DE848209C - Verschluesselungs-Schaltungsanordnung fuer Fernsprechanlagen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 1. SEPTEMBER 1952

S 21359 l'III a j 21 a'²

Henri Chireix, Paris

ist als Erfinder genannt worden

I )as Verfahren zum Fernsprechen mittels verschlüsselter Impulse besteht bekanntlich darin, in regelmiü.iigen Zeitabständeu Probewerte zu entnehmen, die charakteristisch für die Augenblickswertaniplituden des Sprechstroms sind, sie mengenmäßig zu analysieren und das Ergebnis dieser Analyse in Form einer Signalreihe zu übertragen, deren Zusammensetzung variiert wird. Dies charakterisiert die Verschlüsselung. Im Empfänger i>t e> nötig, die Entschlüsselung jeder dieser Signalreihen vorzunehmen, um die ursprünglichen I 'robe werte wiederherzustellen.

('blicherweise, wenn auch nicht notwendigerweise, werden Zweierschlüssel mit ;i Schlüsselelementen verwendet, wozu die Baudot-Reihe mit _·" verschiedeneu Kombinationen in erster Linie gehört, ledes Sc'ilüsselelement entspricht dann einer bestimmten, sich in bezug auf die Zahl der Einheiten unterscheidenden Zitier. Daher hat beispielsweise bei einem Schlüssel mit fünf Elementen das erste Element den Wert _'"'¹ = i6 Einheiten, das zweite 8, das dritte 4. das vierte 2, das fünfte i. [ede der Kombinationen von XuIl bis zu

31 Einheiten kann auf diese Weise erreicht werden. In der gleichen Weise kann bei einem Zweierschlüssel mit sieben Elementen das erste Element dem Wert von 64 Einheiten ensprechen. das zweite

32 usw., und alle Kombinationen von XuIl bis zu 127 Einheiten können durch eine Reihe von sieben möglichen Signalen zum Ausdruck gebracht werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung, System II. Chireix genannt, besteht darin, dal.! für einen Zweierschlüssel ein einfaches Yerschlüsselungs- und Entschlüsselungsverfahren entwickelt worden ist. welches nur die handelsüblichen Rohren (Trioden und Pentoden) benötigt, und zwar in einer möglichst kleinen Zahl, wobei diese Zahl

außerdem von der Zahl der verwandten Schlüsselelemente unabhängig ist.

Außerdem bezieht sich die Erfindung auf deren Anwendung bei einer Multiplexanlage mit mehrereu Kanälen des vorerwähnten Systems.

Das für die Verschlüsselung verwandte Prinzip ist folgendes: Die Probewerte der Amplitudenmomentanwerte des Sprechstroms, die der Reihe nach entnommen werden, laden einen Kondensator ίο C₁ mit guter Isolation auf. Die Spannung desselben ebenso wie die entgegengesetzte, nach einer Exponentialfunktion verlaufende Spannung, die durch einen zweiten Kondensator C₂ hervorgerufen wird, werden dauernd einer ersten Pentode P₁ übermittelt, welche nur während einer sehr kurzen Zeitdauer zu den Zeiten entsperrt wird, in denen möglicherweise Schlüsselimpulse auftreten können. Diese werden daraufhin nur dann übertragen, wenn die Spannungsresultierende die Wirkschwelle übersteigt.

Die wirksam übertragenen Impulse entsperren ihrerseits eine zweite Pentode P₉, deren Ausgangsentladungsraum im Nebenkreis zum ersten Kondensator C₁ in solcher Weise liegt, daß er um eine Anzahl von Einheiten entladen wird, die genau definiert ist und abhängt vom Rang des übertragenen Impulses, d. h. vom betreffenden Element des Schlüssels. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, daß man dem Strom dieser zweiten Pentode, wenn sie entsperrt ist, eine abnehmende Gesetzmäßigkeit nach der Zeit aufdrückt, und zwar dadurch, daß man auf eine ihrer Elektroden die Entladung des zweiten Kondensators C₂ einwirken läßt.

Das für die Entschlüsselung verwandte Prinzip ist sehr ähnlich: Die Synchronisierimpulse laden einen ersten Kondensator C₁ mit sehr guter· Isolation auf. Die diesem übermittelte Spannung wird auf eine erste Pentode übertragen, die nur während einer sehr kurzen Zeit entsperrt wird, die etwas vor den Synchronisierimpulsen liegt. Eine zweite Pentode, deren Ausgangsentladungsraum im Nebenschluß zum ersten Kondensator C₁ liegt, empfängt unmittelbar die verschlüsselten Impulse, die sie entsperren. Wie bei der Verschlüsselung wird der Strom dieser Pentode, wenn diese entsperrt ist, in solcher Weise beeinflußt, daß er, einer exponentiellen Gesetzmäßigkeit folgend, abnimmt, und zwar infolge der Einwirkung der Entladung von einem zweiten Kondensator T₉ her auf eine seiner Elektroden.

Daraus ergibt sich, daß der erste Kondensator C₁ um eine Anzahl von Einheiten entladen wird, die durch den Schlüssel bestimmt wird, bevor die Restladung der ersten Pentode übermittelt wird, deren Anodenkreis auch die entschlüsselte Amplitude aufnimmt.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert werden, und zwar zeigt

Abb. ι eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für die Verschlüsselung von Sendeimpulsen, Abb. 2 ein Diagramm, dessen Linie a die kurzen I Impulse veranschaulicht, die dem Eingang der j Schaltungsanordnung nach Abb. 1 übermittelt j werden, während die Linie /; die Impulse wiedergibt, die den aufeinanderfolgenden Entnahmen des Probewerts entsprechen,

Abb. 3 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für die Entschlüsselung der Impulse beim Empfang,

Abb. 4 eine Schaltungsanordnung für das eine Verfahren zum Anwenden der Erfindung bei einem Multiplexsystem mit einer Mehrzahl von Kanälen, während

Abb. 5 eine Schaltungsanordnung wiedergibt, die ein anderes Verfahren für die Anwendung der Erfindung bei einem.Multiplexsystem mit einer Mehrzahl von Kanälen benutzt.

Die Wirkungsweise wird im nachfolgenden in einer beispielsweisen und in einer die Erfindung nicht begrenzenden Weise beschrieben.

Die Verschlüsselung beim Senden kann durch eine Schaltungsanordnung nach Abb. u bewirkt werden. Hei dieser Schaltungsanordnung werden kurze Impulse vor der Wiederholungsperiode, die bei zwei aufeinanderfolgenden Probewertentnahmen immer die gleiche ist, bei α zugeführt und wirken einesteils, und zwar ohne Verzögerung, auf einen Impulstransformator T₁ ein, dessen Sekundärseite belastet ist, und andererseits mit einer gewissen Verzögerung, die durch eine Verzögerungsschaltungsanordnung (Liniennachbildung) D₁ hervorgerufen wird, auf einen zweiten Impulstransformator T₂ ein.

L'm ein Beispiel zu geben, die Impulse können eine Dauer von einigen iMikrosekunden haben und sich alle ¹IOO Mikrosekunden wiederholen. Desgleichen kann die durch D_{ hervorgerufene Verzögerung einige Mikrosekunden betragen, wie dies durch die Linie α in Abb. 2 zum Ausdruck gebracht ist.

Die vom Transformator T₁ übermittelten Impulse entriegeln eine Triode L₁, die in Reihe mit dem Kondensator C₁ und der Batterie B₁ im Sekundärkreis eines Fernsprechtransformators 2 angeordnet ist, welcher bei 3 Fernsprechströme zwecks Verschlüsselung erhält.

Das Rohr L₁ ist normalerweise durch die Spannung verriegelt, die an den Klemmen des im Nebenschluß liegenden Kondensators 4 unter der Einwirkung des Gitterstroms entsteht. Ein Impuls, der das Gitter positiv macht, entsperrt das Rohr und lädt den Kondensator C₁ mit der Polarität auf, die der Spannung entspricht, welche durch den Transformator 2 übermittelt wird plus derjenigen der Batterie B₁, deren Spannung selbst entsprechend der Hälfte der größtmöglichen Verschlüsselungsspannung eingeregelt ist.

Die vom Transformator T₂ gelieferten Impulse entriegeln in gleicher Weise die Triode L.,, die normalerweise durch die Spannung blockiert ist, die bei 5 unter dem Einfluß des Gitterstroms gesperrt ist, und laden den Kondensator C₉ auf.

Dieser wirkt auf einen Impulstransformator 7'., mit zwei Sekundärwicklungen ein, die mit Wider-

den Kondensator C₁ mit festgelegten Ladun-

ständen belastet sind, und entlädt sich nach einer Exponentialfunktion vom Augenblick an, wo das Rohr L., von neuem verriegelt wird. Es werden daher zwei Spannungen erzeugt, deren Polaritäten angegeben sind und die exponentiell nach der Zeit abnehmen.

Die erste dieser Spannungen hat ursprünglich eine Amplitude, die gleich der Hälfte der größtmöglichen Yersehlüsselungsspannung ist, und sie wird mit entgegengesetzter Spannung angelegt, derart, dal.i die an den Klemmen von C₁ liegende entgegengesetzt der am (jitter C₁ der Pentode P₁ ist. ebenso wie die zweite Spannung in Gegenschaltung zu einer Vorspannung —/' am Gitter C₃ der Pentode /'., angelegt ist.

Die Pentode /', wird, wie bereits grundsätzlich ausgeführt, dazu benutzt, um Schlüsselsignale zu erzeugen, während die. Pentode P₀ dazu verwandt win'
gen zu entladen.

Zu diesem Zweck wird die Pentode periodisch am (ütter C, durch sehr kurze Impulse entriegelt, die ln-ispielsweise eine Dauer von weniger als ι M ikrosekuii'de ihaben, wie dies durch die Darstellung der Linie b in Abb. 2 veranschaulicht ist. Diese letzteren Impulse haben eine Frequenz, die ;i-mal größer als diejenige entsprechend der Linie a ist. wobei ii die Zahl der Elemente des verwandten Schlüssels ist (» = 5 in Abb. 2). Sie können um eine Zeit r verzögert sein.

Weiterhin wird die nach einer Exponentialfunktion erfolgende Entladung des Kondensators C, in solcher Weise geregelt, daß die Amplitude der Spannung auf die Hälfte während des Zeitintervalls abgesunken ist. die zwei aufeinanderfolgenden Entriegelungen der spricht.

Es ist leicht einzusehen, daß dann, wenn während einer Entriegelungszeit der Pentode P_x die effeki h G d ih

Pentode /', ent-

the Spannung zwischen ihrem Gitter C₁ und ihrer Kathode den Durchgang von Strom gestattet, ein Impuls infolge des Impulstransformators 6 über die \ erbindungsleitung 7, und nur dann, übermittelt wird.

Der Impulstransformator 6 ist mit drei Wicklungen dargestellt, wobei die dritte Wicklung an das Schinngitter geführt ist, worauf noch später eingegangen wird.

Aus Abb. ι ist weiterhin zu erkennen, daß die der Leitung 7 übermittelten Impulse ebenfalls eine Verzögerung τ., infolge der Verzögerungsschaltungsanordnuiig IK, am (jitter C₁ der Pentode P., über einen Impulstransformator T₄ übermittelt erhalten. Wie bereits angegeben, blockiert die bei 8 durch den Gitterstrom hervorgerufene Spannung die Pentode J'.,, die nur unter der Einwirkung der Impulse entriegelt wird, die von 6 über /λ, übermittelt werden.

Der Entladungsraum zwischen Anode und Kathode der Pentode /'., ist im Xebenschluß, und zwar über die Batterie />'.,. zum Kondensator C₁- in solcher Weise gelegt, daß dadurch eine teilweise Entladung herbeigeführt wird. Die Ladung, die der Kondensator C₁ verliert, wird durch den mittleren Anodenstrom der Pentode und durch die Dauer der Entriegelung bestimmt. Dieser mittlere Strom wird seinerseits durch die Vorspannung des Gitters C., bestimmt, welche sich entsprechend einer Exponentialfunktion mit der Zeit ändert.

Bei gleichen Impulsdauern und linearen Charakteristiken des Gitters C₃ sind die Ladungen, die dem Kondensator durch die aufeinanderfolgenden Impulse übermittelt werden, erstens unabhängig von der tatsächlichen Ladung des Kondensators C₁, und zweitens nehmen sie auf die Hälfte während der Zeitdauer ab, die der Wiederholungsperiode von zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Linie b in Abb. 2 entspricht.

Die durch /)., hervorgerufene Verzögerung kann außerordentlich verkleinert werden und beispielsweise kleiner als eine iMikrosekunde sein; ihre Rolle besteht lediglich darin, zu verhindern, daß der Kondensator C₁ sich entlädt, bevor der von /', übermittelte Impuls beendet ist.

Die Punkte in der Schaltungsanordnung, die mit ΙΓΓ bezeichnet sind, liegen am Spannungspol der Anodenbatterie.

Nachdem im vorstehenden der Aufbau der Schaltungsanordnung beschrieben worden ist, soll nunmehr die Wirkungsweise erläutert werden. 9"

I⁷Ur diese Erläuterung sei ein Schlüssel mit fünf Elementen und Probewerten angenommen, die alle 100 Mikrosekunden entnommen werden. Als Zeitbeginn werde der erste Freigabeimpuls von P₁ nach dem Entnehmen eines Probewerts angenommen; die anderen Impulse erfolgen dann zu den Zeiten 20 Mikrosekunden, 40 Mikrosekunden, 60 Mikrosekunden und 80 .Mikrosekunden. Der Schlüssel mit fünf Elementen erlaubt 32 Schlüsselvariationen; der Kondensator C₁ kann sich daher unter dem Einfluß eines Probewerts auf einen Wert aufladen, der zwischen XuIl und 32 Spannungseinheiten liegt, wobei er beim Fehlen von Modulation sich mit 16 Einheiten infolge des Vorhandenseins der Batterie B₁ auflädt. Die durch die erste Sekundärwicklung des Transformators 7'₃ hervorgerufene Spannung, die in Abb. 1 links dargestellt ist, ist also 2^ηΛ = i6 Einheiten zur Zeit XuIl, 8 Einheiten zurZeit 20 Mikrosekunden, 4Einheiten zur Zeit 40 Mikrosekunden, 2 Einheiten zur Zeit (>o Mikrosekunden und 1 Einheit zur Zeit 80 Mikrosekunden.

Die an der zweiten Sekundärwicklung des Transformators T._t auftretende Spannung, also diejenige an der rechten Wicklung in Abb. 1, wird so eingeregelt, daß der Anodenstrom der Pentode /·"., den Kondensator C₁ um eine solche Elektrizitätsmenge entlädt, welche 16 Spannungseinheiten entspricht, und zwar während der Dauer eines Impulses, der zu der Zeit Null auftritt (oder nahezu XuIl, wenn man die durch D., hervorgerufene Verzögerung berücksichtigt), 8 Einheiten zur Zeit t = 20 Mikrosekunden usw.

Weiterhin sei angenommen, daß ein Impuls von /', übermittelt wird, sofern die Spannung an den Klemmen von C₁ der negativen Vorspannung, die

durch den Transformator 7',, übermittelt wird, gleichkommt oder sie übertrifft.

Xunmehr werde ein Probewert betrachtet, der den Kondensator C₁ mit 2U Einheiten auflädt; dann ist die Verschlüsselung also in dem Falle richtig, dal.i die Impulse, die den Zeiten Null, 40 und So Mikrosekunden entsprechen, übertragen werden, weil diese Impulse den Schlüsselwerten 16, 4 und Ί entsprechen.

ίο . Daraus ergibt sich, daß zur Zeit t = Null die effektive Spannung zwischen (litter und Heizfaden von P₁ gleich 21 — 16 = + 5 Einheiten ist; der Impuls wird infolgedessen übertragen. Dieser Impuls hat über die Pentode /'., einen Abfall der Spannung von C₁ um 16 Einheiten zur Folge, diese stellt sich also auf 5 Einiieiten ein. Zur Zeit t

— 20 M ikrosekunden ist dann die effektive Spannung zwischen Gitter C₁ und Kathode von P₁ gleich

— .—. s — — 3. wobei die von 7\, gelieferte Gegen-2ü spannung dann gleich 8 Einheiten ist. was zur Folge hat, daß der Impuls nicht übertragen wird und die Spannung mit 5 Einheiten auf dem Kondensator C₁ verbleibt.

Zur Zeit t = 40 Mikrosekunden ist die effektive Spannung zwischen Gitter und Kathode von P₁ gleich 5 —■ 4 = -f- ι Einheiten, da die Gegenspanuung, die von Ρ._Λ geliefert wird, dann nur vier Spannungseinheiten ist, so dal.l der Tmpuls weitergegeben wird und über P₉ die Entladung des Kondensators C₁ um vier Spannungseinheiten bewirkt wird, derart, dal.! die Spannung an den Klemmen von C₅ nur eine Einheit beträgt. Zur Zeit T ^= 60 Mikrosekunden ist die effektive Spannung zwischen Gitter und Kathode von /', gleich 1 — 2 — — ι Einheiten, derart, dal.i der Impuls nicht weitergekitet wird und der Kondensator C₁ mit einer Ladung" von + 1 Einheit verbleibt. Zur Zeit t

— So Mikrosekunden ist die effektive Spannung /■.wischen dem Gitter und der Kathode von /^₁ gleich ' XuIl, und der Impuls wird übermittelt. Das ver- ^! schlüsselte Signal bestellt daher aus Impulsen, die · zur Zeit Null = 40 und So M ikrosekunden auftreten.

In diesem Zusammenhang sei jedoch auf zwei j Faktoren verwiesen, die hier von Bedeutung sind, nämlich dal.i erstens die von 7\, gelieferte Spannung sich während der Dauer der Entsperrung von P₁ j ändert und dal.i außerdem eine bestimmte Spannung nötig ist. damit der Anodenstrom der Pentode P₁ von XuIl bis auf einen verwendbaren Wert gesteigert wird. Deshalb ist es erwünscht, daß die nach einer Exponentialfunktion erfolgende Entladung eine sehr lange Zeit gegenüber der Dauer der Eiusperrung der Pentode /', gebraucht oder, anders ausgedrückt, daß die Entsperrungsimpulse '

sein· kurz gehalten werden und daß eine gewisse ! Spannung /'., sich zur Ladung des Kondensators C₁ hiiizutügt: schließlich ist es andererseits erwünscht, daß die Spaniiungseinheit, ausgedrückt in Volt, so groß wie möglich ist. oder, anders ausgedrückt, daß der Kondensator C₁ sich auf sehr hohe Spannungen aufladen kann. Man hat gleichfalls eine dritte Wicklung auf dem Transformator 0 (Abb. i) vorgesehen. Die^e dritte Wicklung hat den Zweck, im ' Augenblick eine zusätzliche positive Spannung dem Schirm von P₁ zu übermitteln.

Daraus ergibt sich, daß. sobald ein Impuls mit seiner Übertragung beginnt, d. h. sobald der Anodenstrom erscheint, dieser verstärkt wird, bis ₍ zum Zeitpunkt, wenn die Anode P₁ von neuem blockiert wird, wodurch jede l'ngeiiauigkeit bzw. Fehlerhaftigkeit in der Verschlüsselung vermieden wird.

Es sei noch bemerkt, daß dann, wenn der Probewert 21,5 Einheiten betragen hätte, man auf die gleiche Verschlüsselung kommen würde, was ein-[ leuchtet, da die Amplitudendifferenz kleiner als eine Schlüsse! werteinheit ist. wobei jedoch am Schluß (ks Arbeitsvorgangs eine Ladung von 0.5 SpannungseinheiK'n auf dem Kondensator C₁ verbleibt.

Das ist jedoch ohne Bedeutung, da in der folgenden Zwischenzeit der Kondensator C₁ sich auf den Wert auflädt, der vom Transformator 2 bestimmt wird und unabhängig vom Wert dieser Restladung ist.

Die Batterie />'., zwischen der Klemme des Kondensators C₁. die entgegengesetzt der Masse ist, und der Anode der Pento.de /'., hat im wesentlichen den Zweck, den Anodenstroni der Pentode /'., auf den gewünschten Wert selbst am Schluß der Entladung des Kondensators C₁ zu halten. Zu diesem Zweck ist es notwendig, dieser Batterie eine solche Spannung zu geben, daß der in der Charakteristik des Anodenstroms, bezogen auf die Anodenspannung dieser Pentode, beobachtete Knick überschritten wird.

Die Entschlüsselung beim Empfang kann durch Verwendung einer Schaltungsanordnung bewirkt werden, welche in gewisser Hinsicht der vorbeschriebenen ähnlich ist, und zwar ist diese imschwer der Abb. 3 zu entnehmen, wo die gleichen Bezugszeichen sich auf die gleichen Schalt- und Steuerelemente beziehen.

Bei r werden Impulse eingeführt, welche denjenigen wesensgleich sind, die bei 1 in Abb. t übermittelt werden. Diese sind einem Synchronsystem entnommen, welches unerläßlich für alle solche Übertragungsverfahren nach der Zeit sind.

Diese Impulse werden einerseits der Triode L₁ über den Impulstransformator Y₁ übermittelt und laden einen Kondensator C₁ mit einer Spannung von 2" Spannungseinheitf 11 (11 ■-■- Zahl der Schlüssel-

er Batte

der

geliefert

ekmente), die
wird.

Die Impulse bei 1 wirken außerdem über die \ erzogerungseinrichtung Z)₁ und einen Impulstransformator 7'., auf eine Triode /... ein, wodurch ein Kondensator ('., aufgeladen werden kann. Dieser kann sich entladen über einen Impulstransformator 7 .,, der auf der Sekundärseite belastet ist. Abweichend von der Schaltungsanordnung nach Abb. 1 ist hier eine einzige Sekundärwicklung ausreichend. I )ie nach einer Exponentialfunktion verlautende Spannung wird in Gegenschaltung zur Vorspannung — -■/' am Sperrgitter (/., einer Pentode/'., übermittelt, deren Anoden Kathoden-Entladungs-

raum in Reihe mil einer Batterie />., einen Nebenschluß zum Kondensator C₁ bildet. Die Signalketten H(Ut -reihen, die empfangen werden, werden den füttern C₁ dieser Pentode über den Impulstransformator V₁ übermittelt. Entsprechend dem Verfahren, das an Hand von Abb. ι erläutert worden ist, entlädt die Signalreihe den Kondensator C₁ um eine Anzahl von !Einheiten, die durch das verschlüsselte Signal bestimmt werden. Die an ίο den Klemmen von C₁ verbleibende Spannung wird dann über die liatterie ll._f dem Sperrgitter der Pentode V₁ übermittelt, deren Anodenkreis den Alisgangsstromkreis des entschlüsselten Signals bildet. Zu diesem Zweck wird die Pentode P₁ über

das (litter C

da

am

Transformator T₅ angeschaltet ist. nur einen kurzen Augenblick vor den Impulsen entsperrt, die bei ι hervorgerufen werden, d. h. nachdem die ;/ Kiemente des Schlüssels abgelaufen sind.

J'ie liaiterie Λ'.₍ wird so bemessen, daß die Spannungshöhe einzuregeln ist. die für die Ausgangsspannungsaniplitude zweckmäßig ist.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise soll wiederum im η Signal entsprechend Ji Schlüsselwerten im Zweierschlüssel zu fünf Elementen betrachtet werden. Dieses Signal hat einen Signalzug oder eine Signalkette zur Folge, der bzw. die Impuls-Übertragungen zu den Zeiten / = o, t = 40 Mikrosekunden, / = So Mikrosekunden bewirkt, \vobei die Impulse, die den Zeiten t = 20 Mikrosekunden und / -- (>o Mikrosekunden entsprechen, nicht übermittelt werden. Wie andererseits erinnerlich, wird als Zeitanfang der erste kurze Impuls (Linie h, Abb. _») gerechnet, tier gegenüber dem Ansprechen um die Zeit τ verzögert ist. Wenn die Synchronisiersignale in den Zeiten entsprechend den aufeinanderfolgenden Entnahmen ausgesendet werden, eilen die Signale 1 in Abb. 3 dem ersten Schlüsselsignal um die Zeit τ voraus. Zu den Zeitpunkten, wenn die Synchronisiersignale im Empfänger ankommen, wird der Kondensator C₁ auf 2" — 32 Spaniiuug.-einheiten aufgeladen, und er kann gegebenenfalls durch die Pentode /'., nur zu den Zeiten entladen werden, wenn die entsprechenden Impulse der Signalkette ankommen. Wenn man mm als Zeitbegimi die Zeitdauer annimmt, wo der erste Impuls der Signalkette ankommt, so kann mau sa^'cn. daß die Ladung des Kondensators C₁ zur Zeit r stattgefunden hat und daß die Impulst¹ der Signalkette für die Ül>ennittliing der Ji Schluss.·! werteinheiten zu den Zeiten t = o, / 40 M ikrosekundiMi, t —- So Mikrosekunden

stattfindet. I >ie Pentode /', wird nur nach der Zeit t So Mikrosekunden. beispielsweise Ixm t = S5 Mikrosckund'Cii. entsperrt, d. 1i. nachdem die ganze Impul>kette einsprechend dem verschlüsselten Signal beendet i>t ; man überträgt zum Ausgang von P₁ nur die tatsächliche Spannung des Kondensators C₁ zu diener Zeit. Es ist unschwer einzusehen, daß dann, wenn die durch Z)₁ hervorgerufene Verzögerung kleiner als die Zeit r ist, die effektive Spannung zwischen dem (litter (Λ, und der Kathode der Pentode /'., entsprechend einer Exponentialfunktion vom Augenblick ab abnimmt, wo die Impulse am Transformator V₄ ülvermittelt werden.

■ Man kann, wie bereits im Zusammenhang mit .Abb. ι erläutert worden ist, den Ausgang von P., in solcher Weise einregeln, daß der erste Impuls den Kondensator C₁ um 2^ηΛ = i6 Spannungseinheiten entlädt, der dritte Impuls um 2""³ = 4 Spannungseinheiten und der fünfte um 2"'⁵ = ι Spannlingseinheit.

Der Kondensator C₁ ist daher zum Schluß um 21 Spannungseiuheiten entladen, bevor die übriggebliebene Spannung durch P₁ zur Zeit t = 85 Mikrosekunden übertragen wird. Wenn man das Vorstehende berücksichtigt, erkennt man, daß man am Ausgang der Pentode P₁ die ursprüngliche Modulation, jedoch umgekehrten Vorzeichens, antrifft, derart, daß der größten Amplitude des Eingangs die kleinste Amplitude der entschlüsselten Signale entspricht, was jedoch von keiner Bedeutung ist. Bezüglich der_% Anwendung der Erfindung bei einem Multiplexsystem mit m Kanälen sind zwei verschiedene Verfahren möglich: Das erste besteht darin, daß man gleichsam Zeiten für die Übermittlung des ersten Schlüsselelements in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Kanälen zuteilt, dann für die Übermittlung des zweiten Schlüsselelements in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Kanälen usw., bis zur Erledigung des letzten Schlüsselelements.

Bei diesem Verfahren ist die Zeit, die für die Übermittlung einer Impulsserie entsprechend einer Entnahme benötigt wird, die gleiche für ein iMultiplexsystem wie für ein Einwegsystem, wobei es offensichtlich ist, daß ein Verriegelungssystem beim Empfänger vorgesehen werden muß, damit über den einen Empfangsweg nur die diesem Weg entsprechenden Impulse übermittelt werden können.

Entsprechend dem zweiten Verfahren wird die einer Entnahme entsprechende Impulsserie zunächst über den Kanal Xr. 1 insgesamt übertragen, daraufhin eine Impulsserie entsprechend einer Entnahme über den Kanal Nr. 2, bis zur völligen Erledigung der »ι Kanäle. Bei diesem zweiten Verfahren wird eine Entnahme durch ein Multiplexsystem mit in Kanälen in einer Zeit übertragen, die w-mal kleiner ist als diejenige bei einem Einwegsystem.

Entsprechend dem einen oder dem anderen Verfahren findet sich die Schaltungsanordnung nach den Abb. 1 und 3 in jedem der m Wege, und es ist erforderlich, eine Zusatzschaltungsanordnung entsprechend der betreffenden Weganordnung vorzusehen. Zunächst soll das erstgenannte Verfahren in bezug auf die Empfangsseite betrachtet werden. Die S\ nchronisierungssignale, die sich mit einer Kadenz oder Frequenz F gleich derjenigen der Zahl der Entnahmen, die bei einem Einwegsystem vorgenommen werden, beispielsweise mit einer Frequenz /·" von 10 000 pro Sekunde wiederholen, steuern einen Rechteckimpulsgenerator C₁ (Abb. 4). Dieser ist mit einer Verzögerungseinrichtung R_x, die eine geschlossene Impedanzcharakteristik aufweist (Fernleitungsnachbildung), verbunden. Diese Verzögerungseinrichtung ist mit äquidistanten

Ausgängen entsprechend den m Kanälen versehen, wobei die Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgängen der Zeitdauer =r ent

" m ■ η · F

spricht, wo η die Zahl der Schlüsselelemente ist Der-erste Ausgang liegt am Anfang der Leitung und der letzte entspricht infolgedessen einer Ver-Zögerung von ^^ · -^ .

ίο Die Ausgänge bzw. Entnahmen von ι über p bis m übermitteln die Impulse, die der Linie α in Abb. 2 entsprechen, und sie sind infolgedessen an den Eingang ι der Abb. 3 angeschlossen, d. h. der Ausgang vom Range p ist bei α an ein Empfangsgerät des />-ten Kanals angeschlossen.

Der Generator C₁ synchronisiert den Impulsgenerator G.,, welcher Rechteckimpulse mit der Kadenz η F aussendet, wobei η immer wieder die Zahl der Schlüsselelemente darstellt. Die Impulse von

2) G₉ werden einem weiteren Netzwerk R₂ übermittelt. Dieses Netzwerk besteht gleichfalls aus m Abgängen der Nummern ί über p bis m, und es ist ebenfalls mit einer charakteristischen Impedanz geschlossen. Die Ausgänge dieses Netzwerks sind

ebenfalls äquidistant, wobei zwei aufeinanderfolgende Ausgänge der Zeit entsprechen.

Der erste dieser Ausgänge ist überdies in solcher Weise gewählt, daß für einen gleichen Rang p ein Impuls von C, zu einer Zeit τ (Abb. 2) nach einem Impuls von C₁ wiedergegeben wird. Beispielsweise ist für ein Multiplexsystem mit zehn Kanälen, einem Schlüssel mit fünf Schlüsselelementen und .F=IO 000 die Verzögerung zwischen zwei aüfeinanderfolgenden Ausgängen bzw. Entnahmen sowohl des Netzwerks R₁ als auch dies Netzwerks R₂ = 2 Mikrosekunden entsprechend einem Zeitschritt zwischen den äußersten Ausgängen bzw. Maximalentnahmen von 18 Mikrosekunden. Die Impulse über den Ausgang (bzw. der Entnahme) p des Netzwerks R₉ werden der Pentode P₂ des p-tcn Kanals (Abb. 3) oder auch einem in Abb. 3 nicht dargestellten zusätzlichen Rohr, das an Stelle von P₂ vorgesehen sein kann, übermittelt. In diesem zweiten Fall hat der positive Impuls lediglich den Zweck, dieses Rohr im gewählten Augenblick zu entsperren. Im ersteren Fall kann der positive Impuls dem Stromkreis des Gitters G₁ der Pentode P₂ übermittelt werden; aber er muß eine begrenzte Amplitude haben, derart, daß er allein nicht die EntSperrung des Rohrs vornehmen kann, die vielmehr nur eintritt, wenn in Verbindung damit ein Signalimpuls dem Eingang des Transformators T₄ übermittelt wird. Nunmehr werde der Empfang beschrieben: Die notwendige gemeinsame Schaltungsanordnung ist gleich derjenigen in Abb. 4, abgesehen davon, daß der Generator G₁ nicht synchronisiert ist. Der Ausgang ρ des Netzwerks R₁ endet bei 1 in Fig. 1, und zwar der Schaltungsanordnung des />-ten Kanals, ebenso wie der Ausgang p des Netzwerks R₂ am Gitter G₃ der Pentode P₁ der gleichen Schaltungsanordnung endet.

Nun soll das zweite Verfahren behandelt werden: Die Schaltungsanordnung eines jeden Wegs entspricht derjenigen der Abb. 1 und 3; jedoch muß sich der Kondensator C₂ während einer Zeit entladen, welche ra-mal kürzer in einem 'Multiplexsystem mit m Kanälen als in einem System mit nur einem Kanal ist. Was die gemeinsame Schaltungsanordnung anbetrifft, so kann sie den aus Abb. 5 ersichtlichen Aufbau haben.

Ein Rechteckimpulsgenerator G₁, der mit der Kadenz der Übertragungsvorgänge über einen Kanal, die beispielsweise F = 10 000 pro Sekunde beträgt, arbeitet, beeinflußt ein Verzögerungsnetzwerk R₁, das mit seiner charakteristischen Impedanz abschließt. Dieses Netzwerk besteht wie vorher aus m äquidistanten Ausgängen )r/.\\. Entnahmen mit den Nummernbezeichnungen von 1 über p bis m; die Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgängen bzw. Entnahmen entspricht der Zeitdauer i/mF. Dieser Generator G₁ synchronisiert einen zweiten Generator, der Impulse von der Kadenz mnF liefert.

Eine Entnahme über das Netzwerk R₁ entspricht einem bestimmten Kanal, und zu diesem Zweck ist der Ausgang ρ mit den mit 1 bezeichneten Klemmen der Schaltungsanordnung nach Abb. 1, und zwar des /»-ten Kanals, verbunden. Dieser Generator G., steuert mit einer sehr kleinen Verzögerung τ fm (Abb. 2) alle Gitter C₁ der Pentoden P₁ (Abb. i).

Die entsprechende gemeinsame Schaltungsanordnung beim Empfänger benötigt nur den Generator G₁ und das Verzögerungsnetzwerk R₁. Der Generator wird dann mit der Frequenz F durch die Synchronisiersignale synchronisiert, und die Ausgänge des Netzwerks R₁ entsprechen den Anschlußklemmen ι der Wegschaltungsanordnungen nach Abb. 3.

Die Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entnahmen des Netzwerks R₁ entspricht gleichfalls der Zeitdauer .

in -F

Beispielsweise entsprechen im Fall eines Multiplexsystems mit zehn Kanälen, eines Schlüssels aus fünf Elementen und /^; = 10 000 Übermittlungen pro Sekunde zwei aufeinanderfolgende Ausgänge in jedem der Netzwerke R₁ (Sende- und Empfangsseite) einer Verzögerung von 10 Mikrosekunden, derart, daß die Länge der Zeile zwischen den äußersten Ausgängen bzw. Entnahmen dem Betrag von 90 Mikrosekunden entspricht.

Die Erfindung betrifft also, um eine Zusammenfassung des Vorstehenden zu geben, Verbesserungen von Fernsprechanlagen, bei welchen verschlüsselte Impulse einer besonderen Art verwendet werden; die Verschlüsselung wird dadurch vorgenommen, daß in regelmäßigen Zeitabstä>nden charakteristische Probewerte mit einer Amplitude, die den Augenblickswerten der Sprechströme entsprechen, entnommen und dann mengenmäßig analysiert werden, und daß das Ergebnis dieser Analyse in Form einer Signalserie übermittelt wird, deren Zusammensetzung sich ändert, wobei eine

Entschlüsselung in
men wird, um das
stellen.

der Empfangsstelle vorgenom-Ursprungssignal wiederherzu-

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Yerschlüsselungs-Schaltungsanordnung für Fernsprechanlagen mit einem Sender und einem Empfänger, bei welcher der Sender Ströme mit in veränderlicher Weise umgewandelter Amplitude mit einer Häufigkeitsfrequenz N mittels Impulsreihen aussendet, die einem Schlüssel mit 11 Schlüsselelementen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender mit Schalt- und Steuermittel!! versehen ist, welche periodisch mit der Frequenz .Y eine festliegende Ursprungsspannung hervorzurufen gestatten, die in linearer Abhängigkeit vom Augenblickswert des zu übertragenden Stroms ist, mit weiteren Schalt- und Steuermitteln, die mit der gleichen Häufigkeitstrequenz Λ' eine erste und zweite Spannung herzustellen erlauben, welche Spannungen der gleichen exponentiell«! Gesetzmäßigkeit nach der Zeit folgen, mit weiteren Schalt- und Steuermitteln zum Vergleichen der festliegenden Ursprungsspannung und der ersten abnehmenden Spannung, mit Übertragungsinitteln zum Hervorrufen eines elektrischen Stroms, wenn die festliegende Spannung die abnehmende Spannung um einen Betrag übersteigt, der größer ist als ein vorbestimmter Mindestwert, wobei diese Schalt- und Steuermittel andererseits nur während einer sehr kurzen Zeit freigegeben werden, die sich

   /(-mal im Verlauf einer Periode — entsprechend

   der 1 läufigkeitsf requenz in solcher/Weise wiederholt, daß ein kurzer elektrischer Impuls jedesmal auftritt, wenn der vorerwähnte Schaltungszustand während der sehr kurzen Zeit vorliegt, und mit Reduktionsmitteln, welche nach der Übermittlung eines Impulses die festliegende Ursprungsspannung um einen Betrag reduzieren, der proportional dem Augenblickswert der zweiten abnehmenden Spannung ist, derart, daß der nachfolgende Vergleich zwischen der neuen festliegenden Spannung, die in der vorerwähnten W eise verringert worden ist, und der abnehmenden Spannung durchgeführt wird, UIi(I daß der Empfänger mit Empfangsmitteln zum Aufnehmen von Impulsreihen versehen ist, die vom Sender ausgesandt werden, mit Schalt- und Steuermitteln, welche zu Anfang einer jeden Reihe eine festliegende Spannung erzeugen, mit anderen Schalt- und Steuermitteln, welche zu Beginn einer jeden Reihe eine Spannung erzeugen, welche der vorerwähnten Exponentialgesetzmäßigkeit folgt, mit Reduktionsmitteln, welche nach dem Empfang eines Impulses die vorerwähnte unveränderliche Spannung um einen Betrag verringern, der proportional dem Augenblickswert der vorerwähnten abnehmenden Spannung ist, und mit Übertragermitteln, welche am Ende einer jeden Reihe den Restbetrag der vorerwähnten festliegenden Spannung, der sich aus den aufeinanderfolgenden Reduktionen ergibt, in ein elektrisches Signal mit einer Signalstärke, die proportional dem Wert des Restbetrags ist, umwandeln.

   _'. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exponentialgesetzmiißigkeit die Form ν = Λ·2-"^Ν< hat, wo t gleich der Zeit, η der Augenblickswert der Spannung und A eine Konstante ist.

   3. Sende-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuermittel zum Herstellen der festliegenden Spannung bestehen: aus einer veränderlichen Spannungsquelle, deren Änderung in jedem Augenblick proportional den zu übertragenden Strömen und welche in Reihe mit einer Dauerspannungsquelle geschaltet ist, aus einem ersten Kondensator, aus einem Elektronenrohr, das normalerweise im Zustand eines Xichtleiters ist, und aus Schalt- und Steuermitteln, welche periodisch das Rohr zu einem Leiter während einer sehr kurzen Zeit mit der Häufigkeitsfrequenz A^r in der Weise machen, daß der erste Kondensator auf die Spannung der Gleichspannungsquelle, vermehrt um den Augenblickswert der veränderlichen Spannung, gebracht wird.

   4. Sende-Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuermittel zum Erzeugen der abnehmenden Spannungen bestehen: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise im Zustand eines Nichtleiters ist, aus Steuermitteln, welche periodisch dieses Rohr zu einem Leiter während einer sehr kurzen Zeit mit der Häufigkeitsfrequenz Λ machen, aus einem zweiten Kondensator, der an das Rohr in solcher Weise angeschaltet ist, daß er aufgeladen wird, wenn das Rohr als Leiter wirkt, und entladen wird, wenn das Rohr als Xichtleiter wirkt, und aus einem Transformator mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklung an den Klemmen des zweiten Kondensators angeschaltet ist und die Sekundärwicklungen auf Widerstände einwirken, an deren Anschlußklemmen die erste bzw. die zweite abnehmende Spannung erscheint.

   5. Sende-Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel bestehen: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise ein Nichtleiter ist und eine Kathode, eine Anode und mehrere Gitter aufweist, aus Schaltmitteln zum periodischen Betätigen des Rohrs als Stromleiter während einer sehr kurzen Zeit, die sich »-mal

   im Verlauf einer Periode von .. wiederholt,

   entsprechend der vorerwähnten Häufigkeitstrequenz, aus Schalt- und Steuermitteln zum Anschalten der vorerwähnten Spannungen zwecks Vergleichs in Gegenschaltung zwischen das eine der Gitter und der Kathode in solcher

   Weise, daß das vorgenannte Rohr ein Strom- ' leiter wird, wenn die festliegende Spannung die j veränderliche Spannung um einen Betrag übersteigt, der größer ist als ein bestimmter Wert, und aus einem Ausgangskreis, der die vorerwähnten Impulse zu sammeln gestattet, die im Anodenkreis des vorerwähnten Rohrs erscheinen. 6. Sende-Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsmittel bestehen: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise im Schaltzustand eines Nichtleiters ist und eine Anode, eine Kathode und mehrere Gitter aufweist, aus Schaltmitteln zum Anschalten der vorerwähnten Impulse zwischen eines der Gitter und der Kathode in solcher Weise, daß das Rohr zu einem Stromleiter während der Dauer dieser Impulse wird, aus Steuermitteln zum Anschalten der zweiten i abnehmenden Spannung an ein anderes der ; (litter in solcher Weise, daß ein Anodenaus- j gangswert erzeugt wird, der proportional dieser j Spannung ist, und aus Schaltmitteln zum An- ; schalten des Anoden-Kathoden-Raums des Rohrs im Nebenschluß an den ersten Kondensator in solcher Weise, daß dieser um einen Betrag entladen wird, der dem Anodenausgangswert proportional ist.

   7. Sende-Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ursprungswert der ersten abnehmenden Spannung und derjenige der festliegenden Spannung gleich der Größtamplitude der veränderlichen Spannung sind, wobei die vorgenannte zweite abnehmende Spannung und die Reduktionsmittel andererseits in solcher Weise eingeregelt sind, daß jede Entladung des ersten Kondensators die Spannung desselben um einen Betrag verringert, der gleich dem Augenblickswert der ersten abnehmenden Spannung im Augenblick ' desjenigen Impulses ist, der diese Entladung ' hervorgerufen hat.

   8. Empfänger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuermittel zum Hervorrufen einer festliegenden Spannung bestehen: aus einem ersten Kondensator in Reihe mit einer kontinuierlichen Spannungsquelle und einem Elektronenrohr, das normalerweise ein Nichtleiter ist, sowie aus periodisch wirkenden Schaltmitteln, die die Wiederholungsfrequenz der vorgenannten Reihen aufweisen und das Rohr zu einem Stromleiter während einer sehr kurzen Zeit zu Beginn einer jeden Reihe in solcher Weise machen, daß der erste Kondensator auf die Spannung der vorerwähnten kontinuierlichen Spannungsquelle aufgeladen wird.

   9. Empfänger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuermittel zum Erzeugen einer abnehmenden Spannung bestehen: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise ein Nichtleiter ist, aus Schaltmitteln, welche das Rohr zu einem Stromleiter während einer sehr kurzen Zeit zu Beginn einer jeden Impulsrcihe machen, aus einem zweiten Kondensator, der an das Rohr in solcher Weise angeschaltet ist, daß er sich auflädt, wenn das Rohr ein Leiter ist. und sich entlädt, wenn es ein Nichtleiter ist, und aus einem Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei die Primärwicklung im Nebenschluß zum zweiten Kondensator und die Sekundärwicklung im Nebenschluß zu einem Widerstand liegt, an dessen Anschlußklemmen die abnehmende Spannung erscheint.

   10. Empfänger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsmittel bestehen: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise ein Nichtleiter ist und eine Kathode, eine Anode und mehrere Gitter aufweist, aus Schaltmitteln zum Übertragen der Impulse auf eins der Gitter in solcher Weise, daß das Rohr zum Stromleiter während der Dauer dieser Impulse gemacht wird, aus Steuermitteln zum Anschalten der vorgenannten abnehmenden Spannung an ein anderes der Gitter in solcher Weise, daß ein Anodenausgangswert erzeugt wird, welcher proportional dieser Spannung ist, und aus Schaltmitteln zum Anschalten des Anoden-Kathoden-Entladungsraums des vorgenannten Rohrs im Nebenschluß zum ersten Kondensator in einer solchen Weise, daß dieser sich um einen Betrag entlädt, welcher proportional dem Anodenausgangswert ist.

   11. Empfänger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ül>ertragermittel I>esteluMi: aus einem Elektronenrohr, das normalerweise ein Nichtleiter ist und eine Kathode, eine Anode und mehrere (jitter aufweist, aus Steuermitteln, welche das Rohr zu einem Stromleiter während einer sehr kurzen Zeit am Ende einer jeden aufgenommenen Inipulsreihe machen, aus Schaltmitteln zum Anschalten der Spannung, die an den Anschlußklemmen des ersten Kondensators vorhanden ist, an eins der (jitter, und aus einem Ausgangskreis, der die vorgenannten elektrischen Signale zu sammeln und wiederzugeben gestattet, die im Anodenkreis des vorgenannten no Rohrs erscheinen.

   12. Empfänger-Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die , abnehmende Spannung und die Reduktionsmittel in solcher Weise eingeregelt sind, daß die größtmögliche Entladung, die hervorgerufen werden kann, gleich der Hälfte der größtmöglichen Ladung des ersten Kondensators ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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