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Anordnung zur Demodulation phasenmodulierter Impulse Zur Demodulation
phasenmodulierter Impulsfolgen (PPM) sind Anordnungen bekannt, die im wesentlichen
in zwei Klassen eingeteilt werden können. Bei der ersten erfolgt die Demodulation
durch Vergleich der Zeitabstände der Impulse mit einer konstanten Laufzeit, die
etwa durch eine Laufzeitkette definiert sein kann, bei der anderen Art wird ein
Vergleichsimpuls oder ein sonstiges Vergleichssignal mitübertragen, und die Demodulation
erfolgt durch Vergleich der Phase des modulierten, Impulses mit der konstanten Vergleichsphase.
So ist z. B. ein Verfahren zur Umwandlung zeitmodulierter Impulse bekannt, bei dem
sendeseitig Hilfsimpulse übertragen werden., die empfangsseitig in der Phasenlage
mit den zu demodulierenden Impulsen verglschen werden. Weiterhin ist ein Verfahren
bekannt, bei denn eine Nachregelung der Momentanphase vorgenommen wird. Bei den
Anordnungen haftet der prinzipielle Nachteil an, daß die erstere schaltungsmäßig
einen verhältnismäßig hohen. Aufwand erfordert, während die zweite einen für die
Nachrichtenübertragung verwendbaren Kanal zur Übertragung der Bezugsphase belegt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Demodulation phasenmodulierter
Impulse, bei der die zu demodulierendenImpulse in einer Phasenvergleichsschaltung
nvit einer empfangsseitig erzeugten, sägezahnförmigen Hilfsschwingung verglichen
werden, ist dadurch, gekennzeichnet, daß die Phase der. Hilfsschwingung durch eine
Regelschaltung auf den zeitlichen Mittelwert der Phase der Empfangsimpulse geregelt
wird und daß die eines in der Regelleitung lhegenden :Siebgliedes größer als die
Periodendauer der tiefsten Modulationsfrequenz ist. Die Demodulation erfolgt zwar
durch Vergleich mit einer Bezugsphase. Diese wird
jedoch nicht mitübertragen,
sondern. der demodulierten Impulsfolge durch eine geeignete Regelschaltung entnommen.
Di;eseGewinn.ung der Bezugsphase erfolgt unter Ausnützung der Tatsache, daß bei
den normalerweise verwendeten. Nachrichtenübertragungssystemen kein Gleüchstromwert
übertragen werden muß, sondern eine, untere Grenzfrequenz von etwa o, i Hz besteht.
Die Schwankung der Phase des modulierten Impulses erfolgt also mit einer durch die
untere Grenzfrequenz des Modulationssignals gegebenen Minimalgeschwindigkeit um
einen Mittelwert, der durch dlie Phasenlage der Schwingung des die Impulsfolge festlegenden
Oszillators im Sender bestimmt ist. Die Kurzzeitkonstanz dieses Oszillators kann
durch Quarz- oder Stimmgabelsteuerung leicht auf einen Wert gebracht werden, der
gewährleistet, daß die spontanen Schwankungen der Phase größenordnungsmäßig langsamer
erfolgen als die langsamste Schwankung der Impulsphase, die durch die tiefste Modulationsfrequenz
hervorgerufen werden kann. Empfängerseitig erfolgt die Herstellung der Bezugsphase
durch einen Osz illator mit einer dem des Senders vergleichbaren Konstanz, so daß
eine spontane Verschiebung der Phase des Empfänger- und Senderoszillato,rs bei einmal
eingestellter Frequenzgleichhei't, d. h. zeitlich konstantem Phasenunterschied,
nur wesentlich langsamer erfolgen kann als die der tiefsten Modulationsfrequenz
entsprechende Pendelang der Phase des empfangenen Impulses. Durch Vergleich der
Phasenmittelwerte der empfangenen Impulse mit der Phase des Empfängeroszi.llators
(Phasenvergleichsoszilla@to@r) wird eine Regel-Spannung gewonnen, die dessen Phase
auf den Phasenmittelwert des Empfängerimpulses hin regelt. Die Zeitkonstante der
Regelung soll größer sein als diie Periodendauer der tiefsten Modulationsfrequent
und nicht größer als die Zeitkonstante des Einschwingvorganges, mit der eine Phasenänderung
des Phasenvergleichsoszillators erfolgen kann. Die Phasenregelung des Empfängeroszillators
kann auf bekannte Weise durch Regelung des frequenzbestimmenden Abstimmelements
und gegebenenfalls durch gleichzeitige Regelung der Phase des Ausgangs des Empfängeroszillators
mittels eines 36o° durchdrehbaren Phasenschiebers erfolgen. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt.
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Abb. i zeigt beispielsweise die schematische Anordnung einer solchen
Nachregeleinrichtung mit mechanischer Nachstellung eines parallel zum Quarz liegenden
Regelkondensators. Aus der Schwingung des Quarzosziliators i wird durch ein fremdgesteuertes
Kippgerät 2 bekannter Ausführung eine Sä.gezahnspannung erzeugt, die in. dem Spitzengleichrichter
3 mit dem aus dem Empfänger 5 und dem Begrenzer ,4 kommenden Impulsen additiv überlagert
werden, so daß die vom Spitzengleichrichter 3 gelieferte Richtspannung von der Phase
des Impulses bezüglich der Kippspannung abhängt, und zwar derart, daß deren Gleichstrommittelwert
linear von der mittleren Phase zwischen Impuls Lind Sägezahn abhängt, wobei dem
Gleichstrommittelweit die Signalspannung überlagert ist, da der Spitzengleichrichter
3, wie in Abh. 2 ersichtlich, bekanntermaßen als Phasendemodulator für den Impuls
wirkt. Dlie Trennung des Gleichstrommittelweites von der Signalspannung erfolgt
mit dem Tiefpaß 6, hinter dem im Beispiel der Abb. i ein Gleichstromverstärker 7
folgt und eine Differenz-Bildung mit einer Vergleichsspannung vorgenommen wird,
so daß der Ausgangsstrom des Gleichstromverstärkers seine Poiung ändert, wenn die
Ausgangsspannung des Tiefpasses 6 den Vergleichswert E,, über- bzw. unterschreitet.
Der Ausgangsstrom von 7 speist auf bekannte Weise den Läufer eines Nebenschlußmotors
B der über ein Getriebe den Verstellkondensator des Quarzoszillators i verdreht.
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Die in vorstehendem Beispiel dargestellte Anordnung erlaubt je, nach
Verwendungszweck verschiedene Abwandlungen. So ist der Phasenvergleich zwischen
dem Phasenvergleichsoszillator und den Empfangsimpulsen keinesfalls an die hier
gezeigte Möglichkeit gebunden, es sind hierzu grundsätzlich alle bekannten Zeit-
bzw. Phasendiskriminatorschaltungen anwendbar, deren Arbeitsbereich größer als der
maximale Betriebsphasenhub der Empfangsimpulse ist. Wenn der Phasenvergleich nicht
gleichzeitig zum Zweck der Signaldemodulation erfolgt, ist an dessen Linearität
auch keine besondere, Anforderung zu stellen. Außer beim Phasenvergleich bestehen.
insbesondere bei der Ausführung der Stellorgane für die Oszilla,torphäse zahlreiche
Möglichkeiten, die durch den bekannten Stand der Regeltechnik gegeben sind. So besteht
z. B. die Möglichkeit, die Ausgangsspannung des Tiefpasses 6 einer Nachstimmröhre
des Quarzoszillators zuzuführen oder die Vormagnetisierung einer Stimmgabel zur
Frequenzregelung zu steuern. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, eine kombinierte
Phasen- und Frequenzregelung vorzunehmen, d. h. gleiichzeitig mit der Nachstellung
des frequenzbestimmem:den, Elements eine direkte Beeinflussung der Phase der Ausgangsspannung
z. B. mittels eines mechanisch verstellten Phasenreglers vorzunehmen.
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Bei impulsmodulierten Vielkanalsystemen kann die beschriebene Anordnung
ebenfalls verwendet werden. Wenn die Demodulation nicht gleichzeitig miit dem Phasenvergleich
vorgenommen wird, können die oben beschriebenen Anordnungen ohne weiteres verwendet
werden. Wenn die Übertragungskanäle mit Sprache moduliert sind, besteht jedoch mit
einer wenn auch äußerst geringen Wahrscheinlichkeit die Gefahr, daß eine durch den
Nachrichteninhalt bedingte zufällige gleichartige Tendenz der Phasenabweichung in
mehreren Kanälen eine systematische Abweichung der Phase vom Sollwert vortäuscht.
Die Gefahr kann am einfachsten durch möglichste Vergrößerung der Zeitkonstanten
der Regelung umgangen werden, Die dadurch bestehende Gefahr des Auftretens von Regelschwingungen
kann durch bekannte Gegenkopplungsmaßnahmen. im Regelkreis (elastische Rückführung)
weli.tgehend verhindert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise
darin,
bei kombinierter Frequenz- und Phasenregelung die Betätigung
des Frequenzregelgliedes erst nach Überschreitung eines vorgegebenen Schwellwertes
des Phasenregelbetrages in Tätigkeit zu setzen, so da.8 eine Beunruhigung der Frequenzregelung
durch kurzzeitige Phasenabweichung vermieden wird.
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Es besteht ferner die grundsätzliche Möglichkeit, durch zeitliche
Austastung den Phasenvergleich nur für einen Kanal oder einzelne Kanäle vorzunehmen,
indem die Phasenvergleichsschaltung durch bekannte Mittel nur für die Dauer eines
Kanals oder einzelner Kanäle eingeschaltet wird.
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Diese Anordnung kann vorteilhaft verwendet werden, wenn die Demodulation
für jeden Kanal durch eine getrennte Phasenvergleichsschaltung erfolgt, die durch
Steuerschwingungen (Austastimpulse) aus dem Phasenvergleichsoszillator über entsprechende
Verzögerungsglieder für die Zeitdauer jeweils eines Kanals eingeschaltet wird.
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Die erstgenannte Möglichkeit, die Regelspannung aus dem Vergleich
sämtlicher Kanäle mit dem Phasenvergleichsoszillator zu gewinnen, ist dann angezeigt,
wenn zur Demodulation nur ein einziges Phasenvergleichsglied verwendet wiird, dessen
Ausgang durch geeignete, aus dem Phasenvergleichsoszillator mit bekannten Mitteln
gewonnene Steuerschwingungen auf die Ausgänge für die einzelnen Kanäle geschaltet
wird.