DE975509C - Anordnung zur Demodulation fuer Zeitmultiplex-UEbertragungssysteme mit Pulsphasenmodulation - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 14. DEZEMBER 1961

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mit Pulsphasenmodulation

Bei Vielkanalsystemen mit Impulsphasenmodulation und wechselzeitiger Übertragung erreicht den Empfänger eine Impulsreihe, die aus den zeitlich ineinandergeschachtelten Kanalimpulsen (Nachrichtenimpulsen) besteht und am Beginn jedes Abtastzyklus einen Synchronisier- oder Markierimpuls enthält. Die Kanalimpulse repräsentieren die zu übertragenden Nachrichten durch ihre relative, zeitliche Lage in bezug auf einen festen Zeitpunkt. Sie besitzen im übrigen konstante Länge und Amplitude. Jeder Kanalimpuls stellt einen Momentanwert (Tastwert) der Nachrichtenwelle des zugehörigen Kanals dar.

Am Empfänger erwächst eine doppelte Aufgabe: Einmal muß die verschachtelte Impulsreihe entflochten werden, und die einzelnen Impulse müssen auf die ihnen zugehörigen Kanäle verteilt werden, zum anderen müssen die Kanalimpulse demoduliert werden, d. h. so umgewandelt werden, daß aus ihrer Aufeinanderfolge die ursprüngliche Nach- so richtenwelle in hinreichender Genauigkeit wieder herstellbar ist.

Dies erreicht man bekanntermaßen z. B. durch Umwandlung der phasenmodulierten Impulse in längenmodulierte Impulse, die dann über ein geeignetes Filter den Kanalausgangsschaltungen zugeführt werden.

Eine andere Anordnung arbeitet dem Prinzip nach als Demodulationsschaltung in der Weise, daß die zeitmodulierten bzw. phasenmodulierten Im-

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pulse einer normalerweise gesperrten Elektronenröhre zugeführt werden. Die zu demodulierenden phasenmodulierten Impulse sind allein nicht in der Lage, die Vorspannung der Röhre zu überwinden und die Bildung längenmodulierter Impulse einzuleiten. Aus den abgetrennten Synchronisierimpulsen des aufgenommenen Impulszugs werden nun Torimpulse erzeugt, die für die entsprechenden Kanalperioden den kanaleigenen Demodulatorschaltungen zugeführt werden. Die eigentliche Demodulationsanordmmg ist eine Kippschaltung, die bei gleichzeitigem Vorhandensein von Kanaltorimpuls und Kanalimpuls gekippt wird und nach Verschwinden des Kanalimpulses erst bei Beendigung des Kanaltorimpulses in ihre Ausgangslage zurückgeht. Das heißt, maßgebend für die Bildung der Vorderkante des entstehenden längenmodulierten Impulses ist der Auftrittszeitpunkt des phasenmodulierten Kanalimpulses, während die Hinterkante der Hinterkante des Kanaltorimpulses entspricht. Ausschlaggebend für das gute und zuverlässige Arbeiten dieser Anordnung ist die genaue Justierung der verschiedenen Spannungspegel am Multivibrator. Hier besteht also die Gefahr, daß bei ungenauer Justierung bzw. bei sich ändernden Betriebsbedingungen der Ausgangsimpuls des Multivibrators trotz Verschwinden des Torimpulses bestehenbleibt.

Weitere bekannte Anordnungen arbeiten daher in der Weise, daß die Vorderkante des Torimpulses den Beginn des zu erzeugenden längenmodu- - lierten Impulses definiert, während der eintreffende phasenmodulierte Impuls die Hinterkante bestimmt, d. h. den längenmodulierten Impuls beendet. In einer - dieser bekannten Anordnungen wird z. B. ein Torimpuls einer normalerweise gesperrten Tor röhre zugeführt, vermag jedoch die Torröhre nur dann zu entsperren, wenn gleichzeitig ein meist etwas verzerrter Kanaltorimpuls und ein rechteckiger Taktimpuls an der Torröhre liegen. Dann beginnt ein rechteckiger Ausgangsimpuls an der Anode der Torröhre. Weiterhin ist eine normalerweise gesperrte sogenannte Kanalwählerröhre vorgesehen, an der die Kanalimpulse liegen, die diese Röhre ebenfalls allein nicht entsperren können. Der negative Ausgangsimpuls der Torröhre, der bei gleichzeitigem Auftreten von Kanaltorimpuls und Taktimpuls beginnt, wird nun an der Kathode der Kanalwählerröhre zugeführt und verringert deren Vorspannung so weit, daß der nächste auftretende positive Kanalimpuls die Wählerröhre des entsprechenden Kanals entsperrt. Dadurch entsteht an der Anode der Wählerröhre ein kurzer, negativer Impuls, der dem Bremsgitter der Torröhre zugeführt wird und diese sperrt, d. h. den an der Anode der Torröhre auftretenden längenmodulierten Impuls beendet. Der bei Beendigung des längenmodulierten Impulses an der Anode der Torröhre auftretende Potentialanstieg wird dann zur Sperrung der Kanalwählerröhre, d. h. zur Erhöhung ihres Kathodenpotentials verwendet, so daß danach die ganze Demodulationsschaltung wieder in Ruhe ist. Bei fehlender Modulation entstehen Ausgangsimpulse konstanter Dauer. Der Aufwand mit zwei Pentoden und außerdem noch erforderlichen zwei Dioden je Kanaldemodulator ist verhältnismäßig hoch. Wird als Verteilerelement eine Laufzeitkette verwendet, so muß auch noch ein gesonderter Taktimpulsgenerator vorgesehen werden, der den vom Verteiler kommenden Torimpulsen die benötigte scharfe, rechteckige Form gibt.

Bei all diesen Lösungen handelt es sich also — wenn man die Vielzahl der Kanäle insgesamt betrachtet — im Prinzip darum, zur empfangenen Folge phasenmodulierter Impulse eine unmodulierte Folge gleicher Wiederholungsfrequenz zu addieren, so daß entweder Impulspaare entstehen, aus denen dann die längenmodulierten Impulse gewonnen werden, oder längenmodulierte Impulse unmittelbar.

Es ist nun auch schon bekannt, die eigentliche Modulationsumformung für eine Vielzahl von Kanälen mittels einer gemeinsamen Einrichtung vorzunehmen und den entstandenen Summenkanal längenmodulierter Impulse an kanaleigene Torstufen anzulegen, an deren Ausgang nur bei gleichzeitigem Anliegen eines längenmodulierten Impulses und eines als Verteilerimpuls dienenden, individuellen Torimpulses der gewünschte längenmodulierte Impuls entsteht. Bei dieser bekannten Lösung werden die abgetrennten Synchronisierimpulse einer aus einem Bandfilter und einem Frequenzvervielfacher bestehenden Impulszentrale zugeführt, die !einerseits den unmodulierten Summenkanal an eine gemeinsame Modulationsumformungseinrichtung abgibt, andererseits Impulse, die zur Bildung - der benötigten Torimpülse für die kanaleigenen Torstufen einem \^rerteiler zugeführt werden.

Im Hinblick auf sonst offenbar schwer beherrschbare Ubersprechgefahren sind bei der bekannten Anordnung zwei Modulationsumformungseinrichtungen vorgesehen, denen je die Hälfte der Gesamtzahl von 24 Kanälen zugeführt wird.

Die Erfindung erstrebt eine Verbesserung einer solchen Anordnung einmal dahingehend, daß tatsächlich alle (z. B. 24) Kanäle in einer einzigen gemeinsamen Modulationsumformungseinrichtung bedenkenfrei behandelt werden können, andererseits hinsichtlich des Aufwandes, der durch die besondere Impulszentrale beim bekannten Vorschlag noch gegeben ist. Schließlich soll auch noch eine erhöhte Sicherheit gegen ein unerwünschtes öffnen der kanaleigenen Torstufen — z. B. durch Störimpulse — erreicht werden.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Anordnung zur Demodulation für Zeitmultiplex-Übertragungssysteme mit Pulsphasenmodulation, bei der die empfangenen, phasenmodulierten Impulse so in längenmodulierte Impulse umgewandelt werden, daß jeweils die Vorderkante des längenmodulierten Impulses durch einen von einem zentralen Verteiler, insbesondere einer Laufzeitkette, kommenden Torimpuls und die Hinterkante durch das Eintreffen des phasenmodulierten Impulses defl-

niert sind, und bei der für alle Kanäle gemeinsam eine zentrale, den Summenkanal längenmodulierter Impulse liefernde Modulationsumformungseinrichtung vorgesehen ist, sowie kanaleigene S Torstufen, an die dieser Summenkanal und die Torimpulse derart angelegt werden, daß sie an ihrem Ausgang nur bei gleichzeitigem Anliegen eines Torimpulses und eines längenmodulierten Impulses des Summenkanals einen längenmodulierten Impuls liefern.

Die erstrebten Ziele sind gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß diese Einrichtung, wie für die Modulationsumformung im einzelnen Kanal an sich bekannt, eine bistabile Röhrenschaltung enthält, die in dem einen ihrer beiden stabilen Zustände alle kanaleigenen Torstufen durch ein ab^ geleitetes Sperrpotential derart sperrt, daß diese Stufen auch bei Anliegen des Torimpulses nicht geöffnet werden können, jedoch durch unmittelbar aus den Torimpulsen abgeleitete kurze Impulse in den anderen stabilen Zustand gebracht wird, der bis zum Eintreffen des jeweils nächsten phasenmodulierten Impulses ein Öffnungspotential bedingt, das bei gleichzeitigem Anliegen des Torimpulses die längenmodulierten Impulse am Ausgang der Torstufen entstehen läßt.

Die der Bildung des längenmodulierten Impulses dienende kanaleigene Torstufe spricht also erst dann an, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: Die zentrale, bistabile Röhrenschaltung muß sich in ihrem (alle Kanäle!) »entsperrenden« Zustand befinden. In diesen Zustand wird sie durch das Auftreten jedes vom Verteiler kommenden Torimpulses gebracht, wie dies später erläutert wird. Dieser »entsperrende« Zustand allein bewirkt jedoch noch keine öffnung irgendeiner kanaleigenen Torstufe, sondern bereitet nur die EntSperrung aller dieser Torstufen vor. Tatsächlich geöffnet wird nur die Torstufe, an der gleichzeitig außerdem gerade der vom Verteiler gelieferte Torimpuls liegt.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt schematisch das Blockschaltbild einer Empfangsschaltung für ein PPM-System mit be-

+5 liebiger Kanalzahl;

Fig. 2 zeigt die zentrale, bistabile Röhrenschaltung 11 mit den Elementen 10 und 12 (in Fig. 1 gestrichelt umrandet) im einzelnen und im Zusammenwirken mit den Elementen 6 und 8 von

so Fig. i.

In Fig. ι tritt die verschachtelte Impulsfolge bei ι in eine Impulsformerstufe 2 ein. 3 ist eine Torschaltung, die aus der kombinierten Impulsreihe nur die Synchronisierimpulse heraussiebt und dem Synchronisierimpulsverstärker 4 zuführt. Von hier werden die Synchronisierimpulse auf die Laufzeitkette 5 gegeben. Die Teile 2, 3, 4, 5 können von l>ekannter Bauart sein und ihrer Funktion und ihrem Zusammenwirken nach dem Stand der Technik entsprechen.

Von geeigneten Anzapfpunkten der Laufzeitkette 5 wird der zeitversetzte Synchronisierimpuls, der nun Torimpuls genannt sei, in einem dem jeweiligen Kanal zugeordneten Zeitintervall abgegriffen und über die durch den Kennpunkt B bezeichnete Leitung den kanaleigenen Teilen zugeführt. Es sind drei Kanäle angedeutet. Die Kanalzahl ist aber natürlich innerhalb der üblichen Grenzen beliebig. Die Torimpulsformerstufen 6 haben die Aufgabe, aus dem von der Laufzeitkette kommenden verzerrten Impuls einen exakt rechteckigen Impuls von etwa der Breite einer Kanalperiode und von geeigneter Amplitude zu machen. Die Torimpulse werden nun über die Leitungen 7 der eigentlichen Demodulationsstufe 8 zugeführt, die gleichzeitig als erste NF-Stufe anzusehen ist. Diese Demodulationsstufen 8 sind im Normalzustand infolge ihres von der Sperrstufe 12 her aufgedrückten hohen Kathodenpotentials gesperrt. Dies wird später erläutert werden. Im Augenblick der Bildung der vorderen Kante des Torimpulses entsteht in der Stufe 6 gleichzeitig ein weiterer kurzer Impuls, der also wie der Torimpuls selbst zu festen Zeiten auftritt und »Normalimpuls« genannt werden soll. Er wird über die Leitungen 8 a und 9 der Röhrenkombination 10, 11, 12 zugeführt. Ihr Hauptelement ist die Kippschaltung 11. 10 ist ein Verstärker für die Normalimpulse, 12 eine kräftige Sperröhre. Die Kippschaltung 11 kann zwei stabile Zustände annehmen. In dem einen, dem »entsperrenden« Zustand ist das Kathodenpotential der Demodulationsstufe 8 erniedrigt (sie ist über die Leitung 13 mit der Sperröhre 12 verbunden). In diesen Zustand wird die Kippschaltung durch den »Normalimpuls« gebracht, der gleichzeitig mit dem Torimpuls in der Impulsformerstufe 6 entsteht. Damit sind für die Deniodulatorstufe 8 des Kanals, dem der betreffende Torimpuls zugeordnet ist, die beiden oben aufgestellten Bedingungen (Entsperrung von der bistabilen Röhrenschaltung her und Torimpuls) erfüllt: Die Stufe 8 wird geöffnet.

Sie bleibt so lange geöffnet, bis der nächste von der Formerstufe 2 über die mit A gekennzeichnete Leitung kommende modulierte Impuls die Kippschaltung 11 in ihren zweiten Zustand wirft. Dieser bewirkt vermittels der Sperröhre 12, daß die Kathoden aller Demodulationsstufen 8 auf höheres Potential gebracht werden, so daß auch der an der betrachteten Stufe liegende Torimpuls nicht mehr in der Lage ist, die Stufe geöffnet zu erhalten.

Die längenmodulierten Impulse werden dann in hier nicht interessierender Weise über die mit C gekennzeichneten Leitungen einer zweiten NF-Stufe 14 zugeführt. Am Ausgang 15 tritt dann die wiederhergestellte Signalwelle auf.

An Hand des Schaltungsbeispiels der Fig. 2 sollen nun noch einige Einzelheiten des an Hand von Fig. ι grob erläuterten Prinzips dargestellt werden. Die Fig. 2 ist durch strichpunktierte Linien in drei Felder eingeteilt. Im großen Feld links befinden sich der in Fig. 1 gestrichelt umrandete Teil mit den Bauteilen 10, 11, 12. Das rechte obere Feld zeigt eine der Impulsformerstufen 6, das rechte untere Feld die zugehörige

Demodulationsstufe 8. Die in Kreisen eingetragenen Buchstaben A₁ B und C ermöglichen es, in einfacher Weise den Ausschnitt der Fig. 2 innerhalb des Schemas der Fig. ι zu verstehen. Es sind nur diejenigen Schaltelemente mit Bezugszeichen versehen, deren Erläuterung für das Verständnis der Erfindung erforderlich erscheint. Alle übrigen Schaltelemente (Widerstände, Kondensatoren, Gleichrichter), deren Zweckbestimmung aus ähnliehen Schaltungen geläufig oder dem Fachmann offensichtlich ist, sind der Vollständigkeit halber eingetragen, jedoch ohne Bezugszeichen. Zur Vereinfachung der Bezeichnung sind die Bezugszeichen der »Stufen« von Fig. ι identisch mit denen ihrer Hauptelemente, nämlich der Röhren von Fig. 2. Die Röhren 6 verhindern, daß über die Laufzeitkette ein Nebensprechen zwischen den einzelnen Kanälen erfolgt, und liefern einen zeitlich scharf definierten Impuls gewünschter Dauer über die Leitung 7 an das Gitter der Demodulationsröhre 8. Die Röhre 6 arbeitet normalerweise im Gitterstrombereich. Trifft von der Laufzeitkette (Anschluß B) ein negativer Impuls am Gitter ein, so wird der Anodenstrom gesperrt. Der im Anodenkreis liegende Schwingkreis (Spule 16 mit einer nicht gezeichneten, parallel liegenden Schaltkapazität) schwingt positiv aus. Das Ausschwingen wird durch den Gleichrichter 17 auf eine bestimmte Amplitude begrenzt, während der Gleichrichter 18 die negative Halbwelle abschneidet. Das nach oben begrenzende Potential wird durch einen Vorwiderstand 19 (einige hundert Ohm) etwas nachgiebig gemacht, so daß beim Anstoßen ein kurzer Impuls (Normalimpuls) entsteht. Zum selben Zeitpunkt also, zu dem der Torimpuls entsteht und über die Leitung 7 zum Gitter der Röhre 8 gelangt, erreicht ein Normalimpuls über die beiden Normalimpulsverstärkerröhren 10 und 10' das Bremsgitter der zur Kippschaltung gehörigen rechten Röhre 11. Die Kippschaltung wird dadurch in die Stellung »Strom links« gebracht (Röhre 11'). Die Anode der Röhre 11' ist über die Leitung 20 mit dem Gitter der Sperröhre 12 verbunden. Durch die Stellung »Strom links« wird die Sperröhre 12 stromlos und liefert damit kein positives Sperrpotential über die Leitung 13 an die Kathode der Demodulationsröhre 8. Die negative \^orspannung — GV dieser Röhre 8 ist so bemessen, daß der über die Leitung 7 ans Gitter gelegte Torimpuls beim Fehlen dieses Sperrpotentials die Röhre zum Ansprechen bringt, so daß in ihrem Anodenkreis der längenmodulierte Impuls entsteht. Er wird über den Punkt C an die nächste NF-Stufe (14, in Fig. 1) gegeben.

Trifft nun bei A der phasenmodulierte Impuls ein, so wird die Kippschaltung (Röhren 11, 11') in die Stellung »Strom rechts« gebracht. In der Sperröhre 12 fließt jetzt Strom, so daß die Kathode der Demodulatorröhre 8 als Folge über die Leitung 13 auf höheres Potential gebracht wird. Dadurch wird die Röhre auch dann gesperrt, wenn der Torimpuls am Gitter auftritt, da dieser dann nicht mehr ausreicht, um den Stromdurchgang aufrechtzuerhalten.

Werden für die Röhre 8 an Stelle von Trioden Mehrgitterröhren verwendet, so können diese auch dadurch gesperrt werden, daß die zentrale, bistabile Röhrenschaltung in ihrem die Sperrung der kanaleigenen Röhre bewirkenden Zustand eine Spannung liefert, die das Potential eines der Gitter der kanaleigenen Röhre so weit herabsetzt, daß diese Röhre trotz des an einem anderen Gitter liegenden Torimpulses gesperrt wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Demodulation für Zeitmultiplex-Übertragungssysteme mit Pulsphasenmodulation, bei der die empfangenen, phasenmodulierten Impulse so in längenmodulierte Impulse umgewandelt werden, daß jeweils die Vorderkante des längenmodulierten Impulses durch einen von einem zentralen Verteiler, insbesondere einer Laufzeitkette, kommenden Torimpuls und die Hinterkante durch das Eintreffen des phasenmodulierten Impulses definiert sind, und bei der für alle Kanäle gemeinsam eine zentrale, dem Summenkanal längenmodulierte Impulse liefernde Modulationsumformungseinrichtung vorgesehen ist, sowie kanaleigene Torstufen (8), an die dieser Summenkanal und die Torimpulse derart angelegt werden, daß sie an ihrem Ausgang nur bei gleichzeitigem Anliegen eines Torimpulses und eines längenmodulierten Impulses des Summenkanals einen längenmodulierten Impuls liefern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung, wie für die Modulationsumformung im einzelnen Kanal an sich bekannt, eine bistabile Röhrenschaltung (11) enthält, die in dem einen ihrer beiden stabilen Zustände alle kanaleigenen Torstufen durch ein abgeleitetes (Sperröhre 12) Sperrpotential derart sperrt, daß diese Stufen auch bei Anliegen des Torimpulses nicht geöffnet werden können, jedoch durch unmittelbar aus den Torimpulsen abgeleitete kurze Impulse in den anderen stabilen Zustand gebracht wird, der bis zum Eintreffen des jeweils nächsten xio phasenmodulierten Impulses ein Öffnungspotential bedingt, das bei gleichzeitigem Anliegen des Torimpulses die längenmodulierten Impulse am Ausgang der Torstufen entstehen läßt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, bei der zwischen die kanaleigene Torstufe (8) und den zentralen Verteiler (5) eine Stufe (6) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Stufe aus den vom Verteiler kommenden Torimpulsen die kurzen Impulse abgeleitet werden, die die zentrale Modulationsumformungseinrichtung (ii, 12) in den die EntSperrung der kanaleigenen Torstufen (8) bei gleichzeitigem Anliegen des Torimpulses bewirkenden Zustand bringen.