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Die Tabelle 3 ergibt einen Überblick über einige wichtige Größen
in Abhängigkeit von der Zahl n der Leitungen in einem Leitungsbündel.
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Eine Sendeeinrichtung für die Gegentaktübertragung von 2 Bit über
drei Leitungen L 1 bis L 3 zeigt die F i g. 1.
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Die Widerstände RS, deren Wert dem Wellenwiderstand der Leitungen
entspricht, bilden die Arbeitswiderstände für die als Gegentaktverstärker ausgebildeten
Einzelsender GTS1 bis GTS3. Die Einzelsender sind hier wie auch in den später behandelten
Ausführungsbeispielen gleich aufgebaut und enthalten zwei Transistoren T1 und T2,
deren Emitter zusammengefaßt und mit einer Konstantstromquelle K verbunden sind.
An der Basis des einen Transistors T1 liegt ein Zwischen-(Steuer-)Signal B31 an.
Die Basis des anderen Transistors T2 ist an ein festes Referenzpotential VR angeschlossen.
Die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T2 sind mit den Leitungen L 1 bzw.
L 2 verbunden.
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Die beiden anderen Gegentaktsender GTS2 und GTS3 werden analog durch
die senderseitigen Zwischensignale B32 und B33 gesteuert. Die Kollektoren der Transistoren
dieser Einzelsender sind mit den Leitungen L1 und L 3 bzw. L 2 und L 3 verbunden.
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Damit sind alle möglichen Kombinationen bereits erschöpft, zusätzliche
Vertauschungen sind nicht erlaubt Es wäre beispielsweise nicht möglich, durch den
Anschluß eines vierten Einzelsenders die wbertragungsleistung zu steigern. Dagegen
sind ersatzweise Umpolungen zulässig, da diese nur einer Inversion des betreffenden
Zwischensignals entsprechen.
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Die schon in der Tabelle 2 enthaltene Aufstellung der möglichen Potentiale
auf den Leitungen L1 bis L3, entsprechend den sechs möglichen Zuständen, ist in
der Tabelle 4 in Form von Spannungseinheiten nochmals aufgeführt. Dazu sind die
logischen Werte der Zwischensignale B 31 bis B 33 angegeben.
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Die Zwischensignale B31 bis B33 werden durch ein sendeseitiges Codiernetzwerk
SCN3 (F i g. 1) aus den zu fibertragenden Eingangssignalen E 1 und E 2 abgeleitet
Da die Eingangssignale El und E2 aber insgesamt nur vier verschiedene logische Zustände
annehmen können, sind von den sechs verschiedenen logischen Zuständen aus den möglichen
Potentialverteilungen auf den Leitungen L 1 bis L 3 zwei an sich beliebige überflüssig.
Man wird diejenigen vier Potentialverteilungen bevorzugen, für die die Umcodierung
von den Eingangssignalen El und E2 auf die Zwischensignale B31 bis B33 am einfachsten
auszuführen ist Eine solche Zuordnung ist aus der Tabelle 4 ersichtlich, wenn diese
zeilenweise gelesen wird. Es läßt sich daraus entnehmen, daß für den Fall der Gegentaktübertragung
von 2 Bit über ein Dreidrahtleitungsbündel unter den dabei gewählten Bedingungen
das sendeseitige Codiernetzwerk sozusagen degeneriert ist, da es wegen B31-E1, B32-E1
und B33=E2nur eine Verzweigungs- bzw. Durchschaltefunktion ausübt.
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Die F i g. 2 zeigt die zur Sendeeinrichtung nach F i g. 1 gehörende
Empfangseinrichtung mit den untereinander gleichen Gegentaktempfängern GTE 1 bis
GTE3. Wie die Fig.2 anhand des Gegentaktempfängers GTE 1 zeigt, enthält jeder Empfänger
zwei Transistoren T3 und T4, über deren gekoppelte Emitter eine Konstantstromeinspeisung
aus der Quelle K erfolgt. Die Basiselektroden der Transistoren sind mit den Leitungen
L 1 und L 2 verbunden, die ebenso wie die Leitung L 3 durch Widerstände RE entsprechend
dem Wellenwiderstand abgeschlossen sind. Am Kollektor des Transistors T3 mit einem
Arbeitswiderstand RC wird ein empfangsseitiges Zwischensignal Z31 abgenommen.
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Die Anschaltung der Eingänge der beiden anderen Gegentaktempfänger
GTE2 und GTE3 an die Leitungen L 1 bis L 3 erfolgt gleichfalls analog zu der Anschaltung
der Ausgänge der entsprechenden Sender.
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Die Empfänger GTE2 und GTE3 liefern die weiteren empfangsseitigen
Zwischensignale Z32 und Z33.
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Ein empfangsseitiges Codiernetzwerk ECN3 besorgt die Umwandlung der
Zwischensignale Z31 bis Z33 in die Ausgangssignale A 1 und A 2, die den ursprünglichen
Eingangssignalen El und E2 gleich sein sollen.
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Auch das empfangsseitige Codiernetzwerk ECN3 wird in dem vorliegenden
Fall äußerst einfach, wie aus der Tabelle 4 leicht zu ersehen ist, wenn dort die
Signale B31 bis B33 bzw. El und E2 durch die Signale Z31 bis Z33 bzw. A 1 und A
2 ersetzt werden. Es gilt nämlich A1=Z31 oder A1=Z32 und A 2=Z33. Einer der beiden
Empfänger GTE 1 oder GTE2 könnte somit wegfallen.
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Die sehr einfache Ableitung der sendeseitigen Zwischensignale B31
bis B33 aus den Eingangssignalen El und E2 einerseits und der Ausgangssignale A
1 und A 2 aus den empfangsseitigen Zwischensignalen Z31 bis Z33 andererseits bringt
jedoch den Nachteil mit sich, daß sich auch bei der Änderung nur eines Eingangssignals
E 1 oder E2 die Potentiale auf allen drei Leitungen L 1 bis L 3 verändern. Das kann
auf der Empfangsseite zur Bildung sogenannter Spikes Anlaß geben. Eine von mehreren
Codierungen, mit denen erreicht wird, daß bei einer Änderung nur eines Eingangssignals
Potentialänderungen nur auf zwei Leitungen entstehen, ist der Tabelle 5 zu entnehmen.
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Das sendeseitige bzw. empfangsseitige Codiernetzwerk SCN3 bzw. ECN3
müssen nun entsprechend den folgenden logischen Beziehungen ausgebildet sein: B31=E1
E2 B32=E1 B33=E1$E2 und A 1=Z32 A 2=Z32*Z33.
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In diesem Fall ist der Gegentaktempfänger GTE 1 überflüssig.
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Wie der Tabelle 3 zu entnehmen ist, beträgt der rechnerische Wert
für die über ein Dreidrahtleitungsbündel übertragbare Information 2,585 Bit. Damit
können aber tatsächlich nur zwei Bit übertragen werden, wie leicht einzusehen ist
und wie auch das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel gezeigt hat. Hingegen
gelingt die Übertragung von 5 Bit über zwei Leitungsbündel mit je drei Leitungen,
wenn durch eine entsprechende Ausbildung des sendeseitigen Codiernetzwerkes dafür
gesorgt wird, daß mindestens ein Teil der Eingangssignale El bis E5 die Potentialverteilung
auf beiden Leitungsbündeln beeinflußt.
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Das Schema einer entsprechenden Sendeeinrichtung ist in F i g. 3
gezeigt. Analog dazu (vgl. auch F i g. 2) ist die Empfangseinrichtung aufgebaut.
Für die Ableitung der sendeseitigen Zwischensignale B321 bis B326 aus den Eingangssignalen
El bis E5 muß das sendeseitige Codiernetzwerk SCN32 die nachstehenden logischen
Beziehungen realisieren: B321=E1 B322= E1 i(E3+E4 Es) B323=E1 +(E3+E5) B324=E2 B325=E2=(E3=E4+E4-
Es) B326=E2*(E3+ES)
Für das empfangsseitige Codiernetzwerk ECN32
gilt dann A 1=Z321 A 2=Z324 A3=(z321=-z3n). (Z324*Z326) A 4=(Z322*z325)=-(z321 =-Zfl4)
A5=(Z321+Z323)-(Z324*Z326) Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die F i g. 4 die
vereinfachte Sendeeinrichtung mit 6 Gegentaktsendern GTS 1 bis GTS6 für die Übertragung
von 4 Bit über ein Leitungsbündel mit vier Leitungen L 1 bis L 4. Die Anschaltung
der Empfängereingänge an die Leitungen L 1 bis L 4 entspricht der Anschaltung der
Senderausgänge. Da von den 24 möglichen Kombinationen der sendeseitigen Zwischensignale
nur 16 für die Übertragung der vier Eingangssignale notwendig sind, besteht wieder
die Möglichkeit, die Ableitung der sendeseitigen Zwischensignale B 41 bis B 46 aus
den Eingangssignalen El bis E4 so zu wählen, daß sie möglichst einfach wird und
daß bei Änderung nur eines Eingangssignals sich auch die Leitungspotentiale nur
auf zwei Leitungen vertauschen.
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Eine dementsprechende Umsetzung der Eingangssignale El bis E4 in
die sendeseitigen Zwischensignale B41 bis B46 und weiter in die Leitungspotentiale
auf die Leitungen L 1 bis L 4 ist aus der Tabelle 6 ersichtlich.
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Dazu sind im sendeseitigen Codiernetzwerk SCN4 Verknüpfungsglieder
notwendig, die folgende logische Funktionen ausführen: B41=(E1+E2)-(E2+ (E2+E3)
B42=E1 B43=(El+) . (E2+E3) B44=(fl+) . (E3+E4) B45=E3 B46=El E4+E3. E4 Für die Empfangsseite
gilt die Tabelle 6, wenn die sendeseitigen Zwischensignale Z41 bis Z46 und die Eingangssignale
E 1 bis E4 durch die Ausgangssignale A 1 bis A4 entsprechend ersetzt werden. Für
die Umwandlung müssen durch das empfangsseitige Codiernetzwerk folgende logische
Verknüpfungen ausgeführt werden: A1=ZQ2 A2=Z41=Z43 A 3=Z45 A 4=Z«*Z46 Da mit den
Maßnahmen gemäß der Erfindung die Summe der Potentiale innerhalb eines Leitungsbündels
und damit auch das mittlere Bündelpotential konstant sind, gelingt durch Zusammenfassung
mehrerer Leitungsbündel die Bildung von Phantomkreisen. So kann beispielsweise bei
dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ein Phantomkreis geschaffen werden und damit
die gesamte Übertragungskapazität von 5 Bit auf 6 Bit erhöht werden.
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Bei mehr als zwei Bündeln aus je gleich vielen physikalischen Leitungen
können für die Phantomkreise die gleichen Maßnahmen angewendet werden, die anhand
einiger Beispiele für Bündel aus mehr als zwei Leitungen beschrieben wurden. Die
Tabelle 7 gibt einen Überblick über einige charakteristische Werte in Abhängigkeit
von der Gesmtzahl n der Leitungen und der Zahl m der Leitungsbündel unter Ausnutzung
von
Phantomkreisen. Aus den vielen Möglichkeiten zur Ausbildung von gebündelten Leitungssystemen
bezüglich der Größen n und m ist die Leitungsanordnung mit drei Leitungsbündeln
mit je drei Leitungen hervorzuheben, da sie eine elektrisch vorteilhafte Verseiltechnik
erlaubt, bei der sich die gegenseitigen Kopplungen der Leitungen verschiedener Bündel
schon bei relativ kurzen Leitungslängen (0,1 m) einander angleichen Damit ergibt
sich ein Phantomwellenwiderstand, der nur wenig kleiner als der Wellenwiderstand
der Einzelleitungen ist.
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Die gesamte Übertragungskapazität für eine solche Anordnung beträgt
10 bit wegen 4 2,585 bit 10,34 bit, worin 2,585 bit nach Tabelle 3 der theoretische
Wert für die Übertragungskapazität über ein Dreierbündel ist Dabei ergibt sich auch
eine vsrgleichsweise niedrige Zahl der Leitungspotentiale, wie auch aus der schon
erwähnten Tabelle 7 zu ersehen ist. Die Zahl der Leitungspotentiale ist nämlich
m + n - 1 m und wird jeweils für m = Rein Minimum, wobei n und m voraussetzungsgemäß
ganze Zahlen sind.
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In diesem Fall wirken jedoch bei der Bildung der Zwischensignale
für die Sendergruppe der Phantomkreise auch Eingangssignale mit, die schon für die
Ableitung der Zwischensignale für die Sendergruppen der einzelnen Leitungsbündel
maßgebend sind. Auf der Empfangsseite gilt Entsprechendes umgekehrt. Da aber die
Laufzeiten auf den physikalischen Leitungskreisen und auf den Phantomkreisen der
unterschiedlichen Wellenwiderstände wegen etwas voneinander abweichen, können auf
der Empfangsseite für die Dauer der Laufzeitdifferenzen falsche Ausgangssignale
entstehen Dieser nicht sehr gravierende Mangel läßt sich vermeiden, wenn die Sende-
und Empfangseinrichtungen unter Verzicht auf die maximale Übertragungskapazität
für die Übertragung von 9 Bit ausgelegt werden.
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Eine derartige Bitgruppe ist bekanntlich eine in der Datentechnik
häufig benutzte Informationseinheit, wobei gewöhnlich 8 Bit als Datenbit und das
neunte Bit als Paritätsbit interpretiert werden.
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Die F i g. 5 zeigt schematisch eine entsprechende Sendeeinrichtung
mit den Sendergruppen SG 1 bis SG3 und SGP, die auf die Leitungsbündel L 11 bis
L 13, L21 bis L 23 und L 31 bis L 33 bzw. auf die Phantomkreise VPA arbeiten. Zur
Ableitung der sendeseitigen Zwischensignale B331 bis B339 aus den Eingangssignalen
E 1 bis E7 und der Zwischensignale B33A bis B33Caus den Eingangssignalen E8 und
E9 dienen getrennte Codiernetzwerke SCN33 und SCP. Die Leitungen sind durch Widerstände
R abgeschlossen, die auf den Wellenwiderstand der Einzelleitungen abgestimmt sind,
die zusätzlichen Widerstände R'bilden die Anpassung an den Wellenwiderstand der
DreierbündeL Die Empfangseinrichtung ist, soweit es die mit den Leitungen unmittelbar
verbundenen Empfãngergrup pen betrifft, wie bei den vorher behandelten Ausfnhrungsbeispielen
analog zur Sendeeinrichtung ausgebildet, so daß auf ihre Darstellung wieder vernichtet
werden kann. Eine Ausnahme, auf die noch eingegangen wird, bildet lediglich die
den Phantomkreisen zugeordnete Empfängergruppe.
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Die Umsetzung der Eingangssignale in die sendeseitigen Zwischensignale
durch die Codiernetzwerke
SCN33 bzw. SCNP kann durch die nachstehenden
logischen Beziehungen erfolgen B331 El B332=El =-E7 B333=El B334=E2 B335=E2=-(E6+E4.
E5) B336=E2#(E5+E4 . E6) B337=E3 B338=E3=-(E4+E5. US) B339=E3#(E4+E5 . ES) B33A=ES
E9 B33B= ES B33C= ES* E9 Auf der Empfangsseite muß dann folgende Umcodierung vorgenommen
werden: A1=Z331 A 2=Z334 A3=Z337 A4=(Z338+Z337)+(Z339+Z337) . (Z336#Z334) A5=(Z#336#Z334)+(Z338#Z337)
. (Z339+Z337) A6=(Z335#334)+(Z336#Z334) . (Z338+Z337) A7=Z332#Z331 A8=Z33B A9=Z33B#Z33C
Der vorstehenden Aufstellung läßt sich entnehmen.
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daß für die Herleitung der Ausgangssignale A 8 und A 9 nur noch zwei
empfangsseitige Zwischensignale, nämlich Z33B und Z33C, benötigt werden. Damit kann
in der den Phantomkreisen zugeordneten Empfängergruppe ein Gegentaktempfänger entfallen.
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Bei den hier betrachteten Leitungssystemen kann ebenso wie bei der
Doppelleitung ein simultaner bidirektionaler Betrieb (Duplexbetrieb) durchgeführt
werden.
Eine hierzu geeignete Sende-Empfangseinrichtung zum Anschluß an jeweils ein Leitungspaar
in allen bei mehr als zwei Leitungen möglichen Kombinationen (ohne Wiederholung)
ist beispielsweise durch die DE-AS 26 33 066 bekannt. Beim Dupiexbetrieb ist jedoch
zu beachten, daß die Zahl der Leitungspotentiale mit
gegenüber der einseitig gerichteten Übertragung nahezu verdoppelt wird.
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Tabelle 1 Signal Potentiale Potentialsumme L 1 12 0 0 1 1 1 1 0 1
Tabelle 2 Potentiale Potentialsumme L1 L2 L3 O 1 2 0 2 1 3 1 2 0 3 1 0 2 3 2 0 1
3 2 1 0 3 Tabelle 3 Leitungen Potentiale Potentialsumme Information Information/Leitung
bit bit 2 2 1 1 0,5 3 3 3 2,585 0,86 4 4 6 4,585 1,14 5 5 10 6,907 1,39 6 6 15 9,492
1,58 n n (n-I)n/2 Id(n!) [1d(n!)J/n Tabelle 4 El E2 B31 B32 B33 L1 L2 L3 1 1 1 1
1 2 1 0 1 0 1 1 0 2 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 1 1 0 2 0 1 0 0 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 1 2
Tabelle
5 El E2 B31 B32 B33 L1 L2 L3 1 1 1 2 1 0 1 1 1 1 0 2 0 1 1 0 0 1 2 0 1 0 0 1 1 1
0 2 0 1 0 0 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 1 2 Tabelle 6 El E2 E3 E4 B41 B42 B43 B44 B45 B46
L1 L2 L3 L4 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 2 0 1 3 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 2 1 0 3 0 0 1 0 0 1
1 1 1 1 2 3 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 2 3 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 3 0 1 2 0 1 0 1
1 1 1 1 0 0 3 1 0 2 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 3 2 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 3 2 0 1 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 2 3 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 2 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 3 2 0
1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 2 3 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1
3 2 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 3 2 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 2 3 1 Tabelle 7 Leitungen
Bündel Leitungen Potentiale Zeichenvorrat Information Information/ Bündel Leitung
4 1 4 4 24 4,585 1,146 4 2 2 3 8 3 0,750 6 1 6 6 120 9,492 1,585 6 2 3 4 72 6,170
1,028 6 3 2 4 48 5,585 0,931 8 1 8 8 40 320 15,299 1,912 8 2 4 5 1 152 10,170 1,271
8 4 2 5 384 8,580 1,073 9 1 9 9 362 88U 18,469 2,052 9 3 3 5 1296 10,339 1,148 n
m n/m m+n/m-1 z Idz (1dz)/n z = [(n/m)!lm