DE2342301A1

DE2342301A1 - Anordnung zur informationsuebertragung

Info

Publication number: DE2342301A1
Application number: DE19732342301
Authority: DE
Inventors: Peter Eugen Leuthold
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1973-08-22
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1448580A; NL7213335A; AU6095273A; US3904965A; BE805588A; JPS4973909A; FR2201596A1; CA984915A; JPS5312409B2

Description

PFN.

VJIJN/E VH.

Dr. ITrri.frt

Anmelder:

AkteNo.J PHH- '6441
Anmeldung vom: 21. Aug. 1973

"Anordnung zur Informationsübertragung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Informationsübertragung mit einem an eine erste Signalquelle angeschlossenen ersten Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente, deren Inhalt mit der Frequenz eines ersten Steuergenerators weitergeschoben wird, und mit einem an eine zweite Signalquelle angeschlossenen zweiten Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente, deren Inhalt mit der Frequenz eines zweiten Steuergenerators weitergeschoben wird, welche Anordnung weiter mit einem Matrixnetzwerk versehen ist, in dessen Knotenpunkte Modulationselemente aufgenommen sind, deren Eingangskreise mit den Schieberegisterelementen des ersten Schieberegisters sowie mit denen des zweiten Schieberegisters verbunden sind, und deren

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Ausgangskreise mit Wägungsanordnungen -verbunden sind. Das Ausgangssignal der Anordnung wird einer an alle WÄgungsanordnungen angeschlossenen Zusammenfflgungsanordnung entnommen.

Wie bereits eingehend in der niederländischen Patentanmeldung 70.12386 erläutert wurde, wird eine derartige Anordnung allgemein verwendet, wenn eine Uebertragungsanordnung gleichzeitig einen bestimmten Modulationsprozess und einen bestimmten Pilterprozess bewerkstelligen muss. Insbesondere kann durch eine geeignete Wahl der Uebertragungskoeffizient der WSgungsnetzwerke, gegebenenfalls zusammen mit einer geeigneten Wahl des Modulationselementtyps, eine beliebige, durch Modulationsmethode-, und Filterkennlinie gekennzeichnete Uebertragungsart eingestellt werden, wie beispielsweise Amplitudenmodulation, Phasenmodulation, Frequenzmodulation oder orthogonale Modulation mit beispielsweise Doppelseitenbandübertragung, RestseitenbandObertragung oder Einseitenbandübertragung· Als Modulationselemente können die unterschiedlichen Typen von digitalen Modulationselementen wie beispielsweise UND-Tore oder Exklusiv-ODER-Tore (Modulo-2-Addierer) verwendet werden, aber auch die üblicheren analogen Modulationselemente wie beispielsweise Amplitudenmodulatoren oder Produktmodulatoren. Ausser den Vorteilen einer allgemeinen Verwendbarkeit und der grossen Freiheit in der Wahl der Frequenzen der Signalquellen bietet eine derartige Anordnung den wesentlichen Vorteil, dass unerwünschte Modulationsprodukte und Harmonischen von Signalfrequenzen in dem zu übertragenden Frequenzband oder in dessen NSh β weitgehend verringert werden, während diese Anordnung ausserdem

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für eine vollständige Integration in einem Halbleiterkörper geeignet ist.

Unter besonderen Umständen, insbesondere wenn an die Filterkennlinie spezielle Anforderungen gestellt werden, wie beispielsweise sehr steile Dämpfungsflanken oder Nullpunkte im Uebertragungsband sswecks Uebertragung von Pilotsignalen, stellt es sich in der Praxis heraus, dass das Matrixnetzwerk aus Modulationselementen äusserst gross bemessen werden muss.

Die Erfindung bezweckt nun, bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art, in der gleichzeitig ein Modulationsprozess und ein Filterprozess bewerkstelligt wird, unter Beibehaltung der obengenannten Vorteile die Grosse des Matrixnetzwerkes aus Modulationselementen wesentlich zu verringern.

Die Anordnung gemäss der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass in der Anordnung mindestens ein Schieberegister vorhanden ist mit einer Anzahl Schieberegisterelemente und mit einer an dessen Eingangsseite liegenden Zusammenfügungsanordnung, die einerseits durch ein von der ersten Signalquelle hergeleitetes Signal und andererseits durch die Ausgangssignale an die Elemente des letztgenannten Schieberegisters angeschlossener Wägungsanordnungen gespeist wird, wobei der Inhalt der Elemente des letztgenannten Schieberegisters mit einer Frequenz entsprechend einer ganzen Anzahl Male der Frequenz des ersten Steuergenerators weitergeschoben wird und wobei die Elemente des letztgenannten Schieberegisters sowie die des zweiten Schieberegisters an Eingangskreise in Knotenpunkte eines Matrixnetzwerkes aufgenommener Modulationselemente, deren Ausgangskreise mit

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Wägungsanordnungen verbunden sind, angeschlossen sind, während die unterschiedlichen in ein Matrixnetzwerk aufgenommenen Wägungsanordnungen an eine Zusammenftigungsanordnung angeschlossen sind, deren Ausgang den Ausgang der Anordnung bildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer erfindungsgemässen Anordnung, die als Amplitudenmodulator in einem Uebertragungssystem fUr zweiwertige synchrone Informationsimpulse ausgebildet ist,

Fig. 2 einige Radialfrequenzdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 und 5 Abwandlungen der Anordnungen nach Fig. 1 und Fig. 3 mit einer einfacheren Struktur.

In Fig. 1 ist ein Modulator eines Uebertragungssystems für zweiwertige synchrone Informationsimpulse dargestellt. Das zu verwendende Frequenzband liegt beispielsweise zwischen 300 und 3300 Hz, während die Uebertragungsgeschwindigkeit beispielsweise 1200 Baud beträgt. Von den zweiwertigen Information simpulsen, die von einer ersten Signalquelle 1 herrühren, fallen die Auftrittszeitpunkte mit den Impulsen einer Reihe äquidistanter Taktimpulse, die von einem Taktimpulsgenerator 2 mit einer Taktfrequenz f_T von beispielsweise 1200 Hz abgegeben werden, zusammen. Die Informationsimpulse werden einem ersten Schieberegister 4 mit einer Anzahl Schiebe-

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registerelemente 5» 6, 7» 8, 9, 10 zugeführt, deren Inhalt
mit einer Schiebefrequenz f^ entsprechend einem ganzen Vielfachen der Taktfrequenz f_T weitergeschoben wird; die Schiebefrequenz f^- ist beispielsweise die doppelte Taktfrequenz f_
und beträgt 2400 Hz. Die Schiebefrequenz f._r wird mit Hilfe
eines mit dem Taktimpulsgenerator 2 gekoppelten als Frequenzvervielfacher ausgebildeten ersten Steuergenerator 3 erzeugt. Die zweite Signalquelle wird durch einen Trägerimpulsgenerator 11 gebildet, der eine Reihe Trägerimpulse mit einer Trägerfrequenz f von beispielsweise 1800 Hz abgibt. Diese
Trägerimpulse werden ebenfalls einem zweiten Schieberegister mit einer Anzahl Schie.beregisterelemente 14, 15, 16, 17 zugeführt, deren Inhalt mit einer Schiebefrequenz fr entsprechend einem ganzen Vielfachen der Trägerfrequenz f weitergeschoben wird} die Schiebefrequenz fr ist beispielsweise das Zehnfache der Trägerfrequenz f und beträgt 18 kHz. Diese Schiebe-

frequenz f^· wird ebenfalls mit Hilfe eines mit dem Trägerimpulsgenerator 11 gekoppelten als Frequenzvervielfacher
ausgebildeten zweiten Steuergenerators 12 erzeugt.

Zur Modulation der Informationsimpulse der Signalquelle auf den Trägerimpulsen der Signalquelle 11 und zur Erhaltung
einer erwünschten Filterkennlinie sind die Ausgangskreise
der Schieberegisterelemente der beiden Schieberegister h und an ein Matrixnetzwerk 18 gelegt, wobei in die Knotenpunkte
dieser Ausgangskreise Modulationselemente 20, 21,..., 53» 5^
in Form von beispielsweise UND-Toren aufgenommen sind. In
den Modulationselementen 20-5^ wird eine logische Kombination

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der in den beiden Schieberegistersn 4, 13 gespeicherten zweiwertigen Impulse bewerkstelligt, während die Ausgangssignale der Modulationselemente 20-54 mit Hilfe von Vägungsanordnungen gewogen werden, die beispielsweise durch geeignet bemessene Dämpfungsnetzwerke 55» 56_t ··· 88,89 und eine Zusammenfügungsanordnung 19 gebildet werden. An einem Ausgang der Zusammenfügungsanordnung 19 tritt dann das Ausgangssignal der Uebertragungsanordnung auf«

Der Charakter des Ausgangssignals der Uebertragungsanordnung hängt von der Wahl der Wägungsanordnungeft ab. Der

Uebertragungskoeffizient C . . vom Ausgang eines Modulationsart*

elementee zum Ausgang 90 der Zusammenfügungsanordnung 19 wird durch das mit dem Modulationselement verbundene Dämpfungsnetzwerk und das als ZusammenfUgungsanordnung wirksame Netzwerk 19 bestimmt, wobei Z> ein Schieberegisterelement des Schieberegisters 4 bezeichnet, gerechnet von der Mitte des Schieberegisters 4 und mit auf beiden Seiten dieser Mitte entgegengesetztem Vorzeichen, während ebenfalls/u ein Schieberegisterelement des Schieberegisters 13 bezeichnet, gerechnet von der Mitte des Schieberegisters 13 und mit auf beiden Seiten dieser Mitte entgegengesetztem Vorzeichen. So wird beispielsweise der Uebertragungskoeffizient des Modulationselementes 2.6 zum Ausgang 90 (bestimmt durch die Netzwerke 61 und 19) durch C bezeichnet, vom Modulationselement 40 zum Ausgang 90 durch C₁ vom Modulations element 50 zum Ausgang 90 durch ^c ο ρ ^usw·

Durch eine geeignete Wahl dieser Uebertragungskoeffizienten und gegebenenfalls vom Typ der Modulationselemente

/,098 1 6/1(HS

wird dann der Uebertragungsanordnung ein auf die gewünschte Weise moduliertes und gefiltertes Ausgangssignal entnommen, wobei zugleich unerwünschte Modulationsprodukte und Harmonischen von Signalfrequenzen im Uebertragungsband und in dessen Nähe weitgehend unterdrückt sind« Ausserdem kann die beschriebene Anordnung auf einfache und übersichtliche Art und Weise mathematisch behandelt werden, wie dies in der obengenannten Patentanmeldung eingehend erläutert wurde.

Entsprechend der dort gegebenen Erläuterung wird auch hier vorausgesetzt, dass dem Schieberegister h mit den Schieberegisterelementen χ>, numeriert von -n bis η und mit einer Schiebeperiode T- = ΐ/ϊ\- ein Signal f-(t) zugeführt wird und dem Schieberegister 13 mit den Schieberegisterelementen /u numeriert von —m bis m mit einer Schiebeperiode T„ = 1/f* ein Signal f₂(t). Da die Funktionen f.,(t) und ?_ζ(*) ^fttr negative Werte der Zeit nicht bekannt sind, werden fiktive Nullpunkte in der Vergangenheit festgelegt, die mit den Mitten der Schieberegister k und 13 zusammenfallen. Auf diese Weise wird eine allgemeine Signalverzögerung eingeführt, die jedoch bei Uebertragungssystemen keine Rolle spielt. Pur das Ausgangssignal F(t) am Ausgang 90 der Zusammenfügungs—

anordnung I9 wird dann der nachfolgende Ausdruck erhalteni η

F(t) **> > C' fJt-DT₁ )f (t-/uT ) (1)

V=-n λι=-πι V/n ¹ . * ' *

Um den Modulationsprozess in der beschriebenen Anordnung besser verstehen zu können wird die Gleichung (1) einer Fourier-Transformation ausgesetzt!

₁ η m

P(UO= ^> > ^C W^Pt-JVT₁W)F₁ (W) *exp(-Jy*iT₂<*)F₉(uQ (2)

V=-n /u=-m '

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Darin bezeichnen 0(<c) , F₁(^J) und F₂(^J) die Fourier-Transformationen der Funktionen F(t)_f f..(t) und f₂(t), während das Symbol * die Konvolutionsbearbeitung angibt. Diese Gleichung

lässt sich schreiben wie:

η m

0M= %=.} ofa_vexp(.. JVT₁Ui)F₁(U/)*^ a exp(-j/uT^)F_?M (3) V =-n /u=-m /

mit Beziehung

⁼ v

zwischen den Koeffizienten*, und a welche die Koeffizienten der Fourierentwicklungen der Uebertragungsf unkt ionen H₁ (lj) und H₂(W) darstellen, die für das Signal F₁(^) und das Signal F₂ verwirklicht werden müssen. Die Periodizität dieser Pourier-Reihen H₁(¹V) und Ih₂(¹O) ist durch die Radialfrequenzen OJ^j = 21"/T₁ = 27Tfy bzw.^₅ = 2T/T₂ = 2^*f_a gegeben. Dadurch lässt sich die Gleichung (3) schreiben wie:

* H₂(JU) F₂(CJ) (5)

Stellt man sich in der Praxis die Aufgabe, die beschriebene Anordnung für eine bestimmte Modulationsart mit einer bestimmten Filterkennlinie durchzuführen, so lassen sich aus den dazugehörenden Uebertragungsf unkt ionen H₁ (to¹) und H₂(Cj) mit Hilfe der Iburierentwicklung die Koeffizienten dU und a bestimmen, mit denen die TJebertragungskoeffizienten C_x,

V/u

festgelegt sind, da ja C ⁼ ^L/^a/u ^ist# Wird beispielsweise erfordert, dass die Trägerimpulse der Signalquelle 11 mit der Trägerfrequenz f = 1800 Hz durch die zweiwertigen Informationsimpulse der Signalquelle 1 amplitudenmoduliert entsprechend einer rechteckigen Bandpasskennlinie mit einer Bandbreite 2f = 1200 Hz gefiltert werden, wie in den Radial-

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frequenzdiagrammen nach Fig. 2 bei a. dargestellt ist, so wird für die Uebertragungsfunktion H₁ (i*>), die zum Informationssignal F₁(^o) gehört, die bei b in Fig. 2 dargestellte äquivalente Tiefpasskennlinie der Bandpasskennlinie ei gewählt, während für die Uebertragungsfunktion H₂(^) , die zum Trägersignal F₂(u>) gehört, die bei £ in Fig. 2 dargestellte Funktion gewählt wird, die gegeben wird durch die Beziehungί

sin fc(:r/u;_c)(*₊u,_cjj ₃inC(3T^_c)((v.w_c)] ^{H(tO) +} >_o)|--w_c) ~~" (6)

Mit Hilfe einer Fourierentwicklung werden die Koeffizienten gefunden:

wobei si(x) die gekürzte Schreibart für (sin x)/x und

j „= 2*3Tf ist} auf gleiche Weise werden die Koeffizienten a e β /U

cos(_/U 2^U/_c/^), |/ul = i^/2w_c (8)

Τ» ⁸ 0, + 1, + 2, —, i m
Wird nun die nachfolgende Beziehung erfüllt:

^^/2mo ^{= i} i = 1, 2, 3, (9)

so stellt es sich heraus, dass die zugehörende Fourier-Reihe

i _

^a u exp(-j/u2Jlfa/C^) (10)

₂ } ^a u /^

für alle WerteW = kiu. (k = ganze Zahl) gleich Null ist mit Ausnahme der Wertewa +(2ik+i)£j , wofür der Funktionswert gleich 1 ist. Wählt man beispielsweise i = 3» so tritt ausser

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der gewünschten Trägerfrequenz bei +CO die nächste Harmonische bei ±5ujl auf.

Wünscht man die in Fig. 2 bei ei dargestellte rechteckige Bandpasskennlinie in angemessener Annäherung zu verwirklichen, beispielsweise entsprechend der in Fig. 2 bei a. gestrichelt dargestellten Kurve, so müssen die Schieberegister 4 und 13 dazu 20 bzw. 6 Schieberegist'erelemente aufweisen und ist ein Matrixnetzwerk 18 mit 21 χ 7 = 147 Modulationselementen und 147 dazu gehörenden Wägungsanordnungen notwendig.

Nach der Erfindung wird mit einer gleichwertigen Annäherung der rechteckigen Bandpasskennlinie eine wesentliche Verringerung der Grosse des Matrixnetzwerkes 18 erhalten und zwar dadurch, dass in der beschriebenen Anordnung ein Schieberegister 91 vorhanden ist mit einer Anzahl Schieberegisterelemente 92, 93, 9k, 95, 96, 97 und mit einer an dessen Eingangsseite liegenden Zusammenfügungsanordnung 98, die einerseits durch ein von der ersten Signalquelle 1 hergeleitetes Signal und andererseits durch die Ausgangssignale von an die Elemente 92-97 dieses Schieberegisters 91 angeschlossenen Wägungsanordnungen 99, 100, 101, 102, 103, 1θ4 gespeist wird, wobei der Inhalt der Schieberegisterelemente 92-97 mit einer Frequenz entsprechend einer ganzen Anzahl Male der Schiebefrequenz f_- des ersten Steuergenerators 3 weitergeschoben wird und wobei die Elemente 92-97 dieses Schieberegisters 91 sowie die Elemente 14-17 des zweiten Schieberegisters 18 an Eingangskreise in Knotenpunkte eines Matrixnetzwerkes 105 aufgenommener Modulationselemente 106,

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107, ··· 13**t 135 angeschlossen sind, von welchen Modulationselementen die Ausgangskreise mit Wägungsanordnungen 136, 137» ... 16^, 165; 166 verbunden sind, während die unterschiedlichen in ein Matrixnetzwerk 18, 105 aufgenommenen Wägungsanordnungen 55-89} 19 und 136-165? 166 an eine gemeinsame Zusammenftigungsanordnung 168, deren Ausgang 169 den Ausgang der Anordnung bildet, angeschlossen sind·

In der Anordnung nach Pig. 1 wird das von der ersten Signalquelle 1 herrührende Signal über Wägungsanordnungen 170, 171, 172, 173, 17^t 175t 176, die an die Elemente 5-10 des ersten Schieberegisters angeschlossen sind, der Zusammenfügungsanordnung 98 zugeführt. Weiter werden ebenso wie im Matrixnetzwerk 18 auch im Matrixnetzwerk 105 die an die Modulationselemente 106-135 angeschlossenen Wägungsanordnungen durch Dämpfungsnetzwerke 136-165 und eine Zusammenfügungsanordnung 166, deren Ausgang 167 mit der gemeinsamen Zusammenfügungsanordnung 168 verbunden ist, ebenso wie der Ausgang 90 der Zusammenfügungsanordnung 19 im Matrixnetzwerk 18 _t gebildet. Als Schieberegister 91 wird hier ein kapazitives Schieberegister verwendet, das analoge Signale verarbeiten kann, und ebenso werden im Matrixnetzwerk 105 semi-analoge Modulationselemente 106-135 verwendet, die ja das Eingangssignal des Schieberegisters 91 durch ein analoges Signal gebildet wird. Derartige semi-analoge Modulationselemente, auch ale Uebertragungstore oder Zeitselektionskreise bezeichnet, lassen ein analoges Eingangssignal während Zeitintervalle, die durch ein äusseres Steuersignal (Torsignal oder Selektionssignal genannt) bestimmt warden, umgeändert zu ihrem Ausgang durch; ausserhalb dieser

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Zeitintervalle ist ihr Ausgangssignal Null. In der Ausführungsform nach Fig. 1 enthält das Schieberegister 91 dieselbe Anzahl Elemente wie das Schieberegister 4 und die Schiebeperiode entspricht ebenfalls der Schiebeperiode T₁ = 1/f £» des Schieberegisters 4,

Es stellt sich dann heraus, dass durch eine geeignete Bemessung der unterschiedlichen Wägungsanordnungen die Grosse der Matrixnetzwerke in wesentlichem Masse verringert werden kann, wie nun näher erläutert wird.

Wenn die Elemente des Schieberegisters 91 von Eingang nach Ausgang auf dieselbe Art und Weise wie beim Schieberegister h von -n bis η numeriert werden und wenn die Uebertragungskoeffizient en D , „ vom Ausgang eines Modulationselementes im Matrixnetzwerk 105 zum Ausgang 167 auf dieselbe Art und Weise wie die Uebertragungskoeffizienten CT , im

V/u

Matrixnetzwerk 18 bezeichnet werden, entsteht bei Zufuhr eines der Zusammenfügungsanordnung 98 entnommenen Eingangssignals f.^ (t) am Schieberegister 91 und bei Zufuhr des bereits erwähnten Signals f₂(t) zum Schieberegister 13 am Ausgang"167 der Zusammenfügungsanordnung 166 ein Ausgangssignal

^₁₁Ct) -SZT₁ ZZI D ^₁Ct-VT₁ Jf₂(^₇UT₂) (id

V=-n+1 /uas-m y '

wenn auch für f₁₁(t) ein fiktiver Nullpunkt in der Vergangenheit festgelegt wird, der mit der Mitte des Schieberegisters zusammenfällt. Unter der Voraussetzung, dass f₂(t) auf dieselbe Art und Weise zur Bildung von F ..(t) wie zu der Bildung von F(t) beiträgt, kann nun die Beziehung

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eingeführt werden, in der die Koeffizienten -^₀ und a die

' ^v Λ

Beiträge von f₁₁(t) und ί*₂(*) darstellen. Eine Anwendung einer Fourier-Transformation auf die Gleichung (11) führt dann zu der nachfolgenden Gleichung

(13) in der J^₁₁ (^¹), P₁₁ (*°) und Pp(^) die Fourier-Transformationen von P₁^t), f_n(t) und fg^*) darstellen.

Eine Zusammenfügung der Signale F(t) und F₁^t) nach den Gleichungen (i) und (11) in der Zusammenfügungsanordnung ergibt am Ausgang 169 das Ausgangssignal der Uebertragungsanordnung R(t) = F(t) + F₁-(t), deren Fourier-Transformation R(üj) durch Zusammenfügung der Gleichungen (3) und (13) gefunden wird, so dass glitt

2JT

V ~-n

ⁿ "Λ

₁U))F₁(Ul) - > lh _vexp(-j>>T₁^)F (fO)

"V=-n+1 ^v ¹¹¹J

* Σ_ν^θχρ(

yu=-m /

Wenn nun der Deutlichkeit der Gleichungen halber die Uebertragungskoeffizienten der Wägungsanordnungen 170-176 entsprechend <k> ^ und die Uebertragungskoeff izienten der Wägungsanordnungen 99-10*1 entsprechend -/^x, gewählt werden, so gibt es zwischen dem Signal f₁(t) der Signalquelle 1 und dem Ausgangssignal f₁₁(t) der Zusammenfügungsanordnung 98 die nachfolgende Beziehung:

η η

) -/. ^^ilt'VTJ - / to f ₁₁ (t-yT₁) (15)

=-n

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in der die auftretenden relativen Verzögeiningen, die aus der Wahl der fiktiven Nullpunkte für f^t) und f^t) folgen, berücksichtigt worden sind. Nach Anwendung der Fourier-Transformation folgt dann»

- > ⁿ ft _Vexp(-j V T₁Iu)F₁₁ (ω) ) (16)

y =-n+1 -¹

Mit Einführung der Uebertragungsfunktion H₁₁(Uj) bzw. ihre periodische Fortsetzung H.... (u>) und zwar dadurch, dass die Gleichung (16) wie folgt geschrieben wird

6Xp(JnT₁Uj)F₁₁M = Et₁₁(U)) F₁(W) (1₇)

lässt sich die Gleichung (14) nach Analogie der Gleichung (5) nun wie folgt schreiben:

() * H₂(^ ^F

Es stellt sich heraus, dass durch diese Wahl der Uebertragungskoeffizienten der Wägungsanordnungen 170-176 und 99-104 die bereits erwShnte Uebertragungsftinktion H₂(t«j) für das Signal Fp(cJ) verwirklicht wird und für das Signal F₁(U)) die Uebertragungafunktion H₁₁(^) die durch die Gleichungen (16) und (17) gegeben wird, woraus für H₁₁(Co) die nachfolgende Beziehung hergeleitet werden kanni

6XPi-JVT₁W)

1 + exp(-JnT₁C^) . ^

Durch Anwendung der beschriebenen Massnahmen wird auf diese Weise eine Uebertragungsfunktion H₁₁(^) für das Signal F (<-

11 I

9rhalten, die einen zusätzlichen Freiheitsgrad im Vergleich zu

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der ursprünglichen Uebertragungsfunkt ion H₁ (**j) aufweist, die aus der Gleichung (3) und (5) folgt j

D₁W) (20)

Infolge dieses zusatzlichen Freiheitsgrades von H₁₁(Cu) nach der Gleichung (19) ist es möglich, eine gewünschte Filterkennlinie in vorgeschriebener Annäherung zu verwirklichen mit einer in der Praxis wesentlich geringeren Anzahl von Gliedern als für eine Verwirklichung mit Hilfe der ursprünglichen H₁ (<-°) nach der Gleichung (20) notwendig wSre. Dadurch, dass Glieder im Nenner von H₁₁(^j) nach der Gleichung (19) vorhanden sind, ist es weiter möglich, mit einer verhältnismässig geringen Anzahl von Gliedern sehr steile Filterflanken zu erhalten, so dass gerade in denjenigen FSllen, in denen scharf abschneidende Filterkennlinien erforderlich sind, die benötigte Anzahl von Gliedern in verstärktem Masse verringert wird. Dadurch kann die Grosse der Matrixnetzwerke 18 und 105 gerade dann im wesentlichen Masse verringert werden. Dabei braucht die Anzahl Schieberegisterelemente des Schieberegisters 91 der des Schieberegisters k nicht zu entsprechen.

So kann beispielsweise wieder der in Fig. 2 bei a. dargestellten rechteckigen Bandpasskennlinie nach der gestrichelt dargestellten Kurve angenähert werden, wozu das Schieberegister h nun nur 2 und das Schieberegister 91 nur 4 Elemente zu haben braucht und die XJebert ragungsf unkt ion H₁₁ die nächfolgende Gestalt hat t

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^p- - 16 - PHN.

T₁₁(^) = 0,1681 6Xp(JaT₁U;) + 0,3362 expijT^) + 0,1681 (21a)

und

N₁₁(^J) = 1-2 expi-jT^) + 1,82 exp(-j2T.,W) +

* 0,82 exp(-j3T₁ ^t») + 0,1681 exp(-j4T₁U)) (21b) Venn das Schieberegister 13 ebenso wie obenstehend 6 Elemente aufweist, enthält das Matrixnetzwerk 18 nun 3 x 7 = 21 Modulationselemente und das Matrixnetzwerk 105 ebenso 4 χ 7 = 28 Modulationselemente, so dass in den beiden Matrixnetzwerken insgesamt nur 21 + 28 = 49 Modulationselemente und zugehörende Wägungsanordnungen notwendig sind· Wie obenstehend erwähnt, sind für eine gleichwertige Annäherung unter Verwendung ausschliesslich des Matrixnetzwerkes 18 nicht weniger als 147 Modulationselemente mit zugehörenden Wägungsanordnungen notwendig. In diesem Fall führt die Anwendung der beschriebenen Massnahme also zu einer Verringerung um einen Faktor 3·

Es sei bemerkt, dass für die Uebertragungskoeffizienten der Wägungsanordnungen 170-176 und 99-104 auch andere Werte als ⁰^y bzw, -Λο-verwendet werden können, aber diese anderen Werte führen zu einem Ausgangssignal der Uebertragungsanordnung mit einer viel verwickeiteren Struktur, so dass der Deutlichkeit halber die bereits erwähnte Wahl bevorzugt wird. Welter sei bemerkt, dass das Schieberegister 91 ausser als kapazitives Schieberegister auch als einfaches oder mehrfaches digitales Schieberegister mit einem an seinen Eingang angeschlossenen Analog-Digital-Wandler und mit an die Ausgänge der Schieberegisterelemente angeschlossenen Digital-Analog-Wandlem ausgebildet werden kann, wie beispielsweise in der niederländischen Patentanmeldung 6602900 beschrieben worden ist. Zugleich ist es

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- 17 - ΓΗΝ.6441.

möglich, für die Schiebefrequenz des Schieberegisters 91
ein. ganzes Vielfaches der Schiebefrequenz f_, des Schieberegisters 4 zu wählen, wobei gleichzeitig die Uebertragungskoeffizienten der Wägungsanordnungen an diese Wahl angepasst werden müssen.

Pig, 3 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Uebertragungsanordnung, wobei entsprechende Elemente in den
beiden Figuren mit denselben Bezugs ^zeichen angedeutet sind.

Die Anordnung in Fig. 3 weicht von der nach Fig. 1 darin ab, dass in Fig. 3 die Trägerimpulse der »weiten Signalquelle ebenfalls einer ähnlichen Bearbeitung wie die Informationsimpulse der ersten Signalquelle 1 ausgesetzt werden» Dazu ist in der Anordnung nach Fig. 3 ein Schieberegister 177 mit
einer Anzahl Schieberegisterelementen 178, 179» 180, 181 und mit einer an seiner Eingangsseite liegenden Zusammenfügungsanordnung 182 vorhanden, die einerseits durch ein von der
zweiten Signalquelle 11 hergeleitetes Signal und andererseits durch die Ausgangssignale an die Elemente 178-181 des
Schieberegisters 177 angeschlossener Wägungsanordnungen 183» 184, 185» 186 gespeist wird, wobei der Inhalt dieses Schieberegisters 177 mit der Schiebefrequenz f^ des zweiten Steuergenerators 12 weitergeschoben wird. Auch hier wird das von
der zweiten Signalquelle 11 herrührende Signal über die
WSgungsanordnungen 187, 188, 189, 190, 191, die an die
Elemente 14-17 des zweiten Schieberegisters 13 angeschlossen sind, der Zusammenfügungsanordnung 182 zugeführt. Ebenso wie im Matrixnetzwerk 105 sind hier die Elemente 178-181 des

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Schieberegisters 177 sowie die Elemente 5-10 des ersten Schieberegisters 4 an ein Matrixnetzwerk 192 mit in seine Knotenpunkte aufgenommenen Modulationselementen angeschlossen, deren Ausgänge über Wägungsanordnungen mit einer Zusammenfügungsanordnung 193 verbunden sind. Weiter sind die Elemente 178-181 dieses Schieberegisters 177 sowie die Elemente 92-97 des Schieberegisters 91 an ein Matrixnetzwerk 195 mit in seine Knotenpunkte aufgenommenen Modulationselementen, deren Ausgänge über Wägungsanordnungen mit einer Zusammenfügungsanordnung 196 verbunden sind, angeschlossen* Die Ausgänge 19^, 197 der Zusammenfügungsanordnungen 193, 196 in den Matrixnetzwerken 192, 195 sind mit der gemeinsamen Zusannnenfttgungsanordnung 168 verbunden. Das Schieberegister 177 ist ebenso wie das Schieberegister 91 ein kapazitives Schieberegister, das analoge Signale verarbeiten kann· Auf gleiche Weise werden im Matrixnetzwerk 192 dieselben semi-analogen Modulationselernente wie im Matrixnetzwerk 105 verwendet, da das Eingangssignal des Schieberegisters 177 durch ein analoges Signal gebildet wird, während im Matrixnetzwerk 195 völlig analoge Modulationselemente (Multiplikatoren) verwendet werden, da die EingangssignaIe der Schieberegister 91 und 177 beide durch analoge Signale gebildet werden.

Auf ähnliche Weise wie obenstehend lässt sich herleiten, wie die Matrixnetzwerke I92, 195 zur Bildung des schlussendlichen Signals am Ausgang 169 der Uebertragungsanordnung beitragen. Dazu werden die Elemente des Schieberegisters auf dieselbe Art und Weise wie beim Schieberegister 13 von

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-m bis m numeriert j ebenso werden die Uebertragungskoeffizienten P. im Matrixwerk 192 und Q im Matrixnetzwerk 195 auf dieselbe Art und Weise angedeutet wie die bereits erwähnten Uebertragungskoeffizienten C.. und D^ in den Matrixnetzwerken 18 und 105. Weiter wird vorausgesetzt, dass das dem Schieberegister h zugeführte Signal f.,(t) in den Matrixnetzwerken 18 und 192 auf gleiche Weise zur Bildung der Signale an die Ausgange 90 und 19^ beiträgt, während eine gleiche Voraussetzung für den Beitrag des dem Schieberegister zugeftihrten Signals f₁₁(t) in den Matrixnetzwerken 105 und zur Bildung der Signale an den Ausgängen 167 bzw. 197 gemacht wird. Ebenso wird vorausgesetzt, dass das der Zusammenfügungsanordnung 182 entnommene und dem Schieberegister 177 zugeführte Signal ^_Z2^^ ^{in den Matrixnetzwerken 1}9² ^¹"^{1 1}95 auf gleiche Weise zur Bildung der Signale an den Ausgängen 19^ bzw. 197 beiträgt.

In diesem Fall können für die Uebertragungskoeffizienten P_%, und Q . die nachfolgenden Beziehungen

^p _v/u -

eingeführt werden, in denen die obenstehend bereits erwähnten Koeffizienten^ und -ft>y die Beiträge von f.,(t) bzw. f (t) darstellen und die Koeffizienten -b den Beitrag von f _(t). Der Gesamtbeitrag S(t) der Matrixnetzwerke I92 und 195 zum Schlussendlichen Signal am Ausgang 169 hängt dann auf dieselbe Weise von ί"₂2^*^ ^{ab wie der} bereits erwähnte Gesamtbei-

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- 20 - l^JHN.544i .

trag R(t) vom Matrixnetzwerk 18 und 105 von fp(t) abhängt. Wenn die in der Gleichung 14 gegebene Fourier-Transformation R(&i>) von R(t) mit Hilfe der Gleichungen (16) und (17) geschrieben wird wie:

R(W) '27H₁₁HF₁W *> a exp(-JZUT₂UJ)F₂(W) (23)

vut=-m /

kann die Fourier-Transformation S (M) von S(t) auf analoge Weise geschrieben werden wies

* ^ b exp(-j/uT_puj)F__(W) (24)

* « ' ' ' /u=-m+1 /^U / a AA

Zwischen den Signalen F₂(^J) und F₂₂(^) besteht nun ein ähnlicher Zusammenhang wie zwischen den Signalen F₁ (to) und F₁ _Λ (u) . Werden die Uebertragungskoeffizienten der Wägungsan-Ordnungen 187-191 und 183-186 entsprechend a bzw, -b gewählt, so lässt sich nach Analogie von der Gleichung (16)

a exp(-JyUT₂W)F₂(W) +

b «expi-j/UT₂CO)P (ω) (25) /u=-m+1 / '

Dadurch, dass diese Gleichung wie folgt geschrieben wird

exp( JmT₂Io)F₂₂(to) = H₂₂(^) F₂ (w) (26)

wird die Uebertragungsf unkt ion H₂ „(k/) bzw. ihre periodische Fortsetzung ^H ₂₂C°) eingeführt.

Das SchlussendIiehe Signal U(t) = R(t) + S(t) am Ausgang 169 der Uebertragungsanordnung nach Fig. 3 hat dann eine Fourier-Transformation u(*^), die durch Zusammenfügung der Gleichungen (23) und (24) gefunden wird und die mit Hilfe der Gleichungen (25) und (26) nach Analogie der Gleichung (18)

herleiten:	m	a ex	>
exp( JmT₂^j) F₂₂(I		m
	u.=-m


Ό) = >
/

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- 21 - PHN.6441.

geschrieben werden kann wie:

U(iJ) = -^r H₁₁M F₁(K;) * H₂₂(W) F₂(W) (27)

Daraus geht hervor, dass für das Signal F₁ (ιΛ) die in der Gleichung (19) gegebene Uebertragungsfunktion H₁₁(^) verwirklicht wird und für das Signal F₂(^i) die Uebertragungsfunktion H₂ (tu) , wofür aus den Gleichungen (25) und (26) hergeleitet werden kann:

m
^a

/u

exp(.j/uT₂^)
=-m / '

1 + exp(-jmT₂W) . / b _uexp(-j /u

Auf Grund genau derselben Erwägungen wie für die Uebertragungsfunktionen H₁₁(I^;) ermöglicht die auf diese Weise erhaltene Uebertragungsfunktion H₂₂(U/) eine noch weitergehende Verringerung der Anzahl in den Matrixnetzwerken 18, 105» 192, 195 erforderlicher Modulationselemente und zugehörender Wägungsanordnungen.

Aus näheren Untersuchungen der Uebertragungsanordnung nach Fig. 1 und 3 hat es sich herausgestellt, dass ihre Struktur durch Kombination der Funktionen der Matrixnetzwerke auf die in Fig. 4 und 5 angegebene Art und Weise noch weiter vereinfacht werden kann. Diese Vereinfachung führt ausserdem zu einer bemerkenswerten zusätzlichen Einsparung der Anzahl Modulationselemente und zugehörender Wägungsanordnungen.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Uebertragungsanordnung nach Fig. 1 wobei entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen angedeutet sind. Die Anordnung nach Fig. 4 weicht von der nach Fig. 1 darin ab, dass die beiden Matrixnetzwerke 18 und 105 aus Fig. 1 zu einem Matrixnetzwerk 98 aus Modulations-

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- 22 - "UVj6441.

2 3 4 ? 3 O 1

elementen, an die nun die Ausgangskreise der Schieberegister und 91 angeschlossen sind, kombiniert sind. Der Aufbau dieses Matrixnetzwerkes I98 entspricht dem der Matrixnetzwerke 18 und 105, wobei nun semianaloge Modulationselemente verwendet werden und zwar wegen des analogen Eingangssignals des Schieberegisters 91» Ein weiterer abweichender Punkt im Vergleich zu Fig. 1 ist, dass das Signal der ersten Signalquelle 1 nun unmittelbar der Zusammenfügungsanordnung 98 zugeführt wird und zwar unter Fortlassung des Schieberegisters 4 und der daran angeschlossenen Vägungsanordnungen I7O-I76 aus Fig. 1.

Auf völlig entsprechende Weise wie bei den Anordnungen nach Fig. 1 und Fig. 3 kann das Ausgangssignal der Anordnung nach Fig. 4 errechnet werden. Ueberraschenderweise stellt es sich dann heraus, dass am Ausgang 200 der Zusammenfügungsanordnung 199 des Matrixnetzwerkes I98 in Fig. k genau dasselbe Ausgangssignal wie am Ausgang 169 der gemeinsamen Zusammenfügungsanordnung 168 in Fig. 1 auftritt, wenn die Uebertragungskoeffizienten der Wägungsanordnungen in dem Matrixnetzwerk I98 denen im Matrixnetzwerk 18 nach Fig. 1, also C =0c a gleich gemacht werden. Der Modulations- und

ISAX U /IX

Filterprozess in der Anordnung nach Fig. 4 wird folglich ebenfalls durch die Gleichung (18) dargestellt, die für die Anordnung nach Fig. 1 hergeleitet ist.

Durch die Kombination der Funktionen der Matrixnetzwerke 18 und 105 wird jedoch in der Anordnung nach Fig. 4 eine wesentlich weitergehende Verringerung der erforderlichen Anzahl von Modulationselementen und Vägungsanordnungen bewerkstelligt als in der Anordnung nach Fig. 1. Zur Verwirklichung genau

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- 23 - «FW..6MH .

derselben Annäherung der in Fig. 2 bei a. dargestellten rechteckigen Bandpasskennlinie brauchen die Schieberegister 91 und 13 in Fig. h nur 6 bzw« h Elemente aufzuweisen, ebenso wie in Fig. 1, aber nun ist dazu nur ein Matrixnetzwerk 198 notwendig, das ebensoviele Modulationselemente und zugehörende Wägungsanordnungen enthält, wie das Matrixnetzwerk 18 in Fig. also 3 x 7 = 21, Wie bereits erwähnt, würden ohne Anwendung der erfindungsgeraässen Massnahmen für eine gleichwertige Annäherung 1^7 Modulationselemente und zugehörende Wägungsanordnungen notwendig sein, so dass in. der Anordnung nach Fig. k eine Verringerung um einen Faktor 7 bewerkstelligt wird. Im Vergleich zu der Anordnung nach Fig. 1, in der eine Verringerung um einen Faktor 3 bewerkstelligt ist, wird also in der Anordnung nach Fig. h eine bemerkenswerte zusätzliche Einsparung erzielt,

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3» die auf dieselbe Art und Weise wie die Anordnung nach Fig. h durch Kombination der Funktionen der Matrixnetzwerke erhalten worden ist. Die h Matrixnetzwerke 18, 105, 192, 195 aus Fig. sind nun zu einem Matrixnetzwerk 198 aus Modulationselementen, an die die Ausgangskreise der Schieberegister 177 und 91 angeschlossen sind, kombiniert. Ebenso wie in Fig. h wird auch in Fig. 5 das Signal der ersten Signalquelle 1 unmittelbar der Zusammenfügungsanordnung 98 zugeführt aber ausserdem wird in Fig. k zugleich das Signal der zweiten Signalquelle 11 unmittelbar der Zusammenfügungsanordnung 182 zugeführt. Auch nun kann das Ausgangssignal am Ausgang 200 auf die bereits eingehend erläuterte Art und Weise berechnet werden, wobei es

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- Zk - FHN.

sich auf überraschende Weise herausstellt, dass dieses Ausgangssignal dem der Anordnung nach Fig. 3 entspricht, wenn die Uebertragungskoeffizienten im Matrixnetzwerk 198 wieder denen im Matrixnetzwerk 18 in Pig. 3 also C₁, = #,.a gleich

Js ΛΧ J*' AJl

gemacht werden. Der Modulations- und Filterprozess wird hier also durch die Gleichung (27) dargestellt, wie für Fig. 3 hergeleitet ist. Aus denselben Gründen wie bei der Anordnung nach Fig. 4 wird bei der Anordnung nach Fig. 5 eine wesentlich grSssere Einsparung an Modulationselementen und zugehörenden Wägungsanordnungen erreicht als bei der Anordnung nach Fig. 3»

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Claims

PATENTANSPRUECHE ί

1y Anordnung zur Informationsübertragung mit einem an eine erste Signalquelle angeschlossenen ersten Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente» deren Inhalt mit der Frequenz eines ersten Steuergenerators weitergeschoben wird, und mit einem an eine zweite Signalquelle angeschlossenen zweiten Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente, deren Inhalt mit der Frequenz eines zweiten Steuergenerators weitergeschoben wird, welche Anordnung weiter mit einem Matrixnetzwerk versehen ist, in dessen Knotenpunkte Modulationselemente aufgenommen sind, deren Eingangskreise mit den Schieberegisterelementen des ersten Schieberegisters sowie mit denen des zweiten Schieberegisters verbunden sind, und deren Ausgangskreis mit Wägungsanordnungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anordnung mindestens ein Schieberegister vorhanden ist mit einer Anzahl Schieberegisterelemente und mit einer an dessen Eingangsseite liegenden ZusammenfUgungsanordnung, die einerseits durch ein von der ersten Signalquelle hergeleitetes Signal und andererseits durch die Ausgangssignale an die Elemente des letztgenannten Schieberegisters angeschlossener Wägungsanordnung gespeist wird, wobei der Inhalt der Elemente des letztgenannten Schieberegisters mit einer Frequenz entsprechend einer ganzen Anzahl Male der Frequenz des ersten Steuergenerators weitergeschoben wird und wobei die Elemente des letztgenannten Schieberegisters sowie die des zweiten Schieberegisters an Eingangskreise in Knotenpunkte eines Matrixnetzwerkes aufgenommener Modulationselemente, deren Ausgangskreise mit Wägungsanordnungen verbunden

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sind, angeschlossen sind, während die unterschiedlichen in ein Matrixnetzwerk aufgenommenen Wägungsanordnungen an eine Zusammenfügungsanordnung, deren Ausgang den Ausgang der Anordnung bildet, angeschlossen sind»
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das letztgenannte Schieberegister durch ein gesondertes Schieberegister gebildet wird, dessen Elemente zusammen mit denen des zweiten Schieberegisters an ein gesondertes Matrixnetzwerk aus Modulationselementen mit zugehörenden Wägungsanordnungen angeschlossen sind, während die Wägungsanordnungen in beiden Matrixnetzwerken mit einer gemeinsamen Zusammenfügungsanordnung gekoppelt sind.

3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalquelle mit der an der Eingangsseite des letztgenannten Schieberegisters liegenden Zusammenfügungsanordnung über Wägungsanordnungen, die an die Elemente des ersten Schieberegisters angeschlossen sind, gekoppelt ist.

k. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schieberegister und das letztgenannte Schieberegister einen Teil eines gemeinsamen Schieberegisters bilden, dessen Elemente zusammen mit denen des zweiten Schieberegisters an ein gemeinsames Matrixnetzwerk von Modulationselementen mit zugehörenden Wägungsanordnungen angeschlossen sind·

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4t

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