DE2316941A1 - Modem zur umsetzung der beiden binaersignale in zwei frequenzsignale und umgekehrt - Google Patents
Modem zur umsetzung der beiden binaersignale in zwei frequenzsignale und umgekehrtInfo
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- Signal Processing (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
Dipl. -Phys. Leo Thul
Patentanwalt
7 Stuttgart 30
Kurze Straße 8
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
vo/st
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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 "ltf- 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)
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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