DE1762918C3

DE1762918C3 - Vorrichtung zur Übertragung synchroner Impulssignale

Info

Publication number: DE1762918C3
Application number: DE1762918A
Authority: DE
Inventors: Petrus Josephus Van Eindhoven Gerwen (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-10-07
Filing date: 1968-09-21
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE1762918B2; US3590384A; BE721970A; JPS4939282B1; SE347624B; DE1762918A1; FR95978E; NO128974B

Description

so daß die Taktfrequenz 4, die Trägerfrequenz f_c und die Schiebeimpulsfrequenz id aus der Frequenz f„ des zentralen Impulsgenerators 2 durch Frequenzvervielfachung mit respektiven Faktoren 2, 6 und 24 in den als Frequenzvervielfacher wirkenden astabilen Multivibratoren 41, 36 und 14 hergeleitet sind Ferm;r sind im digitalen Filter 5 die Schieberegisterelemente 8, 9, 10, 11,12,13 über einstellbare Dämpfungsnetzwerke 15,16, 17, 18, 19, 20,21 an eine Zusammenfügungsvorrichtung 22 angeschlossen, der die Ausgangssignale der Übertragungsvorrichtung entnommen werden. Das Schieberegister 7 wird z. B. durch eine Anzahl bistabiler Kippschaltungen gebildet.

Mit Hilfe des digitalen Filters 5 wird eine gewünschte Übertragungsfunktion der Übertragungsvorrichtung dadurch erzielt, daß bei einer bestimmten Schiebeperiode d=\/f,i die respektiven Übertragungskoeffizienten C-i, C-2, C-u C₀, Ci, C₂, C₁ der Dämpfungsnetzwerke !5, 16,17, 18, 19, 20, 21 geeignet bemessen werden. In der I lauptanmeidung wurde mathematisch nachgewiesen, daß mit 2 AZ-Schieberegisterelementen und mit Dämpfungsnetzwerken, die, von den Enden des Schieberegisters 7 ausgehend, zwei und zwei einander gleich sind, wobei ihre Übertragungskoeffizienten Ca

entsprechen, mit k= 1, 2 ... N, eine Übertragungsfunktion erzielt wird, deren Amplituden-Frequenzgang φ(ω) die Form

ψ(₍») = C₀ + V 2C₄COsAmJ

k = 1

aufweist und der Phasen-Frequenzgang Φ(ω) einen exakt, linearen Verlauf entsprechend:

Φ(ω)= — Müc/

aufweist. Der Amplituden-Frequenzgang bildet somit eine in Kosinustermen entwickelte Fourier-Reihe, deren Periodizität Ω durch:

Qd= 2π

gegeben ist. Wenn einen bestimmten Amplituden-Frequenzgang φ(ω) erzielt werden soll, können die Koeffizienten Gt in der Fourier-Reihe mit Hilfe der Beziehung:

C_k = (\ I il)L(„,) cos ku.dilo,

ganges im gewünschten Durchlaßbereich auf irgendwelche Weife beeinflußt werden. Das Unierdrückungsfilter 23 Wi · '.j. durch ein Tiefpaßfilter gebildet, das aus einem widerstand und einem Kondensator besieht.
Eine wesentliche Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten wird dadurch erhalten, da" den Schieberegistereleimenten die invertierten impulssignale entnommen werden, die zugleich an diesen Elementen auftreten, wenn letztere als bistabile Kippschaltungen

κι ausgebildet sind. Dadurch können in der Fourier-Reihe negative Koeffizienten Ct erzielt werden. Ferner kann dadurch ein Amplituden-Frequenzgang ψ(ω) in Form einer in Sinustermen entwickelten Fourier-Reihe bei einem linearen Phasen-Frequenzgang erzielt werden.

Zu diesem Zweck sind die Dämpfungsnetzwerke wiederum, von den Enden des Schieberegisters 7 ausgehend, zwei und zwei einander gleich, aber hat das mittlere Dämpfungsnetzwerk 18 einen Übertragungskoeffizienten Co gleich Null und wird den auf dieses Dämpfungsnetzwerk 18 folgenden Dämpfungsnetzwerken das invertierte Impulssignal zugeführt, so daß bei 2iV-Schieberegisterelementen die Übertragungskoeffizienteni

bestimmt werden. Die Form des Amplituden-Frequenzgenges ist dann völlig bestimmt, aber das periodische Verhalten der Fourier-Reihe hat zur Folge, daß der gewünschte Amplituden-Frequenzgang sich mi*, einer Periodizität Ω im Frequenzspektrum wiederholt, so daß zusätzliche Durchlaßbereiche der Übertragungsvorrichtung gebildet werden. In der Praxis sind diese zusätzlichen Durchlaßbereiche nicht störend, weil bei genügend großem Wert der Periodizität Ω und somit bei genügend kleinem Wert der Schiebeperiode d der Frequenzabstand zwischen dem gewünschten und dem nächstfolgenden zusätzlichen Durchlaßbereich genügend groß ist, damit die zusätzlichen Durchlaßbereiche mittels eines einfachen Unterdrückungsfilters 23 am Ausgang der Zusammenfügungsvorrichtung 22 unterdrückt werden können, ohne daß dabei der Amplituden-Frequenzgang und die Linearität des Phasen-FrequenzC₁--Ci

entsprechen, wobei k=\,2...N.

Für die Übertragungsfunktion gilt dann:

ψ("Ί = Σ 2C₁ sin k <«d

0(,„) = -N„,d + .-r/2

wobei die Koeffizienten C₁ in der Fourier-Reihe mit j-, Hilfe der Beziehung:

C_k = (l/U)U(«i)sin W ·</(.»
ο

bestimmt werden können.

Durch passende Wahl der Übertragungskoeffizienten der Dämpfungsnetzwerke läßt sich auf diese Weise jeder beliebige Amplituden-Frequenzgang bei einem linearen Phasen-Frequenzgang erzielen, so daß die dem

4> digitalen Filter 5 zugeführten modulierten Impulssignale auf jede gewünschte Weise filtriert werden können, ohne daiß eine Phasenverzerrung eingeführt wird.

Dem digitalen Filter 5 kann also die Übertragungsfunktion erteilt werden, die für verschiedene Modulationsarten gewünscht ist, z. B. die eines Filters mit zwei Seitenbändern beiderseits der Trägerfrequenz, mit einem Seitenband und einem Restseitenband oder mit einem einzigen Seitenband. Wenn die Übertragungsfunktion einmal eingestellt worden ist, z. B. auf eine optimale Wiedergewinnung der ursprünglichen Impulssignale, so wird diese optimale Einstellung auch bei sich ändernden Betriebsbedingungen, wie Änderungen in der Frequenz /„ des zentralen Impulsgenerators 2 infolge der Tatsache beibehalten, daß sich die

bo Übertragungsfunktion mit der Frequenz f_it ändert; das heißt: ändert sich f„ um einen bestimmten Faktor, so ändern sich sowohl die Taktfrequenz /k als auch die Trägerfrequenz f_c und die Schiebefrequenz fj um den gleichen Faktor, so daß auf einer um den gleichen

b-3 Faktor geänderten Frequenzskala der Ainplituden-Frequenzgang seine ursprüngliche Form und auch der Phasen-Frequenzgang meinen linearen Verlauf beibehält.

In der Patentanmeldung P 17 62 122.6-31 wurde ausführlich erläutert, wie bei Anwendung der Übertragungsvorrichtung für verschiedene Übertragungsarten, bei denen die Schaltmodulalionsvorrichtung 3 als ein Amplitudenmodulator, ein Phasenmodulator oder ein Frequenzmodulator und das digitale Filter als ein Zweiseitenbandfilter, ein Restseitenbandfilter oder ein Einseitenbandfilter ausgebildet ist, aus den mit Hilfe dieser unterschiedlichen Übertragungsarten ausgesandlen Impulssignalen stets unabhängig von der angewandten Übertragungsart die ursprünglichen Impulssignale mit derselben besonders einfachen lEmpfangsvorrtchtung wiedergewonnen werden können, wenn das gegenseitige Verhältnis der Taktfrequenz fh. der Trägerfrequenz f_c und der Schiebefrequenz /",/ je zwei und zwei eine ganze Zahl ist.

Neben dieser Flexibilität in der Überlragungsart schafft diese Übertragungsvorrichtung weiter noch die Möglichkeit, unter Beibehaltung ihres Aufbaus die Übertragungsgeschwindigkeit oder die Lage des Informationsbandes innerhalb des zugeordneten Übertragungskanals dadurch einzustellen, daß der Frequenzvervielfachungsfaktor des Frequenzvervielfachers 41 bzw. des Frequenzvervielfachers 36 eingestellt wird und die Dämpfungsnetzwerke 15—21 geeignet bemessen werden.

Durch die besonders große Flexibilität in der Wahl der Übertragungsart, der Übertragungsgeschwindigkeit und der Lage des Informationsbandes in einem Übertragungskanal läßt sich auf einfache Weise eine optimale Anpassung der Übertragungsvorrichtung an die Eigenschaften des zugeordneten Übertragungskanals erzielen, wobei einmal optimal eingestellte Überlragungsbedingungen auch bei sich ändernden Betriebsbedingungen beibehalten werden.

Damit man in einer derartigen flexiblen Übertragungsvorrichtung mit nur einem einzigen Umschalter auf Amplitude-, Frequenz- oder Phasenmodulation einstellen kann, wird nach der Erfindung die Schaltmodulationsvorrichtung 3 durch zwei »Und«-Gatter 37,38 gebildet, deren Ausgänge über ein »Oder«-Gatter 40 an das digitale Filter 5 angeschlossen sind, wobei jedem der »Und«-Gatter 37, 38 die von der Impulsquelle 1 herrührenden Impulse über eine Zuführungsleitung zugeführt werden, von welchen Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter 39 versehen ist, während jedem der beiden »Und«-Gatter 37, 38 außerdem eine erste vom zentralen Impulsgenerator 2 hergeleitete Trägerfrequenzschwingung über eine Trägerfrequenz-Zuführungsleitung zugeführt wird, von welchen Trägerfrequenz-Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter 49 und eine mit einem Umschalter 50 mit einem Ruhekontakt 51 und zwei Arbeitskontakten 52, 53 versehen ist, wobei an einen Arbeitskontakt 52 die erste vom zentralen Impulsgenerator 2 hergeleitete Trägerfrequenzschwingung und an den anderen Arbeitskontakt 53 eine zweite gleichfalls vom zentralen Impulsgenerator 2 hergeleitete Trägerfrequenzschwingung gelegt ist

In der dargestellten Ausführungsform ist der Inverter 39 in die Zuführungsleitung zu dem »Und«-Gatter 38 ausgenommen und sind der Inverter 49 und der Umschalter 50 in die Trägerfrequenz-Zuführungsleitung zu dem »Und«-Gatter 37 aufgenommen. Dabei ist der Schaltkomakt des Umschalters 50 unmittelbar mi einem Eingang des »Und«-Gatters 37 verbunder während die erste Trägerfrequenzschwingung mit eine Frequenz f,\ von z. B. 1800 Hz vom zentralen Impuls ". generator 2 mit Hilfe des Frequenzvervielfachers 36 um die zweite Trägerfrequenzschwingung mit einer Fre quenz /|_> von z. B. 1200 Hz vom zentralen Impulsgenera tor 2 mit Hilfe eines Frequeiv.vervielfaehers 31 hergeleitet wird.

ίο Die Wirkungsweise der Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

Wird der Schaltkontakt des Umschalters 50 an dct Ruhekontakt 51 gelegt, so wirkt die Sdialtmodulations vorrichtung 3 als ein Amplitudenmodulator. |e nach de An- oder Abwesenheit eines Impulses in den zi übertragenden zweiwertigen Impulssignalen der Im pulsqueüc ! wird die vom Trägerfrequenzosziüator 3f herrührende Trägerfrequenzschwingung mit einer Fre quenz f_c\ nicht bzw. wohl über das »Und«-Gatter 38 unc das »Oder«-Gatter 40 dem digitalen Filter 5 zugeführt.

Ist der Schaltkomakt des Umschalters 50 an der Arbeitskontakt 52 gelegt, so wirkt die Schaltmodula tionsvorrichtung 3 als ein Phasenmodulator. Sowohl be Anwesenheit wie auch bei Abwesenheit eines Impulse; in der zu übertragenden zweiwertigen lmpulsreihe dei Impulsquelle 1 erscheinen am Ausgang des »Oder« Gatters 40 Impulse der Trägerfrequenzschwingung f_c\ aber bei Abwesenheit eines zu übertragenden Impulse; der Impulsquelle 1 wird die Trägerfrequenzschwingunj

jo des Trägerfrequenzoszillators 36 unmittelbar über da; »Und«-Gatter 38 und das »Oder«-Gatter 40 derr digitalen Filter 5 zugeführt, während hingegen be Anwesenheit eines zu übertragenden Impulses dei Impulsquelle 1 diese Trägerfrequenzschwingung de;

»-, Trägerfrequenzoszillators 36, nachdem sie im Invertei 49 invertiert, d. h. um 180° in der Phase verschober worden ist, über das »Und«-Gatter 37 und da; »Oder«-Gatter 40 dem digitalen Filter 5 zugeführt wird Es ergibt sich also bei Verwechselungen in dei zweiwertigen lmpulsreihe der Impulsquelle 1 eir Phasensprung in der dem digitalen Filter 5 zugeführter Trägerfrequenzschwingung, so daß diese Trägerfrequenzschwingung von der zu übertragenden Impulsreihe in der Phase moduliert wird.

Wenn der Schaltkomakt des Umschalters 50 am Arbeitskontakt 53 liegt wirkt die Schaltmodulationsvorrichtung 3 als ein Frequenzmodulator, wobei die zu übertragende zweiwertige lmpulsreihe der Impulsquelle 1 durch »frequency shift keying« übertragen wird. Je nachdem in der zu übertragenden lmpulsreihe ein Impuls vorhanden oder nicht vorhanden ist wird eine Trägerfrequenzschwingung fa des Trägerfrequenzoszillators 35 über das »Und«-Gatter 37 und das »Oder«-Gatter 40 bzw. eine Trägerfrequenzschwingung fc\ des Trägerfrequenzoszillators 36 über das »Und«- Gatter 38 und das »Oder«-Gatter 40 dem digitalen Filters zugeführt

Auf diese Weise kann die Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung mit nur einem einzigen Umschalter nach Wunsch auf Amplitudenmodulation, Phasenmodulation oder Frequenzmodulation eingestellt werden, während diese Übertragungsvorrichtung ferner durch die völlig digitale Ausführung sich besonders gut zur Integration in Feststoff eignet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Vorrichtung zur Übertragung synchroner Impulssignale, die mit einer Quelle von Impulsen, deren Auftrittszeitpunkte mit einer Reihe in gleichen Zeitabständen auftretender Taktimpulse zusammenfallen, mit einer von einem Trägerfrequenzoszillator gesteuerten Schaltmodulationsvorrichtung und mit einem Ausgangsfilter versehen ist, wobei das Ausgangsfilter durch ein digitales Riter gebildet wird, das ein Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente enthält, deren Inhalt unter Ansteuerung eines Schiebeimpulsgenerators weitergeschoben wird, während die Schiebefrequenz des Schiebeimpulsgenerators, die Trägerfrequenz des Trägerfrequenzoszillators und die Taktfrequenz der synchronen Impulssignale von einem einzigen zentralen Impulsgenerator hergeleitet werden, nach dem Patent 17 62 122, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmodulationsvorrichtung durch zwei »Und«-Gatter gebildet wird, deren Ausgänge über ein »Oder«-Gatter an das digitale Filter angeschlossen sind, wobei jedem der beiden »Und«-Gatter die von der Impulsquelle herrührenden Impulse über eine Zuführungsleitung zugeführt werden, von welchen Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter versehen ist, während jedem der beiden »Und«-Gatter außerdem eine erste vom zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerschwingung über eine Trägerfrequenz-Zuführungsleitung zugeführt wird, von welchen Trägerfrequenz-Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter und eine mit einem Umschalter mit einem Ruhekontakt und zwei Arbeitskontakten versehen ist, wobei an einen Arbeitskontakt die erste von dem zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerschwingung und an den anderen Arbeitskontakt eine zweite gleichfalls vom zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerschwingung gelegt ist.

Das Patent 17 62122 beschreibt eine Vorrichtung zur Übertragung synchroner Impulssignale, die mit einer Quelle von Impulsen, deren Auftrittszeitpunkte mit einer Reihe in gleichen Zeitabständen auftretender Taktimpulse zusammenfallen, mit einer von einem Trägerfrequenzoszillator gesteuerten Schaltmodulationsvorrichtung und mit einem Ausgangsfilter versehen ist.

Wie in dem Patent 17 62122 ausführlich erläutert wurde, wird eine besonders flexible Vorrichtung zur Übertragung synchroner Impulssignale . erhalten, in der man ohne Änderungen im Aufbau auf verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten, verschiedene Frequenzlagen des Informationsbandes innerhalb eines zugeordneten Übertragungskanals und verschiedene Modulationsarten einstellen kann, indem das Ausgangsfilter durch ein digitales Filter gebildet wird, das ein Schieberegister mit einer Anzahl Schieberegisterelemente enthält, deren Inhalt unter Ansteuerung eines Schiebeimpulsgenerators weitergeschoben wird, während die .Schiebefrequenz, des Schiebeimpulsgenerators, die Trügerfrequenz des Trägerfrequenzoszillalors und die Taktfrequenz der synchronen Impulssignale von einem einziger, zentralen Impulsgenerator hergeleitet werden.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der erwähnten Art zur Übertragung synchroner Impulssignale zu schaffen, die mit Hilfe eines einzigen Umschalters auf Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation eingestellt werden kann und die durch einen völlig digitalen Aufbau besonders gut als eine einfache integrierte Schaltung ausgebildet werden kann.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmodulationsvorrichtung durch zwei »Und«-Gatter gebildet wird, deren Ausgänge über ein »Oder«-Gatter an das digitale Filter angeschlossen sind, wobei jedem der beiden »Und«- Gatter die von der Impulsquelle herrührenden Impulse über eine Zuführungsleitung zugeführt werden, von welchen Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter versehen ist, während außerdem jedem der beiden »Und«-Gatter eine erste von dem zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerfrequenzschwingung über eine Trägerfrequenz-Zuführungsleitung zugeführt wird, von welchen Trägerfrequenzen-Zuführungsleitungen eine mit einem Inverter und eine mit einem Umschalter mit einem Ruhekontakt und zwei Arbeitskontakten versehen ist, wobei an einen Arbeitskontakt die erste vom zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerfrequenzschwingung und an den anderen Arbeitskontakt eine zweite gleichfalls vom zentralen Impulsgenerator hergeleitete Trägerfrequenzschwingung gelegt ist.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Übertragung zweiwertiger synchroner Impulssignale in einem vorgeschriebenen Frequenzband von z. B. 300—3000 Hz mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von z. B. 600 Baud. Die zweiwertigen Impulse, die von einer Impulsquelle 1 herrühren und deren Auftrittszeitpunkte mit einer Reihe in gleichen Zeitabständen auftretender einem Taktimpulsgenerator 41 entnommener Taktimpulse zusammenfallen, werden als Modulation einer Schaltmodulationsvorrichtung 3 zugeführt um darin die von einem Trägerfrequenzoszillator 36 herrührende Trägerfrequenzscliwingung zu modulieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden der Taktimpulsgenerator 41 und der Trägerfrequenzoszillator 36 beide durch einen astabilen Multivibrator gebildet, während die Taktfrequenz h 600 Hz und die Trägerfrequenz f_c z. B. 1800 Hz beträgt. Die modulierten Signale werden über ein Ausgangsfilter 5 zur weiteren Übertragung an eine Übertragungsleitung 6 weitergeleitet.

Zum Erhalten einer besonders flexiblen Übertragungsvorrichtung wird nach der Hauptanmeldung das Ausgangsfilter 5 durch ein digitales Filter gebildet, das ein Schieberegister 7 mit einer Anzahl Schieberegisterelemente 8, 9, 10, 11, 12, 13 enthält, deren Inhalt unter Ansteuerung eines Schiebeimpulsgenerators 14 weitergeschoben wird, während die Schiebefrequenz fj des Schiebeimpulsgenerators 14, die Trägerfrequenz f_c des Trägerfrequenzoszillators 36 und die Taktfrequenz 4 des Taktimpulsgenerators 41 von einem einzigen zentralen Impulsgenerator 2 hergeleitet werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schiebeimpulsgenerator 14 gleichfalls durch einen astabilen Multivibrator gebildet, der dem Schieberegister 7 Schiebeimpulse mit einer Frequenz /jvon z. B. 7200 Hz liefert. Der zentrale impulsgenerator 2 liefert Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz ί, von z. B. 300 Hz. die zui Synchronisation ar den als Multivibrator ausgebildeten Taklimpulsgenerator 41,denTaktfrequcnzoszillutor 36 und den Schieb?impulsgenerator 14 gelegt sind.