DE1931614A1

DE1931614A1 - Verfahren und Anordnung zur Synchronisierung von PCM-Signalen mit einem oertlich erzeugten Zeittakt

Info

Publication number: DE1931614A1
Application number: DE19691931614
Authority: DE
Inventors: John Granlund; Dunn James Grant; Magnus Arthur Howard; Demaio Samuel James
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1969-06-21
Publication date: 1970-01-08
Also published as: US3566155A; FR2017145A1; BE739228A; GB1249556A

Description

Patentanwalt

7 Stuttgart-Feuerbach _Λ

Kurze Str. 8 .

S.J. De Maio et al 1-1-2-3

STANDARD ELECTEIC CORPORATION, New York

Verfahren und Anordnung zur Synchronisierung von PCM-Signalen mit einem örtlich erzeugten Zeittakt.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Synchronisierung von PCM-Signalen mit einem örtlich erzeugten Zeittakt.

Synchronisierverfahren mit phasengezogenen Oszillatoren bekannter Art verwenden eine Phasenfeststelleinriehtung oder -Vergleichseinrichtung zur Ableitung einer Information aus dem empfangenen PCM-Signal, um einen örtlichen Zeittaktgeber zu synchronisieren. Die empfangenen PCM-Signale und der örtliche Zeittakt werden der Einrichtung zugeführt, die dann direkt ein analoges Steuersignal ableitet. Dieses Steuersignal wird zur ]prequenzbandbreitenbesehneidung über ein Tiefpassfilter geführt und dann zur Steuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators verwendet, der im örtlichen Zeittaktgeber enthalten ist. Die gewöhnlichen Tiefpassfilter weisen eine einzige Zeitkonstante auf, die genügend gross gemacht werden muss, um sich gegen Schwunderscheinungen bei den empfangenen Signalen zu schützen, die aber den Zeitbedarf zur Erreichung der Synchronisation erhöht. Wird die Zeitkonstante so ausgelegt,

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dass die Synchronisiation schnell ,erreicht wird, dann ist kein Schutz für Schwunderscheinungen mehr vornan.-den. Dies führt zum Auefall der Synchronisation, da das Steuersignal am spannungsgesteuerten Oszillator verschwindet. -

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Synchronisierung von PCIIL-Signalen mit einem örtlich erzeugten Zeittakt zu schaffen, die den Vergleich der Phasen mit digitalen Schaltungen vornehmen können und bei denen die Zeitkonstanten in der Phasenfeststeileinrichtung zum schnellen Erreichen einer Synchronisation und sum langandauernden Aufrechterhalten der Synchronisation bei Schwund unterschiedlich und optimal ausgelegt werden können. Das Verfahren, zur Synchronisierung von PCM-Signalen mit einem örtlich erzeugten Zeittakt ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die ankommenden PCM-Signale und der örtliche Zeittakt einer Phasenfeststeileinrichtung zugeführt werden, die entsprechend der vorliegenden Phasenbeziehung der beiden zugeführten Signale erste, in der Impulsbreite modulierte Impulse der einen Polarität und zweite, in entgegengesetzter Weise in der Impulsbreite modulierte Impulse der anderen Polarität abgibt, und dass diese Impulse einer Integrierschaltung zugeführt werden, die eine algebraische Summation durchführt und ein der festgestellten Phasenbeziehung proportionales Steuersignal liefert, das entsprechend der Grosse und Polarität die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators des örtlichen Zeittaktgebers nach Grosse und Richtung verändert. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens isii dadurch gekennzeichnet, dass das ankommend & PGM-SigBai . über eine HOT-Schaltung invertiert dem Steuereisgaiig ¹¹I" einer flip-Flop-Sehaltung zuführbar ist, wä&ramä -ieEeoe,'". örtliche Zeittakt direkt dem ^MO^w-Steüere±33ga2ig;. dieser-

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Flip-Flop-Schaltung zuführbar ist, dass die invertierten. PCM-Signale über eine monostabile Schaltung

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und die "Ο"-Ausgangssignale der Flip-Flop-Sehaltung den beiden Steuereingängen einer liMD-Schaltung zuführbar sind_s deren Ausgangssignal einen invertierenden Impulsverstärker steuert, dass die "1"-Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung einen weiteren invertierenden Impulsverstärker steuern und dass die Ausgangssignale der beiden Impulsverstärker zur algebraischen Summation einer Integrierschaltung zuführbar sind. Ein zweites Ausführungsbeis.piel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das ankommende PCM-Signal über vier in Reihe geschaltete NOR-Schaltungen einem Steuereingang einer AEFD-Schaltung und über drei in Reihe geschaltete NOR-Schaltungen invertiert dem "1"-Steuereingang einer Plip-Flop-Schaltung zuführbar ist, deren Ausgangssignale über eine NOT-Sehaltung und nachgeschaltetem Transistorverstärker geführt als erste in der Impulsbreite modulierte Impulse abgreifbar sind, dass der örtliche Zeittakt über drei in Reihe geschaltete NpR-Sehaltungen dem "Ö"-Steuereingang der Plip-Flop-Schaltang invertiert zuführbar sind, dass das Ausgangssignal der Flip-Flop-Sehaltung über eine NOT-Schaltung einem weiteren Steuereingang der AND-Schaltung zuführbar ist, dase. die Ausgangssignale der AND-Sohaltung über eine NOR-schaltung und einen Transistorverstärker geführt als zweite in der Impulsbreite modulierte Impulse abgreifbar sind und dass die Ausgangsimpulse der Transistorverstärker zur algebraischen Summation einer Integrierschaltung zuführbar sind. In federn Fall liefert die Phasenfeststeileinrichtung digitale Ausgangssignale, die entsprechend der vorliegenden Phasenbeziehung in der" Impulsbreite moduliert sind und aus denen in einfächer Weise ein proportionales Steuersignal für den, spannungsgesteuerten Oszillator des örtlichen Zeittaktgebers ableitbar ist. Dies wird über eine getrennte

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Integriereehaltung durchgeführt, die sehr leicht auf verschiedene lade- und Entlädezeiten eingestellt werden kann.

Einzelheiten des neuen Verfahrens und der neuen Anordnung könnender folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Synchronisierverfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles einer Phasenfeststeileinrichtung und eines Integrierfilters für das Verfahren nach Fig. 1,

Fig* 3 ein Zeitdiagramm zur Arbeitsweise der Phaeenfeststeileinrichtung nach Fig· 2,

fig. 4 eine Kurve, die die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals der Phasenfesteteileinrichtung in Abhängigkeit von der Abweichung zum örtlich erzeugten Zeittakt angibt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispieles einer PhaeenfBeistelleinrichtung und eines Integrierfilters für das Verfahren nach Fig. 1 und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Arbeitsweise der Phasenfeststeileinrichtung nach Fig. 5.

In Fig. 1 sind im Blockschaltbild die neu aufgebaute Phasenf es ts teileinrichtung und der Integrier Stromkreis dargestellt, die das gewünschte Ausgangssignal abgeben,

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um' sicherzustellen, dass der örtlich, erzeugte Zeittakt mit den Elementen des empfangenen PCM-Signals synchronisiert ist. Das verzerrte PCM-Signal nach der Kurve A in Fig. 3 wird einem Impulsformer 1 zugeführt, der die verzerrten positiven und negativen Übergänge des PCM-Signals in der .Amplitude so verbessert, dass, im wesentlichen senkrechte Übergänge erreicht werden. Der Impulsformer 1 kann z.B. einen Begrenzer 2 und einen littenabtaster' 3 enthalten. Das entzerrte PCM-Signal am Ausgang des Impulsformers 1 wird der Flip-Flop-Schaltung 4 zugeführt, um unter der Steuerung des örtlich erzeugten Zeittaktes wieder in die, richtige Zeitlage gebracht zu werden. Wenn der Örtlich erzeugte Zeittakt mit den Elementen des empfangenen PGM-Signals synchronisiert ist, dann ist das Ausgangssignal der Flip-Flop-.Schaltung 4 entzerrt und. fällt zeitlich mit den Elementen des örtlichen Zeittaktes zusammen.

Der örtliche Zeittaktgeber 5 kann z.B.. einen spannungsgesteuerten Oszillator und einen Impulsgenerator 6 enthalten,, der z,B. eine Betriebsfrequenz von 4 608 KHz aufweist. Dieser Zeittaktgeber steuert einen der Prequenzteiler 7,8 und 9, die über den Schalter 10 ausgewählt· werden, um die Frequenz des örtlichen Zeittaktg,ebers auf f. verschiedene Kanalkapazitäten des empfangenen PCM-Signals einstellen zu können. Der örtliche Zeittaktgeber wird mit den Elementen des PCM-Signals dadurch synchronisiert, dass das Ausgangssignal des Impulsformers 1 und das Ausgangs signal des Generators 5 einer Phasenfeststelleinrichtung 11 zugeführt werden, die ebenfalls digital arbeitet, wie anhand der Fig.· 2 und 5 noch gezeigt wird. Die Phasenfeststelleinrichtung 11 erzeugt einen positiven Impuls 12, dessen Anstiegsflanke mit der Zeit verändert wird, um einen in der Breite modulierten Impuls zu erhalten, der proportional zum Phasenverhältnis zwischen, dem Impuls des Örtlichen Zeittaktgebers und den Elementen des PGM-Signals ist,

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Die Phasenfeststeileinrichtung 11 erzeugt zusätzlich noch einen negativen Impuls 13» dessen Abfallflanke mit der Zeit verändert wird, um einen in der Breite modulierten Impuls zu erhalten, der proportional zum Phasenverhältnis der Elemente des PCM-Signals zu dem Impuls des örtlichen Zeittaktgebers ist. Wie daraus zu ersehen ist, ändern die in der Breite modulierten Impulse ihre Impulsbreiten in entgegengesetzten Richtungen. Wenn der Impuls 12 z.B. eine grossere Impulsbreite annimmt, dann nimmt die Impulsbreite des Impulses 13 ab. Die Impulse 12 und 13 werden dem Integrierfilter 14 zugeführt, das sie algebraisch addiert und ein Steuersignal· abgibt, das dem Phasenverhältnis zwischen den Elementen des PCM-Signals und dem Örtliohen Zeittakt proportional ist. Dieses Steuersignal wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 6 zugeführt, der die Synchronisation des örtlichen Zeittaktgebers mit dem empfangenen PGM-Signal durchführt.

Das Integrierfilter H spielt bei dem Synchronisierverfahren nach der Erfindung eine entscheidende Rolle, da es Zeitkonstanten aufweist, die ausreichen, die richtige Phasenlage des örtlichen Zeittaktgebers über grossere Zeitabstände aufrechtzuerhalten, in denen dem Impulsformer 1 keine Signale zugeführt werden, was durch Schwund verursacht sein kann.

In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Phasenfeststeileinrichtung 11 und eines Integrierfilters 14 dargestellt. Das verzerrte PCM-Signal - Kurve A, Fig. 3 -.'.-. wird dem Impulsformer 1 und dann der ITOT-Schaltung 15 zugeführt, die ein entzerrtes und invertiertes PCM-Signal - Kurve B, Fig. 3 - abgibt. Das Ausgangssignal der NO!-Schaltung 15 wird dem "1"-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 16 zugeführt, deren "O"-Eingang mit dem örtlichen Zeittaktgeber - Kurve C, Fig. 3 - verbunden ist*

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Die Flip-Flop-Sohaltung 16 arbeitet , um die Phasen zwischen dem örtlichen Zeittakt und dem entzerrten und invertierten PCM-Signal - d.h. die Signale nach den Kurven B und C, Fig. 3 - miteinander zu vergleichen.

Es soll zunächst die Synchronisation zwischen dem örtlichen Zeittakt und dem empfangenen PCM-Signal betrachtet werden. Diese Bedingung liegt vor, wenn der negative Übergang des örtlichen Zeittaktes genau in die Mitte eines Elementes des empfangenen PCM-Signals fällt. Bei einem negativen Übergang der Kurve-B, Fig. 3, wird die Flip-Flop-Schaltung 16 umgesteuert, so dass sie die Schaltstellung "1" einnimmt - Kurve D, Fig. 3· Wenn der negative Übergang des örtlichen Zeittaktee Kurve C, Fig. 3 - auftritt, dann wird also die Flip-Flop-Schaltung 16 in die Schalteteilung "1" gebracht. Die resultierenden Impulse der Kurve D, Fig. 3» werden dem Impulsverstärker 17 zugeführt, der sie verstärkt und invertiert - Kurve Gr, Fig. 3· Das Ausgangs signal der NOT-ScIb.ltung 15 wird der monostabilen Schaltung 17 zugeführt, wobei der negative Übergang des Signals nach Kurve B, Fig. 3, den Stromkreis 18 in die Schaltstellung ⁿ1^N steuert. Diese Sahaltstellung "1" geht normalerweise nach einer bestimmten Zeitdauer wieder in die Ausgangsstellung "0" zurück. Diese Zeitdauer ist mindestens so gross wie die Zeitdauer eines Elementes des PCM-Signals. Das Ausgangssignal der Schaltung 18 Kurve F, Fig. 3 - wird der NAND-Schaltung 19 zugeführt, deren anderer Eingang mit dem "0"-Ausgang der Flip-Flop^Sckaltung 16 verbunden ist. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 19 ist ein negativer Impuls, der vom negativen Übergang des örtlichen Zeittaktes bis zu der Zeit ansteht, in der die Schaltung 18 in die Ausgangsstellung ¹¹O" zurückkehrt. Der Ausgang der NAND-Schaltung 19 ist mit einem Impulsverstärker 20 verbunden, der die Signale verstärkt und invertiert,-Kurve I, Fig. 3. Bei den vorausgesetzten Bedingungen

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zur Synchronisation ist die Fläche eines negativen Impulses der Kurve G, Fig. 3» gleich der Fläche eines positiven Impulses der Kurve I, Pig· 3· Wenn diese beiden Signale dem Integrierfilter H zugeführt werden, dann ergibt sich keine Gleichstromkomponente bei der algebraischen Summation der beiden Ausgangesignale der Phasenfeststelleinrichtung 11.

Nimmt man an, dass der örtliche Zeittakt gegenüber dem empfangenen PCM-Signal verzögert ist, dann liefert die Phasenfeststelleinrichtung 11 die Kurven B und J bis P, Pig· 3. Bei dieser Festlegung der Phasenverschiebung tritt der negative Übergang des örtlichen Zeittaktee in der ersten Hälfte eines Elementes des PGM-Signals am Ausgang der NOT-Scfaaltung 15 auf. Die Flip-Flop-Schaltung 16 wird wie vorher in die Solaltstellung "1" umgesteuert. Die Rückstellung erfolgt bei dem negativen Übergang des örtlichen Zeittaktes, was zu einer Impulsbreite führt, wie sie in Kurve K, Fig. 3, gezeigt ist. Bei dem negativen Übergang des Ausgangssignals der NOI-Schaltung 15 wird auch die Schaltung 18 in die Schaltstellung "1" gebracht - Kurve M,

Fig. 3. Der Ausgang der Schaltung 18 und der "O"-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 16 sind mit der NAND-SchsL-tung 19 verbunden, die einen Impuls gemäss Kurve O, Fig. 3 abgibt. Der Verstärker 17 invertiert diese Impulse der Kurve K, Fig. 3» und erzeugt negative Impulse entsprechend der Kurve N, Fig. 3. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 19 - Kurve O, Fig. 3 - wird durch den Verstärker 20 invertiert, so dass die positiven Impulse nach der Kurve P, Fig. 3,erzeugt werden. Aus den Kurven N und P der Fig. 3 kann leicht abgeleitet werden, dass die Flächen dieser beiden Impulse verschieden gross sind und dass eine positive Gleichstromkomponente übrigbleibt, die im Integdarfilter 14 gewonnen und zur Synchronisation dem spannungsgesteuerten Oszillator 6 zugeführt wird.

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Nimmt man an, dass der örtliche Zeittakt dem empfangenen PGM-Signal vorauseilt, dann liefert die Phasenfeststelleinrichtung 11 Signale nach den Kurven B und Q bis W, Pig. 3. Ein Vergleich der KurvenU und W zeigt, dass der negative Impuls der Kurve U, Pig. 3» flächenmässig grosser ist als der jositive Impuls der Kurve W, Pig. 3. Am Ausgang des Integrierfilters H tritt daher eine negative Gleichstromkomponente zur Steuerung des spannungsgesteuerten Oszillators 6 auf.

Anhand der Pig. 4 ist aufgezeigt, dass die wirksame Gleichstromkomponente des Steuersignals am Ausgang der Phasenfeststeileinrichtung 11 und die tatsächliche Gleichstromspannung am Ausgang des Integrierfilters H proportional der Phasenabweichung zwischen dem PGM-Eingangssignal und dem örtlichen Zeittakt ist. Die Gleichstromkomponente am Ausgang des Integrierfilters 14 hängt von der Phasenabweichung und der durchschnittlichen Anzahl der Zeichenübergänge pro Element ab. Da ein Integrierfilter mit grosser Zeitkonstante verwendet wird, heben sich die Änderungen im Ausgangssignal infolge der Änderungen der Zusammensetzung der Signale auf. Es kann angenommen werden, dass in einer Zeitdauer von zwei Elementen des PCM-Signals im Durchschnitt ein Zeichenübergang auftritt·

Das Integrierfilter 14 der Pig. 2 summiert algebraisch die in der Impulsbreite modulierten Impulse der Verstärker 17 und 20, um ein Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator 6 zu gewinnen. Wenn dem Integrierfilter 14 grosee Gleichstromkomponenten zugeführt werden, dann bildet der Kondensator 21 mit dem Verstärker 25 und dem Widerstand 24 einen Integrationsstromkreis mit verhältnismässig kleiner Zeitkonstante, so dass eine schnelle Korrektur oder Synchronisation vorgenommen wird. Nach einer grossen Zeitspanne normaler Betriebsweise ist auch der Kondensator 22, der viel grosser ist als der

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Kondensator 21, auf die gleiche Spannung aufgeladen. Wenn dieser Zustand erreicht ist, dann wird über die grosse Zeitkonstante, die durch den Kondensator 22, den Widerstand 23 und den Verstärker 25 bestimmt ist, die Ausgange- oder Steuerspannung aufrechterhalten, auch wenn durch Schwund keine PCM-Signale mehr einlaufen, !Treffen wieder PCM-Eingangssignale ein, dann wird der Kondensator 21 schnell wieder geladen und die Korrektur oder die Synchronisation schnell durchgeführt. Das Integrierfilter hat also eine kleine Einschwing- und eine sehr grosse Ausschwingzeitkonstante· Da die Zeitkonstante mit dem Kondensator 21 sehr viel grosser ist als die Zeitdauer eines Zeittaktimpulses und verhält niamässig klein zur Dauer der Schwunderscheinungen, kann dieser Aufbau des Integrators nahezu als ideal bezeichnet werden„ Die Verwendung eines nahezu idealen Integrators hat den Vorteil," dass der Synchronisier-Einfangbereich ausgedehnt werden kann. Bei einem vollkommenen Integrator ist der Synchronisier-Einfangbe- ·. reich allein durch den Aussteuerungsbereich des spannungsgeeteuerten Oszillators beschränkt.

In Pig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer PhasenfBeistelleinrichtung 11 und eines Integrierfilters 14 gezeigt· Die Kurven des Zeitdiagramms sind in Fig. 6 zusammengestellt.

In der Phasenfeststeileinrichtung 11 sind eine Anzahl von MOE-Schaltungen 56 bis 59 mit einem Steuereingang enthalten. Diese Verbindung von NOE-Schaltungen führt zu einem Stromkreis mit dem Verhalten eines Inverters oder einer NOT-Schaltung. Es wurde jedoch die Verwendung von NOR-Schaltungen vorgezogen, da einheitliche Schaltkreise für das ganze System eingesetzt werden können, die einfach miteinander verbunden und billiger hergestellt werden können.

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Aufgrund der Schwundcharakteristik: der Signale» die durch troposphärisohe Laufzeit "bedingt ist, muss der örtliche Zeittaktgeber über viel grossere Zeiten als bei Sichtverbindungen im Schwingzustand gehalten werden. Da es schwierig ist, die Schwingung über mehrere Millisekunden auszudehnen, muss ein Weg gefunden werden, die begrenzte (rute der Schwingkreise grosser zu machen. Bei troposphärischen Laufzeiten kann der Schwund Sekunden andauern. Der phasengezogene Oszillator weist eine hohe Güte auf und kann auf die Elementenfrequenz der Signale festgelegt werden. Ein Oszillator grosser

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Stabilität (1x10" ) wird durch eine Steuerspannung korrigiert, die aus den Zeiohenübergängen der ankommenden Signalelemente abgeleitet wird. Sieht man vor, dass Geräuschübergänge nach der Abschaltung des Signals die Gleichstromsteuerspannung nicht beeinflussen, dann be- . hält der Oszillator die Frequenz bei, mit der er bei der Abschaltung des Signals geschwungen hat.

Das Synchronisierverfahren nach der Erfindung enthält daher im wesentlichen einen spannungsgesteuerten Oszillator, der die Frequenz ändern kann, wenn ihm von dem Intefcrierfilter 14 ein modulierendes Gleichstromsignal zugeführt wird. "Wenn eine Steuerspannung von ¥ ± 5 Volt zugeführt wird, dann ändert der Oszillator seine Frequenz z.B. um + 10 Hz. Das Ausgangssignal ist eine Rechtecks ohwingung, die ungefähr eine Frequenz aufweist, die-mit der Systemfrequenz übereinstimmt.

Eine digital arbeitende Vergleichsschaltung in der Form einer Flip-Flop-Sohaltung 26 vergleicht die Übergänge des Zeittaktgebers mit den Zeichenübergängen der PCM-Eingangsaignale und erzeugt zwei Signale P1 und P2, die eine Information über die Phasenabweiohung zwischen den Zeichenübergangen der ankommenden PCM-Sign*le und den Impulsen des örtlichen Zeittaktgebers enthalten« Es ist Aufgabe der Synchronisation,die Ums teuerflanke des Zeittaktgebers so zu verschieben, dass sie in die

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Mitte der entzerrten Signalelemente Slit. Wenn beide Signale die gewünschte Phase aufweisen, dann ist die gewünschte Phasenabweichung Null und die beiden Signale haben dieselbe Impulsbreite* Wenn die ankommenden PCM-Signale und die Taktimpulse des örtlichen Zeittaktgebers in'der Irequenz voneinander abweichen, dann haben die Impulse PT und P2 verschiedene Impulsbreite, die davon abhängig ist, ob die Impulse des örtlichen Zeittaktgebers den Signalelementen der ankommenden Signale vor- oder nacheilen.

Der Transistor 27 erzeugt am Kollektor das positive Impulssignal P1 und die Transistoren 28 und 29 arbeiten so zusammen, dass am Kollektor des Transistors 29 das negative Impulssignal P2 entsteht. Diese Impulse mit entgegengesetzten Polaritäten laden und entladen über Konstantstromgeneratoren mit den Transistoren 31 und f2 den Kondensator 30. Die resultierende Spannung am Kondensator 30 ist die St euer spannung füj/den spannungsgesteuerten Oszillator 6. Die Transistoren 33,34 und 35 dienen zur Verstärkung und führen die Steuerspannung dem Kondensator 36 zu und damit dem Modulationseingang des spannungsgesteuerten Oszillators 6. Die Frequenz und damit auch die Phase des Oszillators wird für eine kurze Zeit in der entsprechenden Eiehtung verändert, um die Synchronisation zu erreichen. Es ist erforderlich, dass sich der Kondensator 30 nicht entladen kann, wenn beim Ausfall der ankommenden PCM-Signale keine Korrektursignale auftreten. Aus diesem Grunde ist eine sehr grosse Zeitkonstante erforderlich. Der Transistor 33,stellt m für den Kondensator 30 einen sehr grossen Widerstand dar, so dass eine sehr grosse Entladezeitkonstante erreicht wird, in der das Steuersignal auf dem Wert gehalten wird, auf dem äs beim Einsetzen der Schwundperiode gerade war.

Die Phasenieststeileinrichtung 11 und das Integrierfilter 14 nach Pig. 5 werden im Zusammenhang mit dem Zeitdiagramm nach: lig. 6 in Einzelheiten erläutert.'

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Das entzerrte PCM-Signal des Impulsformers 1 wird der NOR-Sehaltung 37 zugeführt, die die negativen Zeich enubergänge oder negativen Impulse in positive Impulse zur Einstellung der Plip-Plop-Sohaltung 26 in die Schaltstellung "1" umsetzt und zwar bei jedem negativen. Übergang. Das entzerrte PCM-Signal ist in Kurve A, 3?ig. 6, gezeigt und das Ausgangssignal an der WOR- Schaltung 37t das dem Ausgangs signal der NOR-SchaLtung 39 entspricht, ist in Kurve B, Pig. 6, dargestellt» Die NOR-Sehaltungen 38 und 39 dienen der Pufferung. Wenn das Ausgangsignal der NOR-Sehaltung 39 negativ wird, geht die Flip-Plop-Schaltung 26 in die Schaltstellung "1". Der örtliche Zeittaktgeber ist mit der NOR-Sehaltung 40 verbunden und hat die in Kurve 0, Pig. 6, gezeigte Signalfona. Die NOR-Schaltung 40 invertiert den örtlichen Zeittakt und ist über die NOR-Schaltungen 41 und 42 mit dem "O"-Eingang der Plip-Plop-Sehaltung 26 verbunden. Wenn am Ausgang der NOR-Sehaltung 42 ein negativer Übergang stattfindet, dann wird die Flip-Plop-Schaltung 26 zurückgestellt. Siehe Kurve D, Pig. 6.

I¹Ur die Erläuterung der Arbeitsweise wird angenommen, dass der negative fibergang des örtlichen Zeittaktes in die Mitte eines Elementes des PCM-Signals fällt. Die Plip-Flop-Sehaltung 26 erzeugt daher ein "1"-Ausgangssignal zu Beginn eines negativen Zeichenüberganges - Kurve B, Fig. 6 - und wird dureh die negativen Übergänge des Zeittaktgebers - Kurve C, Pig. 6 nach der halben Dauer eines Impulses uutk i*x Kxxxx S, zurückgesteilt. Daraus resultiert die Kurve E, Pig. Die Impulse nach der Kurve E, Pig. 6,werden der NQT-Sehaltung 43 zur Inversion zugeführt. Die Zenerdiode 44 und die Transistoren 28 und 29 wandeln einen Impuls von 0 bis +3 Volt in einen Impuls von 0 bis -8,2 YoIt am Kollektor des Transistors 29 um. Der Konstantstromgenerator mit dem Transistor 32 wird leitend, wenn der Transistor 28 nichtleitend wird (-0,2 Volt) -und ein konstanter Strom von 1,5 Milliampere

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lädt den Kondensator 30 auf. Die mit den Zenerdioden 45 und 46 in Heine geschalteten Widerstände sind so gewählt, dass ein Strom von 1 Milliampere fliesst. Die wirksame Zeitkonetante dieses Steuerspannungs-Stromkreises kann durch Vergrösserung des Kondtnsators 30 oder durch Verkleinerung des Konstantetromes grosser gemacht werden, da (C)(dl) = (I)(DT), wobei C die Kapazität des Kondensators 30, dE den Spannungsanstieg, i den Strom und DT die Entladezeit darstellen· Um variable Zeitkonstanten zu erhalten, sind weitere Kondensatoren 47,48 und 49 vorgesehen, die dem Kondensator 30 parallelgeschaltet werden können. Der Widerstand 50 stellt in Verbindung mit dem Kondensator 36 eine kleine Zeitkonstante zur Korrektur der Steuerspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator 6 dar· Die Kxurve I, !ig. 6, zeigt,das Ausgangssignal der NOT-Schaltung 43 und des Transistors 29, das die Dauer des Stromflusses des Konstantstromgenerators mit dem Transistor 32 festlegt·

In der vorstehend beschriebenen Eeihenfolge werden die negativen Korrekturimpulse - Kurve I, Pig. 6 - dem Ausgang zugeführt, Um positive Korrekturimpulse zu erhalten, ist es erforderlich, die Flip-Flop-Schaltung 26 zurückzustellen. Wenn die Flip-Plop-Sckaltung 26 die Ausgangsstellung "0" einnimmt, wird ein "O"-Signal der NOT-Schaltung 51 zugeführt. Dies tritt ein, wenn eine Ansteuerung über den Ausgang der NOR-Schaltung erfolgt· Über die Verzogerungsschaltung 52 wird eine Verzögerung um die Dauer eines Elementes des PCM-Signales ausgeführt, so dass eine Signalfolge nach Kurve Gr, Pig. 6, entsteht. Das Ausgangs signal der Schaltung 52 wird der NOT-Sehaltung 53 zugeführt. An den vom Impulsformer 1 kommenden Eingang ist auch eine Schwundfeststelleinrichtung 54 angeschaltet, die ein Signal "0" abgibt, solange PGM-Signale empfangen werden und zwar mit einem Pegel,der über einer vorgegebenen Amplitude liegt. Das Ausgangssignal dieses

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Stromkreises ist in Kurve F, Fig. 6, dargestellt· Es wird der NOT-Schaltung 55 zugeführt. Die NOR-Schaltungen 56,57»58 und 59 sind hintereinandergesehaltet und mit dem Ausgang des Impulsformers 1 und dem Eingang der AND-Schaltung 60 verbunden. Diese vier NOR-Schaltungen bewirken' die Verzögerung des entzerrten PCM-Signals an der AND-Schaltung 60. Diese NOR-Schaltungen werden dazu verwendet, beim Durchlauf des verzögerten PCM-Signals durch die NOR-Schaltungen 37,38,39 und die Flip-Flop-Schaltung 26 Störspitzen am Ausgang der AND-Schaltung 60 zu unterdrücken. Die Ausgänge der NOT-Schaltungen 51,53 und 55 sind mit iden anderen Eingängen der AND-Schaltung 60 verbunden, so dass ein Ausgangssignal nach Kurve H, Fig· 6, entsteht. Dieses Ausgangssignal wird der BOR-Sohaltung 61 ' und dem Transistor 27 zugeführt, der am Kollektor die positiven Impulse der Kurve H, Fig. 6, abgibt. Der Transistor 27 wandelt einen ImpulB von 0 bis +3 Volt in einen Impuls von 0 bis +7 Volt am Kollektor um. Der Konstantstromgenerator mit dem Transistor 31 entspricht dem Konstantstromgenerator mit dem Transistor 32, nur mit dem Unterschied, dass der Transistor 31 ein PNP-Transistor ist. Der Ladestrom ist wieder Milliampere. Wenn die PCM-Signale und der örtliche Zeittakt nach Frequenz und Phase synchronisiert sind, dann sind die Ströme über die Transistoren 31 und 32 gleich und der Kondensator wird nicht geladen. Diese beiden Ströme - Kurven H und I, Fig. 6 - treten jedoch nicht gleichzeitig auf. Die Ladung des Kondensators ist Hull, da der Kondensator abwechselnd in negativer und positiver Richtung geladen wird. Wie bereits ausgeführt wurde, stellen die Transistoren 33,34- und 35 einen Pufferstromkreis mit sehr grossem Widerstand dar, so dass eine grosse Zeitkonstante für den G-leiehstrom-Steuerkreis erhalten wird, wenn die Impulskorrektursignale infolge eines Ausfalles der PCM-Signale ausbleiben,

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Es ist dafür Sorge getroffen, dass die Konstantetromgeneratoren mit den Transistoren 31 und' 32 abgeschaltet werden, wenn langandauernder Schwund festgestellt wird. Die Schwundfeststelleinrichtung 54 ist dabei so ausgelegt, dass ein Signal "1" erzeugt wird, wie in Kurve' <F, Fig. 6, gestrichelt eingezeichnet ist. Über dieses Signal wird der Eingang der AND-Schaltung 60 angesteuert, so dass diese nichtleitend wird. Das Ausgangssignal der Schaltung 54 gelangt auch über die NOfi-Sehaltung 41 und stellt dieFlip-Flop-Sehaltung 26 in die Ausgangsstellung "0". Der Kondensator 30, mit eventuell parallelgeschalteten Kondensatoren 47,48 und 49, bleibt für eine Zeit geladen, die durch den sehr hohen Widerstand der Transistoren 33,34 und 35 bestimmt ist. Dadurch wird die !frequenz und die Phase beibehalten, bis sich die Signalstärke verbessert und wieder neue Korrektursignale abgeleitet werden.

Wenn der örtlich erzeugte Zeittakt den ankommenden PCM-Signalen nacheilt, dann arbeitet das System nach dtn Kurven B,P,G und J bis N der Fig. 6. Ein Vergleich der in der Impulsbreite modulierten.Impulse nach den Kurven M und N der Fig. 6 zeigt, dass am Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 6 eine positive Steuerspannung auftritt.

Wenn der örtlich erzeugte Zeittakt den ankommenden PCM-Signalen voreilt, dann arbeitet das System nach den Kurven B,F,G und 0 bis S der Fig. 6. Ein Vergleich der ImpuJ.se nach den Kurven B und S, Fig. 6, zeigt die verschiedenen Werte und dass am Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 6 eine negative Steuerepannung auftritt.

Io Patentansprüche,
4 Bl.Zeichnungen.

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Claims

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Patentansprüche

.j Verfahren zur Synchronisierung von PCM-Signalen mit einem örtlich erzeugten Zeittakt, dadurch gekennzeichnet, dass die ankommenden PCM-Signale und der örtliche Zeittakt einer Phasenfeststelleinrichtung (11) zugeführt werden, die entsprechend der vorliegenden Phasenbeziehung der beiden zugeführten Signale erste, in der Impulsbreite modulierte Impulse (12jI,P,W Pig. 3 und H,M,R - Pig. 6) der einen Polarität (+V) und zweite, in entgegengesetzter Weise in der Impulsbreite modulierte Impulse (13? G,N,U - Pig. 3 tind I,N,S - Pig. 6) der anderen Polarität (-V) abgibt, und dass diese Impulse (12,13) einer Integriereehaltung (14) zugeführt werden, die eine algebraische Summation durchführt und ein der festgestellten Phasenbeziehung proportionales Steuersignal liefert, das entsprechend der Grosse und Polarität die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators (6) des örtlichen Zeittaktgebers (5) nach Grosse und Richtung verändert.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ankommende PCM-Signal über eine NQT-Schaltung (15) invertiert dem Steuereingang "1" einer Plip-Plop-Schaltung (16) zufuhrbar ist, während der örtliche Z ext takt direkt dem "O¹¹-Steuereingang dieser Plip-Plop-Schaltung (16) zuführbar ist, dass die invertierten PCM-Signale über eine'monostabile Schaltung (18) und die »O"-Ausgangssignale der Plip-Plop-Schaltung (18) den beiden Steuereingängen einer NAWD-Schaltung (19) zuführbar sind, deren Ausgangssignal einen invertierenden Impulsverstärker (20) steuert, dass die "1"-Ausgangssignale der Plip-Plop-Schaltung (16) einen weiteren invertierenden Impulsverstärker (17) steuern und dass die Ausgangssignale der beiden Impulsverstärker (20,17) zur algebraischen Summation einer Integrierschaltung (14) zuführbar sind (Pig. 2). 909882/156 5

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3. Anordnung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die yiip-llop-Schaltung (16) und die monostabile Schaltung (18) bei negativem Übergang des anstehenden Steuersignals ansteuerbar ist.

4· Anordnung nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass die monostabile Schaltung (18) nach einer Standzeit, die der Dauer eines Elementes des PCM-Signales entspricht, wieder in die Ausgangsstellung "O" zurückkehrt.

5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrierschaltung (15) einen Ladekondensator (21), der eine kleine Ladezeitkonstante aufweist und dem ein zweiter Kondensator (22) mit grosser Entladezeitkonstante (22,23) parallelgesehaltet ist, und einen parallelgeschalteten Impulsverstärker (25) aufweist und dass dieser Integrierschaltung (15) die Ausgangssignale der Impulsverstärker (17,20) der Phasenfeststelleinrichtung (11) über Entkopplungswiderstände zuführbar sind.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ankommende PCM-Signal über vier in Reihe geschaltete NOR-Schaltungen (56,57,58,59) einem Steuereingang einer AND-Sohaltung (60) und über drei in Reihe geschaltete NOR-Schaltungen (37,38,39) invertiert dem "1"-Steuereingang einer Ilip-Flop-Schaltung (26) zuführbar ist, deren Ausgangssignale über eine NOT-Schaltung (43) und nachgeschaltetem Transistorverstärker (28,29) geführt als erste in der Impulsbreite modulierte Impulse (I,IT,S) abgreifbar sind, dass der örtliche Zeittakt über drei in Reihe geschaltete NOR-Schaltungen (40,41,42) dem "O"-Steuereingang derlPlip-Flop-Schaltung (26) invertiert zuführbar sind, dass das Ausgangssignal der Flip-Plop-Schaltung (26) über eine NOT-Schaltung (51)

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einem weiteren Steuereingang der AND-Schaltung (60) zuführbar ist, dass die Ausgangssignale der AND-Schaltung (6o) über eine NOR-Sehaltung (61) und einen Transistorverstärker (27) geführt als zweite in der Impulsbreite modulierte Impulse (H,M,R) abgreifbar sind und dass die Ausgangeimpulse der Transistorverstärker (27 und 29) zur algebraischen Summation einer Integrierschaltung (14) zuführbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ankommende PCM-Signal über eine Verzögerungsschaltung (52) um die Dauer eines Elementes des PCM-Signals verzögert und über eine NOT-Schaltung (53) invertiert einem dritten Steuereingang der AND-Schaltung (60) zuführbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ankommende PCM-Signal einer SohwundfBeistelleinrichtung (54) zuführbar ist, die beim Absinken des Pegels unter einen vorgegebenen Wert ein Steuersignal (F) liefert, das zur Sperrung einem Eingang einer den örtlichen Zeittakt übertragenden NOR-Sehaltung (41) und über eine NOR-Schaltung (55) einem weiteren Steuereingang der AND-Schaltung (60) zuführbar ist·

9. Anorndung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Transistorverstärker (27 und 29) über Konstantstromgeneratoren (31|32) de* ladekondensator (30) der Integriereehaltung (14) zufuhrbar sind und dass dem Ladestromkreis (50,30) der Integrierschaltung (14) ein hochohmiger Transistorverstärker (33,34,35) parallelgeschaltet iet, der die laiespannung auf einen am Steuereingang dee spannungsgesteuerten Oszillators (6) angeordneten Speieherkondensator (36) überträgt.

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10. Anordnung nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet! dass das ankommende PCM-Signal über einen Impulsformer (1) mit Begrenzer (2) und Mittenabtaster (3) der Phasenfeststeileinrichtung (11) zuführbar ist.

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