Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Fernsteuerempfänger, der ein
Fernsteuersignal von einer Fernsteuerung empfängt, die in einem Spielgerät usw. verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einem konventionellen Spielgerät empfängt das eigentliche Spielgerät Signale von
einer Fernsteuerung über Funkwellen oder Infrarotstrahlen. Dieses ist bequem, weil
eine Person die Fernsteuerung irgendwo abgesetzt vom eigentlichen Spielgerät
(nachfolgend einfach Spielgerät) betätigen kann.
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Die oben erwähnte Fernsteuerung erzeugt ein Fernsteuersignal durch serielles
Anordnen von Daten in mehreren Bits, wobei Ein-Bit-Daten durch die Anwesenheit eines
Impulses vorbestimmter Breite definiert sind. Ein übertragenes Signal definiert einen
Impuls unter Verwendung eines Trägers. Wenn beispielsweise der Träger gesendet wird,
dann ist der Impuls als Niedrigpegel (L-Pegel) definiert, und wenn der Träger nicht
gesendet wird, dann ist der Impuls als Hochpegel (H-Pegel) definiert. Auf der
Empfangsseite wird der Impuls in gleicher Weise als L-Pegel oder H-Pegel definiert.
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Die Distanz zwischen dem Spielgerät und der Fernsteuerung ändert sich bei der
Datenaussendung von der Fernsteuerung zum Spielgerät. Die Intensität des Signals, das das
Spielgerät empfängt, ändert sich entsprechend der Distanz. Aus diesem Grunde ist es
von Nachteil, daß die Daten nicht korrekt gelesen werden können, da eine empfangene
Signalform im Spielgerät sich entsprechend der Sendedistanz ändert.
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Insbesondere wenn die Fernsteuerung sich dicht am Spielgerät befindet oder die
Sendedistanz kurz ist, dann ist die Impulsbreite eines empfangenen Signals, das von dem
Spielgerät reproduziert wird, größer als die Impulsbreite eines gesendeten Signals, was
von der Fernsteuerung abgegeben wird. Wenn die Fernsteuerung fern vom Spielgerät
ist oder die Sendedistanz groß ist, dann ist die Impulsbreite eines empfangenen Signals,
das vom Spielgerät reproduziert wird, kleiner als die Impulsbreite eines von der
Fernsteuerung gesendeten Signals.
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Die Impulsbreite des gesendeten Signals, das von einer gewöhnlichen Fernsteuerung
abgegeben wird, liegt zwischen 500 us und 600 us. Beim Empfang treten keine
Probleme auf, wenn die Impulsbreite sich nur innerhalb des Bereiches zwischen ±200 us
und ±250 us ändert. Im Falle einer Hochgeschwindigkeitsübertragung, die die Daten
zehnmal so schnell sendet, wie bei einer konventionellen Übertragung, muß die
Änderung der Impulsbreite innerhalb des Bereiches von ±20 us liegen.
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Da die Impulsbreite des gesendeten Signals sich, wie oben erläutert, entsprechend der
Sendedistanz ändert, kann die Fernsteuerung nur innerhalb einer Sendedistanz
zwischen 1 m und 2,5 m bei der Hochgeschwindigkeitsübertragung verwendet werden,
wobei die Änderung der Impulsbreite auf den Bereich ±20 us eingeschränkt ist, verglichen
mit einer gewöhnlichen Übertragung, bei der die Fernsteuerung innerhalb einer
Sendedistanz verwendet werden kann, die zwischen 0,2 m und 8 m liegt. Aus diesem Grunde
ist die Fernsteuerung nicht praktisch.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände
gemacht worden, und sie hat die Angabe eines Fernsteuerempfängers zum Ziel, der ein
Fernsteuersystem, das ein Fernsteuersignal in Hochgeschwindigkeitsübertragung
sendet und empfängt, für den praktischen Gebrauch geeignet macht.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die Erfindung auf einen
Fernsteuerempfänger gerichtet, der enthält: einen Empfänger, der ein Fernsteuersignal empfängt, bei
dem ein Rahmen aus einem Kopfteil, der einen Wert "1" repräsentiert, einem Teil mit
keinem Signal, der einen Wert "0" repräsentiert, und einem Datenteil mit mehreren Bits,
die einen Wert "1" oder "0" repräsentieren, besteht; einen Detektor, der die Länge des
Kopfteils in jedem Rahmen des von dem Empfänger empfangenen Fernsteuersignals
ermittelt; einen Signalformer zum Verzögern eines Punktes, wo das Fernsteuersignal
von "0" auf "1" ansteigt, um eine vorbestimmte Zeit, und zum Verzögern eines Punktes,
wo das Fernsteuersignal von "1" auf "0" fällt, entsprechend der Länge des von dem
Detektor ermittelten Kopfteils auf einen Punkt, wo das Fernsteuersignal normalerweise
ansteigen würde; und wobei das Fernsteuersignal auf eine gleichbleibende Länge
gebracht ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Ermittlung der Länge des Kopfteils im
Fernsteuersignal zu einer Ermittlung einer Änderung in einem Punkt, wo das
Fernsteuersignal von "1" auf "0" fällt, wobei sich der Punkt entsprechend der Sendedistanz
ändert. Der Anstiegspunkt des Fernsteuersignals von "0" auf "1" wird um eine
vorbestimmte Zeitdauer verzögert, und der Punkt, wo das Fernsteuersignal von "1" auf "0"
fällt, wird entsprechend der Länge des Kopfteils auf den Punkt verzögert, wo das
Fernsteuersignal normalerweise abfallen würde.
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Dieses bringt die Fernsteuersignale auf eine gleichbleibende Länge und korrigiert die
Daten eines jeden Bits, so daß die Daten eine geeignete Breite haben können, ohne
Rücksicht auf die Sendedistanz des Fernsteuersignals.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Natur dieser Erfindung sowie weitere Ziele und Vorteile derselben werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile über alle Figuren bezeichnen.
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Fig. 1 ist eine Darstellung des Gesamtaufbaus eines Spiels, das einen
Fernsteuerempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
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Fig. 2 ist eine Darstellung des Aufbaus eines Steuersignals, das von einer
Fernsteuerung ausgesendet wird;
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Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) sind Darstellungen, die die Empfangssignalverläufe zeigen, die
sich entsprechend der Sendedistanz ändern;
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das einen Signalformer zeigt;
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Fig. 5(A), 5(B), 5(C) und 5(D) sind Darstellungen, die die Erläuterung des Betriebs einer
Kopfteilbreiten-Meßschaltung unterstützen;
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Fig. 6(A), 6(B), 6(C), 6(D) und 6(E) sind Darstellungen, die die Erläuterung der
Verarbeitung der Signalformung unterstützen;
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Fig. 7 ist ein Schaltbild des Signalformers; und
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Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Signalform an jedem Punkt in der Schaltung von
Fig. 7 beschreibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Erfindung wird im weiteren Detail beispielhaft unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Spiels, das einen Fernsteuerempfänger gemäß
der vorliegenden Erfindung verwendet. Das Spiel in Fig. 1 besteht aus einem Spielgerät
10, einer Fernsteuerung 12, einer Empfangsschaltung 14 und einem Signalformer 16.
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Das Spielgerät führt ein Spielprogramm aus und empfängt ein Steuersignal, um ein
Spiel auf einem Bildschirm, wie beispielsweise einem Fernsehbildschirm,
durchzuführen. Die Fernsteuerung 12 sendet das Steuersignal zur Empfangsschaltung 14 über
Funkwellen (oder Infrarotstrahlen) in Abhängigkeit von der Betätigung von Knöpfen
usw. durch den Benutzer.
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Fig. 2 zeigt den Aufbau des Steuersignals, das von der Fernsteuerung 12 gesendet
wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht das Steuersignal aus Senderahmen F vorbestimmter
Länge. Ein Kopfteil H (ein Impuls von 1 Bit (50 us) mit L-Pegel) ist am Kopf eines jeden
Senderahmens F ausgebildet. Nach der Aussendung des Kopfteils H wird ein Datenteil
D nach einem Bit ohne Signal gebildet. Der Datenteil D besteht aus Daten in mehreren
Bits, und die Daten eines jeden Bit sind durch Impulse mit H-Pegel und L-Pegel
angegeben.
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Die Fernsteuerung 12 sendet das Steuersignal mittels
Hochgeschwindigkeitsübertragung, und jedes Bit ist 50 us lang. Die Anwesenheit des Trägers bestimmt, ob das
Steuersignal, das von der Fernsteuerung 12 gesendet wird, H-Pegel oder L-Pegel hat. Das
Steuersignal ist auf L-Pegel, wenn die Fernsteuerung 12 den Träger sendet, und das
Steuersignal ist auf H-Pegel, wenn die Fernsteuerung 12 den Träger nicht sendet.
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Die Empfangsschaltung 14 nimmt das Steuersignal auf, das über Infrarotstrahlen von
der Fernsteuerung 12 gesendet wird, mit Hilfe einer Photodiode und extrahiert eine
Frequenzkomponente des Trägers mit Hilfe einer Resonanzschaltung über einen
Verstärker. Die Empfangsschaltung 14 erzeugt das Steuersignal, das aus dem H-Pegel-
und L-Pegel-Impulsen entsprechend der Anwesenheit des Trägers besteht, und gibt
das Steuersignal in den Signalformer 16.
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Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen einen Teil einer empfangenen Signalform des
Steuersignals, das durch die Empfangsschaltung 14 aufgenommen wird, wenn die
Fernsteuerung 12 ein Steuersignal sendet, wobei sich die Distanz zwischen der Fernsteuerung 12
und der Empfangsschaltung 14 (die Sendedistanz) ändert.
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Fig. 3(A) zeigt eine empfangene Signalform, in der eine gesendete Signalform getreu
wiedergegeben wird, wenn die Sendedistanz mittel ist. Die empfangene Signalform wird
im wesentlichen in der gleichen Form wie die gesendete Signalform reproduziert.
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Fig. 3(B) zeigt den Fall, bei der die Sendedistanz kürzer als die mittlere Distanz ist. Im
Vergleich zu Fig. 3(A) liegt die Anstiegsposition des L-Pegel-Impulses der empfangenen
Signalform hinter einer Position, an der sie normalerweise (ansteigend) beobachtet
würde. Die Breite des L-Pegel-Impulses ist größer als die des L-Pegel-Impulses der
gesendeten Signalform. Mit anderen Worten, aufgrund der hohen Intensität des
gesendeten Signals, die von der Photodiode erfaßt wird, wenn die Sendedistanz kurz ist,
schwingt der Resonanzkreis stärker und vergrößert dadurch die Impulsbreite.
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Fig. 3(C) zeigt den Fall, in der die Sendedistanz groß ist, mit anderen Worden, die
Sendedistanz ist größer als die mittlere Distanz. In diesem Falle liegt die Anstiegsposition
des L-Pegel-Impulses der empfangenen Signalform vor einer Position, die
normalerweise beobachtet würde, und die L-Pegel-Impulsbreite ist kleiner als die L-Pegel-Impulsbreite
der gesendeten Signalform. Mit anderen Worten, wenn die Sendedistanz
groß ist, schwingt der Resonanzkreis schwach und vermindert dadurch die Impulsbreite
aufgrund der geringen Intensität des gesendeten Signals, die von der Photodiode erfaßt
wird.
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Wie in den Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) gezeigt, ist die Anstiegsposition des
L-Pegel-Impulses der empfangenen Signalform im wesentlichen konstant in ihrer Positionsbeziehung
zur Abfallposition des Kopfteils, unabhängig von der Sendedistanz.
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Der Signalformer 16 formt die empfangene Signalform derart, daß deren Impulsbreite,
die sich mit der Sendedistanz ändert, richtig sein kann.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau des Signalformers 16 zeigt. Wie in Fig. 4
gezeigt, besteht der Signalformer 16 hauptsächlich aus einer Taktgeneratorschaltung
20, einer Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22 und einer Signalformerschaltung 24. Das
Steuersignal, das von der Empfangsschaltung 14 (siehe Fig. 1) ausgegeben wird, wird
dem Taktgenerator 20, der Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22 und der
Signalformerschaltung 24 über einen Eingangsanschluß des Signalformers 16 zugeführt.
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Auf Empfang des Kopfteils eines jeden Senderahmens im Steuersignal erzeugt der
Taktgenerator einen Takt mit einer vorbestimmten Frequenz synchron mit Abfall des
Kopfteils und gibt den Takt in die Signalformerschaltung 24. Bei 35 us und 65 us nach
dem Abfall des Kopfteils erzeugt der Taktgenerator 20 ein Zeitsignal und gibt dieses in
die Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22.
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Auf Empfang eines jeden Senderahmens im Steuersignal sortiert die Kopfteilbreiten-
Meßschaltung 22 die Sendedistanz in die folgenden drei Distanzen: die mittlere, die
kurze und die große Distanz. Auf Empfang des Zeitsignals vom Taktgenerator 20 bei
35 us nachdem Abfall des Kopfteils, wie in Fig. 5(D) gezeigt, ermittelt insbesondere die
Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22, ob die Signalform (die empfangene Signalform) des
Steuersignals auf L-Pegel oder H-Pegel ist. Wenn sie sich auf H-Pegel befindet, wird
die Sendedistanz als groß bestimmt, da die Impulsbreite des Kopfteils 35 us oder
weniger ist, wie in Fig. 3(C) gezeigt, die sehr viel kleiner als die Impulsbreite von 50 us des
Kopfteils in der gesendeten Wellenform ist.
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Andererseits bestimmt auf Empfang des Zeitsignals vom Taktgenerator 20 bei 65 us
nach dem Abfall des Kopfteils, wenn die Signalform auf L-Pegel ist (siehe Fig. 5(D)), die
Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22, ob die empfangene Signalform auf L-Pegel oder H-
Pegel ist. Wenn sie auf H-Pegel ist, wird die Sendedistanz als mittlere Distanz
bestimmt, da die Impulsbreite des Kopfteils zwischen 35 us und 50 us liegt, wie in Fig. 5(A)
gezeigt, und somit die Impulsbreite des Kopfteils im wesentlichen gleich der
Impulsbreite der gesendeten Signalform ist. Wenn sie sich auf L-Pegel befindet, dann wird die
Sendedistanz als kurz beurteilt, da die Impulsbreite des Kopfteils 65 us oder mehr
beträgt, wie in Fig. 5(B) gezeigt, was sehr viel größer als die Impulsbreite von 50 us des
Kopfteils in der gesendeten Signalform ist.
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Nachdem die Sendedistanz als mittel, kurz oder groß entsprechend der Impulsbreite
des Kopfteils eines jeden Senderahmens in der oben beschriebenen Weise ermittelt
worden ist, empfängt die Signalformerschaltung 24 das Ergebnis.
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Nach Eingabe eines jeden Senderahmens im Steuersignal empfängt die
Signalformerschaltung 24 die Sorte der Sendedistanz von der Kopfteilbreiten-Meßschaltung 22 und
führt eine Verarbeitung entsprechend der Klassifizierung der Sendedistanz aus, wie
unten beschrieben. Fig. 6 ist eine Ansicht, die bei der Erläuterung der Verarbeitung
hilfreich ist.
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Auf Eingabe des Datenteils im Senderahmen F ermittelt die Signalformerschaltung 24
Anstieg und Abfall des Impulses, sie verzögert die Abfallposition um 1,5 Bit in
Übereinstimmung mit Takten a und b, die alle 1,5 Bit vom Taktgenerator 20 eingegeben werden
(siehe Fig. 6(E)). Dieses verzögert die Abfallposition auf eine Position A, die in Fig. 6(D)
gezeigt ist.
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Wenn andererseits die Signalformerschaltung 24 den Anstieg des Impulses ermittelt,
dann ermittelt die Signalformerschaltung 24 eine Position, wo der Impuls normalerweise
entsprechend der Sorte der Sendedistanz ansteigen würde. Die Anstiegsposition wird
dann um 1,5 Bit gegenüber der Position verzögert, wo der Impuls normalerweise
ansteigen würde.
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Wenn die Signalformerschaltung 24 den Anstieg des L-Pegel-Impulses innerhalb des
Bereiches von ±25 us gegenüber einer Endposition E eines vorbestimmten Bits ermittelt,
wie in Fig. 6(A) gezeigt, wenn die Sendedistanz mittel ist, dann wird die Endposition E
als eine Position definiert, wo der Impuls normalerweise ansteigen würde. Die
Anstiegsposition des Impulses wird dann um 1,5 Bit gegenüber der Endposition E des Bits
verzögert. Dieses verzögert die Anstiegsposition auf eine Position B, die in Fig. 6(D)
gezeigt ist, und formt die Impulsbreite korrekt auf 50 us um.
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Wenn die Signalformerschaltung 24 den Anstieg des Impulses in 50 us ermittelt (eine
Endposition S des nächsten Bit) nach einer Endposition S eines vorbestimmten Bit,
wenn die Sendedistanz kurz ist, dann wird die Endposition E des Bit als eine Position
definiert, an der der Impuls normalerweise ansteigen würde. Die Anstiegsposition des
Impulses wird um 1,5 Bit gegenüber der Endposition E des Bit verschoben. Dieses
verzögert die Anstiegsposition auf die Position B nach Fig. 6(D) und formt die Impulsbreite
korrekt auf 50 us um.
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Wenn die Signalformerschaltung 24 den Anstieg des Impulses zwischen einer
Startposition S eines vorbestimmten Bit und einer Endposition E des Bit, wie in Fig. 6(C)
gezeigt, erfaßt, wenn die Sendedistanz groß ist, dann wird die Endposition E des Bit als
eine Position definiert, bei der der Impuls normalerweise ansteigen würde. Die
Anstiegsposition des Impulses wird dann um 1,5 Bit gegenüber der Endposition E des Bit
verzögert. Dieses verzögert die Anstiegsposition auf die Position B nach Fig. 6(D) und
formt die Impulsbreite auf 50 us korrekt um.
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Als Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung wird die Impulsbreite der
empfangenen Signalform auf ein Normmaß korrigiert. Diese Korrektur vergrößert die übliche
zulässige Impulsbreite von ±20 us auf nahezu ±50 us, und die zulässige Sendedistanz
kann daher zwischen etwa 0,8 m und 6 m liegen. Innerhalb des Bereiches können die
Daten richtig gelesen werden.
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Da die Signalformerschaltung eine Verzögerung von 1,5 Bit zur Umformung der
Signalform benötigt, wird die Verzögerung einer Empfangszeit für einen Rahmen mit
vorbestimmter Länge hinzuaddiert, und die Signalformung eines Rahmens wird abgeschlossen.
Die Signalformerschaltung tritt dann ein einen Wartebetrieb ein, um auf die
Eingabe des Kopfteils des nächsten Rahmens zu warten.
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Die Signalformerschaltung 24 formt die Signalform des Steuersignals um und gibt das
Steuersignal ab. Das Steuersignal wird einem Steuersignaleingangsanschluß des
Spielgeräts 10 hinter der Signalformerschaltung 24 zugeführt.
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Fig. 7 ist ein Schaltbild, das den Signalformer zeigt, und Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm,
daß die Signalform an jedem Punkt in der Schaltung zeigt. Im Zeitdiagramm von Fig. 8
repräsentieren die Signalformen A, B, C und D an einem Punkt "RDIN" die
empfangenen Signalformen, wenn die Sendedistanz mittel, groß, groß bzw. kurz ist. Die
ausgegebenen Signalformen (Signalformen nach der Signalformung) sind an einem Punkt
"DATA" dargestellt.
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- Wie oben erläutert, führt gemäß der vorliegenden Erfindung die Ermittlung der Länge
des Kopfteils im Fernsteuersignal zu einer Ermittlung einer Änderung des Punktes, wo
das Fernsteuersignal von "1" auf "0" fällt, wobei sich der Punkt entsprechend der
Sendedistanz ändert. Der Punkt, wo das Fernsteuersignal von "0" auf "1" steigt, wird um
eine vorbestimmte Zeit verzögert, und der Punkt, wo das Fernsteuersignal von "1" auf
"0" fällt, wird entsprechend der Länge des Kopfteils auf den Punkt verzögert, wo das
Fernsteuersignal normalerweise abfallen würde. Dieses macht die Fernsteuersignale
gleich lang ohne Rücksicht auf die Sendedistanz des Fernsteuersignals und korrigiert
die Daten eines jeden Bit, so daß sie eine richtige Breite haben können.
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Dieses vergrößert die zulässige Breite des Impulses, der eine "1" darstellt, eines jeden
Bit des Fernsteuersignals auf nahezu die Bitbreite. Da beispielsweise die zulässige
Impulsbreite etwa ±50 us im Falle der Hochgeschwindigkeitsübertragung ist, in der die
Bitbreite 50 us ist, wird der zulässige Bereich der Sendedistanz vergrößert, so daß die
Fernsteuerung über einen großen Bereich benutzt werden kann.