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Anordnung zur Synchronisierung eines Empfängers mit dem Sender in
einer Impuls-Multiplex-Fernmeldeanlage Die Erfindung betrifft Impuls-Multiplex-Fernmeldeanlagen,
d. h. Anlagen, bei denen die Nachricht jedes Kanals durch eine zu diesem Kanal gehörende
Impulsfolge übertragen wird und die Impulsfolgen der verschiedenen Kanäle zeitlich
verschachtelt sind.
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Die Kanalimpulse übertragen ihre zugehörigen Nachrichten dadurch,
daß sie beispielsweise amplituden-, längen- oder phasenmoduliert werden, Im Gegensatz
zu den Kanalimpulsen werden die Synchronisierimpulse gewöhnlich nicht moduliert.
Damit man die Synchronisierimpulse von den Kanalimpulsen trennen kann, haben sie
üblicherweise eine .andere Form als jene, z. B. eine andere Ampl:itu:de oder Länge,
oder sie können aus zwei oder mehreren dicht aneinander liegenden -Impulsen mit
einem ganz bestimmten Zwischenraum bestehen.
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Es ist ferner bereits ein Verfahren zur Synchronisierung beschrieben
worden, gekennzeichnet durch die Kombination einer Phasenmodulation der Synchronisierimpul.sfolge
am Sender mit einer Modulationsfrequenz, die ein in der Übertragungsfrequenz der
Synchronisierimp:ulse enthaltener ganzzahliger Faktor ist, mit einer :empfängerseitigen
Aussiebung dieser Modulationsfrequenz durch einen Siebkreis nach der Demodu,lation
der
phasenmodulierten Impulsfolge, wobei der genannte Kreis auf
die Modulationsfrequenz abgestimmt ist.
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Es. ist bereits eine solche Vorrichtung zur Synchronisierung :eines
Empfängers mit :dem Sender in einer Impuls-Multiplex-Fernmeldeanlage vorgeschlagen
worden, bei der .die Impulse jedes Kanals phasenmoduliert sind und die Synchronisierimpulse;
welche dieselbe Impulsfolgefrequenz wie die Impulse jedes Einzelkanals. haben und
.mit der maximal zulässigen zeitlichen Verschiebung der Impulse im Kanal durch eine
Modul:ationsfrequenz phasenrrioduliert sind, die :als ganzzahliger Faktor in der
Übertragungsfrequenz der Synchronisierimpulse enthalten ist, mit einem bistabilen
Multivibrator, der in einer Richtung durch die phasenmodulierten Impulse und in
der .anderen Richtung durch Impulse eines zusätzlichen Generators bewegt wird.
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Die Erfindung ist . abweichend davon gekennzeichnet durch einen Kondensator,
der von den phasenmodulierten Impulsen auf eine bestimmte positive Spannung von
-I- io V aufgeladen -werden kann, die für alle Impulse gleich ist. Dieser Kondensator
ist zwischen Erde und einem Punkt geschaltet, an den eine Vorrichtung zur Entladung
mit konstantem Strom angeschlossen ist: Diese Entladungsvorrichtung ,dient dazu,
den Kondensator mit einem konstanten- Strom während :des Zeitraums zwischen den
Impulsen auf eine gleich hohe, aber negative Spannung von - i o V, die der vorher
erwähnten positiven Spannung von + io V entspricht, auf welche der Kondensator durch
jeden Impuls aufgeladen wurde, während einer Zeitdauer zu entladen, die der maximal
zulässigen Zeitverschiebung entspricht, und auf eine größere, aber begrenzte negative
Spannung von -i5 V, falls sich die Entladung über eine längere Zeitdauer fortsetzerf
kann. Erfindungsgemäß ist auch ein Impulsgenerator angeordnet, der eine Impulsfolge
liefert, deren Frequenz gleich der Kanalanzahl multipliziert mit der Impulsfolgefrequenz
eines Einzelkanals ist. Dieser Impulsgenerator ist so eingerichtet, daß er einen
elektronischen Schalter derart :steuert, daß das nicht geerdete Ende des Kondensators
an eine Ausgangsklemme während der Zeiträume angeschlossen wird, in denen Impulse
von dem genannten Impulsgenerator auftreten, wobei sich amplitudenmodulierte Impulsfolgen
ergeben, die zwischen dieser Ausgangsklemme und Erde erhalten werden. Die Amplituden
der Impulse dieser Impulsfolge unterscheiden sich gemäß der Phase der entsprechenden
phasenmodulierten Impulse in solcher Weise, daß sich. die Amplituden zwischen einem
Maximum, das der positiven Spannung von -f- io V entspricht, auf die der Kondensator
aufgeladen wurde, und derselben Spannung, aber mit negativen Vorzeichen, d. h. auf
-ioV, bei Gleichlauf und der richtigen Phase zwischen der Impulsfolge von lern Impulsgenerator
und der phasenmodulierten Impulsfolge ändern, und auf eine andere negative Spannung
gelangen, wenn kein Gleichlauf vorhanden ist oder die Phase nicht stimmt. Nach-,der
Erfindung ist ferner noch eine Amplitudenvergleichsvorrichtung vorhanden, die mit
dieser Ausgangsklemme verbunden und so eingerichtet ist, daß sie einerseits eine
positive Spannung durch Sptzengleichrichtung, die der maximalen positiven Amplitude
der Impulse dieser amplitudenmodulierten Impulsfolge entspricht. Die andererseits
eine negative Spannung liefert, die der maximalen negativen Amplitude der Impulse
dieser amplitudenmodulierten Impulsfolge entspricht. Die -Amplitudenvergleichsvorrichtung
ist so eingerichtet, daß sie die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen als
Regelspannung liefert, die positiv ist, wenn die maximalen negativen Impulse der
amplitudenmodulierten Impulsfolge eine kleinere Amplitude als die maximalen positiven
Impulse dieser ampli.tudenmodulierten Impulsfolge haben, die der von dem Impulsgenerator
erzeugten Impulsfolge entspricht, die eine zu hohe Impulsfolgefrequenz hat oder
deren Impulse zu zeitig auftreten. Die Regelspannung ist negativ, wenn die maximalen
negativen Impulse der amplitudenmodulierten Impulsfolge eine größere Amplitude haben
als die maximalen positiven Impulse dieser amplitudenmodulierten Impulsfolge, die
der von dem Impulsgenerator erzeugten Impulsfolge entspricht, die eine zu niedrige
Impulsfolgefrequenz hat oder deren Impulse zu. spät auftreten. Diese Regel-; spannung
ist sö-eingerichtet, daß sie die Frequenz und die Phase der Impulsfolge regelt,
die von dem Impulsgenerator geliefert wird, so daß Übereinstimmung mit der Übertragungsfrequenz
und der Phase der phasenmod.uherten Signali:mpulsfolge besteht.
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Die - Erfindung - ermöglicht einerseits eine :sehr einfache Vorrichtung,
die einige Elektronenröhren zur genauen Synchronisierung .eines Empfängers mit einem
Sender aufweist, und andererseits eine Umsetzung phasenmodulierter Impulse in amplitudenmodulierte
Impulse, wobei nur eine sehr-kleine Verzerrung auftritt.
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Die Erfindung wird im Zusammenhang mit den Zeichnungen genauer beschrieben,
in denen die Fng. i eine Vorrichtung nach der Erfindung und die Fig.2 Imputsdiagram-me
im Zusammenhang mit dieser Vorrichtung darstellen.
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Fi;g. i zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung, in der eine empfangene
Mehrkanalimpu.lsfolge, die aus phasenmodulierten Kanalimpulsen und Synchronisierimputsen
.besteht, die -mit der halben Übertragungsfrequenz phasenmoduliert sind, in eine
ämplitudenmodulierte Impulsfolge umgesetzt wird, wobei gleichzeitig eine gute Synchronisierung
eines örtlichen Impulsgenerators erhalten wird.
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In'der Figur ist mit i eine Elektronenröha e bezeichnet, die ein Steuergitter
2, eine Anode 3 und eine Kathode q. hat. Die Anode ist an' eine positive Spannung
angeschlossen, während die Kathode einerseits über eine Diode 5 an eine positive
Spannung von z. B. -I- io V und andererseits über eine Diode 6 an eine negative
Spannung von z. B. -15 V angeschaltet ist. Die Dioden ts,ind richtungsgemäß
so geschaltet, daß keine stromleitend ist;
wenn das Kathodenpotential
der Röhre z zwischen io und -i5 V liegt. Die Kathode 4 der Röhre i ist außerdem
über einen Kondensator 7 geerdet. An den Punkt 4 (d. h. die Kathode) ist außerdem
eine Vorrichtung bekannter Konstruktion zur Entladung des Kondensators 7 mit konstantem
-Strom angeschlossen. Diese Vorrichtung besteht aus einer Diode 8, deren Anode mit
dem Punkt 4 und deren Kathode mit dem Punkt g verbunden ist, der über eine Glimmlampe
io an das Steuergitter einer Röhre ii geführt ist. Der Gitterableitwiderstand i2
dieser Röhre ist mit einem Punkt 13 verbunden, der eine bestimmte negative Spannung
hat. An diesen Punkt ist auch der Kathodenwiderstand 14 der Röhre angeschlossen.
Die Kathode der Röhre ist außerdem mit dem Punkt g über einen Widerstand 15 verbunden.
An den Punkt g ist die Kathode einer Diode 16 angeschaltet, während die Anode dieser
Diode mit einer negativen Spannung von z. B. -i5 V über einen Widerstand 17
angeschlossen ist. Die Anode der Diode 16 ist außerdem mit einem Punkt ig über einen
Kondensator verbunden. An diesem Punkt ig werden positive Impulse von einem örtlichen
Impulsgenerator 2o erhalten. Die Übertragungsfrequenz der Impulse ist gleich
n - f, wobei n die Anzahl der Kanäle einschließlich des SS nchronisierungskanals
und f die Übertragungsfrequenz der Impulsfolge eines Einzelkanals ist. 2i ist ein
elektronischer Schalter bekannter Bauart, der normalerweise den Punkt 22 an Erde
legt, ihn aber mit dem Punkt 4 verbindet, wenn ein positiver Impulis von dem Impulsgenerator
2o an den Punkt ig angelegt wird. Der elektronische Schalter wird auf diese Weise
durch die Impulse von dem Impulsgenerator 2,o betätigt. Mit dem Punkt 22 ist die
Anode einer Diode 23 verbunden, deren Kathode über einen Kondensator 24 geerdet
ist. An den Punkt 22 ist außerdem die Kathode einer anderen Diode 25 angeschlossen,
deren Anode über einen Kondensator 26 geerdet ist. Die Kathode der Diode 2,3
ist mit der Anode -der Diode 25 über drei hintereinandergeschaltete Widerstände
27, 28 und 29 verbunden, von denen 198 ein Potentiometer ist, dessen beweglicher
Kontakt 3o an den örtlichen Impulsgenerator 2o angeschlossen ist.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die impulsstellungsmodulierte
Mehrkanalimpulsfolge wird an das Steuergitter 2 der Röhre i als eine Folge positiver
Impulse angelegt (vgl. Fvg. 2A). Die Röhre i, die normalerweise sperrt, wird stromdurchlässig,
wenn ein positiver Impuls an das Gitter angelegt wird. Der Kondensator 7 wird dann
auf +ioV geladen und kann keine positivere Spannung erreichen, da die Diode 5 bei
dieser Spannung stromdurchlässig wird. Wenn der Impuls verschwunden isst, wird die
Röhre i wieder gesperrt und der Kondensator 7 durch die vorher erwähnte Vorrichtung
zur Entladung mit konstantem Strom entladen. Diese Vorrichtung besteht aus -der
Diode 8, der Glimmlampe i o, der Röhre ii und den Widerständen 12, 14 und 15. Diese
Vorrichtung, die bereits bekannt ist, arbeitet in folgender Weise: Wenn der Kondensator
7 entladen wird, sinkt die Spannung des Punktes g, wodurch der normalerweise abnehmende
Strom durch die Widerstände 14 und 15 auf einem konstanten Wert durch den Spannungsabfall
des Punktes g gehalten wird, der das Steuergitter .der Röhre i i über -de Glimmlampe
io negativer macht. Der Strom durch die Röhre i i und den Widerstand 14 nimmt dadurch
ab, wodurch sich auch der Spannungsabfall an dem Widerstand 14 verkleinert. Durch
geeignete Bemessung dieses Widerstandes kann ein konstanter Spannungsabfall an dem
Widerstand 15 erzielt werden, so daß ein konstanter Entladestrom für die Entladung
des Kondensators 7 über die Diode 8 und die Widerstände 15 und 1,4 erhalten
wird. Die Zeitkonstante der Entladung wird so gewählt, daß die Entladung von dem
positiven Grenzwert der Diode 5 (-h ioV) zu demselben Wert negativen Vorzeichens
(-io V) in einer Zeit verläuft, die der gesamten Modulationsverschiebung einer phasenmodulierten
Kanalimpulsfolge entspricht. Wenn ein positiver Impuls von dem Impulsgenerator 2o
erhalten wird (vgl. Fig. 2 C), läuft der Impuls durch die Diode 16 und vergrößert
das Kathodenpotential der Diode 8 auf einen so hohen Wert, daß die Entladung des
Kondensators 7 während der Zeitdauer des Auftretens des Impulses verhindert wird.
Wenn der Impuls verschwunden ist, geht die Entladung des Kondensators 7 zu dem negativen
Grenzwert der Diode 6 (- i 5 V) über (vgl. Fig.2B). Der positive Impuls von dem
Impulsgenerator 2o, der an ig angelegt wird, schaltet den Schalter 21 ein, :der
den Punkt 22 mit Erde verbindet, wenn kein Impuls von diesem Impulsgenerator auftritt,
wobei der Punkt 22 während der Zeitdauer des Auftretens des Impulses mit dem Punkt
4 verbunden ist. Der von dem Schalter 2 i auf den Punkt 22 übertragene Impuls (vgl.
Fig. 2 D) erhält deshalb, solange der Impuls am Punkt ig vorhanden ist, eine konstante
Amplitude, während sonst seine Amplitude Null ist. Die Amplitude des Impulses im
Punkt 22 kann positiv, Null oder negativ sein, je nachdem, wie stark der Kondensator
7 entladen wurde, wenn der Schalter 21 eingeschaltet ist.
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Die Impulsfolge nach Fig. 2 D, die am Punkt 22 erhalten wind, ist
,somit eine amplitudenmodulierte Impulsfolge, die in Übereinstimmung mit der phasenmodulierten
Impulsfolge (Fig. 2 A) moduliert ist, die an den Punkt 2 angelegt und weitergeleitet
oder durch bekannte Vorrichtungen demoduliert werden kann.
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Die Amplitudenvergleichsvorrichtung, die aus den Einzelteilen 23 bis
3o besteht, richtet in Spitzengleichrichtung teilweise die maximalen positiven Impulse
und teilweise die maximalen negativen Impulse der amplitudenmodulierten Impulsfolge
im Punkt 22 gleich. Im Punkt 3o wird somit eine Regelspannung für den Impulsgenerator
20 erhalten. Falls diese Regelspannung negativ ist, wird die Frequenz des -Impulsgenerators
vergrößert, falls sie positiv ist, wird diese Frequenz verkleinert. Der nszillator
20 wird auf diese Weise
mit der phasenmodulierten Impulsfolge synchronisiert,
die an das Steuergitter 2 der Röhre r angelegt wird. Daraus ergibt sich ein Impuls
der amplitudenmodulierten Impulsfolge, der eine maximale positive Amplitude erhält,
wenn der entsprechende Synchronisierimpuls der anfangsphasenmodulierten Impulsfolge
seine späteste Stellung hat, und der die maximale negative Amplitude aufweist, wenn
der entsprechende Synchronisierimpuls seine früheste Stellung hat. Mit Hilfe des
Potentiometers 28 oder einer entsprechenden Vorrichtung der Frequenzregelv orrichtung
des Impulsgenerators 2o werden diese Amplituden :gleichgemacht. Die Amplituden der
Kanalimpulse haben Werte zwischen diesen Extremwerten, die von ihren augenblicklichen
Amplituden abhängen.
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Die Vorrichtung nach " der Erfindung verlangt somit, daß die phasenmodulierte
Mehrkanalimpulsfolge teilweise aus Impulsen besteht, welche die frühest mögliche
Phase in dem zulässigen Modulationsverschiebungsintervall haben, und teilweise aus
Impulsen, welche die spätest mögliche Phase in diesem Intervall einnehmen. Da die
Kanalimpulse selten vollständig moduliert sind, so daß diese Bedingung von ihnen
erfüllt wird, ist eine besondere Kanalimpulsfolge erforderlich, nämlich die Sy nchröni.sierimpulafolge,
die zur Erfüllung dieser Bedingung dient. Dies wird am einfachsten durch die Synchronisierimpulsfolge
erhalten, die bis zur vollen Verschiebung durch eine Modulationsfrequenz phasenmoduliert
ist. Diese Modulationsfrequenz steht in bestimmtem Verhältnis zu der Übertragungsfrequenz
einer Einzelkanalimpulsfolge und ist in dieser beispielsweise als Faktor enthalten.
Falls die Modülationsfrequenz der Synchronisierimpulse gleich der halben übertragungsfrequenz
einer Einzelkanalimpulsfolge gewählt wird, erhält man das Ergebnis der Synchronisierimpulse
zu jedem zweiten Zeitpunkt bei der frühest möglichen Phase und zu jedem zweiten
Zeitpunkt bei der spätest möglichen Phase: in dem zulässigen Zeitverschiebungsmodulationsintervall,
wobei die vorher erwähnte Bedingung auf diese Weise erfüllt wird.
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In Fig. 2 C1, C2, und: C3 sind drei Fälle dargestellt, wenn die Impulse
nicht im Punkt zg ihre Phasen haben. In Fig. 2 C1 kommen die Impulse von dem örtlichen
Impulsgenerator 2o zu spät; in Fig. 2 C2 nicht ganz so spät und in Fi.g. 2 C3 zu
früh an.- Die Fig. 2 D1, D2 und D3 zeigen die entsprechenden sich ergebenden, amplitudenmodulierten
Impulsfolgen. Wie in Fig.2D1 dargestellt ist, sind die maximalen negativen Amplituden
größer als die maximalen positiven Amplituden. Auf diese Weise wird im Punkt
30 in Fig. r eine Regelspannung negativer Polarität gewonnen, die, wie vorher
erwähnt wurde, die Frequenz des Impulsgenerators 2o vergrößert, d. h. die Impulse
in Fig. 2 C1 werden veranlaßt, früher anzukommen. Das gleiche trifft für Fig. 2
C2, D2 zu, obgleich die Regelspannung dabei nicht ganz so groß ist. Fig. 2 D3 zeigt
einen Fall, in dem die maximalen positiven Amplituden größer sind als die maximalen
negativen Amplituden. In diesem Fäll wird im Punkt 30 in Fig. z eine Regelspannung
positiver Polarität erhalten, die, wie vorher erwähnt, eine Verkleinerung der Frequenz
des Impulsgenerators 2o herbeiführt, d. h. die Impulse in Fig. 2 C3 werden veranlaßt,
später aufzutreten.
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Eine genauere Untersuchung der Wellenformen in den Figuren zeigt,
daß die im Punkt xg von dem Impulsgenerator 2o erhaltene Impulsfolge nicht alle
Impulse zu umfassen braucht, die allen Kanalimpulsen entsprechen, sondern daß .sie
mit: Impulsen auskommt, die teilweise den Synchronisier-. impulsen und teilweise
der Impulsfolge entspricht, die der Kanalimpulsfolge entspricht, die urmittelbar
vor den Impulsen der Impulsfolge. am Punkt 1g in Fig. r ankommt, die der Synchroni.sierimpulsfolge
entspricht (vgl. Fig. 2C4 und 2D4). Andere Impulse, die erforderlich sind, können
natürlich auch in der Impulsfolge am Punkt rg in Fig. r enthalten sein. Dieser Fall
kann bei Relaisstationen angewandt werden, wo es erwünscht ist, eine Anzahl von
Kanälen in einer anderen Richtung als der Hauptrichtung zu übertragen. Mit Hilfe
der Impulsfolge nach Fig. 2 C4 ist es möglich, eine Anzahl von Kanälen in bekannter
Weise abzusondern, z. B. durch Dehnung der Impulse in Fig.2C4, So'
daß ihre
Dauer gleich der maximal zulässigen Verschiebung der phasenmodulierten Impulse nach
Fig.2A ist, und durch multiplikative Mischung dieser gedehnten Impulse mit den Impulsen
nach Fig. :2A, wobei lediglich eine Trennung der phasenmodulierten Impulse
bewirkt wird, die gleichzeitig mit den gedehnten Impulsen auftreten. Ein anderes
Verfahren zur- Trennung der Kanäle ist folgendes: An den Punkt zg werden nur die
Impulse von dem Impulsgenerator 2o angelegt, die den Kanalimpulsen entsprechen,
die getrennt werden sollen, z. B. in.Fig. 2 C4, D4 nur die Synchronisierimpulse,
die zu dem letzten Kanal gehören. Indem Punkt 22 werden somit nur die amplitudenmodulierten
Impulse erhalten, die zu dem letzten Kanal und dem Synchronisierkanal gehören. Diese
Kanäle können auf diese Weise getrennt und in einer gewünschten Richtung wieder
als amplitudenmodülierte Impulse abgesandt werden. Diese können natürlich auch vor
der Aussendung in phasenmodulierte Impulise umgesetzt werden.
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Hinsichtlich der Länge oder Dauer der Impulse sollen die Summe der
Länge eines phasenmodulierten Impulses und der Länge eines Irrpulses der Impulsfolge
in rg in Fig. z kleiner sein als das Sicherheitsintervall der phasenmodulierten
Impulsfolge, wobei diese Länge oder Dauer an der Grundlinie gemessen wird. Die beiden
Impulslängen können in geeigneter Weise gleichgemacht werden..
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Zur Demodulation der amplitudenmodu-lierten Impulsfolge, die im Punkt
22 erhalten wird, ist es für die Aussiebung der richtigen Kanalimpulse erforderlich,
beispielsweise eine sinusförmige Spannung zu haben, die mit der Übertragungsfrequenz
eines Einzelkanals der phasenmodulierten Impulsfolge synchronisiert ist. In der
oben beschriebenen Vorrichtung kann man die Spannung
der halben
Übertragungsfrequenz, welche die Modulation der Synchronsierimpulse für diesen Zweck
darstellt, in einfacher Weise aussieben. Diese Spannung kann aus der Impulsfolge
in Punkt q. oder noch besser aus der Impulsfolge im Punkt 22 ausgesiebt werden.