DE901296C - Impulskodemodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Impulskodemodulatoren und ist besonders vorteilhaft zur unmittelbaren oder z. B. durch Radio- oder Lichtwellen mittels Impulskodemodulation bewirkten Übertragung von innerhalb gewisser Grenzen beliebig in der Amplitude und in der Frequenz veränderlichen Signalen, wie z. B. Sprech-, Musik- oder Fernsehsignalen, verwendbar, im Gegensatz zu nicht beliebig in der Amplitude und in der Frequenz veränderlichen Signalen, wie z. B. Morsesignalen, obgleich auch letztere unter Anwendung der Erfindung übertragen werden können.

Für die Impulskodemodulation ist die kombinierte Quantisierung in der Zeit und Amplitude kennzeichnend.

Die Anwendung von Zeitquantisierung bedeutet, daß dem Impulskodemodulator nur Impulse entnommen werden, die mit Impulsen einer Reihe äquidistanter Impulse zusammenfallen. Auf diese Weise können auf der Empfangsseite infolge zeitlicher ao Verschiebungen der Impulse auftretende Übertragungsfehler durch Verwendung von Impulsregeneratoren, denen gegebenenfalls Amplitudenschwellen- und Amplitudenbegrenzungsvorrichtungen vorangehen, praktisch beseitigt werden, as Besonders bei der Übertragung von Signalen durch mehrere Relaissender bildet dies einen besonderen Vorteil, der bei anderen Impulsmodulationsarten, wie z. B. Impulslagenmodulation, fehlt. Außerdem kann die Zeitquantisierung dazu benutzt werden, bei der Übertragung mehrerer Signale unter Anwendung von Zeitmultiplex das Übersprechen zwischen verschiedenen Kanälen bis auf ein Minimum herabzusetzen.

Während bei anderen üblichen Modulationsverfahren jeder innerhalb gewisser Grenzen liegende, jedoch im übrigen beliebige Augenblickswert des Signals übertragen werden kann, kann bei Anwendung von Amplitudenquantisierung nur eine beschränkte Anzahl Amplitudenpegel übertragen werden. Es sind z. B. bereits Radiosender zur Übertragung von Gesprächssignalen durch Impulskodemodulation unter Anwendung eines binären 5-Einheiten-Kodes bekannt, bei denen 2⁵=32 verschiedene Amplitudenpegel übertragen werden können. Das übertragene Signal wird dabei in äquidistanten Zeitpunkten abgetastet; es wird jedoch anstatt der in diesen äquidistanten Zeitpunkten auftretenden Augenblickswerte des Signals jeweils der nächstgelegene der zweiunddreißig übertragbaren Amplitudenpegel auf besondere Weise übertragen. Es wird nämlich der zu übertragende Pegel in einem Kodeimpulsgruppenmodulator kodiert, d. h. bei Anwendung eines s^Einheiten-Kodes wird eine diesen Pegel kennzeichnende, maximal aus fünf untereinander gleichen äquidistanten Impulsen zusammengesetzte Kodeimpulsgruppe erzeugt, die ausgesandt wird. Das Vorhandensein oder das Fehlen eines oder mehrerer Impulse einer Kodeimpulsgruppe kennzeichnet dabei den Amplitudenpegel und somit annäherungsweise den Augenblickswert des Signals. Die ausgesandten Impulsgruppen sind äquidistant und weisen eine Wiederholungsfrequenz (Zyklusfrequenz) auf, die etwa das Zweifache der maximalen zu übertragenden Signalfrequenz ist.

Weiter sind bereits Impulskodemodulatoren vorgeschlagen worden, bei denen die zu übertragenden Signale einen mit einem Generator äquidistanter Impulse verbundenen Impulsmodulator steuern, wobei einRückkehrkreis mit einem Impulskodedemodulator und darauf folgend die Reihenschaltung eines Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks und eines außerdem von den zu übertragenden Signalen gesteuerten Diiferenzbildners den Impulsmodulator überbrückt. Im Differenzbildner tritt eine Rückkehrspannung auf, die eine quantenmäßige Annäherung des zu übertragenden Signals bildet und, in einem Zeitdiagramm gesehen, um das Eingangssignal herumpendelt. Im Ausgangskreis des 'Differenzbildners entsteht eine positive oder eine negative Differenzspannung, je nachdem der Augenblickswert der Rückkehrspannung größer oder kleiner als der Augenblickswert des zu übertragenden Signals ist. In Abhängigkeit von der Polarität dieser Differenzspannung werden die vom Impulsgenerator stammenden Impulse vom Impulsmodulator dem Ausgangskreis des Impulskodemodulators weitergegeben oder unterdrückt.

Bei den vorliegenden Impulskodemodulatoren mit Rückkehrkreis kann die !Amplitude der Rückkehrspannung größer als die Amplitude der von dieser angenäherten Signalspannung sein, im Gegensatz zu der für normale Verstärker bekannten Gegenkopplung.

Unter einem Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk ist ein Netzwerk zu verstehen, das eine mit einem Zeitintegral der Eingangsspannung proportionale Ausgangsspannung für einen bedeutenden Teil oder das ganze Frequenzgebiet der zu übertragenden Signale liefert; für das erwähnte Signalfrequenzgebiet ist also der Reziprokwert des Übertragungsfaktors (Verhältnis zwischen der Ausgangs- und der Eingangsspannung) des Netzwerks, z. B-. der Frequenz der ihm zugeführten Spannung, proportional. In einer einfachen Form besteht ein solches Netzwerk aus einem Reihenwiderstand und einem Querkondensator derartiger Größe, daß das 2 π-fache der Zeitkonstante annähernd gleich einer Periode einer niedrigeren oder der niedrigsten Signalfrequenz ist; bei konstanter Eingangsspannung nimmt also die Ausgangsspannung von einer niedrigeren Signalfrequenz an 'bei zunehmender Signalfrequenz ab, im Gegensatz zu einem für alle Signalfrequenzen im wesentlichen gleichmäßig durchlässigen Tiefpaßfilter.

Während bei den erstgenannten Sendern für Impulskodemodulation unter Anwendung eines besonderen Impulsgruppenkodes jeweils der Augenblickswert des Signals gekennzeichnet wird, kennzeichnen bei Verwendung der danach genannten Impulskodemodulatoren mit Rückkehrkreis die Ausgangsimpulse an einem Sendezeitpunkt im wesentlichen nur die Differenz zwischen dem dann auftretenden Augenblickswert des Signals und einem durch den Augenblickswert des Signals am vorangehenden Sendezeitpunkt bestimmten Wert, und zwar, wenigstens für einen beträchtlichen Teil des zu übertragenden Frequenzbereiches, praktisch unabhängig vom Augenblickswert der Signale.

Diese Impulskodemodulatoren mit Rückkehrkreis können derart ausgebildet werden, daß nur die Polarität der Differenzspannung gekennzeichnet wird (1 Einheiten-Kode), oder auch derart, daß durch einen vorzugsweise binären Impulsgruppenkode der quantisierte Augenblickswert der Differenzspannung (Mehr4Einheiten-Kode) wiedergegeben wird.

Da bei Impulskodemodulation eine beschränkte Anzahl Amplitudenpegel verwendet wird, wird nur eine Annäherung des Signals übertragen. Dies ruft nun ein gewisses Quantisierungsrauschen hervor, das unmittelbar mit der Größe eines Amplitudenquantums zusammenhängt. Durch Verringerung der Amplitudenquanta kann das Quantisierungsrauschen herabgemindert werden, was jedoch von schnell zunehmenden technischen Schwierigkeiten auf der Sende- und auf der Empfangsseite hinsichtlich der Kodierungs- und Dekodierungsapparatur begleitet wird, wobei auch die sodann erforderlichen höheren Impulswiederholungsfrequenzen sehr bedenklich sein können.

Es wurde bereits vorgeschlagen, diesen Nachteilen dadurch beizukommen, daß auf der Sendeseite eine von der Frequenz unabhängige und exponentiell verlaufende Amplitudenkompression der zu übertragenden Signale angewendet wird. Dies bewirkt eine Bevorzugung von Signalen geringer Amplitude, wobei auf der Empfangsseite selbstverständlich eine entsprechende Amplitudenexpansion erfolgen soll. Das Quantisierungsrauschen wird auf

diese Weise nicht wirklich verringert; es wird nur sein störender Einfluß bei geringen Signal spannungen geringer und infolgedessen das Quantisierungsrauschen anscheinend schwächer.
Die Erfindung 'bezweckt, Impulskodemodulatoren mit Rückkehrkreis derart zu verbessern, daß bei ungeänderter Größe der Amplitudenquanta eine genauere Wiedergabe der Signale und im Gebiet der Signalfrequenzen ein wesentlich verringertes Quantisierungsrauschen erzielt wird.

Gemäß der Erfindung enthält bei Impulskodemodulatoren mit einem Rückkehrkreis der erwähnten Art mit der Reihenschaltung eines Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks und eines von einer Rückkehrspannung und den zu übertragenden Signalen gesteuerten Differenzbildners die Reihenschaltung ein zusätzliches, die zwischen den Signalfrequenzen und der Wiederholungsfrequenz der äquidistanten Impulse liegenden Impulsfrequenzen integrierendes Netzwerk.

Unter einem zwischen den Signalfrequenzen und der Wiederholungsfrequenz der äquidistanten Impulse liegenden Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerk, kurz Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerk, ist hierbei und im folgenden ein Netzwerk zu verstehen, das eine einem gegebenenfalls mehrfachen Zeitintegral der Eingangsspannung proportionale Ausgangsspannung für das erwähnte Gebiet der in der Rückspannung auftretenden Impulsfrequenzen liefert und das im übrigen für alle getreu zu übertragenden Signalfrequenzen im wesentlichen gleichmäßig durchlässig ist.

Vorzugsweise sind die beiden integrierenden Netzwerke derart ausgebildet, daß der Reziprokwert des Übertragungsfaktors der erwähnten Reihenschaltung von einer niedrigeren Signalfrequenz ab der Frequenz etwa proportional ist; für die Signalfrequenzen überschreitende Impulswiederholungsfrequenzen bis zu etwa der halben maximalen Impulswiederholungsfrequenz ist dieser Wert zumindest dem Quadrat der Frequenz proportional und für höhere Frequenzen wieder annähernd der Frequenz proportional.

Durch Anwendung der Erfindung erfährt die spektrale Verteilung der Quantisierungsrauschenergie eine beträchtliche Änderung. Es wird nämlich diese Rauschenergie im Signalfrequenzband geringer, hingegen diejenige für das Signalfrequenzband überschreitende Frequenzen größer, was bei der Wiedergabe der Signale auf der Empfangsseite nicht störend wirkt, da diese das Signalfrequenzband überschreitenden Frequenzen unterdrückt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von zwei die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerken im Rückkehrkreis bei der Schaltung die Gefahr einer Unstabilität gegeben ist.

Die Verbesserung im Vergleich zu Impulskodemodulatoren ohne Impulsfrequenzen integrierendes Netzwerk läßt sich wie folgt erklären.

Bei Verwendung eines Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks ist die Schaltung bestrebt, die Übertragung der Impulse im Gegensatz zu den älteren Schaltungen derart erfolgen zu lassen, daß, in einer einige Perioden der höchsten in der Rückkehrspannung auftretenden Impulsfrequenz umfassenden Zeitdauer gesehen, das Zeitintegral der Abweichungen der Rückkehrspannung in bezug auf die Signalspannung in positiver und negativer Richtung annähernd Null wird. Dies hat auch zur Folge, daß Änderungen z. B. einer Eingangsgleichspannung, die bei dem älteren Impulskodemodulator keine Änderung der ausgesandten Impülereihe hervorriefen, jetzt wohl, unter Umständen mit einer geringen und für die zu übertragenden Signale selbst unwesentlichen Verzögerung, eine dieser Änderung entsprechende Änderung der ausgesandten Impulsreihe hervorrufen. Der Ansprechpegel des Impulskodemodulators hat sich infolgedessen in günstigem Sinne geändert, was einer Verringerung der Amplitudenquanta entspricht.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, einen Resonanzkreis in die Reihenschaltung des Rückkehrkreises aufzunehmen, wobei dieser Resonanzkreis vorzugsweise derart abgestimmt ist, daß bei der Zuführung eines Impulses zu dieser Reihenschaltung die Ausgangsspannung der Reihenschaltung eine Einschaltwechselspannung enthält, deren Frequenz einer höheren Signalfrequenz entspricht.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι und 2 zeigen teilweise in Blockschaltbildern dargestellte Sender für Impulskodemodulation gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt Dämpfungskurven zur Erläuterung der Bemessung der gemäß der Erfindung verwendeten Reihenschaltung integrierender Netzwerke;

Fig. 4 stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Reihenschaltung zweier gemäß der Erfindung verwendeter integrierender Netzwerke dar, und

Fig. 5 zeigt zur Erläuterung dienende Diagramme der Ein- und Ausgangsspannung der Reihenschaltung nach Fig. 4;

Fig. 6 und 7 sind Zeitdiagramme der Signal- und Rückkehrspannung bei einem Impulskodemodulator, in denen die Erfindung angewendet bzw. nicht angewendet ist;

Fig. 8 stellt schließlich die Reihenschaltung einer Anzahl integrierender Netzwerke dar, die gemäß der Erfindung auch verwendbar ist.

Der Sender nach Fig. 1 enthält einen Impulsgenerator i, der äquidistante Impulse liefert, die einem Impulsmodulator 2 zugeführt werden. Der Impulsmodulator 2 ist schematisch als Wechselschalter dargestellt; entsprechend der Polarität einer dem Impulsmodulator durch die Leitung 3 zugeführten Spannung werden die vom Impulsgenerator ι stammenden Impulse der Leitung 4 oder 5 iao zugeführt. Die in der Leitung 5 auftretenden Impulse modulieren eine von einem Trägerwellenoszillator 6 stammende Trägerwelle in einem Modulator 7, mit dessen Ausgangskreis eine Sendeantenne 8 verbunden ist. In die Zuführungsleitung 5 zum Modulator 7 können sogenannte Impulsregene-

ratoren zur Verbesserung der Form oder zur Änderung der Dauer der auszusendenden Impulse aufgenommen sein.

Der Impulsmodulator 2 ist von einem Rückkehrkreis überbrückt, der die Reihenschaltung eines vom Modulator 2 gespeisten Impulskodedemodulators 9, eines in dessen Ausgangskreis enthaltenen, die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks 10, eines die Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks 11 und eines Differenzbildners. 12 nacheinander enthält. Dem Differenzbildner wird außer der in der Leitung 13 auftretenden Rückkehrspannung auch über die Leitung 14 das zu übertragende Signal, z. B. Sprache oder Musik, zugeführt. Im Schaltbild nach Fig. 1 sind der Impulsgenerator i, der Impulskodemodulator 2, der ■ Impulskodedemodulator 9 und der Differenzbildner 12 nicht detailliert dargestellt, da dies für ein richtiges Verständnis der vorliegenden Erfindung unwesent-Hch ist. Verschiedene mögliche Detailausführungen dieser Teile sind bereits vorgeschlagen, worden.

Wie vorerwähnt, enthält der Rückkehrkreis, der den Impulskodemodulator 2 überbrückt, die Reihenschaltung zweier integrierender Netzwerke; das erste integrierende Netzwerk 10 ist ein die Signalfrequenzen integrierendes Netzwerk und besteht aus einem Längswiderstand 15 und einem Querkondensator 16. Das an die Ausgangsklemmen des Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks 10 angeschlossene zweite integrierende Netzwerk 11 ist ein Impulsfrequenzen integrierendes Netzwerk und enthält einen Längs widerstand 17; die Querimpedanz besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators 18 und eines Kopplungswiderstandes 19. Der Kopplungswiderstand 19 bewirkt, daß ein Teil der Ausgangsspannung des ersten Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks 10 zwischen den Ausgangsklemmen des Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks r 1 samt der am Kondensator 18 auftretenden Integrationsspannung auftritt.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 kann die Reihenfolge in der Reihenschaltung der integrierenden Netzwerke 10 und 11 und des Differenzbildners 12 verändert werden.

Fig. 2 stellt ein grundsätzlich dem Schaltbild nach Fig. ι entsprechendes Senderschaltbild dar, wobei die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In Fig. 2 haben jedoch das Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk 11 und der Differenzbildner 12 ihre Plätze gewechselt. Infolge dieses Platzwechsels liegt das Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk 11 nun zwischen dem Differenzbildner 12 und dem Impulskodemodulator 2, und es wird also das über die Leitung 14 dem Differenzbildner 12 zügeführte zu übertragende Signal über das die Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk 11 geführt. Damit eine dadurch etwa mögliche Amplitudenverzeichnung ausgeglichen wird, kann in die Eingangsleitung 14 ein Ausgleichsnetzwerk 20 aufgenommen werden. Der Einfachheit halber wird im folgenden die gegenseitige Umwechselbarkeit der Elemente 10, 11 und der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 nicht weiter berücksichtigt; wesentlich ist die Verwendung von zwei integrierenden Netzwerken, von denen das eine für das Frequenzband der zu übertragenden Sprachoder Musiksignale und für Impulsfrequenzen und das andere nur für oberhalb des Signalfrequenzbandes liegende Impulsfrequenzen integrierend wirkt. Für Frequenzen des Frequenzbandes der zu übertragenden Sprach- oder Musiksignale, das sich z. B. von 0,3 bis zu 3,4 kHz erstreckt, tritt praktisch eine einmalige Integration auf; innerhalb eines darüber hinausgehenden Frequenzbandes hingegen tritt eine zweimalige Integration auf.

Fig. 3 zeigt die Dämpfungskennlinien der verwendeten Netzwerke, wobei auf der waagerechten Achse die Frequenz in logarithmischer Skala und auf der senkrechten Achse die Dämpfung in Dezibel abgesetzt sind. Die Kurve A zeigt die von dem die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk herbeigeführte Dämpfung. Dieses Netzwerk ist derart bemessen, daß für 0,3 kHz überschreitende Frequenzen der Reziprokwert des Übertragungsfaktors linear mit der Frequenz zunimmt (Neigung etwa 6 db je Oktave). Das Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk verhält sich für zwischen 0,3 und 3,4 kHz liegende Frequenzen als ein Tiefpaßfilter; die Zeitkonstante ist jedoch derart gewählt, daß für 3,4 kHz überschreitende Frequenzen eine integrierende Wirkung auftritt, wodurch der erwähnte Reziprokwert für dieses Netzwerk linear mit der Frequenz zunimmt. Infolge der Reihenschaltung der beiden integrierenden Netzwerke nimmt der erwähnte Reziprokwert für die Reihenschaltung über 3,4 kHz quadratisch mit der Frequenz zu (Neigung etwa 12 db je Oktave).

Wenn die Wiederholungsfrequenz der vom Impulsmodulator ι gelieferten Impulse 60 kHz beträgt, ist es mit Rücksicht auf das Ouantisierungsrauschen erwünscht, dafür Sorge zu tragen, daß für diese maximale Impulswiederholungsfrequenz im Rückkehrkreis keine zweimalige Integration auftritt. Um dies zu erreichen, enthält das die Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk 11 den Kopp lungs widerstand 18, dessen Größe entsprechend dem Wert des Kondensators 18 derart gewählt ist, daß die Zeitkonstante dieser Elemente insgesamt etwa gleich dem halben Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ist. Infolgedessen ist für 30 kHz überschreitende Frequenzen der Einfluß des die Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks 11 auf die Phasendrehung der in der Leitung 13 auftretenden Rückkehrspannung praktisch vernachlässigbar. Die Dämpfung der Reihenschaltung der integrierenden Netzwerke 10 und 11 hat dann den durch die Kurve B in Fig. 3 angedeuteten Verlauf. Für unterhalb 0,3 kHz liegende Frequenzen verhält sich die Reihenschaltung im wesentlichen als ein Tiefpaßfilter; zwischen 0,3 und 3,4 kHz tritt einmalige Integration auf, und der Reziprokwert des Übertragungsfaktors nimmt linear mit der Frequenz zu; zwischen 3,4 und 30 kHz tritt zweimalige Integration auf, und der erwähnte Reziprokwert nimmt quadratisch mit der Frequenz zu; für höhere Frequenzen tritt wieder einmalige Integration auf, und

der erwähnte Reziprokwert nimmt also wieder linear mit der Frequenz zu.

Wie Versuche dargetan haben, ist es besonders vorteilhaft, in die Reihenschaltung der integrierenden Netzwerke einen Resonanzkreis, wie in Fig. 4 dargestellt, aufzunehmen.

Ähnlich wie in den Fig. 1 und 2 sind Längswiderstände 15 und 17 sowie Querkondensatoren 16 und 18 und ein Kopplungswiderstand 19 vorhanden.

Parallel zum Querkondensator 18 des die Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks ist ein Resonanzkreis gelegt, der aus der Reihenschaltung einer Spule 21, eines Dämpfungswiderstandes 22 und eines Kondensators 23 besteht. Wird dem Ein-

¹S gang der Reihenschaltung eine impulsförmige Spannung Fj zugeführt, wie im Zeitdiagramm der Fig. 5 dargestellt, so würde ohne. Resonanzkreis die Ausgangsspannung der Reihenschaltung den in Fig. 5 mit V₁₁ bezeichneten Verlauf aufweisen. Infolge des

ao vorhandenen Resonanzkreises verläuft die Ausgangsspannung der Reihenschaltung jedoch wie bei F₈' angegeben. Wegen Einschalterscheinungen weist die Ausgangsspannung F/ eine gedämpfte Wechselspannungskomponente auf, deren Frequenz einer höheren Signalfrequenz, z. B. von 2,7 kHz, entspricht. Um dies zu erläutern, sind auf der Zeitachse in Fig. 5 Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz von 60 kHz dargestellt, die vom Impulsgenerator 1 der Fig. 1 und 2 geliefert werden.

Eine günstige Bemessung der Elemente der Schaltung nach Fig. 4 bei einer maximalen Impulswiederholungsfrequenz von 60 kHz und einem Signalfrequenzbereich von 0,3 bis 3,4 kHz ist folgende:

= 30 000 Ohm C₁₆ = 24 000 pF

C₁₈ = 16 000 - Ο™ = ςο ooo 3 ooo - L₂₁ = 290 niH

Beim Netzwerk nach Fig. 4 verläuft die Dämpfung bei Anwendung der erwähnten Bemessung auf die erwünschte Weise mit der Frequenz.

Für niedrige Frequenzen (bis zu etwa 1 kHz) sind die Kondensatoren 16, 18 und 23 praktisch als parallel gelegt zu betrachten, und es tritt eine einmalige Integration auf.

Im Frequenzgebiet von etwa 1 kHz würde bei Abwesenheit der Spule 21 die Dämpfung bereits annähernd wie bei einem zweimalig integrierenden Netzwerk zunehmen. Durch das Vorhandensein dieser Spule wird jedoch die Impedanz des parallel zum Kondensator 18 gelegten Kreises bei wachsender Frequenz allmählich höher. Die Ausgangsspannung des Netzwerks ist infolgedessen höher als beim Fehlen der Spule, da ja bei niedrigen Frequenzen die Kondensatoren 18 und 23 als parallel geschaltet zu betrachten sind, während bei hohen Frequenzen nur die Kapazität des Kondensators 18 wesentlich ist. So tritt auch im Gebiet von etwa 1 bis zu 3 kHz einmalige Integration auf.

Im Frequenzgebiet von etwa 4 bis zu 30 kHz· tritt eine zweimalige Integration auf, und für Frequenzen oberhalb 30 kHz ist der Einfluß der Kondensatoren 18 und 23 vernachlässigbar, so daß die

R₁₇ =10 000

^22 =

Widerstände 17 und 19 einen !Spannungsteiler zur Erde bilden und im wesentlichen nur der Widerstand 15 und der Kondensator 16 wichtig sind und das Netzwerk eine einmalige Integration aufweist.

Die Wirkung der Verwendung des die Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks im Rückkehrkreis wird nun an Hand der Fig. 6 und 7 erläutert.

Wie eingangs erwähnt, tritt bei Schaltungen der vorliegenden Art im Rückkehrkreis am Eingang des Differenzbildners eine Spannung auf, die um die Eingangsspannung herumpendelt. In Fig. 6 ist die dem Differenzbildner zugeführte Signal spannung mit E_s und die rechteckige, im Rückkehrkreis auftretende Rückkehrspannung mit E₁. bezeichnet.

Bei älteren Schaltungen für Impulskodemodulation unter Anwendung einmaliger Integration im Rückkehrkreis ist eine Signalspannung mit dem in Fig. 6 angegebenen Wert zu klein, um eine Änderung der Rückkehrspannung und somit der ausgesandten Impulsreihe zu bewirken. Bei Verwendung eines zusätzlichen Impulsfrequenzen integrierenden Netzwerks in Reihe mit einem Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk liegt die Sache anders (Fig. 7). Das Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk hat nämlich zur Folge, daß nach einigen Perioden der maximalen Impulswiederholungsfrequenz (60 kHz) eine Änderung der ausgesandten Impulsreihe und somit der Rückkehrspannung auftritt, derart, daß in einer einige Perioden der maximalen Impulswiederholungsfrequenz umfassenden Zeitdauer der Integralwert positiver Differenzen zwischen der Rückkehrspannung E_r und der Sdgnalspannung E_s etwa gleich dem Integralwert negativer Differenzen zwischen den Spannungen-E_s und E_r wird. Die Fig. 6 und 7 geben einen Eindruck der erwähnten Integralwerte durch Vergleichung der Größen der auf verschiedene Weise schraffierten Oberflächen. Bei Ausübung der Erfindung strebt die Schaltung gleichen Integralwerten nach, im Gegensatz zu vorher vorgeschlagenen Schaltungen, die auf die in Fig. 6 dargestellte Weise wirken. Dies ergibt einen verbesserten Ansprechpegel des Impulskodemodulators und ist einer Verringerung der angewendeten Amplitudenquanta gleichwertig. Diese Verringerung der Amplitudenquanta wird jedoch ohne Verwendung einer höheren Impulswiederholungsf requenz erzielt.

Statt wie in den Fig. 1, 2 und 4 eine zweimalige Integration für das Signalfrequenzband überschreitende Impulswiederholungsfrequenzen zu bewirken, kann eine mehr als zweifache Integration stattfinden, wobei z. B. in einem Gebiet zwischen 4 und 30 kHz der Reziprokwert des Übertragungsfaktors der Reihenschaltung im Rückkehrkreis um die dritte oder sogar eine noch höhere Potenz der Frequenz zunimmt. Besonders ist dabei eine hinreichende Stabilität der Schaltung zu berücksichtigen, wozu die Phasendrehung dieses Netzwerks im Gebiet der Signalfrequenzen unterhalb i8o° bleiben soll. Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Ausgangsspannungen der in Reihe gelegten integrierenden Netzwerke ineinem angemessenen Mischverhältnis zusammenzufügen; zu diesem Zweck ist eine Reihenschaltung entsprechend Fig. 8 verwend-

bar. Diese Reihenschaltung enthält vier integrierende Netzwerke 24, 25, 26, 27, wobei entsprechende Ausgangsklemmen über getrennte Widerstände 28, 29, 30, 31 mit einem gemeinsamen Ausgangswiderstand 33 der Reihenschaltung verbunden sind.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Impulskodemodulator, bei dem die zu iibertragenden Signale einen mit einem Generator aquidistanter Impulse verbundenen Impulsmodulator steuern, der von einem Rückkehrkreis überbrückt ist, der einen Impulskodedemodulator und darauf folgend die Reihenschaltung eines Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks und eines von der Rückkehrspannung und den zu übertragenden Signalen gesteuerten Differenzbildners enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Reihenschaltung ein zweites Netzwerk enthält, welches die zwischen den Signalfrequenzen und der Wiederholungsfrequenz der äquidistanten Impulse liegenden Impulsfrequenzen integriert.

2. Impulskodemodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden integrierenden Netzwerke derart ausgebildet sind, daß der Reziprokwert des Obertragungsfaktors der erwähnten Reihenschaltung von einer niedrigeren Signalfrequenz ab etwa der Frequenz proportional ist, für oberhalb der Signalfrequenzen liegende Impulswiederholungsfrequenzen bis zu etwa der halben maximalen Impulswiederholungsfrequenz zumindest etwa dem Quadrat der Frequenz proportional ist und für höhere Frequenzen wieder etwa der Frequenz proportional ist.

3. Impulskodemodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden integrierenden Netzwerke in Reihe geschaltet sind und dem Ausgangskreis des letzten dieser beiden ein Teil der Ausgangsspannung des ersten Netzwerks¹ zugeleitet wird.

4. Impulskodemodulator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsfrequenzen integrierende Netzwerk zwischen den Differenzbildner und den Impulsmodulator geschaltet ist.

5. Impulskodemodulator nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte der in Reihe gelegten integrierenden Netzwerke von einem Längswiderstand und einer die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes enthaltenden Querimpedanz gebildet wird.

6. Impulskodemodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Querimpedanz etwa gleich dem halben Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ist.

7. Impuliskodemodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung einen Resonanzkreis enthält.

8. Impulskodemodulator nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine derartige Abstimmung des Resonanzkreises, daß bei der Zuführung einer impulsförmigen Spannung zur Reihenschaltung der integrierenden Netzwerke ihre Ausgangsspannung eine Einschaltwechselspannung enthält, deren Frequenz einer mittleren oder einer höheren Signalfrequenz entspricht.

9. Impulskodemodulator nach Anspruch 5 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem einen Teil der Querimpedanz bildenden Kondensator ein Reihenresonanzkreis geschaltet ist.

10. Impulskodemodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung weitere Impulsfrequenzen integrierende Netzwerke enthält und entsprechende Ausgangsklemmen der integrierenden Netzwerke über getrennte Widerstände mit einem Ausgangswiderstand der Reihenschaltung verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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