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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und induktiven Übertragen von FM-Signalen in einem elektronischen Zielführungssystem, mit einer Oszillatorsehaltung, einem Wandler und einer Endstufe.
In der Bundesrepublik Deutschland ist seit einiger Zeit das Verkehrsrundfunksystem ARI (= Autofahrer-Rundfunk-Information) eingeführt, mit dem Verkehrsnachrichten über die UKW-Sender vermittelt werden. Diese Verkehrsnachrichten bringen Informationen über Strassenzustände und Verkehrsbehinderungen und häufig auch Hinweise auf mögliche Umleitungen und Alternativrouten.
Die Information der Verkehrsteilnehmer über die Verkehrsrundfunksender ist im Regelfall für das gesamte Kollektiv von Benutzern von Bundesautobahnen und Fernstrassen bestimmt. Eine individuelle Information ist damit nicht möglich, mit Ausnahme des sogenannten Notrufs. Eine weitere informatorische Schwierigkeit stellt, besonders zur Hauptreisezeit, die Sprachschranke dar. Der deutschen Sprache nicht mächtige Besucher aus dem Ausland müssen dann über die wichtigsten Verkehrshinweise durch Ansagen in
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Eine weitere Schwierigkeit für den Verkehrsteilnehmer, die durch das ARI-System nicht gemeistert wird, liegt darin begründet, dass je nach den Wetterbedingungen und der Verkehrsdichte das Beobachten der Verkehrsschilder zum Finden des Fahrtziels erheblich erschwert ist.
Um die angeführten Nachteile des ARI-Systems zu vermeiden, wurde ein neues Verkehrszielführungssystem für Autobahnen und Schnellstrassen entwickelt. Bei diesem System werden einem Fahrzeugführer nach Nennung des Fahrtziels wichtige Informationen wie Richtungsanweisung, Strassenverhältnisse, günstigste Geschwindigkeit usw. automatisch auf einem Anzeigefeld zur Anzeige gebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen und induktiven Übertragen von FM-Signalen für ein solches Verkehrszielführungssystem zu entwickeln, wobei in hohem Grade digitale Bausteine zur Anwendung gelangen, um einen Aufbau in integrierter Schaltung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit Hilfe der Oszillatorschaltung gewonnene Digitalsignale mit mindestens zwei Frequenzen, die in einer Frequenzteilerschaltung durch eine Frequenzumtastung erzeugt werden, dem Wandler zugeführt sind, der aus einer Gleichspannung eine treppenförmige periodische Spannung erzeugt, bei der die Einhüllende einer einzelnen Spannungstreppe eine 1/4-Periode einer Sinuskurve darstellt und deren Frequenz von der Frequenz der zugeführten Digitalsignale abhängt, dass die treppenförmige, periodische Ausgangsspannung des Wandlers über eine Ankoppelverstärker-Schaltung einem Ausgangs- übertrager der Endstufe zugeführt wird, dass die Primärseite des Ausgangsübertragers aus zwei Wicklungshälften besteht,
denen ein Widerstand und ein Kondensator parallelgeschaltet sind, dass zwischen die Wicklungshälften und Masse Treiberstufen geschaltet sind, die derart angesteuert sind, dass für die Dauer einer ersten Halbperiode der treppenförmigen Spannung ein Strom durch die erste Wicklungshälfte fliesst und für die Dauer der nachfolgenden Halbperiode ein Strom durch die zweite Wieklungshälfte fliesst, dass den Treiberstufen je ein Nand-Glied vorgeschaltet ist, dass ein zweiter Ausgang des Wandlers, der ein digitales Signal mit einer Periode gleich einer Halbperiode der treppenförmigen Spannung führt, mit einem Flip-Flop verbunden ist, dessen Ausgang an je einem Eingang der beiden Nand-Glieder anliegt,
während ein zweiter Eingang des zweiten Nand-Gliedes mit einem Befehlseingang verbunden ist und der Ausgang des Nand-Gliedes an einem zweiten Eingang des ersten Nand-Gliedes anliegt.
Im folgenden wird an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Verkehrszielführungssystem eingesetzt ist. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild des Strassengerätes, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Fahrzeuggerätes und Fig. 3 ein Schaltbild eines Sinusgenerators.
Das dargestellte Verkehrszielführungssystem besteht im wesentlichen aus in Fahrzeugen eingebauten Fahrzeuggeräten und an Strassen angebrachten Strassengeräten. Ein Fahrzeuggerät enthält die Baugruppen Empfänger-l-, Sender-2-, Zyklussteuerung-3-, Adressenschalter-4-, Anzeigeeinheit-5-und Ferritantenne --6--. Ein Strassengerät, das an verkehrsmässigen Entscheidungspunkten wie Autobahnab-
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und Übertragungseinrichtung --12-- zu einem zentralen Verkehrsrechner --13--.
Der Datenaustausch zwischen Strassengerät und Fahrzeuggerät erfolgt über eine in die Fahrbahn eingelegte Induktionsschleife --7-- und eine am Fahrzeug angebrachte Ferritantenne --6--.
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Die Eingabe, Ausgabe und Speicherung von Informationen erfolgt sowohl im Strassengerät als auch im Fahrzeuggerät rein digital. Zur Übertragung über die Schleife --7-- bzw. die Ferritantenne --6-- wird eine Binärinformation in eine Pulsdauermodulation und anschliessend in eine Frequenzmodulation umgewandelt. Es werden zwei Frequenzen verwendet, die durch einen umschaltbaren Frequenzteiler --14-aus einem quarzstabilisierten Oszillator --15-- gewonnen werden. Dessen Frequenz von 4, 433 MHz wird insgesamt durch 40 und durch 30 geteilt, so dass man die beiden Frequenzen fu = 111 kHz und fo = 148 kHz erhält.
Alle auftretenden Binärinformationen werden mit Hilfe der Frequenzen fu und f folgendermassen codiert :
Der Zustand "Low" (L) wird durch ein Signal aus 7 Perioden mit der Frequenz von 148 kHz und 16 Perioden mit der Frequenz von 111 kHz dargestellt, der Zustand "High" (H) wird durch ein Signal aus 22 Perioden mit der Frequenz von 148 kHz und 6 Perioden mit der Frequenz von 111 kHz dargestellt.
Ein sogenannter Startschritt wird durch ein Signal aus 30 Perioden mit der Frequenz von 148 kHz und 6 Perioden mit der Frequenz von 111 kHz dargestellt.
Zum Zwecke eines Austausches von Informationen zwischen Strassengerät und Fahrzeuggerät sendet das Strassengerät laufend Anrufschritte, die mit dem soeben beschriebenen Startschritt identisch sind.
Befindet sich ein mit einem Fahrzeuggerät ausgerüstetetes Fahrzeug über einer Induktionsschleife --7--, werden die Anrufschritte vom Fahrzeuggerät aufgenommen und ausgewertet. Die Anrufschritte dienen zum Ausschalten des Fahrzeugempfängers-l-und gleichzeitigen Einschalten des Fahrzeugsenders --2--, der seinerseits eine im Adressenschalter-4-- des Fahrzeugs eingestellte Zieladresse an das Strassengerät überträgt.
Der Adressenschalter --4-- ist als vierstelliger im Hexa-Dezimalcode arbeitender Codierschalter eingerichtet. Demnach ist ein Zieltelegramm 16 bit lang. Bei dieser Telegrammlänge gibt es 65. 536 Zielmöglichkeiten.
Das Telegramm beginnt mit einem Startschritt, der den Sender --9-- des Strassengerätes aus-und den Empfänger --8-- einschaltet. Dann werden die 16 bit des Zieltelegramms übertragen, u. zw. dreimal hintereinander, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Telegramme auf Identität geprüft werden.
Danach erfolgt selbständig die Umschaltung im Fahrzeug auf Empfang und im Strassengerät auf Senden. Das Strassengerät sendet einen Startschritt und ein Anweisungstelegramm, das Richtungs-, Geschwindigkeits-und Sonderanweisungen enthält und das aus 8 bit besteht, ebenfalls dreimal hintereinander. Damit ist die Datenübertragung beendet.
Nachfolgend sollen in groben Zügen die Blockschaltbilder des Strassengerätes und des Fahrzeuggerätes beschrieben werden. Da die Elektronik des Strassengerätes der des Fahrzeuggerätes in überwiegendem Masse gleicht, werden für identische Bauteile in beiden Geräten gleiche Bezugszahlen verwendet.
Ein über die Induktionsschleife --7-- empfangenes Signal gelangt über einen Tiefpass --16--, einen Verstärker --17-- und einen Begrenzer --18--, der es auf Rechteckform mit TTL-Pegel bringt und ein
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--19-- angewonnen.
Wird ein Startschritt, den ein Fahrzeug gesendet hat, von der Startschritt-Erkennungsschaltung - erkannt, unterbricht letztere den vom Strassengerät gesendeten Anrufschrittakt mit Hilfe einer Anrufschrittaktsehaltung-25-- und einer Umsteuersehaltung-26--, die in der Zyklussteuerung --10-enthalten sind. Der Empfänger --8-- des Strassengerätes bleibt solange eingeschaltet, bis die Zieladresse des Fahrzeugs dreimal empfangen wurde.
Die aus 16 bit bestehende Zieladresse wird, wie schon erwähnt, dreimal vom Fahrzeug gesendet. Von der Bit-Erkennungsschaltung --24-- gelangt das Signal einerseits über einen Bit-Zähler --27-- an einen Eingang eines Und-Gliedes --28--, anderseits wird es einem als 16-Bit-Zwischenspeicher-29-- dienenden Schieberegister und einem Eingang eines Exklusiv-Oder-Gliedes --30-- zugeführt. Der Ausgang des
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gängen des Und-Gliedes --28--. Wenn der Bit-Zähler --27-- bis sechzehn gezählt hat und zwei aufeinanderfolgende im Signal enthaltene Telegramme identisch waren, wird der Telegramminhalt an den Speicher --31-- weitergegeben, und die im Telegramm enthaltene Zieladresse gelangt über das Und-Glied --28-ineineSpeicher-undProgrammiereinheit--33--.
Die Speicher-und Programmiereinheit-33-- ist so aufgebaut, dass in ihr die ankommenden Zieladressen den zugehörigen Richtungsanweisungen zugeordnet werden. Nach der Aufnahme einer Zieladresse wird über eine Verbindung vom Ausgang des Und-Gliedes --28-- zu einem Eingang der Umsteuerschaltung -26-- das Strassengerät von "Empfangen" auf "Senden" umgeschaltet.
Von der Speicher- und Programmiereinheit --33-- wird eine zu einer Zieladresse gehörige Richtungsanweisung samt einer eventuell vorhandenen Zusatzinformation an einen Parallel-Serien-Wandler weitergegeben, so dass in der Speicher- und Programmiereinheit --33-- Platz für neue Anweisungen geschaffen wird, die vom zentralen Verkehrsrehner --13-- über die Übertragungseinrichtung --12-- empfangen werden. Als Übertragungsmittel zwischen der Übertragungseinrichtung --12-- und dem zentralen Verkehrsrechner-13-können an Autobahnen schon vorhandene Telefonleitungen verwendet werden.
Das vom Parallel-Serien-Wandler --34-- aufgenommene Anweisungstelegramm hat einen Umfang von 8 bit und setzt sich wie folgt zusammen : 2 bit für eine Richtungsanweisung, ein Zusatzbit. Aus den acht Möglichkeiten dieser drei bit werden die Codierungen für Richtungsanweisungen ohne Zusatzanweisung und Richtungsanweisungen mit den Zusatzanweisungen "Ziel ausserhalb", "Ziel erreicht", und "falsche Richtung" aufgebaut; 2 bit für eine empfohlene Geschwindigkeit, 2 bit für eine Strassenzustandsmeldung, 1 bit noch nicht belegt.
Wie bereits erwähnt, sendet ein Strassengerät im"Ruhebetrieb", d. h. wenn kein Datenaustausch mit einem Fahrzeug stattfindet, laufend Anrufschritte mit dazwischenliegenden Empfangspausen, in denen ein Fahrzeug nach Empfang eines Anrufschrittes antworten kann. Das Senden der Anrufschritte sowie das Senden von Anweisungstelegrammen wird durch die Zyklussteuerung --10-- gesteuert. Sie besteht im wesentlichen aus der Anrufschrittaktschaltung --25--, der Umsteuerschaltung --26--, dem ParallelSerien-Wandler --34--, einem Codier-Zähler --35--, einem Bit-Zähler --36-- und einem Telegramm-Zähler - -37--.
Die Anrufschrittaktschaltung-25-- sorgt dafür, dass während des Codierens eines Anrufschrittes der Sender --9-- des Strassengerätes eingeschaltet bleibt und nach dem Senden kurzzeitig der Empfänger - -8-- eingeschaltet wird. Der Telegrammzähler-37-bewirkt, dass ein Telegramm, das aus einem Startschritt und der am Parallel-Serien-Wandler --34-- anliegenden Anweisung besteht, dreimal gesendet wird.
Die 8 bit der Anweisung liegen parallel am Parallel-Serien-Wandler --34-- an und werden dort über den Bit-Zähler --36-- seriell abgefragt, und sie gelangen als Zustände "Low" oder "High" parallel an den Codierzähler --35--. Dieser nimmt die Umwandlung in die den Zuständen entsprechende Periodenzahl der Frequenzen f und fu vor und wird dazu mit der gesendeten Frequenz gezählt. Nach Erreichen der für
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Frequenz fu weitergesendet wird.
Am Ausgang des umschaltbaren Frequenzteilers --14-- entstehen die eingangs erwähnten frequenzmodulierten Telegrammimpulse. Diese Rechteckschwingungen liegen an einem Eingang eines Und-Gliedes --38--, dessen zweiter Eingang mit einem Ausgang der Umsteuerschaltung --26-- verbunden ist. Der zweite Ausgang der Umsteuerschaltung-26-ist mit einem Eingang des Und-Gliedes --19-- verbunden.
Vom Ausgang des Und-Gliedes --38-- gelangen die Rechteckschwingungen in einen Wandler --39--, wo sie in Sinusschwingungen umgeformt werden. Die Sinusschwingungen werden in einer Senderendstufe - verstärkt und über die Strassenschleife-7-- an das Fahrzeug übertragen.
Es soll nun das Blockschaltbild des Fahrzeuggerätes erläutert werden, soweit es von dem des Strassengerätes abweicht.
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Empfängt das Fahrzeuggerät einen Anrufschritt des Strassengerätes, so gelangt das von der Ferritantenne --6-- aufgenommene Signal über bereits beim Strassengerät beschriebene Bauteile des Fahrzeugempfängers-l-bis zum Perioden-Zähler --22--, dann in eine Anrufschritterkennungssehaltung --41--. Von dort wird ein Signal auf einen Eingang eines Oder-Gliedes --42-- gegeben, dessen Ausgang mit der umsteuerschaltung --26-- verbunden ist. Die Umsteuerschaltung --26-- bewirkt ein Ausschalten des Empfängers-l--und ein gleichzeitiges Einschalten des Senders --2--.
Wie schon erwähnt, ist am Adressenschalter --4-- eine Zieladresse eingestellt, deren 16 bit am Parallel-Serien-Wandler --34-- parallel anliegen. Wie beim Strassengerät das Anweisungstelegramm, wird nun vom Fahrzeuggerät ein Zieltelegramm gesendet, wobei sich die Zyklussteuerung --3-- des Fahrzeuggerätes von der des Strassengerätes lediglich dadurch unterscheidet, dass ein Bit-Zähler --43-- für 16 bit ausgelegt ist und dass der Ausgang des Telegramm-Zählers --37-- direkt mit einem Eingang der Umsteuerschaltung --26-- verbunden ist, so dass die Anrufschrittaktschaltung --25-- entfällt. Nach dem
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mindestens die Zeit zur Übertragung von drei Telegrammen, so dass ein Anweisungstelegramm des Strassengerätes empfangen werden kann.
Der Sender --2-- des Fahrzeuggerätes ist mit dem Sender --9-- des Strassengerätes identisch.
Empfängt nun das Fahrzeuggerät ein Anweisungstelegramm des Strassengerätes, das bekanntlich aus 8 bit besteht und dreimal nacheinander gesendet wird, so gelangt das Telegramm in die Bit-Erkennungs- schaltung --24--, wo wieder die Information über die Zustände "Low" und "High" gewonnen wird.
Das Ausgangssignal der Bit-Erkennungsschaltung --24-- wird bis zum Und-Glied --28-- in der gleichen Weise ausgewertet wie im Strassengerät, wobei nun lediglich ein für 8 bit ausgelegter Bit-Zähler - und ein 8-Bit-Zwischenspeicher-45-- sowie ein für 8 bit ausgelegter Speicher --46-- Verwendung finden.
Werden zwei aufeinanderfolgende Anweisungstelegramme als identisch erkannt, gelangt der Telegramminhalt über den Ausgang des Und-Gliedes --28-- auf einem Anzeigefeld --47-- optisch zur Anzeige. Enthält das Anweisungstelegramm z. B. die Richtungsanweisung"links abbiegen"und die Zusatzanweisung"Nebel", so leuchten auf dem Anzeigefeld --47-- der linke Richtungspfeil und die Schrift "Nebel" auf. Über einen Dreitongenerator --48-- und einen Lautsprecher --49-- wird die Ankunft eines Anweisungstelegramms akustisch angezeigt.
Über eine Verbindung vom Ausgang des Und-Gliedes --28-- zu einem zweiten Eingang des Oder-Gliedes-42-- wird nach abgeschlossenem Empfang des Anweisungstelegramms mittels der Umsteuerschaltung --26-- oder Empfänger --11-- des Fahrzeuggerätes abgeschaltet.
In der Regel bleiben die Anweisungen auf dem Anzeigefeld --47-- so lange erhalten, bis ein erneuter Datenaustausch zwischen dem Fahrzeuggerät und einem andern Strassengerät stattfindet. Das Anzeigefeld kann aber auch schon vorher von Hand aus gelöscht werden, indem mittels eines Schalters --50-- das Anweisungstelegramm im Speicher --46-- gelöscht wird.
Nachdem die Blockschaltbilder des Strassengerätes und des Fahrzeuggerätes beschrieben worden sind, soll im folgenden die Schaltung zum Erzeugen und induktiven Übertragen von FM-Signalen beschrieben werden, die sowohl im Sender --2-- des Fahrzeuggerätes als auch im Sender --9-- des Strassengerätes zur Anwendung gelangt.
Der neue Sender besteht im wesentlichen aus folgenden Baugruppen : Oszillatorschaltung-51--, erste Frequenzverdopplerschaltung-52--, umschaltbarer Frequenzteiler --53--, zweite Frequenzver-
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regelbaren Kondensator --57-- und einem Festkondensator --58-- vorgeschaltet ist und eine Parallelschaltung aus einem ersten Widerstand --59-- und einem ersten Inverter --60--, ein dritter Kondensator - und sowie eine Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand --62-- und einem zweiten Inverter --63-- in Serie nachgeschaltet sind, wird ein digitales Taktsignal mit der Eigenfrequenz des Quarzoszil- lators --15-- von 4, 433 MHz erzeugt.
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einen Inverter --64-- einem Taktausgang --Bl--, zum andern einem Eingang eines NAND-Gatters --65-zugeführt.
An einem zweiten Eingang des NAND-Gatters --65-- liegt ein über einen Eingang --C-herangeführtes Befehlssignal.
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Der Ausgang des NAND-Gatters --65-- führt an die erste Frequenzverdopplerschaltung --52-- und ist dort zum einen mit einem Eingang eines Inverters --66--, zum andern über einen ersten Kondensator - mit einem Eingang eines NOR-Gatters --68-- verbunden. Dem ersten Kondensator --67-- ist ein an Masse gelegter erster Widerstand --69-- nachgeschaltet. Der Ausgang des Inverters-66-- ist über einen zweiten Kondensator --70-- mit einem zweiten Eingang des NOR-Gatters --68-- verbunden. Dem zweiten Kondensator --70-- ist ein an Masse gelegter zweiter Widerstand --71-- nachgeschaltet. Am Ausgang des NOR-Gatters --68--, das gleichzeitig den Ausgang der ersten Fequenzverdopplerschaltung --52-- bildet, liegt ein digitales Taktsignal von 8, 866 MHz.
Das digitale Taktsignal von 8, 866 MHz wird einem Zähleingang --B-- eines 4-Bit-Binärzählers --72-- vom Typ 7493 (siehe Siemens-Datenbuch 1974/75, Band I, Digitale Schaltungen MOS, Seite 178) zugeführt, der das Kernstück der Frequenzteilerschaltung --53-- bildet.
Es ist anzumerken, dass im 4-Bit-Binärzähler --72-- der Ausgang --QA-- nicht mit dem Zähleingang - verbunden ist, so dass der 4-Bit-Zähler --72-- nur von Null bis sieben zählt, also 8 Perioden der Zählfrequenz registriert.
Je nachdem, ob an einem Eingang --D-- ein Zustand L oder Zustand H eines Signals anliegt, teilt die Frequenzteilerschaltung --53-- die Taktfrequenz von 8. 866 MHz durch 8 oder durch 6. Dies geschieht auf folgende Weise : Die Ausgänge --QB und QC-- des 4-Bit-Binär-Zählers --72-- liegen an den Eingängen eines NAND-Gatters --73--, der Ausgang-QD*--am Eingang eines Inverters --74--. Die Ausgänge des NAND-Gatters --73-- und des Inverters --74-- sind mit den Eingängen eines weiteren NAND-Gatters - verbunden.
Durch diese logische Verknüpfung erscheint am Ausgang des NAND-Gatters --75-- für die Dezimalzahlen Null bis zwei der Zustand L, für die Dezimalzahlen drei bis sieben der Zustand H. Wie noch gezeigt wird, wird der 4-Bit-Binär-Zähler --72-- beim Teilen durch sechs durch den der Dezimalzahl sechs entsprechenden Zustand zurückgesetzt. Somit liegt am Ausgang des NAND-Gliedes --75-- für die Dezimalzahlen Null bis zwei der Zustand L und für die Dezimalzahlen drei bis fünf der Zustand H an. Dies bedeutet, dass die durch sechs geteilte Zählfrequenz von 8, 866 MHz anliegt. Sie wird einem Eingang eines NAND-Gatters --76-- zugeführt.
Am Zählerausgang --QD--, der bekanntlich von Null bis drei den Zustand L und von vier bis sieben den Zustand H besitzt, kann die durch acht geteilte Zählfrequenz von 8, 866 MHz direkt abgegriffen werden, und sie wird einem Eingang eines NAND-Gatters --77-- zugeführt.
Die Zählerausgänge --QC und QD-- liegen weiterhin an den Eingängen eines NAND-Gatters --78--, dem ein Inverter --79-- nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit dem ersten Rückstelleingang --Ro1-- des 4-Bit-Binär-Zählers --72-- verbunden ist.
Der Eingang --D-- der Schaltung ist mit einem Eingang eines NAND-Gatters --80-- und über einen Inverter --81-- mit einem Eingang eines NAND-Gatters --82-- verbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters - ist über einen Inverter --83-- jeweils mit einem zweiten Eingang der NAND-Gatter --80 und 82-verbunden. Die Ausgänge der NAND-Gatter --80 und 82--liegen an den Eingängen eines bistabilen Flip-Flop, das aus NAND-Gattern-84 und 85-- aufgebaut ist. Der Ausgang des NAND-Gatters --84-- ist mit einem Eingang des NAND-Gatters-76-- und mit dem zweiten Rüekstell-Eingang-R -- des 4-Bit-Binär-Zählers --72-- verbunden.
Der Ausgang des NAND-Gatters --85-- liegt an einem Eingang des NAND-Gatters --77--.
Nach dem Beschreiben der Schaltung soll nun die Funktionsweise der Frequenzteilerschaltung --53-erläutert werden. Es wird davon ausgegangen, dass am Eingang --D-- und somit an einem Eingang des NAND-Gatters --80-- der Zustand L vorliegt. Dies bewirkt unabhängig vom Zustand des andern Einganges am Ausgang des NAND-Gatters-80-einen Zustand H.
Der Zustand L am Eingang --D-- bewirkt wegen des Inverters --81-- einen Zustand H am ersten Eingang des NAND-Gatters --82--. Da am Ausgang des NAND-Gatters --75-- von null bis zwei der Zustand L und von drei bis sieben der Zustand H vorherrscht, liegen wegen des Inverters --83-- an den zweiten Eingängen der NAND-Gatter --80 und 82-- von null bis zwei der Zustand --H-- und von drei bis sieben der Zustand L.
Es werde davon ausgegangen, dass der Ausgang des NAND-Gatters --85-- den Zustand H besitzt, so dass dieser Zustand auch am einen Eingang des NAND-Gatters --77-- leigt. Der Ausgang des zweiten
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NAND-Gatters --84-- des Flip-Flop hat dann den Zustand L, so dass das NAND-Gatter --76-- gesperrt ist.
An seinem Ausgang liegt in diesem Fall der Zustand H.
Somit gelangt die am ersten Eingang des NAND-Gatters --77-- liegende, durch acht geteilte Zählfrequenz über ein NAND-Gatter --86--, dessen Eingänge mit den Ausgängen der NAND-Gatter --76 und 77-- verbunden sind, in die zweite Frequenzverdopplerschaltung --54--, und es wird in der Frequenzteilerschaltung --53-- laufend durch acht geteilt.
Es wird nun der Fall betrachtet, bei dem der Schaltungseingang-D-und somit der eine Eingang des NAND-Gatters-80-- den Zustand H annimmt. Da für die Dezimalzahlen Null bis zwei auch der zweite Eingang des NAND-Gatters --80-- den Zustand H besitzt, erscheint am Ausgang der Zustand L, der wieder das bistabile Flip-Flop kippt, so dass am Ausgang des NAND-Gatters --84-- der Zustand H auftritt, während der Ausgang des NAND-Gatters --85-- den Zustand L annimmt und das NAND-Gatter --77-sperrt.
Es liegen nunmehr sowohl an einem Eingang des NAND-Gatters --76-- als auch am zweiten Rückstelleingang -Ro2-- die Zustände H, so dass das am andern Eingang des NAND-Gatters --75-liegende Signal über das NAND-Gatter --86-- in die zweite Frequenzverdopplerschaltung --54-- gelangt.
Durch die logische Verknüpfung des 4-Bit-Zählers --72-- mit dem NAND-Gatter --78-- und dem Inverter - nimmt der erste Rückstelleingang < - genau dann den Zustand H an, wenn sowohl der Zählerausgang --QC-- als auch der Zählerausgang --QD-- den Zustand H besitzt ; dies ist bei der Dezimahlzahl sechs der Fall. Da die RücksteUeingänge-R, --Ro1 und Ro2-- intern durch ein Und-Glied verknüpft sind, wird im vorliegenden Fall der 4-Bit-Binärzähler --72-- bei der Dezimahlzahl sechs zurückgesetzt, und es gelangt die durch sechs geteilte Zählfrequenz von 8, 866 MHz in die zweite Frequenzteilerschaltung--54--.
Ein erneutes Erscheinen des Zustandes L am Eingang --D-- bewirkt ein Umschalten des Teilungsverhältnisses auf acht.
Das Teilungsverhältnis darf in der Frequenzteilerschaltung --53-- nur dann geändert werden, wenn gewährleistet ist, dass die Periodendauer nach der Tastung eine durch das Teilungsverhältnis vorgegebene
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Die beiden Frequenzverdopplerschaltungen --52, 54-- werden verwendet, weil für die Auslegung der vorliegenden Schaltung die vierfache Taktfrequenz eines Farbträgerquarzes benötigt wird.
Da beim 4-Bit-Binärzähler --87-- der Ausgang --QA-- mit dem zweiten Zähleingang --B-- verbunden
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--88-- verbunden,Die Ausgänge--QA, QB, QC und QD-- sind über logische Verknöpfungsglieder --90 bis 108--, die aus NAND- und NOR-Gattern bestehen, mit parallelgeschalteten Widerständen-Ri bis Rs--verbunden.
Die Widerstände-Ri bis 55-- liegen anderseits an einer Verbindungsleitung --109-- zur Endstufe --56--.
Zwischen einer Spannungsquelle --UB-- von in diesem Beispiel 5 V und der Verbindungsleitung --109-liegt ein weiterer Widerstand --R6--. Durch die Art der Beschaltung wirken die Verknüpfnungslieder --90 bis 108-- wie ein Folgeschalter, der mit der Frequenz des Taktsignals am Zählereingang --A-- jeweils einen der Widerstände bis Rg-durchschaltet.
Durch die Beschaltung des 4-Bit-Binärzählers--87--mit NOR-und NAND-Gattern, wobei die Ausgänge für den niedrigsten Zählerstand und für den höchsten Zählerstand an den Eingängen der dem
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vorgeschalteten NOR-bzw. NAND-Glieder liegen usw., wirkt die Schaltung wie ein Vorwärts-/Rückwärts-Zähler, der von null bis vier zählt, wobei die Zählerstellung vier doppelt bewertet wird.
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B.U s/UB = Rs/R6 + Rs. In der sechsten Zählstufe ist ebenfalls-Rg-durchgeschaltet, in der siebenten - und in der zehnten --R1--.
Die Widerstände --R1 bis Rs und Re-sind so dimensioniert, dass die Spannungen Ui (i = 1.... 5) derart bis Us zunehmen und dann wieder bis U1 abnehmen, dass eine ansteigende und abfallende Treppenform entsteht, wobei die Hüllkurve der beiden Treppen eine halbe Periode einer Sinuskurve darstellt. Am Ausgang des Wandlers --55-- liegt somit eine treppenförmige Spannung, wobei die Hüllkurven die einzelnen positiven Halbwellen einer Sinusschwingung darstellen. Es wird also aus einem rein digitalen Signal am Ausgang des zweiten Frequenzverdopplers ein bereits sinusähnliches Signal mit einer um den Faktor 10 heruntergeteilten Frequenz gewonnen.
Wegen der Verwendung von rein ohmschen Widerständen im Widerstandsnetzwerk des Wandlers --55-weist die Schaltung ein aperiodisches Verhalten auf, so dass keine Einschwingvorgänge beim Umtasten von einer Frequenz f zu einer zweiten fu auftreten.
Das über die Verbindungslinie --109-- der Enstufe --56-- zugeführte Ausgangssignal des Wandlers - 55-- wird in zwei als Emitterfolger geschalteten Transistoren --110, 111-- verstärkt und dann an eine Mittenanzapfung der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers gelegt. Die Primärwicklung besteht aus zwei Wicklungshälften --112, 113--. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt jede der Wicklungshälften - -112, 113-- zwanzig Windungen.
Parallel zu den beiden Wicklungshälften --112, 113-- liegt ein Parallelkreis aus einem Widerstand --114-- und einem Kondensator --115--. Die Wicklungshälfte --112-- ist über einen Ausgangstransistor eines Leistungstreibers --116--, die Wicklungshälfte-113-über einen Ausgangstransistor eines zweiten Leistungstreibers --117-- gegen Masse geschaltet. Die beiden Leistungstreiber --116, 117-- gehören zu einem digitalen Baustein vom Typ 49700 (s. Siemens-Datenbuch 1974/75, Band I, Digitale Schaltungen MOS, S. 289), der aus zwei Und-Leistungstreibern --116, 117-- udn zwei NAND-Gliedern-118, 119-- mit je zwei Eingängen besteht.
An je einem Eingang der NAND-Glieder --118, 119-- liegt das am Befehlseingang --C-- vorhandene Signal, das dem NAND-Gatter --65-- zugeführt wurde. Am zweiten Eingang des NAND-Gliedes --119-liegt das Ausgangssignal eines Flip-Flop --120--, dessen Eingang mit dem Ausgang des NAND-Gatters --88-- im Wandler --55-- verbunden ist. Wie bereits erläutert wurde, liegt am Ausgang des NAND-Gatters - ein Rechtecksignal mit einer Frequenz, die gegenüber der des am Zähleingang --A-- des 4-Bit-Binärzählers --87-- anliegenden Signals durch den Faktor zehn geteilt ist.
In einer Periode der am Ausgang des NAND-Gatters --88-- und somit am Eingang des Flip-Flop --120-- liegenden Frequenz fällt genau eine Halbperiode der über die Verbindungsleitung --109-- der Endstufe --56-- zugeführten treppenförmigen Spannung. Demzufolge fallen zwei Halbperioden der treppenförmigen Spannung in eine Periode des am Ausgang des Flip-Flop --120-- liegenden Rechtecksignals.
Das am Befehlseingang --C-- liegende Signal hat in diesem Ausführungsbeispiel die Bedeutung Zustand H = "Sender ein" und entsprechend Zustand L ="Sender aus".
Es werde von einem Zustand H ausgegangen, der somit an je einem Eingang der NAND-Glieder - -118, 119-- anliegt. Hat die Rechteckschwingung am Ausgang des Flip-Flop --120-- ebenfalls einen Zustand H, dann bewirkt das einen Zustand L am Ausgang des NAND-Gliedes --119-- und somit am zweiten Eingang des NAND-Gliedes-118--. Daraus resultiert ein Zustand H am Ausgang des NANDGliedes im Leistungstreiber --117-- und der Ausgangstransistor wird leitend. Gleichfalls resultiert ein Zustand H am Ausgang des NAND-Gliedes --118-- und somit ein Zustand L am Ausgang des NAND-Gliedes im Leistungstreiber --116--, so dass dessen Ausgangstransistor gesperrt ist.
Eine Halbwelle der an der Mittenanzapfung zwischen den beiden Wicklungstreilber --112, 113--- anliegenden treppenförmigen Spannung bewirkt also einen Strom, der durch die Wicklungshälfte --113-- gegen Masse fliesst.
Während der nachfolgenden Halbperiode der treppenförmigen Spannung besitzt die am Ausgang des Flip-Flop --120-- stehende Rechteckschwingung den Zustand L, der in analoger Weise nun den zum Leistungstreiber --116-- gehörenden Ausgangstransistor öffnet und den zum Leistungstreiber --117-gehörenden Ausgangstransistor sperrt. Während dieser Halbperiode der treppenförmigen Spannung fliesst ein Strom über die Wicklungshälfte-112-- nach Masse.
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digitalen Bausteins vom Typ 49700 wird die treppenförmige Spannung mit einer Hüllkurve aus positiven Halbwellen in eine Spannung mit einer sinusförmigen Hüllkurve umgeformt.
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Durch die Eigenkapazität des Ausgangsübertragers sowie die Parallelschaltung aus dem Widerstand --114-- und dem Kondensator --115-- wird eine Glättung der treppenförmigen Spannung erreicht, so dass eine reine Sinusschwingung zur Übertragung gelangt.
Durch die gewählte Art der Ansteuerung des Ausgangsübertragers mit dem Flip-Flop --120-- und dem digitalen Baustein vom Typ 49700 wird zusätzlich erreicht, dass bei einem Zustand L am Befehlsein- gang-C-, d. h. bei einem Zustand "Sender aus", beide Transistoren in den Leistungstreibern - -116, 117-- gesperrt sind, so dass Verluste durch ein Abfliessen von Strömen verhindert werden.
In der vorliegenden Endstufe, die als Gegentaktendstufe arbeitet, kommt man mit nur einem analogen Verstärkerteil aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Erzeugen und induktiven Übertragen von FM-Signalen in einem elektronischen Zielführungssystem, mit einer Oszillatorschaltung, einem Wandler und einer Endstufe, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Oszillatorschaltung (51) gewonnene Digitalsignale mit mindestens zwei Frequenzen, die in einer Frequenzteilerschaltung (53) durch eine Frequenzumtastung erzeugt werden, dem Wandler (55) zugeführt sind, der aus einer Gleichspannung eine treppenförmige periodische Spannung erzeugt, bei der die Einhüllende einer einzelnen Spannungstreppe eine 1/4-Periode einer Sinuskurve darstellt und deren Frequenz von der Frequenz der zugeführten Digitalsignale abhängt, dass die treppenförmige, periodische Ausgangsspannung des Wandlers (55) über eine Ankoppelverstärker-Schaltung (110,
111) einem Ausgangsübertrager der Endstufe (56) zugeführt wird, dass die Primärseite des Ausgangsübertragers aus zwei Wicklungshälften (112,113) besteht, denen ein Widerstand (114) und ein Kondensator (115) parallelgeschaltet sind, dass zwischen die Wicklungshälften (112,113) und Masse Treiberstufen (116,117) geschaltet sind, die derart angesteuert sind, dass für die Dauer einer ersten Halbperiode der treppenförmigen Spannung ein Strom durch die erste Wicklungshälfte (112) fliesst und für die Dauer der nachfolgenden Halbperiode ein Strom durch die zweite Wicklungshälfte (113) fliesst, dass den Treiberstufen (116,117) je ein NAND-Glied (118, 119) vorgeschaltet ist, dass ein zweiter Ausgang des Wandlers (55), der ein digitales Signal mit einer Periode gleich einer Halbperiode der treppenförmigen Spannung führt, mit einem Flip-Flop (120)
verbunden ist, dessen Ausgang an je einem Eingang der beiden NAND-Glieder (118,119) anliegt, während ein zweiter Eingang des zweiten NAND-Gliedes (119) mit einem Befehlseingang (C) verbunden ist und der Ausgang des NAND-Gliedes (119) an einem zweiten Eingang des ersten NAND-Gliedes (118) anliegt.
EMI8.1