämpfungsfaktoren K,. und K£ sind durch die betreffenden Potentiometer 23 und 25 so eingestellt, dass ein maximales Verhältnis zwischen der Spitzenamplitude des von der Klemme 27 abgegebenen Ausgangsimpulses und der maximalen Amplitude eines solchen Ausgangsimpulses während bestimmter Bereiche bzw. Teile von Bitperioden neben der Begrenzungsbitperiode eines solchen Impulses erzielt ist. Zur Bestimmung der Werte der Dämpfungsfaktoren K^ und K£ können die Gesamtzeitspannen der Begrenzungsbitperiode und der benachbarten Bitperiode herangezogen werden, um die Amplituden des umfassten Impulses zu analysieren. Es ist aber auch möglich, dass nur bestimmte Bereiche jeder Periode dieser Bitperioden herangezogen werden.

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Die folgende Beschreibung wird darauf gerichtet werden, wie die Dämpfungsfaktoren K-| und K2 bestimmt werden und wie ihre Auswirkung auf den sich ergebenden Ausgangsimpuls ist. Bei der angegebenen Ausführungsform werden die Dämpfungsfaktoren K₁ und K₂ bei gleicher Grosse gehalten; beide Faktoren werden nachstehend als Dämpfungsfaktor K bezeichnet werden.

Das Impulsformungsnetzwexk gemäss der Erfindung arbeitet generell in der Weise, dass es von dem Eingangsimpuls, der durch das dem zweiten Eingangsanschluss der Summierschaltung 18 von dem Verzögerungselement 14 zugeführte Signal dargestellt ist, ein Signal subtrahiert, welches den Rand der Vorderflanke des Eingangsimpulses absenkt. Hierbei handelt es sich um den Teil des Impulses, der vor der Impulsbegrenzungsperiode auftritt. Ferner wird durch das Impulsformungsnetzwerk von dem genannten Eingangsimpuls ein Signal subtrahiert, welches den Rand der Hinterflanke des Eingangsimpulses absenkt. Hierbei handelt es sich um den Bereich des Impulses, der nach seiner Begrenzungsperiode auftritt. Das Signal, welches den Rand der Vorderflanke des Eingangsimpulses absenkt, ist hauptsächlich die dem ersten Eingangsanschluss der Summierschaltung 18 von dem Dämpfungs-Inverter 15 her zugeführte gedämpfte invertierte Darstellung des Eingangsimpulses. Die Spitze dieses Signals ist um eine halbe Bitperiode in Bezug auf den Zeitpunkt des Auftretens der Spitze des der zweiten Eingangsklemme der Summierschaltung 18 zugeführten Impulses vorverschoben. Das Signal, welches den Rand der Rückflanke des Eingangsimpulses absenkt, ist hauptsächlich die der dritten Eingangsklemme der Summierschaltung 18 von dem Dämpfungs-Inverter 20 her zugeführte gedämpfte invertierte Darstellung des Eingangsimpulses. Die Spitze dieses zuletzt genannten Signals ist in Bezug auf den Zeitpunkt des Auftretens der Spitze des der zweten Eingangsklemme der

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Summierschaltung 18 zugeführten Impulses um eine halbe Bitperiode verzögert.

Diese vorverschobenen und verzögerten Signaldarstellungen des Eingangsimpulses werden von der tatsächlichen Signaldarstellung des Eingangsimpulses durch die algebraische Additionsoperation subtrahiert, die bezüglich dieser drei Signale durch die Summierschaltung 18 ausgeführt wird. Damit sind die Vorderflanke und die Rückflanke des Eingangsimpulses gemäss den Amplituden dieser vorverschobenen und verzögerten Signale verringert bzw. abgesenkt. Das Verhältnis zwischen den Amplituden der vorverschobenen und verzögerten Impulsdarstellungen auf der einen Seite und der Eingangsdarstellung auf der anderen Seite ist durch den gemeinsamen Dämpfungsfaktor K bestimmt, der durch die gleichen Einstellungen der Potentiometer 23 und 25 gesteuert wird.

Als Beispiel zeigt Fig. 3 unterschiedlich geformte Ausgangsimpulse, die von der Summierschaltung 18 bei verschiedenen Werten des Dämpfungsfaktors K abgegeben werden, wenn das Netzwerk einen Eingangsimpuls aufnimmt, dessen Breitefaktor 0,50 ist. Bei diesentEingangsimpuls handelt es sich um den Impuls, für den K=O ist. In Fig. 3 ist dabei veranschaulicht, dass durch die vorliegende Erfindung die relativen Amplituden der Flanken des Eingangsimpulses verringert bzw. abgesenkt werden, wenn der Dämpfungsfaktor K vergrössert wird. Während das Verhältnis der . Spitzenamplitude des Eingangsimpulses zu der Amplitude eines solchen Impulses an den Grenzen der Begrenzungsperiode etwa 1,65 beträgt, was das oben erwähnte Signal-/Störspannungsverhältnis des Eingangsimpulses ist, so ist dieses Verhältnis in dem Ausgangsimpuls auf etwa 2,0 für K = 0,20, auf 2,46 für K = 0,30, auf 3,46 für K = 0,40 und auf 3,90 für K = 0,42 vergrössert. Für über 0,42 liegende Werte für K tritt die

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maximale Amplitude des Ausgangsimpulses in der benachbarten Bitperiode jedoch nicht mehr an der Grenze t, auf. Damit wird dieser Grenzwert dazu herangezogen, das Signal-/Störspannungsverhältnis als bedeutungslos darzustellen. Für über 0,42 liegende Werte von K beginnt darüber hinaus das Verhältnis der Spitzenamplitude des Ausgangsimpulses in der Begrenzungsperiode zu der maximalen Amplitude des Ausgangsimpulses in den benachbarten Perioden abzusinken.

Demgemäss erreicht der Dämpfungsfaktor K einen als seinen optimalen Wert bezeichneten. Wert, bei dem das Verhältnis zwischen der Spitzenamplitude bzw. Scheitelamplitude des Ausgangsimpulses in der Begrenzungsperiode zu der maximalen Amplitude des Ausgangsimpulses in den benachbarten Perioden ein Maximum ist. Dieser optimale Wert von K für einen bestimmten Eingangsimpuls liefert daher ein maximales Signal-/ /StorSpannungsverhältnis für den entsprechenden Ausgangsimpuls, wenn die gesamten Zeitspannen der Begrenzungsbitperiode und der benachbarten Bitperioden betrachtet werden. Für einen Eingangsimpuls, dessen Breitefaktor 0,50 ist, liegt ein derartiger optimaler Wert des Dämpfungsfaktor K bei 0,42. Das entsprechende maximale Signal-/Störspannungsverhältnis für den Ausgangsimpuls beträgt etwa 3,90.

Fig. 4 ermöglicht einen Vergleich der Eingangs- und Ausgangsimpulse eines Netzwerks des in Fig. 2 dargestellten Typs, bei dem der Dämpfungsfaktor K auf den optimalen Wert von 0,42 für einen Eingangsimpuls festgelegt ist, dessen Breitefaktor - den Wert 0,50 besitzt. Die bedeutsame Absenkung bzw. Herabsetzung in den Flanken von dem Eingangsimpuls zu dem Ausgangsimpuls hin wird durch diese Figur demonstriert. Diese Absenkung der Impulsflanken ermöglicht eine Verbesserung des Signal-Zstörspannungsverhältnisses von 1,65 für den

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Eingangsimpuls auf etwa 3,90 für den Ausgangsimpuls, und zwar unter Betrachtung der gesamten Zeitspanne der Begrenzungsbitperiode und der benachbarten Bitperioden.

Der optimale Wert des Dämpfungsfaktors K für die Erzielung eines maximalen Signal-/Störspannungsverhältnisses bezüglich des Ausgangsimpulses ändert sich gemäss dem Breitefaktor des Eingangsimpulses. Diese Änderung des optimalen Wertes des Dämpfungsfaktors K für Eingangsiapulse unterschiedlicher Breitefaktoren ist durch die mit K in Fig. 5 bezeichnete Kurve veranschaulicht. Diese Figur zeigt ferner durch die mit Z bezeichnete Kurve das in dem Ausgangsimpuls erzielbare maximale Signal-/Störspannungsverhältnis für die entsprechenden optimalen Werte des Dämpfungsfaktor K, und zwar unter Berücksichtigung der gesamten Dauer der Begrenzungsbitperiode und der benachbarten Bitperioden.

Wie oben erwähnt, kann eine Signalfolge bezüglich ihres Informationsinhalts nur während bestimmter Bereiche der jeweiligen Bitperiode abgetastet werden, und zwar vorzugsweise während der Bereiche, die um die Mitte der jeweiligen Bitperiode liegen. Die vorliegende Erfindung ist ferner anwendbar, um das Signal-/Störspannungsverhältnis von in der derartigen Systemen ausgenutzten Impulsen zu erhöhen. In einem solchen Fall wird der den Störanteil in dem Signal-/Störspannungsverhältnis eines Impulses darstellende Impulsbereich nicht durch die maximale Amplitude des über die gesamte benachbarte Bitperiode betrachteten Impulses bestimmt, sondern lediglich durch die maximale Amplitude des Impulses in dem Abtastbereich der benachbarten Bitperiode. Aus Fig. 1 dürfte ersichtlich sein, dass das Sigrial-/Störspannungsverhältnis eines Eingangsimpulses grosser ist, wenn die Amplitude eines solchen Impulses lediglich nahe der Mitte der benachbarten Bitperiode betrachtet wird anstatt in dem Fall, dass die

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Amplitude über die gesamte benachbarte Bitperiode betrachtet wird. Da die Amplitude des Impulses an der benachbarten Bitperiodengrenze nicht zu der Störung beiträgt, weichen daher die optimalen Werte von K für einen Gaußschen Impuls bestimmten Breitefaktors '^ ab. Hierbei ist der optimale Werte von K derjenige Wert, der das Verhältnis der Spitzenamplitude des Ausgangsimpulses in dessen Begrenzungsperiode zu der maximalen Amplitude des Ausgangsimpulses in dem Abtastbereich der benachbarten Bitperiode auf einen maximalen Wert bringt.

Zur Bestimmung der Werte des für das Netzwerk gemäss der Erfindung zu benutzenden Dämpfungsfaktors K kann eine Computeranalyse, eine manuelle mathematische Analyse oder eine grafische Kombination von die Impulse darstellenden Kurven angewandt werden. Alle diese Verfahren sind auf dem vorliegenden Gebiet bekannt. Obwohl bestimmte Verzögerungswerte bei der dargestellten Ausführungsform bezüglich der Verzögerungselemente 14 und 16 angegeben worden sind, liegt es im Rahmen der Erfindung, andere und unterschiedliche Werte für beide Elemente bereitzustellen, und zwar in dem Fall, dass ein Eingangsimpuls nicht durch die Gaußsche Form darstellbar ist, oder in dem Fall, dass ein Eingangsimpuls unsymmetrisch ist. Die oben erwähnten analytischen Verfahren bzw. Untersuchungsverfahren können dabei angewandt werden, um diese Werte für die Erzielung einer optimalen Signal-/Störspannungsverhältnis-Verbesserung zu bestimmen.

Abschliessend sei bemerkt, dass im vorstehenden ein neues und verbessertes Netzwerk beschrieben worden ist, welches die effektive Dauer elektrischer Impulse verringert, indem die Energie derartiger Impulse stärker auf ihre Impulsbegrenzungsperiode beschränkt vrird. Die von ο em Netzwerk gemäss der Erfindung nb^e^ebenon irroulje zeigen ein erheblich vergrönser ten S igna !.--.'! tör.spanr.urr ·; verhältnis gegenüber aufgenommene:· ΓηφίΠ t> α.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Formung eines elektrischen Impulses innerhalb eines Intervalls einer Folge von Intervallen gleicher Dauer, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (15) vorgesehen sind, ,die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes erstes Signal abgeben, daß Einrichtungen (14) vorgesehen sind, die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes zweites Signal abgeben, das gegenüber dem Impuls um eine erste Verzögerungszeit verzögert ist, daß Einrichtungen (16, 20) vorgesehen sind, die auf den betreffenden Impuls hin ein diesem entsprechendes drittes Signal abgeben, welches dem betreffenden Impuls gegenüber um eine zweite Verzögerungszeit verzögert ist, daß Verhältnisbestimmungseinrichtungen (23;25) vorgesehen sind, die auf zumindest eines der drei genannten Signale hin die Amplituden des ersten Signals und dritten Signals in bezug auf die Amplitude des zweiten Signals zur Darstellung eines ersten Verhältnisses festlegen, daß eine Zusammenfassungseinrichtung (18) mit einem ersten, zweiten und dritten Bingangsanschluß für die Aufnahme der betreffenden Eingangssignale und einem Ausgangsanschluß vorgesehen ist, daß die Zusammenfassungseinrichtung (18) eine bestimmte kombinatorische Operation auf an den genannten Eingangsanschlüssen aufgenommene Signale hin auszuführen und an dem Ausgangsanschluß ein Ausgangssignal abzugeben vermag, welches das Ergebnis der kombinatorischen Operation darstellt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die genannten drei Signale den drei Eingangsanschlüssen der Zusammenfassun£seinrichtung (18) zuführen, und daß die Verhältnisbestimmungseinrichtungen (23, 25) so ausgelegt sind, daß das erste Verhältnis ein maximales zweites Verhältnis zwischen der maximalen Amplitude des Ausgangssignals

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innerhalb eines bestimmten Bereiches des genannten einen Intervalls und der maximalen Amplitude des Ausgangssignals während eines bestimmten Bereiches eines dem genannten einen Intervall benachbarten anderen Intervalls liefert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungszeit gleich der Hälfte der Dauer eines der genannten Intervalle ist und daß die zweite Verzögerungszeit die Gesamtdauer eines der Intervalle ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Zusammenfassungseinrichtung (18) auf die genannten drei Signale hin ausgeführte kombinatorische Operation eine algebraische Additionsoperation ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal und das dritte Signal von entgegengesetzter Polarität zu dem zweiten Signal sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Bereich des einen Intervalls die Gesamtheit des betreffenden einen Intervalls umfaßt und daß der bestimmte Bereich des benachbarten Intervalls die Gesamtheit des betreffenden benachbarten Intervalls umfaßt.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verhältnis für einen sich dicht an den elektrischen Impuls annähernden Gaußschen Impuls bestimmt ist und daß das maximale zweite Verhältnis für das Ausgangs-

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signal bestimmt ist, dessen Abgabe auf das erste, zweite und dritte Signal hin erfolgt, welches dem Gaußechen Impuls entspricht.

7. Impulsformungsnetzwerk zur Änderung der Form eines elektrischen Impulses, der über zumindest aufeinanderfolgende erste und zweite Intervalle auftritt, insbesondere für eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Netzwerkeingangsleitung (12) für die Aufnahme des Impulses vorgesehen ist, daß ein erstes und ein zweites Verzögerungselement (14,1o) vorgesehen äst, daß jedes Verzögerungselement (14;16) eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung aufweist, daß die Eingangsleitung des ersten Verzögerungselements (14) mit der Netzwerkeingangsleitung (12) verbunden ist, daß die Ausgangsleitung des ersten Verzögerungselements (14) mit der Eingangsleitung des zweiten Verzögerungselements (16) verbunden ist, daß ein erster Dämpfungs-Inverter (15) vorgesehen ist, der eine Eingangsleitung für die Aufnahme eines Eingangssignals und eine Ausgangsleitung für die Abgabe eines Ausgangssignals aufweist, daß die Amplitude des von dem ersten Inverter (15) abgegebenen Ausgangssignals ein erstes Verhältnis in bezug auf die Amplitude des aufgenommenen Eingangssignals darstellt, wobei dieses Verhältnis kleiner ist als 1, daß die Polarität des von dem ersten Inverter (15) abgegebenen Ausgangssignals entgegengesetzt zu der Polarität des aufgenommenen Eingangssignals ist, daß die Eingangsleitung des ersten Inverters (15) mit der Eingangsleitung des ersten Verzögerungselements (14) verbunden ist, daß ein zweiter Dämpfungs-Inverter (20) vorgesehen ist, der eine Eingangsleitung für die Aufnahme eines Eingangs-

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signals und eine Ausgangsleitung für die Abgabe eines Ausgangssignals aufweist, daß die Amplitude des von dem zweiten Inverter (20) abgegebenen Signals ein zweites Verhältnis in bezug auf die Amplitude des aufgenommenen Eingangssignals darstellt, wobei das zweite Verhältnis kleiner ist als 1, daß die Polarität des von dem zweiten Inverter (20) abgegebenen Ausgangssignals entgegengesetzt ist zu der Polarität des aufgenommenen Eingangssignals, daß die Eingangsleitung des zweiten Inverters (20) mit der Ausgangsleitung des zweiten Verzögerungselements (16) verbunden ist, daß eine Summiereinrichtung (18) mit einem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluß für die Aufnahme entsprechender Eingangssignale und mit einem Ausgangsanschluß vorgesehen ist, daß diese Summiereinrichtung (18) eine algebraische Additionsoperation auf die an den Einganganschlüssen aufgenommenen Signale hin ausführt und an dem Ausgangsanschluß ein Ausgangssignal abgibt, welches die algebraische Summe der Werte darstellt, die durch die an den genannten Eingangsanschlüssen aufgenommenen drei Eingangssignale dargestellt sind, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den ersten Eingangsanschluß der Summiereinrichtung (18) mit der Ausgangsleitung des ersten Inverters (15) verbinden, die den zweiten Eingangsanschluß der Summiereinrichtung (18) mit der Ausgangsleitung des ersten Verzögerungselements (14) verbinden und die den dritten Eingangsanschluß der Summiereinrichtung (18) mit der Ausgangsleitung des zweiten Inverters (20) verbinden, und daß das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis so festgelegt sind, daß ein maximales drittes Verhältnis zwischen der maximalen Amplitude des von der Summiereinrichtung (18) abgegebenen Ausgangssignals innerhalb eines bestimmten

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Bereiches des zweiten Intervalls und der maximalen Amplitude des von der Summiereinrichtung (18) abgegebenen Ausgangssignals während eines bestimmten Bereiches des ersten Intervalls erzielt ist.

8. Netzwerk nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beiden Verzögerungselemente (14, 16) jeweils eingeführte Verzögerungszeit gleich der Hälfte der Dauer des zweiten Intervalls ist.

9. Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bejfimmte Bereich des ersten Intervalls die Gesamtheit des betreffenden ersten Intervalls umfaßt und daß der bestimmte Bereich des zweiten Intervalls die Gesamtheit des betreffenden zweiten Intervalls umfaßt.

10. Netzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis gleich und für einen Gaußschen Impuls bestimmt sind, der sich eng an den elektrischen Impuls annähert, und daß das maximale dritte Verhältnis für dasjenige Ausgangssignal der Summiereinrichtung (18) bestimmt ist, das auf die Abgabe des Gaußschen Impulses an die Netzwerkeingangsleitung hin auftritt.

11. Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis für einen Gaußschen Impuls bestimmt sind, der sich eng an den elektrischen Impuls annähert, und daß das maximale dritte Verhältnis für dasjenige Ausgangssignal bestimmt ist, das von der Summiereinrichtung (18) auf die Abgabe des Gaußschen Impulses an die Netzwerkeingangsleitung hin auftritt.

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