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Schaltungsanordnung zum Empfang phasenmoduherterImpulsnachrichten
Es ist bereits bekannt Nachrichten durch kurze elektrische Impulse stets gleicher
Form zu übertragen und die zeitliche Lage von dem Augenblickswert der Nachricht
nach irgendeinem Gesetz abhängig zu machen. Dies kann beispielsweise derart geschehen,
daß die Anzahl der je Zeiteinheit fernübertragenen Impulse - dem Augenblickswert
der Nachricht entspricht oder auch derart, daß in regelmäßig wiederkehrenden Zeitspannen
von stets gleicher Dauer ein kurzer Impuls übertragen wird, dessen Entfernung vom
Beginn der erwähnten Zeitspannen den Augenblickswert der Nachricht ausdrückt. Im
ersteren Falle spricht man von Frequenzmodulation, im letzteren von Phasenmodulation
der Impulse.
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Es ist bekannt, die Auswertung dieser Impulse auf der Empfangsseite
derart vorzunehmen, daß-das Nachrichtenwiedergabegerät das Eintreffen eines Impulses
dann registriert, wenn die Amplitude der am Empfänger liegenden einen bestimmten
Spannungswert s überschreitet. Vor .dem Auftreten dieser Impulsamplitude und nach
,dem Verschwinden derselben ist der Eingangskreis des Empfängers stromlos, und man
nennt daher diesen Eingangskreis auch Amplitudenschwelle.
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Durch das Auftreten von Störspannungen, die bei einer solchen Empfangseinrichtung
aus den verschiedensten Gründen am Eingang der Amplitudenschwelle stets vorhanden
sind, kann nun die Amplitudenschwelle in einem Zeitpunkt, der mehr oder weniger
weit von dem Zeitpunkt entfernt ist, in dem die Impulsamplitude den Wert s erreicht,
ansprechen. Dies sei zunächst an Hand der Abb. z und 2 erläutert, in welcher mit
1 der zeitliche
Verlauf eines fernübertragenen Nachrichtenimpulses
dargestellt ist und mit S der Verlauf einer StÖrspannung, die positive und negative
Werte annehmen kann. Die Störspannung wird im folgenden Rauschspannung genannt,
da sie in den meisten Fällen, in denen akustische Nachrichten übertragen werden,
in einem Kopfhörer als Rauschen in Erscheinung tritt. Würde die Rauschspannung völlig
verschwinden, so würde die Amplitudenschwelle im Zeitpunkt t1 ansprechen; da jedoch
die Rauschspannung, welche Werte bis zu den in Abb.2 punktierten Linien io und ii
annehmen kann, sich zu der Impulsspannung J addiert bzw. von ihr subtrahiert, muß*
man zur Ermittlung des Auslösezeitpunktes der Amplitudenschwelle in Abb. m noch
die parallel zu J verlaufenden Kurven io' und ii' einzeichnen, deren senkrechte
Entfernung von der Kurve J gleich dem Abstand der 'Geraden i o# und i i von der
Zeitachse in Abb. 2 ist. Der Auslösezeitpunkt der Schwelle infolge der Rauschspannungen
kann zwischen t2 und t3 liegen, also von t1 verhältnismäßig weit abweichen.
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Gemäß der Erfindung soll zur Vermeidung dieses Fehlens beim Empfang
von Nachrichten, die durch in ihrer zeitlichen Lage beeinflußte Impulse übertragen
werden, aus der Vorder- und aus der Rückflanke des aus den fernübertragenen Impulsen
und der überlagerten Rauschspannung bestehenden Spannungsverlaufs (Summenspannung)
je ein Hilfsimpuls abgeleitet und diese Hilfsimpulse derartkombiniert werden, daß
das Nachrichtenwiedergabegerät das. Eintreffen eines Impulses im zeitlichen Mittelpunkt
zwischen ,den Durchtrittszeitpunkten der Summenspannung durch einen bestimmten festen
Spannungswert auswertet. -Es sei zunächst an Hand der Abb. 3 dargelegt, daß eine
derartige Einrichtung eine weitgehende Befreiung -des ausgewerteten Impulszeitpunktes
von den vorhandenen Rauschspannungen erlaubt. In Ab'b. 3 ist ,der fernübertragende
Impuls: wieder mit J bezeichnet und der Schwellenwert der Ainplitudenschwelle wieder
mit s. Wenn gemäß der Erfindung der zeitliche Mittelpunkt zwischen. den Zeitpunkten
t4 und t5, an denen die Impulsamplitude durch den Wert s hindurchgeht, ausgewertet
werden soll, so heißt dies, daß der Zeitpunkt ts, der von t4 und t5 jeweils um die
Zeitspanne t' gleich weit entfernt liegt, selbsttätig gefunden werden muß. Wein
eine Störspannung vorhanden ist, die an der Vorder- und der Rückflanke einen gleich
großen Betrag und gleiches Vorzeichen hat, so wird die Lage- des Zeitpunktes t6
überhaupt nicht bee-influßt, da der Durchstoßzeitpunkt,des Impulses plus der Störspannung
an der Vorderflanke um ebenso viel nach links rückt als der Durchstoßpunkt an der
Rückflanke sich nach rechts verlagert. Wenn eine Störspannung an,der Vorder- und
der Rückflanke zwar gleiches Vorzeichen, aber einen verschieden :großen Betrag hat,
so verlagert sich der Zeitpunkt t6 nur um die Hälfte der Differenz dieser beiden
Beträge. Hat eine Störspannung an der Vorder- und der Rückflanke gleiche Größe,
aber verschiedenes Vorzeichen, so verlagert sich t6 auch nur um die Größe der einfachen
Störspannung und nicht etwa um die SuKnnie. Man sieht also, daß der gemäß der Erfindung
als Zeitpunkt des Eintreffens der Impulse definierte zeitliche Mittelwert t6 durch
Störspannungen in sehr viel geringerem Maße eine Fälschung erfährt als der bisher
ausgewertete Durchstoßpunkt der Vörder- oder Rückflanke durch den Wert s.
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An Hand der Abb. 4 sei eine Ausführungsform besprochen, welche :gleichzeitig
die Umwandlung eines durch die Nachricht phasenmo-du'lierten fernübertragenen Impulses
in einen Impuls veränderlicher Dauer bewerkstelligt. In Empfängern für phasenmodulierte
Impulse kann eine derartige Herstellung von dauermodulierten Impulsen stattfinden,
wenn der senderseitig vorhandene Nachrichtenverlauf z. B. bei alzustischen Nachrichten,
der ja durch eine amp'litudenveränderliche Spannung gegeben ist, wiederhergestellt
werden soll. Die Schaltung nach Abb. 4 enthält zwei sogenannte Gleichstrommultivibratoren
innerhalb der punktierten Umrandungen 12 und 13, von denen jeder aus zwei Röhren
14, 15 bzw. 1'6, 17 besteht, die über Potentiometer gegenseitig gekoppelt sind.
Ein derartiger Gleichs:trommu'ltivibrator besitzt zwei stabile Betriebszustände,
von denen beim ersten die linke Röhre Strom führt und die rechte gesperrt ist und
beim zweiten die rechte Röhre Strom führt und von der Spannungsdifferenz zwischen
ihrer Anode und dem negativen Pol der Anodenspann.ungsquelle durch das betrefende&
Potentio#meter ein solches Potential an dem Gitter der anderen Röhre aufrechterhalten
wird, daß diese Röhre verriegelt ist. Als Ausgangspunkt der Betrachtung sei angenommen,
daß die beiden. Röhren 14 und 16 Strom führen mögen, die Röhren 15 und 17 demgemäß
stromlos sind. Auch die Röhren- 18 und i9, die einen gemeinsamen Anodenkreiswiderstand
2o besitzen, sollen stromlos sein und ebenso die Röhren 21 und 22, denen die fernübertragenen
Impulse J mit verschiedener Polarität zugeleitet werden sollen. Die Röhre 22 ist
dabei, solange am Witderstand 23 des Multivibrators 12 kein Spannungsabfall besteht,
@d. h. solange die Röhre 15 stronnlos ist, durch ,die negative Gitterspannungsquelle
24 besonders stark verriegelt, während das Ruhepotential .des Steuergitters von
2@i nur sto viel unterhalb des unteren Knicks der Anodenstromgitterspannungskennlinie
dieserRöhre liegt, daß erst beim Wert s in Abb. 3 ein Anodenstrom. in 21 zu fließen
beginnt. Wenn die Vorderflanke von J den Wert s durchläuft, wird über den Kopplungskondensator
25 .eine Spannungsabsenkung auf das Gitter von 14 übertragen, welche den Anodenstrom
in 14 unterbricht und demgemäß denjenigen in 15 zum Einsetzen bringt. Das Anodenpotential
der Röhre 14 macht also im Zeitpunkt t4 in Abb. 5 a einen Sprung in positiver Richtung,
der in Abb. 5 b dargestellt ist und über die Leitung 26 an, das Steuergitter von
18 übertragen wird. Von t4 ab bildet der Anodenstrom von 15 im Kathodenwider= >fand
23 eine derartige positive Gittervorspannung Für das Steuergitter von 22, ,aß vbn
t4 ab unter Berücksichtigung
der negativen @Gittervorspannungsquelle
24 das Steuergitter von 22, nur mehr so stark negativ vorgespannt ist, daß .beim
Wiederansteigen des Gitterpotentials von 22 an. der Rückflanke des Impulses J, also
inn Zeitpunkt t5, auch in 22 Strom zu fließen beginnt, der Strom in 16 unterbrochen
wird und derjenige in .17 einsetzt. Bei kleinen. Abweichungen von den .genau richtigen
Größen der Schaltelemente und Spannungen: wird diese Wirkungswelse noch dadurch
sichergestellt, daß parallel zum Widerstand 23 ein kleiner Kondensator geschaltet
wird, derart, daß beim Einsetzern des StromeS in 15 die Spannung an 23, nicht sprunghaft,
sondern allmählich ansteigt und ihren Endwert erst erreicht, wenn die Rückflanke
des Impulses J durch den: Wert s hindurchgeht. Der Anodenspannungssprung in positiver
Richtung, der an der Röhre 16 stattfindet, ist in Abb. 5 c dargestellt. Dieser wird
durch die Leitung 27/ auf das Steuergitter von i9 übertragen. Im Zeitpunkt t4 springt
demgemäß, wenn die Röhren 18 und i9 .gleiche Kennlinien haben, der Strom in 2o auf
einen endlichen Betrag und im Zeitpunkt t5 auf das Doppelte dieses Wertes. Der Strom
durch den Widerstand 2o. hat also den in Ab:b. 5 d dargestellten Verlauf. Im Zeitpunkt
t7, der etwas später liegt als der Impuls J wird durch einen. negativen Impuls,
der bei Mehrfachnachrichtenütbertragungsanlagen beispielsweise aus dem Synchronisierimpuls
hergestellt werden kann, der Strom in den Multivibratorröhren 15 und 17 unterbrochen,
so daß die Spannungsimpulse gemäß Abb,, 5 b und 5,c sowie der Stromimpuls gemäß
Abb. 5 d beendet werden. Bei Übertragung nur einer einzigen Nachricht kann der Impuls
in t7 von einem örtlichen Taktgeber, der über ein die Modulation aussiebendes Filter
von den Nachrichtenimpulsen synchronisiert werden kann und daher rauschfrei ist,
erzeugt werden. Der Stromimpuls nach Abb. 5 d ist flächengleich mit dem in Abb.
5,e gezeichneten schräg schraffierten Stromimpuls, der im Zeitpunkt t6, d. h. in
der Mitte zwischen dem Zeitpunkten t4 und, t5 beginnt und ebenfalls im Zeitpunkt
t7 endet. Die !kreuzschraffierte Fläche in Abb.5e ist nämlich ebenso groß wie die
nicht schraffierte Fläche F. Wenn man also den: negativen Spannungsimpuls, welcher
dem Stromverlauf in Abb. 54 entspricht, an der Leitung 28 abnimmt und dem
NachTichtenwiedergabegerät zuführt, so ist dies gleichbedeutend mit der Zuführung
eines Impulses an (das Nachrichtenwiedergabegerät, der im Zeitpunkt t., d. h. im
zeitlichen Mittelpunkt zwischen dem Durchstoß der Vorder- und Rückflanke der Summenspannung,
durch einen festen Spannungswert beginnt und in einem jeweils festen Zeitpunkt endet.
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In Abü. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, die sich sowohl zum
Empfang von frequenzmodulierten als auch von phasenmodulierten Impulsen eignet.
Der im Abb. 7 a wieder mit J bezeichnete fernübertragene Impuls wird dem negativ
vorgespannten Steuergitter einer Fünfpolröhre 29 zugeführt. Der Strom in einer Drosselspule
30 hat dieselbe Kurvenform wie- die Steuergitterspannung, während von der
Anode von 29 ein Spannungsverlauf, der dem Differentialquotienten von J entspricht,
abgenommen werden kann. Dieser Spannungsverlauf ist in Abb. 7b mit 31 bezeichnet.
Mit der Drossel 301 ist eine Wicklung 32 induktiv gekoppelt, so daß am, .den Klemmen
von 32 gleichfalls eine dem Differentialquotienten von Jentsprechende Spannung,
die in Abb. 7b mit 33 bezeichnet ist, entsteht. Diese Spannung wind mittels eines
Laufzeitgliedes 34 genau öder annähernd um die Dauer der fernübertTagenen Impulse
verzögert, wobei unter der Dauer der zeitliche Abstand, des Maximums und, des. Minimums
der Kurve 31 oder 33, zu verstehen ist. Am Abschlußwiderstand 35 des Laufzeitgliedes
entsteht also der Spannungsverlauf 316 in Abb. 7c. Die Spannung 31 und die Spannung
36 werden: nun den beiden Steuergittern einer Sechspol.röhree 37 zugeführt, die
insofern eine multiplikativ wirkende Einrichtung #darstellt, als. ihr Anodenstrom
dem Produkt ihrer Steuergitterspannungen proportional ist. Der Anodenstrom dieser
Röhre verläuft also nach der Kurve 38 in Abb. 7 d. Man kann leicht einsehen., daß
das, Maximum der Kurve 38 in seiner zeitlichen Lage von einer Rauschspannung, die
an @ der Vorder- und Rückflanke des Impulses J gleiches Vorzeichen und gleichen
absoluten Betrag besitzt, unbee@influßt bleibt. Beim Vorhandensein einer solchen
Rauschspannung verlagert sich zwar die Summenspannung .gegenüber der Vorderflanke
von J nach links und gegenüber der Rückflanke von J nach rechts, und dementsprechend
ist auch das Maximum von 31 ;gegenüber einer rauschfreien Übertragung von J nach
rechts verlagert. Da jedoch das Maximum von 33 'gegenüber einer rauschfreien Übertragung
von J gleichzeitig nach links verlagert ist, bleibt die zeitliche Lage des Maximums
der Kurve 38 unverändert. Der Zeitpunkt t8 dieses Maximums wird also von dem Rauschen
ebenso wenig beeinflußt wie der Zeitpunkt t6 und hat einen konstanten zeitlichen
Abstand von t6, der, wie ein Vergleich mit Abb.. 3, ergibt, gleich t' und daher
von der Modulation unbeei@nflußt ist. Es ist somit die Behauptung berechtigt, d.aß
bei der Schaltung nach Abb.6 das Nachrichtenwiedergabegerät das, Eintreffen eines
Impulses im zeitlichen Mittelpunkt zwischen den Durehtrittszeitpunktenl der Summenspannung
durch einen bestimmten festen Spannungswert auswertet. Das Nachrichtenwiedergabegerät
verhält sich also, wenn ihm jeweils in t8 ein sehr kurzer Impuls zugeführt wird,
genau so wie wenn ihm im Zeitpunkt t. über ein Laufzeitglied von der Laufdauer t'
jeweils ein sehr kurzer Impuls zugeführt werden würde. Die Herstellung dieser kurzen
Impulse im Zeitpunkt t8, d. h. bei Phasenmodulation die Einleitung der dem Nachrichtenwiedergabegerät
zuzuleitenden dauermodulierten Impulse bzw. bei Frequen@zmodulation die Einleitung
von Impulsen. konstanter Dauer und Amplitude, die ja nötig sind, um d.ie .übertragene
Nachricht wiederzugeben, kann mmun noch in verschiedener Weise geschehen. Man kann
beispielsweise aus der Kurve 38 durch Differentiation eine neue Kurve herstellen,
die ihren
Nulldurchgang im Zeitpunkt t$ besitzt und den dauermodulierten
Impuls in diesem Nulldurchgang mit an sich bekannten Mitteln beginnen lassen. Man
kann auch,die Spannung 38, die man über die Leitung » von einem Widerstand 40 in
der Kathodenzuleitung von 37 abnehmen: kann, dem Steuergitter einer in Audionschaltung
angeordneten Röhre zuführen, deren Audionzeitkonstante derart bemessen ist, daß
der Anodenstrom jeweils kurz vor dem Zeitpunkt t. einsetzt. Diese Awdionröhre kann
als die linke Röhre eines Multivibrators, wie er .in Abb. q: dargestellt ist, benutzt
werden, wenn,diese linke Röhre durch den Impuls 38 stromführend gemacht wird und.
der rechten Röhre der zur Beendigung des da-uermodulierten Impulses dienende Syrnchronisierimpuls
ebenfalls mit positiver Polarität zugeführt wird. Man kann schließlich auch insbesondere,
wenn die Spannung ß erst noch verstärkt wird, sa daß sie eine sehr steil verlaufende
Vorder- und Rückflanke annimmt, den dauermodulierten Impuls, bzw. den Impuls konstanter
Dauer und Amplitude dann beginnen lassen, wenn die Vorder- oder Rückflanke durch
einen. festen Spannungswert hindurchgeht. -