DE958120C - System zur UEbertragung von Nachrichten, insbesondere von mehreren Telegrafienachrichten, mit Hilfe einer Traegerfrequenz unter gleichzeitiger UEbertragung eines Synchronisiersignals - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14 FEBRUAR 1957

S 43856 VIII a/21 α,ι

ist als Erfinder genannt worden

Bei der Übertragung von Signalen in der Form von Telegrafie-, Fernmeß-, Fernsteuer-, Bildübertragungs- oder Fernsehsignalen ist oft zusätzlich zur Übertragung der Nachrichtensignale selbst auch noch die Übertragung eines Takt- oder Synchronisationssignals erforderlich, das sonst keinerlei Nachrichteninhalt besitzt. Im Falle normaler Fernschreibzeichenübertragung mit Verwendung des bekannten Fünfschrittealphabets kann es sich dabei um das jeder Kodegruppe vorausgehende Startsignal handeln. Im Falle von Übertragungen nach dem Zeit-Multiplex-Verfahren, das sowohl für Telegrafie als auch für Fernmessen usw. zur gleichzeitigen, zeitlich ineinandergeschachtelten Übertragung mehrerer Nachrichten verwendet wird, ist ein Synchronisationssignal notwendig, um damit den phasenrichtigen Gleichlauf zwischen Sende- und Empfangsverteiler herzustellen und aufrechtzuerhalten. Bei der Faksimile- und Bildübertragung kann die Erzeugung des Gleichlaufs zwischen der sendeseitigen Abtasteinrichtung und der empfangsseitigen Aufzeichnungseinrichtung ebenfalls durch ein Takt- oder Synchronisiersignal erfolgen.

Ein solches Takt- oder Synchronisiersignal muß sich eindeutig von den übrigen Nachrichtensignalen unterscheiden lassen.

Bei der Übertragung der Nachrichten auf einem Wechselstromträger wird das Taktsignal zweckmäßig demselben Träger aufmoduliert. Als Unter-

Scheidungskriterium kann dabei eine andere Modulationsart oder ein anderer Modulationsgrad verwendet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft nun beispielsweise den Fall, daß zur Nachrichtenübertragung das an sich bekannte Verfahren der Phasenmodulation mit i8o° Phasensprung verwendet wird. Bei diesem Verfahren wird der Trägerstrom im Rhythmus der Nachrichtensignale umgepolt, d. h. um i8o° in der Phase sprunghaft gedreht. Gemäß dem Merkmal der Erfindung wird zur Unterscheidung von den Nachrichtensignalen der Trägerwechselspannung zu genau festgelegten, vorzugsweise periodisch wiederkehrenden Zeiten jeweils ein von i8o° unterschiedlicher Phasensprung (Synchronisationsphasensprung), vorzugsweise ein Phasensprung von 90⁰, aufmoduliert. An sich ist es dabei gleichgültig, ob dafür ein Phasensprung von z. B. 90⁰ in positiver oder in negativer Richtung verwendet wird. Der einfachste Fall wäre, abwechselnd einen Phasensprung von + 90⁰ und von —90⁰ zu verwenden, weil sich dies am bequemsten ausführen läßt. Nun ist es aber nicht allein ausreichend, daß sich die sendeseitigen Phasensprünge möglichst einfach realisieren lassen; für das ganze Übertragungssystem ist es ebenso wichtig, daß sich die dem Träger aufmodulierten Phasensprünge auf der Empfangsseite auch einwandfrei wieder demodulieren lassen, um einen zur weiteren Verwendung brauchbaren exakten Takt- oder Synchronisierpuls zu ergeben. Versuche haben aber ergeben, daß abwechselnd positive und negative 9O°-Phasensprünge eine unerwünschte zusätzliche rhythmische Störung des Taktpulses ergeben, wenn im Übertragungssystem oder auf dem Übertragungsweg unvermeidliche Phasen- oder Frequenzfehler entstehen oder vorhanden sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden deshalb in Systemen, die zur Nachrichtenmodulation eines Trägers i8o°-Phasensprünge verwenden, zur Modulation eines Takt- oder Synchronisierpulses Phasensprünge von vorzugsweise 90⁰ in einer stets gleichbleibenden Richtung vorgesehen. Mit anderen Worten ausgedrückt soll also der Träger entsprechend dem zu übertragenden Takt jeweils in nur einer Richtung in seiner Phase gedreht werden. Die Erfindung umfaßt dabei sowohl den Fall, daß dieser Träger zwischen den einzelnen Taktzeichen wieder zurückgedreht wird, als auch den Fall, daß z. B. nach dem ersten Synchronisationstakt der Träger beispielsweise mit der Phase + 90⁰, nach dem zweiten Takt mit der Phase + i8o°, nach · dem dritten Takt mit der Phase + 270⁰ usw. übertragen wird.

Zwischen den einzelnen Synchronisationsphasen-Sprüngen kann der Träger mit der bzw. den zu übertragenden Nachrichten moduliert werden, wobei an sich natürlich jede Modulationsart durchaus anwendbar ist. Allerdings ist es besonders vorteilhaft, dem Träger außer während der Zeit, in der er das Synchronisationssignal überträgt, auch eine ganz bestimmte Zeitspanne davor keine Nachricht aufzumodulieren, damit der Übertragungskanal (Fernleitung, Filter u. dgl.) aufschwingen kann, so daß der Ansatz des Synchronisationsphasensprunges im Empfänger besonders präzise festgestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, deren Vorteile sowie einzelne Ausgestaltungsmöglichkeiten werden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Schaltskizzen und Stromlaufpläne erläutert. In der Fig. ι der Zeichnung wird an Hand eines Blockschaltbildes eine Sendeanordnung erläutert, wie sie zur Verwirklichung des Übertragungssystems nach der Erfindung aufgebaut sein kann. Es wird angenommen, daß einem im Generator 1 erzeugten Träger eine Mehrzahl von Nachrichten aufmoduliert werden soll; gleichzeitig .soll dieser Träger Taktimpulse mit übertragen. Diese Taktimpulse werden dann innerhalb des Empfängers dazu benutzt, die einzelnen zeitlich ineinandergeschachtelten Nachrichten wieder richtig ,voneinander zu trennen. Zur Steuerung eines in der Zeichnung nicht _ dargestellten Verteilers ist ein weiterer Schwingungserzeuger 2 vorgesehen, der eine Normalfrequenz abgibt. Diese Normalfrequenz kann beispielsweise· dazu benutzt werden, einen Impulsgenerator zu steuern, wobei die Impulse ihrerseits wiederum zur zeitlichen Abstimmung des Verteilers dienen können. Die Normalfrequenz wird über die Leitung L 2 dem Verteiler zugeführt. Gleichzeitig speist die Normalfrequenz einen Sägezahngenerator 3, in dem eine Sägezahnspannung erzeugt wird, die mit ihrem Kippunkt in einer genau definierten Lage, wie im folgenden noch erläutert wird, zu der Frequenz des Generators 2 liegt. Diese Sägezahnspannung wird innerhalb eines Verstärkers 4 entsprechend verstärkt und dem Doppelgegentaktmodulator 5 zugeführt.

In dem im Prinzip dargestellten Sender sind außerdem eine Gabelschaltung 6, eine Nachbildung 7 und der Modulator 8 vorgesehen. Dem letzteren werden einmal die aus dem Generator 1 abgeleitete Trägerfrequenz über die Leitung L 4 und zum anderen die in dem Verstärker 9 entsprechend verstärkten einzelnen Nachrichten zugeführt. Die Nachrichten selbst erhält dieser Verstärker über die einzelnen Richtleiter R1.

Der dargestellte Sender arbeitet folgendermaßen: Von dem Trägergenerator 1 werden zwei Spannungen abgeleitet, die gegeneinander um 90⁰ verschoben sind. Während die eine der Spannungen, sie sei im folgenden U1 genannt, dem Doppelgegentaktmodulator S zugeführt wird, liegt die andere Spannung U 2 unmittelbar an einem Eingang der Gabelschaltung 6. Innerhalb des Modulators 5 wird die Spannung U1 mit einer Sägezahnspannung, die aus dem Verstärker 4 diesem Modulator 5 zugeführt wird, moduliert. Die Sägezahnspannung liegt, wie aus der Fig. 2 der Zeichnung zu ersehen ist, symmetrisch zur Nullinie. Am Ausgang des Modulators .5 (Fig. 1) tritt deshalb eine Spannung Ui auf, die zunächst ebenso groß ist wie der Scheitelwert des Sägezahns und mit der Eingangswechselspannung U1' in Phase liegt. Diese Ausgangsspannung schrumpft aber dann entsprechend dem Verlauf des Sägezahns auf Null zusammen

und wächst in der entgegengesetzten Richtung auf denselben Wert an, um dann wieder auf den Ausgangswert über einen Phasensprung von i8o° zu springen.

Dies sei nochmals an Hand der Fig. 3 im einzelnen erläutert. Der die Spannung U1 darstellende Vektor schrumpft zusammen und wächst in die entgegengesetzte Richtung, bis er die Größe U1' besitzt. In dem Moment, in dem er aber diese Größe U1' erreicht, springt der Vektor wieder über einen Phasensprung -von i8o° in die Ausgangslage zurück. Diese Spannung liegt nun an der Gabelschaltung 6 zusammen mit der Spannung U 2. Die Gabelschaltung selbst bildet aus beiden Spannungen die Spannung U S als geometrische Summe von Ui und U 2, die nun von rechts nach links entsprechend der Veränderung von U1 langsam durchdreht und dann aber von links nach rechts zurückspringt, also einen Phasensprung von 90⁰ ausführt.

Während des langsamen Durchdrehens des Trägers von rechts nach links können ihm in beliebiger Weise Nachrichten aufmoduliert werden, das Zurückspringen aber, also die Durchführung des 90°-Phasensprunges, stellt den Taktpuls dar, der genau mit der Stirnseite des Sägezahnes zusammenfällt, der seinerseits wieder mit der von dem Generator 2 erzeugten Verteilerfrequenz synchronisiert ist. Durch die Leitung L 3 innerhalb des Blockschaltbildes nach Fig. 1 ist außerdem angedeutet, daß dieser Sägezafa-nstrom synchron mit dem nicht dargestellten Nachrichtenverteiler laufen soll.

Das langsame Zurückdrehen des Trägers nach jedem 9O°-Phasensprung bedeutet eine zusätzliche Drehung zu der der Kreisfrequenz des Trägers entsprechend fortschreitenden Phase und somit eine Änderung der Frequenz. Der gemittelte Betrag dieser Frequenzänderung kann verhältnismäßig leicht ausgerechnet und auch durch eine entsprechende Einstellung der Frequenz des Generators ι ausgeglichen werden. Die Gleichung für die Frequenzänderung sei aus Vollständigkeitsgründen erwähnt:

_ Δφ

At

(wobei Δ φ = — .und At der zeitliche Abstand

zwischen zwei aufeinanderfolgenden o.o°-Phasensprüngen ist).

Ehe auf das Prinzip eines Empfängers eingegangen wird, wie er für ein Nachrichtenübertragungssystem nach der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgebildet wird, sei kurz ein ausführliches Schaltbild des in Fig. 1 erläuterten Senders in seiner Wirkungsweise beschrieben. Ein derartiges Schaltbild ist in der Fig. 6 der Zeichnung dargestellt.

Der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Trägergenerator ist im wesentlichen als Rückkopplungssummer aus der Röhre V 4 und dem frequenzbestimmenden Schwingkreis L1 und C1 aufgebaut. Die Trägerspannung für den Modulator 5 wird unmittelbar durch eine symmetrische Wicklung der Schwingkreisspule L ι abgenommen. In Reihe mit dem Schwingkreiskondensator C1 liegt ein verhältnismäßig kleiner Widerstand Wi, der die Schwingkreiseigenschaften nicht wesentlich beeinflußt. An diesem Widerstand tritt eine Spannung auf, die vom Schwingkreisstrom abhängt. Da aber Schwingkreisstrom und Schwingkreisspannung bekanntlich in der Phase um 90⁰ gegeneinander verschoben sind, ist die an diesem Widerstand abgenommene Spannung gegenüber der von der Schwingkreisspule L ι abgenommenen, dem Modulator 5 zugeführten Spannung ebenfalls um 90⁰ verschoben. Diese beiden um 90⁰ verschobenen Spannungen werden der Gabelschaltung, die im wesentlichen aus dem Übertrager Ü1 besteht, zugeführt, und zwar die von dem Widerstand W1 abgenommene direkt und die von der Schwingkreisspule L1 abgenommene Spannung über den Modulator 5. In diesem Modulator wird dem Träger eine Sägezahnspannung aufmoduliert.

Wie im einzelnen der 9O°-Phasensprung erzeugt wird, wurde bereits an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert.

Der Taktgenerator 2 besteht im wesentlichen aus einer Röhre Vi, die über einen Übertrager Ü2 und den frequenzbestimmenden Schwingkreis L 2, C 2 rückgekoppelt ist. Von der Wicklung I des Übertragers Ü2 wird eine Spannung abgenommen, die den Nachrichtenverteiler, der in der Figur nicht dargestellt ist, speist, wie mit der Leitung L1 in Fig. ι ebenfalls angedeutet wurde. Von der Wicklung II. des Übertragers Ü 2 wird ebenfalls eine Spannung abgenommen, die mit Hilfe der*Wider-Standskondensatoranordnung in der Phase gedreht wird und anschließend einen Frequenzteiler speist. Dieser ist ähnlich einem Rückkopplungssummer aufgebaut. Im Anodenkreis der Röhre V 2 liegt ein eigener frequenzbestimmender Schwingkreis C3, L 3, der auf die Frequenz der zu erzeugenden Sägezahnspannung abgestimmt ist, die im allgemeinen nur einen Teil der Frequenz, die den Verteiler speist, betragen wird. In Reihe zur Rückkopplungswicklung dieser Röhre liegt aber noch die vor- erwähnte Spannung höherer Frequenz, die dem Gitter über einen verhältnismäßig hohen Widerstand W 2, der durch einen Kondensator überbrückt ist, zugeführt wird. Durch die Überlagerung der beiden Frequenzen erhält die Röhre immer dann, wenn die Maxima beider Amplituden zusammenfallen, einen kräftigen Spannungsstoß ins Positive. Hierdurch fließt ein Gitterstrom, der am Widerstand W2 einen Spannungsabfall hervorruft und dabei den parallel liegenden Kondensator auflädt. Das Gitter erhält dabei eine zusätzliche negative Vorspannung, die durch Entladung über den Widerstand W 2 so langsam abklingt, daß erst wieder, wenn beide Maxima zusammenfallen, ein neuer Spannungsstoß am Gitter verursacht werden kann. Die Wirkungsweise dieses zuletzt aus Vollständigkeitsgründen beschriebenen Spannungsteilers ist an sich bekannt.

Der bei diesen einzelnen Stromstößen entstehende Kathodenstrom verursacht am Kathodenwiderstand W 3 einen Spannungspuls, der über die

Leitung L 3 dazu benutzt wird, eine Synchronisation zwischen dem Nachrichtenverteiler und dem zu erzeugenden Sägezahn aufrechtzuerhalten.

Der am Schirmgitter der zuletzt beschriebenen Röhre V 2 liegende Kondensator C 4 wird außerdem zu den Zeiten, während denen die Röhre infolge der negativen Gittervorspannung gesperrt ist, über den Widerstand W4 aufgeladen; während der positiven Spannungsimpulse erfolgt dann eine plötzliche Entladung über den Schirmgitterstrom. Dies hat eine sägezahnförmige Spannungsänderung am Schirmgitter, die über die Leitung L 5 auch dem Gitter der Verstärkerröhre V 3 aufgezwungen wird, zur Folge. Von dem Anodenkreis dieser Verstärkerröhre, und zwar über den Abgriff zwischen den Widerständen W5 und W6, kann eine Sägezahnspannung, die symmetrisch zur Nullinie liegt, abgenommen, werden. Diese Sägezahnspannung wird dann, wie bereits erläutert, dem Modulator 5 zugeführt.

Die der Gabelschaltung zu entnehmende resultierende Spannung, die bereits zu genau vorgegebenen Zeiten jeweils einen 9O°-Phasensprung in nur einer Richtung ausführt, wird anschließend dem Modulator 8 zugeführt. Diesem Modulator werden über die Klemmen K 3, K 4 die zu übertragende Nachricht bzw. die zu übertragenden Nachrichten zugeführt. Die Klemmen if 5 werden in bekannter Weise über einen Begrenzer, Verstärker und gegebenenfalls ein Leitungsfilter mit der Fernleitung verbunden.

An Hand der Fig. 4 der Zeichnung wird zunächst der Aufbau eines Empfängers im Prinzip erläutert. Über die Klemmen K12 gelangt der Träger, dem die zu übertragende Nachricht aufmoduliert ist und der zu genau vorgegebenen Zeiten zur Synchronisation des Empfängers einen 90⁰-Phasensprung ausführt, in den Empfänger. Die Trägerwechselspannung gelangt über das Leitungsfiltern, den Begrenzer 12, den Verstärker 13 in den Demodulator 14, dem über die Klemme if 6 zur Demodulation in bekannter Weise eine Wechselspannung gleicher Frequenz wie der Träger zugeführt wird. Diese Wechselspannung kann beispielsweise entweder aus dem empfangenen Träger über einen Rückpolmodulator oder gegebenenfalls auch über einen Frequenzverdoppler mit nachgeordnetem Frequenzhalbierer entnommen werden, wenn die Nachricht, wie angenommen wird, dem Träger durch i8o°-Phasensprünge aufmoduliert wurde. Die Ausgangsspannung des Demodulators wird unmittelbar den einzelnen Nachrichtenkanälen 15 zugeführt. Immer dann, wenn der Träger einen 9O°-Phasensprung ausführt, erscheint am Ausgang des Demodulators 14 die Spannung Null.

Ein Teil des Ausgangsstromes des Demodulators 14 wird nun über einen Tiefpaß 16, einen Doppelweggleichrichter 17 und einen weiteren Tiefpaß 18 einem Taktverstärker 19 zugeführt. Dieser Taktverstärker 19 gibt immer gerade dann einen Takt ab, wenn an dem Modulator 19. die Spannung Null auftritt. Wie dies im einzelnen erfolgt, wird an Hand des später beschriebenen Schaltbildes eines Empfängers erläutert. Dieser Spannungsstoß liegt nun "mit einer bestimmten Verzögerung genau syn-■chron zu den Synchronisationsphasensprüngen, d. h., diese Taktpulse stellen genau das zu übertragende Synchronisationskriterium dar.

Die Taktimpulse steuern den Generator 20, der seinerseits wieder den Verteilerumlauf des Empfangs Verteilers beeinflußt. Innerhalb des Empfängers ist außerdem zur Steuerung des Generators ein Kippschaltungsgenerator 21 vorgesehen, dessen Rechteckspannungsperiode genau gleich dem Abstand zweier Taktimpulse gleich sein soll und der seinerseits mit dem den Verteiler steuernden Generator so gekoppelt ist, daß die Rechteckspannungsperiode auch gerade so lang wie ein Verteilerumlauf ist. Bei richtigem Gleichlauf des Verteilers liegt die Rechteckspannung so zu den einzelnen vom Verstärker 19 kommenden Taktimpulsen, daß eine Flanke dieser Rechteckspannung zeitlich genau mit der Mitte eines Taktimpulses zusammenfällt. Dies sei zunächst an Hand der Fig. 5, in der einige Zeitdiagramme dargestellt sind, erläutert. In der Zeile 1 der Fig. 5 ist der Empfangsstrom dargestellt, wie er nach der Demodulation von dem Träger abgenommen wurde. Dieser Empfangsstrom wechselt entsprechend der Art von Doppelstromtelegrafiezeichen im Rhythmus der Nachrichtenmodulation zwischen Plus und Minus. Zu den Zeiten, in denen der Träger einen 9O°-Phasensprung ausführt, nimmt der Empfangsstrom kurzzeitig den Wert Null an. Dieser am Demodulator 14 auftretende Empfangsstrom wird, wie bereits erläutert, dem Doppelweggleichrichter 17 zugeführt, an dessen Ausgang dann eine Spannung entsteht, die in der Zeile 2 der Zeichnung in Fig. 5 dargestellt ist. Diese Spannung wird nun über den Tiefpaß 18, an dessen Ausgang dann die in Zeile 3 dargestellte Spannung entsteht, dem Verstärker 19 zugeführt. Wie aus der Zeile 3 zu ersehen ist, nimmt der so verformte Empfangsstrom nur noch zu den Zeiten, gegebenenfalls mit einer konstanten zeitlichen Verschiebung, den Wert Null an, in denen ursprünglich ein 9O°-Phasensprung vorhanden war.

Zeile 4 der Fig. 5 zeigt dann die Ausgangsspannung des Verstärkers, also den Taktpuls, der zum Synchronisieren des Generators notwendig ist. n°

An sich kann mit Hilfe eines Taktpulses das Synchronisieren eines Empfängers in bekannter Weise auf die verschiedenste Art erfolgen. Die im folgenden beschriebene Synchronisationsmöglichkeit stellt lediglich ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dar.

Solange der Empfänger richtig synchronisiert ist, liegt die Rechteckspannung des Kippgenerators phasenrichtig, so wie in Zeile 5 der Fig. 5 dargestellt ist, also eine Flanke der Rechteckspannung liegt genau in der Mitte der Taktimpulse. Die Taktimpulse öffnen nämlich den Doppelweggleichrichter 22 und schließen hierbei den Weg zu dem den Generator 20 beeinflussenden Kondensator 23. Liegt der Taktpuls richtig zur Rechteckspannung, dann wird der Doppelweggleichrichter 22 so ge-

öffnet, daß der positive Ladungsstrom genau gleich dem negativen Ladungsstrom für den Kondensator 23 ist. Der Generator 20 selbst wird hierdurch nicht beeinflußt. Bei einem vorhandenen Fehler jedoch überwiegt entweder die positive oder die negative Ladung, so daß die gemittelte Spannung am Kondensator in der einen oder anderen Richtung überwiegt und hierdurch den Generator 20 entsprechend verstellt.

Da die Taktimpulse zur Aussiebung aus der übrigen Nachricht eine bestimmte Anzahl von Filtern durchlaufen müssen, werden sie etwas verzögert. Um diese Verzögerung auszugleichen, ist der Generator 20 über ein Verzögerungsglied 24 mit dem Kippgenerator 21 synchronisiert, so daß der Generator 20 den Verteiler so richtig steuert, daß die einzelnen Nachrichten, die den Kanälen 15 zugeführt wurden, den richtigen Empfängern zugeführt werden können.

Die Fig. 7 zeigt ein Schaltungsbeispiel eines Empfängers, *wie er an Hand von Fig. 4 beschrieben wurde, mit allen wesentlichen Schaltelementen, die zur Erläuterung der Erfindung notwendig sind. Auf Schaltelemente, die zwar im praktischen Betrieb notwendig sind, beispielsweise Heizspannungen für Röhren u. dgl., die aber für die Erfindung bedeutungslos erscheinen, ist keine Rücksicht genommen. Die einzelnen Klemmenanschlüsse in dieser Figur sind mit denselben Ziffern bezeichnet wie in Fig. 4, so daß die einzelnen Schaltgruppen verhältnismäßig leicht mit den in Fig. 4 dargestellten Blocks verglichen werden können.

Der Übertragungsweg endigt an der Klemme K12. Über diese Klemmen werden also der entsprechend modulierte Trägerwechselstrom bzw. dessen Seitenbänder empfangen. Nach Durchlaufen des Empfangsfilters 11 erfolgt die Vorverstärkung mit Hilfe der Röhret 12, die gleichzeitig so geschaltet ist, daß der verstärkte Wechselstrom in der Amplitude begrenzt wird. Der Zwischenübertrager Ü2, liefert die Signalspannung an die weitere Verstärkerröhre V 5. An diesem Zwischenübertrager kann, sofern notwendig, auch die Spannung für einen Rückpolmodulator od. dgl. abgenommen werden. Der Ausgang der Röhre V 5 ist über den Übertrager Ü4 mit dem Modulator 14 verbunden, dem über die Klemmen K 6 ein phasenrichtiger unmodulierter Wechselstrom gleicher Frequenz wie der Träger zugeführt wird. Von dem Demodulator 14 können die einzelnen Nachrichten über die Leitungen K15 abgenommen werden. Gleichzeitig ist dieser Demodulator noch über den Tiefpaß 16, den Doppelweggleichrichter 17 und den Tiefpaß 18 mit dem Steuerpulsverstärker, der im wesentlichen aus der Röhre V 6 besteht, verbunden. Am Steuergitter dieser Röhre V 6 liegt die negativ gleichgerichtete Empfangsspannung in der Form der Zeile 3 von Fig. 5 ohne sonstige Gittervorspannung. Mit Ausnahmen der kurzzeitigen Nullstellen der Spannung ist die Röhre dauernd gesperrt. In den Zeitpunkten der Spannungsnullstellen fließt dagegen kurzzeitig ein Anodenstrom, der den in Fig. 5, Zeile 4, dargestellten Taktpuls bildet.

Der in Fig. 4 mit 20 bezeichnete Steuergenerator besteht im wesentlichen aus einem Rückkopplungssummer, der die Röhre V 7 und als frequenzbestimmendes Glied die Spule L 5 und den Kondensator C6 besitzt. Von der Sekundärwicklung des Übertragers Z? 5, auf dem sich auch die Spule L 5 befindet, wird nicht nur die dem Steuergitter der Röhre V 7 zuzuführende Rückkopplungsspannung abgenommen, sondern es wird gleichzeitig eine nachgeschaltete Röhre F13 so stark übersteuert, daß eine rechteckförmige Spannung besteht. Durch eine entsprechende Verbindungsleitung mit diesem im wesentlichen aus der Röhre V13 bestehenden Impulserzeuger, die über einen Frequenzteiler und über ein beliebiges Verzögerungsglied definierter Verzögerungszeit geführt sein kann, wird eine bistabile Kippschaltung über die Klemmen Kg und Kio angeregt. Diese bistabile Kippschaltung besteht im wesentlichen aus einer Doppelröhre Vn, die in bekannter Weise geschaltet ist. Durch die Synchronisation über die Leitungen, die an den Klemmen K9 und K το enden, wird erreicht, daß die Kippschaltung genau während eines ganzen Verteilerumlaufs, der ebenfalls durch die Röhre V13 bestimmt wird, jeweils einmal einen der beiden stabilen Zustände annimmt.

An den Anodenpunkten der beiden Triodensysteme der Röhre Fn entsteht somit eine Rechteckwechselspannung, deren Grundperiode gerade so groß ist wie der zeitliche Abstand der Taktimpulse. Da, wie schon erwähnt, zur Synchronisierung eine Rechteckwechselspannung erforderlich ist, deren eine Flanke genau auf die Impulsmitte des Taktpulses fällt (vgl. Fig. 5, Zeile 5), wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel noch eine Korrektur dadurch vorgenommen, daß der Kippvorgang die Röhre Vτι über ein Verzögerungsnetzwerk auf eine zweite, im übrigen gleichartige bistabile Kippschaltung mit der Röhre V10 übertragen wird. Die an der Anode des linken Triodensystems dieser Kippschaltung auftretende Rechteckwechselspannung wird über einen relativ großen Kondensator Cio abgenommen; dieser Kondensator muß eine große Kapazität besitzen, damit keine Differenzierwirkung auftritt. Außerdem ist in der Schaltung eine Doppeltriode V 9 vorgesehen, deren beide Triodensysteme in entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltet sind. Die beiden Gitter der Trioden sind jeweils so vorgespannt, daß die Röhre sicher in beiden Durchlaßrichtungen gesperrt, also stromundurchlässig ist. Die Erzeugung der Gittervorspannung ist in dem Schaltplan nicht dargestellt, sondern es sind lediglich durch die Potentialangaben Plus und Minus an den Kondensatoren C 8 und C 9 die Potentialverhältnisse zwischen Kathode und Gitter festgelegt. Diese Kondensatoren liegen beide in den Steuergitterkreisen der Triodensysteme der Röhre.Vg. Neben der Gleichspannungserzeugung ist in diesen Steuerkreisen je eine Sekundärwicklung des Taktpulsübertrager 5 Ü6 angeordnet. Dieser Übertrager überträgt die bereits obenerwähnten kurzen Anodenstromimpuls» der Röhre V6 (als Taktpulse). Durch

jeden Impuls des Taktpulses werden beide Triodensysteme der Röhre V 9 kurzzeitig stromdurchlässig. Ist in diesem Zeitpunkt gerade die positive Halbperiode der über den Kondensator C10 zugeführten Rechteckspannung vorhanden, so fließt ein Strom über das linke Triodensystem der Röhre Vg; entsprechend fließt bei der negativen Halbperiode der Rechteckwechselspannung ein Strom über das rechte Triodensystem und lädt hierbei den Kondensator Cn positiv oder negativ auf.

Ist während eines Teils der Taktimpulsdauer die positive und während des übrigen Teils der Taktimpülsdauer die negative Halbperiode der Rechteckspannung vorhanden, so wird der Kondensator Cn zuerst positiv aufgeladen, dann sofort wieder teilweise oder ganz entladen und eventuell darüber hinaus noch negativ aufgeladen. Es hängt somit von der Größe und Richtung eines Fehlers der Gleichlaufphase ab, ob der Kondensator Cn positive oder negative Restladung behält oder ob er gegebenenfalls im Endzustand ohne Ladung bleibt. Die Spannung an diesem Kondensator dient nun als Regelspannung zum automatischen Regeln der Steuerfrequenz. Dies geschieht in an sich bekannter Weise im wesentlichen folgendermaßen: Parallel zu dem bereits in seiner Wirkung erläuterten Schwingkreis Ls, C 6 liegt die Anoden-Kathoden-Strecke der Röhre V 8. Von einer Differentialwicklung des Übertragers Ü 5 wird ein Teil der Schwingkreisspannung abgenommen und durch eine Widerstandskondensatorkombination um 90⁰ in der Phase gedreht und so auf das Gitter der genannten Röhre V 8 gegeben. Diese Röhre wirkt dadurch als steilheitsabhängiger, veränderbarer Blindwiderstand. Die Gittervorspannung, die über den Mittelabgriff der Differentialwicklung zugeführt wird, setzt sich aus einer Vorspannung zusammen, die über die Klemmen K 8 zugeführt wird und die den mittleren Arbeitspunkt auf der Röhrenkennlinie festlegt, und aus der am Kondensatoren jeweils vorhandenen Regelspannung.

Um Regelschwingungen zu vermeiden und um während des kurzdauernden Aufladevorganges eine hinreichend rasche Spannungsänderung am Kondensator C11 zu erreichen, darf dessen Kapazität nicht zu groß sein. Dadurch besteht die Gefahr, daß über den endlichen Widerstand der Röhre V10 in den Pausen zu den Taktimpulsen eine unerwünschte Ladungsänderung entsteht. Außerdem soll die Entladezeitkonstante des Regelspannungskondensators auch deshalb möglichst groß sein, damit der Regelzustand (und damit der Gleichlauf zwischen Sender und Empfänger) auch dann noch erhalten bleibt, wenn einer oder mehrere Taktimpulse infolge einer vorübergehenden Störung des Übertragungsweges ausfallen. Diese an sich sich widersprechenden Forderungen können in einfacher und besonders vorteilhafter Weise durch Hinzufügen des sehr großen Kondensators C12 erreicht werden, der laufend über den Widerstand Wi 2 einen Teil der Ladung vom Kondensator Cn übernimmt. An diesem Kondensator C12 entsteht somit über einige Zeit gemittelt die gleiche Spannung, die auch der Kondensatoren führt. Umgekehrt wird bei einer Störung ein eventueller Ladungsverlust des Kondensators Cn aus der sehr großen Ladung des Kondensators C12 wieder ergänzt, ohne daß eine merkliche Regelschwankung entsteht. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, kann die Spannung an dem Kondensator C12 gegebenenfalls durch ein eigenes Meßgerät abgelesen bzw. überwacht werden.

Zur Erläuterung der Erfindung wurde unter anderem eine besonders vorteilhafte Schaltung eines Senders und eines Empfängers beschrieben, doch immer ist die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung nicht auf diese besonders erläuterten Geräte beschränkt, sondern es ist im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, das gekennzeichnete Nachrichtenübertragungssystem auch bei andersgearteten Sendern bzw. Empfängern mit Erfolg zur Anwendung zu bringen. Insbesondere kann der aus dem Synchronisationsphasensprung gewonnene Taktpuls in der verschiedensten Art zur Synchronisation eines Empfängers verwendet werden.

Außerdem sei an dieser Stelle erwähnt, daß bei einem Empfänger nach Fig. 7 statt der dort beschriebenen bistabilen Kippschaltungen auch eine oder mehrere monostabile Kippschaltungen angewendet werden können, da ja, wie sich aus der Erläuterung im einzelnen ergibt, zur Synchronisation jeweils nur ein Umschlagzeitpunkt der Rechteckspannung von Bedeutung ist. Der zweite Umschlag kann in dem Zeitraum zwischen den einzelnen Taktimpulseh an sich an beliebiger Stelle liegen.

Bei der Erläuterung des Senders wurde ein Verfahren-angegeben zur Erzeugung eines 9O°-Phasensprunges, wobei vorausgesetzt wurde, daß der Phasensprung immer in der gleichen Richtung erfolgen soll. Dieses Verfahren zur Erzeugung des Phasensprunges kann selbstverständlich auch . an anderer Stelle angewendet werden, obwohl es sich gerade in Verbindung mit dem Nachrichtenübertragungssystem nach der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Kennzeichnend für diese Art der Erzeugung eines von i8o° verschiedenen Phasensprunges ist, daß von dem Generator zwei Spannungen mit gegeneinander versetzter Phase abgeleitet werden, wobei mindestens eine der Spannungen jeweils im gewünschten Augenblick einen i8o°-Phasensprung ausführt und in der Zwischenzeit wieder stetig zurückgeführt wird. Beide Spannungen werden dann in einer Gabelschaltung oder Brückenschaltung addiert.

Es ist aber, wie an sich bereits erwähnt, zur Verwirklichung der Erfindung keineswegs nötig, die Trägerwechselspannung, wie erläutert, zwischen den einzelnen Synchronisationsphasensprüngen jeweils wieder in die Ausgangslage zurückzudrehen. iao Eine weitere Möglichkeit, einem Träger einen Phasensprung aufzudrücken, der diesen immer in der gleichen Richtung dreht, wird im folgenden noch an Hand der Fig. 8 und 9 erläutert.

Auch in dem nunmehr beschriebenen Fall ist zur 1*5 Erzeugung von gleichsinnig fortschreitenden 90⁰-

Phasensprüngen wieder ein Trägergenerator erforderlich, der zwei in der Phasenlage um 90⁰ gegeneinander gedrehte Wechselspannungen abzugeben vermag. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist das so dargestellt, daß zusätzlich ein die Phase um 90⁰ drehendes Netzwerk 81 vorgesehen ist. Die vom Trägergenerator 82 gelieferte Trägerspannung wird einerseits unmittelbar der Primärwicklung des Übertragers Üy, andererseits nach OO°-Drehung der Phase im Phasendreher 81 der Primärwicklung des Übertragers Ü8 zugeführt. Jeder dieser beiden Übertrager besitzt zwei Sekundärwicklungen mit Mittelabgriff. Jede der (insgesamt vier) Sekundärwicklungen ist über zwei Richtleiter mit einer der vier Primärwicklungen des Übertragers Üg verbunden, und zwar gibt die Wicklung I des Übertragers Ü 7 die Trägerspannung umgedreht an Üg weiter (Spannungsvektor Ux in Fig. 9), unter der Voraussetzung, daß das Richt-

ao leiterpaar Rx, R2 durch einen hinreichend großen Steuergleichstrom für den kleineren Trägerwechselstrom durchlässig ist und alle übrigen Gleichrichter durch eine Sperrspannung undurchlässig sind. Wird dann der Steuergleichstrom über das Gleichrichterpaar R5, R6 geführt und werden dabei wieder alle übrigen Gleichrichter gesperrt, so gibt die Wicklung III von Ü8 die in 81 um 90⁰ in der Phase gedrehte Trägerspannung an Wicklung II von Üg weiter (Spannungsvektor U 2 in Fig. 9). Wird nun al.s drittes Stadium der Steuergleichstrom über das Gleichrichterpaar i?3, R 4 geleitet, so gibt Wicklung II von Ü7 die Trägerspannung an Wicklung 3 von Üg. Da die Verbindungsleitung gekreuzt ist, erscheint die Trägerwechselspannung um i8o° gedreht am Übertrager Ü'g (Spannungsvektor 173 in Fig. 9). Schließlich können durch einen Steuergleichstrom noch die Gleichrichter Ry und R8 durchlässig gemacht werden; dann wird die in 81 schon um 90⁰ vorgedrehte Trägerspannung durch die Kreuzung in der Verbindungsleitung von Ry, R8 nach Wicklung IV von Üg noch zusätzlich um i8o° gedreht; der Spannungsvektor des Trägers erhält somit die in Fig. 9 mit U 4 bezeichnete Phasenlage.

Als Umsteuermechanismus für den Steuergleichstrom ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 eine Zählkette mit Kaltkathodenstromtoren (Röhren V14 bis Viy) vorgesehen. Die Wirkungsweise einer solchen Kette ist an sich bekannt. Die Kette ist durch eine entsprechende Verbindungsleitung von Röhre V17 nach Röhre V14 in Ring geschaltet, d. h., wenn die Zündung bis zur Röhre V iy durchgelaufen ist, zündet anschließend wieder die Röhre V14. Die Zündung wird durch die zu übertragenden Takt- oder Synchronisierimpulse, die an der Klemme K16 zugeführt werden, weitergeschaltet. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. ι können die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ,von beliebiger, auch unterschiedlicher Zeitdauer sein. Im gemeinsamen Anodenkreis aller Röhren V14 bis Vxy sind im wesentlichen die beiden Widerstände Wy und W 8 für das Löschen der Röhren wirksam. Ist zu einem Zeitpunkt die Röhre V14 gezündet, so fließt der Anodenstrom über Wx, W2 dann vom Mittelabgriff der Wicklung I je zur Hälfte über die beiden Richtleiter Rx und R2 zur Wicklung 1 (von Üg) über die Röhre -V14. Dieser Anodenstrom bildet dabei den Steuergleichstrom für Rx und R 2. Über die hohen Widerstände W10 bis Wx2 gelangt eine Sperrspannung an die Richtleiter R3 bis R8, die im wesentlichen durch den Spannungsabfall des Steuergleichstroms am Widerstand W 8 und am Richtleiterpaar R1, R 2 entsteht. Ein kleiner Strom über Wg bildet dabei lediglich einen vernachlässigbaren Nebenschluß zum Steuergleichstrom in W8, Rx und R 2. Wenn dann nacheinander die weiteren Röhren der Zählkette zünden, nimmt der Steuergleichstrom in entsprechender Weise seinen Weg über die Gleichrichterpaare i?5, R6-R3, R^-Ry, R8, und am Übertrager Üg bzw. an den Klemmen a, b der Sekundärwicklung dieses Übertragers springt die Phase der Trägerwechselspannung jedesmal um 90⁰ weiter, entsprechend den in Fig. 9 dargestellten Spannungsvektoren U χ bis U4, immer genau zum Zeitpunkt eines über die Klemme K16 zugeführten Taktimpulses.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere zur Übertragung mehrerer Telegrafienachrichten, mit Hilfe mindestens einer Trägerwechselspannung, wobei gleichzeitig ein Synchronisationskriterium mit übertragen werden muß, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerwechselspannung zu genau festgelegten, vorzugsweise periodisch wiederkehrenden Zeiten jeweils ein von i8o° unterschiedlicher Phasensprung (Synchronisationsphasensprung), und zwar in nur einer Richtung, aufmoduliert wird.
2. 2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenz jeweils ein Phasensprung von 90⁰ in einer Sprungrichtung aufmoduliert wird.
3. 3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zwischen den einzelnen Synchronisationsphasensprüngen wieder stetig zurückgedreht wird.
4. 4. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger während des Synchronisationsphasensprunges und vorzugsweise auch unmittelbar davor ohne aufmodulierte Nachricht übertragen wird.
5. 5. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch ι bis 4, gekennzeichnet durch die An- iao weridung auf ein Multiplex-Pulsmodulations-Telegrafieverfahren, wobei zur Pulsmodulation der einzelnen Telegrafienachrichten Phasensprünge von i8o° Verwendung rinden, die dem Träger zwischen den Synchronisationsphasen-Sprüngen aufmoduliert werden.
6. 6. Nachrichtenübertragungssystem nach. Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den Synchronisationsphasensprüngen innerhalb .des Empfängers Synchronisationsimpulse abgeleitet werden.
7. 7. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend modulierte Trägerfrequenz innerhalb des Empfängers einem Modulator zugeführt wird, der so aufgebaut ist, daß zu dem Zeitpunkt der Synchronisationsphasensprünge an ihm die Spannung Null auftritt und daß dieses Zusammenbrechen der Ausgangsspannung zum Synchronisieren des Empfängers ausgenutzt wird.
8. 8. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Modulator ein Impulserzeuger, vorzugsweise in Form einer übersteuerten Röhre, nachgeschaltet ist, der jeweils dann einen Impuls abgibt, wenn an dem Modulator die Spannung Null auftritt.
9. 9. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

   as innerhalb des Empfängers ein synchron mit einem eine Normalfrequenz erzeugenden regelbaren Generator laufender Kippschwingungsgenerator vorgesehen ist, der zumindest in einer Richtung immer gerade dann kippt bzw. kippen soll, wenn der Synchronisationsimpuls auftritt, und daß der Synchronisationsimpuls über ein Doppeltor während seines Auftretens diese Kippspannungen zur Aufladung eines Kondensators freigibt, dessen Ladung mittel- oder unmittelbar die Frequenz des Generators beeinflußt.
10. 10. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem genannten Kondensator ein zweiter, vorzugsweise mit erheblich größerer Kapazität ausgerüsteter Kondensator zusammen mit einem Vorwiderstand parallel geschaltet ist.
11. 11. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kondensatoren im Gitterkreis einer Reaktanzröhre liegt, die in an sich bekannter Weise dem Schwingkreis, des Generators parallel geschaltet ist.
12. 12. Verfahren zur Erzeugung eines von i8o° unterschiedlichen Phasensprunges, der jeweils in ein und derselben Richtung springt, insbesondere für ein Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Generator zwei um 90⁰ gegeneinander verschobene Frequenzen abgeleitet werden, von denen jeweils eine zur Erzeugung des Phasensprunges mit einem Phasensprung von i8o° moduliert wird und die beide in einer Gabelschaltung überlagert werden.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung jeweils eines 9O°-Phasensprunges die Amplituden der beiden um 90⁰ gegeneinander verschobenen Ausgangsspannungen des Generators \Orzugsweise gleich groß gemacht werden.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines jeweils zwischen den einzelnen Phasensprüngen wieder zurückdrehenden Trägers eine der Ausgangsspannungen des Generators zunächst mit einer symmetrisch zur Nullinie liegenden Sägezahnspannung moduliert wird.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    © 609 579/163 8.56 (609 797 2.57)