DE971784C - Schaltungsanordnung fuer eine Empfangs- oder Zwischenstation bei der wechselzeitigen Mehrfachuebertragung mittels phasenmodulierter Impulse - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. MÄRZ 1959

(Ges. v. 15. 7.1951)

Die Erfindung setzt eine Anordnung zur wediselzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten mittels elektrischer Schwingungen, insbesondere mittels kurzer oder ultrakurzer Wellen voraus, bei welcher nacheinander kurze Impulse übertragen werden, von denen jeder einer der zu übertragenden Nachrichten zugeordnet ist. Der Nachrichteninhalt soll dabei durch eine Phasenmodulation dieser kurzen Impulse übertragen werden, d. h. daß innerhalb der einer betrachteten Nachricht zugeordneten Zeitspanne ein sehr kurzer Impuls eine Phasenlage erhält, die dem Augenblickswert der betreffenden Nachricht entspricht. Die Zuordnung zusammengehöriger Geber- und Empfängereinrichtungen kann dabei durch einen sogenannten Taktimpuls sichergestellt werden. Dieser Taktimpuls, der ebenso oft ausgesendet wird wie jeder der Nachrichtenimpulse, kann durch ein besonderes Merkmal, insbesondere eine größere Länge, vor den die Nachrichten übertragenden kurzen Arbeitsimpulsen ausgezeichnet werden. Man kann aber auch gleichzeitig mit den Nachrichtenimpulsen etwa eine Sinusspannung als Synchronisiersignal zur Sicherstellung der richtigen Zuordnung übertragen, oder etwa ein von einer zentralen Stelle aus ausgesendetes und für alle Geber- und Empfängerstationen

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bestimmtes Synchronisierzeichen, das ebenfalls ein Taktimpuls sein kann, zur Sicherstellung der Synchronisierung zwischen zusammengehörigen Sender- und Empfängerstationen benutzen. Bei dieser Art der wechselzeitigen Nachrichtenübertragung mit phasenmodulierten Impulsen sind auf der Empfangsseite im wesentlichen zwei Verfahrensschritte erforderlich. Zunächst muß der empfangene Summenkanal, der aus einer Vielzahl ίο von ineinandergeschachtelten Impulsfolgen von Einzelkanalfrequenz besteht, wieder in seine Einzelkanäle aufgetrennt werden, um diese unabhängig voneinander demodulieren zu können. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die phasenmodulierten Impulse vor ihrer eigentlichen Demodulation in längenmodulierte Impulse umgewandelt werden, da diese Impulse einen größeren Gleichstrominhalt besitzen.

Bei Systemen, bei welchen ein Taktimpuls zur Sicherstellung der Synchronisierung von der Geberstation aus übertragen wird und die fernübertragenen Nachrichtenimpulse längenmoduliert sind, ist zur Durchführung der Kanalauftrennung des Summenkanals bereits vorgeschlagen, die Empfängerstation so auszubilden, daß jedem einzelnen Nachrichtenempfänger ein Laufzeitglied oder eine wirkungsgleiche Einrichtung für den Taktimpuls zugeordnet ist. Die Ausgangsspannung dieses Gliedes, also der verzögerte Taktimpuls, der außerdem durch besondere Hilfsmittel noch· auf die gleiche Länge gebracht wird, die während einer Übertragungsperiode einer einzelnen Nachricht zugeordnet ist, wird nach diesem Vorschlag dann dazu benutzt, um den Nachrichtenimpuls, der dem betrachteten Nachrichtenempfänger zugeleitet werden soll, von allen anderen Nachriehtenimpulsen abzusondern. Bei solchen Systemen tritt die Aufgabe der empfangsseitigen Modulationsumformung gar nicht auf. Die mit Hilfe des verzögerten Taktimpulses aus dem Summenkanal ausgeblendeten längenmodulierten Impulse können direkt der Demodulationseinrichtung zugeführt werden.

Bei der wechselzeitigen Übertragung mit phasenmodulierten Impulsen ist auch schon vorgeschlagen worden, den Taktimpuls gleichzeitig mit zur empfangsseitigcn Modulationsumformung zu verwenden, und zwar in der Weise, daß durch jeden phasenmodulierten Kanalimpuls ein der betreffenden Nachricht zugeordnetes polarisiertes Relais oder eine wirkungsgleiche Einrichtung in der einen Richtung angestoßen wird, während der unverzögerte Taktimpuls alle polarisierten Relais in der anderen Richtung gleichzeitig zum Umklappen bringt. Es ist leicht einzusehen, daß der Nachteil dieses Verfahrens darin besteht, daß die an den einzelnen Relais auftretenden längenmodulierten Impulse eine außerordentlich große Dauer annehmen, die sich z. B. für den ersten Kanal fast über den gesamten Kanalzyklus erstreckt. Ein sehr großer Teil dieser längenmodulierten Impulse wird daher von der Modulation gar nicht ausgesteuert, was eine erhebliche Energievergeudung darstellt. Außerdem kann der lange unmodulierte Teil der längenmodulierten Impulse Anlaß zu erheblichen Störungen in den betreffenden Nachrichtenempfängern geben.

Es ist ferner eine Modulationsart bekannt, die sogenannte Doppelimpulsmodulation, bei der jeweils zwei in kurzem Abstand aufeinanderfolgende kurze Impulse übertragen werden, deren gegenseitiger zeitlicher Abstand durch die Nachricht beeinflußt ist. Bei dieser Modulationsart wird die empfangsseitige Modulationsumformung dadurch bewirkt, daß durch den einen Impuls jeweils eine Kippvorrichtung im Empfänger in die eine stabile Lage gekippt wird, während der andere Impuls dazu dient, die Kippvorrichtung wieder in die andere stabile Lage zurückzuversetzen. Auf diese Weise werden längenmodülierte Impulse erzeugt, deren Dauer jeweils dem zeitlichen Abstand der beiden aufeinanderfolgenden Impulse entspricht.

Eine ebenfalls bekannte Modifikation des letztgenannten Verfahrens besteht darin, daß an Stelle von zwei Impulsen nur der jeweils mit der Nachricht phasenmodulierte Impuls übertragen wird und die zum Zurückkippen der Gleichstromkippschaltung erforderlichen kurzen Hilfsimpulse erst auf der Empfangsseite foinzuzugefügt werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird zur Erzeugung der kurzen Impulse auf der Empfangsseite ein auf die Impulswiederholungsfrequenz abgestimmter Schwingungskreis oder ein synchronisierter Generator verwendet, was einen zusätzlichen Schaltungsaufwand bedingt.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zum Empfang eines beliebigen Kanals aus einer wechselzeitigen Mehrkanalübertragung von phasenmodulierten Impulsen, bei der der Taktimpuls zur Auswahl des Kanals und zur anschließenden Umformung der phasenmodulierten Impulse in längenmodulierte Impulse benutzt wird. Die Erfindung besteht darin, daß ein aus dem Syndhronisierzeichen abgeleiteter Hilfsimpuls gleicher Länge wie die jeder der Nachrichten zugeordnete Übertragungszeitspanne wahlweise in seiner Phasenlage auf die einer beliebigen gewünschten Nachricht zugeordnete Zeitspanne als Torimpuls eingestellt wird und daß ferner an der Vorderoder Rückflanke des Torimpulses ein kurzer Impuls abgeleitet wird, beispielsweise durch Differentiation, so daß durch den empfangenen, phasenmodulierten Impuls eine Kippvorrichtung mit zwei stabilen Zuständen in die eine Lage gekippt und durch den an dem Hilfsimpuls abgeleiteten kurzen Impuls in die andere Lage gekippt wird.

Die Rückstellung der Gleichstromkippschaltungen erfolgt also bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht mehr, wie oben besahrieben, durch den uiiverzögerten Taktimpuls selbst, sondern wird mit Hilfe eines an einer Flanke des bereits zur Kanalauswahl verzögerten Taktimpulses abgeleiteten Hilfsimpulses durchgeführt. Hierzu wird beispielsweise der verzögerte Syndhronisierimpuls einfach differenziert und entweder der an der Vorder- oder der an der Rückflanke auftretende kurze Impuls zur Auslösung des Kippvorganges verwendet. Auf

diese Weise werden bei der Modulationsumformuing der phasenmodulierten Impulse breitenmodulierte Impulse erhalten, die stets am Ende der jedem Nadhrichtenimpuls zugeordneten Zeitspanne beendet sind, ohne daß ein größerer Schaltungsaufwand erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist besonders auch zu Überwachungszwecken in einer Empfängerstation oder in einer Zwischenstation geeignet,

ίο wo das Bedürfnis nach einem Empfänger besteht, der wahlweise auf eine beliebige der Nachrichten eingestellt werden kann. Eine Ausführungsform der Erfindung, bei weldher das Synchroni sierzeichen aus einem Taktimpuls besteht, der abwechselnd mit alten die Nachrichten übertragenden Arbeitsimpulsen zur Empfangsstation übertragen wird, wird im folgenden beschrieben.

Die Abb. 1 zeigt in Reihe α über der Zeitachse t einen Teil eines Impulszuges, der aus dem Taktimpuls T und den Arbeitsimpulsen A₁, A₂, A₃ . . . besteht. Es ist dabei angenommen, daß sieh der Taktimpuls durch seine größere Länge von den die Nachrichten übertragenden Arbeitsimpulsen unterscheidet und daß die Arbeitsimpulse innerhalb des einem jeden Impuls zugewiesenen Zeitraumes um einen dem Augenblickswert der zu übertragenden Nachrichten entsprechenden Betrag m gegen die den unmodulierten Zustand kennzeichnende Mittellage M verschoben sind. Um z. B. den Arbeitsi-mpuls A₅ mit der Ordnungszahl 5 zu isolieren, muß zunächst aus dem Taktimpuls der Hilfsimpuls abgeleitet werden. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß man durch sämtliche Impulse einen Energiespeicher, etwa einen Kondensätor, aufladen läßt und am Impulsende wieder entlädt und daß man die Kondensatorspannung einer Spannungsschwelle zuführt.

Der sich l>ei einer Kondensatoraufladung ergebende Spannungsverlauf U ist in der Reihe b der Abb. ι dargestellt. Dort ist der Schwellwert mit U_s bezeichnet. Wegen ihrer kurzen Dauer vermögen die Ar1>eitsimpulse den Kondensator nicht bis zu diesem Schwellwert aufzuladen, während der lange Taktimpuls eine weitaus größere Aufladung hervorbringt. Der von der Schwelle durchgelassene und mittels eines Amplitudenbegrenzers redhtedkig gemachte Hilfsimpuls ist in der Reihe c der Abb. 1 dargestellt.

Der Hilfsimpuls wird anschließend zeitlich verschoten. Hierzu gibt es wieder verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann mit dem Hilfsimpuls ein Schwingungskreis angestoßen werden, der auf die Taktimpulsfrequenz oder Impulsgruppenfrequenz abgestimmt ist. Die entstehende sinusförmige Schwingung kann durch einen bekannten Phasenschieber leicht in der Phase so weit verschollen werden, daß der positive Spannungsscheitel mit dem gewünschten Arbeitsimpuls A₅ zusammenfällt. Es ist aber auch möglich, den Hilfsimpuls durch eine Laufzeitkette zu schicken, deren Laufzeit auf den zeitlichen Unterschied zwischen dem Taktimpuls und dem gewünschten Arbeitsimpuls eingestellt wird. Der verschobene Hilfsimpuls O' ist in der Reihe d der Abb. 1 zu sähen.

Die Aussiebung des gewünschten Arbeitsimpulses kann mittels einer Röhre mit zwei Steuergittern, beispielsweise einer Hexode, durchgeführt werden, deren Schirmgitter an einer festen positiven Spannung liegen. Einem der beiden Steuergitter wird der in Abb. 1 a dargestellte Impulszug zugeführt. Das andere Steuergitter enthält eine so starke Vorspannung, daß der Anodenstrom gesperrt ist und nur während des Auftretens des ihm zugeführten verschobenen Hilfsimpulses O' fließen kann, solange gleichzeitig ein Arbeitsimpuls vorhanden ist. Vom Anodenwiderstand kann daher der gewünschte Arbeitsimpuls A₅ abgenommen werden. Wenn die von den phasenmodulierten Impulsen einer bestimmten Ordnungszahl übertragene Nachrieht abgehört werden soll, muß nun erst eine Umsetzung in Amplituden- oder Längenmodulation stattfinden, wobei der Flächeninhalt der neuen Impulse der zeitlichen Verschiebung der phasenmodulierten Impulse proportional ist.

Man kann aus den phasenmodulierten Impulsen einen längenmodulierten Impuls ableiten, wenn man einen Gleichstrom durch einen phasenmodulierten Impuls einschaltet und durch einen darauffolgenden unmodulierten Impuls gleicher Periodizität wieder unterbricht. Die Reihenfolge dieser beiden Impulse kann natürlich auch die umgekehrte sein. Der Unterschied zwischen den beiden Impulsen und damit die Dauer des so erhaltenen längenmodulierten Impulses ändern sich um genau denselben Betrag, um welchen der phasenmodulierte Impuls gegenüber seiner Mittellage verschoben ist. Wenn man es nun so einrichtet, daß der Arbeitsimpuls A₅ einen Stromfluß einleitet, der durch das Ende des Hilfsimpulses O' wieder unterbrochen wird, erhält man den in Reihe e der Abb. 1 ersichtlichen längenmodulierten Impuls B₅, der über ein die Impulswiederholungsfrequenz und ihre Oberscihwingungen unterdrückendes Filter unmittelbar abgehört werden kann.

Eine geeignete Umformereinrichtung sind Kippschaltungen mit zwei stabilen Zuständen. In dem einen Grenzzustand ist der Strom einer Röhre gesperrt, während er im anderen Grenzzustand einen Höchstwert hat. Eine solche Schaltung (Gleichstromkippschaltung) ist in Abb. 2 dargestellt. Die Anoden und Steuergitter zweier Röhren 1,2 sind kreuzweise verbunden. Wenn die Röhre 1 Strom führt, entsteht an ihrem Anodenwiderstand 3 ein so großer Spannungsabfall, daß die Röhre 2 dadurch gesperrt wird. Dieser Zustand dauert so lange, bis das Gitter der Röhre 2 eine so große positive Spannung erhält, daß es die vom Anoden widerstand 3 herrührende Vorspannung überwinden kann. Dann führt die Röhre 2 Strom, und die Röhre 1 ist gesperrt. Vom Anoden widerstand 4 kann daher im ersten Fall die Spannung Null und im zweiten Fall eine Spannung endlicher Größe abgegriffen werden. Zum Zweck der erwähnten Impulsumformung ist es nun erforderlich, daß die eine Röhre durch den Arbeitsimpuls A₅ strom-

führend gemacht und durch die Hinterflanke des Hilfsimpulses O' wieder gesperrt wird, so daß im Ausgangskreis ein längenmodulierter Impuls B₅ auftritt. Man erreicht dies beispielsweise dadurch, daß aus der Hinterflanke des verschobenen Hilfsimpulses 0' ein kurzer Spannungsimpuls abgeleitet wird, welcher die Verriegelung der stromführenden Röhre in Abb. 2 herbeiführt. Ein solcher Impuls, der in Reihe/ der Abb. ι dargestellt ist, läßt sich ίο durch Differenzieren des Hilfsimpulses erhalten, indem man ihn durch einen Kondensator oder eine Drossel schickt. In beiden Fällen entstehen am Anfang und am Ende des Impulses Spannungsspitzen, welche einmal eine positive und das andere Mal eine negative Polarität aufweisen-. Führt man beispielsweise dem Steuergitter der Röhre ι in Abb. 2 den mittels eines Hilfsimpulses ausgesiebten Arbeitsimpuls A₅ mit solcher Polung zu, daß sich das Gitterpotential in positiver Richtung ändert, ao so wird die Röhre ι leitend, und der am Anodenwiderstand 3 entstehende Spannungsabfall führt eine Verriegelung der Röhre 2 herbei. Dieser Zustand bleibt bestehen, auch wenn der Arbeitsimpuls A₅ bereits abgeklungen ist, bis dem Steuergitter der Röhre 2 ein positiver, durch Differentiation der Hinterflanke des Hilfsimpulses 0' erzeugter Sperrimpuls S aufgedrückt wird. Dieser Sperrimpuls bewirkt die öffnung der Röhre 2 und über den Anodenwiderstand 4 entstehender Spannungsabfall die Sperrung der Röhre 1. An den Klemmen 5, 6 kann somit ein längenmodulierter und über ein Filter unmittelbar abhörbarer Impuls abgenommen werden. Wenn die Impulsflanken differenziert werden sollen, ist es empfehlenswert, einen Hilfsimpuls mit steilen Flanken, also vorzugsweise einen rechteckigen Hilfsimpuls herzustellen. Dies ist leicht möglich, indem man außer einer Spannungsschwelle noch einen Begrenzer verwendet oder beide Eigenschaften in einer begrenzenden Schwelle vereinigt.

Eine für den vorliegenden Zweck mit einer Gleichstromkippsehaltung gleichwertige Schaltung ist in Abb. 3 dargestellt. In dieser ist 7 eine Klemme, welcher der phasenmodulierte Impuls A₅ zugeführt wird, 8 ein Kondensator und 9 eine Gleichrichterröhre. Der Impuls A₅ soll negative Polarität haben. Sobald er begonnen hat, führt der Gleichrichter 9 Strom und lädt den Kondensator auf eine Spannung auf, deren Polarität durch die eingetragenen Plus- und Minus-zeichen angedeutet ist und deren Größe gleich der Amplitude des Spannungsimpulses A₅ ist. Diese Ladung am Kondensator 8 bleibt auch nach Verschwinden des Impulses A₅ bestehen. Der aus der Rückfront des Hilfsimpulses 0' mittels Differentiation abgeleitete Impuls wird dem Steuergitter der zur Gleichrichterröhre 9 parallel liegenden Dreipolröhre 10 in positiver Richtung zugeführt, so daß diese Röhre, welche bis dahin gesperrt war, nun stromführend wird und den Kondensator S wieder entlädt. Über die Leitung 11 kann somit ein positiver Impuls, der entsprechend der Phasenlage des Impulses A-längenmoduliert ist, abgenommen werden.

Bei sehr großem Modulationsgrad der phasenmodulierten Arbeitsimpulse ist es empfehlenswert, den aus der Hinterflanke des Hilfsimpulses abgeleiteten Sperrimpuls noch ein wenig zu verzögern, um mit Sicherheit eine Übermodulation in der längenmodulierten Impulsreihe zu vermeiden. Ein einfaches Verfahren zur Verzögerung der Sperrimpulse besteht darin, daß man der Differentiationsschaltung eine hinreichend große Zeitkonstante erteilt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zum Empfang eines beliebigen Kanals aus einer wechselzeitigen Mehrkanalübertragung von phasenmodulierten Impulsen, bei der der Taktimpuls zur Auswahl des Kanals und zur anschließenden Umformung der phasenmodulierten in längenmodulierte Impulse benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Synchronisier zeichen abgeleiteter Hilfsimpuls gleicher Länge wie die jeder der Nachrichten zugeordnete Übertragungszeitspanne wahlweise in seiner Phasenlage auf die einer beliebigen, gewünschten Nachricht zugeordnete Zeitspanne als Torimpuls eingestellt wird und daß ferner an der Vorder- oder Rückflanke des Torimpuilses ein kurzer Impuls abgeleitet wird, beispielsweise durch Differentiation, so daß durch den empfangenen, phasenmodulierten Impuls eine bistabile Kippschaltung in die eine Lage gekippt und durch den vom Hilfsimpuls abgeleiteten kurzen Impuls in die Ausgangslage zurückgekippt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Rückflanke des Hilfsimpulses hergeleitete kurze Impuls durch eine der Differentiationseinrichtung erteilte große Zeitkonstante zeitlich verzögert wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 833 929; französische Zusatzpatentsdhrift Nr. 49 159; britische Patentschrift Nr. 520 448.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 849 424, 859 636.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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