DEP0027702DA - Empfangseinrichtung für zeitmodulierte Zeichenimpulse - Google Patents

Description

Hazeltine Corporation, Washington D,C. (Vereinigte Staaten

von Amerika)

Empfangseinrichtung für zeitraodulierte

Zeichenimpulse,

Die Nachrichtenübermittlung mittels zeitmodulierter Zeichen impulse erfolgt in der weise, dass an der Sendestelle sich periodisch wiederholende Spannungsimpulse erzeugt werden und deren breite bezw» gegenseitiger Abstand entsprechend den Augenblickswerten eines i>iodulierzeichens geändert wird« ^wg-4®^^@^@a®aÄ Hplofrot di 1 i Mit diesen Impulsen wird dam eine trägerfrequente Schwingung in der üblichen "«eise moduliert und die modulierte Schwingung wird daraufhin zur Empfangsstelle übertragen, wo aus der modulierten Trägerschwingung erst durch gewöhnliche Demodulation die Impulsreihe und aus dieser durch Zeitmodulation das Modulationszeichen abgeleitet wird.

In derartigen Einrichtungen sind die zeitmodulierten Impulse im Empfänger einer durch niederfrequente Geräuschkomponenten verursachten Verzerrung ausgesetzt, welche die Amplitude der Impulse verändert und dadurch die Vorderflanke und die Rückflanke der Impulse in entgegengesetzten Richtungen verschiebt, während die Mitte der Impulse zeitlich unverändert bleibt. Da nun die üblichen Empfangseinrichtungen das Modulationszeichen aus einer der beiden Flanken der Impulse ableiten, sind diese Einrichtungen gegen solche Störgeräusche sehr empfindlich und bewirken eine Verzerrung des I'iodulationszeichens,

Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Empfangsgerätes zum Empfang zeitmodulierter Zeichenimpulse, welches das Modulationszeichen aus der Mitte der Impulse ableitet und daher die«tahdie vorgenannten Störgeräusche ι verursachten

Verzerrungen vermeidet«

Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass im Empfangsgerät von den zeitmodulierten Impulsen des Eingangszeichens zwei Spannungen abgeleitet werden, von welchen die eine mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Vorderflanke der

ejLeicken

Impuls® und die andere im «@ib«a Sinne mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Rückflanke der Impulse veränderlich ist, und dass die beiden genannten Spannungen miteinander vereinigt das demodulierte Ausgangszeichen ergeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Fig, la zeigt einen Sender zum Senden zeitlich modulierter Impulse, Fig, Ib einen erfindun^sgemäss ausgebildeten Empfänger zum Empfang solcher Impulse, die Fig. 2a und 2b sind zur Erläuterung der Wirkungsweise der vorgenannten Einrichtung dienende ImpulsdarStellungen, die Fig. 3 und 5 zeigen andere Ausführe ungsformen der erfxndungsgemässen Empfangseinrichtung, während die Fig. k und 6 zur Erläuterung der "Wirkungsweise dieser Einrichtungen dienende Diagramme darstellen.

Der in Fig. la dargestellte Sender enthält eine modulierende Zeichenquelle 10 und einen daran angeschlossenen Zeitmodulator 11, welcher über einen Impulsgenerator 13, einen Impulsmodulator 14, einen Trägerfrequenz-Schwingungserzeuger 15 und einen Abstimmkreis 16 mit der Antenne 12 verbunden ist. Das von der Zeichenquelle 10 gelieferte Modulationszeichen wird im Modulator 11 verstärkt und beeinflusst dann eine Betriebsgrösse des Impulsgenerators 13, beispielsweise seine Vorspannung in der Art, dass sich eine Reihe von Impulsen ergibt, welche entsprechend einem Augenblickswert des Modulationszeichens, beispielsweise entsprechend der Amplitude dieses Zeichens, zeit-

moduliert sind. Die zeitmodulierten Impulse_? von welchen einer durch die Kurve A der Fig„ 2a dargestellt ist, werden im Modulator 14 verstärkt und zur Impulsmodulation der Schwingungen des Trägerfrequenz-Schwingungserzeugers 15 verwendet. Dieser Schwingungserzeuger ist vorteilhaft so beschaffen, dass er einen Ausgangsimpuls mit rechteckiger Hüllkurve liefert_? wie er beispielsweise durch die Kurve B der Fig, 2a dargestellt ist, Da es zur Verminderung von Seitenbandinterferenzen vorteilhaft ist, Impulse mit schräg abfallenden Flanken auszusenden, ist der Abstimmkreis 16 so ausgebildet, dass er jedem Impuls die durch die Kurve C der Fig. 2a dargestellte trapezförmige Gestalt gibt, Die Flankenbreite der Impulse macht zweckmassig einen verhältnismässig grossen Teil, beispielsweise ein Drittel der ganzen Impulsdauer aus, damit die Bandbreite so klein wie möglich wird.

Die in Fig, Ib dargestellte crfJ.ndungsgemasse Empfangseinrichtung besteht aus einem mit der Antenne 20 verbundenen Abstimmkreis 21, an welchen ein Verstärker 22, ein Amplitudendemodulator 23 und ein Impulsformer 24 angeschlossen ist« Dieser Impulsformer besteht aus einen ein - oder mehrkit&figen Verstärker, dessen eine Stufe derartige Betriebsspannungen erhält, dass sie diejenigen Teile der Impulse, deren Amplitude einen gewissen unteren wert nicht erreicht bezw« einen gewissen oberen jvert überschreitet, unterdrückt bezw, abschneidet_? sodass also der Impulsformer nur die mittleren Amp?„?tuden der Impulse durchlässt. Dem Verstärker 22 wird vom Demodulator 23 über die Leitung 25 eine die Verstärkung selbsttätig regelnde Spannung

zugefuhrt, An den Impulsformer 24 sind in Parallelschaltung -de-

zwei Zei-^nodulatoren 2ό und 27 angeschlossen, von welchen der

eine zur Erzeugung einer von der Zeitmodulation der Vorder-

der Impulse
flanke/abhängigen Spannung und der andere zur Erzeugung einer von der Zeitmodulation der Rückflanke der Impulse abhängigen Spannung dient* Jeder dieser Demodulatoren enthält einen Differenzierkreis, welcher im Verhältnis zur Zeitdauer der Impulsflanken kurze Spannungsimpulse liefert. Die beiden Differenzierkreise können auch durch einen einzigen, im Impulsformer 24 vorgesehenen Differenzierkreis ersetzt werden, der beide Demodulatoren. speist. Diese Demodulatoren sind mit einem Mischkreis 28 verbunden, an welchen ein Lautsprecher 29 zur Wleder-

s ich

gäbe des/im Mischkreis ergebenden resultierenden Modulationszeichens angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Die von der Antenne 20 empfangenen, der Kurve C der Fig. 2a entsprechenden zeitmodulierten Impulse werden durch den Verstärker 22 verstärkt und gelangen dann in den Amplitudendemodulator 23, in welchen*sich gleichgerichtete Impulse ergeben, wie sie durch den voll ausgezogenen und den mit gestrichelten Linien gezeichneten Teil der Kurve A der Fig, 2b dargestellt sind. Diese Impulse werden durch von den vorhergehenden Stufen des Empfängers oder von sonstigen Stellen herrührenden Störwirkungen, beispielsweise Röhrge^AuagAaa, Netzbrummen und dergl, beeinflusst. Eine gewisse Art dieser Störgeräusche, beispielsweise die niederfrequenten Seitenbandkomponenten irgend einer Geräuschspannung, kann den Impulsen überlagert sein und kann infolgedessen ihre Amplitude und ihre

Weise

Zeitdauer in unerwünschter fcrt'Äawf ändern. Ein typisches Beispiel eines solchen Impulses mit überlagerter Störspannung zeigt der gestrichelt gezeichnete Teil N der Kurve A der Fig„2b,

Wie ersichtlich, bewirkt die Störspannung eine etwa gleich gresse Verschiebung der Vorderflanke und der Riickflanke des Impulses in einander entgegengesetzten Richtungen, d.h. die Vorderflanke des Impulses ist zeitlich vorgeschoben und seine Riickflanke ist zeitlich verzögert. Es ist daher offenbar, dass eine Spannung, welche lediglich von einer der Impulsflanken abgeleitet ist, durch die Störspannung beeinflusst erscheint.

Der Impulsformer 24 liefert nun infolge seiner den Impuls auf die dxch die Linien 0-0 hezw, P-P dargestellten Amplituden

begrenzenden Wirkung den durch die Kurve B der Fig. 2b darge- \/oh

stellten Impuls^annähernd rechteckiger Form, Der voll ausgezogene Teil der KurTe bezieht sich auf einen ungestörten Impuls, während der gestrichelt gezeichnete Teil einen durch StUrspannungen gestörten Impuls darstellt. Der Zeitdemodulatof 26 erzeugt ■·.·.. ' mittels Differenzierung dieser rechteckigen Impulse Spannungsimpulse sehr kurzer Dauer, welche den Vorderflanken der Ausgangsimpulse des Amplitudendemodulators entsprechen und liefert gleichzeitig durch Demodulation der vorgenannten Spannungsimpulse ein Ausgangszeichen, welches sich entsprechend dem Zeitpunkt des Erscheinens der zeitmodulierten Vorderflanken der genannten Ausgangsimpulse ändert, und zwar proportional zur zeitlichen Verschiebung dieser Flanken, Dieses Ausgangszeichen entspricht also im wesentlichen dem von der Zeichenquelle 10 des in Fig, la dargestellten Senders gelieferten Modul at ion s ζ eichen, In derselben .veise erzeugt der Zeitdemodulator 27 Spannungsimpulse sehr kurzer Dauer, welche den Rückflanken der Ausgangsimpulse des Amplitudendemodulators entsprechen und liefert gleichzeitig durch Demodulation dieser Spannungsimpulse ein Ausgangsζeichen, welches sich entsprechend

dem Zeitpunkt des Erscheinens der zeitmodulierten Rückflanken der genannten Ausgangsimpulse ändert, und zwar ebenfalls proportional zur zeitlichen Verschiebung dieser Flanken und in demselben Sinne, in welchem die Änderung des Ausgangszeichens des Zeitdemodulators 26 in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Erscheinens der Vorderflanken der Ausgangsimpulse des Amplitudsndemo-/lulators erfolgt, Auch dieses Ausgangszeichen entspricht im wesentlichen dem Modulationszeichen der Zeichenquelle 10 des Senders.

Beide Kusgaagszeichen gelangen zum Mischer 23 und ergeben dort durch ihre Vereinigung ein dem Ausgangszeichen der Zeichenquelle 10 genau entsprechendes, resultierendes Modulationszeichen, Da die Ausgangszeichen der beiden Zeitdemodulatoren 26 und 27 den Mischer in demselben Sinne beeinflussen^ uird bei ihrer Vereinigung die Einwirkung der Störspannungen auf die Breite der Ausgangsimpulse des Amplitudendemodulators 23 beseitigt, sodass das resultierende Modulationszeichen im wesentlichen der durch die Storspannungen unbeeinflussten zeitlichen Verschiebung des mittleren Teiles der zeitmodulierten Impulse des Amplitudendemodulators proportional ist und der Lautsprecher 29 infolgedessen die Zeitmodulation richtig wiedergibt.

Die Anordnung gemäss Fig, 3 enthält ebenfalls einaa dem Impulsformer 24 der vorbeschriebenen Anordnung gleichen Impulsformer 30, der die ihm vom vorgeschalteten Teil der Anordnung zugefiihrten Impulse der durch die Kurve A der Fig, 2b darge-

Amplitude stellten Form in rechteckige Impulse konstanter _:J umformt, wie es die Kurve A der Fig. 4 zeigt» An den Impulsformer 30 schliesst sich ein zweiter Impulsformer 31 an, der aus einem Tiefpassfilter mit linearer Phasencharakteristik bestehen kann

und die ihm zugeführten rechteckigen Impulsä in die durch die Kurve B der Fig« 4 dargestellten abgerundeten Impulse umformt. Die gestrichelten Teile der vorgenannten Kurven A und B stellen durch Storspannungen in ihrer Breite veränderte Impulse dar. Die Mitte der abgerundeten Impulse ( Fig, 4, Kurve B) ist gegenüber der Mitte der rechteckigen Impulse (Fig, 4, Kurve A) um eine konstante Zeitspanne t«-t, verschoben, welche grosser ist, als die Zeitdauer t«-t jedes rechteckigen Impulses, Wie aus der Kurve B der Fig, 4 ersichtlich ist, beeinflusst die Stärspannung wohl die Amplitude der abgerundeten Impulse, verursacht aber keine zeitliche Verschiebung dieser Impulse, Der Impulsformer 31 ist an einen Differenzierkreis 32 angeschlossen; welcher sowohl von der Vorderflanke als auch von der Rückflanke jedes Impulses je einen Impuls ableitet, wobei diese Impulse entgegengesetzte Polarität haben, Die von diesen zusammengehörigen Impulsen gebildeten Impulspaare, die durch die Kurve C der Fig. 4 dargestellt sind, gelangen in einen Impulsbeschneider 33, der diejenigen Teile der Impulse unterdrückt, welche einen vorbestimmten positiven bezw, negativen Amplitudenwert überschreiten, sodass sich die durch die Kurve D der Fig. 4 dargestellten rechteckigen Impulse ergeben, welche keine Beeinflussung durch die Störspannung aufweisen* Der an den Impulsbeschneider angeschlossene Differenzierkreis 34 leitet von diesen rechteckigen Impulspaaren drei überaus kurze Impulse ab, wie sie durch die Kurve E der Fig, 4 dargestellt sind, Der

,Mittlere dieser Impulse hat die grösste Amplitude und eine der Polarität der beiden anderen Impulse entgegengesetzte Polarität» Infolgedessen liefert der Impulswähler 35, der nur für den mittleren Impuls negativer Polarität empfindlich ist, einen

durch die Kurve F der Fig, 4 dargestellten Ausgangsimpuls, welcher zeitlich der Mitte des durch den Impulsformer 31 erzeugten abgerundeten Impulses entspricht, Aus diesem Ausgangsimpuls wird dann im Zeitdemodulator 36 ein Modulationszeichen abgeleitet, welches der Zeitmodulation der empfangenen Impulse entspricht, jedoch von dtorspannungen im wesentlichen unbeeinflusst ist. Dieses Modulations zeich en wird im Gerät 37 in -Ψητι oder in eine andere nützliche .Energieform umgewandelt«

In der Anordnung gemäss Fig. 5 ist an den dem Impulsformer 30 der vorstehend beschriebenen Anordnung entsprechenden Impuls former 50 eine Differenzierkreis 51 angeschlossen, der aus den durch die Kurve A der Fig, 6 dargestellten rechteckigen Ausgangsimpulsen des Impulsformers je zwei kurze Impulse der durch die Kurve B der Fig, 6 dargestellten Form ableitet, von welchen der eine der Vorderflanke und der andere der Riickflanke des rechteckigen Impulses entspricht, Da die Zeitdauer t-,-t. eines durch Storspannungen beeinflussten, gestrichelt gezeichneten rechteckigen Impulses grosser ist, als die Zeitdauer t₂-teines von Stör-spannungen unbeeinflussten, voll ausgezogen gezeichneten rechteckigen Impulses, sind die dem gestörten Impuls entsprechenden beiden Impulse der Kurve B weiter auseinander, als die dem ungestörten Impuls entsprechenden beiden Impulse,

An den Diffarenzierkreis 51 sind zwei Impulserzeuger 52 und 53 angeschlossen, welche überdies auch mit einem weiteren Impulserzeuger 54 in Verbindung stehen. Der Impulserzeuger 54 erzeugt im Verhältnis zur Zeitdauer der übertragenen Impulse lange Steuerimpulse von der Zeitdauer t -t, und ist so syn-

haben chronisiert, dass seine Impulse dieselbe Viederholungsfrequenz/,

des
wie die vom Impulsgenerator 13/in Fig. 1 dargestellten Senders

erzeugten Impulse, Die Zeitdauer der Impulse des Impulserzeugers

Ist

54 ist so bemessen, dass sie etwas grosser trer, als der Bereich der Eeitmodulation der übertragenen Impulse, Die Impulserzeuger 52 und 53 werden durch diese langen Impulse und durch die ihnen zeitlich entsprechenden, übertragenen Impulse so erregt, dass sie je einen Impuls erzeugen, dessen Vorderflanke zeitlich mit dem Anfangspunkt der Vorderflanke des langen Impulses zusammenfällt, wobei die Rückflanke des von dem Impulserzeuger 52 erzeugten Impulses zeitlich der Vorderflanke des übertragenen Impulses und die Rückflanke des von dem Impulserzeuger 53 erzeugten Impulses entgegengesetzter Polarität zeitlich der Rückflanke des übertragenen Impulses entspricht» Zu diesem Zwecke ist die positive Ausgangsklemme des Impulser zeugers 54 mit der positiven Erregerklemme des Impulserzeugers 53 und die negative Ausgangsklemme des Impulserzeugers 54 mit der negativen Erregerklemme des Impulserzeugers 52 verbunden, während die positive Unterdrüdkungsklemme des Impulserzeugers 52 und die negative Unterdrückungsklemme des Impulserzeugers 53 mit dem Differenzierkreis 51 in Verbindung stehen. Das durch die Impulserzeuger 52 und 53 erzeugte Impulspaar ist durch die KurvenC und D der Fig, 6 dargestellt. Die Zeitdauer dieser Impulse beträgt jepachdem, ob es sich um einen ungestörten oder um einen gestörten Impuls handelt, t -tg bezw, t -t^,

oder t -t, bezw» t -t, .
öl 0 /f

Die Ausgangsimpulse der Impulserzeuger 52 und 53 gelangen in einen Mischer 53, in welchem sie zu dem durch die Kurve E der Fig. 6 dargestellten, zusammengesetzten Impuls vereinigt werden, Dieser zusammengesetzte Impuls wird dann in einem Summierkreis 55 zu dem durch die Kurve F der Fig. 6 dargestellten

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Impuls integriert,, Dieser Impuls wird im Zeitpunkt t^ dadurch beendet, dass der vom Impulserzeuger 54 erzeugte lange Steuerimpuls, dessen Zeitdauer t -t, ist, im Zeitpunkt t^ einen mit dem Summierkreis verbundenen Entladekreis 57 leitend macht, so dass der Summierkreis sich über diesen Entladekreis entlädt.

Fig» 6 zeigt, dass der Flächeninhalt der von der Kurve E eingeschlossenen Fläche durch die auf die empfangenen Impulse einwirkenden Störspannungen nicht beeinflusst wird, denn durch die Störspannung wird der Flächeninhalt der den ersten Teil des zusammengesetzten Impulses darstellenden Fläche um denselben Betrag vermindert, um welchen der Flächeninhalt der den zweiten Teil des zusammengesetzten Impulses darstellenden Fläche vergrössert wird, Die Störspannungen ändern demnach nur die Steilheit und die Zeitdauer der die beiden Teile des zusammengesetzten Impulses darstellenden schrägen Flanken des durch die Kurve F dargestellten summierten Impulses, verändern aber nicht die von der Kurve F eingeschlossene Fläche. Andererseits ist die iunplitude des durch die Kurve F dargestellten Impulses direkt proportional dem Mittel aus der Zeitdauer der durch die Kurven C und D dargestellten beiden Impulse und die Zeitdauer dieser Impulse wird durch den Zeitpunkt des Erscheinens der der Vorderflanke und der Riickflanke des übertragenen Impulses entsprechenden kurzen Impulse der Kurve B bestimmt, sodass also die sich in einer Vor- oder Rückverschiebung des durch die Kurve A dargestellten übertragenen Impulses äussernde Zeitmodulation dieses Impulses eine entsprechende Verminderung oder Vergrösserung der Amplitude des resultierenden Impulses der Kurve F zur Folge hat»

Die sich im Summierkreis 55 ergebenden resultierenden

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Impulse veränderlicher Amplitude werden im Summierkreis mittels Vorrichtungen, welche in erster Linie für die maximale Amplitude der Impulse empfindlich sind, ge^lättet^ und das sich so ergebende Modulationszeichen wird schliesslich im Gerät 56 in rPw» oder in eine andere geeignete Energieform umgewandelt. Die Erfindung ist sowohl auf diejenige Art der Zeitmodulation anwendbar_? bei welcher die Impulse im ganzen gegensei ti,cy zeitlich verschoben werden, als auch auf diejenige Art, bei welcher die Zeitmodulation durch Veränderung der Impulsdauer mittels zeitlicher Verschiebung der einen Flanke der Impulse ~ jedoch nicht beider Flanken in entgegengesetzten Richtungen - erfolgt,, Anstelle der beschriebenen Sinkanalübertragung kann natürlich in derselben "Weise auch eine Mehrkanalübertragung mit Zeitteilung zwecks gleichzeitiger Uebermittlung mehrerer Nachrichten angewendet werden.

Claims (1)

1. - 12 Patentanspi üche:

   1, Empfangseinrichtung für zeitmodulierte Zeichenimpulse, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr von den zeitmodulierten Impulsen des Eingangs zeichens zwei Spannungen abgeleitet werden, von welchen die eine mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der

   gLeuhen

   Vorderflanke der Impulse und die andere im eeS-fe« Sinne mit dem Zeitpunkt des Erscheinens der Rückflanke der Impulse veränderlich ist, und dass die. beiden genannten Spannungen mit-

   deviwt wenden, dxh slc
   einanderVvereinigtKdäs demodulierte Ausgangszeichen ergeben»

   2, Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Spannungen der zeitlichen Verschiebung der Impulsflanken proportional -oi sind.

   3, Empfangseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse

   der Ableitung der genannten beiden Spannungen aus ihnen in rechteckige Impulse umgeformt werden*

   4« Empfangseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Spannungen durch Zeitdemodulation von Impulsen erzeugt werden, welche sich durch Differenzierung der rechteckigen Impulse ergeben,

   5, Empfangseinrichtung nach einem oder menreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerimpulse erzeugt werden, deren Wiederholungsfrequenz etwa gleich derjenigen der Impulse des Eingangs^; lichens ist, während ihre Zeitdauer den Bereich der Zeitmodulation der Impulse des Eingangszeichens übersteigt, und dass diese Steuerimpulse die Erzeugung von mit ihnen gleichzeitig einsetzenden Impulspaaren herbeiführen, wobei der eine Impuls jedes Impulspaares beim Erscheinen der Vorderflanke und der andere beim Erscheinen der Rückflanke

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   des wahrend der Zeitdauer des Steuerimpulses empfangenen zeitmodulierten Impulses beendet wird, worauf diese beiden Impulse

   sich

   miteinander vereinigt werden und der/so ergebende zusammengesetzte Impuls integriert wird,

   6, Empfangseinrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu rechteckigen Impulsen umgewandelten zeitmodulierten Impulse des Eingangszeichens in abgerundete Impulse umgeformt werden, deren Scheitelpunkts gegenüber der Mitte der rechteckigen Impulse um eine konstante Zeitspanne

   Sind nndel&ß/
   verscnoben äefc, wes^a-ia^aus diesen abgerundeten Impulsen je

   zwei einander unmittelbar folgende Inpulse einander entgegengesetzter Polarität abgeleitet werden und durch anschliessende Differenzierung dieser Impulse «««r de«- Scheitelpunki^de^ abgerundeten Impulse^ zeitlich entsprechende^ spitze^ Impuls^ erzeugt ww^wWa

   7, Empfangseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Tiefpassfilter mit linearer Phasencharakteristik zur Erzeugung der abgerundeten Impulse.