DE977037C

DE977037C - Device for pulse code modulation

Info

Publication number: DE977037C
Application number: DEST2544A
Authority: DE
Inventors: Charles William Earp; Alec Harley Reeves
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1947-10-06
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1964-12-10
Also published as: CH293579A; GB642330A; FR973027A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. DEZEMBER 1964ISSUED DECEMBER 10, 1964

St 2544 Villa/21a¹ St 2544 Villa / 21a ¹

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Wellen mit Impulscodemodulation. The invention relates to a device for transmitting electrical waves with pulse code modulation.

Der große Vorteil der Pulscodemodulation liegt in der Vergrößerung des Signal-Geräusch-Verhältnisses, jedoch ist bei dieser Einrichtung die Frequenzbandbreite, die für die Übermittlung der Impulse notwendig ist, groß.The great advantage of pulse code modulation is the increase in the signal-to-noise ratio, however, with this device, the frequency bandwidth required for the transmission of the pulses is necessary, great.

Bei der Pulscodemodulation werden die im _sÜbermittlungsmedium vorhandenen Geräuschstörungen vollständig ausgeschaltet, jedoch kleinere Signalverzerrungen verursacht. Die Wiedergabetreue des Empfangs wächst dabei mit der Bandbreite, die für die Übermittlung zur Verfügung steht.In pulse code modulation present in the transmission _medium's noise to be eliminated completely, but causes smaller signal distortion. The fidelity of the reception increases with the bandwidth that is available for the transmission.

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung bekannter Einrichtungen zur Impulscodemodulation unter Verkleinerung der von dem Nachrichteninhalt eingenommenen Bandbreite. Diese Bandbreitenverringerung kann allerdings nur unter Vergrößerung der Signal Verzerrungen erreicht werden, kann jedoch von großem Vorteil sein, wenn eine Verbindung unter Verhältnissen hergestellt werden soll, bei denen die Innehaltung einer gewissen Bandbreite notwendig ist.The object of the invention is to improve known devices for pulse code modulation reducing the bandwidth occupied by the message content. This bandwidth reduction can only be achieved by increasing the signal distortion however, be of great advantage if a connection is to be established under conditions where it is necessary to maintain a certain bandwidth.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann auch bei der Übermittlung sogenannter gecodeter Wellen Anwendung finden. Um die Sprachschwingung mit der gewünschten Treue wiederzugeben, muß manThe device according to the invention can also be used for the transmission of so-called coded waves Find application. In order to reproduce the language vibration with the desired fidelity, one must

409 755/14409 755/14

dem Empfangsende der Übermittlungsanordnung an einer genügenden Anzahl von Zeitpunkten eine Kennzeichnung der Amplitude der Sprechschwingung übertragen und aus dieser Kennzeichnung die Sprechschwingung wieder aufbauen. Derartige Kennzeichnungen (Impulse) erfordern aber ein verhältnismäßig großes Frequenzband für ihre Übermittlung. Das gleiche Kennzeichen kann durch eine kontinuierliche Schwingung, die nur eine kleine ίο Bandbreite hat, aber auch übermittelt werden. Bei einer solchen Einrichtung geben die Höhen, die die Amplitude an einer gegebenen Anzahl von Zeitpunkten einnimmt, die gewünschte Kennzeichnung der Signalamplitude in den entsprechenden Zeitpunkten an. Man kann zeigen, daß die gecodete Schwingung ein verhältnismäßig kleineres Band besetzt als die Originalsignalschwingung und trotzdem erlaubt, die Signalschwingung mit der gewünschten Treue wiederzugeben.the receiving end of the transmission arrangement at a sufficient number of times Characterization of the amplitude of the speech oscillation transmitted and from this identification the Build up speech vibration again. Such markings (impulses) require a relative large frequency band for their transmission. The same identifier can be replaced by a continuous oscillation, which has only a small bandwidth, but can also be transmitted. at such a device give the heights that the amplitude at a given number of points in time assumes the desired characterization of the signal amplitude in the corresponding times at. It can be shown that the coded oscillation occupies a relatively smaller band than the original signal oscillation and still allows the signal oscillation with the desired To reflect loyalty.

Der Preis, der für diese Bandverschmälerung gezahlt werden muß, ist allerdings eine Verminderung des Signal-Geräusch-Verhältnisses.The price to be paid for this narrowing of the tape is, however, a reduction the signal-to-noise ratio.

Es ist klar, daß eine »Reihe codierter Impulse« als ein Sonderfall einer »codierten Welle« aufgefaßt werden kann.It is clear that a "series of coded impulses" is understood as a special case of a "coded wave" can be.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung liegen die Zeitpunkte der Abtastung der Signal welle relativ dicht beieinander. Die Übertragung erfolgt durch eine Trägerwelle, die so codiert ist, daß ihre Amplitude in relativ weit auseinanderliegenden Zeitpunkten durch die einer Mehrzahl von Abtastzeitpunkten zugeordneten Signalamplituden bestimmt ist.In the device according to the invention, the times of sampling of the signal wave are relative close together. The transmission is carried out by a carrier wave which is encoded so that its amplitude at times that are relatively far apart by a plurality of sampling times assigned signal amplitudes is determined.

Diese Einrichtung findet auf Vielkanalsysteme Anwendung, indem die Amplitude der übertragenen, codierten Welle zu bestimmten Zeitpunkten durch die Signalwellenamplituden aller Kanäle in den entsprechenden Zeitpunkten bestimmt ist.This device is used in multi-channel systems by changing the amplitude of the transmitted, coded wave at certain times by the signal wave amplitudes of all Channels is determined in the appropriate times.

An Hand der Zeichnung, die beispielsweise schematisch eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, soll der Gedanke der Erfindung näher erläutert werden.With reference to the drawing, which shows, for example, schematically an embodiment of the invention, the idea of the invention is to be explained in more detail.

Bei einer bekannten Ausführungsform zur Pulscodemodulation wird eine Reihe von Augeriblickswerten der Signalamplitude übertragen, von denen jeder einzelne Wert in zwei oder mehr Teile geteilt ist, die gesondert durch Impulse entsprechend einem Code übermittelt werden, der die Signalamplitude mit großer Genauigkeit darstellt. Wenn z. B. die Augenblickswerte der Amplitude mit einer Genauigkeit von ι Vo der höchsten Signalamplitude übertragen werden sollen, so können alle Signalwerte entsprechend ο bis 99 durch eine Kombination von Wertpaaren angegeben werden, die zwisehen ο und 9 liegen. So würde z. B. eine Amplitude mit dem Wert 76 bei diesem bekannten Verfahren durch ein Paar von Werten 7 und 6 dargestellt werden, die auf je einem besonderen Codekanal laufen.In a known embodiment for pulse code modulation, a series of Augeriblick values The signal amplitude is transmitted, each of which is divided into two or more parts which are transmitted separately by pulses according to a code that defines the signal amplitude represents with great accuracy. If z. B. the instantaneous values of the amplitude with an accuracy from ι Vo of the highest signal amplitude are to be transmitted, then all signal values can correspondingly ο to 99 by a combination can be specified by value pairs that lie between ο and 9. So z. B. an amplitude with the value 76 represented by a pair of values 7 and 6 in this known method that each run on a special code channel.

In diesem einfachen Falle ist die theoretische Bandbreite verdoppelt, da zwei anstatt ein Kanal benutzt werden, die Genauigkeit des Verfahrens ist jedoch auf das Zehnfache vergrößert.In this simple case, the theoretical bandwidth is doubled since there are two channels instead of one can be used, but the accuracy of the method is increased ten times.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird der umgekehrte Weg eingeschlagen. Vorausgesetzt, daß z. B. zur Übermittlung von Sprechschwingungen mit genügender Genauigkeit eine Wiedergabe der Augenblickswerte der Amplitude in Höhe von einem Dreißigstel des Maximalwertes notwendig ist, weiter vorausgesetzt, daß in einem Übertragungskanal das Signal-Geräusch-Verhältnis die übertragung von neunhundert verschiedenen Werten zuläßt, so können diese Werte gecodet werden, um dreißig Werte auf jeden der zwei getrennten Signalkanäle zu übertragen. Wenn z. B. die beiden Signalwerte, die übertragen werden sollen, 23 (Kanal 1) und 6 (Kanal 2) sind, so würde der tatsächlich übermittelte Wert = 23 · 30■+ 6 = 696 betragen. In the device according to the invention, the opposite approach is taken. Provided, that z. B. for the transmission of speech vibrations with sufficient accuracy a reproduction the instantaneous values of the amplitude in the amount of one-thirtieth of the maximum value is necessary is, further provided that the signal-to-noise ratio in a transmission channel allows the transmission of nine hundred different values, these values can be coded, to transmit thirty values on each of the two separate signal channels. If z. B. the two If the signal values to be transmitted are 23 (channel 1) and 6 (channel 2), the would actually be transmitted value = 23 · 30 ■ + 6 = 696.

Anders gesagt, die Übermittlung des Wertes 696 gibt an, daß der Augenblickswert des Kanals ι = »23«, der Augenblickswert des Kanals 2 = »6« ist.In other words, the transmission of the value 696 indicates that the current value of the channel ι = "23", the instantaneous value of channel 2 = "6".

So gibt die Übermittlung eines einzigen Wertes mit einer Genauigkeit von ι :90ο eine Kennzeichnung jedes von zwei getrennten Werten mit einer Genauigkeit von 1 :30. Hierbei ergeben sich folgende zwei Möglichkeiten:The transmission of a single value with an accuracy of ι: 90ο gives an identification each of two separate values with an accuracy of 1:30. This results in the following two possibilities:

1. Eine einzelne Reihe von Werten soll übermittelt und gecodet werden, um zwei getrennte Reihen von Werten anzugeben, und diese beiden Reihen können jede für sich zur unabhängigen Kennzeichnung einer Nachricht gebraucht werden. - Auf diese Weise können zwei verschiedene Sprechkanäle zur Übermittlung auf der gleichen Bandbreite benutzt werden, die vorher von einem einzigen Kanal eingenommen war.1. A single series of values should be transmitted and encoded to two separate series of values, and these two series can each independently become independent Identification of a message. - This way you can make two different Voice channels are used for transmission on the same bandwidth that was previously occupied by a single channel was.

2. Eine einzelne Wertreihe soll mit einer Genauigkeit von ι : 900 3ooomal in der Sekunde übermittelt werden und zur Angabe von Augenblickswertpaaren einer Sprachschwingung gecodet sein, von denen jedes Paar die Augenblickswerte mit einer Genauigkeit von2. A single series of values should be 3,000 times a second with an accuracy of ι: 900 are transmitted and for specifying instantaneous value pairs of a speech oscillation be coded, each pair of which is the instantaneous values with an accuracy of

ι : 30 entsprechend einer Unterteilung in Zeit- ¹⁰^ einleiten von Veooo Sekunde angibt. Diese Augenblickswerte werden dann tatsächlich 6ooomal in der Sekunde übermittelt, obwohl die wirkliche Übermittlungsgeschwindigkeit nur 300omal in der Sekunde ist. Hierdurch kann die durch den Sprachkanal besetzte Bandbreite halbiert werden.ι: 30 corresponding to a subdivision in time- ¹⁰ ^ introducing Veooo seconds. These instantaneous values are then actually transmitted 60000 times a second, although the real transmission speed is only 30000 times a second. This allows the bandwidth occupied by the voice channel to be halved.

Bei dem gegebenen Beispiel wird ein einzelner übermittelter Wert gecodet, um ein paar Werte anzugeben, offensichtlich kann man aber auch jede beliebige Zahl von Werten auf Kosten der Genauigkeit der Übertragung coden. Im allgemeinen können diese Werte gecodet werden, um (N)¹¹" Werte in jedem von η verschiedenen Kanälen anzugeben, sofern 0 die Übermittlungsbedingungen zur Aussendung von N verschiedenen Amplitudenwerten geeignet sind. Diese η verschiedenen Kanäle können zur Übermittlung von vollständig unabhängigen einen Nachrichteninhalt tragenden Schwingungen benutzt werden oder aber auch um die Zahl derIn the example given, a single transmitted value is coded to indicate a few values, but obviously any number of values can be coded at the expense of the accuracy of the transmission. In general, these values can be coded to indicate (N) ¹¹ " values in each of η different channels, provided that the transmission conditions are suitable for the transmission of N different amplitude values. These η different channels can be used for the transmission of completely independent message content-carrying vibrations can be used or the number of

übermittelten Werte eines einzelnen Nachrichteninhalts um η vermehren.increase the transmitted values of a single message content by η .

Ein praktisch brauchbarer Geber zur Ausführung dieser Grundsätze braucht nicht wesentlich verschieden von den bekannten Übermittlungseinrichtungen zu sein. So kann z. B. ein amplitudenmodulierter Impulszug, in dem dreißig mögliche Werte für eine Impulsamplitude vorhanden sind, in einfacher Weise zu einem ähnlichen zusammenhängenden Impulszug als Träger eines anderen Nachrichteninhalts hinzugefügt werden, vorausgesetzt, daß der eine Zug zunächst um den Faktor 30 verringert worden ist. Der kombinierte Zug enthält dann neunhundert mögliche Werte für die Impulsamplitude. A practically usable donor for the implementation of these principles does not need significantly different to be from the known transmission equipment. So z. B. an amplitude modulated Pulse train in which there are thirty possible values for a pulse amplitude, in a simpler way Way to a similar contiguous train of pulses as a carrier of another message content can be added, provided that the first move is reduced by a factor of 30 has been. The combined train then contains nine hundred possible values for the pulse amplitude.

Fig. ι zeigt einen Geber, bei dem der Übermittlungsgrad der Signalamplituden eines einzelnen Kanals um den Faktor 2 verringert wurde. 1 bezeichnet dabei die von der Sprache verursachte Ein-Fig. Ι shows a transmitter in which the degree of transmission the signal amplitudes of a single channel has been reduced by a factor of 2. 1 referred to the input caused by the language

ao gangsspannung. Von hier gelangt die Sprachschwingung unmittelbar zur Steuerung der Vorspannung des Kippkreises 2 und über das Verzögerungsglied 3 mit einer Verzögerung von Veooo Sekunde zur Steuerung der Vorspannung des Kippkreises 4.ao output voltage. From here, the speech oscillation goes directly to the control of the preload of the tilting circuit 2 and via the delay element 3 with a delay of Veooo seconds to control the bias of the tilting circuit 4.

Jeder der zwei Kippkreise arbeitet mit einer Frequenz von 3000 Hz. Sie werden in einer Richtung durch Synchronisierimpulse vom Impulsgenerator 5 angeregt.Each of the two breakover circuits operates at a frequency of 3000 Hz. They are in one direction stimulated by synchronization pulses from the pulse generator 5.

Die Erholungszeit jedes Kippkreises liegt bei etwa 10 MikroSekunden. Die Verwendung der Sprachschwingungen als Vorspannung verursacht eine Modulation der Erholungszeit zwischen 5 und 15 Mikrosekunden. Da die Kippkreise Impulse abgeben, die hinsichtlich ihrer Dauer moduliert sind, so entspricht die Dauer der aufeinanderfolgenden Impulse den Augenblickswerten der Sprachschwingung getrennt jeweils durch Veooo Sekunde. Diese Impulse werden paarweise betrachtet, wobei die Impulse jedes Paares entsprechend von den beiden Kippkreisen abgegeben werden.The recovery time of each tilting circle is around 10 microseconds. Using the Speech vibrations as bias causes a modulation of the recovery time between 5 and 15 microseconds. Since the tilting circles emit impulses, which are modulated with regard to their duration, the duration corresponds to the successive ones Impulse the instantaneous values of the speech oscillation separated by Veooo seconds. These Pulses are considered in pairs, with the pulses of each pair correspondingly from the two Tilt circles are given.

Die dauermodulierten Impulse werden an die Röhrentore 6 und 7 abgegeben, an die auch Impulse vom Impulsgenerator 8 gelangen, der 3 Millionen Impulse in der Sekunde erzeugt. Die Ausgangsspannungen von 6 und 7 enthalten nunmehr Schauer von 3-MHz-Impulsen. Jeder Schauer stellt eine Amplitude der Sprachschwingung durch eine Anzahl von Impulsen dar, welche immer eine ganze Zahl zwischen S · 3 und 15-3, d. h. zwischen 15 und 45 ist. 9 und 10 sind Impulsintegratoren oder Zählvorrichtungen, die Glättungsimpulse herstellen, deren Amplituden in einer Reihe von dreißig möglichen Amplituden vorhanden sind. Dies ergibt sich aus der Zahl von 3-MHz-Impulsen, aus denen sie entstanden sind.The duration-modulated impulses are delivered to the tube gates 6 and 7, to which also impulses get from the pulse generator 8, which generates 3 million pulses per second. The output voltages of 6 and 7 now contain showers of 3 MHz pulses. Every shower provides one The amplitude of the speech oscillation is represented by a number of pulses, which are always a whole Number between S x 3 and 15-3, i.e. H. between 15 and 45 is. 9 and 10 are pulse integrators or counting devices that produce smoothing pulses, whose amplitudes are in a range of thirty possible amplitudes. This arises from the number of 3 MHz pulses from which they arose.

Die Ausgangsspannung eines der Integratoren, z. B. von 10, durchläuft einen Abschwächer 11, der die Amplituden aller Impulse um den Faktor 30 vermindert, um die größte Änderung der Ausgangsspannung eines Zählkreises der Spannung einer einzelnen Stufe eines anderen Zählkreises anzugleichen. The output voltage of one of the integrators, e.g. B. of 10, passes through an attenuator 11, the the amplitudes of all pulses reduced by a factor of 30, the largest change in the output voltage of a counting circuit to match the voltage of a single stage of another counting circuit.

Die Ausgangsspannung der beiden Zählkreise wird in dem Kreis 12 kombiniert. Zum Beispiel können Anregungsimpulse von 3000 pro Sekunde in Verbindung mit den Zählkreisen 9 und 10 dazu benutzt werden, um jede Impulszählung von ο aus beginnen zu lassen. Andererseits kann die endgültige Ausgangsspannung aus dem Kreise 12, wenn sie als ein Impulszug zwischen anderen Verbindungskanälen benutzt wird, durch scharfe 3ooomal in der Sekunde wiederholte Impulse aus dem Generator 5 bestimmt werden, stammen.The output voltage of the two counting circuits is combined in circuit 12. For example excitation pulses of 3000 per second can be added in connection with the counting circuits 9 and 10 can be used to start each pulse count from ο. The other hand can be the final Output voltage from circuit 12 when used as a pulse train between other connecting channels is used by sharp pulses from the generator repeated 3ooom times per second 5 are determined to originate.

Um die Bandbreite auf ein Minimum zu bringen, muß aus den codierten Impulsen eine fortlaufend codierte Schwingung erzeugt werden, indem die Impulse durch ein Tiefpaßfilter geschickt werden. Man kann zeigen, daß eine Bandbreite von 1500 Hz genügt, um eine gecodete Schwingung zu erzeugen, deren Amplituden an dreihundert Stellen in der Sekunde genau dreitausend entsprechende Signalwerte angeben. Das Filter kann mit dem Ausgang des Kreises 12 verbunden sein und kann als Tiefpaßfilter die Frequenzen von ο bis 1500 Hz durchlassen. 8sIn order to keep the bandwidth to a minimum, one of the coded pulses must be continuous coded oscillation can be generated by sending the pulses through a low-pass filter. It can be shown that a bandwidth of 1500 Hz is sufficient to generate a coded oscillation, their amplitudes at three hundred points per second exactly three thousand corresponding signal values indicate. The filter can be connected to the output of the circuit 12 and can be used as a low-pass filter let through the frequencies from ο to 1500 Hz. 8s

Wohl verstanden ist diese gecodete Schwingung der Signalschwingung nicht ähnlich, es bedarf vielmehr eines Decodierungsvorgangs, um die Signalschwingung wiederherzustellen.Well understood, this coded oscillation is not similar to the signal oscillation, it is rather necessary a decoding process to restore the signal oscillation.

Fig. 2 zeigt einen zur Decodierung geeigneten Empfänger. Zur Vereinfachung und besseren Klarstellung soll angenommen werden, daß nur zehn Werte, nämlich von ο bis 9 ausreichen, um die Sprachschwingung mit der erforderlichen Genauigkeit wiederzugeben. Wenn dreißig Werte oder eine andere Anzahl notwendig sein sollten, so macht dies grundsätzlich kein Unterschied.Fig. 2 shows a receiver suitable for decoding. For simplification and better clarification it should be assumed that only ten values, namely from ο to 9, are sufficient for the Reproduce speech oscillation with the required accuracy. If thirty values or one Should a different number be necessary, this makes no difference in principle.

Es wird weiter angenommen, daß die erforderliche Frequenzgenauigkeit für die Übermittlung einem Band von ο bis 3000 Hz entspricht (aber daß nur dreitausend Augenblickswerte in der Sekunde übermittelt werden).It is further assumed that the required frequency accuracy for the transmission corresponds to a band from ο to 3000 Hz (but that only three thousand instantaneous values per second transmitted).

Bei einer bestimmten Schwingungsform sollen die aufeinanderfolgenden Augenblickswerte etwa die folgenden sein: 1, i, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 5, 8, 7, 6, 6, 4 ... Diese Werte werden in dem Geber mit Zwischenräumen von je Veooo Sekunde erscheinen.In the case of a certain waveform, the successive instantaneous values should be approximately be the following: 1, i, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 5, 8, 7, 6, 6, 4 ... These values will appear in the encoder with intervals of Veooo seconds each.

Der Geber gibt aber nur dreitausend Werte in der Sekunde ab, nämlich 11, 23, 34, 56, 58, 76, 64 ..., jeweils dargestellt durch ein Paar Impulse.However, the transmitter only outputs three thousand values per second, namely 11, 23, 34, 56, 58, 76, 64 ..., each represented by a pair of pulses.

Es wird weiter angenommen, daß diese Werte im Empfänger als einseitig gerichtete kurze rechteckige Impulse erscheinen und alle die gleiche Dauer haben. Wenn die Werte wegen der schmalen Übermittlungsbandbreite nicht in dieser Form sind, dann können sie schnell durch Verwendung eines Sperrungskreises, der für sehr kurze Zwischenräume von V3000 Sekunde öffnet, in diese Form gebracht werden. Es soll angenommen werden, daß diese Werte 11, 23, 34 usw. in Gestalt sehr kurzer rechteckiger Impulse in dem Kreis 13 der Fig. 2 vorhanden sind.It is further assumed that these values in the receiver as unidirectional short rectangular Pulses appear and all have the same duration. If the values because of the narrow If the transmission bandwidth is not in this form, you can quickly increase it by using a Locking circle, which opens for very short intervals of V3000 seconds, brought into this form will. Let it be assumed that these values 11, 23, 34 etc. are very short in shape rectangular pulses in the circle 13 of FIG. 2 are present.

Diese Impulse werden in den Phasenmodulator eingeführt, der vom Oszillator 15 eine Trägerfrequenz erhält. Da der eingeführte Signalimpuls einem von den hundert Amplitudenwerten aus derThese pulses are introduced into the phase modulator, which is supplied by the oscillator 15 with a carrier frequency receives. Since the introduced signal pulse is one of the hundred amplitude values from the

Reihe von ο bis 99 haben kann, so enthält auch die Phase der Ausgangsspannung von 14 immer einen Wert innerhalb einer Reihe von hundert möglichen Werten. Angenommen, die Phasenverschiebung, die durch einen Impuls von der Amplitude η erzeugt wird, sei 0,36 η Grad, so daß also der kleinstmögliche Unterschied der Phasen 0,36 Grad ist, so ist die größte Phasenverschiebung, die bei einem Impuls von der Amplitude 99 auftritt, 35,64 Grad.Can have a range from ο to 99, then the phase of the output voltage from 14 always contains a value within a range of one hundred possible values. Assuming that the phase shift produced by a pulse of amplitude η is 0.36 η degrees, so that the smallest possible difference between the phases is 0.36 degrees, the largest phase shift is that of a pulse of amplitude 99 occurs, 35.64 degrees.

Das phasenmodulierte Signal von 14 wird an die Frequenzvervielfacher 16 gegeben, die die Frequenz und die Phasenverschiebung mit 100 multiplizieren. In dem frequenzvervielfachten Signal betragen die Phasenstufen nunmehr 36 Grad, so daß nur zehn Stufen unzweideutig angegeben werden können, da die Summe von zehn Stufen 360 Grad beträgt. So wird die ursprüngliche Wertreihe 11, 23, 34, 56, 58, 76, 64 ... nur durch ihre zweiten Ziffern eine ao Phasenverschiebung bewirken, da die erste Ziffer stets eine Phasenverschiebung erzeugen wird, die ein integrales Vielfaches von 360 Grad ist. So werden die erzeugten Phasen entsprechend sein: 1 · 36, 3-36, 4-36, 6 · 36, 8-36, 6 · 36, 4 ■ 36 usw. Die Ausgangsspannung des Oszillators 15 wird weiter einem Frequenzvervielfacher 17 aufgegeben, der dem Frequenzvervielfacher 16 ähnlich ist. In ihm wird die Frequenz mit 100 multipliziert. Die Ausgangsspannungen der beiden Frequenzvervielfächer 16 und 17 liegen daher bei derselben Frequenz F, und der Phasenunterschied dieser Ausgangsspannungen gibt eine unmittelbare Angabe des Wertes des zweiten Gliedes der Zahl, die die von 13 kommende Impulsamplitude vertritt. Der nächste Schritt besteht in der Aufgabe der Ausgangsspannungen von 16 und 17 an die Kreise 18, 19, 20 und 21, deren Schaltungsanordnung im Zusammenhang mit Fig. 2 des Hauptpatents beschrieben worden ist.The phase modulated signal from 14 is applied to frequency multipliers 16 which multiply the frequency and phase shift by 100. In the frequency-multiplied signal, the phase steps are now 36 degrees, so that only ten steps can be specified unambiguously, since the sum of ten steps is 360 degrees. The original series of values 11, 23, 34, 56, 58, 76, 64 ... will only cause an ao phase shift through its second digits, since the first digit will always produce a phase shift that is an integral multiple of 360 degrees. So the phases generated will be accordingly: 1 × 36, 3-36, 4-36, 6 × 36, 8-36, 6 × 36, 4 × 36 etc. The output voltage of the oscillator 15 is further applied to a frequency multiplier 17, the the frequency multiplier 16 is similar. In it, the frequency is multiplied by 100. The output voltages of the two frequency multipliers 16 and 17 are therefore at the same frequency F, and the phase difference between these output voltages gives a direct indication of the value of the second member of the number which represents the pulse amplitude coming from 13. The next step consists in the application of the output voltages from 16 and 17 to the circuits 18, 19, 20 and 21, the circuit arrangement of which has been described in connection with FIG. 2 of the main patent.

18 und 19 bilden Frequenzwandler und 20 und 21 Bandpaßfilter, die auf die Frequenzen F—f bzw. / abgestimmt sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß die durch die Filter 20 und 21 erzeugte Verzögerung ungefähr gleich dem reziproken Wert der Bandbreite ist, so daß über diese Bandbreite hinweg sich die Phase linear um 360 Grad ändert.18 and 19 form frequency converters and 20 and 21 bandpass filters which are tuned to frequencies F-f and /, respectively. The arrangement is such that the delay produced by filters 20 and 21 is approximately equal to the reciprocal of the bandwidth, so that over this bandwidth the phase changes linearly by 360 degrees.

Wie dem Stand der Technik zu entnehmen ist, besteht die Wirkung der dargestellten Schaltungsanordnung darin, in dem Filter 21 eine Frequenz / und in dem Filter eine Frequenz 20 F—f zu erzeugen, wobei f sich linear mit dem Phasenunterschied der Eingangsspannungen von 16 und 17 ändert. Die Ausgangsspannung des Filters 21 wird einem Frequenzdiskriminator 22 aufgegeben, der nach einem bekannten Verfahren eine Spannung erzeugt, die proportional der Frequenz ist. Der Impulsgenerator 23 erzeugt dreitausend Impulse in der Sekunde, die zusammen mit der Spannung des Diskriminators 22 dem Modulator 24 aufgegeben werden, in dem die Impulse nach bekannten Verfahren durch die Spannung des Diskriminators 22 amplitudenmoduliert werden. Diese Impulse werden dann Amplituden haben, die den zweiten Ziffern, nämlich 1, 3, 4, 5, 8, 6, 4 ... proportional sind. 6jAs can be seen from the prior art, the effect of the circuit arrangement shown is to generate a frequency / and a frequency 20 F-f in the filter 21, where f varies linearly with the phase difference between the input voltages of 16 and 17 changes. The output voltage of the filter 21 is applied to a frequency discriminator 22 which, according to a known method, generates a voltage which is proportional to the frequency. The pulse generator 23 generates three thousand pulses per second which, together with the voltage of the discriminator 22, are applied to the modulator 24, in which the pulses are amplitude-modulated by the voltage of the discriminator 22 according to known methods. These pulses will then have amplitudes which are proportional to the second digits, namely 1, 3, 4, 5, 8, 6, 4 ... 6y

Die durch den Generator 23 erzeugten Impulse haben die gleiche Dauer wie die Impulse des Kreises 13 und werden vorzugsweise durch diese mit (nicht dargestellten) Mitteln synchronisiert.The pulses generated by the generator 23 have the same duration as the pulses of the circuit 13 and are preferably synchronized by this with means (not shown).

Nach geeigneter Einstellung des Amplitudenpegels in einem Abschwächer oder Verstärker 25 werden die Impulse von 24 in dem Kombinierungskreis 26 von den ursprünglichen aus dem Kreise 13 stammenden Impulsen, die die Amplituden 11, 23, 34; So» 5 8, 76, 64 ... haben, abgezogen. Hierdurch wird ein zweiter Impulszug ausgelöst, in welchem die Impulsamplituden 10, 20, 30, 50, 50, 70 60 ... sind, d. h. sie sind proportional der ersten Ziffer jeder Zahl.After suitable adjustment of the amplitude level in an attenuator or amplifier 25 the pulses from 24 in the combining circuit 26 are different from the original ones from circuit 13 originating pulses which have the amplitudes 11, 23, 34; So »5 8, 76, 64 ... have withdrawn. Through this a second pulse train is triggered, in which the pulse amplitudes 10, 20, 30, 50, 50, 70 60 ... are, d. H. they are proportional to the first digit of each number.

Der Impulszug von 24 wird in einem Netzwerk 27 um Veooo Sekunde verzögert, wodurch Impulse entstehen, die in die Mitte der Zwischenräume zwischen den ursprünglichen Impulsen fallen.The pulse train from 24 is delayed in a network 27 by Veooo seconds, creating pulses that fall in the middle of the gaps between the original pulses.

Der Amplitudenpegel der Impulse der Ausgangsspannung des Kombinierungskreises 26 wird im Verstärker oder Begrenzer 28 in der Weise eingestellt, daß der der Größe 10 entsprechende Impuls die gleiche Amplitude hat, wie der der Größe 1 entsprechende Impuls der Ausgangsspannung von 27. Die Impulse von 27 und 28 werden dann in dem Mischkreis 29 kombiniert, wodurch ein Impulszug entsteht, der 6ooomal in der Sekunde wiederholt wird und die Amplituden der Originalreihe hat, nämlich 1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, S, 8, 7, 6, 6, 4 ..., die ihrerseits dem Originalsignal entsprechen. Diese Impulse passieren dann das Tiefpaßfilter 30, werden bei 3000 Hz abgeschnitten, woraus dann das ursprüngliche Signal in der üblichen Weise entsteht. The amplitude level of the pulses of the output voltage of the combination circuit 26 is set in the amplifier or limiter 28 in such a way that the pulse corresponding to size 10 has the same amplitude as the pulse corresponding to size 1 of the output voltage from 27. The pulses from 27 and 28 are then combined in the mixing circuit 29, creating a pulse train that is repeated 6ooom times per second and has the amplitudes of the original series, namely 1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, S, 8, 7, 6, 6, 4 ..., which in turn correspond to the original signal. These pulses then pass through the low-pass filter 30, are cut off at 3000 Hz, from which the original signal then arises in the usual way.

Obgleich die Originalimpulsamplituden in dem Beispiel hundert verschiedene Werte haben, so können wohlverstanden die gleichen Grundsätze auch Anwendung finden, wenn ein höherer Genauigkeitsgrad erwünscht ist. Wenn z. B. die Amplituden M² Stufen haben, so kann jedes der Glieder jedes Paares irgendeine Zahl von ο bis M—i annehmen. Die Frequenzvervielfacher 16 und 17 müssen dann natürlich so eingerichtet sein, daß die Frequenz mit einem Faktor multipliziert wird, der zur Umformung von M Stufen in 360 Phasengrade notwendig ist, wenn die ursprünglichen Phasenstufen vom Modulator 14 Vielfache von A Graden sind, dann ist der Multiplikationsfaktor ^60/MA. Man kann natürlich auch die Signalschwingung unter Benutzung von Dreifach- oder Mehrfach-Unterbrechungsimpulsen anstatt mit Zweifachimpulsen codieren. In diesem Fall wird jeder übermittelte Impuls die Amplitude angeben, die drei oder mehr Unterbrechungsimpulsen entspricht, je nachdem, ob ein mit drei oder mehr Gliedern arbeitendes System verwendet wird. Solche Glieder werden einen höheren Wert als 9 haben.Although the original pulse amplitudes in the example have a hundred different values, it is understood that the same principles can also apply if a higher degree of accuracy is desired. If z. If, for example, the amplitudes M have ² steps, then each of the members of each pair can assume any number from o to M-i. The frequency multipliers 16 and 17 must then of course be set up in such a way that the frequency is multiplied by a factor which is necessary to convert M stages into 360 phase degrees, if the original phase stages from modulator 14 are multiples of A degrees, then the multiplication factor is ^ 60 / MA. One can of course also encode the signal oscillation using triple or multiple interruption pulses instead of double pulses. In this case, each transmitted pulse will indicate the amplitude which corresponds to three or more interrupt pulses, depending on whether a system operating with three or more limbs is used. Such links will have a value greater than 9.

In dem Falle, daß eine fortlaufende codierte Welle aus den gecodeten Impulsen am Geberende durch die Benutzung der oben beschriebenen Filter entsteht, ist es nötig, aus der gecodeten Welle ent-In the event that a continuous coded wave from the coded pulses at the encoder end arises from the use of the filters described above, it is necessary to identify from the coded wave

sprechend gecodete Impulse zu entnehmen. Dies kann durch Unterbrechung der gecodeten Welle an dreitausend Stellen in der Sekunde geschehen, indem sie durch einen Torstromkreis, der den Eingangskreis 13 enthält, läuft. Dieser Torstromkreis wird durch Impulse gesteuert, die vom Generator 23 kommen, so daß z. B. alle V3000 Sekunde ein schmaler Abschnitt der Welle hindurchläuft. Die Ausgangsspannung des Sperrspannungskreises wird die gewünschten gecodeten Impulse liefern, die den Impulsen ähnlich sind, welche vom Ausgangskreis der Fig. 2 kommen. Diese Impulse laufen zu dem Modulator 14 und werden in der bereits beschriebenen Weise decodiert.to take speaking coded pulses. This can be done by interrupting the coded wave three thousand digits per second are done by going through a gate circuit, which is the input circuit 13 contains, runs. This gate circuit is controlled by pulses from the generator 23 come so that z. B. every V3000 seconds a narrow section of the shaft passes through. the The output voltage of the reverse voltage circuit will deliver the desired coded pulses which the Impulses which come from the output circuit of FIG. 2 are similar. These impulses run to that Modulator 14 and are decoded in the manner already described.

Die Sperrspannungsschwingung im Empfänger muß genau mit den vom Geber erzeugten gecodeten Impulsen synchronisiert sein, um die gecodete Schwingung stets im richtigen Zeitpunkt abzutasten und die gecodeten Impulse zu entdecken. Zu diesem Zweck muß eine synchronisierende Schwingung über einen besonderen Kanal übermittelt werden, was ohne Inanspruchnahme weiterer Bandbreite geschehen kann. Zum Beispiel dadurch, daß die synchronisierende Welle zusammen mit der gecodeten Welle als weicher Frequenzstrom übermittelt wird, der der Hälfte der Unterbrechungsstellen gleich ist. In dem besonderen hier besprochenen Fall kann eine synchronisierende Schwingung von 1500 Hz benutzt werden, die im Empfänger ausgefiltert wird. Die synchronisierende Schwingung kann dann einen Frequenzverdoppler durchlaufen und nachher in eine rechteckige Wellenform verwandelt werden. Sie wird dann differentiiert und bildet einen Impulszug, der 3ooomal in der Sekunde zur Abtastung der gecodeten Welle wiederholt wird.The reverse voltage oscillation in the receiver must be exactly coded with the one generated by the encoder Pulses must be synchronized in order to always sample the coded oscillation at the right time and discover the coded impulses. For this purpose a synchronizing oscillation is required be transmitted via a special channel, which does not require additional bandwidth can happen. For example by the fact that the synchronizing wave is coded together with the Wave is transmitted as a soft frequency current that is equal to half of the interruption points. In the particular one discussed here In this case, a synchronizing oscillation of 1500 Hz can be used in the receiver is filtered out. The synchronizing oscillation can then pass through a frequency doubler and then transformed into a rectangular waveform. It is then differentiated and forms a train of pulses that is 3ooom times a second for sampling the coded wave is repeated.

Durch kleine Abänderungen können die Schaltungsanordnungen der Fig. 1 und 2 auch zur Übertragung von zwei getrennten codemodulierten Signalen mit Hilfe eines einzelnen Impulszuges brauchbar gemacht werden. In Fig. 1 wird hierzu das Verzögerungsglied 3 durch einen Eingangskreis für das zweite Signal ersetzt. Er hat in diesem Falle keine Verbindung mit dem Eingangskreis 1 für das erste Signal. Jede Signalschwingung wird dann getrennt 3ooomal in der Sekunde abgetastet. Die Amplituden werden dann, wie vorher beschrieben, in dem Ausgangskreis 12 genau kombiniert. Jede der Zahlen, wie z. B. 76, bildet dann in den übermittelten Impulsen mit ihrer ersten Ziffer 7 einen Vertreter der Amplitude des ersten Signals und mit ihrer zweiten Ziffer 6 einen Vertreter der Amplitude des zweiten Signals.By making small modifications, the circuit arrangements of FIGS. 1 and 2 can also be used for transmission of two separate code-modulated signals using a single pulse train can be made useful. In Fig. 1, the delay element 3 is for this purpose by an input circuit replaced for the second signal. In this case it has no connection with input circuit 1 for the first signal. Each signal oscillation is then sampled 3,000 times per second separately. The amplitudes are then precisely combined in the output circuit 12, as previously described. Each of the numbers, such as B. 76, then forms 7 with its first digit in the transmitted pulses a representative of the amplitude of the first signal and with its second digit 6 a representative of the Amplitude of the second signal.

Da jede Signalschwingung nur 3ooomal in der Sekunde abgetastet wird, entspricht die Wiedergabegenauigkeit einer Bandbreite von nur 1500 Hz in jedem Kanal. Es werden aber zwei Kanäle benutzt, die zusammen eine Bandbreite von 3000 Hz benötigen. Wenn eine Bandbreite von 3000 Hz für jeden Kanal erforderlich ist, dann wächst die Unterbrechungsfrequenz auf 6000 Hz, und die Gesamtbandbreite wird auf 6000 Hz anwachsen. In dem Empfänger ist in diesem Falle der einzige Unterschied gegenüber dem Empfänger des erstbesprochenen Falles der, daß das Verzögerungsglied 2."J, der Begrenzer 28, der Mischkreis 29 und das Filter 30 weggelassen sind, so daß die Amplitude der modulierten Impulse, die die beiden Signale trägt, getrennt aus dem Ausgang des Kornbinierungskreises 26 bzw. des Modulators 24 entnommen wird. Die Signalspannungen werden dann getrennt durch Verbindung der nicht gezeigten Tiefpaßfilter, die dem Kreis 30 ähnlich sind, mit dem Ausgang von 26 und 24 wieder aufgedeckt.Since each signal oscillation is only sampled 3ooom times per second, the reproduction accuracy corresponds to a bandwidth of only 1500 Hz in each channel. However, two channels are used which together require a bandwidth of 3000 Hz. If a bandwidth of 3000 Hz is required for each channel, then the interrupt frequency will increase to 6000 Hz and the total bandwidth will increase to 6000 Hz. In the receiver in this case the only difference compared to the receiver of the first discussed case is that the delay element 2. "J, the limiter 28, the mixing circuit 29 and the filter 30 are omitted, so that the amplitude of the modulated pulses which the carries both signals, is taken separately from the output of the combination circuit 26 and the modulator 24. The signal voltages are then separated again by connecting the low-pass filters (not shown), which are similar to circuit 30, to the output of 26 and 24.

Offenbar wird man auch drei oder mehr getrennte Signale in einem einzelnen Impulszug übertragen können, wenn die Geräuschbedingungen die Verwendung von drei oder mehr Gliedern erlaubt.Obviously, one will also transmit three or more separate signals in a single train of pulses can if the noise conditions permit the use of three or more links.

In diesem Falle wird der Geber der Fig. 1 mit zusätzlichen Abzweigungen versehen sein, die ahnlieh den Abzweigungen sind, die die Elemente 3, 4, 7, 10 und 11 enthalten; das Verzögerungsglied wird natürlich durch den entsprechenden Signaleingangskreis ersetzt. Jeder Kippkreis, der 4 entspricht, wird durch einen Impulsgenerator 5 gesteuert, und jede Torröhre, die 10 entspricht, wird Impulse von dem Generator 8 enthalten. Die Abschwächer 11 werden so eingestellt, daß die modulierten Impulse des Zuges, der dem r-ten Kanal entspricht, durch den Faktor M^r-1 abgeschnitten werden, wobei M die Nummer der Amplitudenstufe der Amplitudenskala ist.In this case, the transmitter of Figure 1 will be provided with additional branches which are similar to the branches which contain elements 3, 4, 7, 10 and 11; the delay element is of course replaced by the corresponding signal input circuit. Each tilting circuit corresponding to 4 is controlled by a pulse generator 5 and each gate tube corresponding to 10 will contain pulses from generator 8. The attenuators 11 are set so that the modulated pulses of the train corresponding to the r-th channel are cut off ^{by the factor M r-1} , where M is the number of the amplitude level of the amplitude scale.

Wenn im Empfänger Fig. 2 mehr als zwei Kanäle vorhanden sind, werden die Impulse des Kombinierungskreises 26 natürlich nur ein versetztes Glied haben. Sie werden deshalb noch zwei oder mehr Glieder enthalten, die nacheinander durch Wiederholung des Verfahrens, so oft dies nötig ist, versetzt werden können, durch zusätzliche Schaltungsglieder, die ähnlich den Gliedern 14 bis 16 sind.If there are more than two channels in the receiver Fig. 2, the pulses of the Combination circle 26 of course only have one staggered link. They are therefore still two or contain more links, successively by repeating the procedure as often as necessary is, can be offset by additional circuit elements, which are similar to the elements 14 up to 16 are.

Wenn erwünscht, können in einer Vielkanalanordnung dieser Art die gecodeten Impulse, die die Signale aller Kanäle tragen und am Ausgang des Kreises 12 erscheinen, in eine fortlaufende codierte Schwingung umgewandelt werden, indem sie ein Tiefpaßfilter durchlaufen. Diese Schwingung kann dann im Empfänger codierte Impulse erzeugen.If desired, in a multichannel arrangement of this type, the encoded pulses, the the signals of all channels carry and appear at the output of the circuit 12, in a continuous coded oscillation can be converted by going through a low-pass filter. This vibration can then generate encoded pulses in the receiver.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for the transmission of electrical waves with pulse code modulation, in which the The points in time of the sampling of the signal wave are relatively close together, characterized in that that the transmission takes place by means of a carrier wave which is encoded so that their Amplitude at points in time that are relatively far apart due to a plurality of sampling times assigned signal amplitudes is determined.

2. Application of the device according to claim ι on a multi-channel transmission system, characterized in that the amplitude of the transmitted, coded wave to be determined

409 755/14

Times through the signal wave amplitudes of all channels in the corresponding times is determined.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the signal wave periodically at equal intervals with a scale proportionally fewer steps with a relatively large height is compared that a pulse train with a repetition period that is twice the above intervals, is transmitted that the amplitude of each pulse from an amplitude range with relative large number of amplitudes is selected with relatively small steps and that the selection is based on a particular one Code determined by the signal wave amplitudes in a pair of comparison times is.

4. Device according to claim 1, characterized in that that two identical trains of regularly repeated pulses are generated in the encoder, the amplitudes of which are caused by the signal oscillation according to a given step curve with a finite number of equally high amplitude levels delaying the signal oscillation by half the period of the pulse train and changing the amplitudes by a factor corresponding to the number of steps in the impulses of one impulse train modulated, then combined and passed on to the receiver as combined pulses which generates an oscillation similar to the modulated signal oscillation.

5 .. Application of the device according to claim ι and 3 according to claim 2 on a multi-channel transmission system, in which the signal waves of the channels are sampled periodically, characterized in that regularly repeated Pulses are transmitted and that the amplitudes of the pulses by the instantaneous amplitudes of all channels are determined according to a code at corresponding times.

6. Application of the device according to claim ι and 4 according to claim 2 to a multichannel transmission system, characterized in that a plurality of identical, with 1 to η designated rows of regularly repeated pulses is generated, the amplitudes of which by a corresponding number of signal oscillations according to a given scale , which has a finite number of amplitude steps of constant height, are modulated, after which the amplitudes of the modulated pulses of the r-th pulse series by a factor r-1

(m = number of stages) changed each other

corresponding pulses of all rows are combined and transmitted to the receiver, which builds up the signal oscillation again from the separated pulse series.

7. Device according to claim 4 and application of this device according to claim 6, characterized characterized in that one continuously encoded from the combined pulses at the transmitter Wave is derived and transmitted and that the combined pulses from the receiver of the coded wave can be recovered.

8. decoder for a device according to claim 4, characterized in that from the combined pulses one corresponding to the step-modulated amplitudes of the pulses of the a pulse series frequency-modulated oscillation is generated, one by half Period of the auxiliary pulse series delayed in relation to the two identical pulse series so far amplitude-modulated that the maximum of the amplitude change corresponds to an amplitude step of the given step curve, whereupon a difference series formed from the combined pulse series and the auxiliary pulse series So whose pulse amplitudes are made equal to those of the auxiliary pulse series, to the pulses of the delayed auxiliary pulse series are added and finally fed to a low-pass filter, that generates an oscillation similar to the signal oscillation.

1 sheet of drawings