DE810404C - Multiplex-Sende- und Empfangseinrichtung - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. AUGUST 1951

p 24574 VIII a / 2i a* D

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Multiplex-Sende- und Empfangseinrichtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander von sogenannten Fensterimpulsen (gating-pulses) freigegebener Übertragungskanäle, die z. B. für Telefonie- oder Telexverbindungen benutzt werden können.

In einer solchen Einrichtung werden während eines jeden Systemzyklus die Übertragungskanäle einmalig für eine kurze Zeit durch verschiedene Impulse der in einem Zyklus auftretenden Reihe von Fensterimpulsen freigegeben.

Diese Reihen von Fensterimpulsen finden sowohl an der Sendeseite als auch an der Empfangsseite Anwendung und sollen genau isochron sein; im Zusammenhang hiermit wird vielfach einer der Übertragungskanäle zur Übertragung eines einzigen Synchronisationsimpulses je Übertragungszyklus verwendet.

Im folgenden wird die Wiederholungsfrequenz der Übertragungszyklen und Synchronisations- ao impulse mit Zyklusfrequenz, die höhere Frequenz, mit der die verschiedenen Übertragungskanäle nacheinander eingeschaltet werden, mit Schaltfrequenz bezeichnet.

Es ist bekannt, in einem solchen Multiplexsystem as die Signale durch Impulsdauer- oder Impulsphasenmodulation zu übertragen. Es ist dabei üblich, an der Sendeseite jedes der zu übertragenden Signale zur Erzielung entsprechender, in Zeitdauer oder Phase modulierter Impulse, einer Kippspannung von Schaltfrequenz zu überlagern und die auf diese Weise entstandene Spannung einer Schwellenein-

richtung zuzuführen, wodurch Impulse mit einer von dem betreffenden Signal abhängigen Zeitdauer entstehen. Durch Differentiation dieser Impulse entstehen in der Phase modulierte Impulse. Gegebenenfalls kann unmittelbar nach der Schwelleneinrichtung ein Impulsgenerator verwendet werden, der Impulse konstanter ZeitdauerMiefert, wodurch ohne Verwendung eines differentiierenden Netzwerkes Impulsphasenmodulation entsteht.

ίο Nach einem weiteren bekannten Verfahren zur * Erzeugung von Impulsdauer- oder Impulsphasenmodulation wird die modulierende Spannung zunächst in eine sich unstetig mit der Zeit ändernde stufenweise verlaufende Spannung umgewandelt und letztere nach Hinzufügung einer Kippspannung von Schaltfrequenz einer Schwelleneinrichtung zugeführt.

Es ist nicht erforderlich, daß die eingangs erwähnte, sich linear mit der Zeit ändernde Spannung, die im folgenden Mischspannung genannt wird, eine mit der Schaltfrequenz übereinstimmende Frequenz hat. Es kann z. B. die Mischspannung eine mit der Zyklusfrequenz übereinstimmende Grundfrequenz haben (s. z. B. Wireless World, Juni 1946, S. 187 ff.

»Details of Armystation« No. 10).

Die im Zusammenhang mit der Modulationsumwandlung für die verschiedenen Kanäle erforderlichen Mischspannungen können in bestimmten Systemen einem gemeinsamen Kippgenerator entnommen werden, der von den Zyklussynchronisationsimpulsen synchronisiert wird.

Auf der Empfangsseite wird bei der Demodulation der empfangenen Impulse vielfach wieder eine sich linear mit der Zeit ändernde Spannung oder Mischspannung verwendet. Es werden z. B. in Zeitdauer von der Momentanamplitude des zu übertragenden Signals abhängige Impulse zur Unterdrückung des Einflusses unerwünschter Verlängerungen der Impulse, z. B. infolge parasitärer Reflexionen oder Echoerscheinungen, nach Differentiation und darauffolgender Begrenzung in Amplitude und Dauer der Impulse, multiplikativ mit einer Kippspannung gemischt und infolgedessen Impulse mit einer sich entsprechend dem übertragenen Signal ändernden Amplitude erzielt.

Bei Impulsphasenmodulation können die empfangenen Impulse nach Amplitudendetektion zur Erzielung des ursprünglichen Signals unmittelbar multiplikativ mit der Mischspannung gemischt werden.

Die erforderlichen Mischspannungen können auch im vorliegenden Fall mittels eines oder mehrerer von den übertragenen Synchronisationsimpulsen synchronisierten Kippgeneratoren erzeugt werden.

Die Erfindung bezweckt, Multiplex-Sende- und Empfangseinrichtungen der erwähnten Art zu vereinfachen, wobei diese Vereinfachung außerdem besondere Vorzüge hat.

Nach der Erfindung wird die in Sende- oder Empfangseinrichtungen der geschilderten Art für jeden Kanal erforderliche Mischspannung durch Integration der den betreffenden Kanal periodisch freigebenden Fensterimpulse erzeugt.

Vorzugsweise hat das zur Integration der Fensterimpulse verwendete Netzwerk eine Zeitkonstante, die größer (z. B. das Zwei- oder Dreifache) als die Dauer eines Fensterimpulses ist.

Bei Anwendung der Erfindung können Kippgeneratoren entbehrt werden, und außerdem ist sinngemäß eine äußerst genaue Koinzidenz zwischen den Fensterimpulsen und den Mischspannungen verbürgt, was bei den bekannten Einrichtungen nicht der Fall ist und dort zum Übersprechen und anderen Störungen führt.

An Hand der Fig. 1 und 2, die das Schaltbild einer Multiplex-Sende,- bzw. Empfangseinrichtung darstellen, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt einen Multiplexsender mit neun Übertragungskanälen ι bis 9 dar, von denen der erste Kanal 1 zur Übertragung von Zyklussynchronisationsimpulsen dient und die übrigen z. B. Sprechkanäle bilden. Die Eingangsklemmen sind bei 10 getrennt angedeutet.

Die Übertragungskanäle werden abwechselnd im Rhythmus der Schaltfrequenz von Fensterimpulsen freigegeben, die von einer mit der Kanalzahl übereinstimmenden Anzahl Impulsgeneratoren 11 bis 19 stammen, die je einen der Impulse aus einer Reihe von Fensterimpulsen liefern.

Die Reihe von Impulsgeneratoren wird im Rhythmus der Zyklusfrequenz bestätigt durch einen über die Leitung 20 dem ersten Impulsgenerator 11 zugeführten Zyklussynchronisationsimpuls, der einem Impulsgenerator 40 entnommen wird, der durch eine vom Oszillator 41 stammende sinusförmige Spannung von der Zyklusfrequenz synchronisiert wird. Jeweils nach Auftreten eines Zy'klussynchronisationsimpulses stoßen die Impulsgeneratoren 11 bis 19 einander der Reihe nach an, wobei das Ende der Fensterimpulse von über die Leitung 42 in Parallelschaltung an sämtliche Impulsgeneratoren zugeführte Schaltimpulse eingeleitet wird. Diese letztgenannten, im Rhythmus der Schaltfrequenz auftretenden Impulse werden von einem Impulsgenerator 43 erzeugt, der von einer die Schaltfrequenz liefernden Oszillatorschaltung 44 synchronisiert wird, die ihrerseits vom Impulsgenerator 40 synchronisiert wird, so daß die Wiederholungsfrequenz der Schaltimpulse ein ganzes Vielfaches (gegebenenfalls das Neunfache) der Zyklusfrequenz beträgt.

Die Verstärker 2 bis 9 sind an der Ausgangsseite je mit Impulsmodulatoren 22 bis 29 verbunden, die Impulse mit gleichbleibender Wiederholungsfrequenz und Zeitdauer liefern, jedoch in von der Momentanamplitude des Niederfrequenzsignals der Verstärker 2 bis 9 abhängiger Phase. Im Synchronisationskanal 1,21 wird der als Synchronisationsimpuls dienende Fensterimpuls verstärkt. Die Impulsmodulatoren 22 bis 29 und der Verstärker 21 sind an der Ausgangsseite parallel geschaltet und mit einer Ausgangsklemme 30 verbunden, die z. B. mit dem Modulator für eine auszusendende Trägerwelle verbunden ist.

Die Impulsmodulatoren können z. B. je eine als Impulsgenerator geschaltete Verstärkerröhre mit zwei Steuergittern enthalten, denen je das Nieder-

frequenzsignal und eine sich linear mit der Zeit ändernde Mischspannung zugeführt werden, wobei diese Röhre durch eine starke negative Vorspannung auf einem der Steuergitter zugleich alsSchwelleneinrichtung wirkt.

Die erforderliche, sich linear mit der Zeit ändernde Mischspannung wird entsprechend der Erfindung in jedem der Kanäle durch Integration der im betreffenden Kanal auftretenden Fensterimpulse ίο erzielt. Zu diesem Zweck sind an die Impulsgeneratoren 12 bis 19 aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators bestehende integrierende Netzwerke 32 bis 39 angeschlossen. Um eine zulängliche Linearität der an den Kondensatoren der integrierenden Netzwerke auftretenden Mischspannung zu sichern, wird die Zeitkonstante dieser Netzwerke größer als die Dauer eines Fensterimpulses gewählt, wodurch z. B. bei einer (üblichen) Amplitude der Fensterimpulse von 50 bis 60 Volt die Amplitude der Mischspannung z. B. 5 bis 10 Volt beträgt, was im allgemeinen ohne Verstärkung für den beabsichtigten Zweck hinreichend sein wird, z. B. bei einer Maximalamplitude des den Impulsmodulatoren zugeführten Niederfrequenzsignals von etwa 2 bis 4 Volt.

Die Kondensatoren der integrierenden Netzwerke 32 bis 39 entladen sich während der Sperrzeit des betreffenden Verstärkerkanals 1 bis 9, welche Zeit viel größer als die Dauer eines Fensterimpulses und demnach reichlich bemessen ist, um bei der gegebenen Wahl der Zeitkonstante eine nahezu vollständige Entladung der Kondensatoren zu sichern. In Fig. 2 ist eine Multiplexempfangseinrichtung dargestellt für den Empfang von z. B. mit der Sendeeinrichtung nach Fig. 1 ausgesandten Signalen, die acht verschiedene Gespräche vertreten.

Je Übertragungszyklus werden acht in der Phase modulierte, kurzdauernde Impulse sowie ein Synchronisationsimpuls längerer Dauer empfangen. Die mit der Antenne 45 empfangenen Signale werden nach Hochfrequenzverstärkung und Amplitudendetektion 46 einerseits einer die detektierten Impulse in der Amplitude und Dauer begrenzenden Einrichtung 47 mit Ausgangsleitung48 und andererseits einer z. B. im Wesen aus einem integrierenden Netzwerk bestehenden Einrichtung 49 zum Trennen von Synchronisations- und Signalimpulsen zugeführt.

Die Synchronisationsimpulse werden über die Leitung 50 dem ersten einer'mit der Kanalzahl übereinstimmenden Anzahl von Impulsgeneratoren 52 bis 59 zugeführt, die sich der Reihe nach anstoßen und jeder einen von acht aufeinanderfolgenden positiven Fensterimpulsen liefern, die nacheinander die in den verschiedenen Empfängerkanälen liegenden Impulsphasendemodulatoren 62 bis 69 freigeben, denen die empfangenen Signalimpulse in Parallelschaltung über die Leitung 48 zugeführt werden.

In jedem'der Kanäle wird durch Integration der darin wirksamen Fensterimpulse mittels integrierender Netzwerke 72 bis 79 die zur Impulsphasendemodulation erforderliche, sich linear mit der Zeit ändernde Mischspannung erzeugt und zugleich den Impulsphasendemodulatoren 62 bis 69 zugeführt. Die erzielten Niederfrequenzsignalspannungen werden gegebenenfalls über die Impulswiederholungsfrequenz unterdrückende Filter Niederfrequenzverstärkern 82 bis 89 mit getrennten Ausgangskreisen 90 zugeführt.

In Fig. 2 ist von den einander gleichen Empfangskanälen der dritte 64, 84 mit dem ihm zugeordneten Fensterimpulsgenerator 54 in Einzeldarstellung abgebildet ; er wird im folgenden an Hand der Fig. 2 näher erläutert. *

Der Fensterimpulsgenerator enthält zwei in einer einzigen Röhre untergebrachte Pentoden 91, 91' mit getrennten Anodenwiderständen 92,92', miteinander verbundenen Fanggittern bzw. Schirmgittern und gemeinsamer Kathode. Die Pentoden sind mittels eines Kondensators 93 und eines Widerstandes 93' kreuzweise gekoppelt und sperren einander infolgedessen gegenseitig.

Diese an sich bekannte Schaltung weist nur zwei stabile Arbeitspunkte auf; im erstgenannten, im folgenden mit Ruhezustand bezeichneten Arbeitspunkt führt die Pentode 91 Maximalanodenstrom und ist die Pentode 91' gesperrt; im zweiten Arbeitspunkt ist der Zustand umgekehrt und die Pentode 91 gesperrt, während die Pentode 91' Strom führt. Infolge der kreuzweisen Kopplung findet der Übergang von dem einen zum anderen Arbeitspunkt sehr schnell statt. Wenn das Steuergitter der Pentode 91 mit einer hohen positiven Vorspannung beaufschlagt wird (über den Widerstand 94), wird normal die Pentode 91 Strom führen, wobei die an einem Gitterwiderstand 94' der Pentode 91' auftretende Spannung, welcher Gitterwiderstand zusammen mit dem Kopplungswiderstand 93' einen zwischen der Anode der Pentode 91 und Erde liegenden Span- , nungsteiler bildet, nicht ausreichend ist, um die von einem vorzugsweise sämtlichen Impulsgeneratoren gemeinsamen Kathodenwiderstand verursachte Sperrung der Pentode 91' zu beheben.

Am Ende eines von dem diesem Impulsgenerator 54 vorangehenden Impulsgenerator 53 erzeugten Fensterimpulses wird über die Kopplungsleitung 95 dem Steuergitter der Pentode 91 ein negativer Impuls zugeführt, der das Umklappen des Impulsgenerators 54 aus dem Ruhezustand in den Arbeitszustand herbeiführt; nach Verlauf einer im wesentliehen durch die Aufladezeit des Kopplungskondensators 93 bestimmten Zeitdauer tritt selbsttätig das Zurückklappen des Impulsgenerators in den Ruhezustand auf, wobei gleichzeitig ein den folgenden Impulsgenerator 55 über den Kopplungskondensator 96 anstoßender negativer Spannungsimpuls entsteht.

Während der Zeit, in der der Impulsgenerator 54 nicht in dem Ruhezustand ist, tritt am Anodenwiderstand 92 der Pentode 91 ein rechteckiger, positiver Spannungsimpuls auf, der als Fensterimpuls für den dritten Empfangskanal dient und über den Kopplungskondensator 97 die Freigabe des normal gesperrten Impulsphasendemodulators bewirkt.

Der Impulsphasendemodulator enthält: eine Sekundäremissionsröhre 98 mit einem Steuergitter,

dem die in der Phase modulierten Signalimpulse über die Leitung 48 zugeführt werden; ein als zweites Steuergitter benutztes Schirmgitter, dem die vom Impulsgenerator 54 stammenden Fensterimpulse zugeführt werden; eine Sekundärelektronen emittierende Hilfskathode 99, die über einen von einem Kondensator 100 überbrückten Hilfskathodenwiderstand 101 mit der positiven Anodenspannungsklemme 102 verbunden ist, und eine Anode 103 mit Anodenwjderstand 104.

Im Impulsphasendemodulator wird eine besondere Eigenschaft einer Sekundäremissionsröhre, und zwar folgende benutzt: Wenn das Anodenpotential niedriger als das Hilfskathodenpotential ist, werden an der Hilfskathode ausgelöste Sekundärelektronen größtenteils zur Hilfskathode zurückkehren, es tritt also ein positiver Hilfskathodenstrom auf. Wenn aber das Anodenpotential das Hilfskathodenpotential übersteigt, werden mehr Sekundärelektronen

ao die Hilfskathode verlassen, als Primärelektronen auf diese auftreffen, und es tritt ein negativer Hilfskathodenstrom auf. Wenn für die Hilfskathode eine niedrigere Anodenspeisespannung als für die Anode verwendet wird und die Hilfskathodenleitung einen

»5 im Vergleich zum Anodenwiderstand großen Widerstand enthält, wird sich infolge der vorerwähnten Polaritätsumkehr des Hilfskathodenstroms ein Gleichgewichtszustand ergeben, und zwar derart, daß das Hilfskathodenpotential immer einen praktisch mit dem Anodenpotential übereinstimmenden Wert erhält. Bei geringer Zeitkonstante für den stromführenden Hilfskathodenkreis tritt die Einstellung dieses Gleichgewichtszustandes dementsprechend schnell auf. Bei gesperrter Röhre wird aber das Hilfskathodenpotential dem Anodenpotential bei Änderungen derselben nicht folgen können.

Die vorerwähnte Eigenschaft wird im vorliegenden Fall für Impulsphasendemodulation benutzt. Von dem Fensterimpuls wird mittels eines integrierenden Netzwerkes 74 eine während des Fensterimpulses linear mit der Zeit wachsende Mischspannung hergeleitet. Die auf diese Weise erzielte Mischspannung wird unmittelbar der Anode der Demodulationsröhre 98 zugeführt. Wenn nunmehr

♦5 dafür gesorgt wird, daß nur bei einem während eines Fensterimpulses auftretenden Signalimpuls die Röhre 98 Strom führt, erhält die Hilfskathode das jeweils während eines Signalimpulses auftretende Anodenpotential und also ein von der Phase des Signalimpulses abhängiges Potential, das bis zum Auftreten eines folgenden Signalimpulses von dem den Hilfskathodenwiderstand 101 überbrückenden Kondensator 100 aufrechterhalten wird. An der Hilfskathode 99 entsteht dann das Niederfrequenzsignal mit einer diesem überlagerten Wellenspannung mit der Impulswiederholungsfrequenz als Grundfrequenz, wobei aber die Amplitude dieser Wellenspannung verhältnismäßig gering ist und also gewünschtenfalls von einem einfachen Tiefpaßfilter unterdrückt werden kann.

Im Ausführungsbeispiel wird die an der Hilfskathode 99 auftretende Signalspannung über einen Kondensator 105 einer Pentodenendverstärkerröhre mit einem Ausgangstransformator 107 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 108 mit der Ausgangsklemme für den betreffenden, dritten Empfangskanal verbunden ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Multiplex-Sendeeinrichtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander von Fensterimpulsen freigegebener Übertragungskanäle, bei der die zu übertragenden Signale unter Verwendung einer sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändernden Mischspannung in Impulse mit einer von der Momentanamplitude der zu übertragenden Signale abhängigen Zeitdauer oder Phase umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die für jeden der Kanäle erforderliche Mischspannung durch Integration der den betreffenden Kanal periodisch freigebenden Fensterimpulse erzeugt wird.

2. Multiplexempfangseinrichtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander von Fensterimpulsen freigegebener Übertragungskanäle, bei der Impulse mit von den zu übertragenden Signalen abhängiger Zeitdauer oder Phase empfangen werden und die Demodulation der empfangenen Impulse unter Verwendung einer sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändernden Mischspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die für jeden der Kanäle erforderliche Mischspannung durch Integration der den betreffenden Kanal periodisch freigebenden Fensterimpulse erzeugt wird. .

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zur Integration der Fensterimpulse verwendeten Netzwerkes größer als die Dauer eines Fensterimpulses ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen