DE976995C - Einrichtung zur UEbertragung von elektrischen Wellen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 29. OKTOBER 1964

M 6807 Villa/21 al

Es sind verschiedene Übertragungsverfahren bekannt, die Impulsmodulation verwenden. Im besonderen wird die Nachricht in gewissen Fällen durch zeitliche Verschiebung der Impulse (Lageimpulsmodulation) übertragen. Diese Anlagen haben den Vorteil, daß die zu übertragende Nachricht nur geringfügig durch Störungen beeinflußt wird, da die zeitliche Stellung der Impulse durch Störsignale nur wenig abgeändert wird. Überdies ist es möglich, den Empfangskreis in den Zeiten zwischen den Impulsen zu blockieren, um so irgendwelche Störwirkungen während diesen Zeiten vollständig zu eliminieren. Die minimalen Zeitintervalle, während welchen der Kreis in der Empfangsbedingung ist, werden bestimmt durch die Form der Impulse und durch ihre maximale Zeitverschiebung bezüglich der der Modulation 0 entsprechenden Zeitlage. Dies führt zu folgenden Nachteilen: Entweder verwendet man eine ziemlich beträchtliche maximale Verschiebung, wodurch die Länge der Periode vergrößert wird, während welcher die Störsignale auf den Kreis wirken, oder man verwendet eine ziemlich kleine maximale Verschiebung und vergrößert so die Wirkung von die

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zeitliche Stellung der Impulse beeinflussenden Störungen.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Impulsübertragungsanlage zu schaffen, bei der die Impulse nicht zeitlich verschoben werden und die dadurch durch Interferenzen nur wenig beeinflußt wird.

Zur störungsfreien und formgetreuen Übertragung elektrischer Wellen ist die Pulscodemodulation bekannt, bei der die Wellenform im Sender in bestimmten Zeitpunkten abgetastet wird und bei der ein vom momentanen Amplitudenwert der Welle abhängiges Signal' zum Empfänger übertragen wird. Dabei wird darauf verzichtet, daß die Tastwerte durch Signale wiedergegeben werden, die kontinuierlich mit den Tastwerten variieren. Im Amplitudenbereich der zu übertragenden Welle wird vielmehr eine endliche Zahl fester Amplitudenwerte vorgesehen. Die Zahl der Amplitudenwerte hängt vom verlangten Grad der Wiedergabetreue ab. Den Amplitudenwerten sind nach einem Code ebenso viele Signale zugeordnet. Übertragen wird nun dasjenige Codesignal, das dem festen Amplitudenwert entspricht, der am nächsten über oder am nächsten unter dem momentanen Amplitudenwert liegt.

Auch die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verzichtet darauf, die von der Nachrichtenwelle hergeleiteten Tastwerte durch Signale zu übertragen, die kontinuierlich mit den Tastwerten variieren.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle durch Aussendung von äquidistanten Impulsen nachgebildet wird und daß Impulse eines Vorzeichens ausgesandt werden, wenn sich der Momentanwert der Signal welle in einer Richtung verändert, und Impulse mit entgegengesetzten Vorzeichen ausgesandt werden, wenn sich der Momentanwert der Welle in der entgegengesetzten Richtung verändert.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben.

Fig. ι a und 1 b zeigen Diagramme zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 2 a, 2 b und 2 c zeigen Diagramme zur Erläuterung der Art und Weise, nach welcher die die Nachricht tragenden Impulse bei einem Impulssender beispielsweise erzeugt werden; Fig. 3 zeigt eine schematische Schaltung dieses Senders;

Fig. 4 zeigt eine schematische Schaltung eines Empfängers;

Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Form des Senders von Fig. 3;

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Senders;

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Empfängers;

Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Senders von Fig. 6.

Fig. ι zeigt Beispiele von Impulsen, die eine Signalwelle gemäß der Erfindung charakterisieren. Gemäß der Erfindung können solche Impulse nur zu den Zeitmomenten t_v t₂, t₃ und t_i erzeugt werden. Die Empfangsstation kann in vorbestimmten Zeitaugenblicken nur drei Arten der Information empfangen, nämlich

1. das Vorhandensein eines positiven Impulses mit einer Amplitude gleich oder größer als m,

2. das Vorhandensein eines negativen Impulses mit einer Amplitude gleich oder größer als m,

3. das Fehlen eines Impulses in diesem Augenblick.

Diese Impulse haben ihre maximale Amplitude zu dem vorbestimmten Zeitmomenten t_v ί₂, ί₃, ί₄. Zur Vereinfachung der Zeichnungen ist angenommen, daß diese Impulse gleiche Abstände voneinander haben. Wenn der Geräuschpegel zwischen den zwei Extremwerten +n und — η konstant bleibt, ausgenommen für vernachlässigbare Zeitperioden, und wenn der Amplitudenpegel der Impulse beträchtlich größer als diese Extremwerte ist, d. h. +w oder —m, ist es möglich, in vollkommen definitiver Weise zu bestimmen, ob diese Impulse empfangen worden sind oder nicht. Eine geeignete Vorrichtung für diesen Zweck ist z. B. eine Triode, welche so vorgespannt ist, daß sie die Signale vollkommen sperrt, deren Pegel nicht die Grenzen +n und — η überschreiten. In keinem Fall kann das Geräusch allein einen Strom im Empfangskreis verursachen, während die Signalimpulse den Empfänger immer betätigen. Das Vorhandensein eines Geräusches wird jedoch immer eine gewisse Modulation in der Zeit oder in der Phase der vorderen und hinteren Kanten der Impulse erzeugen wie auch eine Amplitudenmodulation der Impulse, aber diese Wirkung wird durch Zeittoranordnungen eliminiert. Die Anlage arbeitet dadurch ähnlich einer Telegraphenanlage, bei welcher die Telegraphenrelais durch Elektronenröhren ersetzt sind.

Wenn der Empfänger so aufgebaut ist, daß er nur während einer Zeitperiode arbeitet, die geringer ist als die, bei der die Amplitude der Impulse die Grenzen +m oder —m übersteigt, kann keine Phasenmodulation infolge des Geräusches während der Zeit auftreten, in welcher der Impuls auf den Empfänger einwirkt. Eine Anlage dieser Art ist so vollkommen gegen äußere Geräusche geschützt. Wenn z. B. der Empfänger nur während der kurzen Zeit d (Fig. 1 a) bei t_v t₂ usw. empfindlich ist, wird das obenerwähnte Ergebnis erhalten. Die in Fig. 1 a gezeigten Impulse werden so nur die in Fig. 1 b gezeigten Stromflüsse verursachen, bei welchen jeder ¹^ Störgeräuscheinfluß verschwunden ist.

Gemäß der Erfindung kann eine Anordnung dieser Art für die Übertragung von Strömen mit sich konstant verändernder Wellenform, wie z. B. Sprechströme, verwendet werden. Fig. 2 a zeigt ein Beispiel einer Wellenform dieser Art. Wenn die Gesamtperiode in zwölf Teilstücke geteilt wird, wie in der Zeichnung gezeigt wird, und wenn auf der Sendeseite eine Vorrichtung für die Bestimmung des Momentanwertes der Signalwelle für jeden der dreizehn Zeitmomente, die die Periode in

die Teilstücke teilen, verwendet wird, ist es möglich, die Originalwelle durch solch eine Folge von Momentanwerten zu kennzeichnen und sie am Empfangsende wiederzugeben. Wenn angenommen wird, daß die entsprechenden Momentanwerte V₁, V₂, V₃ usw. sind und daß die Periode in eine genügende Anzahl Teilstücke geteilt ist, dann wird die Verzerrung auf der Empfangsseite vernachlässigbar klein. Die Erfahrung hat gezeigt, daß Sprachströme auf diese Weise mit einer genügenden Wiedergabetreue übertragen werden können, wenn das Teilstückintervall 120 Mikrosekunden nicht übersteigt. Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht in der Kennzeichnung der Veränderungen der Amplitude solch einer aufgeteilten Welle durch die Verwendung von Impulsen, deren Amplituden nur zwei definierte gleiche und entgegengesetzte Werte oder den Wert Null haben. Dies kann auf verschiedene Arten erreicht werden.

Es ist z. B. möglich, auf der Sendeseite die Vergrößerung des Momentanwertes der Signalwelle durch Vergleich der Amplitude während einer Teilperiode mit der Amplitude während der vorhergehenden Teilperiode zu messen. Wenn diese Vergrößerung positiv ist und einen vorbestimmten Wert e überschreitet, wird ein positiver Impuls fester Amplitude ausgesandt. Wenn die Vergrößerung geringer als dieser vorbestimmte Wert ist, wird kein Impuls ausgesandt. Wenn die Vergrößerung negativ ist und im absoluten Wert den obenerwähnten vorbestimmten Wert e überschreitet, wird ein negativer Impuls fester Amplitude ausgesandt, der in geeigneter Weise dieselbe Amplitude wie der positive Impuls haben kann. Aus Fig. 2 a ist ersichtlich, daß sich der Momentanwert der Signalwelle im Zeitmoment 2 um die Größe V₂-V₁ gegenüber dem Zeitmoment 1 vergrößert hat. Diese Vergrößerung ist in Fig. 2 b in Form einer positiven Amplitude p.₂ gezeigt. Da diese Amplitude p₂ den obenerwähnten vorbestimmten Wert e übersteigt, wird ein positiver Impuls g₂ ausgesandt, wie in Fig. 2 c dargestellt ist.

Wenn zum Zeitmoment 3 sich die .Signalwelle im Momentanwert um die Größe v₃~v₂ = P₃ vergrößert hat, wobei p₃ kleiner ist als p₂, aber noch größer als der Wert e, wird ein zweiter positiver Impuls g₃ ausgesandt, der dieselbe Amplitude wie der Impuls g₂ hat. Zum Zeitmoment 4 beträgt die Vergrößerung des Momentanwertes der Signalwelle gegenüber dem Zeitmoment 3 v_i—v₃ = p_i. Dieser Wert ist etwas geringer als der Wert e, und demgemäß wird kein Impuls ausgesandt werden. Zum Zeitpunkt 5 ist die Spannungsvergrößerung V₅-V₁ = p_s wieder größer als e, und ein weiterer positiver Impuls g₅ wird demgemäß ausgesendet. Zum Zeitpunkt 6 ist die Spannungsvergrößerung negativ, und ihr Wert ist höher als der Wert e, und demgemäß wird ein negativer Impuls g_e ausgesandt, der dieselbe Amplitude hat wie die vorhergehenden Impulse. Dasselbe gilt für alle Spannungsveränderungen an den Zeitpunkten 7 bis 13.

Auf der Empfangsseite werden die Impulse g für die Wiederherstellung einer Wellenform verwendet, die praktisch diejenige der ursprünglichen Wellenform ist.

Die Empfangseinrichtung besteht aus einer Integriervorrichtung, mittels deren die Impulse g₃, g_i usw. zu der resultierenden Summenamplitude der vorhergehenden Impulse addiert werden und so die Punkte S₂, S₃ und s_i usw. ergeben, wie in Fig. 2 c gezeigt wird. Wenn diese Punkte verbunden werden, wird eine Wellenform erhalten, die so dicht, wie gewünscht, an diejenige des ursprünglichen Sprechstromes angeglichen werden kann, und zwar durch Vergrößerung der Anzahl der Zeitintervalle pro Zeiteinheit und durch Verringerung des vorbestimmten Wertes e. Eine genügende Wiedergabetreue für kommerzielle Verwendung wird durch die Verwendung von 30 000 Teilintervallen pro Sekunde erhalten.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Sender bedeutet V₁ eine Doppeltriode, die als ein kontinuierlich arbeitender Multivibrator geschaltet ist. Die Röhre V₂ ist eine Doppeltriode, die einen Kippkreis bildet, d. h. einen Kreis, der stabil bleibt, wenn keine äußere EMK angelegt wird, wobei die Bedingung so ist, daß die linke Hälfte der Röhre leitend ist und die rechte Hälfte gesperrt ist. Wenn ein Impuls geeigneter negativer Amplitude an das linke Gitter angelegt wird, kippt der Stromkreis in seine zweite stabile Lage, d. h., die linke Hälfte der Röhre wird gesperrt, und die rechte Hälfte wird leitend.

Wenn nach einer vorbestimmten Zeitperiode, die von dem Wert des Kondensators C₃ und dem Widerstand R₇ abhängt, kein anderer Impuls empfangen wird, kehrt der Stromkreis zu seiner ersten Gleichgewichtslage zurück und bleibt dort bis zur Ankunft eines anderen negativen Impulses am linken Gitter. Die Röhre V₃ ist in genau derselben Schaltung geschaltet. Die zwei Doppeltriodenröhren sind über zwei Kopplungskondensatoren C₅ und C₄ und die Entkopplungswiderstände R₁₅ und i?₁₆ mit dem einstellbaren Kontakt eines Potentiometers ^₁ verbunden, welches den Belastungswiderstand der linken Anode der Röhre V₁ bildet. Selbstverständlich kann auch irgendeine andere Kippschaltung verwendet werden.

Wenn geeignete Vorspannungen an die Gitter über die Widerstände R₁ und R₁₂ angelegt werden, no wird der eine oder der andere der Kippkreise, die zu den Röhren V₂ und V₃ gehören, von der ersten nach der zweiten Gleichgewichtslage übergehen, jedesmal wenn die linke Anode des Multivibrators V₁ einen negativen Impuls erzeugt. Die überi?₇ und R₁₂ angelegten Gittervorspannungen werden von den in den zwei Hälften der Sekundärwicklung des Transformators T₂ induzierten Spannungen erhalten. Der Mittelabgriff dieser Wicklung ist geerdet.

Die Primärwicklung von T₂ ist mit der Anode der Verstärkerröhre F₄ verbunden. Die von der Telephonleitung kommenden Sprechströme an den Punkten P werden an das Gitter der Röhre V₁ über den Transformator T₁ und über den Kreis C₇, R₂₅ angelegt. Dieser Kreis hat solche Zeitkonstan-

ten, daß die Spannung an den Anschlüssen von R₂₅ angenähert die zeitliche Ableitung der an die Primärwicklung von T₁ angelegten Spannung ist. Dies bedeutet, daß die Spannungen am Gitter der Röhre F₄ die Spannungsdifferenzen p₂, p₃ usw. von Fig. 2 b darstellen, vorausgesetzt, daß die Teilperioden für die Kurve von Fig. 2 a genügend klein sind, so daß die Spannungsdifferenzen während solcher Teilperiode praktisch konstant bleiben. ίο Die am Gitter der Röhre F₄ liegende Spannung reproduziert demgemäß praktisch die durch die Amplituden p₂, p₃ usw. von Fig. 2 b definierte Kurve. Das an R₇ angelegte Gitterpotential entspricht demzufolge, wenn es negativ ist, den Werten +P₂, +P₃ usw., während das an R₁₂ angelegte Gitterpotential, wenn es negativ ist, den Werten —p₂, —p₃ usw. entspricht. Die Konstanten des Kreises sind so eingestellt, daß, wenn die Spannung an den Anschlüssen von T₂ Null ist, die vom so Potentiometer R₁ kommenden Impulse eine ungenügende Amplitude haben, um irgendeinen der Kippkreise V₂ oder F₃ zu betätigen. Ein Kippen der Röhren V₂ oder F₃ kann nur auftreten, wenn die durch T₂ angelegten Gittervorspannungen den Wert e (Fig. 2 b) überschreiten.

Demzufolge tritt im Zeitpunkt 2 (Fig. 2 b) eine +P₂ entsprechende negative Spannung am Ende des Widerstandes R₁ auf. Da diese Spannung höher als e ist, wird V₂ betätigt. Im selben Moment wird eine gleiche positive Spannung am Widerstand R₁₂ auftreten, welche die Röhre V₃ fester in der ersten Gleichgewichtslage hält. Nach einem Zeitintervall, welches klein gegenüber dem Teilintervall ist, kehrt der Kippkreis V₂ in seine erste Lage zurück. Die durch die Widerstände R₂₇ und R₂₈ überbrückten Gleichrichter W₁ und W₂ verhindern irgendeine unerwünschte Einwirkung zwischen den Stromkreisen der Röhren V₂ und F₃.

Dasselbe Verfahren wiederholt sich zu den Zeitpunkten 3 und 5, d. h., F₂ spricht an und F₃ spricht nicht an. Zum Zeitpunkt 4 kippt keiner der Kippkreise. Zu den Zeitpunkten 6 und 7, in welchen die Spannung von T₂ umgekehrt ist, spricht F₃ an und F₂ spricht nicht an. Auf diese Weise ist es möglich, Impulse konstanter Amplitude und geeigneten Vorzeichens zu erhalten, die zeitlich gleiche Abstände haben und die den Impulsen g₂, g₃ usw. von Fig. 2 c entsprechen. Im Moment, wo F₂ anspricht, tritt an der linken Anode ein positiver Impuls auf, der an das linke Gitter der Doppeltriode F₅ angelegt wird, und zwar über den Entkopplungswiderstand R₂₁ und den Kondensator C₈. Wenn die Röhre F₃ kippt, tritt ein negativer Impuls an der rechten Anode auf und wird über den Entkopplungswiderstand R₂₀ und den Kondensator C₁₁ an das rechte Gitter der Röhre F₅ angelegt. Das rechte Gitter ist über den Gitterableitwiderstand R₂₂ mit Erde verbunden oder mit einem Punkt etwas negativeren Vorspannungspotentials. Das linke Gitter der Röhre F₅ ist über den Gitterwiderstand R₂₃ mit dem negativen Pol einer Vorspannungsbatterie verbunden, wodurch die linke Hälfte der Röhre gesperrt wird, außer während der Intervalle, wenn positive Impulse von F₂ angelegt werden. Von den zwei Anoden von F₅ werden so verstärkte Impulse erhalten, die den Eingangsimpulsen entsprechen, die aber entgegengesetztes Vorzeichen haben. Die Konstanten werden so gewählt, daß die von jeder Anode der Röhre F₅ erhaltenen Impulse gleiche Amplituden haben. Die Anoden sind mit einem Übertragungsstromkreis über Entkopplungswiderstände R₁₉ und R₃₀, Kondensatoren C₉ und C₁₀ und einen gemeinsamen Widerstand R₂₁ verbunden. Die Ausgangsimpulse treten an den Anschlußklemmen Q auf.

Bei der beschriebenen Anordnung erzeugt eine Vergrößerung der positiven Signalspannung oder Abnahme der negativen Signalspannung, welche an das Gitter der Röhre F₄ angelegt ist, einen negativen Ausgangsimpuls an den Anschlußklemmen Q, während eine Abnahme der positiven Signalspannung oder eine Zunahme der negativen Signalspannung einen positiven Ausgangsimpuls erzeugt.

Anstatt, wie beschrieben, die positiven,, Null- oder negativen Impulse direkt zu verwenden, können diese Impulse zur Modulation eines Radiosenders verwendet werden, wobei die positiven und negativen Impulse dadurch unterschieden werden, daß sie zwei Radiosender mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen modulieren.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Empfangsanordnung für die vom Sender (Fig. 3) ausgesandten Impulse. Die Impulse kommen an den Anschlußpunkten P₁ an und werden über Kondensatoren C₂₁, C₂₂ und Entkopplungswiderständen R₃₁ und R₃₆ an die Steuergitter der Doppelpentodenröhre F₆ angelegt.

Das linke Gitter ist über den Widerstand i?₃₃ geerdet. Der rechte Gitterwiderstand R₃₅ ist mit dem negativen Anschluß der Vorspannungsbatterie E₂ verbunden, um die rechte Hälfte der Röhre zu sperren. Wenn geeignete Spannungen an die anderen Elektroden angelegt werden, wird der bei P₁ ankommende negative Impuls eine plötzliche Stromverringerung in der linken Anode hervorrufen, während die Gitterstrombegrenzung verhindert, daß die positiven Impulse am linken Gitter irgendeinen merkbaren Effekt haben. In gleicher Weise werden die positiven Impulse an P₁ eine plötzliche Vergrößerung des Anodenstromes der rechten Röhre verursachen, während die an P₁ angelegten negativen Impulse nur die Begrenzungsspannung dieser Röhre vergrößern. Die an P₁ angelegten Impulse sollten eine genügende Amplitude haben, so daß die negativen Impulse die linke Anode sogar bei Vorhandensein von Geräusch vollständig sperren und daß die positiven Impulse an P₁ selbst bei Vorhandensein von Störgeräusch durch die Wirkung des Gitterstromes am rechten Gitter in ihren Spitzen begrenzt werden. Das linke Fanggitter ist über den Widerstand R₃₇ mit dem positiven Pol der Batterie E₁ verbunden, während das rechte Fanggitter über den Widerstand R₃₈ mit dem negativen Pol der Batterie 5 verbunden ist. Das erste Fanggitter ist über den Kondensator

C₂₃ mit dem Anschluß A und das zweite Fanggitter ist über den Kondensator C₂₄ mit dem Anschluß B verbunden. Der Anschluß A ist mit einem nicht gezeigten örtlichen Impulsgenerator verbunden, der negative Impulse genügender Amplitude erzeugt, um die Spannung der Batterie .E₄ zu neutralisieren, wenn die Impulse vorhanden sind. In gleicher Weise ist der Anschluß B mit einem örtlichen Impulsgenerator verbunden, der genau zu denselben Zeiten wie der Impulsgenerator von A arbeitet, der aber positive Impulse genügender Amplitude erzeugt, um E₅ zu neutralisieren. Die Konstanten des Stromkreises sind so, daß nur dann, wenn ein negativer Impuls von A an das linke Fanggitter angelegt wird, ein negativer Impuls von P₁ eine Verringerung des Stromes in der linken Anode verursachen kann und daß nur während der Ankunft der örtlich erzeugten positiven Impulse an B die positiven Impulse von P₁ eine Vergrößerung des Stromes in der rechten Anode hervorbringen. Die an A und B angelegten örtlichen Impulse haben eine Dauer, die dem kurzen, in Fig. ι a gezeigten Zeitintervall d entspricht. Sie werden mittels eines örtlichen, nicht gezeigten Impulsoszillators erhalten, der durch einen von dem Stromkreis des Multivibrators V₁ von Fig. 3 abgeleiteten Pilotstrom in bekannter Weise synchronisiert wird. Die Röhre V₆ wirkt so als eine Torröhre, da sie nur auf die positiven oder negativen Impulse während der Periode d ansprechen kann. Das Störgeräusch am Empfangsende kann, solange die Amplitude geringer ist als der entsprechende Wert -\-n (Fig. ia), die Impulse nicht beeinflussen, die im Ausgang der Röhre V₆ entstehen, obgleich das Geräusch unter Umständen die Amplitude oder Phase der ankommenden Impulse verändern kann.

Die positiven Impulse von der linken Anode der Röhre V₆ und die negativen Impulse von der rech-

jo ten Anode werden über entsprechende Entkopplungswiderstände A₃₉ und R₁₀ und Blockkondensatoren C₂₅ und C₂₆ an ein Tiefpaßfilter F₁ angelegt und dann an einen Belastungswiderstand 41. Das Filter F₁ erzeugt die nötige Summation, wie in bezug auf Fig. 2 c erläutert ist, und entfernt auch die Hochfrequenzkomponente der Impulse, so daß im Belastungswiderstand R_iX die in Fig. 2 c gezeigte wiedergewonnene Welle erhalten wird. Dieses Filter sollte vorzugsweise keine geringere Grenz-

;o frequenz als etwa 3000 Hz haben.

Die Signalspannungen an den Klemmen von R_tl werden dann durch die Röhre V₁ verstärkt, und die so erhaltenen verstärkten Signale werden über den Transformator T₃ an die Anschlußklemmen Q₁

,5 einer Telefonleitung angelegt.

Ein alternatives Verfahren zur Erzeugung der Impulse im Sender (Fig. 3) ist möglich. Es wird daran erinnert, daß die durch den Transformator T₁ gehende Signalwelle durch die Elemente C₇

ο und R₂₅ vor der Anlegung an die Röhre F₄ differenziert wird, um eine Spannung zu erzeugen, die proportional der Neigung der Signalwelle ist, so daß, wenn diese Neigung größer als ein gegebener Betrag und positiv ist (oder negativ), positive (oder negative) Impulse erzeugt werden, und wenn die Neigung geringer als dieser Betrag ist, kein Impuls erzeugt wird. Bei dem alternativen Verfahren wird kein Differentiationskreis verwendet, sondern die Neigung der Welle wird in unterschiedlicher Weise bestimmt. Dies ist in Fig. S dargestellt, welche eine Abänderung des Teiles von Fig. 3 zeigt, welcher zur Röhre V₁ gehört. Die übrigen Elemente sind unverändert, und die in Fig. 5 gezeigten Elemente tragen dieselbe Bezugsziffer.

Ein örtlicher Empfänger des in bezug auf Fig. 4 beschriebenen Typs (mit Ausnahme, daß die Röhre V₇ und der Transformator T₃ weggelassen sind) ist durch das Kästchen H gezeigt. Die Eingangsklemmen P₁ sind mit den Ausgangsklemmen Q des Senders verbunden, und der Verbindungspunkt des Filters F₁ mit dem Belastungswiderstand R_tl ist über einen Entkopplungswiderstand R₅₂ mit dem Steuergitter der Röhre V_i verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators T₁ ist ebenfalls über einen Entkopplungswiderstand R₅₃ mit dem Steuergitter verbunden. Weiterhin sind Gitter und Kathodenwiderstände R_5i und R₅₅ für die Röhre V₁ vorgesehen.

Wie schon in Verbindung mit der Anordnung in Fig. 3 erläutert, erzeugt eine an das Gitter der Röhre F₄ angelegte, sich vergrößernde positive Signalspannung einen negativen Impuls an den Ausgangsklemmen Q. Infolge des Umkehreffektes der Röhre V₆ im Empfänger von Fig. 4 ergibt eine Folge von negativen Impulsen eine positive Spannung im Ausgang des Filters F₁. Aus später beschriebenen Gründen ist bei der Anordnung von Fig. 5 erforderlich, daß eine positive Vergrößerung der an das Gitter der Röhre V_i angelegten Signalspannung eine negative Spannung im Ausgang des Filters F₁ aufbaut. Aus diesem Grund sind die Verbindungen einer Wicklung des Transformators T₂ umgekehrt, verglichen mit Fig. 3, so daß eine positive Signalspannung am Gitter der Röhre V₁ eine positive Vorspannung an die Röhre V₂ über den Widerstand R₇ und eine negative Vorspannung an die Röhre V₃ über den Widerstand R₁₂ anlegt.

Um die Wirkungsweise der Schaltung zu erläutern, wird zunächst angenommen, daß die an das Steuergitter der Röhre F₄ angelegte Signalspannung Null ist und daß kein Impuls an den Klemmen Q erzeugt worden ist. Bei der nächsten Operation des Multivibrators (Röhre V₁, Fig. 3) sei die an die Röhre F₄ angelegte Signalspannung positiv. Infolge der Vertauschung der Verbindungen des Transformators T₂ wird dies die Betätigung des Kippkreises F₃ verursachen und nicht des Kippkreises F₂, welcher unbeeinflußt bleibt. Deshalb tritt ein positiver Impuls an den Ausgangsklemmen Q auf, und ein entsprechender negativer, integrierter Impuls wird deshalb an den Widerstand R₅₂ angelegt, der entgegengesetztes Vorzeichen zu der über den Transformator T₁ angelegten Signalspannung hat.

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Durch die aufeinanderfolgende Operationen des Multivibrators F₁ an den Klemmen Q erzeugten Impulse werden so durch das Filter .F₁ zusammen addiert und an die Röhre V₁ in Opposition zu der Signalspannung angelegt. So lange, wie die letztere sich von der integrierten Impulsspannung um mindestens den vorbestimmten Wert e unterscheidet, wird an den Klemmen Q durch den Kippkreis V₃ ein neuer positiver Impuls erzeugt. Wenn

ίο jedoch die Signalspannung unter die integrierte Impulsspannung fällt (d. h. weniger positiv oder negativer dazu wird), spricht der andere Kippkreis V₂ an, und es wird ein negativer Impuls erzeugt, wie schon beschrieben. Wenn jedoch die Spannungsdifferenz geringer als e ist, wird kein Impuls erzeugt werden.

Irn Falle von Fig. 5 werden positive Impulse erzeugt, wenn die Signalspannung sich vergrößert, und negative Impulse, wenn sie abnimmt, so daß das Vorzeichen der erzeugten Impulse bestimmt, ob die Neigung der Signalwelle positiv oder negativ ist, und das Fehlen der Impulse zeigt an, daß die Neigung geringer ist als ein vorbestimmter Betrag.

Fig. 5 erzeugt also Impulse entgegengesetzten Vorzeichens gegenüber den durch Fig. 3 erzeugten Impulsen.

Die Anordnung von Fig. 5 weist eine Gegenkopplung auf. Die Impulse werden in dem örtlichen Empfänger gespeichert und erzeugen eine Gegenspannung, die sich von der Signalspannung niemals mehr als um einen kleinen Betrag unterscheidet. Wenn der Empfänger am Empfangsende der Leitung genau von demselben Typ ist wie der örtliche Empfänger H, wird eine Verzerrung infolge der Empfangskreise, des Filters usw. automatisch innerhalb der Grenzen eliminiert, die durch das verwendete Teilintervall gesetzt sind. Dies ist der hauptsächliche Vorteil der abgeänderten Anordnung von Fig. 5. Um die Impulse zu übertragen, welche in der erläuterten Weise ein Signal definieren, welches ein Frequenzband von 3000 Hz einnimmt, ist es notwendig, eine totale Bandbreite von ungefähr 30 000 Hz vorzusehen. Dies ist der Preis, welcher für eine vollständige Störgeräuschunterdrückung gezahlt werden muß.

Ein unterschiedliches Verfahren zur Erzeugung der Impulse ist in Fig. 6 gezeigt. Kurze positive Impulse werden an den Anschluß P angelegt und dann über einen Umkehr- und Torkreis i?G an die Ausgangsklemme Q, mit welcher die abgehende Leitung verbunden ist. Der Torkreis ist normalerweise blockiert und wird durch zwei gleiche Steuerkreise A und B betätigt. Der Kreis B besteht aus einer Verstärkerröhre V₈, an welche die Signalwelle vom Anschluß P an das Steuergitter der Röhre angelegt wird. Der Kreis A besteht aus einer gleichen Röhre F₉, an deren Steuergitter eine am Punkt α durch einen mit der Klemme Q verbundenen Integrationskreis / erzeugte Spannung angelegt wird. Dieser Kreis integriert die Impulse, welche auf die Leitung gegeben werden.

Der Torkreis RG bleibt blockiert, weil die von den Röhren V₈ und V₉ daran angelegten Potentiale gleichbleiben. Wenn jedoch die durch den Kreis B angelegte Signalspannung die durch den Kreis A integrierte angelegte Spannung übersteigt, wird der Torkreis geöffnet und gestattet den Durchtritt eines positiven Impulses an die Leitung ohne Umkehrung. Wenn jedoch die Signalspannung geringer ist als die integrierte Spannung, wird der Torkreis wieder geöffnet, aber in diesem Fall kehrt er die Impulse um und sendet einen negativen Impuls an die Leitung.

Dies ist aus Fig. 8 ersichtlich, welche die Veränderung der Signalspannung (Kurve P) und der integrierten Spannung (Kurve α) in Abhängigkeit der Zeit zeigt. An jeden der äquidistanten Zeitaugenblicke t„, t_n+1.. .t_n+ia wird ein positiver oder negativer Impuls auf die Leitung gesendet werden, wie es durch den Torkreis RG bestimmt wird. Zu den Zeitmomenten t_n, t_{n + 1} und t_n+2 liegt die Kurve P über der Kurve a, und es wird ein positiver Impuls auf die Leitung gegeben. Zum Zeitpunkt t_n+3 liegt die Kurve P jedoch unter der Kurve a, so daß ein negativer Impuls ausgesandt wird und die integrierte Spannung verringert wird. Zum Zeitpunkt t_n+i liegt die Kurve P wieder über der Kurve a, so daß ein positiver Impuls ausgesandt wird. Ebenfalls werden positive Impulse zu den Zeitaugenblicken t_n+5 und f_n+10 und negative Impulse an den übrigen Zeitaugenblicken ausgesandt. Diese Impulse sind auf der Linie Q von Fig. 8 gezeigt.

Der Umkehr- und Torstromkreis RG besteht aus zwei Torröhren F₁₀ und F₁₁ und einer Umkehrröhre F₁₂. Die Kathode von F₁₀ ist mit der Anode von F₈ und über eine negative Vorspannungsquelle B₂ mit dem Steuergitter von F₁₁ verbunden. Die Kathode von F₁₁ ist mit der Anode der Röhre F₉ und über eine negative \^rorspannungs- io< quelle .E₁ mit dem Steuergitter von F₁₀ verbunden. Die Anode von F₁₁ ist an den Anschluß Q geschaltet, und die Anode von F₁₀ ist über die Umkehrröhre F₁₂ ebenfalls mit Q verbunden. Wenn die durch die Röhren F₈ und F₉ angelegten Spannun- 10; gen gleich sind, sind beide Torröhren F₁₀ und F₁₁ blockiert. Wenn jedoch die Signalspannung höher ist als die Spannung am Punkt a, wird die durch die Röhre F₉ an den Torstromkreis angelegte Spannung höher sein als die durch die Röhre F₈ m angelegte Spannung, so daß die Torröhre F₁₀ geöffnet wird und ein Impuls an die Umkehrröhre F₁₂ geliefert wird. Dieser Impuls, der beim Durchtritt durch die Torröhre F₁₀ in seiner Polarität umgekehrt würde, wird durch die Röhre F₁₂ erneut ii; in der Polarität umgekehrt und tritt als ein positiver Impuls am Anschlußpunkt Q auf. Wenn jedoch die Signalspannung niedriger ist als die Spannung am Punkt a, wird die andere Torröhre F₁₁ geöffnet und gibt einen negativen Impuls direkt an 12' den Anschlußpunkt Q.

Der Integrationskreis / besteht aus einer Eingangsröhre F₁₃ und zwei in Serie verbundenen Integrationsröhren F₁₄ und F₁₅. Der Verbindungspunkt der Kathode von F₁₄ mit der Anode von F₁₅ ist 12, der Punkt a, und ein Speieherkondensator C ver-

bindet diesen Punkt mit einem Punkt festen Potentials. Der Punkt α ist auch mit dem einstellbaren Kontakt eines hochohmigen Potentiometers Z₂ verbunden, welches über einer Hochspannungsquelle liegt.

Die Röhre F₁₃ weist einen Widerstand auf, der in Serie mit der Kathode verbunden ist, und einen Widerstand, der in Serie mit der Anode verbunden ist; die Widerstände sind entsprechend mit den

ίο Steuergittern der Röhren F₁₄ und F₁₅ verbunden. Diese Röhren sind so vorgespannt, daß sie beide gesperrt sind, wenn nicht ein Impuls über die Röhre F₁₃ angelegt wird. Ein an das Steuergitter der Röhre F₁₃ angelegter positiver Impuls entsperrt die Röhre F₁₄, welche dann den Teil des Potentiometers Z₂ hohen Potentials überbrückt, wodurch der Kondensator C positiv geladen wird und das Potential am Punkt α erhöht wird. Ein negativer Impuls wird jedoch die Röhre F₁₅ öffnen,

ao welche den Teil des Potentiometers Z₂ niedrigen Potentials überbrückt, wodurch der Kondensator C negativ geladen wird und das Potential am Punkt a erniedrigt wird. Das Potentiometer Z₂ sollte so eingestellt sein, daß das anfängliche Potential (ehe irgendein Puls erzeugt wird) des Punktes α ungefähr halb so groß ist wie das Potential der Hochspannungsquelle, und sein Widerstandswert sollte so hoch sein, daß der Kondensator C sich zwischen den Impulsen nicht merklich entlädt.

Es ist ersichtlich, daß der Kondensator die über die Röhre F₁₃ angelegten Impulse summiert und das in Kurve α in Fig. 8 gezeigte Potential annehmen wird. Diese Kurve folgt der Signalwelle P sehr eng und unterscheidet sich niemals um mehr als einen kleinen Wert davon.

Ein entsprechender Empfänger ist in Fig. 7 gezeigt und mit dem fernen Anschlußpunkt P₁ der Leitung verbunden. Er weist die Elemente Ir, Ar auf, die praktisch dieselben sind wie die Elemente / und A des Senders. Ein Tiefpaßfilter F liegt in Serie mit dem Anodenkreis der Röhre F₉ in Ar, um die Hochfrequenzkomponente aus der Kurve a zu entfernen. Die neugewonnene Signalwelle wird vom Anschlußpunkt Q₁ erhalten.

Wie im Falle von Fig. 4 kann der Empfänger mit geeigneten Torkreisanordnungen (nicht gezeigt) versehen sein, um ihn nur zu den Zeiten empfindlich zu machen, wenn ein Impuls erwartet wird, um dadurch die Einführung irgendeines Störgeräusches zu verhindern.

Obgleich diese Anordnung die Signale nur durch die Verwendung positiver und negativer Impulse übertragen kann, können die Blockierungsvorspannungen der Röhren F₁₀ und F₁₁ so eingestellt werden, daß sie gesperrt bleiben, bis die Differenz zwischen den Kurven P und α (Fig. 8) in den Augenblicken der Impulsanlegung an die Eingangsklemme G einen vorbestimmten Wert e überschreitet wie im Falle von Fig. 3, so daß keine Impulse nach der Leitung übertragen werden, bis der Wert e überschritten ist.

Da nur ein positiver oder ein negativer Impuls verwendet wird, wird es klar sein, daß der Informationsbetrag, welcher durch die Impulse über die Signalwelle gegeben werden kann, begrenzt ist. Das erfindungsgemäße Prinzip kann jedoch erweitert werden, indem ein Impulspaar verwendet wird, von dem jeder Impuls positiv oder negativ sein kann, um eine bessere Information über die Signalwelle in jedem Moment zu geben. Zum Beispiel kann folgender Code verwendet werden:

+ + Signalamplitude schnell ansteigend,

+ — Signalamplitude langsam ansteigend,

h Signalamplitude langsam abfallend,

Signalamplitude schnell abfallend.

Dies kann durch Verdopplung der Elemente A, B, RG und / von Fig. 6 erreicht werden, indem der zweite Satz die Eingangsimpulse etwas später als der erste Satz erhält. In bezug auf Fig. 8 wird verständlich sein, daß, wenn die Ladefähigkeit des Kondensators C vergrößert wird, z. B. durch Verringerung seiner Kapazität, die α-Kurve im Intervall zwischen den Zeitpunkten t_n und t_n+1 zum Kreuzen mit der Kurve P gebracht werden kann, so daß an der Stelle t_n+1 ein negativer Impuls anstatt eines positiven Impulses ausgesandt wird. Wenn deshalb der zweite Elementensatz mit einem kleineren Kondensator C ausgerüstet ist als der erste Satz, wird der zweite Impuls des nach der Leitung gegebenen Impulspaares nur dann ein positiver Impuls sein, wenn sich die Amplitude der Signalwelle schnell vergrößert. Wenn die Amplitude sich langsam vergrößert, wird der erste Elementensatz einen positiven Impuls erzeugen, der zweite Elementensatz jedoch einen negativen Impuls. Gleichfalls wird, wenn die Signalamplitude abnimmt, der zweite Impuls des Impulspaares nur dann ein negativer Impuls sein, wenn die Abnahme schnell erfolgt, anderenfalls wird ein positiver Impuls erzeugt.

Wie im Falle von Fig. 3 können die nach dem Empfänger übertragenen Impulse durch Modulation von Trägerwellen zweier unterschiedlicher Frequenzen entsprechend den positiven und negativen Impulsen übertragen werden.

Es wird klar sein, daß die Perioden, welche die Zeitaugenblicke, zu denen Impulse ausgesendet werden können, trennen, für Impulse verwendet werden können, die zu anderen Kanälen gehören, wodurch ein Mehrkanalnachrichtensystem erhalten wird, in welchem jeder Kanal Impulse gemäß vorliegender Erfindung verwendet.

Claims (17)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung zur Übertragung von elekirischen Wellen, bei der die Wellenform im Sender in bestimmten Zeitpunkten abgetastet wird und bei der ein vom momentanen Amplitudenwert der Welle abhängiges Signal zum Empfänger übertragen wird, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Signalwelle durch Aussendung

   von aquidistanten Impulsen nachgebildet wird und daß Impulse eines Vorzeichens ausgesandt werden, wenn sich der Momentanwert der Signal welle in einer Richtung verändert, und Impulse mit entgegengesetztem Vorzeichen ausgesandt werden, wenn sich der Momentanwert der Welle in der entgegengesetzten Richtung verändert.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalisierungszeit in eine Serie von gleichen Teilperioden aufgeteilt ist, daß ein Impuls am Ende einer gegebenen Teilperiode ausgesandt wird, wenn sich der Signalmomentanwert während dieser Teilperiode um mehr als einen bestimmten Betrag verändert hat, und daß das Vorzeichen des Impulses durch das Vorzeichen der Momentanwertänderung bestimmt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorzeichen irgendeines gegebenen Impulses durch das Vorzeichen der Differenz zwischen den integrierten Amplituden aller vorhergehenden Impulse und dem Signalmomentanwert zur Zeit des Auftretens des gegebenen Impulses bestimmt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesandten Impulse positiv oder negativ sind, in Übereinstimmung mit einem besonderen Code, welcher die Veränderungen der Signalwelle verzeichnet.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Übereinstimmung mit dem Code an für die Aussendung von Impulsen vorbestimmten Augenblicken Impulse fehlen und nicht übertragen werden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender Mittel für die Differenzierung der Signalwelle aufweist, ferner einen Generator für die Erzeugung äquidistanter Impulse, die positiv oder negativ sein können, Mittel für die Anlegung der differenzierten Signalwelle an den Generator in solcher Weise, daß er einen positiven Impuls erzeugt, wenn die Amplitude der differenzierten Signalwelle ein Vorzeichen hat, und einen negativen Impuls, wenn die Amplitude der differenzierten Signalwelle das entgegengesetzte Vorzeichen hat, und Mittel für die Aussendung der im Generator erzeugten Impulse über ein Nachrichtenmedium.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender Mittel für die Kombinierung der integrierten Impulsamplitude in entgegengesetztem Sinn mit dem Signalmomentanwert aufweist, um eine Differenzamplitude zu erzeugen, ferner einen Generator für äquidistante Impulse, die positiv oder negativ sein können, und Mittel für die Anlegung der Differenzamplitude an den Generator in solcher Weise, daß er einen positiven Impuls erzeugt, wenn die genannte Differenzamplitude ein Vorzeichen hat, und einen negativen Impuls, wenn die genannte Differenzamplitude entgegengesetztes Vorzeichen hat, und Mittel für die Aussendung der im Generator erzeugten Impulse über ein Nachrichtenmedium.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um zu verhindern, daß der Generator irgendeinen Impuls erzeugt, wenn nicht die Größe der genannten Amplitude bzw. die genannte Differenzamplitude einen speziellen Wert übersteigt.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator Mittel für die Erzeugung einer Folge äquidistanter Impulse aufweist, die ein gegebenes Vorzeichen haben, ferner ein Paar normalerweise blockierter Kippkreise, die Impulse entgegengesetzten Vorzeichens erzeugen, wenn sie beim Ansprechen auf einen entsprechenden der aquidistanten Impulse durchlässig werden, und ferner Mittel für die Anlegung der differenzierten Welle bzw. der genannten Differenzamplitude, um den einen oder anderen der Kippkreise zu entsperren, je nachdem, ob die Amplitude der differenzierten Welle bzw. der genannten Differenzamplitude positiv oder negativ ist.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender folgende Teile aufweist: Mittel für die Integrierung der Impulse, einen Generator für die Erzeugung äquidistanter Impulse, die positiv oder negativ sein können, Mittel für die Anlegung der integrierten Impulsamplitude und der Signalwelle an den genannten Generator in solcher Weise, daß er einen Impuls eines Vorzeichens oder des entgegengesetzten Vorzeichens erzeugt, je nachdem, ob die integrierte Amplitude größer oder kleiner als der Signalmomentanwert ist, und Mittel für die Aussendung der durch den Generator erzeugten Impulse über ein Nachrichtenmedium.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Generator folgende Teile aufweist: Mittel für die Erzeugung einer Folge äquidistanter Impulse eines gegebenen Vorzeichens, ein Paar normalerweise blockierter Verstärker, Mittel für die Anlegung der Impulse an die Eingangskreise von beiden Verstärkern, Mittel für die Anlegung der Signalwelle und der integrierten Impulsamplitude an beide Verstärker in solcher Weise, daß der eine oder andere der Verstärker geöffnet wird, je nachdem, ob die integrierte Impulsamplitude größer oder kleiner als der Momentanwert der Signalwelle ist, und Mittel für die Anlegung der verstärkten Impulse an das Nachrichtenmedium, und zwar von einem Verstärker direkt und von dem anderen Verstärker über eine Umkehrvorrichtung.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärker eine Elektronenröhre aufweist, deren Kathode mit dem Steuergitter der anderen Röhre gekoppelt ist, und daß die Signalwelle und die integrierte

    Impulsamplitude entsprechend an die Kathode der genannten Röhre über einzelne Verstärkerkreise angelegt werden.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel für die Vorspannung der genannten Röhren in solcher Weise, daß keine der Röhren durchlässig wird, wenn nicht die Differenz zwischen der integrierten Impulsamplitude und dem Signalmomentanwert einen vorbestimmten Wert übersteigt.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Empfänger mit Mitteln für den Empfang der Impulse, die die Signalwelle kennzeichnen, und Mittel für die Integrierung der Impulse in solcher Weise, daß sie eine nachgebildete Welle erzeugen, die ein fast genaues Abbild der genannten Signalwelle ist.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Integriermittel aus einem Speicherkondensator besteht, daß Mittel vorgesehen sind für die Anlegung der Impulse eines Vorzeichens, um die Ladung des Kondensators zu vergrößern, und für die Anlegung der Impulse des anderen Vorzeichens, um seine Ladung zu verringern, und daß Mittel für die Ableitung der nachgebildeten Welle vom Kondensator vorgesehen sind.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch Torstromkreise, um den Empfänger unempfindlich zu machen, ausgenommen zu den Zeitmomenten, zu denen Impulse empfangen werden können.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse entsprechend dem positiven und negativen Vorzeichen zwei Trägerwellen unterschiedlicher Frequenz modulieren, daß die modulierten Trägerwellen über ein Nachrichtenmedium übertragen werden und daß im Empfänger Mittel für die Demodulierung der Trägerwellen vorgesehen sind, um die positiven und negativen Impulse zurückzugewinnen.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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