-
Schaltungsanordnung zum Empfang von phasenmodulierten Impulsen Es.
ist bereits bekannt, insbesondere bei der wechselzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten,
z. B. gesprochener Nachrichten, auf einem einzigen Übertragungskanal kurze Impulse
von stets gleicher Form fernzuübertragen und die zeitliche Lage dieser Impulse entsprechend
dem Augenblickswert der betreffenden Nachricht zu verändern. Man kann in. dieser
Weise z. B. die Häufigkeit der je Zeiteinheit ausgesandten Impulse nach irgendeinem
Gesetz von; dem Augenblickswert der Nachricht abhängig machen und spricht dann von
einer Frequenzmodulation der Impulse. Man kann auch eine sogenannte Phasenmodulation
der Impulse benutzen, worunter folgendes zu verstehen ist: Innerhalb von jeweils
gleich langen Zeitspannen h, die, wie die Abb. r erkennen läßt, mit der Periodendauer
T wiederkehren, wird jeweils ein kurzer Impuls T1, 12 von stets gleicher Form übertragen,
wobei der Zeitabstand ml, m2 vom Anfangspunkt der Zeitspanne 1a dem jeweiligen Augenblickswert
der zu übertragenden. Nachricht entspricht. In dem Rest der Periodendauer T, der
zwischen dem Ende einer Zeitspanne h und dem Beginn .der nächsten dieser Zeitspannen
liegt, können zweckmäßig noch andere Nachrichten übertragen werden.
-
Die Auswertung derartiger phasenmodulierter Impulse auf der Empfangsseite
kann derart vorgenommen werden, daß im Augenblick des Eintreffens eines Impulses
J1, 12 ein dauermodulierter Impuls beginnt und zu irgendeinem festen. Zeit-
Punkt,
beispielsweise zu Beendigung der betreffenden Zeitspanne.. h, endet. Man erhält
.also aus den Impulsen Jl, J2 empfangsseitig die in Abb. 2 schraffiert dargestellten
dauermodulierten Impulse, die man über ein Filter zur Aussiebung der der Grundperiode
T entsprechenden Frequenz unmittelbar dem Nachrichtenwiedergabegerät zuleiten kann.
Ist die zu übertragende Nachricht z. B. ein Telefongespräch; so können die dauermodulierten.
Impulse über das erwähnte Filter unmittelbar dem Kopfhörer des. z:weite@n Teilnehmers
zugeleitet werden.
-
Eine Nachrichtenübertragung mit derartigen Im:-pulsen hat vor der
Übertragung mit amplitudenmodulierten Strömen den großen Vorteil voraus, daß während
des größten Teils der Dauer T, nämlich während der Zeit T-h, der Empfänger vollkommen
verriegelt werden kann, so daß er auch auf Rauschspannungen, deren Amplitude natürlich
nicht zu groß gegenüber der Impulsamplitude sein darf, unempfindlich ist. Dies bringt
es mit sich, daß auf der Empfangsseite das Eintreffen eines Impulses stets dann
registriert wird, d. h. der betreffende dauermodulierte Impuls stets dann. beginnt,:
wenn die Empfängereingangsspannung einen bestimmten festen Wert überschreitet. Dieser
Spannungswert ist in Abb. 3, in welchem der fernübertragene Impuls mit einem sehr
viel größeren Zeitmaß'stab als: in Abb. i durch eine ausgezogene Kurve J dargestellt
ist, mit s bezeichnet. Um, mit einem nicht zu ;breiten Übertragungsfrequenzband
auf ,den. zwischen Sender und Empfänger bei derartigen Nachrichtenübertragungsanlagen
meist benutzten -drahtlosen Dezimeterwellenstrecken und insbesondere mit einem nicht
zu breiten Durchlaßbereich der verschiedenen Verstärker auszukommen, ist es zweckmäßig,
Impulse J etwa der in Abb. 3 dargestellten Form zu verwenden und den Schwellenwert
s an die steilste Stelle der Impul:svorder-oder -rückfront zu legen. Wie an Hand
er Abb. 3 nun gezei.git werden soll, .kann jedoch der Zeitpunkt .der Erreichung
des Schwellenwertes 's und damit der Beginn des dauermodulierten Impulses nach Abb.
a durch die Rauschspannung noch innerhalb gewisser Grenzen verfälscht werden. Wenn,
die Rauschspannung, welche sämtliche an den Eingangsklemmen der Amplitudenschwelle
auftretenden Störspannungen enthalten möge, etwa nach Abb. 4 verläuft, so muß man,
um. :den Einsatzzeitpunkt des Stromes in der Amplitudenschwelle zu finden, parallel
zu .dem Impulsfiankenverlauf zwei punktierte Linien ro und ii zeichnen, die in senkrechter
Richtung von der Im-pulsvorderfianke den, selben Abstand haben wie -die Linien io'
und iz' in Abb. 4 von der Zeitachse, die durch die positiven und: negativen Maximalwerte
der Rauschspannung r hindurchgehen. Der Einsatzzeitpunkt des Stromes: in. der Amplitudenschwelle,
der bei der Rauschspannung Null bei t1 liegen würde, 'kann dann bis zum Zeitpunkt
t2 verspätet oder bis zum Zeitpunkt t3 verfrüht auftreten. Die Störung der Nachrichtenwiedergabe,
welche durch dieses verfrühte oder verspätete Einsetzen des- dauermodulierten Impulses
hervorgerufen werden kann, ist für die Güte der Nachrichtenwiedergabe in erster
Linie entscheidend.
-
Die Erfindung setzt sich zum Ziel; eine Impulsempfangseinrichtung
zu schaffen, welche weniger störanfällig ist als die an Hand der Abb. 3 besprochene,
d. h. eine solche Impulsempfangseinrichtung, bei welcher auch beim Auftreten von
Rauschi spannurigen der Beginn des: dauermodulierten Im-Pulses zeitlich weniger
verfälscht werden kann als bei derjenigen Lage des Schwellenwertes, die in Abb:
3 dargestellt ist.
-
-Gemäß der Erfindung werden zu diesem Zweck aus der aus den fernübertragenen
Impulsen und dem überlagerten Rauschen bestehenden Summenspannurig Zwischenimpulse
hergeleitet, die beim Spitzenwert der Summenspannung durch einen festen Wert, vorzugsweise
durch Null, mit großer Steilheit hindurchgehen, und das Wiedergabegerät soll auf
den festen Wert bzw. den Nulldurchgang der Zwischenimpulse ansprechen.
-
Es ist bereits bekannt, zur Unterscheidung zwischen Wechselstromimpulsen
mit positiver und solchen mit negativer Front eine Kombination zweier in Gegentakt
geschalteter, gleichzeitig mit den Impulsen gespeister Trockengleichrichter zu verwenden
und die zu unterscheidenden Impulse dieser Kombination über einen Transformator
zuzuführen. An den Sekundärklemmen dieses Transformators bildet sich an der Vorderfront
und an ,der Rückfront jedes empfangenen Wec'hselstromimpulses ein scharfer Impuls
von positiver bzw. negativer Polarität aus, zwischen denen eine längere Pause liegt,
in der die Sekundärwicklung die Spannung Null. liefert. Eine solche Differentiation
der gegebenen Impulse ist aber für den erfindungsgemäßen Zweck nichtgeeignet, da
die aus den ankommenden Impulsen gewonnene Zwischenspannung nicht mit großer Steilheit
durch Null hindurchgeht.
-
Es sei zunächst an Hand der Abb. 5 gezeigt, daß die zeitliche Lage
des Spitzenwertes der fernübertragenen Impulse tatsächlichweniger durch Rauschspännungen,
verfälscht werden. kann als die zeitliche Lage desjenigen Zeitpunktes, in welchem
der Impuls und die ihm überlagerten Rauschspannungen den festen Schwellenwert s
erreichen. InAbb. 5 ist der fernübertragene Impuls wieder mit J bezeichnet. Sofern
die Rauschspannung r in: der Nähe .des Impulsmaximums etwa einen konstanten Wert
besitzt, wie es in Abb-. 4 zwischen dem Zeitpunkt t4 und ts der Fall ist, würde
die Lage des Maximums der Summenspannung aus Impuls J und Rauschspannung r überhaupt
nicht verfälscht werden, während, wie bei Abb. 3 gezeigt, bei der Auswertung des
Impulses auf der steilen. Flanke eine sehr erhebliche Verfälschung zustande kommt.
Nur soweit die Rauschspannung im Impulsmaximum einen endlichen Differentialquotienten
hat, tritt überhaupt eine Verlagerung des Spitzenwertes der Stimme von Impuls und
Rauschspannung gegenüber dem Impuls allein auf. Wenn die Rauschspannung während
der Impulsdauer beispielsweise so
verläuft, wie in Abb. 5
durch die Kurve R angedeutet, so hat die Summe von Impuls und Rauschspannung etwa
den durch die punktierte Kurve S gezeichneten Verlauf, der sein -Maximum etwa bei
M2, also nur in sehr geringer Entfernung von dem Maximum 111 des, Impulses allein
hat. Man sieht also, daß für den Empfang von in ihrer zeitlichen. Lage beeinflußten
Impulsen eine auf den Spitzenwert ansprechende Empfangseinrichtung hinsichtlich
der Unempfindlichkeit gegen Rauschspannungen wesentliche Vorteile gegenüber den
bisher üblichen, am steilsten: Punkt der Flanke des Impulses (Vorder- oder Rückflanke)
ansprechenden Einrichtungen besitzt.
-
Die Abb. 6 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung,
welche zur Auswertung des Impulsspitzenwertes benutzt werden kann. Die fernübertragenen
Impulse J werden mit positiver Polarität dem Steuergitter einer in Audionschaltung
angeordneten Röhre V zugeführt. Die Zeitkonstante des Kondensators 'Cl und des Widerstandes
R1 muß länger bemessen werden als die Zeitspanne h in Abb. r. Zwischen der linken
Belegung von C1 und der einen Eingangsklemme befindet sich noch die Sekundärwicklung
eines Transformators Tr, über welche ein: dem dauermodulierten Impuls beendender
Impuls J', der aus dem bei derartigen: Nachrichtenübertragung sanlagen regelmäßig
mitübertragenen unmodulierten Synchronisierimpuls abgeleitet werden kann:, zugeführt
wird.
-
Die Wirkungsweise der Schaltung nach. Abb. 6 sei in Abb. 7 erläutert.
Die Abb. 7 a zeigt den fernübertragenen Impuls J und in einem gewissen Abstand davon
einen. kurzen Impuls T. In Abb. 7b ist der Verlauf des Gitterpotentials der
Audionröhre h über dem mit O bezeichneten Erdpotential dargestellt. Vor dem-
Eintreffen von J ist der Audionskondensator C1 entladen:, das Gitter befindet sich
auf Kathodenpotential, und die Röhre führt, wie aus Abb. 7 c hervorgeht, einen endlichen
Anodenstrom i. Wenn. der Impuls T beginnt, steigt infolge des Spannungsabfalls
am Innenwiderstand zwischen. Gitter und Kathode das Gitterpotential zunächst geringfügig
an, bis der Impuls T seinen Maximalwert erreicht; der Kondensator C1 wind dabei
aufgeladen. Nach dem Überschreiten des Maximalwertes sinkt das Gitterpotential schnell
ab, da der Kondensator C1 nunmehr eine Ladung im Sinn der in Abb. 6 eingetragenen
Plus- und Minuszeichen angenommen hat, und das Gitterpotential geht unmittelbar
nachher mit großer Steilheit durch den Wert ego hindurch, bei welchem. der Anodenstrom
in der Röhre aussetzt. Im Zeitpunkt des Eintreffens von T', welcher über den Transformator
Tr mit positiver Polarität an das Gitter von V gelangen möge, setzt wieder Anodenstrom
in der Röhre ein, so daß also dieser Anodenstrom, der, wie aus Abb. 7 c ersichtlich,
vom Impuls.maximum von T bis zur Vorderflanke des Synchro:nisierimpulses J' unterbrochen
war, und ein dauermodulierter Impuls von der Dauer d mit positiver Polarität an
der Leitung L abgenommen werden kann. Die Zeitkonstante Cl, R1 des Audiongliedes
ist derart bemessen, daß durch Entladung von Cl über R1 erst nach dem Zeitpunkt
to, in welchem der Impuls T spätestens eintreffen kann., wieder Anodenstrom
in der Audionröhre einsetzt.
-
Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der Impuls
T nicht mit seiner Spitze den Strom in Y wieder zum Einsetzen bringen mu.ß,
sondern daß hier auch die vordere Flanke, die bei Auswertung des Impulses J gemäß
den an Hand der Abb. 3 angestellten Betrachtungen nicht befriedigende Ergebnisse
liefert, benutzt werden kann. Der Impuls T ist nämlich nicht moduliert,
und das ihm überlagerte Rauschen kann nicht stören, wenn man z. B. einen scharf
abgestimmten Resonanzkreis zur Aussiebung der Grundwelle des Impulses
T verwendet und aus den Nulldurchgängen der in diesem Resonanzkreis erregten
Sinusschwingung ein Impuls hergeleitet wird, der dann den Transformator Tr speist.
Die Rauschstörung des fernübertragenen Impulses J' verschwindet dann, vollständig,
da der Strom im erwähnten Resonanizlcreis bei einem durch Rauschen gefälschten Impuls
T
seine Phasenlage noch so gut wie nicht ändert. Da das Auftreten positiver
und negativer Rauschspannungen gleich wahrscheinlich ist, heben sich hinter dem
Resonanzkreis die Rauschspannungen vollkomm-en fort.
-
In Abb. 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der dauermodulierte-
Impuls beim Maximum des Synchronisieri.mpulses beendet wird. Die Röhre h1 mit dem
Audionglied Cl, R1 entspricht dabei der Audionröhre V in Abb. 6; der
fernübertragene Impuls J wird ihrem Gitter wieder mit .positiver Polarität zugeleitet.
Einer weiteren Audionröhre T12, die ebenso. geschaltet und bemessen ist wie V1,
wird der Synchronisierimpuls-T ebenfalls mit positiver Polarität zugeleitet. Das
Gitter einer dritten Röhre T13, die mit T12 über ein Widerstands'lcondensatorgli-ed
R3, C3 gekoppelt ist, ist negativ vorgespannt, so daß sie normalerweise stromlos
ist. T13 besitzt mit V1 zusammen einen gemeinsamen Anodenkreiswiderstand W.
-
Die Wirkungsweise dieser Schaltung sei an Hand der Abb. g erläutert.
Die Abb. g a zeigt den Nachrichtenimpuls T und den kurzen Synchronisierimpuls J'.
Die Abb, gb zeigt den Anodenstrom J1 der Röhre h1, der beim Spitzenwert von J auf
Null zurückgeht und infolge Entladung des Kondensators C1 über R1 erst in einem
Zeitpunkt, der auf alle Fälle später liegt als der Synchnonisierimpuls I', wieder
einsetzen. kann. Beim Spitzenwert von T verschwindet also der Anodenstrom i, von
T11 (Abb. gb), und der dauermodulierte positive Spannungsimpuls am unteren Ende
von TV beginnt. Am Maximum von J' verschwindet auch der Anodenstrom i. der
Röhre L'2 (Abb. g c), und die entsprechende Potentialverlagerung ihrer Anode in
positiver Richtung bringt über C3 den Anodenstrom i3 von T13 (Abb. g d) zum Einsetzen,
so: daß nunmehr durch den Widerstand W wieder Strom hindurchfließt und der dauermodulierte
Impuls beendet wird. Die Zeitkonstanten der beiden Audionglieder
und
des Widerstandskondensatorgliedes R3, G3 sind etwa gleich der Dauer h in Abb. i
,zu bemessen, damit der Anodenstrom durch W nur während der Zeit zwischen; den beiden
Maxima ven T und J' unterbrochen ist..
-
Eine weitereAusführungsform der Erfindung sei an Hand der Abb, io
erläutert, in welcher der fernübertragene Nachrichtenimpuls, J einer in Aüdionschaltung
angeordneten Schirmgitterröhre oder Fünfpolröhre h4 zugeleitet wird. Im Anodenkreis
dieser Röhre befindet sich eine Drosselspule D, welche über ein Widerstandskondensatorglied
R4, C4 von gegen die Impulsdauer kleiner Zeitkonstante an eine in Audionschaltung
angeordnete Röhre V5 angeschlossen ist.. An der Anode von lT4 entsteht der Spannungsverlauf
U4, d. h. der erste Differentialquotient von J; und an .der rechten; Belegung von,
'C4 die Spannung U5, die dem zweiten Differentia14uotienten von J entspricht..Durch
das positive Maximum von U5 wird Gitterstrom in P5 hervorgerufen, der Audionkondensator
aufgeladen, sio daß eine Anodenstromimpuls immer nur an der obersten Kuppe von U5,
d. h. am Maximum von I, auftritt. Bei L' kann also einkurzer negativer Spannungsimpuls;
der mit dem Maximum von T zusammenfäLlt, abgenommen werden.