DE887057C - Schaltungsanordnung zum Empfang amplitudenmodulierter Signale in Traegerstromtelegraphiesystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Empfänger für amplitudenmodulierte Trägerstromtelegraphiesysteme. Mit dem Ausdruck amplitudenmodulierte Trägerstromtelegraphiesysteme sind Systeme gemeint, bei denen der Sender Trägerschwingungen konstanter Frequenz, die mit Telegraphiesignalen moduliert sind, über eine Leitung oder ein Übertragungsmittel zum Empfänger sendet, der die Telegraphiesignale aus den modulierten Trägerschwingungen wiederherstellt.

In den gewöhnlichen amplitudenmodulierten Telegraphiesystemen ist es wohlbekannt, daß als Folge der Eigenschaften des Übertragungsweges die im wesentlichen rechteckigen Signalzeichen, die man ursprünglich vom sendenden Fernschreiber oder einem anderen Signalgerät erhält, im Empfänger nach der Demodulation in einer beträchtlich abgerundeten Form erscheinen. Daher entsteht hier das Problem, aus der empfangenen Signalschwingung die genauen Augenblickswerte des Überganges von Stromschritt zu Trennschritt und umgekehrt abzuleiten.

Die bislang bekannten Demodulatoranordnungen beruhen, unter der Voraussetzung, daß die Signalgeschwindigkeit einen Höchstwert nicht überschreitet, auf dem Grundsatz, daß die inneren Übertragungseigenschaften des Empfängers so gewählt werden können, daß die Zeitpunkte, bei denen die empfangene Signalamplitude den halben Wert der Maximalamplitude durchläuft, im wesentliehen mit den Zeitpunkten übereinstimmen, an denen die senkrechten Flanken der ursprünglich

rechteckigen Signale auftreten. Wenn nun eine Vorspannung gleich der Hälfte der maximalen Amplitude und- von entgegengesetzter Polarität einer solchen Signalwelle hinzugefügt wird, können die Augenblickswerte des Signals genau aufrechterhalten werden. Da der allgemeine Amplitudenpegel der übertragenen Signale während einer Übertragungsperiode als Folge von z. B. den zufälligen Eigenschaften des Übertragungsmittels ίο schwanken kann, leitet man gewöhnlich diese Vorspannung vom übertragenen Signal selbst ab.

Mit wachsender Telegraphiergeschwindigkeit kommt ein Punkt, an dem die Übergänge, welche die kürzesten Signale begrenzen, einander überlagern und verhindern, daß die volle Amplitude erreicht wird. Mit anderen Worten, ein Übergang von Stromschritt zu Trennschritt kann nicht vollendet werden, bevor der folgende Übergang von Trennschritt zu Stromschritt beginnt, und die beiden Ausgleichsvorgänge überschneiden sich, bevor die maximale Amplitude erreicht ist.

Vorausgesetzt, der Zwischenraum zwischen den Übergängen ist nicht zu klein gewählt, dann beeinflußt die Verminderung der Amplitude auch bei den kürzeren Wellen nicht den Amplitudenwert an den Zeitpunkten der ursprünglichen Signalübergänge, und so ergibt die Zuführung desselben Vorspannungswertes wie bisher das richtige Ergebnis. Wenn man die Vorspannung nur einfach der Kurve des empfangenen Signals folgen läßt, so ergeben jedoch die verkleinerten Signale auch nur eine verkleinerte Vorspannung.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist es gebräuchlich geworden, in den Teil des Empfängers, der die Vorspannung ableitet, ein Erinnerungsgerät einzuführen, indem man eine Speicherkondensatorschaltung mit einer großen Zeitkonstanten verwendet. Diese hält die Vorspannung im wesentlichen auf demselben Wert, auch dann, wenn die Signalamplitude bei der Sendung kürzerer Signale zeitweilig verkleinert wird. Eine Empfangsanordnung für ein Trägerstromtelegraphiesystem, in der solch ein Gerät verwendet wird, ist schon vorgeschlagen worden. Diese Methode leidet sehr unter den Nachteilen, daß einmal ein allgemeines Absinken der Signalamplitude, z. B. infolge eines Wechsels in den Übertragungsbedingungen, nicht berücksichtigt wird, ehe eine Anzahl von Merkmalen unkorrekt ■ vorgespannt worden und damit verlorengegangen ist. Zum anderen führt das Auftreten eines kurzen Stoßes hoher Spannung zu einer künstlichen Erhöhung der Vorspannung derart, daß wiederum Merkmale verlorengehen, bis die Vorspannung auf die normale Signalamplitude zurückgeht.

Erfindungsgemäß wird nun eine Empfangsanordnung für Trägerfrequenztelegraphie mit aus Stromschrittkombinationen bestehenden Signalen, bei der zur verzerrungsfreien Wiedergabe der Signale von den empfangenen Signalen eine Vorspannung abgeleitet und mit ihr kombiniert wird, vorgeschlagen, bei der von den eine Welle bildenden Signalen zwei Vorspannungswellen abgeleitet ■werden, eine für die Übergänge Trennschritt — Stromschritt, die andere für die Übergänge Stromschritt — Trennschritt. Diesen drei Wellen wird eine derartige relative Phasenlage gegeben, und sie werden derart miteinander kombiniert, daß die ursprünglichen Signale aus der· resultierenden Welle weitgehend verzerrungsfrei wiederherstellbar sind.

Ein Stromschritt liegt dann vor, wenn eine gegebene positive Spannung auf der Signalleitung herrscht. Mit dem Ausdruck Trennschritt meint man den entgegengesetzten Zustand, wenn nämlich entweder keine oder eine negative Spannung herrscht, je nachdem, ob man Einzelstrom- oder Doppelstromsignale verwendet.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben.

Fig. ι zeigt eine Anzahl von Wellenzügen, die der Erläuterung der Erfindung dienen;

Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Teils eines Telegraphenempfängers, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig ι A zeigt Rechtecksignale, wie sie von einem Telegraphensender erzeugt worden sind. Diese treten im allgemeinen in Doppelstromform auf, d. h. sie haben die Form von in bezug auf die Nullinie (gestrichelt gezeichnet) gleich großen positiven und negativen Spannungen und Strömen. Die positiven Signale werden durch Stromschritte und die negativen durch Trennschritte gekennzeichnet. Die Signal wellenform in der Fig. iA kann als eine Kombination von acht gleich langen Elementen betrachtet werden, nämlich Trennschritt, Stromschritt, Stromschritt, Trennschritt, Trennschritt, Trennschritt, Stromschritt, Trennschritt. Außerdem sieht man, daß die ersten sieben Elemente ein gewöhnliches Start-Stopp-Schreibersignal darstellen, das ein Startelement (Trennschritt), fünf auswechselbare Elemente, die in diesem Fall den Buchstaben A darstellen, und ein Schlußelement (Stromschritt) enthält. Bekannterweise werden zwei oder mehr aufeinanderfolgende Elemente derselben Art ohne Unterbrechung übertragen, also so, wie ein einzelner Stromschrittoder Trennschrittimpuls. In der folgenden Beschreibung wird ein einzelnes Stromschrittelement kurz Stromschritt genannt, während zwei oder mehr aufeinanderfolgende Stromschritt-(Trennschritt-) Elemente langer Stromschritt (langer Trennschritt) genannt werden.

Wenn die rechteckigen Signale von Fig. 1A zur Modulation einem Träger zugeführt werden, dann ist die Anordnung derart, daß bei Stromschritt die Trägerwelle mit konstanter Amplitude übertragen wird, bei Trennschritten dagegen kein Träger übertragen wird. In ihrer Wirkung ist die Übertragung dann vom Einzelstromtyp.

Wenn die modulierte Trägerwelle am Empfänger gleichgerichtet wird, ist die wiederhergestellte Signal welle auch vom Einzelstromtyp und erscheint in der Form, wie sie in Fig. 1B dargestellt ist. Infolge der Eigenschaften des Übertragungsweges sind die rechteckigen Signale beträchtlich

abgerundet und die Stirn- und Endseiten beträchtlich gegen die Vertikale geneigt, wie es in Fig. ι Β gezeigt ist. Wenn die Stromschrittsignale lang genug sind, wie beim LM in Fig. iA, hat die Kurve Zeit, ihren richtigen Höchstwert V zu erreichen, wie Fig. i.B bei LM¹ zeigt. Wenn die Trennschrittsignale lang genug sind, hat die Kurve ebenso Zeit, die Nullinie zu erreichen. Bei einem kurzen Stromschrittsignal wie SM in Fig. ι Α

ίο jedoch überlagern die Übergänge Trennschritt — Stromschritt und Stromschritt — Trennschritt einander und erzeugen eine verkleinerte Welle, wie bei 6"M¹ in Fig. ι B gezeigt wird. In beiden Fällen jedoch treten die Zeitpunkte der Kurve, die den ursprünglichen Signalübergängen entsprechen, bei dem Wert VI2 auf, der die Hälfte der maximalen Amplitude darstellt. Leitet man nun von der in Fig. ι Β dargestellten Welle eine Vorspannungswelle ähnlicher Form aber entgegengesetzten Vorzeichens ab, so erreicht diese Welle jeweils zu denselben Zeitpunkten ihren halben Amplitudenwert wie die ursprünglich in Fig. 1B dargestellte Welle. In der Fig. 1 C sind zwei Vorspannungskurven gezeigt, die eine, c¹, für die Trennschritt-Stromschritt-Übergänge und die andere für die Stromschritt-Trennschritt-Übergänge. Jede von ihnen hat dieselbe Kurvenform wie das empfangene Signal von Fig. ι B, aber sie haben umgekehrtes Vorzeichen und kleinere Amplitude. Gegenüber der Signalkurve .ist c¹ in der Phase vorverschoben und c² mit dem gleichen Betrag zurückverschoben. Dieser Betrag ist so gewählt, daß die Minimumspitzen X und Y im Falle des kürzesten Stromschritts 6"M an den Signalübergängen auftreten. Die Amplituden der Vorspannungswelle sind so gewählt, daß sie an den Signalübergängen den festen Wert V/2 erreichen. Diese beiden Kurven werden der empfangenen Signalwelle als Vorspannung in derartiger Kombination zugefügt, daß der Wert derKombinationskurve zu jedem Zeitpunkt gleich dem der zu diesem Zeitpunkt stärkeren Welle ist. Die kombinierte Vorspannungswelle ist als gestrichelte Kurve c³ dargestellt.

Die Kurve, die durch Kombination der Vorspannungskurve c^s mit der empfangenen Signalkurve erzeugt wird, ist in Fig. 1D gezeigt. Man sieht, daß diese Kurve zu den Zeitpunkten durch Null geht, die den Übergängen der ursprünglichen rechteckigen Telegraphensignale von Fig. 1A entsprechen.

Eine Methode, die Vorspannungswelle c³ zu erzeugen und sie der empfangenen Signalwelle von Fig. ι B hinzuzufügen, wird nun mit Bezug auf Fig. 2 erklärt. In Fig. 2 erscheinen Fernschreibsignale nach der Demodulation durch eine vorhergehende Empfängerstufe (nicht gezeigt) an den Klemmen T¹ und T² in einer Wellenform gleich der, welche durch die Kurve i^B dargestellt wird. Während eines Stromschritts steigt die Spannung von T¹ gegenüber T² auf einen Wert V an. Vorausgesetzt wird dabei, daß T² auf dem Nullpotential bleibt. Während eines Trennschritts liegen beide Klemmen auf dem Nullpotential. Die demodulierte Welle wird an zwei in Reihe liegende Verzögerungsnetzwerke L¹ C¹ und L² C² gelegt. Diese Netzwerke sind von der Form, in denen eine Spannung, die an die Eingangsklemmen gelegt wird, an den Ausgangsklemmen in ihrer Phase, aber nicht in ihrer Größe geändert erscheint. Die zwei Vorspannungswellen C¹ und C² (Fig. 1) werden von den Potentiometern R¹ bzw. R² abgegriffen. Wenn die Ausgangssignalwelle zwischen den beiden Netzwerken von den Klemmen T³ und Γ⁴ abgegriffen wird, wird sie offensichtlich gegenüber der Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung zurückverschoben und gegenüber der Stromschritt-Trennschritt - Kurve c² vorverschoben. Hierdurch scheint die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung c¹ die Signalkurve zu führen, obwohl dies in Wirklichkeit unmöglich ist, da die Vorspannungskurve nicht auftreten kann, bevor die Signalkurve erscheint.

Ein Teil der Signalspannung, die an dem Potentiometer R¹ erscheint, wird über den Gleichrichter X¹ zu einer Elektrode des Kondensators C³ geführt. Ähnlich wird ein Teil der Signalspannung vom Potentiometer R² über den Gleichrichter Z² zu derselben Elektrode des Kondensators C³ geführt. Die Zeitkonstante von C³ und seinem Parallel widerstand R³ ist so gewählt,.daß der Kondensator auf den Wert der stärkeren Vorspannungswelle aufgeladen bleibt. In dieser Weise wird die Kurve c³ der kombinierten Vorspannung (Fig. ι C) erzeugt.

Es wird bemerkt, daß mitten in einer langen Trennschrittperiode die kombinierte Signal- und Vorspannungskurve von Fig. 1B auf Null zurückgeht und daß in diesem Fall eine Neigung zur Instabilität in einem Relais auftritt, das von den Klemmen T³ und T⁴ gespeist wird. Ferner würde während einer anhaltenden Trennschrittperiode, z. B. bei einer öffnung der Leitung, eine Möglichkeit bestehen, daß das Empfängerrelais von einer impulsartigen Störung auf Stromschritt umgepolt wird,

Um' diesen Zufälligkeiten zu begegnen, wird eine Hilfsspannungsquelle, hier nur rein schematisch als eine einzelne Zelle B¹ gezeigt, über einen Gleichrichter X^s an die Klemme T⁴ gelegt. Diese legt bei Abwesenheit einer andern Spannung eine Trennschrittvorspannung an die Ausgangsschaltung. Wenn die Spannung an C³ über den Wert der Spannung von B¹ hinaus wächst, wird Z³ gesperrt, und B¹ hat überhaupt keine Wirkung.

Die Schaltung von Fig. 2 kann vereinfacht werden, mit einer kleinen Änderung in der Ausführung, indem man das zweite Netzwerk L²C² wegläßt. Mit dieser Änderung folgt die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung c² der Signalspannung ohne Verzögerung, und der Kondensator C³ spielt eine wesentliche Rolle in der Erzeugung der Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung. Die Zeitkonstante von R³ C³ wird dabei am besten so gewählt, daß man eine gute Annäherung an die richtigen Vorspannungswerte in den Augenblicken des Signals bekommt.

Obwohl die Prinzipien der Erfindung an Hand von speziellen Ausführungsformen beschrieben wurden,- ist klar, daß dies nur beispielshalber und zur Erläuterung geschah und daß darin keine Begrenzung des Wesens und der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung liegt.

Claims (7)

1. PatentanspkOche:

   ίο i. Empfangsanordnung- für Trägerfrequenz-

   telegraphie mit aus Stromschrittkombinationen bestehenden Signalen, bei der zur verzerrungsfreien Wiedergabe der Signale von den empfangenen Signalen eine Vorspannung abgeleitet und mit ihr kombiniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß von den eine Welle bildenden Signalen zwei Vorspannungs wellen abgeleitet werden, eine für die Übergänge Trennschritt — Stromschritt, die andere für die Übergänge Stromschritt — Trennschritt, und daß diesen drei Wellen eine derartige relative Phasenlage gegeben wird und daß sie derart miteinander kombiniert werden, daß die ursprünglichen Signale - aus der resultierenden Welle weitgehend verzerrungsfrei wiederherstellbar sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorspannung der Signal welle immer nur die Vorspannungswelle dient, · die jeweils die größte Momentanampli-

   tude besitzt. . .
3. 3. Anordnung nach Anspruch ί und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle der Trennschritt - Stromschritt - Vorspannungswelle nacheilt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschritt-Trenhschritt-Vorspannungswelle der Signalwelle nacheilt. -
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Verzögerungsnetzwerk enthält und die ursprüngliche Signalspannung an dessen Eingang gelegt wird, daß von diesem Eingang die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannungswelle und vom Ausgang die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannungswelle abgeleitet wird und daß vom Ausgang weiterhin die resultierende Signalwelle abgenommen wird.
6. 6.. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Verzögerungsnetzwerke in Reihe enthält, daß die ursprüngliche Signalspannung an den Eingang des ersten Netzwerkes gelegt wird, daß vom Eingang dieses ersten Netzwerkes die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung und vom Ausgang des zweiten Netzwerkes die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung abgeleitet wird und daß zwischen beiden die resultierende Signalspannung abgenommen wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hilfsvorspannungsquelle enthält und daß bei Abwesenheit von Stromschritten eine Ausgangstrennschrittspannung geliefert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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