DE886321C

DE886321C - Method for channel selection for pulse-modulated multi-channel transmission systems

Info

Publication number: DE886321C
Application number: DET4407A
Authority: DE
Inventors: Hans Stueve
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1951-06-05
Filing date: 1951-06-06
Publication date: 1953-08-13

Description

Verfahren zur Kanalauswahl für impulsmodulierte Mehrkanal-Übertragungsanlagen Bei gleichzeitiger übertragung vieler Nachrichten über einen -Lrbertragungsweg, z. B. eine Funkverbindung, werden die einzelnen Nachrichten vorteilhaft einer entsprechenden Anzahl von periodischen Impulsfolgen aufgeprägt, die zeitgestaffelt auf den übertragungsweg gegeben werden. Dabei muß zuverlässig dafür gesorgt sein, daß die verschiedenen Nachrichten richtig auf die zugehörigen Impulsfolgen verteilt und auf der Empfangsseite wieder entsprechend aussortiert werden. Mechanische Verfahren sind bei Sprachübertragung nicht mehr anwendbar. Elektronenstrahlschalter sind kostspielig, andere bisher bekannte Röhrenanordnungen erfordern, eine Vielzahl von Elektronenröhren, welche die Anlage in Anschaffung und Betrieb verteuern und wegen ihrer begrenzten Lebensdauer mit steigender Zahl die Betriebssicherheit mindern.Method for channel selection for pulse-modulated multi-channel transmission systems With simultaneous transmission of many messages via one transmission path, z. B. a radio link, the individual messages are advantageous to a corresponding one Number of periodic pulse trains impressed, which are time-staggered on the transmission path are given. It must be reliably ensured that the various Messages correctly distributed to the associated pulse trains and on the receiving side be sorted out again accordingly. Mechanical procedures are used in voice transmission no longer applicable. Electron beam switches are expensive, others previously known Tube assemblies require a large number of electron tubes, which the system more expensive to buy and operate, and because of their limited lifespan increasing number reduce operational safety.

Aus diesen, Gründen wurde bereits vorgeschlagen, die Auswahl auf der Sendeseite durch Überlagerung der gesamten Impulsfolge mit einer durch Frequenzteilung davon abgeleiteten subharmonischen Schwingung zu bewirken, die zusammen mit dieser sinusförmigen Schwingung bestimmte Werte erhaltenden Impulse auszuwählen und mit der Modulation zu versehen. In jeweils anderer Phasenlage zugeführt, sollen diese subharmonischen Schwin@giun@,gen so alle Impulsfolgen aussortieren. Dieses Verfahren ist j.edocU beschränkt auf eine geringe Anzahl von Nachrichtenkanälen, da bei steigender Kanalzahl die Impulsfolge relativ dichter wird, bezogen auf eine Periode der Auswahlschwingung, rund so die Gefahr wächst, daß auch Nachbarimpulse mit der Auswahlschwingung zusammen noch den vorgegebenen Wert übersteigen. Auch darf die maximale Impulsspannung nur gering sein in bezug auf die Spannung der subharmonischen Auswahlschwingung.For these reasons, it has already been suggested that the selection be based on the Sending side by superimposing the entire pulse train with one by frequency division to effect derived subharmonic oscillation, which together with this sinusoidal oscillation to select pulses containing certain values and use to provide the modulation. Supplied in a different phase position, these should subharmonic oscillation, sort out all pulse sequences. This method j.edocU is limited to a small number of message channels, since with increasing Number of channels the pulse train becomes relatively denser, based on a period of the selection oscillation, around so the danger grows that also neighboring impulses with the selection oscillation together still exceed the specified value. The maximum pulse voltage is also allowed be only small with respect to the voltage of the subharmonic selection oscillation.

Erfindungsgemäß wird dadurch Abhilfe geschaffen, daß der Impulsfolge gleichzeitig jeweils zwei . oder mehr subharmonische Schwingungen überlagert werden, deren Kurvenform, Spannung. Frequenz und Phasenlage se bemessen lverden, d.aß ihre Summenkurve im Auswahlbereich eine flache Kuppe, daneben aber beiderseits steil abfallende Flanken aufweist und im Auswahlbereich einen derartigen Wert erreicht, daß eine Ansprechschwelle von dem Impuls überschritten wird--(z. B. Abb. i).According to the invention, a remedy is provided that the pulse train two at a time. or more subharmonic oscillations are superimposed, their curve shape, voltage. Frequency and phase position are measured, i.e. their The cumulative curve in the selection area has a flat crest, but next to it steep on both sides has falling edges and reaches such a value in the selection area, that a response threshold is exceeded by the pulse - (e.g. Fig. i).

Solche Auswahlschwingungen, in jeweils anderer Phasenlage angewandt, sind zur Auswahl beliebig vieler 'Einzelkanäle ioder Gruppen .geeignet. Als niedrigste Hilfsschwingung wählt man vorzugsweise eine Sinusschwingung, deren Frequenz gleich der Impulsfolge des Einzelkanals oder :der gewiin:schten Gruppe ist, während die Frequenzen der höheren Auswahlschwingungen ganzzahlige Vielfache der Impulsfrequenz eines Kanals sind.Such selection oscillations, applied in a different phase position, are suitable for selecting any number of individual channels or groups. As the lowest Auxiliary oscillation is preferably selected as a sinusoidal oscillation whose frequency is the same is the pulse train of the single channel or the desired group, while the Frequencies of the higher selection oscillations are integral multiples of the pulse frequency of a channel.

Diese höheren Schwingungen können entweder Sinusform -oder abgekappte Sinus-, Trapez- oder Rechterkform aufweisen.; letztere Gruppe bietet mehrere Vorteile.These higher vibrations can either be sinusoidal or truncated Have a sine, trapezoidal or rectangular shape .; the latter group offers several advantages.

Die Überlegenheit des neuen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, daß die Summenkurve neben der flachen Kuppe einen wesentlich steileren Ab-' fall zeigt als eine einzelne Sinuskurve (Beispiel' Abb. i, rechts).The superiority of the new process essentially consists in that the cumulative curve next to the flat crest has a much steeper drop shows as a single sine curve (example 'Fig. i, right).

Statt der additiven Mischung kann auch die multzplikative Mischung, vorzugsweü#se mit Elcktronenröhren, angewandt werden. Dieses Verfahren erlaubt es, die Betriebssicherheit und die Anzahl der Nachrichtenkanäle bei relativ geringem Aufwand :erheblich höher zu wählen. Wie aus den z Beispiel in, Abb. i deutlich ersichtlich, ergibt sich ein besseres Verhältnis des Höchstwertes der Ianpulsspannung zur Summe der Spitzenspannungen der Auswahlschwingungen ;als bei einer Auswahlfrequenz gleicher Spannung (in Abb. i rechts, punktiert- eingezeichnet) bereits bei geringer Anzahl von Kanälen. Diese Verbesserung @ermöglicht es auch, bei gleicher Impulsspannung die Summenspannung der Auswahlschwingungen -niedriger zu wählen, wodurch sich deren unvermeidliche Spannungsschwgnkungen weniger störend auswirken.Instead of the additive mixture, the multiplicative mixture, preferably with electron tubes are used. This procedure allows the operational reliability and the number of communication channels with relatively low Effort: to choose considerably higher. As can be clearly seen from the z example in Fig. I, the result is a better ratio of the maximum value of the pulse voltage to the sum of the peak voltages of the selection oscillations; than at a selection frequency the same Tension (in Fig. I right, dotted-drawn) even with a small number of channels. This improvement @ also makes it possible with the same pulse voltage to choose the total voltage of the selection oscillations -lower, whereby their unavoidable voltage fluctuations have a less disruptive effect.

In Abb. i sind als Beispiel zwei sinusförmige Auswahlschwingungen; a. und b in ihrem zeitlichen Spannungsverlauf dargestellt, ferner eine regelmäßige Folge zeitgestaffelter Impulse c, sowie die Summe aller dieser Spannungen d, welche ixl: vorgegebenen Abständen eine Schwelle ic übersteigt. Dadurch wird eine Impulsfolge g 3 isoliert, der ein Nachrichteninhalt aufgeprägt oder entnommen oder deren Modulationsart geändert werden kann.In Fig. I, two sinusoidal selection oscillations are shown as an example; a. and b is shown in its voltage curve over time, and also a regular one Sequence of time-staggered pulses c, as well as the sum of all these voltages d, which ixl: a threshold ic exceeds predetermined intervals. This creates a pulse train g 3 isolated that impressed or removed a message content or its type of modulation can be changed.

So@ wird beispielsweise in e einem System eine regelmäßige Impulsfolge von 64000 Impulsen pro Sekunde erzeugt, aus dieser nach obigem Verfahren acht Impulsfolgen für acht Nachrichtenkanäle isoliert, moduliert und zeitgestaffelt über einen übertragungsweg gegeben. Ebenso können. auf der Empfangsseite nach dem gleichen Verfahren aus der aufgenommenen Impulsfolge wieder die acht Impulsfolgen getrennt werden; aus denen die einzelnen Nachrichten zu entnehmen sind. Ein Vergleich der Summenkurve d mit einer entsprechenden einzelnen Auswahlschwingung 1a, -die in Abb. i rechts einbezeichnet ist, macht den erheblichen Vorteil offenbar.For example, @ becomes a regular pulse train in a system of 64,000 pulses per second, from which eight pulse trains are generated using the above procedure for eight communication channels isolated, modulated and time-staggered via a transmission path given. Likewise can. on the receiving side using the same procedure from the recorded pulse train again the eight pulse trains are separated; from which the individual messages can be found. A comparison of the cumulative curve d with a corresponding individual selection oscillation 1a, which is indicated on the right in Fig. i reveals the considerable advantage.

Bei einem Übertragungssystem mit mehr Kanälen ist der Fortschritt noch offensichtlicher, da hier die Impulse relativ enger beieinander liegen und schwieriger zu trennen sind. Beispielsweise sei bei vierundzwanzig Kanälen die Impulsfolge je 8ooo/s, also 192 ooo/s, der Abs=ßd zu den Nachbarimpulsen ist 1/192 0010 s, d. h. auf die Auswahlschwingung von 8 kHz bezogen 15° Phasenwinkel. Die' Sinusspannung ist dabei erst um 3,¢0,'o abgesunken, eine Trennung erforderte also, höchste Spannungskonstanz und nur kleine Impulse. Bei Anwendung von z. B. zwei Auswahlschwingungen von, . $ kHz und 48 kHz, deren Spannungsverhältnis etwa o,68:0,32 gewählt wurde, ist die Summe der beiden Amplituden an der gleichen Stelle bereits um 32% abgesunken, die benachbarten Maxima ,um den .gleichen Wert. Man benötigt demnach eine wesentlich geringere Summenspami@ung der Auswahlschwingungen,, z. B. i/io, oder kann höhere Impulsspannungen. zulassen. Das Verfahren ist ebenso leicht auf höhere I#'-an;alzahlen, z. B. 96 und mehr, anwendbar. Die erreichbare Auswahlgenauigkeit steigt rapide mit der Anzahl der gleichzeitig auf einen Kanal angewandte. verschiedenen Auswahlschwingungen und ist ferner abhängig von der geschickten; Wahl der Frequenz- und Spannungsverhältnisse.In a transmission system with more channels, there is progress even more obvious, since here the impulses are relatively closer together and are more difficult to separate. For example, if there are twenty-four channels, let the pulse train 8ooo / s each, i.e. 192,000 / s, the Abs = ßd to the neighboring pulses is 1/192 0010 s, i.e. H. 15 ° phase angle related to the selection oscillation of 8 kHz. The 'sine voltage has only decreased by 3, ¢ 0, 'o, so separation required maximum voltage constancy and only small impulses. When using z. B. two selection vibrations of,. $ kHz and 48 kHz, the voltage ratio of which was chosen to be about 0.68: 0.32, is the The sum of the two amplitudes has already decreased by 32% at the same point neighboring maxima by the same value. So you need an essential one lower total spamming of the selection oscillations, z. B. i / io, or can be higher Pulse voltages. allow. The procedure is just as easy on higher I # 'an; al numbers, z. B. 96 and more, applicable. The achievable selection accuracy increases rapidly with it the number of simultaneously applied to a channel. different selection oscillations and is further dependent on the skillful; Choice of frequency and voltage ratios.

Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Auswahlschwingungen a ;und b sowie die Impulsreihe c durch Übertrager Ta, Tb, Tc eingespeist werden. Nur die Impulse, welche die durch die Vorspannung e vorgegebene Schwelle überschreiben, werden von dem Gleichrichter Ge durchgelassen und bilden die Implulsfolge g, die durch einen Trennübertrager Tg isoliert und in dem vorgespannten Gleichrichter .Gm,_ mit der über Tirt Dwgeführten -Mo,dulationsspanniung in amplitudenmoiduliert werden, g. - Auf gleiche Weise werden auf der Empfangsseite etwa aus der Impulsfolge des ankommenden Summenkanals die Impulsfolgen der Einzelkanäle abgetrennt. Eine Summen- oder Proaduktbildung kann ,auch durch Anordnungen mit anderen nichtlinearen. Gliedern -o,der mit Elektronenröhren (Dioden, Trioden, Mehrgitterröhren .ü. a.) erzielt werden. Die Addition der -.in Abb. 2 mittels Trennübertrager isolierten Einzelspannungen soll nur als" ansch;aüliches Beispiel dienen.Fig. 2 shows an embodiment in which the selection oscillations a; and b as well as the pulse series c are fed in through transducers Ta, Tb, Tc. Only the pulses which override the threshold given by the bias voltage e are allowed to pass through the rectifier Ge and form the pulse sequence g, which is isolated by an isolating transformer Tg and in the biased rectifier .Gm, _ with the modulation voltage conducted via Tirt Dw are amplitude modulated in, g. - In the same way, the pulse trains of the individual channels are separated from the pulse train of the incoming sum channel on the receiving side. A total or pro-adduct formation can also be achieved through arrangements with other non-linear. Structures -o, which can be achieved with electron tubes (diodes, triodes, multi-grid tubes, etc.). The addition of the individual voltages isolated in Fig. 2 by means of an isolating transformer is only intended to serve as an illustrative example.

Es wird ferner vorgeschlagen, die Übertragungsglieder, im Beispiel die Überträger Tar, Tat, Ta3 bzw. Tlrl, Tb 2 . . °., ;gegebenenfalls mit weiteren Schaltelementen mit zur Phasendrehung herarizuiiehen. ' . - Übertrager -odet Kopplungsglieder können: auch mehreren Kanälen gemeinsam .sein oder ganz entfallen, -wenn eine-- Rückwirkung nicht vorhanden .oder verhindert ist, z. B. bei Elektronenröhren oder @kapazitiv überbrückten Übertragern, die für.die Impulse . einen . vernachlässigbar : kleinen. Widerstand darstellen. Wegen der wesentlich geringeren- Spannung der Auswahlschwingungen und den dabei zulässigen höheren Parallelkapazitäten auf den Sekundärseiten der übertrag er ist eine'Vber'sprechgefahr weitgehend beseitigt. So ist :es- äüch- möglich, daß solche Glieder mehreren: Kanälen gemeinsam sind, etwa in einem 24-Kanal-System nur -zwei Übertrager für die 48-kHz-Schtvingung, die gegeneinander 9o' Phasenverschiebung haben, und von denen jeder zwei gegenphasige Sekundärwicklung trägt. So sind die vier um je 90' verschobenen 48-kliz-Auswahlschwingungen verfügbar, zu denen die 24 um je i5° verschoben nen und entsprechend über zwölf Übertragern eingespeisten 8-kHz-Sch@vingungen addiert werden. Es sind demnach insgesamt nur zwei Röhrengerneratoren und sechzehn Übertrager erforderlich gegen vierundzwanzig Röhren: bei einem Ringzähler. Die mit sinkender Röhrenzahl steigende Betriebssicherheit sowie die erhöhte Stabilität des neuen Verfahrenis sind :offensichtlich.It is also proposed that the transmission elements, in the example the carriers Tar, Tat, Ta3 or Tlrl, Tb 2. . °., ; If necessary with further switching elements to use for phase rotation. '. - Transmitters -odet coupling elements can: also be common to several channels or be omitted altogether, -if there is no reaction. Or is prevented, e.g. B. with electron tubes or @capacitively bridged transformers, which for.die pulses. a . negligible: small. Represent resistance. Because of the significantly lower voltage of the selection oscillations and the higher parallel capacitances permitted on the secondary side of the transmission, a risk of cross-talk is largely eliminated. So it is also possible that such elements are common to several: channels, for example in a 24-channel system only two transformers for the 48 kHz switching, which have 90 'phase shift from one another, and each of which has two anti-phase secondary winding carries. The four 48-kliz selection oscillations shifted by 90 'are available, to which the 24 8-kHz oscillations fed in via twelve transformers are added. In total, only two tube generators and sixteen transformers are required compared to twenty-four tubes: with a ring counter. The operational reliability, which increases with the decreasing number of tubes, and the increased stability of the new process are: obvious.

Das Verfahren ist sowohl auf der Sendeseite als auf der Empfangsseite anwendbar für mehrere Arten der Impulsmodulation, z. B. Amplituden-, Längen- oder Phasenmodulation. Es ist bsonders wertvoll in Anlagen, bei denen Elektronenröhrenan:ordnungen, z. B. zur Impulserzeugung, Verstärkung oder Änderungen der Modulationsart, möglichst weitgehend .allen Kanälen oder zumindest größeren Gruppen von Kanälen gemeinsam sind.The procedure is both on the sending side and on the receiving side applicable to several types of pulse modulation, e.g. B. amplitude, length or Phase modulation. It is particularly valuable in systems where electron tube assemblies, z. B. for pulse generation, amplification or changes in the type of modulation, if possible to a large extent. all channels or at least larger groups of channels in common are.

Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht in der Anwendung der Freqnenzvervielfachung zum Erzeugen der Auswahlschwingungen an Stelle der unstabileren Frequenzteilung. Die Auswahlschwingungen können auch in selbständigen Oszillatoren erzeugt werden, die durch Impulse phasenstabilisiert werden. Besonders in Verbindung mit dem dargestellten Auswahlverfahren bietet die Frequenzvervielf:achung erhebliche Vorteile gegenüber der Frequeuzteilung.Another idea of the invention consists in the use of frequency multiplication to generate the selection oscillations instead of the more unstable frequency division. The selection oscillations can also be generated in independent oscillators, which are phase stabilized by pulses. Especially in connection with the one shown Frequency multiplication offers considerable advantages over the selection process the frequency division.

Claims

CLAIMS: i. Procedure. for channel selection for pulse-modulated Multi-channel transmission systems, characterized in that the periodic selection of pulses from a to be modulated or to the, modulated pulse train of the Sum channel by superimposing the pulse train with at least two different ones periodic voltages takes place, their waveform, voltage, frequency and phase position be chosen so that their cumulative curve in the selection area has a flat crest next to it but has steeply sloping flanks on both sides and one in the selection area reaches such a value that an attack sinusoidal wave is exceeded by the pulse will.

2 "Method according to claim i, characterized in that the addition - the individual components partially or entirely through multiplication, -preferably, sometimes. in electron tubes.

3. The method according to claim i or 2, characterized in that that by the same Freqü6nize @ ii (selection frequencies), each in a different phase position supplied, further pulse trains can be selected.

4. The method according to claim i or 2, characterized in that one of these selection frequencies is equal to the pulse frequency of a channel or a group of channels other than integer Multiples of that.

5. The method according to claim i or 2, characterized in that one or more selection frequencies directly, by multiplication or division the pulse repetition rate of a channel or a group of channels, won n, -or be synchronized by this.

6. The method according to claim i or 2, characterized , characterized in that one or more selection frequencies are sine waves.

7. The method according to claim i or 2, characterized in that one or more selection oscillations of flattened sinusoidal,: a trapezoidal or rectangular Sp.annungsgang is given. B. The method according to claim i or 2, characterized in that a sequence of equidistant square pulses is used as the highest of the selection oscillations. 9. The method according to claim i. Or 2, characterized in that the height of the threshold is made dependent on the amplitude of the selection oscillations. ok Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the amplitudes of one or more selection oscillations are regulated or limited as a function of a threshold value. i i. Method according to Claim 6 or 7, characterized in that the upper flattening of the selection oscillations is preferably brought about by voltage or current limitation. 12. The method according to claim i or 2, characterized in that transmission or coupling members for the selection oscillations cause a phase rotation at the same time. 13. The method according to claim i: or 2, characterized in that transmission. Or coupling members for the selection oscillations are common to a plurality of channels. 14. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim i, characterized in that the secondary sides of the isolating transformer for the selection oscillations and the modulated or ttnmodulated zea-staggered pulse train are in series with a directional conductor and the primary side of an output transformer for the selected pulse train and with a threshold voltage source. 15. The method according to claim r or 2, characterized in that arrangements with electron tubes as possible. are largely common to all channels or at least larger groups of channels. 1.6. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pulse trains are fed individually, in groups or together to a circuit which changes the mode of modulation.