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Einrichtung zur Aussiebung von Impulsen auf Grund der Impulsbreite
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Impulssysteme und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Unterdrückung jener Impulse einer impulsmodulierten Welle, die sich hinsichtlich ihrer Breite von einem gewünschten Impuls unterscheiden.
In einem nicht zum Stande der Technik gehörenden älteren Vorschlag werden Verfahren und Mittel zu einer derartigen Siebung einer mit Impulsen verschiedener Breite modulierten Welle behandelt, dass in dieser impulsmodulierten Welle alle Impulse beseitigt werden, die grössere oder kleinere Breite als ein gewünschter Impuls haben. Nach diesem Verfahren werden die Impulse der gewünschten Breite dadurch ausgesiebt, dass zunächst alle Eingangsimpulse differenziert werden ; man erhält auf diese Weise spitze Impulse, die den Vorder-und Hinterflanken der Eingangsimpulse entsprechen. Die spitzen Impulse, die von den Vorderflanken abgeleitet warden, j entgegengesetztepolaritätwied-eve flanken abgeleiteten spitzen Imiulse.
Le zuerst genannten spitzen Impulse wirken auf einen
Impulsgenerator, der Impulse mit einer Breite erzeugt, welche mit der Breite der gewünschten
Impulse übereinstimmt. Die Ausgangsimpulse des
Impulsgenerators werden ebenfalls differenziert, to dass wieder zwei Reihen spitzer Impulse mit entgegengesetzter Polarität entstehen, von denen die eine den Vorderflanken und die andere den
Hinterflanken der Ausgangsimpulse des Impuls- generators entspricht. Diejenige Reihe spitzer
Impulse, die von den Hinterflanken der zu siebenden Eingangsimpulse abgeleitet wird, und jene Reihe spitzer Impulse, die von den Hinter- flanken der Impulse des Impulsgenerators ab- geleitet wird, werden hierauf zusammengesetzt und wirken auf ein Amplitudensieb, welches je- weils nur bei zeitlicher Koinzidenz zweier solcher spitzer Impulse durchlässig ist.
Nach einem anderen älteren Vorschlag zur Impulsbreitensiebung wird zunächst eine Abkappung der impulsmödulierten Welle vorgenommen, so dass die Impulse derselben bei einer bestimmten Amplitude begrenzt werden.
Sodann wirkt uie Welle auf einen Schwingkreis (LC-Kreis), der auf jene Frequenz abgestimmt ist, deren Periodendauer dem doppelten Betrag der gewünschten Impulsbreite entspricht. Die Vorder-und Hinterflanken der Impulse stossen diesen abgestimmten Schwingkreis zu gedämpften Eigenschwingungen an. Die erste Halbschwingung des resultierenden gedämpften Schwingungszuges, welche der Hinterflanke des die Eigenschwingung anstossenden Impulses folgt, hat bei einem gewünschten Impuls wesentlich grössere Amplitude als die analoge Halbschwingung bei Impulsen grösserer oder kleinerer Breite. Dieses Verhalten ist darin begründet, dass die Impulse grösserer oder kleinerer Breite nicht der Abstimmfrequenz des Kreises entsprechen.
Aus der vorhergehenden Erläuterung ist verständlich, dass die Amplitude der erzeugten resultierenden Halbschwingung vom Verhältnis der Breite des betreffenden Impulses zur Periodendauer der Abstimmfrequenz des Kreises abhängt.
Durch Abstimmung des stosserrcjten Kreises auf jene Frequenz, deren Periodendauer der doppelten Breite des gewünschten Impulses ent- spricht, erhält man daher für den gewünschten
Impuls die stärkste Halbschwingung. Die Halb- schwingungen, welche den Impulsen mit grösserer oder kleinerer Breite entsprechen, sind also schwächer als die den gewünschten Impulsen entsprechenden Halbschwingungen. Mit Hilfe eines Amplitudensiebes mit geeigneter Ansprech- schwelle können daher die den gewünschten
Impulsen entsprechenden Halbschwingungen von den Halbschwingungen der Impulse grösserer und kleinerer Breite getrennt werden.
Ein Mangel der vorstehend beschriebenen Ein- richtung zur Impulsbreitensiebung, die sich ansonsten durch ihre Einfachheit auszeichnet, liegt darin, dass sie jeweils erst nach Abklingen der von einem Impuls angestossenen Schwingungen für die Siebung nachfolgender Impulse bereit ist, also nicht bei beliebig kurzen Impulsabständen verwendet werden kann. Der Ausschwingvorgang lässt sich zwar verkürzen, wenn man die Kreis-
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Schwingkreises auch die Genauigkeit der Breitensiebung.
Gemäss der Erfindung wird dieser Mangel dadurch behoben, dass quer zu dem Schwingkreis,
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ein von den einzelnen Impulsen gesteuerter niedriger Nebenschlusswiderstand vorgesehen wird, welcher infolge seiner Steuerung während der Dauer eines jeden Impulses unwirksam ist, so dass sich der Schwingkreis in dieser Zeit in schwingungsfähigen Zustand befindet, wogegen er den Ausschwingvorgang nach der der Hinterflanke eines jeden Impulses folgenden Halbschwingung bedämpft. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch bei Impulsreihen mit geringen Impulsabständen eine hohe Genauigkeit der Breitensiebung erzielt werden kann.
Zur Durchführung der Erfindung wird beispielsweise quer zu dem Schwingkreis eine Vakuumröhre geschaltet, die einen niedrigen Nebenschlusswiderstand bildet, sobald sie stromdurchlässig wird, und hierdurch alle weiteren Schwingungen in diesem Kreis bedämpft. Auf das Gitter dieser Röhre wirkt während der Dauer jedes Impulses eine negative Spannung und die Anode und Kathode derselben sind derart quer zum Schwingkreis geschaltet, dass die Röhre bei der einen Polarität der Schwingkreisspannung gesperrt ist, während sie bei der entgegengesetzten Polarität geöffnet wird. Durch diese Schaltung bewirkt die Röhre eine Unterdrückung des Ausschwingvorganges, da sie leitend wird, sobald die Spannung am Schwingkreis die entsprechende Polarität und die einwirkende Impulsspannung den Wert Null hat.
Die erfindungsgemässe Schaltung ergibt daher die erwähnte Halbschwingung nach der Hinterflanke jedes Impulses und unterdrückt sodann alle weiteren Schwingungen, bis der nächstfolgende Impuls auf den Kreis wirkt.
Die Erfindung soll nunmehr unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert werden, von denen Fig. l ein schematisches Schaltbild eines
Impulsbreitensiebes gemäss der Erfindung darstellt und die Fig. 2 Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise dieser Schaltung bei Impulsen verschiedener Breite zeigt.
An den gitterseitigen Eingang 10 einer in an sich bekannter Weise als Amplitudenbegrenzer wir- kenden Röhre 12 wird die im Diagramm a der
Fig. 2 wiedergegebene impulsmodulierte Welle gelegt. Der Amplitudenbegrenzer beschneidet die Impulse in gleicher Höhe, wie das im Dia- gramm durch den als unterbrochene Linie dar- gestellten Begrenzungspegel angedeutet ist. Diese Massnahme ist notwendig, wenn anders geformte Impulse für Geheimhaltungszwccke oder für andere Nachrichtenkanäle auf gleicher Trägerfrequenz übertragen werden. Im Anodenkreis der Röhre 12 treten also Impulse konstanter Amplitude auf.
Die Eingangswelle ist im Diagramm a zum Zwecke der Erläuterung mit gewünschten Impulsen 20 und drei unerwünschten Impulsen 21, 22 und 23 dargestellt. Die Breite der Impulse 21 und 2P ist kleiner bzw. grösser als die Breite der gewünschten Impulse 20 angenommen. Der dritte Impuls 23 wurde gewählt, um das Verhalten der Schaltung bei einem Impuls zu er-
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der gewünschten Impulsbreite beträgt. Die Impulse 21, 22 und 23 werden durch die erfindungsgemässe Schaltung unterdrückt, so dass nur die gewünschten Impulse 20 übrig bleiben.
Die Ausgangsimpulse der Röhre 12 wirken über einen Widerstand R auf einen stosserregbaren Schwingkreis 25. Der Kondensator C ist zweckmässig einstellbar, so dass der Kreis auf eine Frequenz abgestimmt werden kann, deren Periodendauer der doppelten Breite des ge- wünschten Impulses entspricht. An Stelle des veränderbaren Kondensators C kann auch eine veränderbare Induktivität L verwendet werden und schliesslich können auch beide Schaltelemente veränderbar sein.
Quer zum abstimmbaren Kreis 25 ist eine Vakuumröhre 30 geschaltet, deren Kathode 31 am potentialveränderlichen Ende 26 des Schwingkreises 25 liegt, während die Anode 32 mit dem potentialfesten Ende 27 dieses Kreises verbunden ist. An den Punkt 27 ist auch eine Spannungsquelle B t-angeschlossen, welche eine positive Vorspannung an die Anodenleitung 14 legt.
Die Anodenleitung 14 ist derart mit einem Gitter 34 der Röhre 30 verbunden, dass in dieser der Stromfluss zwischen Kathode 31 und Anode 32 unterbrochen wird, sobald auf den Kreis 25 ein Impuls einwirkt. Die Schwingungen des Kreises 25 werden über die Leitung 36 einer als Amplitudensieb wirkenden Verstärkerstufe 40 zugeführt. Die Vorspannung des Gitters 43 ist mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes 44 einzustellen.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. l ist aus den in Fig. 2 dargestellten Diagrammen zu erkennen, welche den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung wiedergeben.
Das Diagramm a zeigt, wie bereits erwähnt, die auf die Gitterzuleitung 10 der amplituden- begrenzenden Röhre 12 wirkenden Eingangs- impulse. Die Amplitudenbegrenzerstufe kann natürlich auch wegfallen, wenn die Impulse von vornherein im wesentlichen gleiche Amplitude haben, oder wenn bereits in einer vorhergehenden
Stufe eine Amplitudenbegrenzung erfolgt.
Das Diagramm b zeigt die am Anodenwider- stand R auftretende Spannung, während das
Diagramm c die über die Leitung 36 wirkenden
Schwingungen wiedergibt, welche von den Im- pulsen gemäss Diagramm b hervorgerufen werden.
Im Diagramm d smd schliesslich die in der Aus- gangsleitung 41 hinter dem Amplitudensieb 40 auftretenden Impulse dargestellt.
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Schwingkreis auf eine Frequenz abgestimmt ist, deren Periodendauer der doppelten Breite des Impulses 20 entspricht, setzen sich die Halbschwingungen 53 und 56 konphas zusammen und ergeben die maximale resultierende Halbschwingung 60. Die nachfolgenden Paare von Halbschwingungen, die von der Vorder-und der Hinterflanke des Impulses 20 herrühren, würden eine gedämpfte resultierende Schwingung ergeben, welche durch die unterbrochene Linie 58 angedeutet ist.
Diese gedämpfte Schwingung würde sich, wenn sie bei Auftreten des nächstfolgenden Impulses 21 am Kreis 25 noch nicht abgeklungen wäre, algebraisch zu den von diesem Impuls 21 angestossenen Eigenschwingungen addieren und dadurch die Impulsbreitensiebung dieses Kreises stören. Die dämpfende Röhre 30 bewirkt nun, wie noch näher erläutert werden soll, dass der Ausschwingvorgang 58 und die Ausschwingvorgänge, welche von den nachfolgenden
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des Kreises 25, so dass nacheinander gedämpfte Eigenschwingungen mit den resultierenden ersten Halbschwingungen 61, 62 und 63 nach der Impulshinterflanke entstehen. Die Eigenschwingungen 64 und 65, welche von den beiden Flanken des Impulses 21 angestossen werden, haben eine Periodendauer, die der Abstimm-
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setzen sich die beiden Schwingungsvorgänge nicht mehr konphas zusammen.
Die resultierende Halbschwingung 61 hat daher geringere Amplitude als die vom Impuls 20 hervorgerufene Halbschwingung 60.
Ein analoges Verhalten ergibt sich für jene Impulse, die grössere Breite als der gewünschte Impuls 20 haben. Da die Vorderflanke und die Hinterflanke des Impulses 22 grösseren gegenseitigen Abstand als eine Halbperiode der Abstimmfrequenz des Kreises 25 haben, sind nämlich die angestossenen Eigenschwingungen 66 und 67 ebenfalls nicht mehr konphas und ergeben daher eine resultierende Halbschwingung 62, deren Amplitude wieder kleiner ist als die der Halbschwingung 60.
Bei Impulsen, deren Breite ein ungerades Vielfaches der Breite der gewünschten Impulse 20 ist, beispielsweise beim Impuls 23, erzeugt die Vorderflanke 71 eine Eigenschwingung 72, die in diesem Fall drei Halbschwingungen ausführt, bevor die Hinterflanke 73 auf den Kreis einwirkt.
Während aber die von der Hinterflanke 73 hervorgerufene Halbschwingung ähnliche Amplitude wie die Halbschwingung 56 hat, hat die entsprechende Halbschwingung 75 der von der Vorderflanke 71 hervorgerufenen Eigenschwingung nach Massgabe der natürlichen Dämpfung des abgestimmten Kreises bereits eine beträchtlich geringere Amplitude, so dass die resultierende Halbschwingung, welche durch die. Summe der Halbschwingungen 74 und 75 gebildet wird, kleinere Amplitude als die Halbschwingung 60 hat. Daraus folgt, dass die Summe der überlagerten Halbschwingungen durch die Dämpfung der von der Vorderflanke angestossenen Eigenschwingung ebenfalls geringere Amplitude als die Halbschwingung 60 hat, obwohl sich die beiden Eigenschwingungen bei Impulsen, deren Breite ein ungerades Vielfaches der gewünschten Impulsbreite ist, konphas zusammensetzen.
Durch die dämpfende Wirkung der Röhre 30, die an den Schwingkreis angeschlossen ist, werden die auf die erste Halbschwingung nach der Hinterflanke jedes Impulses folgenden weiteren Schwingungen unterdrückt. Am Gitter 34 dieser Röhre liegt eine Spannung, welche der am Widerstand R bei Einwirkung eines Impulses 20 auf den Schwingkreis auftretenden Spannung entspricht.
Da diese Spannung negativ ist (Diagramm b), wird die Röhre 30 gesperrt, so dass der Kreis 25 hohen Resonanzwiderstand hat und auf die Vorderflanke des Impulses durch eine kräftige Eigenschwingung reagiert. Die Anschlüsse der Kathode 31 und der Anode 32 der Röhre 30 an den Kreis 25 sind nun derart getroffen, dass die Polarität der Halbschwingung 60 mit dem Spannungsverlauf an der Hinterflanke des Impulses 20 übereinstimmt und die Röhre daher gesperrt bleibt. Sie befindet sich somit während der Dauer der Halbschwingungen 60, 61 und 62 im gesperrten Zustand. Sobald jedoch die Halbschwingung von einem positiven auf einen negativen Wert übergeht, wird die Röhre 30 leitend und bildet dadurch einen niedrigen Nebenschlusswiderstand zum Schwingkreis 25.
Dieser Nebenschluss setzt den Resonanzwiderstand des Kreises derart herab, dass die Energie, welche normalerweise die nächste Halbschwingung aus- lösen würde, absorbiert und der Ausschwingvorgang des Kreises infolgedessen unterdrückt wird. Durch diesen Kurzschluss des Schwingkreises ergibt sich eine Nullspannung 59 (Dia- gramm c) hinter der Halbschwingung 60, die so lange bestehen bleibt, bis die Vorderflanke des nächstfolgenden Impulses 21 den Kreis anstösst.
Die dämpfende Wirkung der Röhre 30 unterdrückt also die Ausschwingvorgänge der von den Im- pulsen hervorgerufenen Eigenschwingungen, wo- durch störende Interferenzen mit den von einem später eintreffenden Impuls erzeugten Eigen- schwingungen vermieden werden.
Die amplitudensiebende Wirkung der Röhre 40, die so eingestellt wird, dass sie Spannungswerte unter dem Pegel 80 unterdrückt, beseitigt die
Halbschwingungen 61, 62, 63, so dass schliesslich im Ausgang nur noch die impulsförmigen Halb- schwingungen 60 a gemäss Diagramm d ver- bleiben, welche den gewünschten Impulsen 20 entsprechen. Störimpulse oder andere uner- wünschte Impulse werden also auf diese Weise wirkungsvoll unterdrückt. Die Ausgangs- impulse 60 a können natürlich verstärkt, ver- schmälert oder in anderer Weise behandelt werden,
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je nach dem für die Impulse beabsichtigten Verwendungszweck :
PATENTANSPRÜCHE :
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Einrichtung zur Aussiebung von Impulsen einer vorgegebenen Breite aus einem impulsmodulierten Wellenzug mit Hilfe eines stosserregbaren Schwingkreises, dessen Eigenperiode mit der doppelten Breite der gewünschten Impulse übereinstimmt und der von den Vorder-und Hinterflanken der Impulse zu Eigenschwingungen angestossen wird, welche infolge der Abstimmung des Kreises bei Impulsen der gewünschten Breite nach der Hinterflanke derselben eine stärkere resultierende Halbschwingung ergeben als bei Impulsen anderer Breite, wobei die den gewünschten Impulsen entsprechenden maximalen Halbschwingungen durch ein Amplitudensieb ausgesiebt werden, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu dem Schwingkreis ein von den einzelnen Impulsen gesteuerter niedriger Nebenschlusswiderstand liegt, welcher infolge seiner Steuerung während der Dauer eines jeden Impulses unwirksam ist,
so dass sich der Schwingkreis in dieser Zeit in schwingungsfähigem Zustand befindet, wogegen er den Ausschwingvorgang nach der der Hinterflanke eines jeden Impulses folgenden Halbschwingung bedämpft.