DE976996C

DE976996C - Umsetzer fuer Pulscodemodulation

Info

Publication number: DE976996C
Application number: DEM6808A
Authority: DE
Inventors: Henri Feissel
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1947-11-08
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1964-10-29
Also published as: CH282557A; GB661020A; FR956416A; US2770777A; USRE24790E; BE485549A; NL77945C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 29. OKTOBER 1964

M 6808 VIIIal21 a>

Henri Feissel, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Umsetzer für Pulscodemodulation

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umsetzer für Pulscodemodulation zur Umsetzung amplitudenmodulierter Impulse in codierte Impulse, d. h. auf einen Umsetzer zur Erzeugung von Impulsen konstanter Höhe in regelmäßigen Zwischenräumen gemäß einem Code, der von dem Augenblickswert der zu übermittelnden Signalamplitude abhängt.

An Hand der Zeichnung, die beispielsweise schematisch Ausführungsformen von Schaltungsanordnungen der Erfindung darstellt, soll der Gedanke der Erfindung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen

Fig. ι und 2 Diagramme zum Verständnis des Erfindungsgedankens,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Umsetzers und

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung eines Empfängers für die durch den Umsetzer nach Fig. 3 übermittelten Impulse.

Fig. ι zeigt eine Reihe entsprechend dem zu übermittelnden Nachrichteninhalt amplitudenmodulierter Impulse. Die Amplitudenänderungen sind auf der Ordinate dargestellt, die Zeit dagegen auf der Abszisse längs der Achse t. Zur Erleichterung

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des Verständnisses soll angenommen werden, daß die Amplitude dieser Impulse z. B. zwischen zwei angenommenen Werten ο und ι schwankt.

Gemäß der Erfindung wird für jeden amplitudenmodulierten Impuls eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Impulse konstanter Amplitude erzeugt. und .übertragen. Die zu übermittelnden Signale sind dadurch gekennzeichnet, daß ihnen entsprechende Impulse an dem für sie gegebenen

ίο Zeitpunkt auftreten oder nicht auftreten. Bekanntlich ist die mögliche Zahl von Kombinationen bei einem Code mit η Impulsen gleich 2". Hierbei entspricht der erste Impuls der halben Amplitudenhöhe, der zweite Impuls einem Viertel der Amplitudenhöhe, der dritte Impuls einem Achtel der Amplitudenhöhe und der n-te Impuls dem 2"-ten Teil der Amplitudenhöhe.

Für jede gegebene Amplitude zwischen den Werten ο und 1 kann so eine Codekombination gefunden werden, die sich von der wahren Amplitudenhöhe höchstens um ¹Iz" unterscheidet.

Zweck einer Codierungsanordnung ist die Umsetzung eines Impulses einer gegebenen Amplitudenhöhe in eine ihm entsprechende Codekombination von Impulsen konstanter Amplitude; der Zweck einer Decodierungseinrichtung ist dagegen die Umsetzung dieser codierten Impulse konstanter Amplitude in einen Impuls, dessen Amplitudenhöhe der Amplitudenhöhe des ursprünglichen Impulses entspricht.

Nachstehend sollen zwei Codierungsanordnungen beschrieben werden, von denen die erste hauptsächlich der Klarstellung und zum besseren Verständnis dient, während die zweite Codierungsanordnung die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Die erste Codierungsanordnung arbeitet im wesentlichen wie folgt: M₁ möge die Amplitudenhöhe eines gegebenen Impulses J₁ sein, die irgendwo zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert liegt, die willkürlich als ο und 1 angenommen werden; M₁ wird, wie erwähnt, mit dem Wert ¹Iz verglichen.

Wenn M₁ größer oder gleich V2 ist, so wird ein Codeimpuls an der Stelle »1« erzeugt, während ein weiterer Impuls der Höhe M₂=M₁- ¹Iz an die nun folgende Stufe gelangt. Wenn M₁ dagegen kleiner als V2 war, so wird kein Codeimpuls an der ersten Stelle auftreten, und ein Impuls J₂ mit der Amplitudenhöhe M₂=M₁ gelangt an die folgende Stufe.

In der zweiten Stufe wird die Amplitudenhöhe des Impulses M₂ mit dem Pegel ¹U verglichen. Wenn M₂ größer als ¹U war, so tritt an der zweiten Stelle ein Impuls auf, während ein Impuls /_s der Amplitudenhöhe M₃=M₂-¹Zi an die folgende Stufe abgegeben wird. Wenn M₂ jedoch geringer als ¹At war, so tritt an der zweiten Stelle kein Impuls auf; es wird vielmehr ein Impuls der Amplitudenhöhe M₃=M₂ an die folgende Stufe abgegeben.

In beiden Fällen liegt M₃ zwischen ο und ¹U. Allgemein gesprochen wird die Amplitudenhöhe des Impulses M_p mit dem Rang p mit einem Wert Va^p verglichen, und zwar bis ein Impuls der Amplitudenhöhe M_n erreicht ist, der mit dem Wert ¹Zz" verglichen wird. Wenn M_n größer als ¹Zz" ist, so wird der Codeimpuls für die w-te Stelle erzeugt, wenn M_n jedoch kleiner ist als ¹Is", so wird kein Impuls an der η-tea Stelle erzeugt.

Der Unterschied zwischen der Amplitudenhöhe des Impulses M₁ und der Summe der Amplitudenhöhe der mit den Codeimpulsen übermittelten Impulsamplitude ist kleiner als ¹Zz".

Nunmehr soll eine bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent vorzugsweise benutzte. Schaltungsanordnung beschrieben werden.

J möge ein Impuls der Amplitudenhöhe N₁ sein, der zwischen den beiden Werten ο und 1 liegt. Die Amplitude von AT₁ wird mit dem Wert ¹Iz verglichen. Ist N₁ größer als ¹Zz, so wird der erste Codeimpuls erzeugt, und ein Impuls J₂ der Amplitudenhöhe N₂=2 (N₁-¹Zt) wird an die zweite Stufe abgegeben.

Wenn N₁ jedoch kleiner als ¹It war, so wird kein Impuls an der ersten Stelle erzeugt und ein Impuls J₂ der Amplitudenhöhe N₂=ZN₁ an die folgende Stufe abgegeben. In beiden Fällen liegt der an die nächste Stufe abgegebene Impuls N₂ zwischen ο und 1.

Der Impuls der Amplitudenhöhe IV₂ wird nun mit dem Wert V2 verglichen. Ist N₂ größer als ¹Iz, so wird der zweite Codeimpuls erzeugt und ein Impuls J₃ der Amplitudenhöhe IV₃=2 (N₂-¹Zz) an die dritte Stufe abgegeben.

Ist N₂ kleiner als ¹Iz, so tritt an der zweiten Stelle kein Codeimpuls auf, und ein Impuls J₃ der Amplitudenhöhe IV₃=2IV₂ wird an die nächste Stufe abgegeben. In beiden Fällen liegt IV₃ zwischen ο und 1. Und so geht es weiter bis zur Stufe IV_n.

Die durch die beiden Codieranordnungen .erhaltenen Ergebnisse sind äquivalent, da in dem ersten Fall der Impuls M_p mit ¹Zz" verglichen wird, während in dem zweiten Fall der Impuls N_p des Ranges p mit ¹Iz verglichen wird, da ja IVp=2^p~¹ · Mp ist, wenn M₁=N₁ ist.

Die Wirkungsweise der Codieranordnung wird durch die folgende Beschreibung der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung besser verständlich werden, die eine Codieranordnung für einen Fünfercode beschreibt.

Diese Codieranordnung enthält einen Modulator und Verteiler 1, an den eine Anzahl Übermittlungskanäle 2, z. B. für Telefonie oder andere Kreise angeschlossen sind. Der Modulator und Verteiler sendet durch die Leitung 3 Bezugsimpulse, die für die Synchronisation benötigt werden, und durch die Leitung 4 amplitudenmodulierte Impulse, die an die Vorrichtungen 5, 6, 7, 8 und 17 gelangen und dort in eine Reihe entsprechender iao Codeimpulse umgesetzt werden.

Jede der Vorrichtungen 5, 6, 7, 8 enthält ein Verzögerungsglied 9, das die Impulse um den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden gecodeten Impulsen verzögert. Sie enthalten weiter je einen Schwellwertverstärker 10, die alle

die gleiche Spannungsverstärkung 2 haben, so daß sie diejenigen Bruchteile der Impulse verstärken, die den Wert V2 überschreiten. Die Vorrichtungen

5, 6, 7, 8 enthalten weiter je einen Begrenzungsverstärker 11, der die von 10 erhaltenen Impulsamplituden in vorbestimmter Höhe abschneidet. Sie enthalten ferner je einen Verstärker 12 mit einer Spannungsverstärkung 1 :2 und eine unter Wirkung eines Impulses von 11 arbeitende Blockierungsvorrichtung.

Diese Blockierungsvorrichtungen sind derart ausgelegt, daß der Verstärker für eine Zeitdauer gesperrt bleibt, die den verzögerten Impuls von 1 überlappt. Dies kann durch eine Verzögerungsstrecke oder eine Zeitkonstantenvorrichtung erreicht werden, die den Anregungsimpuls von 11 dehnt.

Eine Verzögerungsstrecke 13, die der Verzögerungsstrecke 9 ähnlich ist, dient hinter dem

ao Schwellwertverstärker 10 zur Verzögerung der sie durchlaufenden Impulse um den zwischen zwei aufeinanderfolgenden Codeimpulsen liegenden Zeitraum.

So entstehen vier identische Anordnungen, die

s5 jede Einzelteile wie 9, 10, 11, 12 und 13 enthalten. Die letzte Stufe 17 ist eine dem Kreis 10 ähnliche Begrenzerstufe und enthält einen Schwellwertverstärker,, der den fünften Codeimpuls durchläßt oder nicht durchläßt, je nachdem ob der vom Kreis 8 kommende Impuls größer oder kleiner als der halbe Festwert ist.

Ein Mischkreis 14 mischt die synchronisierenden Impulse von 3 und die gecodeten Impulse von 5,

6, 7, 8 und 17. Fig. ι zeigt eine Gruppe amplitudenmodulierter Impulse und die Hüllkurve dieser Impulse, die alle zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert ο und 1 liegen, beispielsweise haben die beiden Impulse M₁ und N₁ mit ihren entsprechenden Amplitudenhöhen 0,43 und 0,66 einen Wert, der einmal unterhalb und einmal oberhalb des Festwerts liegt. In Fig. 2 sind die diesen Werten entsprechenden Codeimpulse dargestellt. In Fig. 2 ist die Zeitspanne Γ, in der ein Impulscode übermittelt wird, als Strecke AB dargestellt.

Diese Zeitspanne ist in fünf gleiche Strecken unterteilt, die »Elementarstrecken« 1, 2, 3, 4, 5 (im Falle der Verwendung eines Fünfercodes) genannt werden sollen. Entsprechend der Codekombination wird jeder dieser fünf Impulse eines Codes entweder übertragen oder nicht.

Der obere Teil der Fig. 2 zeigt den Impulscode,

der der Amplitude M₁ (0,43), der untere Teil den

Impulscode der der Amplitude N₁ (0,66) entspricht.

Der Impuls M₁ mit der Amplitude 0,43, welcher den Kreis 5 der Fig. 3 erreicht, kann den Verstärker 10 nicht durchlaufen, da seine Amplitudenhöhe kleiner als Va ist. Der Impuls der ersten Stelle tritt also nicht auf. Die Amplitudenhöhe JIi₁ wird durch den Verstärker 12 verdoppelt, der Impuls selbst durch das Verzögerungsglied verzögert. Er erreicht den folgenden Kreis 6, während der zweiten Elementarstrecke mit einer Amplitudenhöhe, die gleich 0,86, d. h. größer als die Hälfte des Festwerts ist und deshalb über den Schwellwertverstärker 10 hinweg geht. Für die Stelle 2 wird also ein Codeimpuls erzeugt, und ein Impuls mit der Amplitudenhöhe 2 · (0,86—0,5) =0,72 wird über das Verzögerungsglied 13 an den Ausgang 16 gegeben. Dieser Impuls erreicht den folgenden Kreis 7 während der dritten Elementarstrecke mit einer Amplitudenhöhe, die gleich 2-0,36 = 0,72 ist; durch diesen Kreis 7 wird für die Stelle 3 ein Impuls erzeugt,, da seine Amplitudenhöhe die Hälfte des Festwertes übersteigt. Der an den nächsten Kreis 8 übermittelte Impuls hat eine Amplitudenhöhe gleich 2 · (0,72—0,5) =0,44, d.h., sie ist geringer als ¹It, und es wird kein Codeimpuls an Stelle 4 erzeugt. Die Amplitudenhöhe dieses Impulses wird verdoppelt und mit einem Wert 0,88 an den Begrenzer von 17 weitergegeben, der einen Impuls für die Stelle 5 erzeugt, da die Amplitudenhöhe den Wert ¹Iz überschreitet.

Die so erzeugte Impulskombination ist in dem oberen Teil der Fig. 2 dargestellt. Man kann leicht erkennen, daß in dem Falle, daß Impulse N₁ der Fig. ι eine Amplitudenhöhe von 0,66 haben, Codeimpulse an den Stellen 1, 3 und 5 vorhanden sind, wie im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt.

Die Dauer eines Codeimpulses hängt von den Arbeitsbedingungen des Gebers ab. Sie können sehr eng beieinander stehen oder auch Platz genug zwischen sich lassen für die Einschaltung anderer Impulsreihen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Decodierungsanordnung zum Umsetzen einer Gruppe gecodeter Impulse in einen Impuls, dessen Amplitude gleich oder proportional dem ursprünglichen amplitudenmodulierten Impuls ist. Diese Anordnung ist für einen Fünfercode dargestellt, kann aber auch für einen Code gebraucht werden, der mehr als fünf Elemente enthält.

Die Anordnung enthält einen Verteiler 19, der über die Leitung 20 die Bezugs- oder Synchronisierungsimpulse und die gecodeten Impulse empfängt. Dieser Verteiler verteilt die aufeinander- 105. folgenden Impulse auf die untereinander gleichen Leitungen 21, 22, 23, 24 und 25. Verzögerungsglieder 26, 27, 28 und 29 in jeder dieser Leitungen sorgen dafür, daß die gecodeten Impulse die Leitungen 30, 31, 32, 33 und 25 in demselben Augenblick erreichen. Der Impuls auf der Leitung 25 ist der letzte Impuls, der den Verteiler verläßt und braucht daher nicht verzögert zu werden. Das Verzögerungsglied 29 verzögert die Impulse, die es durchfließen, um eine Zeit, die gleich ist dem Zeit-Intervall, das zwei aufeinanderfolgende gerodete Impulse trennt. Das Verzögerungsglied 28 verzögert entsprechend um einen Zeitraum zwischen drei aufeinanderfolgenden codierten Impulsen usw.

Die Impulse erreichen deshalb die Steuergitter iao der Röhren 34, 35, 36, 37 und 38 gleichzeitig. Die Kathodenwiderstände 39, 40, 41, 42 und 43 dieser Röhren haben einen derartigen Wert, daß der Anodenstrom in den einzelnen Röhren dem Wert proportional ist, der den Impulsen zukommt, die ihn verlassen. Alle diese Ströme addieren sich

selbsttätig in dem Anodenwiderstand 44, der einerseits mit der Anode der Röhren und andererseits mit der Hochspannungsquelle 45 verbunden ist. Hierdurch wird ein Impuls in der Leitung 46 erzeugt, dessen Amplitude dem eingangs amplitudenmodulierten Impuls proportional ist und daher auch dem zu übertragenden Signal. Eine nicht dargestellte Vorrichtung dient zur Einführung der die Decodiervorrichtung verlassenden amplitudenmodulierten Impulse in ihre entsprechenden Kanäle, wo sie zum Wiederaufbau des ursprünglichen modulierten Stromes verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Umsetzer für eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Wellen mittels Pulscodemodulationen, dadurch gekennzeichnet, daß ein amplitudenmodulierter Impuls einer aufeinanderfolgenden Reihe von Schaltungsanordnungen zugeführt wird, deren Ausgangsspannung gleich der doppelten Differenz zwischen einem Festwert und dem Impulswert (für den Fall, daß der Impulswert größer als der Festwert ist) bzw. gleich dem doppelten Impulswert (für den Fall, daß der Impulswert kleiner als der Festwert ist) ist.
2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwert für alle Schaltungsanordnungen gleich groß ist.
3. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei aufeinander-■ folgenden Schaltungsanordnungen Verzögerungsglieder angeordnet sind.
4. Umsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaltungsanordnungen zwei Verstärkungskanäle mit dem Verstärkungsfaktor 2 aufweist, einen für die Verstärkung des umgeänderten Impulses, den anderen für die Verstärkung der Differenz zwischen dem Festwert und dem Impuls, von denen der erste gesperrt wird, wenn der zweite arbeitet.
5. Decodierungsvorrichtung zum Umsetzen von Codeimpulsgruppen, die durch einen Umsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhalten werden, in einen amplitudenmodulierten Impuls, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Impulse gleichzeitig an den Eingang eines Kombinierungskreises gelangen, der aus ihnen eine der Originalamplitude gleiche oder proportionale Amplitude aufbaut.
6. Decodierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kombinierungskreis Verzögerungsglieder derart vorgeschaltet sind, daß die nacheinander an den Eingang der Decodierungsvorrichtung gelangenden Impulse der Codegruppen am Eingang des Kombinierungskreises gleichzeitig eintreffen.
7. Decodierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder an den einzelnen Ausgängen eines Verteilers angeordnet sind. 6g
8. Decodierungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad der Röhren des Kombinierungskreises dem verwendeten Code angepaßt ist.
9. Decodierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Code ein binärer Code ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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