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Verfahren und Einrichtung zur Synchronisierung und phasenrichtigen
Einstellung von Pulsmodulationssystemen, insbesondere Pulsphasenmodulationssystemen
Zur Synchronisierung und phasenrichtigen -Einstellung von Pulsmodulationssystemen
zur Mehrkanalübertragung wird im allgemeinen sendeseitig ein Synchronisierungskennzei:chen,
z. B. ein Taktpuls, ausgesandt, dessen Empfang zur Nachregelung der empfängerseitigen
Rahmenfrequenz und -phase benutzt wird.
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Für die Übermittlung des Synchronisierungs- und Phasenkennzeichens
muß im allgemeinen einer der für die Nachrichtenübermittlung benötigten Kanäle in
Anspruch genommen werden. Um den Verlust eines Kanals, der sonst für die übermittlung
von Nachrichten benutzt wird, zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den
Synchronisierungskanal dadurch für die Übermittlung von Nachrichten mitauszunutzen,
daß trän einen Kanal gleichzeitig zur Übertragung des Synchronisierungsmerkmals
(z. B. des Taktpulses) und einer Nachrichtenübermittlung ausnutzt. Dabei muß jedoch
eine Verminderung der Güte der Nachrichtenübermittlung (z. B. durch Beschneidung
des übertragenen Frequenzbandes öder durch Verschlechterung des Geräuschabstandes)
in: Kauf genommen werden.
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Es ist weiterhin ein Pulsmodulationssystem bekanntgewordeii, das für
die Synchronisierung den Pulsrahmen selbst benutzt, indem auf der Empfangsseite
ein auf die mehrkanalige, Impulsfolge ansprechender Schwingungskreis vorgesehen
ist, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die der mittleren Impulsfolgefrequenz
oder einem Bruchteil davon
entspricht und eine Empfäng;ersteuerschwingung
erzeugt, die Einrichtungen zur kanalweisen Aufteilung der Impulse der mehrkanaligen
Impulsfolge auf die zugeordneten. Empfänger steuert. Statt des stoßerregten Schwingungskreises
kann auch ein Oszillator benutzt werden, der im wesentlichen mit der gewünschten
Frequenz schwingt, wobei die einzelnen ankommenden Impulse dazu dienen, diese Frequenz
auf übliche Weise zu regeln. Zur phasenrichtigen Einstellung, d. h. zur richtigen
Zuordnung der Sende- und Empfangskanäle, ist ein besonderer Kontrollsteuerkanal
notwendig, der für die eigent-. liehe Nachrichtenübertragung verlorengeht.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei Heranziehung des Pulsrahmens
zur Synchronisierung dadurch vermieden, daß zur Einstellung der richtigen Phase
einer der Kanalpulse als Kennzeichen zusätzlich mit einer Frequenz (Markierungsfrequenz)
moduliert wird, die nicht in der mit dem gleichen Puls übermittelten Nachricht enthalten
ist. Empfangsseitig wird der Synchronismus durch Ausblenden eines beliebigen Pulses
aus dem Pulsrahmen hergestellt. Als Kriterium für die richtige Phasenlage wird die
Lage -des Pulses mit der Zusatzmodulation benutzt.
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Eine Einrichtung zur Synchronisierung und die Anordnung zur Einstellung
der richtigen Phasenlage sollen unter Anwendung der Erfindung zunächst grundsätzlich
an Hand der Prinzipschaltbüder Fig. i und 2 erläutert werden.
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In Fig. i liefert der HF-Empfänger io über den Pulswandler 20 den
aufgenommenen Pulsrahmen, der durch die Demodulatoren i, 2, 3 usw. in die einzelnen
Nachrichten zerlegt werden soll. (Bei Anwendung von Pulsamplitudenmodulation ist
der Pulswandler 2o nicht :erforderlich.) Zu diesem Zweck maß der Generator'i i mittels
des Phasenschiebers 12 die Demodulatoren i, 2, 3 usw. so steuern, daß die Zerlegung
des Pulmahmens synchron und mit der richtigen Phasenlage zur Sendeseite erfolgt.
Die Anordnung 13 besteht aus einer negativ vörgespannten Vexstärkerröhre, an deren
Gitter der Pulsrahmen und eineinzelner Puls mit der Folgefrequenz des Pulsrahmens
.addiert werden. Dieser einzelne Puls wird dem Generator 11 ent-, nommen. Er hat
eine solche Breite, daß bei Anwendung- von -Pulsphasenmodulation der maximale Phas:enmodulationshuh
der Pulse im Pulsrahmen überdeckt wird. Bei passender Dimensionierung erscheint
ein durch diese Addition im Gitter »hochgehobeneT« Puls des Pulsrahmens als einzelner
Puls in der Anode der Verstärkerröhre 13. Dieser Puls wird einer gesteuerten Gleichrichteranordnung
1q._ als Steuerspannung derart zugeleitet, daß die Gieichrichteranordnunng nur während
der Dauer des zugeführten Pulses niederohmig ist bzw. schaltet. Aus dem Generator
i i wird ferner eine Rechteckspann:ung mit der Frequenz des Pulsrahmens abgeleitet,
-die ebenfalls der gesteuerten Gleichrichteranordnung zugeführt wird und aus-der
der von der Verstärkerröhre 13 gelieferte Puls - je nach der Phasenlage der Rechteckspannung
eine positive oder negative Regelspannung für die Imp-edanzröhre 25 bildet. Die
Impedanzröhre 25 regelt die Frequenz des Generators so ein, daß sie mit .der Frequenz
des aufgenommenen Pulsrahmens übereinstimmt.
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Die Erweiterung der Synchronisierungsschaltung nach Fig. i zur Einstellung
der richtigen Phasenlage zeigt Fig. 2. An den Demodulator für Kanal i ist über eine
Filterschaltung 15 ein Verstärker 16
angeschlossen. Die Filterschaltung,
läßt nur die auf der Sendeseite verwandte Frequenz (Markierungsfrequenz) für die
zusätzliche Modulation eines Kanalpulses durch, Verstärker 16 spricht also
nur auf- diese Frequenz an. Wenn der Generator ii nach dem Synchronisierungsvorgang
entsprechend Fig. i eine solche Phase in bezug auf den empfangenen Pulsrahmen hat,
daß der Demodulator i die Zusatzmodulationsfrequenz (Markierungsfrequenz) dem Verstärker
16 zuleitet, so wird eine Spierrschwingerschaltung 18 außer Betrieb gesetzt. Diese
Unterbrechung des Sperrschwingers 18 kann z. B. mit dem Relais 1 7 durchgeführt
werden. Solange der Sperrschwinger 18 nicht in seiner Schaltung unterbrochen ist,,
gibt er mit regelmäßigen Unterbrechungen eine Sperrspannung an die Impedanzröhre
25 ab. Während der Zeiten, in denen die Impedanzröhre unwirksam ist, ändert sich
die Frequenz und damit die Phasenlage des Generators i i. Sobald jedoch die richtige
Phasenlage erreicht ist, spricht der Verstärker 16 an und schaltet (z. B. über das
Relais 17) den Sperrschwinger 18 ab.
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Die in Fig. i dargestellte Synchronisierung weist folgende Schwierigkeit
auf: Wenn es sich um ein Pulsphasenmodulationssystem handelt, so ist der Puls, der
von der Anordnung 13 als Schaltspannung an die Gleichrichteranordnung i q. geführt
wird, in der Phase moduliert. Es maß dann dafür gesorgt werden, daß die Syrnchronislerung
sich auf die zetliche Mittellage dieses Pulses bezieht.
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Dies bedingt --eine Abänderung der Schaltung nasch Fig. i, die in
Fig. 3 dargestellt ist. Darin ist die Gleichrichteranordnung i q. der Fig. i zweianal
vorgesehen, (141, 1q.2), beiden Schaltungen wird der gleiche, gegebenenfalls phasenmodulierte
Puls zugeführt, -der in der Anordnung 13 der Fig. i g#ewonnen wird. Der Gleichrirchteranordnung
141 wird nun, wie in Filg. i, die vom Generator i i abgeleitete Rechteckspannung
mit der Frequenz des Pulsrahmens zugeführt. Der zweiten Gleichrichteran.ordnung
142 wird dagegen eine Sinusspannung mit der Frequenz des Pulsrahmens zugeführt,
wobei die Sinusline in den Nulldurchgängen jeweils für ein. solches Zeitintervall
den Wert Null aufweist, daß der ;maximale Phasenhalb bei Pulsphasenmodulation überdeckt
wird. In Fig. 3 sind die den Gleichrichteranordnungen 141 und 142 zugeführten Spannungen
an den Leitungen angedeutet (1q.5, 1q.6).
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Die in den GleiichTkhteranardnungen 141 und 142 gewonnenen Regelspannungen
werden in den Kondensatoren 143 und 144 .gespeichert und als Sunmne zur Beeinflussung
der Impedanzröhre 25 in Fig. i zugeführt. Zweckmäßig ,erhält der Kondensator 143
einen. größeren Kapazitätswert als Kondensator
144- Man erreicht
damit, daß die aus der in den Nulldurchgängen etwas verförmten Sinusspannung abgeleitete
Regelspannung zur schnellen Nachregelung dient, während die aus der Rechteckspannun.g
gewonnene Regelspannung zum langsamen und genauen Einlaufen der Frequenznachregelung
geeignet ist.
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Eine Schaltung der erfindungsgemäßen Empfangsanordnung -mit Schaltungseinzelheiten
der wichtigsten Einze'_anordnungen zeigt Fig. ¢. Diese Schaltung kann jedoch in
vielen Einzelheiten weiiitgehend abgeändert werden.
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Wie in Fig. i und 2, leitet der Empfänger i o. dem Pulswandler 2o
den Pulsrahmen zu, der durch die .einzelnen Demodulatoren 1, 2, 3 usw. in die einzelnen
Nachrichtenkanäle zerlegt werden soll. Der Generator i i liefert die Pulse für die
Demodulatoren, die über den Phasenschieber 12 phas:enrichtig gesteuert werden sollen.
Zur Nachregelung der Frequenz und Phase des Pulsgenerators i i dient die Impedanzröhre
25. Die beiden gesteuerten. Gleichrichter 141 und 142 liefern die Regelspannung
an die beiden in Serie hegenden Kondensatoren 143 und f44, die mit dein Gitter der
Impedanzrö.hr.e 25 verbunden sind. Die Steuerimpulse für die Gleichrichteranordnungen
141 und 1q.2 werden der negativ vorgespannten Verstärk erstufe 13 :entnommen, an
deren Gitter der Pulsrahmen und ein aus dem Generator' i i abgeleiteter Puls mit
der Rahmenfrequenz addiert werden. Der hierzu notwendige, aus dem Generator i i
abgeleitete Puls wird dadurch gewonnen, daß der Generator i i eine Multivibratorschaltung
i 9 synchronisiert. Die von der Multivibratoranordnung 19 gelieferte Rechteckspannung
wird benutzt, um mit Hilfe eines, puls,-formenden N etzwerkes 21 den Puls mit der
Rahmenfrequenz an die Verstärkerstufe 13 zu führen. Die Addition dieses Pulses mit
dem Pulsrahmen am Gitter der negativ vorgespannten Verstärkerstufe i_3 bewirkt,-
daß ein »hochgehobener« Puls die Gleichrichteranordnün:gen 1q.1 und 142 steuert
bzw. leitend macht. In der Gleichrichteranordnung 141 findet ein Zeitvergleich zwischen
dem in der Verstärk :eranordnung 13 hochgehobenen Puls und der der Multivibratoranordnung
i g entnommenen Rechteckspannung statt. Ähnlich findet in der Gleichrlahterarrnrdnunng
i 4z ein Zeitvergleich zwischen dem in der Verstärkeranordnuhg 13 hochgehobenen
Puls und einer in den Nulldurchgängen verformten Sinusspannung statt, die aus der
Multivibratorspannung durch den abgestimmten Kreis 22 1111C1 mit Hilfe der @entsprechend
geschalteten und vor: gespannten Glieichrichter 23 gewonnen wird.
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Die beiden Gleichrichteranordnungen steuern den Generator i i übler
die Impedanzröhre 25 so nach, daß seine Frequenz synchron mit der des aufgenommenen
Pulsrahmens verläuft. Als Bezugspunkt dient ein beliebiger Puls des Pulsrahmens;
der zufällig durch die Verstärkerstufe 13 »hochgehoben« wurde.
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Um den richtigen Bezugspunkt einzustellen, d. h. um den Pulsgenerator
phasenrichtig zum aufgenommenen Pulsrahmen verlaufen zu lassen, wird über eine Filteranordnung
i5 die dem Demodulutor entnomnnene zusätzliche Modulationsfrequenz (Markierungsfrequenz)
:einem Resonanzverstärker 16 zugeführt. Liegt die Phase des Pulsgenerators i i in
biezug auf den aufgenommenen Pulsrahmen richtig, so. verhält der Verstärker 16 die
Spannung der Markierunigsfrequenz, die nach Gleichrichtung zur Sperrung einer Sperrschwingeranordnung
.18 benutzt' wird. Liegt dagegen die Phase -des Generators i i noch nicht richtig,
so wird die Sperrschwi;ngeranordnung 18 nicht unterbrochen. Sie arbeitet dann so,
daß in regelmäßigen Abständen vom Sperrschwinger 18 Impulse an die Impedanzröhre
25 gelangen und dort immer kurzzeitig die Regelröhre unwirksam machen, wodurch der
Generator kurzzeitig vers timmt wird: Während dieser kurzen Verstimmungszeiten läuft
der Generator in der Phase weiter. Diesier Vorgang wiederholt sich so lange, bis
über den Verstärker 16 die Sperrs:chwingeranordnu;ng 18 unwirksam gemacht wird.
Von diesem Augenblick an läuft der Generator i i synchron und in richtiger Phasenlage
in hezug auf den aufgenommenen Pulsrahmen.
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Die .in Fvg. q. dargestellte Anordnung ist nur ein Ausführungsbeispiel,
das sich in vielen Einzelheiten der Schaltung abändern läßt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Synchrornisüerung und Phasieneinstellung
des Empfangs entsprechend der Erfindung besteht darin, daß man für Sende-und Empfangsanordnung
Generatoren verwendet, die von vornherein sehr genau; überei!nsti;mm@en, z. B. Quarzgeneratoren.
Es genügt dann im allgemeinen die Naehr:egelung mit nur einer Gleiüchrichteranordnung
und imit der vom MultivibTator gelieferten Reähteckspannung.