DE807825C - Empfangseinrichtung fuer zeitmodulierte Zeichenimpulse - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. JULI 1951

ρ 27702 VIII a j 21 α⁴ Π

ist als Erfinder genannt worden

Die Nachrichtenübermittlung mittels zeitmodulierter Zeichenimpulse erfolgt in der Weise, daß an der Sendestelle sich periodisch wiederholende Spannungsimpulse erzeugt werden und*deren Breite bzw. gegenseitiger Abstand entsprechend den Augenblickswerten eines Modulierzeichens geändert wird. Mit diesen Impulsen wird dann eine trägerfrequente Schwingung in der üblichen Weise moduliert, und die modulierte Schwingung wird daraufhin zur Hmpfangsstelle übertragen, wo aus der modulierten Trägerschwingung erst durch gewöhnliche Demodulation die Impulsrei'he und aus dieser durch Zeitdemodulation das Modulationszeichen abgeleitet wird.

In derartigen Hinrichtungen sind die zeitmodulierten impulse im Empfänger einer durch niederfrequente Geräuschkomponenten verursachten Verzerrung ausgesetzt, welche die Amplitude der Impulse verändert und dadurch die Vorderflanke und die Rückflanke der Impulse in entgegengesetzten Richtungen verschiebt, während die Mitte der Impulse zeitlich unverändert bleibt. Da nun die üblichen Empfangseinrichtungen das Modulationszeichen aus einer der beiden Flanken der Impulse ableiten, sind diese Einrichtungen gegen solche Störgeräusche sehr empfindlich und bewirken eine Verzerrung des Modulationszeichens.

Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Empfangsgerätes zum Empfang zeitmodulierter Zeichenimpulse, welches das Modulationszeichen aus der Mitte der Impulse ableitet und daher die durch die vorgenannten Störgeräusche verursachten Verzerrungen vermeidet.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Empfangsgerät von den zeitmodulierten Impulsen des Eingangszeichens zwei Spannungen ab-

geleitet werden, von welchen die eine mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Vorderfianke der Impulse und die andere im gleichen Sinne mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Rückflanke der Impulse veränderlich ist, und daß die beiden genannten Spannungen miteinander vereinigt das demodulierte Ausgangszeichen ergeben.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. ι a zeigt einen Sender zum

ίο Senden zeitlich modulierter Impulse, Fig. 11) einen erfindungsgemäß ausgebildeten Empfänger zum Empfang solcher Impulse, die Fig. 2 a und 2 b sind zur Erläuterung der Wirkungsweise der vorgenannten Einrichtung dienende Impulsdarstellungen; die Eig. 3 und 5 zeigen andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Empfangseinrichtung, während die Fig. 4 und 6 zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Einrichtungen dienende Diagramme darstellen.

Der in Fig. 1 a dargestellte Sender enthält eine modulierende Zeichenquelle 10 und einen daran angeschlossenen Zeitmodulator 11, welcher über einen Impulsgenerator 13, einen Impulsmodulator 14, einen Trägerfrequenzschwingungserzeuger 15 und einen Abstimmkreis 16 mit der Antenne 12 verbunden ist. Das von der Zeichenquelle 10 gelieferte Modulationszeichen wird im Modulator 11 verstärkt und beeinflußt dann eine Betriebsgröße des Impulsgenerators 13, beispielsweise seine Vorspannung in der Art, daß sich eine Reihe von Impulsen ergibt, welche entsprechend einem Augenblickswert des Modulationszeichens, beispielsweise entsprechend der Amplitude dieses Zeichens, zeitmoduliert sind. Die zeitmodulierten Impulse, von welchen einer durch die Kurvet der Fig. 2a dargestellt ist, werden im Modulator 14 verstärkt und zur Impulsmodulation der Schwingungen des Trägerfrequenzschwingungserzeugers 15 verwendet. Dieser Schwingungserzeuger ist vorteilhaft so beschaffen, daß er einen Ausgangsimpuls mit rechteckiger Hüllkurve liefert, wie er beispielsweise durch die Kurve B der Fig. 2 a dargestellt ist. Da es zur Verminderung von Seitenbandinterferenzen vorteilhaft ist. Impulse mit schräg abfallenden Flanken auszusenden, ist der Abstimmkreis 16 so ausgebildet, daß er jedem Impuls die durch die Kurve C der Fig. 2 a dargestellte trapezförmige Gestalt gibt. Die Flankenbreite der Impulse macht zweckmäßig einen verhältnismäßig großen Teil, beispielsweise ein Drittel der ganzen Impulsdauer aus, damit die Bandbreite so klein wie möglich wird.

Die in Fig. ib dargestellte erfindungsgemäße Empfangseinrichtung besteht aus einem mit der Antenne 20 verbundenen Abstimmkreis 21, an welchen ein Verstärker 22, ein Amplitudendemodulator 23 und ein Impulsformer 24 angeschlossen ist. Dieser Impulsformer besteht aus einem ein- oder mehrstufigen Verstärker, dessen eine Stufe derartige Betriebsspannungen erhält, daß sie diejenigen Teile der Impulse, deren Amplitude einen gewissen unteren Wert nicht erreicht bzw. einen gewissen oberen Wert überschreitet, unterdrückt bzw. abschneidet, so daß also der Impulsformer nur die mittleren Amplituden der Impulse durchläßt. Dem Verstärker 22 wird vom Demodulator 23 über die Leitung 25 eine die Verstärkung selbsttätig regelnde Spannung zugeführt. An den Impulsformer 24 sind in Parallelschaltung zwei Zeitdeinodulatoren 26 und 27 angeschlossen, von welchen der eine zur Erzeugung einer von der Zeitdemodulation der Vorderflanke der Impulse abhängigen Spannung und der andere zur Erzeugung einer von der Zeitmodulation der Rückflanke der Impulse abhängigen Spannung dient, leder dieser Demodulatoren enthält einen Differenzierkreis, welcher im Verhältnis zur Zeitdauer der Impulsflanken kurze Spannungsimpulse liefert. Die beiden Differenzkreise können auch durch einen einzigen, im Impulsformer 24 vorgesehenen Differenzierkreis ersetzt werden, der beide Demodulatoren speist. Diese Demodulatoren sind mit einem Mischkreis 28 verbunden, an welchen ein Lautsprecher 29 zur Wiedergabe des sich im Mischkreis ergebenden resultierenden Modulationszeichens angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Die von der Antenne 20 empfangenen, der Kurve C der Fig. 2a entsprechenden zeitmodulierten Impulse werden durch den Verstärker 22 verstärkt und gelangen dann in den Amplitudendemodulator 23, in welchem sich gleichgerichtete Impulse ergeben, wie sie durch den voll ausgezogenen und den mit gestrichelten Linien gezeichneten Teil der Kurvet der Fig. 2I) dargestellt sind. Diese Impulse werden durch von den vorhergehenden Stufen des Empfängers oder von sonstigen Stellen herrührenden Störwirkungen, beispielsweise Röhrenrauschen, Netzbrummen u. dgl. beeinflußt. Eine gewisse Art dieser Störgeräusche, beispielsweise die niederfrequenten Seitenbandkomponenten irgendeiner Geräuschspannung, kann den Impulsen überlagert sein und kann infolgedessen ihre Amplitude und ihre Zeitdauer in unerwünschter Weise ändern. Ein typisches Beispiel eines solchen Impulses mit überlagerter Störspannung zeigt der gestrichelt gezeichnete Teil A' der Kurve .4 der Fig. 2b. Wie ersichtlich, bewirkt die Störspannung eine etwa gleich große Verschiebung der Vorderflanke und der Rückflanke des Impulses in einander entgegengesetzten Richtungen, d. h. die Vorderflanke des Impulses ist zeitlich vorgeschoben, und seine Rückflanke ist zeitlich verzögert. Es ist daher offenbar, dal.l eine Spannung, welche lediglich von einer der Impulsflanken abgeleitet ist, durch die Störspannung beeinflußt erscheint.

Der Impulsformer 24 liefert nun infolge seiner den Impuls auf die durch die Linien 0-0 bzw. P-P dargestellten Amplituden begrenzenden Wirkung den durch die Kurve B der Fig. 2 b dargestellten Impuls von annähernd rechteckiger Form. Der voll ausgezogene Teil der Kurve bezieht sich auf einen ungestörten Impuls, während der gestrichelt gezeichnete Teil einen durch Störspannungen gestörten Impuls darstellt. Der Zeitdemodulator 26 erzeugt mittels Differenzierung dieser rechteckigen Impulse Spannungsimpulse sehr kurzer Dauer, welche den Vorderflanken der Ausgangsimpulse des

Amplitudendemodulator? entsprachen und liefert gleichzeitig durch Demodulation der vorgenannten Spannungsinipulse ein Ausgangszeichen, welches sich entsprechend dem Zeitpunkt des Erscheinens der zeitmodulierten Vorderflanken der genannten Ausgangsimpulse ändert, und zwar proportional zur zeitlichen Verschiebung dieser Flanken. Dieses Ausgangszeichen entspricht also im wesentlichen dem von der Zeichenquelle ro des in Fig. ι a dargestellten Senders gelieferten Modulationszeichen. In derselben Weise erzeugt der Zeitdemodulator 27 Spannungsimpulse sehr kurzer Dauer, welche den Rücktlanken der Ausgangsimpulse des Amplitudendemodulators entsprechen, und liefert gleichzeitig durch Demodulation dieser Spannungsimpulse ein Ausgangszeichen, welches sich entsprechend dem Zeitpunkt de? Erscheinens der zeitmodulierten Rückflanken der genannten Ausgangsimpulse ändert, und zwar ebenfalls proportional zur zeitlichen Verschiebung dieser Flanken und in demselben Sinne, in welchem die Änderung des Ausgangszeicheiis des Zeitdemodulators 26 in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Erscheinens der Vorderflanken der Ausgangsimpulse des Amplitudendemodulators erfolgt. Auch dieses .Ausgangszeichen entspricht im wes.ntlichen dem Modulationszeichen der Zeichen-(jut'llt' 10 des Senders.

Heide Ausgangszeichen gelangen zum Mischer 28 und ergeben dort durch ihre Vereinigung ein dem Ausgangszeichen der Zeichenquelle 10 genau entsprechendes, resultierendes Modulationszeichen. Da die Ausgangszeichen der beiden Zeitdemodulatoren 26 und 2~ den Mischer in demselben Sinne beeinflussen, wird bei ihrer Vereinigung die Einwirkung der Störspannungen auf die Breite der Ausgangsimpulsc des Amplitudendemodulators 23 beseitigt, so daß das resultierende Modulationszeichen im wesentlichen der durch die Storspannungen unbeeinflul.iten zeitlichen Verschiebung des mittleren Teils der zeitmodulierten Impulse des Amplitudendemodulators proportional ist und der Lautsprecher 29, infolgedessen die Zeitmodulation richtig wiedergibt.

Die Anordnung genial.! Fig. 3 enthält ebenfalls einen dem Impulsformer 24 der vorbeschriebenen Anordnung gleichen Impulsformer 30, der die ihm vom vorgeschalteten Teil der Anordnung zugeführten Impulse der durch die Kurve A der Fig. 2 b dargestellten Form in rechteckige Impulse konstanter Amplitude umformt, wie es die Kurve A der Fig. 4 zeigt. An den Impulsformer 30 schließt sich ein zweiter Impulsformer 31 an, der aus einem Tiefpaßfilter mit linearer Phasencharakteristik bestehen kann und die ihm zugeführten rechteckigen Impulse in die durch die Kurve B der Fig. 4 dargestellten abgerundeten Impulse umformt. Die gestrichelten Teile der vorgenannten Kurven A und B stellen durch Störspannungen in ihrer Breite veränderte Impulse dar. Die Mitte der abgerundeten Impulse (Fig. 4, Kurve B) ist gegenüber der Mitte der rechteckigen Impulse (Fig. 4, Kurve ^) um eine konstante Zeitspanne ί.,-ί, verschoben, welche größer ist als die Zeitdauer t.₂-t₀ jedes rechteckigen Impulses. Wie aus der Kurve B der Fig. 4 ersichtlich ist, beeinflußt die Störspannung wohl die Amplitude der abgerundeten Impulse, verursacht aber keine zeitliche Verschiebung dieser Impulse. Der Impulsformer 31 ist an einen Differenzierkreis 32 angeschlossen, welcher sowohl von der Vorderflanke als '· auch von der Rückflanke jedes Impulses je einen Imj puls ableitet, wobei diese Impulse entgegengesetzte ! Polarität haben. Die von diesen zusammengehörigen Impulsen gebildeten Impulspaare, die durch die Kurve C der Fig. 4 dargestellt sind, gelangen in einen Inipulsbeschneider 33, der diejenigen Teile der Impulse unterdrückt, welche einen vorbestimmten positiven bzw. negativen Amplitudenwert überschreiten, so daß sich die durch die Kurve D der Fig. 4 dargestellten rechteckigen Impulse ergeben, welche keine Beeinflussung durch die Störspannung aufweisen. Der an den Impulsbeschneider angeschlossene Differenzierkreis 34 leitet von diesen recht-eckigen Impulspaareii drei überaus kurze Impulse ab, wie sie durch die Kurve E der Fig. 4 dargestellt sind. Der mittlere dieser Impulse hat die größte Amplitude und eine der Polarität der beiden anderen Impulse entgegengesetzte Polarität. Infolgedessen liefert der Impulswähler 35, der nur für den mittleren Impuls negativer Polarität empfindlich ist, einen durch die Kurve F der Fig. 4 dargestellten Ausgangsimpuls, welcher zeitlich der Mitte des durch den Impulsformer 31 erzeugten abgerundeten Impulses entspricht. Aus diesem Ausgangsimpuls wird dann im Zeitdemodulator 36 ein Modulationszeichen abgeleitet, welches der Zeitmodulation der empfangenen Tmpuls'S entspricht, jedoch von Storspannungen im wesentlichen unbeeinflußt ist. Dieses Modulationszeichen wird im Gerät 37 in Schall oder in eine andere nützliche Energieform umgewandelt.

In der Anordnung gemäß Fig. 5 ist an den dem Impulsformer 30 der vorstehend beschriebenen Anordnung entsprechenden Impulsformer 50 ein Differenzierkreis 51 angeschlossen, der aus den durch die Kurve A der Fig. 6 dargestellten rechteckigen Ausgangsimpulsen des Impulsformers je zwei kurze Impulse der durch die Kurve B der Fig. 6 dargestellten Form ableitet, von welchen der eine der Vorderflanke und der andere der Rückflanke des rechteckigen Impulses entspricht. Da die Zeitdauer t_i-t_i eines durch Storspannungen beeinflußten, gestrichelt gezeichneten rechteckigen Impulses größer ist als die Zeitdauer t₂-t_:i eines von Storspannungen unbeeinflußten, voll ausgezogen gezeichneten rechteckigen Impulses, sind die dem gestörten Impuls entsprechenden beiden Impulse der Kurve B weiter auseinander als die dem ungestörten Impuls entsprechenden beiden Impulse.

An den Differenzierkreis 51 sind zwei Impulserzeuger 52 und 53 angeschlossen, welche überdies iao auch mit einem weiteren Impulserzeuger 54 in Verbindung stehen. Der Impulserzeuger 54 erzeugt im Verhältnis zur Zeitdauer der übertragenen Impulse lange Steuerimpulse von der Zeitdauer t_o-t₅ und ist so synchronisiert, daß seine Impulse dieselbe Wiederholungsfrequenz haben wie die vom Impuls-

generator 13 des in Fig. 1 dargestellten Senders erzeugten Impulse. Die Zeitdauer der Impulse des Tmpulserzeugers 54 ist so bemessen, daß sie etwas größer i;t als der Bereich der Zeitmodulation der übertragenen Impulse. Die Impulserzeuger 52 und 53 werden durch diese langen Impulse und durch die ihnen zeitlich entsprechenden, übertragenen Impulse so erregt, daß sie je einen Impuls erzeugen, dessen Vorderflanke zeitlich mit dem Antangspunkt der Vorderflanke des langen Impulses zusam- ι menfällt, wobei die Rückflanke des von dem Impulserzeuger 52 erzeugten Impulses zeitlich der \ or- j derflanke des übertragenen Impulses und die Rück- | flanke des von dem Impulserzeuger 53 erzeugten Impulses entgegengesetzter Polarität zeitlich der Rückflanke des übertragenen Impulses entspricht. Zu diesem Zwecke ist die positive Ausgangsklemme des Impulserzeugers 54 mit der positiven Erregerklemme des Impulserzeugers 53 und die negative Ausgangsklemme des Impulserzeugers 54 mit der negativen Erregerklemme des Inipulserzeugers 52 verbunden, während die positive Unterdrückungsklemme des Impulserzeugers 52 und die negative Unterdrückungsklemme des Impulserzeugers 53 mit dem Differenzierkreic 51 in Verbindung stein η. Das durch die Impulserzeuger 52 und 53 erzeugte Impulspaar ist durch die Kurven C und D der Fig. 6 dargestellt. Die Zeitdauer dieser Impulse beträgt je nachdem, ob -es sich um einen ungestörten oder um einen gestörten Impuls handelt, t₀-t_o bzw. t„~t₃ oder J₀-T₁ bzw. /₀-i₄.

Die Ausgangsimpulse der Impulserzeuger 52 und | 53 gelangen in einen Mischer 58, in welchem sie zu dem durch die Kurve E der Fig. 6 dargestellten, zusammengesetzten Impuls vereinigt werden. Dieser j zusammengesetzte Impuls wird dann in einem Summierkreis 55 zu dem durch die Kurve F der Fig. 6 dargestellten Impuls integriert. Dieser Impuls wird im Zeitpunkt f₃ dadurch beendet, daß der vom Impulserzeuger 54 erzeugte lange Steuerimpuls, dessen Zeitdauer ί_ο-ί₅ ist, im Zeitpunkt teinen mit dem Summierkreis verbundenen Entladekreis 57 leitend macht, so daß der Summierkreis sich über diesen Entladekreis entlädt.

Fig. 6 zeigt, daß der Flächeninhalt der von der Kurve E eingeschlossenen Fläche durch die auf die empfangenen Impulse einwirkenden Störspannungen nicht l>eeinflußt wird, denn durch die Störspannung wird der Flächeninhalt der den ersten Teil des zusammengesetzten Impulsen danstellenden Fläche um denselben Betrag vermindert, um welchen der Flächeninhalt der den zweiten Teil des zusammengesetzten Impulses darstellenden Fläche vergrößert wird. Die Störspannungen ändern demnach nur die Steilheit und die Zeitdauer der die beiden Teile des zusammengesetzten Impulses darstellenden schrägen Flanken des durch die Kurve F dargestell- ! ten summierten Impulses, verändern aber nicht die von der Kurve F eingeschlossene Fläche. Andererseits ist die Amplitude des durch die Kurve F dargestellten Impulses direkt proportional dem Mittel aus der Zeitdauer der durch die Kurven C und D dargestellten beiden Impulse, und die Zeitdauer dieser Impulse wird durch den Zeitpunkt des Erscheinens der der Yonierrlanke und der Rückflanke des übertragenen Impulses entsprechenden kurzen Impulse der Kurve B bestimmt, so daß also die sich in einer Vor- oder Rückverschiebung des durch die Kurve A dargestellten übertragenen Impulses äußernde Zeitmodulation dieses Impulses eine entsprechende Verminderung oder Vergrößerung der Amplitude des resultierenden Impulses der KurveF zu Folge hat.

Die sich im Summierkreis 55 ergebenden resultierenden Impulse veränderlicher Amplitude w<erden im Summierkreis mittels Vorrichtungen, welche in erster Linie für die maximale Amplitude der Impulse empfindlich sind, geglättet, und das sich so ergebende Modulationszeichen wird schließlich im Gerät 56 in Schall oder in eine andere geeignete Energieform umgewandelt.

Die Erfindung ist sowohl auf diejenige Art der Zeitmodulation anwendbar, bei welcher die Impulse im ganzen gegenseitig zeitlich verschoben werden, als auch auf diejenige Art, bei welcher die Zeitmodulation durch Veränderung der Impulsdauer mittels zeitlicher Verschiebung der einen Flanke der Impulse, jedoch nicht beider Flanken in entgegengesetzten Richtungen, erfolgt. An Stelle der beschriebenen Einkanalübertragung kann natürlich in derselben Weise auch eine Mehrkanalübertragung mit Zeitteilung zwecks gleichzeitiger Übermittlung mehrerer Nachrichten angewendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Empfangseinrichtung für zeitmodulkrte Zeichenimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr von den zeitmodulierten Impulsen des Eingangszeichens zwei Spannungen abgeleitet werden, von welchen die eine mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Vorderflanke der Impulse und die andere im gleichen Sinne mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Rückflanke der Impulse veränderlich ist, und daß die beiden genannten Spannungen miteinander derart vereinigt werden, daß sie das demodulierte Ausgangszeichen ergeben.

2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten beiden Spannungen der zeitlichen Verschiebung der Impulsflanken proportional sind.

3. Empfangseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Eingangszeichens vor der Ableitung der genannten beiden Spannungen aus ihnen in rechteckige Impulse umgeformt werden.

4. Empfangseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten beiden Spannungen durch Zeitdemodulation von Impulsen erzeugt werden, welche sich durch Differenzierung der rechteckigen Impulse ergeben.

5· Empfangseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerimpulse erzeugt werden, deren Wiederholungsfrequenz etwa, gleich derjenigen der Impulse des Eingangszeichens ist, während ihre Zeitdauer den Bereich der Zeitmodulation der Impulse des Eingangszeichens übersteigt, und daß diese Steuerimpulse die Erzeugung von mit ihnen gleichzeitig einsetzenden Impulspaaren herbeiführen, wobei der eine Impuls jedes Impulspaares beim Erscheinen der \'^rorderflanke und der andere beim Erscheinen der Rückflanke des während der Zeitdauer des Steuerimpulses empfangenen zeitmodulierten Impulses beendet wird, worauf diese beiden Impulse miteinander vereinigt werden und der sich so ergebende zusammengesetzte Impuls integriert wird.

6. Empfangseinrichtung nach den Ansprüchen

ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu rechteckigen Impulsen umgewandelten zeitmodulierten Impulse des Eingangszeichens in abgerundete Impulse umgeformt werden, deren Scheitelpunkte gegenüber der Mitte der rechteckigen Impulse um eine konstante Zeitspanne verschoben sind, und daß aus diesen abgerundeten Impulsen je zwei einander unmittelbar folgende Impulse einander entgegengesetzter Polarität abgeleitet werden und durch anschließende Differenzierung dieser Impulse den Scheitelpunkten der abgerundeten Impulse zeitlich entsprechende spitze Impulse erzeugt werden.

7. Empfangseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter mit linearer Phasencharakteristik zur Erzeugung der abgerundeten Impulse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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