DE867700C - Verfahren zur Umwandlung von zeit- in amplitudenmodulierte Impulse - Google Patents
Verfahren zur Umwandlung von zeit- in amplitudenmodulierte ImpulseInfo
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Description
Bei der Übertragung von Nachrichten mittels zeitmodulierten Impulsen unterscheidet man breite- und
lagemodulierte Impulse. Bei den breitemodulierten Impulsen entspricht die Breite, also die Zeitdauer der
sich folgenden Impulse, den Momentan werten eines modulierten Signals. Bei den lagemodulierten Impulsen
ist das Kennzeichen des Modulationsgrades der zeitliche Abstand einer oder beider Kanten der Impulse
von äquidistanten Zeitpunkten. Die Demodulation von zeitmodulierten Impulsen erfolgt z. B. in der
Weise, daß diese zunächst in amplitudenmodulierte Impulse umgewandelt werden. Hierauf erfolgt die
eigentliche Demodulation auf das ursprüngliche modulierende Signal. Bei der Umwandlung der breite- bzw.
lagemodulierten Impulse auf amplitudenmodulierte Impulse ist eine möglichst verzerrungsfreie Impulsumwandlung
erwünscht.
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Einrichtung zur Ausführung dieser Umwandlung.
Das Verfahren besteht darin, daß zu den die Modulation der zeitmodulierten Impulse kennzeichnenden
Zeitgrößen proportionale Spannungswerte erzeugt und wenigstens ein Teil derselben aufgespeichert
wird und daß zu diesen in gleichen Zeitabständen einsetzende, amplitudenproportionale Impulse erzeugt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt Vorteile hinsichtlich der nichtlinearen Verzerrungen und Störtöne.
Es läßt sich mit Vorteil bei der Demodulation von solchen breitemodulierten Impulsen anwenden,
bei denen die Impulse z. B. immer mit genau gleichen Zeitabständen T beginnen. Die Impulsdauer ist die
kennzeichnende Zeitgröße für die momentane Modulation. Diese Kenngröße wird zweckmäßig durch einen
entsprechenden Spannungswert zur Anzeige gebracht. Nach erfolgter Demodulation soll die erhaltene Demodulationsspannung
in möglichst linearer Abhängigkeit zu diesem Spannungswert stehen.
Inder Fig. ι ist das erfindungsgemäße Verfahren an
einem Beispiel für breitemodulierte Impulse dargestellt. J1, J2, J3 sind zeitmodulierte Impulse für
verschiedene Modulationsgrade. Die Zeitpunkte der Impulsanfänge, gekennzeichnet durch die Lage der
linken Impulskanten, folgen sich bei diesem Beispiel in gleichen Zeitabständen T. Die jeweiligen Zeitdauern
X1, X2, -^-3 · · · ^βΓ Impulse sind die den Modulationsgrad
kennzeichnenden Zeitgrößen. Diese erzeugen die zeitproportionalen Spannungswerte Y1, Y2,
Y3 ... . Die zeitproportionalen Spannungswerte erreichen ihre Werte Y1, Y2 ... am Schluß eines jeden
Impulses z. B. durch Aufladen eines Kondensators mit konstantem Strom während einer Aufladezeit, die
der jeweiligen Impulsdauer X1, X2, X3 entspricht.
Entsprechend den Spannungswerten Y1, Y2, Y3 ...
entstehen die amplitudenmodulierten Impulse Z1, Z2,
Z3
Würden diese modulierten Impulse, was
schaltungstechnisch das einfachste wäre, unmittelbar bei Aufhören der Impulse (rechte Impulskanten) entstehen,
so würden diese Impulse nicht in gleichen Zeitabständen auftreten. Die Folge davon wären nichtlineare Verzerrungen auf der Demodulatorausgangs-'
seite. Diese Verzerrungen werden nach der Erfindung vermieden, indem die mit der Amplitude modulierten
Impulse sich in gleichen Zeitabständen T' = T folgen. Das geschieht erfindungsgemäß so, daß die Spannungswerte Y1, Y2, Y3 ... gespeichert werden und erst in
äquidistanten Zeitpunkten in Form von amplitudenmodulierten Impulsen Z1, Z2 zur Auswirkung kommen.
S1, S2, S3 sind die entsprechenden Speicherzeiten. Der
amplitudenmodulierte Impuls entsteht also erst gegen das Ende einer Impulsfolgezeit T. Man kann auch den
Impuls im Moment entstehen lassen, wo der nächste Impulsablauf X2 einsetzt, da das Einsetzen in äquidistanten
Zeitpunkten erfolgt. Auf alle Fälle folgen sich die ausgesteuerten amplitudenmodulierten Impulse
Z in konstanten Zeitabständen T, also in äquidistanten
Zeitpunkten, was zur Folge hat, daß die Demodulation linear, also getreu der Kurvenform der
ursprünglichen modulierenden Spannung erfolgt.
Ein weiteres Änwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist bei der Demodulation von breitemodulierten Impulsen nach der Fig. 2 gegeben.
Hier sind die Impulse in der Weise moduliert, daß der Zeitabstand der beiden Kanten der Impulse von äquidistanten
ZeitpunktenPa1, Pb1, Pa21Pb2, Pa3, Pb3 ...
aus als kennzeichnende Zeitgrößen dienen. Die äquidistanten Zeitpunkte folgen sich mit der doppelten Im-5.0
pulsfrequenz, wobei jeder zweite der sich folgenden Zeitpunkte
Pa1, Pa2 ... innerhalb der Impulse und die
andern innerhalb derjmpulslücken liegen (Pb11Pb2.,.).
Der Zeitgröße alt gemessen von der linken Impulskante
bis zum äquidistanten Punkt Pa1, entspricht
ein proportionaler Spannungswert Ya1. Diese Spannung
steuert in linearer Abhängigkeit den ImPuIsZa1
aus. Der Zeitgröße S1 entspricht ein Spannungswert Yo1. Im »Moment, wo der Impuls aufhört, hat
auch die Spannung Yo1 ihren Endwert erreicht. Der
zu dieser Spannung proportionale Impuls soll aber nicht auch in diesem Moment entstehen, sondern etwas
spater, nämlich wenn der äquidistante Zeitpunkt Po1
erreicht ist. Erfindungsgemäß wird deshalb die Spannung YS1 gespeichert, und zwar während der
Speicherzeit S1. Der entsprechende Vorgang spielt sich bei allen folgenden Impulsen ab. Die ausgesteuerten
Impulse Za1, Zo1, Za2, Ζδ2 · · · folgen sich also in
gleichen Zeitabständen. Damit ist eine wichtige Voraussetzung für eine verzerrungsfreie Demodulation
erfüllt. Die Umhüllungskurve U entspricht dann der sendeseitigen Modulationskurve. Dies gilt insbesondere
für Übertragungen, bei denen auch sendeseitig die zeitmodulierten Impulse aus äquidistanten Modulationswerten
Za1, Zb1 ... gewonnen werden.
Das Verfahren der Erfindung läßt sich natürlich auch auf andere Zeitmodulierte, z. B. lagenmodulierte
Impulsarten anwenden.
Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun näher erläutert. Die
Einrichtung, die zunächst beschrieben wird, dient dazu, breitemodulierte Impulse, wie sie in der Fig. 2
gezeigt sind, in entsprechende amplitudenmodulierte Impulse zu überführen. In der Einrichtung sind Mittel
vorhanden, welche die die Modulation kennzeichnenden Zeitwerte A11 blt a2, b2 ... der breitemodulierten
Impulse in proportionale Spannungswerte überführen, wobei die Spannungswerte Yb11Yb2 ... der durch die
Lage der Schlußkante der Impulse gekennzeichneten Zeitgrößen aufgespeichert werden. Ferner sind Mittel
vorhanden, um proportional zu den Spannungswerten Ya1, Yb1, Ya2, Yb2 ... in äquidistanten Zeitpunkten
Pa1, Po1, Pa2, Pb2.. .amplitudenmodulierte
Impulse Za1, Zo1, Za2, Zb2 ... entstehen zu lassen.
Die Umwandlung erfolgt in zwei getrennten Schaltungen, wobei die Zeitwerte der linken Kante, also mit
Beginn des Impulses, und die Zeitwerte der rechten Kante, also mit Ende des Impulses, getrennte,
einander zeitlich abwechselnd folgende Steuerungen auslösen.
Die Überführung der Zeitwerte der linken Impulskante in bezug auf die äquidistanten Zeitpunkte Pa1,
Pa2, Pa3 ist in dem Diagramm (Fig. 3) und in der
Schaltung (Fig. 4) dargestellt.
Einer Röhre VL werden über das Steuergitter die vom Sender empfangenen breitemodulierten Impulse
mit der Amplitude IT0 zugeführt, desgleichen die
Impulsspannung U1, die einem Generator entnommen
ist und auf die empfangenen Impulse synchronisiert ist. Die lokalen Impulse U1 sind gegenüber den
empfangenen Impulsen um 900 phasenvoreilend. Die no
Impulsverläufe an dem Steuergitter sind in der Fig. 3 a
dargestellt. Die Gittervorspannung ist z. B. so gewählt, daß der Arbeitspunkt auf dem unteren Knick
der Röhrenkennlinie liegt. Ein Anodenstrom wird somit nur ausgesteuert, wenn beide Gittersteuerspannungen
positiv sind. Im Anodenkreis treten infolgedessen neue zeitmodulierte Impulse auf, wie sie
in der Fig. 3 b schraffiert dargestellt sind. Ihre Impulsbreiten entsprechen den Zeitwerten alt a2, a3 usw. der
Fig. 2. Sobald die Spannung U0 + U1 positiv und
ein gewisser Schwellwert S überschritten wird, fließt in der Röhre VL ein Anodenstrom JL, welcher den
Kondensator C an der Klemme b über den Widerstand R negativ auflädt. Durch den am Widerstand R
entstehenden Spannungsabfall bleibt die Entladeröhre VE gesperrt bis der Strom JL zu fließen aufhört.
Das ist der Fall in den äquidistanten Zeitpunkten Pa1,
Pa2, Pa3... . Von diesem Moment an wird der Stromdurchlaß
der Röhre VE wieder geöffnet, indem das Gitter positiv wird. Die Folge ist, daß der Kondensator
C sich wieder entlädt infolge des Entladestromes JE, der jetzt über die Röhre VE fließt. Der
Kondensator darf sich aber nur wieder auf die Spannung Null entladen. Um dies zu erreichen und eine
Aufladung in umgekehrter Richtung zu verhindern, ίο ist parallel zum Kondensator ein Gleichrichter Gl geschaltet.
Sobald die Klemme δ positiv werden sollte, fließt durch den Gleichrichter ein Strom, der einen
Spannungsanstieg in der umgekehrten Richtung verhindert. In der Fig. 3 c ist dieser Auflade- und Entladevorgang
dargestellt. Die Aufladung ist beendet im Zeitpunkt Pa1, Pa2 ... Die erreichte Spannung UaI1,
Uab2 ... entspricht der jeweiligen Impulsdauer der Impulse, dargestellt in der Fig. 3 b, und entspricht
ferner den Zeitwerten av a2, a3 ... der Fig. 2. In einer
weiteren Röhre Va werden nun die eigentlichen amplitudenmodulierten Impulse erzeugt, die sich in äquidistanten
Zeitpunkten folgen. Um das zu erreichen, wird ein Teil der Kondensatorspannung über einen
Spannungsteiler R1, R2 dem Gitter der Röhre Va
zugeführt. Die Röhre ist normalerweise, also wenn keine Impulse empfangen werden, gesperrt. Dem
Gitter werden außerdem über den Widerstand Rga zeitäquidistante Kurzimpulse U2 (Fig. 3 d) zugeführt.
Diese Amplitude ist so gewählt, daß der Ausgangspunkt des Anodenstromeinsatzes gerade erreicht wird.
Zu diesen Impulsspannungen U2 addieren sich nun die
proportionalen Anteile der Kondensatorspannungen UaI)1, Uabä ..., so daß die ausgesteuerten Anodenströme
proportional diesen Kondensatorspannungen sind und damit auch den Zeitwerten ax, a2, a3 ... .
Die Überführung der Zeitwerte der rechten Impulskanten in bezug auf die äquidistanten Zeitpunkte ist
in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Bei den in der Fig. 2 dargestellten Impulsen handelt es sich um die Zeitwerte
B1, b2, b3 ... . Diese Zeitwerte sollen in proportionale
Spannungswerte Yb1, Yb2 ... umgewandelt
und über die Zeiten S1, S2, S3 gespeichert werden,
um in den zeitäquidistanten Punkten Pb1, Pb2...
proportionale Impulse Zb1, Zb2 ... auszusteuern.
Eine Schaltung zur Überführung der Zeitwerte der rechten Impulskante in bezug auf die äquidistanten Punkte Pa1, Pa2 ... ist in der Fig. 6 dargestellt.
Eine Schaltung zur Überführung der Zeitwerte der rechten Impulskante in bezug auf die äquidistanten Punkte Pa1, Pa2 ... ist in der Fig. 6 dargestellt.
Einer Röhre VL' werden über das Steuergitter die vom Sender empfangenen breitemodulierten Impulse
U0 zugeführt, desgleichen die Impulsspannung V1,
die dem lokalen Generator entnommen ist. Die lokalen Impulse sind gegenüber den empfangenen Impulsen
um 900 phasenvoreilend. Diese Impulsabläufe am Steuergitter der Röhre VL' sind in der Fig. 5 a dargestellt.
Die Gittervorspannung ist so gewählt, daß der Arbeitspunkt auf dem unteren Knick der Kennlinie
liegt. Ein Anodenstrom wird somit nur ausgesteuert, wenn beide Gittersteuerspannungen positiv
sind. Im Anodenkreis werden neue zeitmodulierte Impulse ausgesteuert, wie sie in der Fig. 5 b scharffiert
dargestellt sind. Ihre Impulsbreiten entsprechen den Zeitwerten blt b2, ö3usw. Sobald die Spannung U0 + V1
positiv wird, fließt in der Röhre VL' ein Anodenstrom JL, welcher den Kondensator C an der
Klemme V negativ auflädt. Die nach jedem Impuls erreichte Aufladespannung Vab ist nun jeweils proportional
der Zeitdauer der schraffierten Impulse der Fig. 5 b. Nach Aufhören dieser Impulse bleiben
nun die Spannungen VaB1, Vab2 ... am Kondensator
über die Zeiten S1, S2 ... jeweils gespeichert bis zu
den Zeitpunkten Po1, Pb2... . Diese Zeitpunkte
liegen in der Mitte zwischen den äquidistanten Zeitpunkten Pa1, Pa2, Pa3... . In den Zeitpunkten Po1,
Pb2, Pb3 ... erfolgt die Aussteuerung von Impulsen
mit einer Amplitude, die proportional ist den gespeicherten Spannungen F^o1, Vab2 ... . Das geschieht
in der Weise, daß eine parallel geschaltete Röhre VE' in den Zeitpunkten Pb 1; Pb2 .... stromführend gemacht
wird, indem die Impulsspannung V1 z. B. an dem Schirmgitter SG wirksam ist. Das Schirmgitter
ist dabei über eine Drosselspule D mit der Anode A verbunden. Der Kondensator entlädt sich über das
Rohr auf die Spannung O. Um eine Aufladung mit umgekehrter Polarität zu verhindern, ist parallel zum
Kondensator C der Gleichrichter GV geschaltet. Zur Auslösung der eigentlichen Impulse in den Zeitpunkten
Pb1... (schraffierte Flächen Fig. 5 c) ist eine weitere Röhre Va' vorhanden. Das Steuergitter liegt
am Abgriff eines Spannungsteilers, der parallel zum Kondensator C liegt. Auf das Steuergitter werden
über einen Widerstand außerdem Steuerimpulse V2
(Fig. 5 d) gegeben, die entsprechende Stromimpulse Ja' zur Folge haben. Die Steuerimpulse V2 und die Gittervorspannung
sind so gewählt, daß der Steueranteil der Kondensatorspannung proportionale Stromimpulse
aussteuert.
In der Empfangsschaltung sind nun die beiden Schaltungen Fig. 4 und 6 kombiniert. Im Ausgang
der so kombinierten Empfangsschaltung sind amplitudenmodulierte Impulse vorhanden, gemäß
den Fig. 3 c und 5 c. Die Impulse folgen sich in konstanten
Zeitabständen Pa1, Pb1, Pa2, Pb2... und mit
der doppelten Impulszahl als die der breitemodulierten Impulse am Eingang der Schaltung. Die den beiden
Schaltungen zugeführte Impulsspannung U0 kann z. B.
einem gemeinsamen Empfänger entnommen sein, in welchem die über eine Antenne empfangenen Hochfrequenzimpulssignale
verstärkt und in breitemodulierte Impulse umgewandelt werden. Synchron mit den empfangenen Signalimpulsen läuft ein Generator,
der die unmodulierten Steuerimpulse CZ1 und F1 für
beide Schaltungen erzeugt. Durch besondere Mittel im Generator wird dafür gesorgt, daß.die den beiden
Verstärkern zugeführten Impulse je eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem unmodulierten
Empfangsimpuls aufweist. Die Spannung U1 ist gegenüber
der Spannung U0 voreilend und die Spannung F1
gegenüber U0 nacheilend.
Die Ausgänge der Verstärker sind parallel geschaltet, so daß nun im gemeinsamen Ausgangskreis
die doppelte Anzahl Impulse vorhanden ist. Die Impulse folgen sich in konstanten Zeitabständen und sind
in der Aplitude moduliert, entsprechend den Zeitgrößen der breitemodulierten Impulse.
Wenn es sich darum handelt, zeitmodulierte Impulse i»s
in der Art der Fig. 1 in amplitudenmodulierte Impulse
zu überführen, kann ohne weiteres die Schaltung der Fig. 6 benutzt werden. Auch hier ist, wie bereits
gezeigt, eine Speicherung der Spannungswerte Y1,
Y2, Y3 ... über die entsprechenden Speicherzeiten S1,
S2, S3 ... erforderlich.
Claims (12)
1. Verfahren zur Umwandlung von zeitmodulierten Impulsen in amplitudenmodulierte Impulse,
dadurch gekennzeichnet, daß zu den die Modulation der"zeitmodulierten Impulse kennzeichnenden
Zeitgrößen proportionale Spannungswerte erzeugt und wenigstens ein Teil derselben aufgespeichert
werden und daß zu diesen amplitudenproportionale, in äquidistanten Zeitpunkten einsetzende
Impulse erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Umwandlung von in ihrer Breite modulierten Impulsen, die in
äquidistanten Zeitpunkten einsetzen, dadurch gekennzeichnet,
daß die an den Enden der Impulse vorhandenen, den Impulsbreiten proportionale
Spannungswerte bis zu in den Impulslücken liegenden äquidistanten Zeitpunkten gespeichert und
erst zu diesen Zeitpunkten als den Spannungswerten in ihrer Höhe proportionale Impulse abgegeben
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage der zeitmodulierten Impulse in bezug auf die sich folgenden äquidistanten Zeitpunkte
derart ist, daß die Zeitpunkte innerhalb der Impulsdauer liegen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kennzeichnende
Zeitgröße aus zwei Teilen besteht, die durch die Zeitdauer von Beginn des Impulses bis zum äquidistanten
Zeitpunkt und vom äquidistanten Zeitpunkt bis zum Ende des Impulses gegeben sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die den Zeitgrößen proportionalen Spannungswerte in bezug auf den Beginn der einzelnen
Impulse (x. Teil) in äquidistanten Zeitpunkten
(Ci1, a2 ...) vorhanden sind und daß die
den Zeitgrößen proportionalen Spannungswerte in bezug auf das Ende der einzelnen Impulse (2. Teil)
am Ende der einzelnen Impulse vorhanden sind und bis zu anderen äquidistanten Zeitpunkten
(O1, &ä) ... gespeichert werden, die in der Mitte der
erstgenannten Zeitpunkte liegen.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am
Steuergitter einer ersten Verstärkerröhre [VL') die
empfangenen zeitmodulierten Impulse (U0) sowie aus einem örtlichen Generator entnommene nichtmodulierte
Steuerimpulse (F1), welche auf die empfangenen Impulse synchronisiert sind, liegen
und daß im Anodenkreis der Röhre ein Kondensator (C) mit einem parallel liegenden Gleichrichter
(G/') eingeschaltet sind und daß ferner parallel zu diesem Kondensator eine zweite Verstärkerröhre
(VE'), welche eine Pentode ist, derart parallel geschaltet ist, daß deren Kathode und
Fanggitter sowie deren über eine Vorspannungsquelle angeschlossene Steuergitter mit dem zur
Anode der ersten Röhre führenden Kondensatorpol verbunden ist und daß deren Anode über eine
Drosselspule (D) mit dem Schirmgitter verbunden ist, welchem die Steuerimpulse (F1) zugeführt
werden und daß ferner parallel zum Kondensator (C) ein Ohmscher Spannungsteiler geschaltet
ist, dessen Abgriff an das Steuergitter einer weiteren, dritten Verstärkerröhre (Va') angeschaltet
ist, und daß dem Steuergitter der dritten Röhre (Va') über einen Widerstand die kurzzeitige Impulsspannung
(F2) zugeführt ist und daß im Anodenkreis der dritten Röhre ein Ohmscher Widerstand
(Ra') liegt, an welchem die amplitudenmodulierten Impulse abgenommen sind (Fig. 6).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verstärkerröhre (F2')
eine Pentode ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Verstärkerröhre (Va') eine Pentode ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am
Steuergitter einer Verstärkerröhre (VL) die empfangenen zeitmodulierten Impulse (U0) sowie die
dem örtlichen Generator entnommenen nichtmodulierten Steuerimpulse (JJ1) liegen und daß im
Anodenkreis ein Widerstand (R) und ein Kondensator (C) mit einem parallel liegenden Gleichrichter
(Gl) eingeschaltet sind und daß femer parallel zu diesem Kondensator eine zweite Verstärkerröhre
(VE), welche eine Pentode ist, derart parallel geschaltet ist, daß deren Kathode und
Fanggitter mit dem über den Widerstand (R) zur Anode der ersten Röhre führenden Kondensatdrpol
und dessen Steuergitter mit der Anode der ersten Röhre verbunden ist und daß ferner parallel zum
Kondensator (C) ein Ohmscher Spannungsteiler geschaltet ist, dessen Abgriff an das Steuergitter
einer weiteren dritten Verstärkerröhre (Fa) angeschaltet ist, und daß dem Steuergitter der dritten
Röhre über einen Widerstand die kurzzeitigen Impulse (U2) zugeführt sind und daß im Anodenkreis
der dritten Röhre ein Ohmscher Widerstand (Ra) liegt, an welchem die amplitudenmodulierten
Impulse abgenommen sind (Fig. 4),
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
zeitmodulierten Impulse (U0) an einer Röhrenschaltung
gemäß Anspruch 9 liegen und der Ausgang dieser Röhrenschaltung mit dem Ausgang der
Einrichtung nach Anspruch 6 auf einen gemeinsamen Ausgangskreis geschaltet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Röhre (VL) eine Pentode ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Verstärkerröhre (Fa) eine Pentode ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
) 5712 2.53
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