DES0043856MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 9. Mai 1955 Bekanntgemacht am 16. August 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
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 zwecke
mäßig demselben Träger auf moduliert. Als Unter-
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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 -j- 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 90°-Phasensprünge eine unerwünschte zusätzliche
rhythmische Störung des Taktpulses ergeben, wenn im Übertragungssystem oder auf dem Übertragurtgsweg
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 2. 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 usAv. 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.) anschwingen
kann, so daß der Ansatz des Synchronisationsphasensprünges 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 iSendeanördnung 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 L4 und zum
anderen die in dem Verstärker 9 entsprechend verstärkten einzelnen Nachrichten zugeführt. Die
Nachrichten selbst erhält dieser Verstärker über die einzelnen Richtleiter R 1.
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
5 zugeführt wird, liegt die andere ' Spannung U 2 unmittelbar an einem Eingang der
Gabelschaltung 6. Innerhalb des Modulators 5 wird die Spannung U 1 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 U ι 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
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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 U 1 darstellende
Vektor schrumpft zusammen und wächst in die entgegengesetzte Richtung, bis er die Größe Ui'
besitzt. In dem Moment, in dem er aber diese Größe Ui' 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 [/3 als geometrische Summe von Ui
und U 2, die nun von rechts nach links entsprechend der Veränderung von U 1 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 Sägezahnstrom 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:
(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 L 1 und C 1 aufgebaut. Die Trägerspannung
für den Modulator 5 wird unmittelbar durch eine symmetrische Wicklung der Schwingkreisspule
L1 abgenommen. In Reihe mit dem Schwingkreiskondensator C1 liegt ein verhältnismäßig
kleiner Widerstand Wx, 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
L1 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 L 1 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 Ü2 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 V2 liegt ein
eigener frequenzbestimmender Schwingkreis C 3, 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 W 2 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
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Leitung L 3 dazu benutzt wird, eine Synchronisation zwischen dem Nachrichtenverteiler und dem
zu erzeugenden Sägezahn aufrechtzuerhalten.
Der am Schirmgitter der zuletzt beschriebenen Röhre V2 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 W 5 und W6, kann eine Sägezahnspannung,
die symmetrisch zur Nullinie liegt, abgenommen werden. Diese Sägezähnspannung
wird dann, wie bereits erläutert, dem Modulator 5 zugeführt.
Die der Gabelschaltung zu entnehmende resultierende Spannung, die bereits zu genau vorgegebenen
Zeiten jeweils einen o,oo-Phasensprung in
nur einer Richtung ausführt, wird anschließend dem Modulator 8 zugeführt. Diesem Modulator
werden über die Klemmen K 3, K4 die zu übertragende Nachricht bzw. die zu übertragenden
Nachrichten zugeführt. Die Klemmen K 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 Leitungsfilter
11, 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
o,oo-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, synchron
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 Empfangsverteilers
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 8c 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.
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
21 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-
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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 Röhre V12, die gleichzeitig so geschaltet
ist, daß der verstärkte Wechselstrom in der Amplitude begrenzt wird. Der Zwischenübertrager
Ü 3 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 if 15 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 V6 besteht, verbunden.
Am Steuergitter dieser Röhre V6 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 V7 und als frequenzbestimmendes
Glied die Spule L 5 und den Kondensator C 6 besitzt. Von der Sekundärwicklung des Übertragers
US, auf dem sich auch die Spule L5 befindet,
wird nicht nur die dem Steuergitter der Röhre V 7 zuzuführende Rückkopplungsspannung abgenommen,
sondern es wird gleichzeitig eine nachgeschaltete Röhre V13 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 K 9 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-Kg und K 10 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 V11 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 Vn über ein Verzögerungsnetzwerk auf
eine zweite, im übrigen gleichartige bistabile Kippschaltung mit der Röhre V 10 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 V9 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 Cg 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 Taktpulsübertragers Ü6 angeordnet. Dieser Übertrager überträgt
die bereits obenerwähnten kurzen Anoden-Stromimpulse der Röhre V6 (als Taktpulse). Durch
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jeden Impuls des Taktpulses werden beide Triodensysteme der Röhre Vg kurzzeitig stromdurchlässig.
Ist in diesem Zeitpunkt gerade die positive Halbperiode der über den Kondensator C io 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 denKondensator
Cii positiv oder negativ auf.
Ist während eines Teils der Taktimpulsdauer die positive und während des übrigen Teils der Taktimpulsdauer
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 positi ve 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, C6 liegt die Anoden-Kathoden-Strecke
der Röhre V 8. Von einer Differentialwicklung des Übertragers Ü$ wird ein Teil der Schwingkreisspannung
abgenommen und durch eine Widerstandskondensatorkombination um 900 in der Phase
gedreht und so auf das Gitter der genannten Röhre V8 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 jf 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 Cn zu erreichen, darf dessen Kapazität
nicht zu groß sein. Dadurch besteht die Gefahr, daß über den endlichen Widerstand der Röhre ViO
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 C 12 erreicht
werden, der laufend über den Widerstand W12 einen Teil der Ladung vom Kondensator C 11 übernimmt.
An diesem Kondensator C12 entsteht somit über einige Zeit gemittelt die gleiche Spannung,
die auch der Kondensator Cn 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 Taktimpulsen an sich an beliebiger
Stelle liegen.
Bei der Erläuterung des Senders wurde ein Verfahren angegeben zur Erzeugung eines o,o°-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. 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 Erzeugung von gleichsinnig fortschreitenden 900-
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S 43856 VIII a/21a1
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 Ü7, andererseits nach ao°-Drehung
der Phase im Phasendreher 81 der Primärwicklung des Übertragers £78 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 Ui
in Fig. 9), unter der Voraussetzung, daß das Richtleiterpaar Ri, 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 Rs, Rd 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 als drittes Stadium der Steuergleichstrom über das Gleichrichterpaar i?3, R 4
geleitet, so gibt Wicklung II von Ό 7 die Trägerspannung an Wicklung 3 von Üg. Da die Verbindungsleitung
gekreuzt ist, erscheint die Trägerwechselspannung um i8o° gedreht am Übertrager
Üg (Spannungsvektor [/3 in Fig. 9). Schließlich können durch einen Steuergleichstrom noch die
Gleichrichter R7 und R& durchlässig gemacht werden; dann wird die in 81 schon um 900 vorgedrehte
Trägerspannung durch die Kreuzung in der Verbindungsleitung von R7, 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 V17) vorgesehen. Die Wirkungsweise
einer solchen Kette ist an sich bekannt. Die Kette ist durch eine entsprechende Verbindungsleitung
von Röhre V17 nach Röhre V 14 in Ring geschaltet,
d.h., wenn die Zündung bis zur Röhre V17 durchgelaufen ist, zündet anschließend wieder die
Röhre V14. Die Zündung wird durch die zu übertragenden
Takt- oder Synchronisierimpulse, die an der Klemme K 16 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 V17 sind im
wesentlichen die beiden Widerstände W7 und W8
für das Löschen der Röhren wirksam. Ist zu einem Zeitpunkt die Röhre V14 gezündet, so fließt der
Anodenstrom über Wi, W2 dann vom Mittelabgriff
der Wicklung I je zur Hälfte über die beiden Richtleiter Ri und R2 zur Wicklung 1 (von Üg)
über die Röhre V14. Dieser Anodenstrom bildet
dabei den Steuergleichstrom für Ri und R2. Über die hohen Widerstände Wio bis W12 gelangt eine
Sperrspannung an die Richtleiter i?3 bis R8, die im wesentlichen durch den Spannungsabfall des
Steuergleichstroms am Widerstand W8 und am Richtleiterpaar R 1, R2 entsteht. Ein kleiner Strom
über Wg bildet dabei lediglich einen vernachlässigbaren Nebenschluß zum Steuergleichstrom in W 8,
Ri und R2. Wenn dann nacheinander die weiteren
Röhren der Zählkette zünden, nimmt der Steuergleichstrom in entsprechender Weise seinen Weg
über die Gleichrichterpaare i?5, R6-R2, R4-R7,
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 1 bis U4,
immer genau zum Zeitpunkt eines über die Klemme K 16 zugeführten Taktimpulses.
Claims (14)
1. 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. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trägerfrequenz jeweils ein Phasensprung von 900 in einer Sprungrichtung aufmoduliert
wird.
3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Träger zwischen den einzelnen Synchronisationsphasensprüngen wieder stetig zurückgedreht
wird.
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. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch ι bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung
auf ein Multiplex-Pulsmodulations-Telegrafieverfahren, wobei zur Pulsmodulation der einzelnen Telegrafienachrichten Phasensprünge
von i8o° Verwendung finden, die dem Träger zwischen den Synchronisationsphasen-Sprüngen
aufmoduliert werden.
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N
6. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch
ι bis S, dadurch gekennzeichnet, daß von den Synchronisationsphasensprüngen innerhalb
des Empfängers Synchronisationsimpulse abgeleitet werden.
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. 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. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
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. 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. 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. 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. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung jeweils eines 9O°-Phasensprunges die Amplituden der beiden
um 900 gegeneinander verschobenen Ausgangsspannungen des Generators vorzugsweise gleich
groß gemacht werden.
14. Verfahren nach. Anspruch 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines jeweils zwischen den einzelnen Phasensprüngeii
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
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