DE2707743B2 - Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse - Google Patents
Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter ImpulseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung ^
von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse mit einem Impuls-Pausenverhältnis in der Größenordnung
:20 im optischen Bereich elektromagnetischer Strahlung.
Ein wesentlicher Vorteil der Impulstechnik bei 'o
Übertragungsverfahren im optischen Wellenlängenbereich, beispielsweise im infraroten Bereich, liegt in der
Einsparung elektrischer Sendeleistung. Dies ist für batteriebetriebene Sender von besonderer Bedeutung.
Es sind bereits Verfahren bekannt. Informationen mit ">">
Pulsfrequenzmodulation zu übertragen. Beispielsweise wird in der deutschen Patentanmeldung
P 26 30 665.0-31 ein Verfahren beschrieben - in der Praxis bereits offenkundig eingeführt —, bei welchem
ein Sender kurze frequenzmodulierte Stromimpulse gleicher Länge erzeugt, die die Lumineszenz-Sendedioden
durchfließen. Im unmodulierten Zustand sind es beispielsweise 20 000 Impulse/s. Die Impulse selbst
haben alle die gleiche Form und Dauer, und es verändert sich lediglich die Anzahl der Impulse/s durch die hl>
Moduhuion. Bei einem in der Praxis durchgeführten Verfahren wird die mittlere Impulsfrequenz /.. B. um
Hz gelegt und die Impulsdauer liegt in der Größenordnung von I us. Bei einem sich bier zu 1 :20
ergebenden Tastverhältnis wird gegenüber einer normalen Impulsfrequenzmodulation mit einem Tastverhältnis
von 1 :2 eine Stromersparnis von 10 :1 erzielt.
Der Empfang solcher impulsfrequenzmodulierter Signale erfordert normalerweise einen Frequenzumfang
der Empfangsschaltung von etwa 10 kHz bis 500 kHz, wofür die Empfangsschaltung einen entsprechenden
Breitbandverstärker aufweisen muß. Als Nachteil für diese Empfangsschaltung ist unter anderem
die Störanfälligkeit gegenüber insbesondere im unteren Frequenzbereich strahlenden Infrarot-Störsignalquellen
zu nennen.
In der deutschen OS 23 42 345 wird eine Einrichtung zur Übertragung einer Information über einen breitgefächerten
Lichtstrahl angegeben, die diese Nachteile vermeiden soll. Die die Lichtintensität modulierende
Trägerfrequenz soll so niedrig gelegt werden, daß bei maximalem, durch die Modulation bedingten. Hub das
untere Seitenbandspektrum der Trägerfrequenz die niederfrequenten Frequenzbänder von Störlichtquellen
noch nicht wesentlich überschneidet und daß im Empfänger diese niederfrequenten Frequenzbänder von
Störlichtquellen durch Siebmittel unterdrückt werden. Bei einem angeführten Beispiel soll die Trägerfrequenz
bei etwa 100 kHz liegen und der größte Frequenzhub etwa ±50 kHz betragen. Bei dieser Dimensionierung
wird davon ausgegangen, daß der Frequenzbereich der Störsignale nicht wesentlich in das untere Seitenbandspektrum
der Trägerfrequenz hineinreicht. Die Empfangseinrichtung wird auf die Trägerfrequenz abgestimmt,
und es wird besonders darauf hingewiesen, daß Siebmittel vorgesehen sind, um höhere Frequenzen, z. B.
die Harmonischen des Trägers zu unterdrücken.
In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß das Störspektrum durch infrarote Störstrahlungsquellen
z. B. von Leuchtstofflampen, bis in den Bereich von 100 bis 200 kHz hineinreichen kann.
Die bekannten Empfangsschaltungen sind also weiterhin mit einer hohen Störanfälligkeit behaftet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
ein noch größeres Nutz-/Störsignalverhältnis in der Empfangseinrichtung zu ermöglichen als es bisher beim
bekannten Stand der Technik möglich war, das heißt, auch Störungen, de durch relativ hochfrequente
Infrarot-Störsignalquellen hervorgerufen werden, zu eliminieren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß empfangsseitig nur im oberen Bereich des
durch die zeitmodulierten Impulse erzeugten Frequenzspektrums liegende Frequenzbänder ausgewertet werden.
Eine zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist durch
eine mit einer Empfangsdiode in Reihe geschaltete Induktivität gekennzeichnet, welche mit der Kapazität
der Empfangsdiode einen auf eine im oberen Bereich des durch die zeitmodulierten Impulse erzeugten
Frequenzspektrums liegende Frequenz abgestimmten Schwingkreis bildet.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die alleinige Auswertung von Frequenzen, die im
oberen Teil des übertragenen Frequenzspektrums liegen, tieffrcquentc Störfrequcnzen ausgeblendet werden
können. Diese Selektionen können vorteilhafterweise in der Eingangsschaltung der Empfangseinrichtung
erfolgen: Die Empfangsdiode für die infrarote
Strahlung, beispielsweise eine Si-PIN-Diode, wird
bekanntlich in Sperrichtung betrieben und stellt eine nennenswerte Kapazität dar. Zur Erzielung einer
Breitbandigkeit bei Empfängern bekannter Art muß der Eingangswiderstand der nachfolgenden Verstärkerstufe
durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen herabgesetzt werden, wodurch Verstärkerverluste auftreten.
Bei einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem
nur ein schmal Frequenzband ausgewertet wird, kann
in vorteilhafter Weise die Sperrschichtkapazität durch eine Induktivität kompensiert werden, so daß am
Eingang der nachfolgenden Verstärkerstufe relativ hohe Signalspannungen auftreten, die insgesamt eine
geringere Gesamtverstärkung der Empfangseinrichtung bedingen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Fi g. 1 zeigt das Frequenzspektrum der ausgesandten
frequenzmodulicrtcn impulse.
F i g. 2 stellt das Blockschaltbild eines Empfängers für
die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
In Fig. 1 ist das Frequenzspektrum für eine Impulsfolge mit einer mittleren Frequenz von 50 kHz
dargestellt. Das ausgesandte Frequenzspektrum eines impulsgetasteten Senders ist ein Linienspektrum mit
Teilfrequenzen nahezu gleicher Amplitude bis zu einer Grenzfrequenz, die mit der Impulsdauer zusammenhängt.
Bei der beispielsweise genannten mittleren Impulsfolgefrequenz von 50 kHz ergeben sich noch
Frequenzen bis zu etwa 500 kHz. Die Einhüllende dieses Frequnzspektrums ist mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet.
Durch den selektiven Empfänger werden gemäß der Erfindung aus diesem Spektrum nur die höheren
Frequenzen ausgewertet; mit der Bezugsziffer 2 ist der
Frequenzgang der selektiven Eingangsschaltungsanordnung bezeichnet Die Bezugsziffer 3 kennzeichnet die
Begrenzung eines typischen Störspektrums, wie es durch infrarote Störstrahlungsquellen hervorgerufen
werden kann. Der Abstand der Maxima der Kurven 2 und 3 zeigen deutlich die durch das erfindungsgemäße
Verfahren hervorgerufene Verbesserung des Störab-Standes.
In Fig.2 wird das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den wichtigsten Oszillogrammen dargestellt.
Am Eingang der Empfangsschaltung liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes 4 mit der Empfangsdiode
5 und einer Induktivität 6. Diese drei Bauelemente bilden einen gedämpften Reihenschwing
kreis und sind so dimensioniert, daß sich die gewünschte Durchlaßkurve — in F i g. 1 mit der Bezugsziffer 2
gekennzeichnet — ergibt. Die gewünschte Bandbreite läßt sich leicht durch eine entsprechende Bemessung des
Widerstandes 4 beeinflussen. Die Resonanzfrequenz wird, wie bereits beschrieben, an das obere Ende des
Übertragungsbereiches der Lichtmodulation, das heißt in den oberen Bereich des durch die zeitmodulierten
Impulse erzeugten Frequenzspektrums gelegt. Am Ausgang des Schwingkreises entsteht durch jeden
Lichtimpuls 7 angeregt ein gedämpfter elektrischer Schwingungszug 8 von wenigen Perioden Dauer. Dieser
wird dem Verstärker 9 zugeführt, weicher über eine Rückführung 9.1 amplitudengeregelt ist- Hierdurch
entsteht am Ausgang des Verstärkers ein Spannungsverlauf mit angenähert konstanter Amplitude. Der
Diskriminator 10 enthält zunächst ein Amplitudensieb, das aus dem Schwingungszug einen möglichst ungestörten
Spannungsanteil 11 herausschneidet Auf diese Weise entstehen wieder kurze Impulse, die den
Sendeimpulsen 7 ähnlich sind. Durch einen Impulsformer, beispielsweise durch eine monostabile Kippschaltung,
werden diese Impulse verbreitert, wie im Oszillogramm 12 dargestellt und über ein Integrationsglied wird daraus die Niederfrequenz gewonnen, die
dem Niederfrequenzverstärker 13 und dann einem elektroakustischer! Wandler 14 zugeführt wird
Das erfindungsgemäße Empfang-verfahren ist sehr
leistungsfähig.
bereits ausgcfjhrt, liefert der
Schwingkreis am Eingang der Schaltungsanordnung bei Eintreffen der Lichtimpulse bereits eine ziemlich hohe
Spannung, die im allgemeinen weit oberhalo des Rauschpegels des Verstärkers 9 liegt Durch die
Selektion des Schwingkreises werden Fremdstörungen weitgehend ausgeblendet. Da bei der Breitband-Frequenzmodulation
die Zeithübe insbesondere bei tieferen Modulationsfrequenzen sehr groß urd außerdem die
Flankensteilheiten der Impulse hoch sind, ist das Verhältnis der Nutzzeithübe zu den Störzeithüben am
Eingang des Diskriminators sehr groß und dementsprechend ist auch der Störabstand der Niederfrequenz sehr
hoch.
Die Wirkungsweise des Diskriminators ist nur beispielsweise und sehr vereinfacht beschrieben, da die
Diskriminierungsverfahren als bekannt vorausgesetzt werden können. Das dargestellte Verfahren ^raucht
keineswegs ein Optimum darzustellen. Es können vielmehr alle Diskriminatoren verwendet werden, die
bei der Frequenzmodulation üblich sind: Es können Phasendiskriminatoren der verschiedensten Art wie
zum Beispiel PLL-Schaltungen zur Rwendung kommen.
Ferner kann es auch zweckmäßig sein, statt der Anfangsflanke der gedämpften Schwingung die zweite
Flanke zu detektieren, da diese Flanke die längste ist und deshalb den besten Störabstand ergibt Man kann
beispielsweise die erste Flanke ein Tor öffnen lassen und anschließend den Nulldurchgang der zweiten Flanke
auswerten. Schließlich kann es zweckmäßig sein, vor .dem Integrationsglied auf eine Treppenspannung
überzugehen, um die Anforderungen an die Integration so wHt wie möglich herabzusetzen.
Das Empfangsverfahren ist nicht auf die Frequenzmodulation beschrankt. Wegen der enge;i Verwandtschaft
von Frequenzmodulation und Phasenmodulation kann das Verfahren auch für phasenmodulierte Impulse
verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse mit einem Impuls-Pausenverhältnis
in der Größenordnung 1 :20 im ■>
optischen Bereich elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig
nur im oberen Bereich des durch die zeitmodulierten Impulse erzeugten Frequenzspektrums
liegende Frequenzbänder ausgewertet werden.
2. Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine mit einer Empfangsdiode in Reihe geschaltete Induktivität, welche mit der Kapazität der Empfangsdiode
einen auf eine im oberen Bereich des durch die zeitmodulierten Impulse erzeugten Frequenzspektrums
liegende Frequenz abgestimmten Schwingkreis bildet
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet curch eine Dämpfung des durch die
Kapazität der Empfängsdiode und die Induktivität gebildeten Schwingkreises, derart, daß durch die
zeitmoduiierten Impulse gedämpfte Schwingungszüge von wenigen Perioden angeregt werden. ^
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf die durch die Empfangsdiode und die Induktivität
gebildete selektive Eingangsschaltung nachfolgenden amplitudengeregelten Verstärker. ω
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansj/irüche, gekennzeichnet durch einen ein
Amplitudensieb enthaltenden Diskriminator zur Auswertung der Anfangstianken der von der
Eingangsschaltung gebildeten Schwingungszüge. '5
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ein
Amplitudensieb enthaltenden Diskriminator zur Auswertung der zweiten Flanken der von der
Eingangsschaltung gebildeten Schwingungszüge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772707743 DE2707743C3 (de) | 1977-02-23 | 1977-02-23 | Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772707743 DE2707743C3 (de) | 1977-02-23 | 1977-02-23 | Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2707743A1 DE2707743A1 (de) | 1978-08-24 |
DE2707743B2 true DE2707743B2 (de) | 1980-09-18 |
DE2707743C3 DE2707743C3 (de) | 1986-06-19 |
Family
ID=6001959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772707743 Expired DE2707743C3 (de) | 1977-02-23 | 1977-02-23 | Verfahren zur Übertragung von Informationen mittels zeitmodulierter Impulse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2707743C3 (de) |
Families Citing this family (1)
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US5596648A (en) * | 1994-04-07 | 1997-01-21 | Fast; Lawrence R. | Infrared audio transmitter system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2342345B2 (de) * | 1973-08-22 | 1975-09-11 | Norddeutsche Mende Rundfunk Kg, 2800 Bremen | Verfahren zur Übertragung der von einem Fernseh- oder Rundfunkempfänger empfangenen Ton-Information über einen breitgefächerten Lichtstrahl |
-
1977
- 1977-02-23 DE DE19772707743 patent/DE2707743C3/de not_active Expired
Also Published As
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---|---|
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