DE2316941A1 - Modem zur umsetzung der beiden binaersignale in zwei frequenzsignale und umgekehrt - Google Patents

Description

Dipl. -Phys. Leo Thul
Patentanwalt
7 Stuttgart 30
Kurze Straße 8

J. L. Ribour - M. G. Poullain 16-2

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Modem zur Umsetzung der beiden Binärsignale in zwei Frequenzsignale und umgekehrt

Die Erfindung betrifft ein Modem zur Umsetzung der beiden Binärsignale in zwei Frequenzsignale und umgekehrt.

Es sind digitale Modulatoren bekannt, mit denen die binäre ¹¹O" in eine Frequenz Fl und die binäre "l" in eine Frequenz F2 umgesetzt werden. Die beiden Frequenzen liegen symmetrisch zu der sogenannten Mittenfrequenz. Die Mittenfrequenz wird nicht übertragen. In einem Übertragungssystem, bei dem die Mittenfrequenz 1600 Hz ist, wird die binäre "l" beispielsweise durch die Frequenz 1800 Hz

26.2.1973
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und die binäre ^u0" durch die Frequenz 1400 Hz übertragen. Die Mittenfrequenz von 1600 Hz wird nicht übertragen. Es sind auch digitale Demodulatoren bekannt, die die Umsetzung in umgekehrter Richtung vornehmen. Ein solcher Demodulator liefert eine binäre ¹¹O", wenn die Frequenz Fl eintrifft und die binäre "l", wenn die Frequenz F2 eintrifft.

Die Kombination von Modulator und Demodulator am Anfang oder am Ende einer Übertragungsstrecke bezeichnet man als Modem. Bei einem derartigen Modem ist zu einer bestimmten Zeit entweder nur der Modulator oder nur der Demodulator in Betrieb* da die Übertragung jeweils nur in einer Richtung stattfindet. Es ist also zum Beispiel während des Sendens nur der Modulator und während des Empfangene nur der Demodulator in Betrieb.

Bei den bekannten Modems enthält der Modulator andere Schaltkreise als der Demodulator.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Modem. anzugeben,, bei dem zum Modulieren und zum Demodulieren weitestgehend die gleichen Schaltkreise verwendet werden, die durch einfache Umschaltungen als Modulator oder als Demodulator betrieben werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß ein Oszillator mit nachgeschaltetem rückstellbarem Frequenzteiler sowie ein einerseits an den einzelnen Stufen des Frequenzteilers und andererseits an einer Codiereinrichtung angeschlossener Vergleicher vorgesehen sind, die zum Betrieb als Modulator so verbunden werden, daß bei

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Steuerung der Codiereinrichtung von einer Datenquelle am Ausgang des Frequenzteilers während der Dauer jedes Binärsignals, das jeweils entsprechende Frequenzsignal auftritt, und die zum Betrieb als Demodulator so verbunden werden, daß während der Dauer der ankommenden Frequenzsignale dauernd die Periode der Schwingungen der Frequenzsignale bezogen auf die Periode der Schwingungen der in der Mitte zwischen den beiden Frequenzen liegenden Frequenz gemessen wird, derart, daß bei kleinerer Periode der eine Binärwert und bei größerer Periode der andere Binärwert zur Datensenke ausgegeben wird.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine wesentliche Einsparung an Schaltkreisen und somit eine Vereinfachung und Verbilligung des Modems.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Modulators,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Demodulators,

und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Modems.

Im Blockschaltbild des Modulators nach Fig. 1 ist ein Oszillator 1, ein Frequenzteiler 2, ein Vergleicher 3, eine Codiereinrichtung 4, eine binäre Datenquelle 5 und ein an seinem Takteingang gesteuerter Flip-Flop 6 dargestellt. Der Oszillator 1 liefert seine Signale an den

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Eingang der ersten Stuf e des Frequenzteilers^. Auf einen zweiten Eingang des Frequenzteilers 2 gelangen Rückstellsignale vom Vergleicher 3. Eine Gruppe von Ausgangsleitungen vom Teiler 2 - nur eine Leitung ist dargestellt - führen zu den einen Eingängen des Vergleichers 3, dessen andere Eingänge mit Leitungen von der Codiereinrichtung 4 verbunden sind. Zur Vereinfachung ist auch hier nur eine Leitung dargestellt. Der Ausgang des taktgesteuerten Flip-Flops 6 ist mit dem Eingang der Codiereinrichtung 4 verbunden. Der erste Eingang des Flip-Flops 6 ist mit dem Ausgang der binären Datenquelle verbunden. Vom Ausgang des Vergleichers 3 führen Leitungen zum Takteingang des Flip-Flops 6 und zum Rückstelleingang des Frequenzteilers 2. Der andere Ausgang des Teilers 2 ist mit einem Filter 7 verbunden, dessen Ausgang mit der Übertragungsleitung E verbunden ist. Über einen Schalter 8 ist die Codiereinrichtung 4 auch noch getrennt steuerbar.

Die beschriebene Modulations schaltung enthält im wesentlichen einen Frequenzteiler, dessen Teilungsverhältnis durch die Codiereinrichtung 4 gewählt werden kann. Hat der Frequenzteiler 2 den mit der Codiereinrichtung 4 eingestellten Wert erreicht, dann liefert der Vergleicher 3 einen Impuls, der den Frequenzteiler 2 zurückstellt. Um ein rechteckförmiges Aus gangs signal zu erhalten, genügt es, das Rückstellsignal auf die letzte Stufe zu geben. Mit einem derartigen Frequenzteiler kann man die Frequenz Fo des Oszillators 1 durch unterschiedliche Faktoren teilen, in dem man eines von mehreren Teilungs Verhältnissen wählt. Die Teilungsfaktoren sind paarweise gewählt, wobei jedes Paar von dem Schalter 8 wählbar ist, abhängig davon, welche Frequenzen Fl und F2 gesendet werden sollen. Unabhängig von dieser Voreinstellung wird das höhere Teilungsverhältnis Rl dann ausgewählt, wenn eine binäre "O" an den

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Eingang M der Codiereinrichtung 4 gelangt. Gelangt eine binäre "l" an den gleichen Eingang M, dann wird das zweite Teilungsverhältnis R2 des Paares ausgewählt.

Abhängig von der Ansteuerung der Codiereinrichtung 4 liefert der Frequenzteiler 2 ein Signal mit einer Frequenz gleich Fo/Rl oder Fo/R2.

Es wird beispielsweise angenommen, daß die Mittenfrequenz 1600 Hz beträgt, und daß der Frequenzhub 400 Hz ist. Es entspricht dann ein Signal mit der Frequenz 1400 Hz der binären'O" und ein Signal mit der Frequenz 1800 der binären ¹¹I" . Diese Werte erhält man, wenn man eine Frequenz Fo * 50, 4 KHz und Teilungs verhältnis se Rl * 36 und R2 * 28 vorsieht.

Die beschriebene Modulations schaltung liefert Signale ohne Phasensprünge, da die Information zur Codiereinrichtung 4 nur am Ende des Teilungszyklusses eintrifft. Hierzu dient der Flip-Flop 6, der die Information erst dann weitergibt, wenn er vom Ausgangsignal des Vergleichers 3 an seinem Takteingang angesteuert wird.

Das Filter 7 dient zur Umwandlung der rechteckförmigen Signale in sinusförmige Schwingungen. Es ist am Ausgang des Frequenzteilers angeschlossen und gibt die Signale von seinem Ausgang an die Übertragungsleitung E ab, die beispielsweise zum NF-Eingang eines bekannten Senders führt. Die Realisierung des Blockschaltbildes nach Fig. 1 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Der Vergleicher 3 kann beispielsweise so ausgelegt werden, daß er nur ein Signal vom Ausgang des Teilers 2 erkennt. Es können andere Frequenzhübe,

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z. B. 200, 400, 600 Hz vorgesehen werden. Die Einstellung erfolgt entweder durch Wahl anderer Teilungsverhältnispaare, oder durch Einstellung einer anderen Frequenz des Oszillators 1.

Das Blockschaltbild des Demodulators nach Fig. 2 enthält wieder den Oszillator.1, den Frequenzteiler 2, den Vergleicher 3, die Codiereinrichtung 4 und eine binäre Datensenke, die ebenfalls mit 5 bezeichnet ist. Es dreht sich um ein Eingabe/Ausgabegerät. Der Oszillator 1 liefert wieder seine Signale an den einen Eingang des Frequenzteilers An den Rückstelleingang des Frequenzteilers 2 gelangt die modulierte Schwingung von einer Einrichtung 31, die die Nulldurchgänge erkennt. Die modulierte Schwingung: gelangt außerdem zu einem Verzögerungsglied 30, das mit dem Takteingang eines Flip-Flops 28 verbunden ist, und dessen Vorbereitungseingang mit dem Ausgang des Vergleichers 3 verbunden ist. Der Ausgang des Flip-Flops 28 ist mit dem Vo rber ei tungs eingang eines zweiten Flip-Flops 29 verbunden, auf dessen Takteingang die modulierte Schwingung von der Einrichtung 31 gelangt. Der Ausgang des zweiten Flip-Flops 29 ist mit der binären Datensenke 5 verbunden.

Die Codiereinrichtung 4 ist mit dem zweiten Eingang des Vergleichers verbunden, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers 2 verbunden ist. Die Codiereinrichtung 4 ist mit einem Einstellschalter CA zum Einstellen der Frequenzen Fl und F2 verbunden.

Mit dem Demodulator wird die Periode des empfangenen Signals S gemessen. Der Frequenzteiler 2 teilt, wie beim Modulator die Frequenz des Oszillators 1. Er wird durch die Nulldurchgänge der ankommenden

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Welle S zurückgestellt. Zur Erkennung der Nulldurchgänge dient die Einrichtung 31. Die Codiereinrichtung 4 gibt auf den Vergleicher einen Code entsprechend der Mittenfrequenz der beiden Frequenzen Fl und F2. Wenn die Signale vom Frequenzteiler 2 und von der Codiereinrichtung 4 übereinstimmen, dann liefert der Vergleicher 3 einen Impuls, der den Flip-Flop 28 vorbereitet. Beim folgenden Nulldurchgang wird dieser vorbereitete Zustand des Speichers 28 zum Flip-Flop 29 übertragen, der die Information bis zum nächsten Zyklus speichert. Der Flip-Flop 28 wird über das Verzögerungsglied 30 zurückgestellt. Die Verzögerung ist so bemessen, daß die Übernahme der Information durch den Flip-Flop 29 möglich ist. Trifft der Frequenzwert der Mittenfrequenz mit einer Umschaltung der letzten Stufe des Frequenzteilers 2 zusammen, dann kann der Vergleicher entfallen. In diesem Falle ist der Flip-Flop 28 der letzte Flip-Flop des Frequenzteilers 2.

Mit dieser Schaltung kann bestimmt werden, ob die Frequenz des empfangenen Signals kleiner oder größer als eine vorgegebene Frequenz ist. Es wird hierzu die Periode der Schwingungen des empfangenen Signals gemessen und die Messung beginnt bei jeder Periode von neuem.

Ist das Signal/Rauschverhältnis klein, kann es vorkommen, daß einzelne Messungen gestört sindi Bi diesem Falle muß man eine Korrektur vornehmen, in dem man das Ausgangssignal einem Schieberegister zuführt, das im Takt der empfangenen Nulldurchgänge weiter geschaltet wird. Ein Flip-Flop wird in den "l^tf- Zustand geschaltet, wenn mindestens 2 von 3 logischen Pegeln den Wert "l" haben und der Flip-Flop wird in den Null-Zustand geschaltet, wenn mindestens 2 von 3 logischen Pegeln den Wert ¹¹O" haben. Auf diese

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Weise wird eine logische ¹¹O" in einer Folge logischer "l"-Werte oder eine logische "l" in einer Folge logischer "0"-Werte eliminiert.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Modems» Es sind wieder, wie in den Fig. 1 und 2 die Teile 1, 2, 3, 4, 5 und CA vorhanden. Zur Erleichterung der Beschreibung sind die Verbindungen, die zum Modulator gehören, gestrichelt gezeichnet, während die Verbindungen, die zum Demodulator gehören, ausgezogen gezeichnet sind,, BeimModulator sind die Pfeilspitzen nicht ausgefüllt, und beim Demodulator ausgefüllt. Zusätzlich zu den bereits in den Fig. 1 und 2 erwähnten Teilen ist noch ein mehrpoliger Umschalter Cl vorgesehen, und die Einrichtung CA ist in diesem Falle ebenfalls ein mehrpoliger Umschalter. Mit dem Umschalter CA ist der Rückstelleingang des Frequenzteilers 2 entweder mit dem Ausgang des Vergleichers 3 oder mit dem Ausgang des Nulldurchgang-Detektors 3i verbindbar. Der Umschalter CA dient einerseits zur Voreinstellung der beiden Frequenzen und andererseits zur Einstellung der Mittenfrequenz.

Die beiden Schalter Cl und CA sind gemeinsam durch einen Schalter C2 betätigbar, der zum Umschalten von Empfang auf Senden bzw. umgekehrt, dient.

Der Schalter C2 kann handbetätigt sein, es ist jedoch auch möglich, eine elektronische Sendeempfangsumschaltung vorzusehen^¹ In diesem Falle wird die autonaatische Umschaltung von Empfang auf Senden dann bewirkt, wenn die Datenquelle Signale abgibt. In diesem Falle wird sofort von Empfang auf Senden auf geschaltet, wobei dieser Zustand solange aufrecht erhalten wird, wie dem Abstand zwischen

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2 Zeichen von der Datenquelle 5 entspricht, um eine automatische Rückschaltung auf Empfang zwischen den Zeichen zu vermeiden.

Die sogenannte Überbrückungszeit zwischen den einzelnen Zeichen kann beispielsweise 250 msec sein.

4 Patentansprüche

1 Bl. Zeichnung, 3 Fig.

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Claims (4)

Ansprüche

1..' Modem zur Umsetzung der beiden Binärsignale in zwei Frequenz-Signale und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (1) mit nachgeschaltetem rückstellbarem Frequenzteiler (2) sowie ein einerseits an den einzelnen Stufen des Frequenzteilers und andererseits an einer Codiereinrichtung (4) ■ angeschlossener Vergleicher (3) vorgesehen sind, die zum Betrieb als Modulator so verbunden werden, daß bei Steuerung der Codiereinrichtung von einer Datenquelle (5) während der Dauer jedes Binärsignals das jeweils entsprechende Frequenzsignal auftritt, und die zum Betrieb als Demodulator so verbunden werden, daß während der Dauer der ankommenden Frequenzsignale dauernd die Periode der Schwingungen der Frequenzsignale bezogen auf die Periode der Schwingungen der in der Mitte zwischen den beiden Frequenzen liegenden Frequenz gemessen wird, derart, daß bei kleinerer Periode der eine Binärwert und bei größerer Periode der andere Binärwert zur Datensenke (5) ausgegeben wird.

2. Modem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb als Modulator zwischen Datenquelle (5) und Eingang der Codiereinrichtung (4) ein erster Flip-Flop (6), der die Codiereinrichtung entsprechend dem jeweiligen Binärwert umschaltet und der vom Ausgangs signal des Vergleichers (3) über einen Takt-

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eingang umgeschaltet wird, wenn sich der Binärwert geändert hat, wobei mit diesem Ausgangssignal auch der Frequenzteiler zurückgestellt wird, sowie ein dem Ausgang des Frequenzteilers (2) nachgeschaltetes Filter (7) vorgesehen sind, und daß beim Betrieb als Demodulator die Frequenzsignale auf einen NuIldurchgangs-Dedektor (31) gegeben werden, dessen Ausgangssignale dem Frequenzteiler (2) zur Rückstellung, außerdem über ein Verzögerungsglied (30) auf den Takteingang eines zweiten eingangsseitig am Ausgang des Vergleichers angeschlossenen Flip-Flops (28) und dem Takteingang eines dritten mit dem zweiten verbundenen Flip-Flops (29) zugeführt werden, wobei am Ausgang des dritten Flip-Flops die Datensenke (5) eingeschlossen ist.

3. Modem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Empfangs/Sendeumschaltung die Codiereinrichtung (4) mit einer umschaltbaren Einstelleinrichtung (CA), die iB der Stellung "Senden" die Codiereinrichtung auf die gewünschten Frequenzen voreinstellt und in der Stellung "Empfang" die Codiereinrichtung auf die Mittenfrequenz einstellt, und der Rückatelleingang des Frequenzteilers (2) mit einem Umschalter (Cl) versehen sind, über den in der Stellung "Senden" dem Rückstelleingang die Ausgangssignale des Vergleichers und in der Stellung "Empfang" die Nulldurchgangs-Impulse des Empfängssignals_ zugeführt werden, und daß die beiden Schaltvorgänge gleichzeitig manuell erfolgen.

4. Modem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von Empfang auf Senden selbsttätig, gesteuert

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durch Signale von der Datenquelle, erfolgt.

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