DE900949C

DE900949C - Einrichtung zur Umwandlung von P-Zyklus-Impulskodemodulation in Impulslagemodulation

Info

Publication number: DE900949C
Application number: DEN4581A
Authority: DE
Inventors: Frederik Coeterier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1950-10-26
Filing date: 1951-10-21
Publication date: 1954-01-04
Also published as: NL94406C; FR1049525A; BE506638A; GB685518A; CH296204A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. JANUAR 1954

N 4581 Villa 121a¹

in Impulslagemodulation

Die Erfindung bezieht sich auf eine bei einer bestimmten Art von Impulskodemodulation zu verwendende Einrichtung, und zwar zum Umwandeln z. B. zwecks Dekodierung dieser Art von Impulskodemodulation in Impulslagemodulation. Die Erfindung kann unter anderem vorteilhaft auf der Empfangsseite eines Fernschreib-, Fernsprech-, Faksimile-, Fernsehsignalübertragungssystems od. dgl. oder z. B. bei der Übertragung von Kontroll- und Steuersignalen verwendet werden.

Bei Impulskodemodulation können die ausgesandten Impulse als von einer Reihe gleicher und äquidistanter Impulse herstammend betrachtet werden, von denen im Verhältnis zu dem zu übertragenden Signal bestimmte Impulse weggelassen oder in der Polarität umgekehrt sind. Bei der Verwendung eines Mehreinheitenkodes, z. B. eines binären Fünfeinheitenkodes, entstehen aus jeweils fünf aufeinanderfolgenden Impulsen Impulsgruppen, wobei bestimmte Impulse je Gruppe unterdrückt oder in der Polarität umgekehrt sind zum Kennzeichen eines von 32 übertragbaren Pegeln des Augenblickswertes des Signals.

Bei dieser Art von Impulskodemodulation besteht eine einfache Beziehung zwischen der Zusammensetzung einer Kodegruppe und dem von ihr gekenn- as zeichneten Amplitudenwert. Jeder Impuls einer Impulsgruppe kennzeichnet durch sein Vorhandensein einen bestimmten, nur von der Folgenummer des Im-

pulses in einer Impulsgruppe abhängigen Bruchteil des maximal zu übertragenden Augenblickswertes. Das Dekodieren ist infolgedessen durch sehr einfache Mittel möglich, z. B-. durch ein integrierendes Netzwerk mit angemessener Zeitkonstante.

Eine solche einfache Beziehung zwischen dem Kode und der Amplitude ist manchmal jedoch nicht erwünscht, z. B. mit Rücksicht auf Geheimhaltung; daher wurde bereits die Verwendung eines P_m-Zyklus-Kodes empfohlen. Bei einem solchen P„-Zykhis-Kode kann von einer Reihe positiver und negativer Impulse (als Kodeeinheiten ι und ο zu bezeichnen) ausgegangen werden, wobei jeweils η aufeinanderfolgende Impulse untereinander alle verschiedenen Kodegruppen zum Kennzeichnen von maximal 2" verschiedenen Signalwerten bilden.

Für η — 3 bestehen zwei untereinander unabhängige Kodierungsreihen, d. h. oooioin und nioiooo, wodurch jeweils 2³ = 8 verschiedene Signalwerte wiedergegeben werden können. Bei der (in einem Kreis zu schreibenden) P₃-Reihe oooioni sind diese

ooo
ooi

οίο
ιοί

on

III

no ioo

Für w = 4 bestehen i6 solcher Kodierungsreihen, durch die je 2⁴ = i6 Signalwerte wiedergegeben werden können. Acht dieser P₄-Kodierungsreihen sind:

OOOOIIOIOOIOIIII
OOOOIOOIIOIOIIII
OOOOIOIIOOIIIIOI
OOOOIIOIOIIIIOOI

IIIIOOIOIIOIOOOO

iriioiiooioioooo

IIIIOIOOIIOOOOIO IIIIOOIOIOOOOIIO

während die übrigen acht entstehen, indem die vorerwähnten acht P₄-Reihen in umgekehrter Richtung gelesen werden. Zum Kennzeichnen des />-ten möglichen Pegels werden vier aufeinanderfolgende Impulse aus der gewählten Reihe übertragen, anfangend mit dem zweiten Impuls.
Für η = 5 bestehen 2048 P₅-Kodierungsreihen, mit deren Hilfe 2⁵ == 32 mögliche Pegel gekennzeichnet werden können.

Bei der Anwendung eines P_Ä-Zyklus-Kode besteht keine einfache Beziehung zwischen dem Kode und der Amplitude wie bei dem vorerwähnten binären Mehreinheitenkode, und beim Dekodieren muß die angewendete Kodierungsreihe oder der Schlüssel berücksichtigt werden. Die Anwendung eines P„-Zyklus-Kode bringt infolgedessen praktische Nachteile mit sich.

Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zum Umwandeln von Impulskodemodulation, z. B. zwecks Dekodierung nach einem P_n-Zyklus-Kode, in Impulslägemodulation zu schaffen; die letztere Art von Impulsmodulation kann durch bekannte und verhältnismäßig einfache Mittel demoduliert werden zum Rückgewinnen der übertragenen Signalwerte.

Gemäß der Erfindung wird bei einem P„-Zyklus-Kode, wobei von einer Kodierungsreihe mit positiven und negativen Impulsen jeweils η aufeinanderfolgende Impulse untereinander alle verschiedenen Kodegruppen zum Kennzeichnen verschiedener Signalwerte bilden, die Kodegruppe einer Verzögerungsleitung mit äquidistanten Anzapfungspunkten zugeführt, deren Anzahl und Reihenfolge der Anzahl und der Reihenfolge der positiven und negativen Impulse entsprechen, die in der mit (n -— 1) Anfangsimpulsen ergänzten Kodierungsreihe auftreten, während die positiven Impulsen entsprechenden Anzapfungspunkte einerseits und die negativen Impulsen entsprechenden Anzapfungspunkte andererseits mit verschiedenen Ausgangsleitungen verbunden sind, die mit dem Eingang einer Schwellwertvorrichtung verbunden sind, deren Ausgangskreis den Ausgang der Umwandlungseinrichtung bildet, in der die in der Lage modulierten und z. B. einem Demodulator für Impulslagemodulation zugeführten Impulse auftreten.

Die Schwellwertspannung der Schwellwertvorrichtung beträgt vorzugsweise etwa das (n — 1)-fache der Spannung, die infolge eines einzigen dem Eingang einer Verzögerungslinie zugeführten Impulses zwischen deren Ausgangsleitungen auftritt.

Wenn das Zeitintervall zwischen den Eingangskodeimpulsen verhältnismäßig groß ist, wird in der nach der Erfindung zu verwendenden Verzögerungsleitung vorzugsweise ein elektromechanisches Verzögerungselement verwendet, z. B. ein im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehender Stab keramischen Materials, der mit Ein-und Ausgangselektroden versehen ist. An Hand der Figuren wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι stellt teilweise in schematischer Form einen Funkempfänger für P„-Zyklus-Kodemodulation dar, in dessen Ausgang die lagemodulierten Impulse auftreten ;

Fig. 2 stellt die P₃-Kodierungsreihe dar, für die der Empfänger nach Fig. 1 eingerichtet ist; die

Fig. 3 und 4 stellen in verschiedenen Zeitpunkten dieselbe empfangene Kodegruppe zur Erläuterung der Wirkungsweise des Empfängers nach Fig. 1 dar;

Fig. 5 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines als Verzögerungselement anzuwendenden Stabs keramischen Materials dar.

In Fig. ι ist ein Funkempfänger für Impulskodemodulation nach einem P₃-Zyklus-Kode mit einer Antenne 1 und einem in Blockform dargestellten Hochfrequenz- und Demodulatorteil 2 dargestellt. Im Ausgangskreis dieses Teils 2 treten die nach Demodulation der Trägerfrequenz entstandenen positiven und negativen Impulse der übertragenen Kodegruppen auf.

Es sei hier bemerkt, daß es bei Impulskodemodulation nicht erforderlich ist, positive und negative Impulse auszusenden, um im Empfänger die beabsichtigten positiven und negativen Impulse zu erzielen. Es können nämlich die zu übertragenden negativen Impulse auf der Sendeseite weggelassen und auf der Empfangsseite wieder hinzugesetzt werden, jeweils wenn ein empfangener Impuls in einem Zeitpunkt fehlt, wo ein Impuls auftreten könnte. Dazu dienende Einrichtungen bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung und brauchen für ein richtiges Verständnis der Erfindung nicht erläutert zu werden.

Die dem Empfängerteil 2 entnommenen Kodegruppen werden, um sie gemäß der Erfindung in lagemodulierte Impulse umzuwandeln, einem aus zehn Abschnitten zusammengesetzten Kunstkabel zügeführt, das mit zehn Anzapfungspunkten A, B, C, D,

E, F, G, H, A', B' versehen ist. Die Verzögerungszeit je Abschnitt ist derart bemessen, daß sie dem Zeitintervall der Impulse in den empfangenen Kodegruppen entspricht.

In Fig. 2 ist die P₃-Kodierungsreihe angegeben, von der auf der Sendeseite ausgegangen ist. Diese Kodierungsreihe ist entsprechend dem vorerwähnten Schlüssel oooioin zusammengesetzt, wobei die Kodeeinheiten ο negative Impulse bezeichnen und die

ίο Kodeeinheiten ι positive Impulse sind. Dementsprechend sind in Fig. 2 die Impulse A, B, C, E, A' und B' mit negativer Polarität angegeben und die Impulse D, F, G und H mit positiver Polarität.
Unter Zuhilfenahme des in Fig. 2 angegebenen Schlüssels können acht verschiedene Amplitudenpegel mit Kodegruppen von jeweils drei Impulsen gekennzeichnet-werden. Der Amplitudenwert I wird durch die bei I angegebenen ersten drei Impulse A, B und C der Reihe gekennzeichnet, die alle negative Polarität aufweisen. Der Amplitudenwert II wird durch die Impulse B, C und D gekennzeichnet, von denen der eiste und der zweite negative Polarität und der dritte positive Polarität hat. Auf ähnliche Weise können die übrigen Ämplitudenwerte durch eine Kodegruppe gekennzeichnet werden, wobei jeweils mit einem bestimmten Impuls des Kodierungsschlüssels angefangen wird und diesen die zwei unmittelbar darauffolgenden Impulse zur Bildung einer Kodegruppe zugesetzt werden. Auf diese Weise bilden die Impulse D, E und F eine für den Amplitudenwert IV kennzeichnende Kodegruppe und die Impulse H, A' und B' eine für den Amplitudenwert VIII kennzeichnende Kodegruppe.

Beim Aussenden der Kodegruppen auf der Sendeseite muß jedoch berücksichtigt werden, daß für die Übertragung z. B. der Kodegruppe A, B, C die Impulse in der Reihenfolge C, B, A ausgesandt werden müssen.

Im Empfänger werden die eingehenden Kodegruppen der aus zehn Abschnitten bestehenden Verzögerungsleitung zugeführt, die mit zehn Anzapfungspunkten versehen ist, deren Reihenfolge der Reihenfolge der bei der angewendeten P₃-Kodierungsreihe nach Fig. 2 auftretenden positiven und negativen Impulse entspricht. Die negativen Impulsen entsprechenden Anzapfungspunkte A, B, C, E, A' und B' sind über Entkoppelwiderstände 3 mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 4 verbunden. Auf ähnliche Weise sind die positiven Impulsen des Kodierungsschlüsseis entsprechenden Anzapfungspunkte über Entkoppelwiderstände 5 mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 6 verbunden. Die Ausgangsleitungen 4 und 6 der Verzögerungsleitung sind an den Steuergitterkreis eines Penthodenverstärkers 8 über einen Gitterkondensator 7 angeschlossen.

Das Steuergitter der Penthode 8 ist durch eine Gittervorspannungsbatterie 9 stark negativ vorgespannt, so daß es üblicherweise gesperrt ist. Die Anodenleitung der Röhre enthält einen Ausgangswiderstand 10, und die gewünschte lagemodulierten Impulse können dieser entnommen und z. B. einem Demodulator 11 für Impulslagemodulation zugeführt werden.

An Hand der Fig. 3 und 4 wird die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Umwandlungsvorrichtung erläutert.

Wenn eine den Amplitudenwert IV kennzeichnende Kodegruppe 101 ausgesandt und empfangen wurde, werden dem Kunstkabel nacheinander ein positiver, ein negativer und ein positiver Impuls mit gegenseitigen Zeitabständen r zugeführt. Ist die Verzögerungszeit je Abschnitt des Kunstkabels auch x, so werden die Impulse dieser Kodegruppe eine Zeitdauer 4 τ nach Empfang des letzten Impulses der Kodegruppe sich längs des Kabels fortgepflanzt haben, gerade bis an die Anzapfungspunkte D, E und F, wie dies in Fig. 3 durch die Impulse d, e und f angedeutet ist. In diesem Augenblick befinden sich die Impulse gerade an den Anzapfungspunkten, die den Impulsen D, E, F entsprechen, die den Amplitudenwert IV kennzeichnen, und es entsteht eine Spannung mit positiver Polarität von z. B. +9V zwischen den Ausgangsleitungen 4,6, die das Dreifache der von einem einzigen positiven Impuls erzeugten Spannung (+3 V) ist. In jedem beliebigen anderen Augenblick ist die Ausgangsspannung maximal +3V und meistens niedriger.

Eine Zeitdauer 5 τ nach Empfang des letzten Kodegruppenimpulses befinden sich die Impulse d, e und f an den Stellen der Anzapfungspunkte E, F bzw. G go (vgl. Fig. ι und 4), wodurch die Impulse e und f sich in der Ausgangsleitung 6 entgegenwirken und nur der Impuls d wirksam ist und eine Ausgangsspannung von —3 V liefert. Wäre jedoch die Kodegruppe E, F, G empfangen, so würde gerade in diesem Augenblick 5 τ eine Ausgangsspannung von +9V auftreten.

Auf diese Weise rufen die Amplituden wer te I, II... VIII kennzeichnender Kodegruppen eine maximale positive Ausgangsspannung in einem Augenblick τ, ioo 2 τ ... 8 τ nach dem Empfang des letzten Impulses einer Kodegruppe hervor, und die auf diese Weise auftretenden Impulse maximaler positiver Spannung deuten durch ihren Zeitpunkt des Auftretens die übertragenden Amplitudenpegel an. Zum Trennen dieser lagemodulierten Impulse maximaler Amplitude von anderen Impulsen sind die Ausgangsleitungen 6 und 4 an das Steuergitter bzw. an die Kathode der üblicherweise gesperrten Penthode 8 angeschlossen, deren Steuergitter so stark vorgespannt ist, daß nur Impulse mit einer z. B. -|- 6 V überschreitenden Amplitude das Auftreten von Anodenstrom hervorrufen. Am Anodenwiderstand 10 treten dann nur die erwünschten lagemodulierten Impulse auf.

Es ist wichtig, das Kunstkabel durch seinen Wellenwiderstand (Widerstand 12 in Fig. 1) abzuschließen, um zu verhüten, daß einer bestimmten Kodegruppe zugehörige Impulse nach Reflexion am Ende der Verzögerungsleitung eine richtige Wirkung der Einrichtung beim Empfang der nächstfolgenden Kodegruppe stören könnten.

Es muß weiter beachtet werden, daß alle Impulse einer Kodegruppe den Abschlußwiderstand 12 erreicht haben, bevor eine nächstfolgende Kodegruppe der Verzögerungsleitung zugeführt wird. Bei Zeitmultiplexsystemen, bei denen jeder Kanal eine gesonderte

Verzögerungslinie wie in Fig. ι enthält, ist dies im allgemeinen ohne weiteres möglich. Bei der Anwendung der Erfindung für einen einzigen Übertragungskanal kann es jedoch mit Rücksicht auf diese Anforderung erforderlich sein, mehrere Verzögerungsleitungen in schneller Reihenfolge abwechselnd zu verwenden, so daß sofort aufeinanderfolgende Kodegruppen verschiedenen Verzögerungsleitungen zugeführt werden. Sobald das Zeitintervall der aufeinanderfolgenden ίο Impulse einer Kodegruppe verhältnismäßig groß ist, z. B. größer als fts, kann es vorteilhaft sein, als Verzögerungselement in der Verzögerungsleitung ein elektromechanisches Verzögerungselement zu verwenden, d. h. z. B. einen im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehenden Stab aus keramischem Material, der mit geeigneten Ein- und Ausgangselektroden versehen ist.

In Fig. 5 ist ein solcher Stab bei 14 angegeben. Das linke Ende des Stabes ist mit an Eingangsklemmen 15 angeschlossenen Eingangselektroden 16 versehen, die beim Zuführen eines Impulses zu den Eingangsklemmen 15 das Entstehen einer wellenförmigen Deformierung der Staboberfläche hervorrufen; diese Welle bewegt sich langsam zum rechten Ende des Stabs, und an diesem Ende wird sie durch einen geeigneten Abschluß des Stabs aufgefangen. An äquidistanten Punkten des Stabs sind ihn umfassende Ausgangselektroden 17 bzw. 18 angebracht, die je mit Ausgangsleitungen 19 bzw. 20 verbunden sind auf ähnliche Weise wie bei der Verzögerungsleitung nach Fig. ι und somit entsprechend der P₃-Reihe 00010111. Der Abstand zwischen den Abnahmeeleküoden 17, 18 ist, wie erwähnt, derart bemessen, daß eine wellenförmige Formveränderung der Staboberliäche sich von einer beliebigen Abnahmeelektrode ab bis zur nächstfolgenden fortpflanzt in einer dem Zeitintervall aufeinanderfolgender Impulse in einer Kodegruppe entsprechenden Zeit. Wie in Fig. 1 müssen die zwischen den Ausgangsleitungen 19, 20 auftretenden lagemodulierten Impulse zum Unterdrücken unerwünschter Impulse über eine Sehwellwertvorriehtung (in Fig. 5 nicht dargestellt) dem Verbrauchsgerät zugeführt werden.

Vorstehend ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung angegeben, die zum Umwandeln einer P₃-Zyklus-Impulskodemodulation in Impulslagemodulation eingerichtet ist. Es leuchtet ein, daß die Erfindung auf ähnliche Weise zum Umwandeln von P₄-Zyklus-Impulskodemodulation oder im allgemeinen Ρ,,-Zyklus-Impulskodemodulation in Impulslagemodulatiön verwendet werden kann, wobei selbstverständlich eine Verzögerungsleitung mit einer entsprechenden größeren Anzahl von Anzapfungspunkten verwendet werden muß. Bei der Anwendung einer P₄-Zyklus-Kode muß eine Verzögerungsleitung mit 2⁴ + (4 — 1) = 19 Anzapfungspunkte verwendet werden, während für eine P₅-Zyklus-Kode die Verzögerungsleitung 36 Anzapfungspunkte haben muß. Es ist selbstverständlich möglich, bei der Verwendung von z. B. einem Pg-Zyklus-Kode nicht alle 32 möglichen verschiedenen Kodegruppen anzuwenden, sondern nur z. B. 27. Im letzteren Fall kann auf der Empfangsseite eine Verzögerungsleitung mit weniger als 36 Anzapfungspunkten genügen, d. h. eine Leitung mit Anzapfungspunkten.

Claims

P AT E N TAN S P R 0 C H E:

i. Einrichtung zum Umwandeln von Impulskodemodulation (z. B. zwecks Dekodierung·) nach einem P_n-Zyklus-Kode in Impulslagemodulation, bei welcher P„-Zyklus-Kode von einer Kodierungs^ reihe mit positiven und negativen Impulsen jeweils η aufeinanderfolgende Impulse untereinander alle verschiedenen Kodegruppen zum Kennzeichnen verschiedener Signalweite bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodegruppe einer Verzögerungsleitung mit äquidistanten Anzapfungspunkten zugeführt werden, deren Anzahl und Reihenfolge der Anzahl und der Reihenfolge der positiven und negativen Impulse entsprechen, die in der mit (n ■—· 1) Anfangsimpulsen ergänzten Kodierungsreihe auftreten und wobei die positiven Impulsen entsprechenden Anzapfungspunkte einerseits und die negativen Impulsen entsprechenden Anzapfungspunkte andererseits an verschiedene Ausgangsleitungen angeschlossen sind, die mit dem Eingang einer Sehwellwertvorrichtung verbunden sind, deren Ausgangskreis den Ausgang der Umwandlungsvorrichtung bildet, in dem die lagemodulierten Impulse auftreten, die z. B. einem Demodulator für Impulslagemodulation zugeführt werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertspannung der Sehwellwertvorrichtung annähernd das (n— x-)f ache der infolge eines dem Eingang der Verzögerungsleitung zugeführten Impulsen zwischen deren Ausgangsleitungen auftretenden Spannung beträgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung reflexionsfrei abgeschlossen ist.
4. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungselement in der Verzögerungsleitung ein Stab aus keramischem Material dient, insbesondere ein im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehender Stab, wobei der Verzögerungsstab mit Ein- und Ausgangselektroden versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5β6ο 12.S3