DE2600635A1

DE2600635A1 - Verfahren zur verschluesselung eines analogsignals und uebertragungsvorrichtung, bei der dieses verfahren eingesetzt wird

Info

Publication number: DE2600635A1
Application number: DE19762600635
Authority: DE
Inventors: Christian Magnien; Fernand Secher
Original assignee: LANNIONNAIS ELECTRONIQUE
Current assignee: LANNIONNAIS ELECTRONIQUE
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1976-09-09
Also published as: JPS51101456A; IE42234L; BE837269A; AT350634B; FR2302629B1; DK146170B; DK146170C; ATA19876A; CA1065491A; SE7600213L; CH610130A5; AU1040676A; DK1476A; IE42234B1; ZA76263B; AU506731B2; US4090136A; IT1054804B; DE2600635C2; ES444610A1

Description

Fo 9801 D
RV

9. Jan. 1976

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENT ASSESSOR

SOSPI GmbH

80OO München 80

Zeppelinstr. 63 2 D U U D 0 0

SOCIETE IANNIONNAISE D¹ELECTRONIQUE 3LE-CITEREL Route de Perros Guirec, 22304 LANNION, Prankreich

VERFAHREN ZUR VERSCHLÜSSELUNG EINES ANALOGSIGNALS UND ÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG, BEI DER DIESES VERFAHREN EINGESETZT WIRD

Die Erfindung betrifft die Ver- und Entschlüsselung von analogen Signalen, insbesondere von Sprechsignalen. Es gibt verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für eine derartige Kodierung, beispielsweise die Pulskodemodulation, die Phasenmodulation, die Frequenzmodulation, die Impulslängenmodulation usw. Diese verschiedenen Verfahren haben ihre Vor-, aber auch Nachteile; insbesondere sind sie alle nicht rauschunempfindlich und abhörsicher.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verschlüsselung von analogen Signalen, mit dem ein geringer Rauschfaktor und hohe Abhörsicherheit bei der Übertragung dieser Signale erreicht wird.

609837/0950

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Übertragungsvorrichtung, bei der das Kodierverfahren eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist.

Das Verfahren zur Verschlüsselung eines Analogsignals ist dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal mit einem nach einer gegebenen Gesetzmäßigkeit von einem Anfangswert bis zu einem dem Analogsignal gleichen Wert ansteigenden Vergleichssignal verglichen wird, daß das Vergleichssignal anschließend während einer gegebenen Dauer konstant bleibt und daß es nach dieser Dauer den Anfangswert wieder einnimmt, daß ein sich aus diesem Vergleich ergebendes Signal einem Speicher zugeführt wird, der einen ersten konstanten Wert einnimmt, solange die Gleichheit zwischen dem Analogsignal und dem Vergleichssignal nicht erreicht ist, und einen zweiten konstanten Wert, sobald diese Gleichheit erreicht ist, wobei der hierzu gehörige Wert während der gesamten Dauer beibehalten wird, während der Gleichheit herrscht, und daß ein Rechtecksignal erarbeitet wird, indem die Übergänge vom zweiten zum ersten Wert des Speichers modulo 2 gezählt werden.

Die Übertragungsvorrichtung, in der das Kodierverfahren eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sende- und der Empfangsteil jeweils einen gleichartiegn Verarbeitungsschaltkreis enthalten, der aus einem Taktgeber, einem Speicher, einem Umschalter, einem ersten und einem zweiten Zähler besteht, wobei der Umschalter einen ersten und einen zweiten Eingang sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang mit einem Ausgang des Speichers verbunden ist, dessen einer Eingang einen

R09837/0950 v^,_M._N*, _/h!Oß

'NSPECTED /

_ 3 . 26G0B35

Eingang zum Verarbeitungsschaltkreis bildet, während der zweite Eingang des Umschalters zum Taktgeber führt, der erste Ausgang mit dem ersten Zähler und der zweite Ausgang mit dem zweiten Zähler verbunden ist, wobei der zweite Zähler über einen Ausgang mit einem Nullrückstellungseingang des Speichers sowie des ersten und zweiten Zählers in Verbindung steht, wobei der Verarbeitungsschaltkreis Ausgänge aufweist, die aus einem Ausgang des ersten und zweiten Zählers und aus dem Ausgang des Speichers bestehen, wobei der zweite Zähler eine gegebene Anzahl von TaktgeberSignalen zählt.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umfaßt der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher, einen Digitalanalogwandler, einen Modulo-2-Zähler und ein Filter, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang des Speichers angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler stammt, der an den Ausgang des ersten Zählers angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers zum Modulo-2-Zähler führt, dessen Ausgang mit dem Filter in Verbindung steht, das am Ausgang ein analog verschlüsseltes Signal liefert.

Weiter umfaßt vorzugsweise der Empfangsteil einen Aufbereitungsschaltkreis, der am Eingang ein zu entschlüsselndes Signal empfängt, während sein Ausgang mit dem Eingang des Speichers des Verarbeitungsschaltkreises in Verbindung steht, weiterhin einen Digitalanalogwandler, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Zählers des Verarbeitungskreises verbunden ist, sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis, dessen Eingang an den

6 09837/0950

Ausgang des Digitalanalogwandlers angeschlossen ist und der am Ausgang ein entschlüsseltes Analogsignal liefert.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Sendeteils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung.

Fig. 2 stellt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Sendeteils aus Fig. 1 dar.

Fig. 3 zeigt eine AusführungsVariante des Sendeteils.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des Sendeteils.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Empfangsteil.

Fig. 6 zeigt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Empfangsteils aus Fig. 5.

Fig. 7 stellt eine AusführungsVariante des Empfangsteils dar.

Fig. 8 stellt eine weitere Variante des Empfangsteils dar.

Fig. 9 zeigt eine dritte Variante des Empfangsteils.

Fig. 10 zeigt den Signalverlauf am Eingang des Verstärkungs- und Filterschaltkreises aus den Fig. 8 und 9.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung für den Fall einer Anwendung auf Fernsprechsignale. In dieser Figur wird ein zu verschlüsselndes Analogsignal Eo auf einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis 1

das gegeben, der ein Analogsignal El liefert,'"an einen Eingang eines Vergleichers 2 führt; der Ausgang des Vergleichers steht mit einem Eingang 26 eines Speichers 27 in Verbindung, dessen Ausgang 30 an einen ersten Eingang 3 eines Umschalters 4 angeschlossen ist, der einen zweiten Eingang 5 aufweist, der mit einem Vierecksignale

609837/0950

ORlGiNAL INSPECTED "^*

mit einer Frequenz F erzeugenden Taktgeber 6 in Verbindung steht Der Umschalter 4 besitzt zwei UND-Gatter 7 und 8 und einen logischen Umkehrer 9; die UND-Gatter 7 und 8 sind mit jeweils einem Eingang an den zweiten Eingang 5 des Umschalters angeschlossen; das UND-Gatter 8 ist über einen anderen Eingang mit dem ersten Eingang 3 verbunden; der erste Eingang 3 steht außerdem mit dem logischen Umkehrer 9 in Verbindung, dessen Ausgang zu einem anderen Eingang des UND-Gatters 7 führt; der erste und der zweite Eingang 10 bzw. 11 des Umschalters bestehen aus den Ausgängen der UND-Gatter 7 bzw. 8. Der erste Ausgang 10 führt zu einem ersten Zähler 12, dessen Ausgang 29 mit einem Digitalanalogwandler 13 verbunden ist; der zweite Ausgang 11 führt zu einem zweiten Zähler 14, dessen Ausgang an einen Nullrückstellungseingang Z des Speichers 27 sowie des ersten und des zweiten Zählers angeschlossen ist. Mit dem Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers, der ein analoges Vergleichssignal E2 liefert, ist ein zweiter Eingang des Vergleichers 2 beaufschlagt. Der Taktgeber 6, der Umschalter 4, der erste Zähler 12, der zweite Zähler 14, der Speicher 1-7 und ihre Verbindungen bilden einen Verarbeitungsschaltkreis 21, der in derselben Form auch im Dekodierer des Empfangsteils"· der Übertragungsvorrichtung vorhanden ist.

Der Eingang 26 des Speichers bildet gleichzeitig den Eingang des Verarbeitungsschaltkreises, die Ausgänge 15 des Zählers 14 und 29 des Zählers 12 bilden gleichzeitig die Ausgänge des Verarbeitungsschaltkreises 21.

Der Ausgang 15 führt zum Eingang eines Modulo-2-Zählers 17, dessen Ausgang 18 zu einem Filter 19 führt, das am Ausgang ein analog kodiertes Signal So liefert, wobei dieses Filter bei-

609837/0950 original inspected

26 0 0 6 3b

spielsweise einen Durchlaßbereich von 300 bis 3OOO Hz aufweist.

Fig. 2 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit den Verlauf der an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erhaltenen Signale.

Die Kurve a stellt in strichpunktierter Form das auf den Vergleicher 2 gegebene Analogsignal El und in durchgezogenem Strich das vom Digitalanalogwandler 13 gelieferte und dem Vergleicher 2 zugeführte analoge Vergleichssignal E2 her.

Die Kurve b stellt das am Ausgang 30 des Speichers 27 und auf den ersten Einagng 3 des Umschalters gegebene Signal dar.

Die Kurve c zeigt das am ersten Ausgang lO des Umschalters erhaltene Signal.

Die Kurve d stellt das am zweiten Ausgang 11 des Umschalters erhaltene Signal dar.

Die Kurve e zeigt das am Ausgang 15 des zweiten Zählers 14 erhaltene Signal.

Die Kurve f zeigt das am Ausgang 18 des Modulo-2-Zählers 17 erhaltene Signal.

Die Kurve g zeigt das analog verschlüsselte aus dem Filter kommende Signal So.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Sendeteils ist die folgende : Das Analogsignal Eo, bei dem es sich beispielsweise um ein Sprechsignal handelt, wird dem Verstärkungs- und Filterschaltkreis 1 zugeführt, der ein Analogsignal El auf den Vergleicher 2 gibt. Dieses Analogsignal El wird mit dem analogen Vergleichssignal E2 verglichen, das vom Digitalanalogwandler 13 geliefert wird; solange das Analogsignal El größer als das analoge Vergleichssignal E2 ist, leitet der Vergleicher 2 kein Signal an

609837/0950

26ÜÜ635

_ 7 -—

den Speicher 27; da der erste Eingang 3 des Umschalters 4 ein Signal "O" empfängt, liefert der logische Umkehrer 9 ein Signal "1" am UND-Gatter 7, das außerdem die vom Taktgeber 6 ausgesandten Signale empfängt? der erste Zähler 12 empfängt somit die Taktsignale, bei denen es sich um Rechtecksignale mit der Frequenz F handelt, zählt diese und sendet ständig den Zählstand an den Digitalanalogwandler 13, der am Ausgang 16 das analoge Vergleichssignal E2 liefert, das somit in Abhängigkeit von der Zeit wächst, da es von der Anzahl der vom ersten Zähler empfangenen Taktsignale abhängt; das analoge Vergleichssignal E2 ist daher ein Treppenstufensignal, dessen Stufenfrequenz den Vorschub des ersten Zählers wiederspiegelt.

Wenn Gleichheit zwischen den Signalen El und E2 erreicht ist, liefert der Vergleicher 2 ein Signal "1" an den Speicher 27, der dieses Signal festhält und auf den ersten Eingang 3 des Umschalters 4 gibt, wodurch das UND-Gatter 7 gesperrt wird. Dahingegen empfängt das UND-Gatter 8 das Signal "1" aus dem Speicher 27 und wird durchlässig; es liefert dann an den zweiten Zähler 14 Signale "1" mit der Frequenz der Taktsignale. Der zweite Zähler zählt die Signale "1" bis zu einer vorbestimmten Anzahl N. Wenn diese Anzahl N erreicht ist, liefert der zweite Zähler ein Signal, das auf die Nullrückstellungseingänge Z des ersten und des zweiten Zählers sowie des Speichers 27 gegeben wird, die dadurch auf Null zurückgestellt werden. Ebenso fällt das analoge Vergleichssignal E2 auf Null zurück, desgleichen das Ausgangssignal des Vergleichers 2, und der erste Zähler 12 empfängt von neuem die Taktsignale.

609837/0950

In Fig. 2, Kurve b, ist zu sehen, daß das aus dem Speicher 27 kommende Signal während der Zeitdauern t¹, t", t"¹ usw. "O" ist und während einer bestimmten Zeit t, die der Zähldauer bis N des zweiten Zählers 14 entspricht, "1" ist.

Aus Fig. 2, Kurve e, ist ersichtlich, daß das vom zweiten Zähler an seinem Ausgang 15 gelieferte Signal aus Impulsen besteht, die dem Zählende des zweiten Zählers entsprechen und somit der Nullrückstellung des analogen Vergleichsignals E2, wie es weiter oben bereits gesagt wurde.

Das vom zweiten Zähler an seinem Ausgang 15 gelieferte Signal wird einem Modulo-2-Zähler 17 zugeführt, der die in Fig.2, Kurve f, dargestellten Rechtecksignale abgibt. Diese Rechtecksignale werden dem Filter 19 mit dem Durchlaßbereich 300 - 3000 Hz zugeführt, das am Ausgang 20 das verschlüsselte Signal So, Fig.2, Kurve g, in analoger Form liefert.

Wird mit F die Frequenz der durch den Taktgeber gelieferten Signale und mit T die Zeitdauer bezeichnet, die zwei Arbeitsgänge des ersten Zählers 12 trennt, wobei T die Werte T, = t + t¹, T„ = t + t", T-. = t + t"' usw. annimmt, so erhält man : t = N/F und t¹ = n,/F, wobei n, die vom ersten Zähler gezählte Zahl ist; weiterhin ergibt sich auf die gleiche Weise für t" = n_/F, für t"¹ = n₃/F und T= (N + n)/F, wobei η die Werte η_χ, n_, n₃ usw. annimmt.

Beispielsweise erhält man für F = 2,86 MHz, N = 640 und

η ,d.h. den vom ersten Zähler zählbaren Höchstwert, 64 : max _n

•^max = HP" ²²'⁴ Mikrosekunden; n^ = 0; f ^= 0 N/F = 224 MikrοSekunden

609837/0950

t + t¹ = T =246 MikrοSekunden max max

t+t¹ . = T . = 224 Mikrosekunden. mm mxn

Die Frequenz f des vom Modulo-2-Zähler 17 gelieferten Signals, die in Fig. 6, Kurve f, dargestellt ist, ist veränder~ lieh; der Mindestwert ist

^fmin = ^1/2Tmax = ^2O3°
Maximum ist

^fmax = ¹^mXn = ²²³°

Diese veränderliche Frequenz f ist auch die des analog verschlüsselten Signals So, das als Kurve g in Fig. 2 dargestellt wird.

Die Abtastfrequenz F , des Analogsignals El wird durch

^Fech ^{= 1//T mit T =} (^{N + n})/^F
angegeben und variiert zwischen

l/T = 4040 Hz und l/T . = 4430 Hz. max mm

Fig. 3 zeigt eine Variante des Sendeteils an einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung; in Fig. 1 und 3 gleiche Bezugszeichen haben auch dieselbe Bedeutung. In dieser Fig. 3 wird das Signal, das am Ausgang 30 des Speichers 27 auftaucht und in Fig. 2 in Kurve b dargestellt wird, dem Modulo-2-Zähler mit nachfolgendem Filter 19 zugeführt, das am Ausgang ein analog verschlüsseltes Signal So liefert, das gleich dem in Fig. 2, Kurve g, dargestellten Signal ist, wobei der Modulo-2-Zähler 17 auf den abfallenden Flanken der aus dem Speicher 27 kommenden Signale seinen Zustand ändert.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des Sendeteils einer erfxndungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, wobei wiederum mit

6 09837/0950

Fig. 1 übereinstimmende Bezugszeichen in beiden Figuren dieselbe Bedeutung haben. In dieser Fig. 4 wird das Signal, das am Ausgang 18 des Modulo-2-Zählers 17 vorliegt und in Fig. 2 unter Kurve f dargestellt ist, einem Radiosender 22 zugeführt, der über seine Antenne 23 ein verschlüsseltes Radiosignal Sl abstrahlt. Das aus dem Modulo-2-Zähler 17 kommende Signal wird also zur Modulierung einer Trägerwelle des Radiosenders 22 benutzt.

Es wurde angedeutet, daß ein Verstärkungs- und Filterkreis 1 verwendet wird, der das Analogsignal Eo empfängt, bei dem es sich im übrigen nicht notwendigerweise um ein Sprechsignal handeln muß; selbstverständlich muß je nach den Kennzeichen des Analogsignals Eo und der Übertragungsweise, d.h. über Leitungen im Falle einer Drahtverbindung, insbesondere Fernsprechverkehr, oder über eine Richtfunkstrecke für den Fall einer Funk-· übertragung, der Verstärkungs- und Filterkreis 1 nicht unbedingt notwendig sein, oder er kann lediglich, falls nötig, einen Verstärker aufweisen. Bei dem Analogsignal Eo kann es sich um ein Sprechsignal oder ein beliebiges anderes Analogsignal handeln, das zuvor verarbeitet wurde oder auch nicht. Folglich ist die Art und Weise, wie das Analogsignal Eo erzeugt wird, in diesem Fall irrelevant, da dies nicht zur Erfindung gehört.

Fig· 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Empfangsteils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, der einen Aufbereitungsschaltkreis 24, einen Verarbeitungsschaltkreis 21, der gleich dem Verarbeitungsschaltkreis aus Fig. 1 ist, einen Digitalanalogwandler 13 sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis 28 enthält.

609837/0950 ^J'

In dieser Figur wird ein vom in den Fig. 1 und 3 dargestellten Sendeteil geliefertes Analogsignal So auf den Eingang des Aufbereitungsschaltkreises 24 gegeben, dessen Ausgang 25 mit dem Eingang 26 des Speichers 27 des Verarbeitungsschaltkreises 21 verbunden ist, welcher seinerseits über den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 an den Digitalanalogwandler 13 angeschlossen ist, dessen Ausgang 16 mit dem Eingang 31 des Verstärkungs- und FilterSchaltkreises 28 in Verbindung steht. Letzterer liefert am Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal S, dessen Form gleich der des Analogsignals El aus dem Sendeteil ist.

Der Aufbereitungskreis 24 umfaßt einen Verstärkungsund Filterkreis 33, der am Eingang das analoge Signal So empfängt, weiterhin zwei Verstärker 34 und 35 mit einem Faktor G=I und G = -1, deren Eingänge mit dem Ausgang des Verstärkungs- und Filterkreises 33 verbunden sind; der Ausgang jedes Verstärkers ist mit dem Eingang eines Vergleichers 36 verbunden, dessen Ausgang wiederum zum Eingang eines Differenzier- und Gleichrichtungskreises 37 führt, dessen Ausgang 25 den Ausgang des Aufbereitungskreises 24 bildet.

Fig. 6 zeigt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß Fig. 5.

Es zeigen :

Kurve a : das am Ausgang des Verstärkers 34 vorliegende Signal,

Kurve b : das am Ausgang des Verstärkers 35 vorliegende Signal,

Kurve c : das am Ausgang des Vergleichers 36 vorliegende Signal,

809837/0950 ./.

26()Nß3S

Kurve d : das am Ausgang 25 des Aufbereitungskreises vorliegende Signal,

Kurve e : das am Ausgang 30 des Speichers 27 vorliegende Signal,

Kurve f : das am Ausgang 11 des Umschalters 4 vorliegende Signal,

Kurve g : das am Ausgang 10 des Umschalters 4 vorliegende Signal,

Kurve h : das am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers vorliegende Signal.

Der in Fig. 5 dargestellte Empfangsteil arbeitet folgendermaßen : Das verschlüsselte Analogsignal So wird dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 33 zugeführt, der parallel auf die Verstärker 34 und 35 ein Signal gibt. Das aus jedem der beiden Verstärker 34 und 35 kommende Signal wird dem Eingang des Vergleichers 36 zugeführt, dessen Ausgang ein Signal an den Differenzier- und Gleichrichterkreis 37 liefert, der seinerseits an seinem Ausgang 25 ein in Impulsform vorliegendes, in Fig. 6, Kurve d, gezeigtes Signal anbietet. Diese Impulse entsprechen jeder steigenden und abfallenden Flanke des vom Vergleicher 36 gelieferten Signals, das aus in Fig. 6, Kurve c, dargestellten Rechteckimpulsen besteht. Jede steigende bzw. fallende Flanke entspricht einem Nulldurchgang der Kurven a und b aus Fig. 6; diese Kurven ergeben sich aus dem verschlüsselten Analogsignal So nach dessen Durchlauf durch den Verstärkungs- und Filterkreis 33, der nicht die Lage der Nulldurchgänge des kodierten Analogsignals So ändert. Das in Impulsfolge vorliegende Signal wird dem Eingang 26 des Speichers 27 des Verarbeitungskreises 21 zu-

6Q9837/0950

ORIGINAL INSPECTED ^o/''

2 6 0 f J 6 3 5

geführt; unter der Wirkung eines Impulses des in Impulsfolge vorliegenden Signals nimmt dieser Speicher den Zustand "1" an und behält ihn nach dem Verschwinden des Impulses bei; der Ausgang 30 liefert ein Signal "1" auf den Eingang 3 des Umschalters 4; dieses Signal "1" steuert das UND-Gatter 8, das dem zweiten Zähler 14 die Taktsignale liefert, bei denen es sich um Rechtecksignale mit der Frequenz P handelt. Der zweite Zähler 14 liefert diese Rechtecksignale bis zur Anzahl N, die den gleichen Wert wie auf der Sendeseite besitzt; nach Zählende liefert der Zähler am Ausgang 15 ein Signal, mit dem die Nullrückstellungseingänge Z des ersten und des zweiten Zählers 12 und 14 und des Speichers 27 beaufschlagt v/erden, wodurch diese Zähler und der Speicher auf Null zurückgestellt werden. Das Signal am Ausgang 30 des Speichers 27 ist dann ein Signal ¹¹O"; das UND-Gatter 8 ist gesperrt und das UND-Gatter 7 durch den Umkehrschalter 9 freigegeben; der Ausgang 10 des UND-Gatters 7 liefert die Taktgebersignale an den ersten Zähler 12, der diese Taktsignale zählt. Wird auf den Eingang 26 des Speichers 27 ein neuer Impuls gegeben, so liefert dieser Speicher 9 ein Signal "1"; das UND-Gatter 7 ist gesperrt und der erste Zähler 12 unterbricht seine Zählung, während der zweite Zähler 14 von neuem die Taktgebersignale enthält und diese zählt, wie es weiter oben angegeben wurde.

Die Kurve e aus Fig. 6 zeigt den Verlauf der Signale am Ausgang 30 des Speichers 27; selbstverständlich ist die Zeit t, die der Zähldauer des zweiten Zählers 14 entspricht, kleiner als die Zeit zwischen zwei am Eingang des Speichers 27 eintreffenden Impulsen. Die Zählzeit t ist gleich der Zählzeit des ersten Zählers 12 des Sendeteils, der die Kodierung des Analogsignals E1 durchführt.

6 09837/0850

260Π635

Die Kurven f und g aus Fig. 6 zeigen den Verlauf der Signale am Ausgang 11 bzw. 10 der UND-Gatter 8 bzw. 7. Der Zustand des ersten Zählers 12 wird dauernd durch seinen Ausgang 29 auf den digitalen Analogwandler 13 übertragen. Wenn dieser erste Zähler zählt, was den Zeiten t¹, t", t"· der Kurve e aus Fig. 6 entspricht, so nimmt das Signal an seinem Ausgang 29 regelmäßig zu, ebenso wie auch das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13, wie es die Kurve h aus Fig. 6 andeutet. Wenn der erste Zähler 12 die Zählung unterbricht, dann hat das Signal an seinem Ausgang 29 einen konstanten Wert, der von der Zählzeit t¹, t", t"' abhängt; ebenso nimmt das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 einen konstanten Wert während der gesamten Zähldauer t des zweiten Zählers 14 ein, wobei dieser Wert demjenigen entspricht, der beim Zählende des ersten Zählers vorlag.

Hört der zweite Zähler 14 zu zählen auf, so stellt er den ersten Zähler 12 auf Null zurück, wie weiter oben gesagt, und das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 nimmt den Wert Null an; der Ablauf beginnt von neuem mit dem Zählen der Taktsignale durch den ersten Zähler 12.

Das aus dem Digitalanalogwandler 13 kommende Signal wird durch den Verstärkungs- und Filterkreis 28 verstärkt und gefiltert, so daß dieser Schaltkreis an seinem Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal S liefert, das dieselbe Form aufweist, wie das Analogsignal El, das dem Vergleicher 2 sendeseitig zugeführt wurde. Die Amplitude des entschlüsselten Analogsignals S hängt selbstverständlich vom Verstärkungsfaktor des Verstärkungs- und Filterkreises 28 ab.

609837/0950

Die Verarbeitungsschaltkreise 21 der Sende- und Empfangsteile enthalten dieselben Organe, wie bereits bemerkt wurde. Bei der Beschreibung des Empfangsteils wurde angenommen, daß die Frequenz F des Taktgebers 6 und die Anzahl N, bis zu der der Zähler 14 zählt, gleich der Frequenz F und der Anzahl N des Sendeteils sind; selbstverständlich könnte man eine andere Frequenz Fl des Taktgebers und eine andere Anzahl Nl wählen, jedoch unter der Bedingung, daß das Verhältnis Nl/Fl gleich dem Verhältnis N/F ist, damit die Zählzeit t sendeseitig dieselbe ist wie empfangsseitig; es ist außerdem sende- wie empfangsseitig notwendig, daß die höchste Zählkapazität des ersten Zählers 12 ausreicht, die Taktsignale während der Zeiten t¹, t", t"' usw. aufzunehmen, die von der Taktfrequenz unabhängig sind.

Für den Fall, daß der Sendeteil einen Funksender enthält, wie in Fig. 4 dargestellt, enthält der Empfangsteil einen Funkempfänger, wie er in Fig.-7 dargestellt wird. In dieser Fig. 7 wird das verschlüsselte, vom Radiosender 22 sendeseitig abgestrahlte Signal Sl von einer Antenne 38 empfangen; diese Antenne 38 ist an einen Funkempfänger 39 angeschlossen, der mit einem Aufbereitungskreis 24 in Verbindung steht, der gleich dem aus Fig. 5 ist. Der Funkempfänger liefert ein Analogsignal S2, das dem verschlüsselten Analogsignal So aus Fig. 5 vergleichbar ist. In Fig. 7 wie in Fig. 5 finden sich in der Schaltung ein Verarbeitungsschaltkreis 21, ein Digitalanalogwandler 13 und ein Verstärkungs- und Filterkreis 28, an dessen Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal 8 erhalten wird.

Bei den Ausführungsbeispielen für den Empfangsteil, wie er in den Fig. 5 und 7 dargestellt wird, zeigt das dem Eingang des ■

609837/0950

" ¹⁶ " 26UUR35"

Verstärkungs- und Pilterkreises 28 zugeführte Signal Stufen mit nachfolgenden Abfällen auf Null,, wie es die Kurve h in Fig. 6 zeigt. Diese Nullabfälle können zur Erleichterung der Filterung dieses Signals vermieden werden.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltkreis, mit dem die Nullabfälle des auf den Verstärkungs- und Filterkreis 28 gegebenen Signals vermieden werden. In dieser Fig. 8 ist der Verarbeitungskreis 21 über den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 mit dem Digitalanalogwandler 13 wie in den Fig. 5 und 7 verbunden; der Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 führt zu einem Feldeffekttransistor Tl, dessen Ausgang einerseits mit einem Kondensator C und andererseits mit dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 in Verbindung steht; der Kondensator C ist geerdet; die Basis 40 des Feldeffekttransistors Tl ist über einen Widerstand 41 an einen Verbindungskreis 42 angeschlossen, der mit dem Ausgang 30 des Speichers 27 des Verarbeitungskreises 21 in Verbindung steht. Die Arbeitsweise ist wie folgt : Während der dem Zählen des zweiten Zählers 14 des Verarbeitungskreises 21 entsprechenden Zeit t liefert der Speicher 27 am Ausgang 30 ein Signal 1, das dem Verbindungskreis 42 zugeführt wird; der Feldeffekttransistor Tl empfängt auf seiner Basis 40 und über den Verbindungskreis 42 ein Steuersignal und wird durchlässig; da der Transistor Tl eine sehr geringe Durchlaßimpedanz hat, wird der Kondensator C mit einer kurzen Zeitkonstanten rC bis zur Ausgangsspannung des Digitalanalogwandlers 13 auf- bzw. entladen; dabei bedeutet r die Ausgangsimpedanz des Digitalanalogwandlers, die schwach ist und einige Ohm beträgt. Während

609837/0950

" ^1Ί " 260iJR35*

den Zeiten t¹, t", t"¹ ist der Feldeffekttransistor gesperrt und zeigt eine sehr hohe Reihenimpedanz. Der Kondensator C kann sich lediglich über den Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 entladen, dessen Eingangsimpedanz R groß ist und einige Megaohm beträgt. Praktischerweise wählt man eine möglichst kleine Ladungszeitkonstante rC mit etwa beispielsweise einer Mikrosekunde und eine möglichst hohe Entladungskonstante RC, die

beispielsweise größer als der zehnfache Wert von t¹ des Zählmax

Vorgangs des ersten Zählers ist, wobei t¹ in dem bei der Be-

max

Schreibung des Sendeteils gegebenen Beispiel 22,4 Mikrosekunden beträgt.

Die Kurve b aus Fig. 10 zeigt das dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 zugeführte Signal; die Kurve a ist gleich der Kurve e aus Fig. 6. Es ist aus dieser Kurve e ersichtlich, daß die Stufen des Signals die Dauern t + t¹ , t + t", t + t"¹ usw. aufweisen; es kommt nicht mehr zu Nullabfällen wie im Fall der Kurve h aus Fig. 6.

Fig. 9 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform für die Unterdrückung der Nullabfälle des dem Verstärkungs- und Filterkreis 28 zugeführten Signals.

In dieser Fig. 9 finden sich dieselben Bauteile wie in den Fig. 5 und 7, d.h., ein Aufbereitungsschaltkreis 24, ein Verarbeitungsschaltkreis 21, ein Digitalanalogwandler 13 und ein Verstärkungs- und Filterkreis 28; jedoch wurde ein logisch.er Speicher 43 hinzugefügt, dessen Eingang an den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 des Verarbeitungskreises 21 und dessen Ausgang an den Eingang des Digitalanalogwandlers 13 angeschlossen sind; weiterhin ist ein Steuereingang 44 dieses logischen Speichers mit

609837/0950

260Π63Η

dem Ausgang 25 des Aufbereitungsschaltkreises 24 verbunden. Wenn der Aufbereitungskreis ein Signal liefert, siehe Kurve d aus Fig. 6, dann ermöglicht er das Einschreiben der vom ersten Zähler 12 des Verarbeitungskreises angegebenen Anzahl in den logischen Speicher 43; der logische Speicher zeigt diese Anzahl an und der Dxgitalanalogwandler liefert ein konstantes Signal. Wenn der Aufbereitungskreis 24 ein anderes Signal liefert, gibt er das Einschreiben der vom ersten Zähler angezeigten Anzahl in den logischen Speichern 43 frei, wobei diese Anzahl von der zuvor angezeigten Anzahl verschieden ist oder auch nicht, und der Dxgitalanalogwandler liefert ein entsprechendes konstantes Signal. So erhält man am Ausgang des Digitalanalogwandlers 13, somit am Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28, ein Signal, bei dem die Nullabfälle unterdrückt sind, wie es die Kurve b in Fig. 10 darstellt.

Die Erfindung kann bei der übertragung von beliebigen in analoger Form vorliegenden Daten eingesetzt werden; vorteilhafterweise findet sie bei der Telefonübertragung Anwendung.

Patentansprüche

609837/0950

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 - Verfahren zur Verschlüsselung eines Analogsignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal mit einem nach einer gegebenen Gesetzmäßigkeit von einem Anfangswert bis zu einem dem Analogsignal gleichen Wert ansteigenden Vergleichssignal verglichen wird, daß das Vergleichssignal anschließend während einer gegebenen Dauer konstant bleibt und daß es nach dieser Dauer den Anfangswert wieder einnimmt, daß ein sich aus diesem Vergleich ergebendes Signal einem Speicher zugeführt wird, der einen ersten konstanten Wert einnimmt, solange die Gleichheit zwischen dem Analogsignal und dem Vergleichssignal nicht erreicht ist, und einen zweiten konstanten Wert, sobald diese Gleichheit erreicht ist, wobei der hierzu gehörige Wert während der gesamten Dauer beibehalten wird, während der Gleichheit herrscht, und daß ein Rechtecksignal erarbeitet wird, indem die Übergänge vom zweiten zum ersten Wert des Speichers modulo 2 gezählt werden.

2 - Übertragungsvorrichtung, in der das Kodierverfahren gemäß Anspruch eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende- und der Empfangsteil jeweils einen gleichartigen Verarbeitungsschaltkreis enthalten, der aus einem Taktgeber, einem Speicher, einem Umschalter, einem ersten und einem zweiten Zähler besteht,-wobei der Umschalter einen ersten und einen zweiten Eingang sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist, wobei der

609837/0950

260D635*

erste Eingang mit einem Ausgang des Speichers verbunden ist, dessen einer Eingang einen Eingang zum Verarbeitungsschaltkreis bildet, während der zweite Eingang des Umschalters zum Taktgeber führt, der erste Ausgang mit dem ersten Zähler und der zweite Ausgang mit dem zweiten Zähler verbunden ist, wobei der zweite Zähler über einen Ausgang mit einem Nullrückstellungseingang des Speichers sowie des ersten und zweiten Zählers in Verbindung steht, wobei der Verarbeitungsschaltkreis Ausgänge aufweist, die aus einem Ausgang des ersten und zweiten Zählers und aus dem Ausgang des Speichers bestehen, wobei der zweite Zähler eine gegebene Anzahl von Taktgebersignalen zählt.

3 - Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennz eichnet, daß der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher (2), einen Digitalanalogwandler (13), einen Modulo-2-Zähler (17) und ein Filter '(19) umfaßt, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers (27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (El) und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler (13) stammt, der an den Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers (14) zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Ausgang mit dem Filter (19) in Verbindung steht,das am Ausgang (20) ein analog verschlüsseltes Signal (So) liefert.

4 - Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher (2), einen Digitalanalogwandler (13), einen

609837/0950

26UUB35

Modulo-2-Zähler (17) und ein Filter (19) umfaßt, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers

(27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (El) und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler

(13) stammt, der an den Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang (30) des Speichers zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Ausgang (18) mit dem Filter

(19) in Verbindung steht, das am Ausgang (20) ein analog verschlüsseltes Signal (So) liefert.

5 - "übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Filters (19) zu einem Funksender (22) führt.

6 - Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher (2), einen Digitalanalogwandler (13), einen

und
Modulo-2-Zähler (17), einen Funksender (22) umfaßt, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers (27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (El) und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler (13) stammt, der an den Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers (14) zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Ausgang (18) mit dem Funksender (22) in Verbindung steht.

6 0 9 8 3 7/0950 ^#/#

7 - Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil einen Aufbereitungsschaltkreis umfaßt, der am Eingang ein zu entschlüsselndes Signal empfängt, während sein Ausgang mit dem Eingang des Speichers des Verarbeitungsschaltkreises in Verbindung steht, weiterhin einen Digitalanalogwandler, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Zählers des Verarbeitungskreises verbunden ist, sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis, dessen Eingang an den Ausgang des Digitalanalogwandlers angeschlossen ist und der am Ausgang ein entschlüsseltes Analogsignal liefert.

3 - Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Punkempfänger (39) enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Aufbereitungskreises (24) verbunden ist.

9 - Übertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Digitalanalogwandlers (13) über einen Feldeffekttransistor (Tl) an den Verstärkungs- und Filterkreis (28) angeschlossen ist, dessen Eingang außerdem mit einem Kondensator C verbunden ist, der seinerseits geerdet ist, wobei eine Basis (40) des Feldeffekttransistors über einen Widerstand (41) und einen Verbindungskreis (42) an den Ausgang (30) des Speichers (27) des Verarbeitungskreises (21) angeschlossen ist.

10 - übertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (29)

609837/0950 ^m/m

26ÜU635

des ersten Zählers (1-2) an den Eingang eines logischen Speichers (43) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Digitalanalogwandler' (13) verbunden ist, wobei ein Steuereingang (44) des logischen Speichers mit dem Ausgang des Aufbereitungskreises verbunden ist.

χ x

609837/0950

to .

Leerseite