DE2708233A1 - Empfaenger fuer ein achtphasenmoduliertes traegersignal - Google Patents

Description

RCA 70333 Ks/Ri

U.S. Serial No: 661,522

Filed: February 26, 1976

RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Empfänger für ein achtphasenmoduliertes Trägersignal

Die Erfindung betrifft einen Empfänger für ein gesendetes Trägersignal, welches jeden der möglichen Werte von aufeinanderfolgenden 3-Bit-Zeichen durch jeweils eine besondere von acht Phasenlagen darstellt und welches mit der Folgefrequenz der Zeichen (der sogenannten ⁿZeichenfrequenz") amplitudenmoduliert ist. Ein solcher Empfänger kann in einem Modulator/ Demodulator-System (Modem) verwendet werden, worin eine Trägerwelle am senderseitigen Ende einer Übertragungsstrecke mit Information moduliert worden ist (z.B. im Modulatorteil eines Modems) und die Trägerwelle am empfängerseitigen Ende der Strecke demoduliert werden soll, um die Information wiederzugeben. Ein Empfänger des beschriebenen Typs mag dazu beitragen, daß die über einen vorhandenen Nachrichtenkanal begrenzter Bandbreite übertragbare Informationsmenge möglichst groß

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gemacht werden kann.

Ein Empfänger der erfindungsgemäßen Art ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachstehend . an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Achtphasen-Modulator/ Demodulators, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 2 zeigt in einem Schaubild den zeitlichen Verlauf von Signalen, die bei der Beschreibung der Arbeitsweise des Modems nach Fig. 1 erwähnt werden;

Fig. 3 zeigt Teile der Anordnung nach Fig. 1 in näheren Einzelheiten;

Fig. 4- zeigt Einzelheiten einer Ausführungsform eines in Fig. dargestellten veränderbaren Frequenzteilers;

Fig. 5 zeigt Einzelheiten einer Ausführungsform eines in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltenen Frequenzvervielfachers;

Fig. 6 zeigt Einzelheiten eines anderen in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltenen veränderbaren Frequenzteilers;

Der als Beispiel in Fig. 1 gezeigte Achtphasen-Modulator/Demodulator enthält einen Sendeteil mit einem Achtphasen-Modulator 10, dem Binärdaten in Serienform über eine Leitung 9 mit einer Geschwindigkeit von 250 Bit pro Sekunde zugeführt werden. Jede an den Modulator 10 gelieferte 3-Bit-Gruppe bewirkt, daß die Phase eines aus der Quelle 12 kommenden 2 900 Hz-Trägers in eine der Information dieser Gruppe entsprechende Phasenlage von acht verschiedenen Lagen geschoben wird. (Die dem Modulator zugeftihrten 3-Bit-Gruppen sind sogenannte "differenzcodierte" Darstellungen der Originaldaten, d.h. jede gesendete Bit-Gruppe

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stellt die Differenz zwischen der augenblicklichen und der vorangegangenen Bit-Gruppe dar). Die einzelnen Gruppen von jeweils 3 Bits können als einzelne "Zeichen" angesehen werden, und jede dem Modulator 10 zugeführte Dreiergruppe führt zur· Erzeugung einer entsprechenden "Zeichenperiode" von 12 ms, die etwa 35 Perioden des 2 900 Hz-TrSgers enthält, wie es in Pig. 2A schematisch dargestellt ist. Entsprechend ihrer Periode von 12 ms haben die Zeichen eine Folgefrequenz von 83 1/3 Hz. Das erste Drittel der Periodendauer jedes der als phasenmodulierter Träger vorliegenden Zeichen wir von einem Tor 14 durchgelassen, um eine Amplitudenmodulation mit der Zeichenfrequenz zu bewirken, wie es in Pig. 2B veranschaulicht ist. Dieses Signal wird über ein Filter 16 mit einem Durchlaßbereich von 2 900 + 50 Hz auf eine Ausgangsleitung 17 gegeben, die zu einer Übertragungseinrichtung (nicht dargestellt) führt. Das Filter 16 ist ein phasenlineares passives Bandfilter, dessen Übertragungsverhalten dazu führt, daß als Antwort auf den gemäß Fig. 2B amplitudenmodulierten Träger an seinem Ausgang eine Modulation gemäß einer potenzierten Kosinusfunktion erscheint. Dies dient dem Zweck, eine wechselseitige Beeinflussung der aufeinanderfolgenden Zeichen möglichst gering zu halten. Das vom Filter 16 abgegebene amplitudenmodulierte 2 900 Hz-Signal ist in Fig. 2C dargestellt.

Ein Kristalloszillator 18 mit einer Schwingfrequenz von

2 900 000 + 25 Hz wird sowohl im Sendeteil als auch im Empfangsteil des Modems verwendet. Das 2 900 000 Hz-Signal wird in einem Untersetzer (Frequenzteiler) 11 durch 125 und durch 8 geteilt, um bei 12 den 2 900 Hz-Träger zu erzeugen. Eine Teilung des 2 900 000 Hz-Signals durch 29, durch 400 und durch

3 führt zur Bildung eines 83 1/3 Hz-Signals, welches zur Festlegung der Zeichenperiode verwendet wird.

Eine von einem fernen Sender kommende phasenmodulierte Trägerwelle wird über eine Leitung 19 auf ein dem Filter 16 ähnliches

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Filter 21 mit einem Durchlaßbereich von 2 900 + 50 Hz gegeben und gelangt anschließend zu einem Amplitudendemodulator 20, der aus dem Träger eine 83 1/3 Hz-Welle extrahiert, wie sie in Fig. 2D gezeigt ist. Die extrahierte 83 1/3 Hz-Welle wird von einem Impulsgenerator 22 geformt und in eine 83 1/3 Hz-Impulsfolge umgewandelt. Diese Impulsfolge wird in einer Verzögerungseinheit 24 um etwa 4,2 ms (was etwa 35# der Zeichenperiode von 12 ms entspricht) gegenüber einer HuUtarvenfJanke des Trägers verzögert, so daß am Ausgang der Einheit 24 ein Signal erscheint, wie es in Fig. 2E dargestellt ist. Der Amplitudendemodulator 20 kann gemäß Fig. 3 aus einem hochverstärkenden AVB-Verstärker 102 (AVR = automatische Verstärkungsregelung), einem Operationsverstärker 104, einem Vollweggleichrichter 106 und einem auf 83 1/3 Hz abgestimmten zweistufigen aktiven Bandfilter 108 bestehen. Der Impulsgenerator 22 kann einen Operationsverstärker 110 enthalten, um die vom Demodulator 20 empfangene 83 1/3 Hz-ßinuswelle in Rechteckform zu bringen, sowie ein monostabiles Flipflop 112, welches auf die Vorderflanke der Rechteckwelle anspricht, um die 83 1/3 Hz-Impulsfolge zu erzeugen. Die 35#-Verzögerungseinheit 24 kann eine digital gesteuerte Verzögerungseinrichtung mit einem Zähler 114 sein, der mit einer Bezugsfrequenz betrieben wird, die über einen Untersetzer 116 vom 2 900 000 Hz-Oszillator 18 abgeleitet wird.

Der am Ausgang des Filters 21 erscheinende phasenmodulierte Träger wird außerdem einem übersteuerten Operationsverstärker 26 zugeführt, der jegliche Amplitudenmodulation wegnimmt und die sinusförmige 2 900 Hz-Trägerwelle in eine 2 900 Hz-Rechteckwelle umformt. Die 2 900 Hz-Rechteckwelle wird in einem Nadelimpulsgenerator 28 in eine Nadelimpulsfolge der Frequenz 2 900 Hz umgeformt, worin jeder Nadelimpuls eine Breite von etwa 344 Nanosekunden hat, die durch ein monostabiles Flipflop festgelegt werden kann (die Breite der Nadelimpulse kann andererseits auch über eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Verbindung durch die Periode des Kristalloszillators 18 bestimmt werden).

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Die von der Verzögerungseinheit 24 kommenden verzögerten Impulse, die mit einer Folgefrequenz von 83 1/3 Hz entsprechend der Zeichenperiode auftreten, werden einer Torschaltung 30 angelegt, um aus der vom Nadelimpulsgenerator 28 gelieferten 2 900 Hz-Nadelimpulsfolge jeweils einen Nadelimpuls pro Zeichenperiode auszublenden. Jeder der ausgeblendeten Nadelimpulse, die auf der Leitung 31 erscheinen und in Pig. 2F dargestellt sind, erscheint etwa 35% der Zeichenperiode (4,2 ms) nach dem Beginn eines der in Fig. 2D dargestellten zeichenfrequenten Impulse. Es hat sich gezeigt, daß an diesem Punkt die zu dem betreffenden Zeichen gehördende Phase eindeutig und praktisch ungestört durch die zu den benachbarten Zeichen gehörenden Phasen ist. Der auf der Leitung 31 erscheinende einzelne Nadelimpuls hat eine Phase, welche genau die während der betreffenden Zeichenperiode gewollte Phase des empfangenen Trägers darstellt. Die Phase jedes Nadelimpulses ist eine von acht verschiedenen Phasen zur Darstellung eines der acht verschiedenen dreistelligen Binärzeichen 000 bis 111. Diese ausgeblendeten Nadelimpulse werden nachstehend mit "Zeichen-Nadelimpulse" bezeichnet, sie haben jeweils eine Breite von 0,344 Mikrosekunden und erscheinen mit einer Folgefreauenz von 83 1/3 Hz bzw. einer Folgeperiode von 12 ms.

Der Empfangsteil des in Fig. 1 dargestellten Modems enthält ferner eine Kette aus Frequenzvervielfachern und Frequenzteilern, um an Ort und Stelle eine Bezugswelle zu erzeugen, deren Frequenz das Achtfache der Frequenz der 2 900 Hz-Trägerwelle beträgt und die frequenzsynchron mit der empfangenen 2 900 Hz-Trägerwelle gehalten wird. Das 2 900 000 Hz-Signal vom Kristalloszillator 18 wird über eine Leitung 33 einem veränderbaren Frequenzteiler (Untersetzer) 34 zugeführt, der die 2 900 000 Hz durch 16 468 + 30 teilt um eine Ausgangswelle einer Frequen« von etwa 176 Hz zu erzeugen. Der Teiler 34 enthält Einrichtungen, um den Divisor abhängig von angelegten Steuersignalen zu erhöhen und zu vermindern. Der Teiler 34 enthält einen die Perioden der ihm zugeführten

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2 900 000 Hz-Welle zählenden Zähler und liefert jedesmal beim Erreichen des Zählerstands 16 468 einen Ausgangsimpuls und stellt den Zähler anschließend zurück. Wenn dem Teiler 34 ein Frequenzerhöhungs-Steuersignal angelegt wird, werden diejenigen Zählerausgangssignale herangezogen, die jeweils nach einem Zählerstand erscheinen, der um so viel kleiner als der Wert 16 468 ist, daß die Ausgangsfrequenz des Teilers um einen Betrag erhöht wird, der in dem am Ende resultierenden 2 900 Hz-Bezugssignal zu einer Frequenzerhöhung von 0,3 Hz führt. Nachfolgende Steuersignale können eine weitere Erhöhung der Ausgangsfrequenz oder eine Verminderung der Ausgangsfrequenz bewirken.

Wie es ausführlicher in Fig. 4- dargestellt ist, kann der Frequenzteiler 34 einen vorwärtszählenden Zähler 120 enthalten, der die Perioden des 2 900 000 Hz-Eingangssignals zählt, bis er einen Stand von 16 428 erreicht, um dann über eine Leitung 121 einen weiteren Vorwärts-Zähler 122 einzuschalten und sich selbst über eine Leitung 123 abzuschalten. Der Zähler 122 zählt, bis seine an einen Vergleicher 124 gelegte Ausgangsgröße gleich einem in einem Vorwärts/Rückwärts-Zähler 126 gespeicherten Zählwert ist. Falls der im Zähler 126 gespeicherte Zählwert gleich 40 ist, liefert der Vergleicher einen Ausgangsimpuls, der über eine Leitung 127 die Zähler jedesmal zurückstellt, wenn die Zählerstände der Vorwärts-Zähler 120 und 122 zusammen die Summe 16 468 ergeben. Dies bedeutet eine Ausgangsfrequenz von etwa 352 Hz, die in einer weiteren Teilerstufe 128 auf 176 Hz halbiert wird. Der im Vorwärts/Rückwärts-Zähler 126 gespeicherte Zählwert kann mit jedem Impuls aus einem Verknüpfungsglied 76 um 1 erhöht und mit jedem Impuls aus einem Verknüpfungsglied 74 um 1 vermindert werden.

Die Frequenz von 176 Hz am Ausgang des Teilers 34 wird in einem harmonischen Frequenzvervielfacher 36 (Fig. 1) auf genau das Neunzehnfache, also auf etwa 3 345 Hz vervielfacht. Der Vervielfacher enthält ein aktives Bandfilter, welches die

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neunzehnte Harmonische aus der vom Teiler 34 gelieferten Rechteckwelle ableitet. Der Vervielfacher enthält ferner eine Vergleicherschaltung, um diese neunzehnte Harmonische in Rechteckform zu bringen. Die Ausgangsfrequenz des Vervielfachers 36 wird in einem weiteren Vervielfacher 38 mit 312 multipliziert. Dieser in Fig. 5 ausführlicher dargestellte Vervielfacher 38 enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator 130 für 1 044 000 Hz, einen 1:312-Uhtersetzer 132, um die Oszillatorfrequenz von 1 044 000 Hz auf 3 345 Hz herunterzuteilen, und einen Prequenzvergleicher 134, der die vom Vervielfacher 36 kommenden 3 345 Hz mit den vom Untersetzer 132 kommenden 3 345 Hz vergleicht und an seinem Ausgang 136 ein Steuersignal liefert, um die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators zu regeln.

Das vom Vervielfacher 38 kommende Signal der Frequenz 1 044 Hz wird einem veränderbaren Frequenzteiler 40 (Fig. 1) zugeführt, der normalerweise eine Frequenzteilung durch die Zahl 45 bewirkt, um eine Ausgangsfrequenz von 23 200 Hz zu liefern, die gleich dem Achtfachen der Trägerfrequenz von 2 900 Hz ist· Der veränderbare Teiler 40 enthält einen Zähler mit Ausgängen für die Zählerstände 43, 45 und 47. Normalerweise zählt dieser Zähler die Perioden des 1 044 000 Hz-Signals und liefert jedesmal beim Erreichen eines Zählwerts von 45 ein Ausgangssignal und wird gleichzeitig zurückgestellt. Wird jedoch über eine Leitung 59 ein Steuersignal der Bedeutung "Vorverschiebung" angelegt, dann wird der Zähler einmal bereits dann auf O zurückgestellt, wenn er von 1 bis 43 gezählt hat. Dies führt zu einer Vorverschiebung der Phase im 23 200 Hz-Ausgangssignal des Teilers. Andererseits hat ein über eine Leitung 63 angelegtes Steuersignal der Bedeutung "RückverSchiebung" zur Folge, daß der Zähler im veränderlichen Frequenzteiler einmal erst dann zurückgestellt wird, nachdem er von 1 bis 47 gezählt hat. Dies führt zu einer Rückverschiebung der Phase im 23 200 Hz-Ausgangssignal des Frequenzteilers.

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In einer Ausführungsform, die ausführlicher in Fig. 6 dargestellt ist, kann der Frequenzteiler 40 einen Zähler 142 enthalten, dessen Ausgänge mit einem Decodierer 144 verbunden sind. Der Decodierer liefert auf der Leitung 146 immer dann ein Ausgangssignal, wenn ein Zählerstand von 47 erreicht ist. Der Ausgang 146 wird normalerweise dazu herangezogen, den Zähler über ein UND-Glied 148 auf die Zahl 2 zurückzustellen. Das Glied 148 wird über ein NOR-glied 150 eingeschaltet, wenn keine Signale auf den Leitungen 59 und 63 anstehen. Unter dieser Bedingung zählt der Zähler 142 von 2 bis 47 und wirkt somit wie ein von O bis 45 zählender Zähler. Wenn auf der Leitung 59 ein Signal der Bedeutung "Vorverschiebung" ansteht, bewirkt ein Verknüpfungsglied 152, daß eine der Rückstellungen des Zählers auf die Zahl 4 erfolgt, so daß der Zähler einmal wie ein von O bis 43 zählender Zähler wirkt. Wenn auf der Leitung 63 ein Steuersignal der Bedeutung "Rückverschiebung" ansteht, dann wird der Zähler unter Vermittlung durch das Verknüpfungsglied 154 auf 0 zurückgestellt, so daß er einmal wie ein von O bis 47 zählender Zähler wirkt.

Das vom Frequenzteiler 40 (Fig. 1) kommende 23 200 Hz-Signal wird über eine Leitung 41 gekoppelt, um einen sogenannten "Frühimpulsgenerator" 42, einen sogenannten "Mittelimpulsgenerator¹¹ 44 und einen sogenannten "Spätimpulsgenerator" zu steuern, deren jeder eine Impulswelle mit einer Folgefrequenz von 23 200 Hz und einer Folgeperiode von etwa 0,043 ms erzeugt. Jeder der vom Generator 42 gelieferten "Frühimpulse", die in Fig. 2G dargestellt sind, belegt die ersten 0,016 ns der Periode. Die in Fig. 2H dargestellten "Mitteliepulse" vom Generator 44 belegen jeweils die mittleren 0,011 ms der Periode, und die in Fig. 21 dargestellten "Spätimpulse" vom Generator 46 belegen jeweils die letzten 0,016 ms der Periode. Die jeweils mit der Folgefrequenz von 23 200 Hz auftretenden Früh-, Mittel- und Spätimpulse werden in jeweils zugeordneten UND-Gliedern 48, 50 und 52 mit den mit einer Folgefrequenz von

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83 1/3 Hz auf der Leitung 31 erscheinenden Zeichen-Nadelimpulsen (Pig. 2F) verglichen, um die Phase der vom Frequenzteiler 40 gelieferten Bezugswelle von nominal 23 200 Hz zu steuern. Jeder Zeichen-Nadelimpuls hat eine Dauer von etwa 0,0003^4 ms und erscheint ungefähr 278 Mal weniger häufig als die Frühimpulse, die Mittelimpulse und die Spätimpulse.

Wenn ein Zeichen-Nadelimpuls zu einer Zeit erscheint, während der das Verknüpfungsglied 48 durch einen vom Generator 42 kommenden Frühimpuls eingeschaltet ist, wird dieser Nadelimpuls vom Glied 48 an den Setzeingang eines Flipflops 54 durchgelassen. Nach einer durch eine Verzögerungseinheit 56 bewirkten Verzögerung von etwa 0,69 ms läuft der Zeichen-Nadelimpuls durch ein UND-Glied 58, welches durch den Setzausgang des Flipflops 54 eingeschaltet worden ist. Der daraufhin auf der Leitung 57 erscheinende Nadelimpuls ist als Befehl "Vorverschiebung¹¹ zu werten und wird über die Leitung 59 an den veränderbaren Frequenzteiler 40 gelegt, um den darin enthaltenen Zähler zu veranlassen, sich einmal bereits nach Zählung von 1 bis 43 auf O zurückzustellen und dann jeweils wieder bis 45 zu zählen. Dies hat zur Folge, daß die Phase des vom Frequenzteiler 40 gelieferten Signals von nominell 23 Hz um 2 Mikrosekunden vorverschoben wird.

Wenn ein Zeichen-Nadelimpuls zu der Zeit erscheint, während der das Verknüpfungsglied 52 durch einen vom Generator 46 gelieferten Spätimpuls eingeschaltet ist, dann wird dieser Nadelimpuls vom Glied 52 an den Setzeingang eines Flipflops 60 durchgelassen. Nach einer Verzögerung von 0,69 ms läuft der Nadelimpuls durch ein UND-Glied 62, das vom Setzausgang des Flipflops 60 eingeschaltet worden ist. Der daraufhin auf der Leitung 61 erscheinende Nadelimpuls ist als Befehl "Rückverschiebung¹¹ zu werten und wird über die Leitung 63 dem veränderbaren Frequenzteiler 40 zugeführt, um den darin enthaltenen Zähler zu veranlassen, sich einmal erst nach Zählung von 1 bis 47 auf O zurückzustellen und anschließend jeweils wieder bis

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45 zu zählen. Dies führt dazu, daß die Phase des vom Frequenzteiler 40 gelieferten Signals der Nominalfrequenz von 23 200 Hz um 2 Mikrosekunden rückverschoben wird.

Wenn ein Zeichen-Nadelimpuls zu derjenigen Zeit erscheint, während der das Verknüpfungsglied 50 durch einen vom Generator 44 gelieferten Mittelimpuls eingeschaltet ist, wird dieser Nadelimpuls vom Glied 50 zu den Lösch- bzw. Rücksetzeingängen der Flipflops 5^ und 60 durchgelassen. Unter dieser Bedingung ist das vom Frequenzteiler 40 gelieferte 23 200 Hz-Bezugssignal mit dem an der Leitung 19 empfangenen 2 900 Hz-Eingangssignal phasensynchronisiert, und die den Divisor darstellende Zahl 45, bis zu der der im Frequenzteiler 40 enthaltene Zahler zählt, wird in keiner Richtung geändert.

Die von den Verknüpfungsgliedern 58 und 62 gegebenenfalls durchgelassenen und im beschriebenen Phasenregelkreis verwendeten Nadelimpulse werden außerdem in einem gleichzeitig arbeitenden Frequenzregelkreis verwendet. Die Nadelimpulse von beiden Verknüpfungsgliedern 58 und 62 werden über ein ODER-Glied 64 auf die Signaleingänge eines vorwärts- und rückwärtszählenden "Vorverschiebungs¹¹ -Zählers 66, eines "Schwellen"-Zählers 68 und eines vorwärts- und rückwärtszählenden "Rückverschiebungs"-Zählers 70 gekoppelt. Der vom Ausgang des Gliedes 58 auf die Leitung 57 gegebene Nadelimpuls wird einem Setzeingang S eines zählersteuernden Flipflopschalters 72 zugeführt. Der vom Ausgang des Verknüpfungsgliedes 62 auf die Leitung 61 gegebene Nadelimpuls wird einem Rücksetzeingang R des Flipflopschalters 72 zugeführt. Wenn das Flipflop 72 gesetzt ist, veranlaßt sein auf der Leitung 71 erscheinendes Ausgangssignal den ⁿVorverschiebungs"-Zähler 66, vorwärtszuzählen, während das auf der Leitung 73 erscheinende Flipflop-Ausgangs signal den ^MRückverschiebungs"-Zähler 70 veranlaßt, rückwärts zu zählen. Wenn andererseits das Flipflop 72 zurückgesetzt ist, veranlaßt sein auf der Leitung 71 erscheinendes Ausgangssignal den ⁿVorverschiebungs^w-Zähler 66 zur Rückwärts-

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zählung, während das auf der Leitung 72 erscheinende Flipflop-Ausgangssignal den "Rückverschiebungs^M-Zähler 70 zur Vorwärtszählung veranlaßt.

Diese kreuzweise Kopplung mit den Zählern 66 und 70 hat zur Folge, daß der jeweilige Stand des ⁿVorverschiebungs"-Zählffs 66 die Anzahl der Vorverschiebungs-Nadelimpulse minus der Anzahl der Rückverschiebungs-Nadelimpulse anzeigt. In ähnlicher Weise zeigt der Stand des "Rückverschiebungs"-Zählers 70 an, um wie viel die Anzahl der Rückverschiebungs-Nadelimpulse größer ist als die Anzahl der Vorverschiebungs-Nadelimpulse. Der ^wVorverschiebungsⁿ-Zähler 66 gibt bei 67 ein Ausgangssignal ab, wenn sein Stand eine Zahl wie z.B. 300 übersteigt. Der ⁿRückverschiebungs^w-Zähler 70 gibt bei 71 ein Ausgangssignal ab, wenn sein Stand eine Zahl wie z.B. 495 übersteigt. Der ⁿSchwellenⁿ-Zähler 68 liefert bei 69 ein Ausgangssignal, wenn die Summe der Vorverschiebungs-Nadelimpulse und Rückverschiebungs-Nadelimpulse eine Zahl wie z.B. 900 übersteigt. Die Ausgänge der drei Zähler 66, 68 und 70 werden alle 9 Sekunden einmal in den UND-Gliedern 74 und 76 geprüft. Eine Quelle, welche die hierzu notwendigen neunsekündlichen Taktimpulse an einer Klemme 73 liefert, kann aus Binärzählern bestehen, die mit einem vom 2 900 000 Hz-Ausgangssignal des Kristalloszillators abgeleiteten Bezugssignal betrieben werden.

Wenn das UND-Glied 74· über die Leitung 67 ein Signal vom ^wVorverschiebungs^w-Zähler 66 und über die Leitung 69 ein Signal vom ⁿSchwellenⁿ-Zähler 68 empfängt und einer der neunsekündlichen Taktimpulse über die Leitung 75 vom Ausgang 73 einer herkömmlichen ausgebildeten Quello (nicht dargestellt) einläuft, dann gibt dieses Verknüpfungsglied ein Signal an den veränderbaren Frequenzteiler 34, welches den Divisor dieses Teilers vermindert und eine leichte Erhöhung der nominell 177 Hz betragenden Ausgangsfrequenz des Teilers bewirkt. Wenn andererseits das UND-Glied 76 über die Leitung 71 ein Signal

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Λ*

vom "Rückverschiebungs"-Zähler 70 und über die Leitung 69 ein Signal vom "Schwellen"-Zähler 68 empfängt und einer der neunsekündlichen Taktimpulse über die Leitung 75 einläuft, dann liefert dieses Verknüpfungsglied ein Signal an den veränderbaren Frequenzteiler 34·, welches den Divisor dieses Teilers erhöht und eine leichte Verminderung der nominell 177 Hz betragenden Ausgangsfrequenz des Teilers bewirkt. Nachdem die Ausgangssignale der Zähler auf diese Weise verarbeitet sind, werden die Zähler nach einer von einer Verzögerungseinheit 84· bewirkten leichten Verzögerung auf O zurückgestellt.

Wenn der "Schwellen"-Zähler 68 während der 9 Sekunden dauernden Zählperiode nicht den Stand 900 erreicht, dann ist die 23 200 Hz-Ausgangsfrequenz der Vervielfacher- und Teilerkette ausreichend gut mit dem empfangenen 2 900 Hz-Trägersignal frequenzsynchronisiert. Die UND-Glieder 74· und 76 bleiben dann ausgeschaltet, und der Divisor im Frequenzteiler 34- braucht und kann nicht geändert werden.

Der Betrieb des beschriebenen Frequenzregelkreises ist teilweise vom Betrieb des zuvor beschriebenen Phasenregelkreises abhängig. Der Frequenzregelkreis muß "wissen", in welche Richtung die Bezugsfrequenz geändert werden soll, um eine Frequenzsynchronisation mit dem Zeichen-Nadelimpuls zu erreichen. Wenn das System nicht im frequenzsynchronisierten Zustand läuft, wäre es denkbar,daß die Zeichen-Nadelimpulse genau so oft mit den Frühimpulsen wie mit den Spätimpulsen zusammenfallen, so daß der "Vorverschiebungs"-Zähler 66 die gleiche Anzahl von Impulsen wie der "Rückverschiebungs"-Zähler 70 empfangen würde. Dies ist jedoch in Wirklichkeit nicht der Fall, und zwar infolge der Wirkung des Phasenregelkreises, wie es nachstehend erläutert wird.

Wenn die 23 200 Hz-Frühimpulswelle und die Spätimpulswelle außer Frequenzsynchronisierung sind, verschieben sich diese

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gemeinsam gegenüber den Zeichen-Nadelimpulsen in der einen oder der anderen Richtung, je nachdem, ob die 23 200 Hz-Bezugsimpulswellen zu hohe oder zu niedrige Frequenz haben.

Es sei der Fall betrachtet, daß die Frequenz der Bezugsimpulswellen zu niedrig ist. Wenn der 0,016 ms breite Frühimpuls den 0,00054 ms breiten Zeichen-Nadelimpuls überlappt, dann erfolgt die resultierende Phasenkorrektur in Richtung einer Vorverschiebung der Phase der Bezugswellen, was dazu führt, daß die Anzahl der Überlappungen der Frühimpulse mit den Zeichen-Nadelimpulsen höher wird. Wenn andererseits die 0,016 ms breiten Spätimpulse die 0,00034· ms breiten Zeichen-Nadelimpulse überlappen, dann geht die resultierende Phasenkorrektur im Sinne einer Rückverschiebung der Phase, und dies führt dazu, daß die Anzahl der Überlappungen der Spätimpulse mit den Zeichen-Nadelimpulsen abnimmt. Dieser Mechanismus hat zur Folge, daß im Falle einer zu niedrigen Frequenz der Bezugsimpulswellen den Zählern 66 und 70 im Frequenzregelkreis mehr Vorverschiebungs-Impulse als Rückverschiebungs-Impulse zugeführt werden. Im Falle einer zu hohen Frequenz der Bezugsimpulswellen ist die Wirkung umgekehrt.

Wenn Phasensynchronisierung und Frequenzsynchronisierung erreicht sind, ist die Frequenz des Bezugssignals am Ausgang des veränderbaren Frequenzteilers 40 mit ihren 23 200 Hz genau achtmal so hoch wie die Frequenz des bei 19 empfangenen 2 900 Hz-Trägersignals. Die Frequenz des empfangenen Trägers kann sich in Wirklichkeit im Bereich von 2 900 + 5 Hz bewegen, und dementsprechend mag sich die Frequenz des Bezugssignals über einen Bereich von 23 200 + 40 Hz erstrecken. Das 23 Hz-Bezugssignal ist mit dem empfangenen 2 900 Hz-Träger mit Hilfe jeweils eines einzelnen Nadelimpulses synchronisiert worden, der aus der 2 900 Hz-Nadelimpulswelle während jeder Zeichenperiode ausgeblendet worden ist. Die ausgeblendeten Nadelimpulse, die mit der Zeichenfrequenz von 83 I/3 Hz er-

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scheinen, haben während aufeinanderfolgender Zeichenperioden irgend eine von acht verschiedenen Phasen entsprechend der 3-Bit-Binärinformation, die dem 2 900 Hz-Träger im Sender als Phasenmodulation aufgeprägt worden ist. Das 23 200 Hz-Bezugssignal hat eine stabile feste Phase, die unabhängig von der informationshaltigen Phasenmodulation ist, und zwar aus folgenden Gründen: Die zur Phasensynchronisierung der 23 200 Hz-Bezugswelle verwendeten phasenmodulierten Nadelimpulse haben acht mögliche diskrete Phasen, und die Nadelimpulse werden zur Phasensynchronisierung einer Bezugswelle benutzt, deren Frequenz achtmal so hoch wie die Frequenz des empfangenen Trägers ist, von dem die Nadelimpulse abgeleitet werden. Die acht Phasen des empfangenen 2 900 Hz-Trägers, von dem die Nadelimpulse abgeleitet werden, korrespondieren mit acht aufeinanderfolgenden Perioden der 23 200 Hz-Bezugswelle. Daher kann ein Nadelimpuls, der irgend eine der acht Phasenlagen hat, zum Zwecke der Synchronisierung der 23 200 Hz-Bezugswelle mit einer entsprechenden von acht aufeinanderfolgenden Perioden dieser Welle verglichen werden, wobei es ohne Einfluß auf die Phase der synchronisierten 23 200 Hz-Bezugswelle ist, welche der acht vorgesehenen Phasenlagen der Nadelimpuls einnimmt.

Die vom veränderbaren Frequenzteiler 40 gelieferte 23 200 Hz-Bezugswelle wird über die Leitung 77 einem herkömmlichen 1:8-teilenden Phasenzähler 78 zugeführt, der drei Bits auf drei entsprechenden Leitungen liefert, um die acht Phasen in der Zählfolge 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 und 111 darzustellen. Diese aufeinanderfolgenden acht Phasen der Bezugswelle werden in einem herkömmlichen Phasendetektor 80 mit den über eine Leitung 81 zugeführten Zeichen-Nadelimpulsen verglichen. Der Phasendetektor 80 liefert bei 83 Ausgangssignale, die jede der vom Zähler 78 kommenden acht Phasen darstellen, welche zeitlich mit einem Zeichen-Nadelimpuls zusammenfallen. Jede der bei 83 erscheinenden codierten Zahlen

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O bis 7 wird anschließend mittels einer nicht dargestellten Einrichtung in eine Serienfolge von drei Bits auf einer Leitung umgesetzt, um einem Zeit-Demultiplexer zugeführt zu werden und dann in einem Nachrichtendrucker wie z.B. einem Fernschreiber verarbeitet zu werden.

Der vorstehend als Beispiel beschriebene Modem enthält Filter 16 und 21, die ein Frequenzband von 2 900 + 50 Hz durchlassen. Er arbeitet mit einem Träger, der mit einer Zeichenfolgefrequenz von 83 1/3 Hz amplitudenmoduliert ist. Dieser Modem hat eine Übertragungskapazität von vier 75-Baud-Fernschreibkanälen, was 250 Bit pro Sekunde entspricht. Der Modem kann jedoch auch mit Filtern 16 und 21 aufgebaut werden, die ein Frequenzband von 2 900 + 100 Hz durchlassen, und mit einer Zeichenfolgefrequenz von 166 2/3 Hz betrieben werden. In diesem Fall hat er eine Übertragungskapazität von acht 75-Baud-Fernschreibkanälen, was 500 Bit pro Sekunde entspricht« Bei dieser Geschwindigkeit beträgt die entsprechende Zeichenperiode 6 ms und enthält ,jeweils 18 Perioden des Trägers. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 22 wird in diesem Fall um 2,1 ms (etwa 35# der Zeichenperiode) verzögert. Jeder Zeichen-Nadelimpuls erscheint etwa 139 Mal weniger häufig als jeder der Früh-, Mittel- und Spätimpulse.

Die Vorteile der Erfindung können natürlich auch mit anderen geeigneten Werten für die Trägerfrequenz, die Frequenzbandbreite, die Zeichengeschwindigkeit, usw. erzielt werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   (iy Empfänger für ein gesendetes Trägersignal, welches jeden der möglichen Werte von aufeinanderfolgenden 3-Bit-Zeichen durch jeweils eine besondere von acht Phasenlagen darstellt und welches mit der Folgefrequenz der Zeichen (Zeichenfrequenz) amplitudenmoduliert ist, gekennzeichnet durch:

   einen Amplitudendemodulator (20), der aus dem empfangenen Träger eine mit der Zeichenfrequenz auftretende Impulswelle ableitet;

   eine von der zeichenfrequenten Impulswelle gesteuerte Einrichtung (22 bis 30), die während jeder Zeichenperiode einen Nadelimpuls erzeugt, der die Phase einer Periode des in dieser Zeit empfangenen Trägers hat;

   eine Einrichtung (18, 34 bis 46) zur lokalen Erzeugung von Bezugswellen;

   eine Phasensynchronisierungseinrichtung (48 bis 63), die jeden Nadelimpuls mit den Bezugswellen vergleicht und die Phase der Bezugswellen korrigiert, wenn sie außer Phase mit dem empfangenen Träger sind;

   eine Frequenzsynchronisierungseinrichtung (48 bis 76, 84), die auf in der Phasensynchronisierungseinrichtung erzeugte Korrektursignale anspricht, um die Frequenz der Bezugswellen zu korrigieren, wenn sie außersynchron mit dem empfangenen Träger ist;

   eine Demodulationseinrichtung (77 bis 81), welche jeden Nadelimpuls mit der Bezugswelle vergleicht, um die zugehörige Zeichenphase und die entsprechenden drei Bits des Zeichens zu ermitteln.
2. 2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswellen eine Frequenz haben, die gleich dem Acht-

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   ORIGINAL INSPECTED

   ob

   fachen der Frequenz des empfangenen Trägers ist, um die zeitliche Lage der acht Phasen des empfangenen Trägers darzustellen.
3. 3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswellen eine Demodulations-Bezugswelle, eine aus früheren Impulsen bestehende Bezugswelle und eine aus späteren Impulsen bestehende Bezugswelle enthalten.
4. 4. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasensynchronisierungseinrichtung (48 bis 63) eine Anordnung (58, 62) enthält, die jeden Nadelirapuls mit der aus den früheren Impulsen bestehenden und der aus den späteren Impulsen bestehenden Bezugswelle vergleicht und für jeden Koinzidenzfall eine Vorverschiebung bzw. eine Rückverschiebung der Phase der Bezugswellen bewirkt.
5. 5. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsynchronisierungseinrichtung (48 bis 76, 84) eine Anordnung (64 bis 76) enthält, üb die Koinzidenzen der Nadelimpulse mit den besagten früheren Impulsen zu zählen und die Koinzidenzen der Nadelimpulse mit den besagten späteren Impulsen zu zählen und beide Zählwerte miteinander zu vergleichen und im Falle einer Ungleich heit die Frequenz der Bezugswellen zu erhöhen bzw. zu vermindern.
6. 6. Empfänger nach Axtspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nadelimpuls aus einer Periode des Trägers abgeleitet ist, die etwa 35$ der Zeitdauer einer Zeichenperiode nach einer Flanke der Träger-Hüllkurve erscheint.

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