DE2854882C2

DE2854882C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren der Polarität eines Nachrichtensignals

Info

Publication number: DE2854882C2
Application number: DE2854882A
Authority: DE
Inventors: Laurence Leroy Atkinson N.H. Sheets
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1984-10-18
Also published as: SE7812923L; DE2854882A1; FR2412993A1; CH640677A5; CA1120119A; NL7812516A; JPS5492003A; GB2011228B; GB2011228A; BE872892A; IT7869930A0; US4176248A

Description

A (cos ftini + B cos 2t(>nt)

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aufweist, wobei A ein Maßstabsfaktor und B eine Proportionalitätskonstantc sind,

eine Zusammenfassungscinrichlung (16). die das asymmetrische Signal vor der Übertragung zum Nachrichtensignal hinzufügt,
und daß empfangseitig vorgesehen sind:
eine Trenneinrichtung (21) zum Trennen des asymmetrischen Signals vom Nachrichtensignal, ein Polaritätsdeteklor(25)zum Ermitteln der Polarität des empfangenen asymmetrischen Signals und eine auf den Polaritätsdetcktor (25) ansprechende Polaritätskorrektureinrichuing (19) zum Invertieren des Nachrichiensignals, wodurch die Polarität eines m> empfangenen invertierten Signals korrigiert worden kann.

b. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Polaritatsdctektor aufweist: h^r>

einen Positivspitzendetektor (29) mil einem Ausgangssignal das proportional zur Amplitude der positiven Spitzenwerte lies empfangenen asymmetri

schen Signals ist,

einen Negativspitzendetektor (31) mit einem Ausgangssignal, das proportional zur Amplitude der negativen Spitzenwerte des empfangenen asymmetrischen Signals ist,

und eins mit den Spitzendetektoren verbundene Mitllungseinrichtung (33, 34) für die Erzeugung eines Ausgangssignals, das die Polarität der größeren der Spitzenwertamplituden angibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Polaritätsdetektor aufweist: ein erstes Bandpaßfiltcr (26), das die Grundkomponente des asymmetrischen Polaritätssignals durchläßt:

ein zweites Bandpaßfilter (27), das die zweite harmonische Komponente des asymmetrischen Signals durchläßt:

und eine mit dem ersten und mit dem zweiten Filter verbundene Spilzenwertkoinzidenzanordnung (152, 153, 154, 156, 157_; 159, 162, 163) zur Anzeige des Zusammenfalten von Spitzenwerten gleicher Polarität der Grundkomponente und der zweiten harmonischen Komponente.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Identifizieren der Polarität eines übertragenen Nachrichtensignals.

Bei Langstreckenübertragungssystemen, bei denen ein typischer Übertragungsweg eine beträchtliche Anzahl Koppclelemente und Rangierverbindungen aufweist, einschließlich einer automatischen Schutzkopplung auf Rcscrvccinrichtungcn. kanp das übertragene Signal zu leicht invertiert werden. Das heißt, bei Telefongesprächen können die a- und b-Verbindungen leicht umgekehrt werden. Für viele Signale, wie analoge Sprachsignale, ist eine Umkehr unproblematisch, da das Signal vollständig symmetrisch ist. Bei anderen Signalen, wie Fernschsignalen, ist das Signal polarisiert, kann die Polarität wegen der unsymmetrischen Eigenschaften des Signals selbst jedoch erkannt werden. In der US-PS 28 20 181 ist eine Schaltung zum Ermitteln und Korrigieren der Polarität eines Nachrichtensignals in Form eines Fernsehsignal beschrieben.

Digitalsignale andererseits weisen für die Übertragi^ln.g oft symmetrische Wellcnformen auf. Ihre Empfindlichkeil gegenüber a-£>-Umkchrungen hängt jedoch von ihren speziellen Dekodieralgorithmen ab. Einige wirksame Digiialkodicrmethoden erzeugen eine symmetrische Spannungswcllenform für die Übertragung, benutzen jedoch einen unsymmetrischen Dekodieralgorithmus. Solche Kodiermethoden erfordern daher für eine korrekte Dekodicrung ein nichtinverlicrtcs Signal, auch wenn die Polarität des Signals selbst nicht erkennbar ist.

Die US-PS 3b 29 505 zeigt eine Nachrichtenübertragungsanordnung für analoge Sprachsignale, bei der dem analogen Sprachsignal ein Adreßsignal in l'orm von Impulsen hinzugefügt wird. Die Impulse werden durch Frequenzumtastung kodiert und dann vor der Modulation auf das analoge Sprachsignal addiert. Insoweit ist es also aus dein Stand der Technik bekannt, aus Haupt-

und Hilfsinformationssignalen bestehende Informationssignale dadurch sicher zu empfangen, daß die Hilfsinformationssignale senderseitig und empfangsseitig zusätzlichen Modulations- bzw. Demodulationseinrichtungen zugeführt werden. Allerdings werden die Hilfssignale hierbei nicht zum identifizieren und Korrigieren der Polarität von Datensignaien verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen Verlust der Polaritätsinformation auf dem Nachrichtenübertragungsweg durch sichere Identifizierung der Polarität des übertragenen Nachrichtensignals vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Summieren eines ersten Signals und eines zweiten Signals ein asymmetrisches Signal (im folgenden auch als, Polaritätssignal bezeichnet) erzeugt wird, daß in jedem Halbzyklus des ersten Signals gleiche Energie, jedoch unterschiedliche Amplituden besitzt, daß das asymmetrische Signal vor der Übertragung zum Nachrichtensignal hinzugefügt wird, um die Polarität des Nachrichtensignals zu markieren, und daß nach der Übertragung mit der Polarität des asymmetrischen Signals die Polarität des übertragenen Nachrichtensignals identifiziert wird.

Zur Durchführung des Verfahrens schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sendeseitig vorgesehen sind:
eine Poiaritätssignalgeneratoranordnung zur Erzeugung eines asymmetrischen Signals der Frequenz ω», das im wesentlichen die Form

A (cos OM + B cos 2cüot)

aufweist, wobei A ein Maßstabsfaktor und B eine Proportionalitätskonstante sind,

eine Zusammenfassungseinrichtung, die das asymmetrische Signal vor der Übertragung zum Nachrichtensignal hinzufügt,

und daß empfangseitig vorgesehen sind:
eine Trenneinrichtung zum Trennen des asymmetrischen Signals vom Nachrichtensignal,
ein Polaritätsdctektor zum Ermitteln der Polarität des empfangenen asymmetrischen Signals und
eine auf den Polariiätsdetektor ansprechende Polarilätskorrektureinrichtung zum Invertieren des Nachrichtensignals, wodurch die Polarität eines empfangenen invertierten Signals korrigiert werden kann.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Polarität eines übertragenen Nachrichtensignals ohne Erhöhung der Übertragungsbandbreite identifiziert und korrigiert werden kann.

Außerdem kann die Identifizierung und Korrektur der Polarität eines übertragenen Nachrichtensignals ohne Stören des Nachrichtensignals erfolgen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein vorbestimmtes Polariiätssignal zum Nachrichtensignal hinzugefügt wird, ohne daß eine zusätzliche Frequenzzuweisung erforderlich ist.

Ferner ist mit der vorliegenden Erfindung eine einfache und billige Methode und Vorrichtung zum Identifizieren und Korrigieren der Polarität übertragener Digitalsignale erreicht worden.

Im folgenden \vi;-H die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Reihe vor Spannung-Zeil-Darstellungen zur Erläuterung der Erzeugung eines Polaritätssignals, das bei der Ausführung der Erfindung verwendbar ist; F i g. 2 ein Diagramm, teils in Blockform, teils in schematischer Form, einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig.3 ein Schaltbild eines Polaritätssignalgenerators für die Erzeugung des Polaritätssignals nach F i g. 1;

Fig.4 ein Schaltbild eines Polaritätssignaldetektors, der bei der Ausführung der Erfindung verwendbar ist:

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines anderen Polaritätssignaldeteklors, der bei der Praktizierung der Erfindung ίο verwendbar ist; und

F i g. 6 eine Reihe von Spannung-Zeit-Darstellungen, die dem leichteren Verständnis der Arbeitsweise des Polaritätssignaldetektors nach F i g. 5 dienen.

Um am brauchbarsten zu sein, sollte ein Polaritätssignal, das einem digitalen Nachrichtensignal vor der Übertragung hinzugefügt werden soll, mehrere Eigenschaften haben:

1. Es muß .;u Null Volt unsymmetrisch sein;
2. es darf das Digitalsignal nicht st(- «n, um die NahrichtenwiedergewinnuRg nicht zu beh'ndem;

3. es sollte ein sehr enges Band besetzen, damit es nicht erforderlich wird, eine zusätzliche Frequenz zuzuweisen oder Informationsbits aus der Bitfolge herauszunehmen;

4. es sollte einfach und billig zu erzeugen und festzustellen sein.

Ein typisches asymmetrisches Signal, das alle diese jo Eigenschaften aufweist, wenn es gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung als ein Polaritätssignal verwendet wird, ist die Summe aus einem Kosinus und dessen zugehöriger zweiter Harmonischen, die ausgedrückt werden kann als:

ν = A (coscoat + Bcos2cüol).

Die drei Kurven in F i g. 1 zeigen die Eigenschaften dieses besonders brauchbaren Polaritätssignals. Sie sind für B = I dargestellt.

Kurve a ist eine einfache Sinuswelle ν = cos ϋλ>ν.
Kurve b ist die leicht erzeugbare zweite Harmonische der Kurve a, nämlich ν = cos 2coot;
Kurve c ist das Polaritätssignal ν = cosc^t + cosiest, das sich ergibt, wenn die Signale der Kurven a und b zusammen addiert werden.

Da das Polaritätssignal eine Bandbreite von lediglich einer Oktave belegt, kann es zum digitalen Nachrichtensignal in einem Teil des Frequenzspektrums hinzugefügt werden, das von sehr geringer Datensignalenergie belegt ist. Beispielsweise erzeugt in einer Datenübertrzgungsanlage, bei der das Band von 0 bis 5 KHz von sehr geringer Energie belegt wird, ein Grundton von 1500Hz, der zu dessen zweiter Harmonischen von 3000 Hz hinzugefügt ist, ein Polaritätssignal, das zu den Datensignaien ohne Störung hinzugefügt werden kann. Die Amplitude des Polaritätssignals muß natürlich kleiner sein als die hai ^e Amplitude der digitalen Nachrichtenbits, d. h, kleiner als die Augenhöhe. Das Poiaritätssi-

bo gnal belegt somit Frequenz- und Amplitudenraum im zulässigen Rauschband.

Die Asymmetrie des Polaritätssignals, die eine Wiedergewinnung der Polaritätsinformation durch eine Mittlung des positiven und des negativen Spitzenwertes

n5 erlaubt, kann man leicht sehen. Wenn die Amplituden der Komponenten Mi und 2m\ gleich sind und wenn deren positive Spitzen genau in Phase sind, ist die Amplitude der positiven Spitzen des zusammengesetzten Poiari-

tätssignals 1.78 mal so groß wie die Amplitude der negativen Spitzen. Da das übliche Rauschen symmetrisch ist. kann die Polaritätsinformation durch die Spitzenmiulungsmethode aus beträchtlichem Rauschen wiedergewonnen werden. Man beachte jedoch, daß die relativen Phasen des Grundsignals der Kurve ;i und dessen /weiter Harmonischen gemäß Kurve b wichtig für die Erzeugung des Polaritätssignals nach Kurve c sind. Wenn die Komponente der zweiten Harmonischen in irgend einer Richtung um 90" verschoben wird, wird das zusammengesetzte Polaritätssignal symmetrisch und geht die Polaritätsinformation verloren. Dies hat zwei wichtige Folgen. Erstens sollte die Frequenz dieses Polaritätssignals ausreichend oberhalb des unteren Grenzfrequenzpunktes des Übertragungssystems gehalten werden, um eine ernsthafte Phasenverschiebung der /weiten Harmonischen gegenüber der Grundkomponentc zu verhindern. Bei einem von 120 Hz bis 386 KHz reichenden System arbeiten die beiden Frequenzen 1500 Hz und 3000 Hz zufriedenstellend. Zweitens macht die notwendige Phasenbeziehung zwischen den zwei Komponenten des Polaritätssignals einen digitalen Nachweis der Polaritätsinformation möglich, selbst beim Vorhandensein eines großen Rauschunteiis.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der das Polaritätssignal nach Fig. I verwendet wird, ist in Blockdarstellung in F i g. 2 gezeigt. Ein Oszillator 11 erzeugt eine Sinusgrundwellc mit einer Frequenz too. Ein an den Ausgang des Oszillators 11 angeschlossener Frequenzverdoppler 12 erzeugt eine Sinuswelle mit der Frequenz 2λλ>. Die Ausgangssignale von Oszillator 11 und Frequenzverdoppler 12 werden in einem Addierer 13 kombiniert, um das zusammengesetzte Polariiätssignal zu erzeugen. Ein an den Ausgang des Addierers 13 angeschlossenes Tiefpaßfilter 14 entfernt alle höheren Harmonischen. Das digitale Nachrichtensignal und das Poiaritätssignai vom Tiefpaßfilter 14 werden beide zu einem Sender 16 geführt und über irgendein Standardmedium zum Empfänger 17 übertragen.

In einem analogen Empfänger 17 werden das digitale Nachrichtensignal und das Polaritätssignal über einen Leiter 18 an ein Umkchrrelais 19 geliefert. Ein Tiefpaßfilter 21 ist über einen Pufferverstärker 22 und einen Abgriff 23 mit dem Leiter 18 verbunden. Das Tiefpaßfilter 21 dient zur Trennung des Polaritäissignals vom digitalen Nachrichtensignal. Ein mit dem Tiefpaßfilter 21 verbundener Aufteilungsverstärker 24 teilt das PoIaritätssignal für eine analoge Polaritätsdeicktorschaltung 25 in zwei Wege auf. Der erste Weg führt zu einem auf die Frequenz üm> abgestimmten Bandpaßfilier 26; der zweite Weg führt zu einem Bandpaßfilter 27. das auf die Frequenz 2ω^ der zweiten Harmonischen abgestimmt ist. Die Ausgangssignale der Filter 26 und 27 werden dann in einem Summierverstärker 28 zusammengefaßt. Das getrennte Filtern und Wiederzusammenfügen der Komponenten ωο und 2<uu des Polaritäissignals. das für die Ausführung der Erfindung nicht erforderlich ist, dient der Reinigung des empfangenen Polaritätssignals, so daß dessen Polaritätsinformation leichter festgestellt werden kann. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 28 wird gleichzeitig auf einen Detektor 29 für positive Spitzen und einem Detektor 31 für negative Spitzen gegeben. Die Ausgangssignale der Detektoren 29 und 31 werden in einem Summierverstärker 32 zusammengefaßt und auf eine Miuiungsschauung gegeben, die einfach einen Widerstand 33 und einen Kondensator 34 aufweisen kann. Die Spule 36 des Umkehrrclais 19 ist mit der Mittlungsschaltung über eine Diode 37 verbunden.

Am Ausgang des Summicrverstärkcrs 28 tritt das wiedergewonnene Polaritätssignal auf. das die gleiche Polarität wie das empfangene digitale Nachrichtensi-

> gnu! aufweist. Es ist bereits auf folgendes hingewiesen worden: Wenn die Amplituden der Komponenten (On und 2m, gleich sind, ist die Amplitude der positiven Spitzen näherungsweise 1,78 mal so groß wie die Amplitude der negativen Spitzen, obwohl die Energie des Polari-

in tätssignals in jedem Halbzyklus die gleiche ist. Wenn der Mittelwert der positiven und negativen Spitzen, die am Vurbindungspunkt zwischen dem Widerstand 33 und dem Kondensator 34 auftreten, positiv ist. wird daher die Rclaissf/jlc 36 durch die Diode 37 blockiert, und das Relais 19 arbeitet nicht. Wenn das Digitalsignal und folglich das Polaritätssignal invertiert sind, lädt sich jedoch der Kondensator 34 negativ auf. was die Diode 37 in Durchlaßrichtung vorspannt und das Relais 19 zum Arbeiten bring! Pas vom Relais 19 ausgegebene digita-Ie Nachrichiensignal steht daher korrekt für die Benutzung durch eine Daiensignalendstelle bereit.

Eine besonders geeignete Schaltung für die Erzeugung des Polaritätssignals nach F i g. I ist im Schaltbild der F i g. 3 dargestellt. Der Zweck eines Oszillators 111 besteht darin, bei der Frequenz ωο eine Sinuswelle konstanter Amplitude zu erzeugen. Nach einer bekannten Alternative kann der Oszillator 111 einen Operationsverstärker 4t mit einer RC-Rückkopplungsschleife umfassen. Der Wert eines Widerstandes 42 in der Rück-

jo kopplungsschleifc kann zur Frequenzsteuerung geändert werden. Zur Stabilisierung der Ausgangsamplitude des Oszillators kann eine weitere Rü<:kkopplungsschaltung eine Diode 43 und einen Kondensator 44 umfassen, die in Reihenschaltung zwischen den Ausgang des Ope-

j) rationsverstärkers 41 und Erde geschaltet sind, um eine Gleichspannung zu erzeugen, die der Schwingungsamnliiudc proportional ist. Ein Potentiometer 46 kann zwischen den kondensator 44 und eine Vorspannungspotcntialquellc geschaltet sein. Der Schleifarm des Potentiometers 46 kann mit dem Gate eines Feldeffekttransistors 47 verbunden sein, dessen Source über einen Thermistor 48 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 41 angeschlossen ist. Der Drainanschluß des Feldeffekttransistors 47 kann geerdet sein.

Die Ausgangsamplitude des Oszillators wird damit durch eine Gleichstromrückkopplung begrenzt, um die Erzeugung von Harmonischen minimal zu machen. Der Thermistor 48 dient der Kompensation des Temperaturverhaltens des Transistors 47. Mit dem Potenliomeler läßt sich die Oszillatorausgangsamplitude einstellen.

Der Frequenzverdoppler 112 kann vorteilhaften*^.se

die Form eines Vollwellengleichrichters haben, um die Erzeugung auch höherer Harmonischer zu begrenzen.

Die Primärwicklung eines Transformators 51 ist an den Ausgang des Oszillators 111 angeschlossen. Einzelne Dioden 52 sind an jeden Endanschluß der mit Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklung des Transformators 51 angeschlossen, und der Mittelabgriff ist geerdet, um ein symmetrisches vollwellengleichgerichtetes Aus-

bo gangssignal zu erzeugen. Zwei Widerstände 53 und 54, die in Reihenschaltung zwischen die Dioden 52 und Erde geschaltet sind, dienen als Spannungsteiler, um das Ausgangssignal des Verdopple« 112 zu reduzieren. Die relativen Ausgangssignale des Oszillators 111 und des

frt Frequenzverdopplers 112 werden durch die Wirkung einer Symmetrierschaltung 56 in den richtigen Größen symmetrie«. Ein Serienwiderstand 57 und ein einstellbarer Parallclwiderstand 58 bilden einen variablen

ZO

Spannungsteiler. Die Ausgangssignale von Oszillator und Verdopplcr werden in einer Summierverbindung zusammengefaßt, die durch Widerstände 59, 60 und 61 gebildet ist. Zusätzlich zur Summicrverbindunj; kann der Addierer 113 vortcilhafterweise einen Transformator 62 aufweisen, um die Impedanzen so anzupassen, daß die kapazitiven und induktiven Komponenten des Tiefpaßfilters 114 in einer vernünftigen Größe erhältliche praktische Werte sind. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 114 umfaßt einen Spannungsteiler aus Widerständen 63 und 64, um den Ausgangspegel des Folaritätssignals für die Kombination mit dem digitalen Nachrichtensignal im Sender einzustellen. Die Leistung des Polaritätssignals kann auf 40 bis 50 db unterhalb der Nachrichtensignalleistung eingestellt werden, so daß sie die Fehlerrate nicht beeinflußt und noch feststellbar ist.

Ein Empfänger vom Spitzenwertmittlungslyp für die Wiederherstellung der Polaritätsinformation aus dem empfangenen zusammengesetzten Signai ist als Schaltbild in Fig.4 gezeigt. Ein Verstärker 122 ist über einen Widerstand 66 und einen Kopplungskondensaior 67 an den Digitalweg angeschlossen. Der Widerstand 66 kann typischerweise einen hohen Widersiandswcrt aufweisen, um jegliche Wirkung auf die Empfangsschaltung für die digitale Nachricht minimal zu machen. Ein Widerstand 68 kann den Eingang des Verstärkers 122 überbrücken, um die Verslärkereingangsimpedanz richtig anzupassen. Verstärkung und Ausgangsimpedanz des Verstärkers 122 sind entsprechend bekannter Entwurfspraxis durch die Werte bestimmt, die für den Rückkopplungswiderstand 69 bzw. den Parallelwiderstand 70 gewählt sind.

Ein Transformator 71 koppelt den Ausgang des Verstärkers 122 über einen Widerstand 72 und einen Kopplungskondensator 73 an ein Tiefpaßfilter 121. Das Tiefpaßfilter 121 ist wie das Filter 114 von einem dem Fachmann vertrauten Standardaufbau. Der Transformator 71 wird dazu verwendet, die Impedanzen zwischen dem Filter 121 und dem Verstärker 122 anzupassen, so daß beide mit ihrem bequemsten Impedanzwert konzipiert werden kennen. Das Ausgangssignal des Filters 121 wird über Verstärker 124 und 75 auf Bandpaßfiltcr 126 und 127 gegeben. Ein einfaches T-Widerstandsnetzwerk 74 zur Amplitudeneinstellung kann zweckmäßigcrwcisc zwischen die Verstärker eingefügt werden.

Die Bandpaßfilter 126 und 127 sind ebenfalls unkomplizierte, leicht entworfene T-Netzwerke. Das Z.C-Nctzwerk 78, das zwischen den Verbindungspunkt zwischen Widerständen 76 und 77 und Erde geschaltet ist, ist beispielsweise in Parallelresonanz auf die Frequenz ωά abgestimmt und leitet daher alle Frequenzen außer toa nach Erde ab. Es dient also dazu, zum Verstärker 128 nur die Grundfrequenz too durchzulassen. Das Bandpaßfilter 127 arbeitet in ähnlicher Weise, um die Frequenz 2 «[,durchzulassen.

Die Ausgangssignale der Filter 126 und 127, d. h., die wiedergewonnenen Signale cos tü^t und cos 2ioot, werden zusammengefaßt und auf den Verstärker 128 gegeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers 128 enthält daher lediglich das Polaritätssignal, das vor der Übertragung zum Datensignal hinzugefügt worden ist. Dieses wiedergewonnene Polaritätssignal wird Spitzendetektoren 129 und 131 zugeführt Jeder Spitzendetektor kann eine reihenschaltung aus einer Diode 79, 80 und einem Widerstand 81,82 mit einem Kondensator 83,84, der zwischen den Verbindungspunkt zwischen der Diode und dem Widerstand und Erde geschaltet ist, aufweisen. Die Dioden 79 und 80 sind in entgegengesetzten

Richtungen gepoli, um sowohl positive als auch negative Spitzen festzustellen. Der Kondensator 83 lädt sich auf die positive Spii/cnspannung und der Kondensator 84 auf die negative Spitzenspannung des wiedergcwonncncn Polaritätssignuls auf. Da, wie bereits erläutert, die Spitzenspannung einer Polarität größer ist als die der anderen (im Fall gleicher Amplituden der Komponenten OJn und 2(ük\ und einer relativen Phasenverschiebung Null ist das Verhältnis 1.78 : 1). lädt sich ein Kondensator auf eine höhere Spannung als der andere auf. Die Ausgangssignalc beider Spitzenwertdetektoren werden zusammengefaßt und auf den invertierenden Eingang eines Summierverstärkers 132 gegeben, wo sie gemittelt werden. Wenn der Mittelwert positiv ist, was ein Nachrichtensignal mit richtiger Polarität anzeigt, ist das Ausgangssignal des Summierverstärkers 132 negativ, und das polaritätskorrigiercnde Relais (19 in F i g. 2) arbeitet nicht. Wenn der Mittelwert der aus den Spitzendetektorcti koiViü'icfiucn vjtciCnäirornsignaic negativ jst,arbeitet das Relais 19, wodurch die Polarität des empfangenen Nachrichtensignals zur richtigen Dekodierung automatisch korrigiert wird. Das Ausgangssignal der Spitzendetektoren 129 und 131 kann außerdem über Trennwiderstände 86 und 87 auf einen Differenzverstärker 88 gegeben werden, der ein Ausgangssignal erzeugt, das der Summe des Betrages der festgestellten Spitzen proportional ist. Diese wahlweise Mcßschaltung dient dazu, die Polaritätsschaltung auf eine optimale Polaritätsunterschcidung abzustimmen. Normalerweise schließt die sehr niedrige Amplitude des empfangenen Polaritätssignals jegliche Störung mit dem Nachrichtensignal aus. In kritischen Situationen jedoch kann das Ausgangssignal des Verstärkers 28 in bekannter Weise durch Amplituden- und Phaseneinstellnetzwerke geschickt werden, um das Polaritätssignal gänzlich vom Nachrichtensignal zu entfernen, so daß es praktisch keinen Beitrag zum Systemrausehen liefert.

Wie zuvor erwähnt kann die Polaritätsinformation auch vorteilhafterweise mittels digitaler Methoden aus dem wiedergewonnenen Polaritätssignal ermittelt werden. Wie man sieht, fallen die positiven Spitzen der Grundkomponente immer mit den positiven Spitzen der zweiten harmonischen Komponente zusammen. Dies gilt weder umgekehrt noch im Fall der negativen Spitzen. Eine besonders geeignete Digital-Polaritätsinformationsdetektorschaltung, die aus diesen Tatsachen Nutzen zieht, ist in F i g. 5 gezeigt. Ein Digital-Polaritätsinformationsdetektor 225 der F i g. 5 kann den Analog-Polaritätsinformationsdetcktor 25 der Fig.2 ersetzen. In Fig.5 ist der Ausgang eines ωα-Bandpaßfilters 26 über einen Kopplungskondensator 151 mit einem Analog-Nullspannungskomparator 152 verbunden. Das Ausgangssignal des !Comparators 152 wird gleichzeitig auf ein mit positiver Flanke getriggertes monostabiles Flipflop 153 und auf ein mit negativer Flanke getriggertes monostabiles Flipflop 154 geführt. Die Ausgänge der Flipflops 153 und 154 sind je mit einem Eingang eines ODER-Gatters 156 verbunden, das seinerseits ein weiteres, mit negativer Flanke getriggertes monostabiles Flipflop 157 speist Der Ausgang des Flipflops 157 teilt sich auf zwei Wege auf. von denen der erste zu einem Zähler 158 und der zweite zu einem Eingang eines UND-Gatters 159 führt. Der andere Eingang des UND-Gatters 159 ist über einen Kopplungskondensator 161 öS einen Analog-Nuükomparator 162 und einen Inverter 163 mit dem Ausgang des 2λ»ο-Bandpaßfilters 27 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 159 speist einen Zähler 164, der seinerseits einen Digitalkomparator

166 speist. Das Ausgangssignal des Abwärtszählers 158 taktet den Digitalkomparator 166 und, über eine Verzögerungseinrichtung, den Zähler 164.

Die Arbeitsweise des PolariiätsinforiTUüionsdetektors der Fig.5 kann man leicht anhand der Spannung-Zeil-Darstellungen der F i g. 6 verstehen. |cde Zcitdarstellung kann man am Ausgang derjenigen Komponente beobachten, weiche die gleiche Bezugsziffer aufweist, wie sie bei der jeweiligen Darstellung hinzugefügt ist. Die Sinuskurve 151 ist daher die Spannung-Zcit-Kurvc in der Grundkomponente coswof, die man am Ausgang des Kondensators 151 sieht, usw. Der Analog-Null-Komparator 152 bringt das Grundsignal in Rechteckform, und die Flipflops 153 und 154 erzeugen Ausgangssignale, die durch die Kurven 153 bzw. 154 dargestellt π sind. Die »E1N«-Zeil beider monostabilcr Flipflops 153 und S54 kann vorteilhafterweise gleich '/> sein; d. h.. halb so groß wie die Periode der /weiten harmonischen Wellenform cos 2ftA>f. Die wirkung des ODER-GäUers 156 besteht darin, beide Signale 153 und 154 auf die monostabile Schaltung 157 mit kurzer »E1N«-Zcit zu geben, um das Taktsignal der Kurve 157 zu erzeugen, dessen Periode derjenigen der wiedergewonnenen zweiten harmonischen Komponente identisch ist. Wenn das Poiaritätssignal nicht invertiert ist, fällt das Taktsignal 157 mit den positiven Spitzen der wiedergewonnenen zweiten harmonischen Komponente zusammen. Wenn die zweite harmonische Komponente vom Komparator 162 in Rechteckform und vom Inverter 163 invertiert ist, gelangt jegliche Positivsignalübercinstim- jn mung mit dem Taktsignal 157 durch das UND-Gatter 159 und ist eine Anzeige dafür, daß das Polaritätssignal invertiert worden ist. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 159 kann daher zum Treiben des Polaritätskorrekturrelais 19 verwendet werden. j¹;

Der Rest der Schaltung nach F i g. 5 bildet eine Schaltung, die sich an das UND-Gatter !59 anschließen kann, um eine Polaritätsumkehr aufgrund von Rauschimpulsen zu verhindern. Die Fchlerangaben am Ausgang des UND-Gatters 159 werden im Zähler 164 gezählt. Der Zähler 158 dient der Hcrabteilung des Taktsignals um eine rationale Zahl zur Erzeugung von periodischen Impulse, um den Digitalkomparator 166 abzutasten und den Zähler 164 zurückzustellen. Eine kurze Verzögerung bei 167, die beispielsweise durch eine Reihe von Gattern erzeugt werden kann, verzögert das Rückstellen des Zählers, bis der Digitalkomparator getaktet oder abgetastet ist. Im Digitalkomparator 166 ist die Anzahl annehmbarer Fehler innerhalb der Zeitperiode zwischen den Abtastimpulsen vom Zähler 158 im voraus gespeichert. Das Rauschfilter in F i g. 5 erlaubt daher eine Bestimmung der Polarität des empfangenen Signals auf einer Mittelwertbasis und verbessert stark das Verhalten beim Vorhandensein einer beträchtlichen Menge Rauschens. y;

Nach den erfindungsgemäßen Prinzipien kann daher ein unsymmetrisches Poiaritätssignal leicht erzeugt und zum digitalen Nachrichtensignal vor der Übertragung hinzugefügt werden. Es kann von niedriger Energie und sehr schmaler Bandbreite sein, so daß keine zusätzliche bo zugewiesene Bandbreite für die Übertragung erforderlich ist und noch keine Störung des digitalen Nachrichtensignals auftritt, und es kann sowohl mittels analoger als auch mittels digitaler Einrichtungen leicht festgestellt werden. b5

Man kann leicht erkennen, daß beispiekv/eise ein asymmetrisches Polaritätsmarkiersignal nützlich sowohl be; einem analogen als auch einem digitalen Nach-

richii-nsignal angewendet werden kann und daß es eine DoppeUuifgiibe erfüllen kann, indem es als Basisbandpilotsignal für eine automatische Verstärkungssteuerung dient.

Hierzu 4 IJUm Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Identifizieren der Polarität eines übertragenen Nachrichtensignals, dadurch gekennzeichnet, daß durch Summieren eines ersten Signals (ωό) und eines zweiten Signals (2«*) ein asymmetrisches Signal erzeugt wird, das in jedem Halbzyklus des ersten Signals gleiche Energie, jedoch unterschiedliche Amplituden besitzt, daß das asymmetrische Signal vor der Übertragung zum Nachrichtensignal hinzugefügt wird, um die Polarität des Nachrichtensignals zu markieren, und daß nach der Übertragung mit der Polarität des asymmetrischen Signais die Polarität des übertragenen Nachrichtensignals identifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des asymmetrischen Signals eine Kosinuswellenform zu ihrer zugehörigen zweiten Harmi-nischen hinzugefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Signal erzeugt wird, das proportional zur Amplitude der positiven Spitzenwerte des empfangenen asymmetrischen Signals ist, daß ein zweites Signal erzeugt wird, das proportional zur Amplitude der negativen Spitzenwerte des empfangenen asymmetrischen Signals ist, und daß das erste und das zweite Signal gemittelt werden, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Polarität der größeren der Spitzenwertamplituden anzeigt.

4. Verfahret: nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkomponentc und die zweite harmonische Komponente des empfangenen asymmetrischen Signals herausgeiilter' werden und daß die Übereinstimmung der Spitzenwerte gleicher Polarität der Grundkomponente und der zweiten harmonischen Komponente festgestellt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet.

daß sendeseitig vorgesehen sind:
eine Polaritätssignalgeneratoranordnung(11,12,13, 14) zur Erzeugung eines asymmetrischen Signals der Frequenz wo.das im wesentlichen die Form