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Verfahren zur Vielfachübertragung von Signalen durch Impulse
| Die Erfindung hat ein Verfahren zur L bertragung |
| von Si gna'.eii auf mehreren Verbindungskanälen |
| durch inehnandergreifende Züge von wiederkehren- |
| den Impulsen zum Gegenstand, welches das Prinzip |
| der zeitlichen Aufteilung und die Modulation nach |
| der Impulslage benutzt. |
| Insbesondere bezieht sich das Verfahren der Er- |
| findung auf Vielfachsysteme mit zeitlich aufgeteilten |
| Impulsen, bei welchen jeder Zeichenimpuls zwei |
| überlagerten Modulationen unterworfen wird, die |
| beide seine zeitliche Lage in bezug auf vorbestimmte |
| Bezugszeitpunkte beeinflussen, wobei jedoch die eine |
| ausschließlich in Abhängigkeit von dem einem be- |
stimmten Kanal entsprechenden Modulationssignal, die andere in Abhängigkeit von
der Gesamtheit der Modulationssignale wirkt, die allen oder mehreren anderen Kanälen
entsprechen.
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Bekanntlich wird bei verschiedenen bekannten Verfahren zur Vielfachübertragung
mit zeitlich aufgeteilten Impulsen die Gesamtzeit der Übertragung in gleiche Zeitintervalle
von der Dauer T aufgeteilt, die selbst in gleiche und kürzere Intervalle von Zeitelementen
T/ (N-- i) unterteilt sind, wobei N die Anzahl der Verbindungskanäle
ist und ein (N+ i )-tes Inter\ all des Zeitelements einem Synchronisierungssignal
vorbehalten bleibt. Diesem Signal, welches
meist a:s Synchronisierungsimpul,s
bezeichnet wird und welches keiner Modulation unterliegt, gibt man eine besondere
Form, durch die es von den Empfangsgeräten leicht indentifiziert werden kann und
welche zur Synchronisierung dieser Geräte dient. Es brauchen nicht alle Zeitintervalle,
die jedem Kanal vorbehalten sind, gleich zu sein, jedoch wird diese Anordnung im
allgemeinen gewählt, da sie einfacher ausführbar ist.
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Bei solchen Systemen wird innerhalb jedes Zeitintervalls eines Kanals
ein Impuls erzeugt, dessen zeitliche Lage als Funktion der augenblicklichen Amplitude
des entsprechenden Kanalmodulationssignals geändert wird. Unter »zeitlicher Lage«
eines Impulses ist das Zeitintervall zu verstehen, welches zwischen einem Bezugszeitpunkt,
der in bezug auf die Enden der Dauer des einem Kanal zugewiesenen Zeitintervalls
festgelegt ist, und dem Zeitpunkt besteht, in welchem dieser Impuls auftritt, wenn
er von sehr kurzer Dauer ist. Wenn der Impuls eine erhebliche Dauer hat, dient der
Zeitpunkt des Beginns dieser Dauer zur Definition seiner zeitlichen Lage, die im
folgenden kurz als »Lage« bezeichnet wird. Die Gesamtheit aller in der Zeit T übertragenen
Impulse wird »Impulsgruppe« genannt. Die Gesamtheit der einem gegebenen Kanal entsprechenden
Impulse wird als »Impulszug« bezeichnet.
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Derartige Verfahren zur Vielfachübertragung bieten zahlreiche Vorteile;
sie haben jedoch den Nachbeil, dalß sie, im Falle -eines Systems mit großer Kanalzahl,
nicht an den statistischen Vorteil teilhaben, der bei den Vielfachsyste,men mit
Trägerströmen vorhanden ist, welche die Amplituden- oder Frequenzmodulati@on verwendest,
da jedes einem Kanal zugeteilte Zeitelementintervall völlig umausgenutzt bleibt,
wenn in einem gegebenen Augenblick in diesem Kanal kein Modulationssignal auftritt.
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Der erwähnte statistische Effekt wurde insbesondere in einer Arbeit
»Load rating theory for multichannel amplifiers« von B. D. H o 1 b no c k und j.
T. Dixon untersucht, die in der Zeitschrift »Bell System Techniral journas« vom
Oktober 1939,
Bd. XVIII, S. 624 bis 644, erschienen ist. Die Ergebnisse dieser
Arbeit sind Zahlenangaben, die sich auf das Ausmaß der erwähnten statistischen Effektes
beziehen. Es ist darauf hinzuweisen, daß im Falle einer Fernsprechübertragung der
Scheitelwert des Signals selten erreicht wird und daß, wenn er durch Scheitelbeschneidung
so begrenzt wird, d@aß der Scheitelbeschneidungswert während s o/o der Zeiterreicht
wird, während 9o % der Zeit ein Augenblickswert vorhanden ist, der ein Viertel des
Scheitelbeschneidungswertes unterschreitet oder erreicht. Bei einem Impulssystem,
welches die Lagemodulation verwendet, kommt dies darauf hinaus, dal3 drei Viertel
der Dauer des jedem Kanal zugewiesenen Zeitintervalls im allgemeinen unbenutzt bleiben.
Bei einem System mit großer Kanalzahl, wo zu berücksichtigen ist, daß die Modulationen
der verschiedenen Kanäle siech nicht arithmetisch, sondern nach Wahrscheinlichkeitsgesetzen
addieren, ist dieser Effekt noch viel ausgeprägter. Zur Ausnutzung dieses statist@schcn
Effektes wurden daher Systeme vorgeschlagen, bei welchen die Dauer eines Zeitelemeritintervalls
dem einem Kanal entsprechenden Zeichenimpuls nur während der Zeit vorbehalten wird,
wo diese Gesamtdauer tatsächlich ausgenutzt wird, wodurch es möglich wird, während
der ergünzrndcn Zeit den folgenden Zeichenimpuls an jenen anzunähern.
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Bei ebnem System, welches von dieser Möglichkeit Gebrauch macht, könnte
die Anzahl der übertragenen Verbindungskanäle im Verhältnis zu der Anzahl erhöht
werden, die bei den üblichen Systemen gegeben ist, oder es könnte umgekehrt für
eine feste Kanalzahl der Wert der Verschiebung der Lage eines Zeichenimpulses und
folglich das Signal-Geräusch-Verhältni's erhöht werden.
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Die erwähnte Möglilchkcit wurde schon bei gewissen vorgeschlagenen
Systemen für Vielfachübertragung ausgenutzt. Ein solches System ist beschrieben
in der französischen Patentschrift 946 345, wonach die augenblickliche I_a"e eines
Kanalimpulses durch die Gesamtheit der Modulationen einer gewissen Anzahl von anderen
Kanälen beeinflußt wird, und in der deutschen Patentschrift 91595o, die eitre Variante
betrifft, bei welcher die jedem Impuls aufgedrückte Modulation sich aus dem norma'.en
Telefonicwechs@elstromsignal zusammensetzt, welchem eine der Ampliitude dieses Signals
proportionale Gleichstromkomponente zugesetzt wird, wie dies nach der französischen
Patentschrift 870 474 vorgeschlagen wurde.
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Diese verschiedenen vorgeschlagenen Systeme haben das gemeinsame Merkmal,
da.(, während bei Abwesenheit jeder Modu'.ation die N Zcichetiimpulse eines Systems
mit NKanälen in der Nähe eines Endes des einer Impulsgruppe vorbehaltenen Zeitintervalls
T gruppiert sind und daher nur einen kleinen Teil dieses Zeitintervalls einnehmen,
die Lagemodulationen der Impulse der verschiedenen Kanäle einen addiltiven Charakter
aufweisen. Nimmt man beispielsweise an, daß bei Abwesenheit jeder Modulation die
Gesamtheit der Zeichenimpulse in der Nähe des Synchronisierungsimpulses am Anfang
des Zeitintervalls T gruppiert ist, so wird die Modulation des ersten Kanals die
augenblickliche Lage des entsprechenden Zeichenimpulses in bezug auf den Synchronisieru@ngsimpuls
verschieben, die Modulation dies zweiten Kanals wird die Lage des entsprechenden
Impu',ses um eine zu dieser Modulation proportionale Größe iii bezug auf die augenblickliche
Lage des dem ersten Kanal entsprechenden Impulses verschieben usf.
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Kurz gesagt wird die Modulation cincs gegebenen Kanals proportional
wiiedergegeben durch das Zeitinterva;l nviuchen dem diesem Kanal entsprechenden
Impuls und dem vorhergehenden Impuls, wobei dieser letztere im Falle des ersten
Kanals der Synchronisierungsimpuls ist (vgl. die Veröffentlichung »Te:emetering
fron V-2 Rockels« von V. L. H e e re n u. a. in der Zeitschrift »Electrotiics« vom
März 1947, S. too, insbesondere Fig. 4). Auf Grund des obenerwähnten statistischen
Effektes kann man dann jedem Zeichenimpuls für das gleiche Modulationssignal
eine
größere Lageverschiebung geben, .als es der Fall wäre, wenn d.'cs,er Zeichenimpuls
immer innerhalb eines um eränderlich dem entsprechenden Kanal zugewi@esen.en Zeitintervalls
verbleiben müßte.
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Bei den verschiedenen Impulsübertragungssystemen, welche diese additive
Modulationsart verwenden, hat es sich außerdem, wenn die zu übertragende Modulation
ein Telefoniesignal oder ein ähnliches Siggrral mit Wechselstromcharakter ist, als
vorteilhaft erwiesen, ihm eine Gleichstromkomponente zuzusetzen, die annähernd proportional
zu der augenblicklichen Amplitude dies Signals ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil,
daß die Modulationssignale dann unipolaren Charakter erhalten, wobei die entsprechenden
Lageverschiebungen der Impulse von ver'iriderlichcr Größe sind, aber stets in der
"!eichen Richtung stattfinden. Wie leicht ersichtlich, ist dies eine notwendige
Bedingung, wenn man den statistischen Effekt sowohl für die positiven. als auch
für die negativen Halbwechsel des Te'efoniesignals ausnutzen will.
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Die vers:chiedcnen bekannten Verfahren zur Durchführung dieser Art
von Impulsübertragung besitzen indessen bei ihrer Durchführung und insbesondere
bei der Demodulatiion der Signale durch die Empfangsgeräte gewisse Schwierigkeiten.
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Die Erfindung hat ein Übertragungsverfahren (Sendung und Empfang)
zum Gegenstand, welches diese Schwiierigkciten vermeidet. Das Verfahren der Erfindung
ist zugleich ein besonderes Sendeverfahren, welches in einfacher Weise die Durchführung
der oben beschriebenen Übertragungsart ermöglicht, und ein Empfangsverfahren, welches
die Wiederherstellung der den verschiedenen Verbindungskanä'en ursprünglich aufgedrückten
Modulationssignale vermöge einer besonderen Auswahleinrichtung gestattet, wobei
berücksichtigt wird, daß die jedem Zeiichenimpulszug zugewiesenen Zeitelemüntintervalle
bei diesem Übertragungssystem keine festen Lagen in bezug auf die Synchronisi@erungsimpulse
oder in bezug auf vorbestimmte Bezugszeitpunkte haben.
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Das Verfahren der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß bei der
Sendung in gleichen Zeitabschnitten mit der Frequenz der Impulsgruppen die augenblickliche
:'Amplitude jedes zu übertragenden. Modulationssignals gemessen und die so gemessenen
Amplituden während einer gewissen Zeit, die vorzugsweise gleich der Dauer einer
Impulsgruppe ist, beibehalten werden; die dem ersten Verbindungskanal entsprechende
beibehaltene Amplitude wird zur Bestimmung eines Zeitintervalls benutzt, das von
dem Synchronisierungsimpulsoder von einem BezugszeitpurLkt aus, der in bezug auf
diesen Synchroni-sienungsimpuls feststeht, zählt und der beibehaltenen Amplitude
proportional ist, welche dein ersten Verbindungskanal entspricht; am Ende dieses
Zeitintervalls wird ein erster Zeichenimpuls gesundet, der de@rn ersten Kanal entspricht;
dieser erste frnpuls Lind die beibehaltene Amplitude, die dein zweiten Kair;rl entspricht,
werden zur Bcstinnntrng c:nes Zeitinte"°alls benutzt, das von diesem ersten Impuls
aus zählt und dieser beibehaltenen, dem zweiten Kanal entsprechenden Amp;itude proportional
ist; am Ende dieses Zeitintervalls wird: ein zweiter Zeichenimpuls gesendet, und
das Verfahren wird iin gleicher Weise bis zur Erschöpfung aller Kanäle und aller
Zeichenimpulse fortgesetzt; dabei wird die Sendung der verschiedenen Zeichenimpulse
in der Weise zeitlich gestaffelt, daß selbst bei Abwesenheit jeder Modulation zwei
verschiedene Zeichenimpulse zeitlich niemals zusammenfallen können.
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Beim Empfang wird zunächst durch bekannte Mittel der Synchronisierungsimpuls
von den anderen Impulsen getrennt und zur Herstellung von örtlich erzeugten Impulsen
oder Hilfsimpulsen mit konstanter Frequenz, welche der Frequenz der Impulsgruppen
gleich ist, benutzt; die aufeinanderfolgenden Zeitilntervalle, welche die Zeichenimpulse
trennen, werden gemessen, und aus ihnen werden elektrische Größen abge'"eitet, welche
diesen Zeitintervallen proportional sind und in getrennten Kreisen aufgenommen werden,
die in gleicher Anzahl wie diese Zeitiintervalle und folglich wie die Verbindungskanäle
vorgesehen sind; diese elektrischen Größen werden während einer gewissen Zeit beibehalten
und benutzt, um die Hiilfsimpulse mit konstanter Frequenz in der Amplitude oder
Dauer und proportioual zu diesen Größen zu modulieren; diese Hilfsimpulse werden
durch bekannte Mittel demoduliert, um Signale zu erhalten, die den ursprünglichen
Modulatiionssignalen proportional sind, und die Ergebnisse der Demodulation werden
den Nutzkreisen zugeführt.
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Bei den üblichen Modulatio:nsverfahren, die zur Durchführung der gleichen
Übertragungsart bestimmt sind, wird auf jedem Verbindungskanal ein Nebensprechen
dadurch eingeführt, daß die Zeit, welche zwei aufeinanderfo.lgend@e Zerlegungen
des modulierten Signals bei der Sendung und zwei aufeinanderfolg@ende Wiederherstellungen
dieses selben Modulationssi!gnals beim Empfang trennt, nicht konstant ist.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die
Zeit, welche zwei Zerlegungen oder zwei aufeilnanderfolgende Wiederherstellungen
desselben Modulationssignals eines Kanals trennt, konstant ist, obwohl die Zeit,
welche zwei aufeinanderfolgende, demselben Kanal entsprechende Zeicheni-mpu'.;s@e
trennt, nach dem gewählten übertragungsprinzip veränderlich ist.
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Die Anwendung eines gemeinsamen Prinzips für die Messung und Speicherung
bei der Sendung und beim Empfang erm@öglicht es nämlich bei dem Verfahren der Erfindung,
den augenblicklichen Amplituden, die an dem Modulationssignal abgegriffen werden,
beim Eintreffen wie beim Abgang den passenden gleichen Abstand wiederzugeben. Es
ist dann immer möglich, wie groß auch die Anzahl der Kanäle sein mag, die jedem
Zeichenimpu!szug vorbehaltene Zeit maximal auszunutzen, sei es, um das Signal-Geräusch-Verhältnis
zu verbessern, sei es zur Verminderung des für die übertragung erforderlichen Durchlaßbandes.
Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung ist Abb. i -ein
schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung, Abb.2 in Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm
eines Modulationssignals, wie es gewöhnlich z. B. in einem Fernsprechkreis vorhanden
ist, Abb.3 in Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm eines Modulationssignals mit
überlagerter Gleichstromkomponente, wie es bei dem Verfahren der Erfindung verwendet
werden soll; Abb. 4 stellt auf der Linie A die zeitlichen Lagen des durch sehne
größere Amplitude unterschiedenen Synchronisierungsimpulses sowie der Zeichenimpulsie
in bezug auf die Enden eines Zeitintervalls von gleicher Dauer wie diejenige einer
Impulsgruppe dar, und zwar in dem Falle, wo augenblicklirch auf keinem Verbindungskanal
ein Modulatiornssignal vorhanden ist, während auf Linie B die zeitlichen Lagen derselben
Impulse dargestellt sind, wenn auf den Verbindungskanälen Modulationssignal@e auftreten;
Abb. 5 zeigt schematisch ein Meß- und Speichergerät für das übertragungssystam nach
Abb. i, welches sich eignet, um die Amplitude eines Modulatioinssignals oder das
zwischen zwei Zeichenimpulsen auftretende Zeitintervall zu messen und beizubehalten;
Abb. 6 ist ein Diagramm der zwischen verschiedenen Punkten des Übertragungssystems
vorhandenen Spannungen.
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In der folgenden Beschreibung ebenso wie in den Abbildungen ist zur
Vereinfachung der Erläuterung angenommen, daß das übertragungssystem nur drei Verbindungskanäle
besitzt und da.ß die Modulatnoinssignale Telefoniesignale sind. Die Erfindung ist
jedoch ebenso auch bei Systemen mit einer viel größeren Anzahl von Verbindungskanälen
oder bei der Übertragung von anderen Arten von Verbindungssignalen anwendbar.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. i kann wie folgt erklärt
werden: Die aus drei Verbindungskanälen kommenden Modulationssignale werden bei
i o i, 102 und 103 drei Einrichtungen 104, 105 bzw. io6 zugeführt, welche ihnen
durch bekannte Mittel die Gleichstromkomponente zusetzen, die benötigt wird, um
sie unipolar zu machen und ihr Aussehen nach Abb.2 in dasjenige der Abb.3 umzuformen.
Am Ausgang von 104, 105, io6 werden die veränderten Signale je einem Eingang der
drei Meß- und Speichereinrichtungen 107, 108, iog zugeführt, deren Arbeitsweise
später im einzelnen erläutert wird.. Diese Meß- und Speichergeräte werden andererseits
mit zwei Reihen von periodischen Impulsen gespeist, die aus einem Generator i i
o von kurzzeitigen Impulsen kommen, der sie mit der Periode T der Impulsgruppen,
d. h. mit der Frequenz der Synchronisierungsimpulse, aussendet. Die von i io kommenden
Impulse werden als Zerlegungsimpulse über ein Verzögerungsnetzwerk i L i
je einem zweiten Eingang jedes Meß- und Speichergerätes 107, 108, 109 und
andererseits direkt als Rückstellungsimpulse einem dritten Eingang dieser Geräte
zugeführt, um sie am Ende jeder Arbeitsperiode T in den Ruhezustand zu versetzen.
Die Meß- und Speichergeräte haben die Aufgabe, während einer gewissen Zeit, die
etwas kürzer ist als die Dauer einer Impulsgruppe, die augenblickliche Amplitude
der veränderten Modulationssignale zu messen und beizubehalten, welche von io4,
io5, io6 einem ihrer Eingänge zugeführt werden. Die beibehaltenen augenblicklichen
Amplituden erscheinen in Form von elektrischen Spannungen am Ausgang von
107, 108, 109 und werden Impulslagemodulatoren 1 12, 1 13 bzw. i 1
4 der üblichen Art zugeführt. Da die durch das Netzwerk i i i erzielte Verzögerung
einen geringen Wert besitzt und lediglich eine klare Trennung des Zeitpunktes, in
w=elchem die von io4, io5, io0 kommenden Signale gemessen werden, von dem Zeitpunkt
bezweckt, in welchem der Synchronisi,erurigsimpuls erzeugt wird, treten an den Ausgängen
von 107, 108, 109 fast während der ganzen Dauer T jeder Impulsgruppe elektrische
Spannungen auf, deren Größe den betreffenden beibehaltenen Amplituden der Modulationssignale
proportional ist. Diese elektrischen Spannungen werden im folgenden gespeicherte
Modulationssignale genannt.
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Die Lagemodu:atoren 1 12, 1 13, 114 haben die Aufgabe, den Zeitpunkt
oder die zeitliche Lage der an ihrem anderen Eingang zugeführten Impulse um einen
Betrag zu verzögern, welcher den gespeicherten Modulationssignalen proportional
ist, die an einem ihrer Eingänge zugeführt werden. Der grundsätzliche Aufbau und
die Arbeitsweise derartiger Lagemodul,atoren sind in der Impulstechnik an sich bekannt.
Bekanntlich werden in der Lage modulierte Impulse gewöhnlich durch Differentiation
von in der Dauer modulierten Impulsen erzeugt, und es sind zahlreiche Verfahren
für Dauermodulierung bekannt, die hier verwendet werden können. Beispielsweise ist
das in der französischen Patentschrift 912 617 beschriebene Verfahren anwendbar.
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Nach Abb. i wird der dem ersten Verbindun1-skanal entsprechende Lagemodulator
i 12 einerseits durch das gespeicherte Modulationssignal, welches von 107 kommt,
und andererseits mit einem Steuerimpuls gespeist, der mit Hilfe des Verzögerungsnetzwerkes
i i i in bezug auf den Synchronisierungsimpuls um einen Betrag verzögert wird, welcher
die ihm selbst durch einen Teil des Netzwerkes i i i gegebene Verzögerung des an
dem zweiten Eingang von 107 zugeführten Zerlegungsimpulses in b@ezug auf
den Synchronisierungsinnpuls übersteigt, damit die Lagemodu'.ation in dem Modulator
i 12 erst nach dem Ende der Messung in dem Meß- und Speichergerät 107 vor sich geht.
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Als Ergebnis wird ain Ausgang von i 12 ein Zeichenimpuls erzeugt,
der einerseits der Mischstufe 117, deren Verwendung später erläutert wird, und andererseits
nach geringer Verzögerung durch ein Verzögeruingsi;etz«-crk i 1 5 einem Eingang
des
Lagcmodtllators i 13 zugeführt wird, an dessen anderem
Eingang das gespeicherte Modulationssignal zugeführt wird, welches aus lob kommt
und dem zweiten Verbindungskanal entspricht. Man erhält so am Ausgang von 113 einen
zweiten Zeichenimpuls, der in bczug .auf den ersten um einen Betrag verzögert ist,
welcher der durch 1o8 gespeicherten Amplitude proportional ist. Dieser zweite Impu'.s
wird seinerseits an 117 geführt und nach geringer Verzögerung durch .ein Verzögerungsnetzwerk
116 in Verbindung mit dem dritten Lagemodulator 114 so ausgenutzt wie der erste
Impuls in Verbindung mit 113.
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Alle Impulse zusammen werden einer Mischstufe 117 zugeführt, die,
wie aus Abb. 1 ersichtlich, vier Eingänge, welche dem Synchronisierungsimpuls und
den Zeichenimpulsen entsprechen, und einen Ausgang besitzt. Diese Mischstufe ist
eine einfache Einrichtung, durch welche ein und demselben Ausgangskreis Signale,
welche aus mehreren Eingangskreisen kommen, zugeführt werden können. Die Verzögerungsnetzwerke
115 und 116 sind deshalb crforder;ich, weil, wenn auf einem oder mehreren Verbindungskanälen
die Modulationssigriale zeitweise Null sind, vermieden werden ruß, daß die verschiedenen
Impulse sich vermischen können.
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Die von 117 ausgehendfe Impulsgruppe wird dann zu dem 0bertragungskana1118
geführt und durch irgendein bekanntes Mittel bis zu dessen Empfangsende übertragen.
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Beim Empfang wird die Impu:sgruppe zunächst parallel zwei Geräten
zugeführt, von denen das erste, 119, die Synchronisierungsimpulse auswählt und örtliche
Synchroni@sierungsimpulse mit der Periode T s,ow:e Hilfsimpulse von gleicher Periode,
deren Aufgabe später erläutert wird, erzeugt. Das zweite Gerät, 120, ist eine mit
Zählung arbeitende Impulsauswahleinrichtung, welche so viel Abgänge besitzt, wie
Verbindungskanä',e vorhanden sind, und an ihrem Ausgang mit der Ordnungszahl n ein
abgeleitetes Signal liefert, dessen Amplitude konstant ist und dessen Dauer gleich
der Dauer ist, welche den (it- 1)-ten und den n-ten Zeichenimpuls trennt.
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Ein derartiges Gerät besteht aus ebenso vielen Zwciröhrenkippschaltungen
mit zwei stabilen Zust;inden nach E c c 1 e s - J o r d a n, wie Verbindungskanäle
vorhanden sind, wobei jede Kippschaltung mit e:1lcm Ausgang des Gerätes verbunden
ist. Im übrigen besitzt es zwei Eingänge. Der Synchronisierungsimpuls und die Zeichenimpulse
werden allen Kippschaltungen gleichzeitig durch den ersten Eingang des Gerätes zugeführt.
Ein besonderer Impuls, der im folgenden als Rückstellungsimpuls bezeichnet wird
und kein anderer ist als der von 1 1 o aus- ehendie, durch das Verzögerungsnetzwerk
125 verzögerte Synchronisierungsimpuls, wird durch den z%@citcn Eingang des Gerätes
der ersten Kippschaltung zugeführt.
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Der Rückstellungsimpuls bringt die erste Kippschaltung in die Arbeitsstellung.
Der Synchronisierungsimpuls und die Zeichenimpulse bringen diejenige Kippschaltung,
welche sich in der Arbeitsstellung befindet, in den Ruhezustand. Außerdem wird von
der Kippschaltung, die in den Ruhezustand versetzt wurde, an die folgende Kippschaltung
-ein sogen@annt@er Stufenwechselimpuls über eine Stufenwechs,elverbindung geschickt,
der diese Kippscha'tung in den Arbeitszustand bringt. Zwischen der letzten und der
ersten Kippschaltung des Gerätes ist jedoch keine Stufenwechselverbindung vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die Iolgellde: Der Rückstellungsimpuls
versetzt die erste Kippschaltung in den Arbeitszustand. Der erste Zei',cnimpuls
versetzt diese erste Kippschaltung in den Ruhezustand. Gleichzeitig versetzt ein
Stufenwechselimpuls die zweite Kippschaltung in den Arbeitszustand. An dem ersten
Ausgang des Gerätes wird ein abgeleitetes Signal von konstanter Amplitude abgenommen,
dessen Dauer dem Zeitintervall gleich ist, welches den Rückstellungsimpuls von dem
ersten Zeichenimpuls trennt.
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Der zweite Zeichenimpuls versetzt die zweite Kippschaltung, die sich
im Arbeitszustand befand, in den Ruhezustand. Gleichzeitig versetzt ein Stufenwechselimpuls
die dritte Kippschaltung in den Arbeitszustand. An dem zweiten Ausgang des Gerätes
wird ein abgeleitetes Signal von konstanter Amplitude abgenommen, dessen Dauer dem
Zeitintervall gleich ist, welches den ersten Zeichenimpuls von dem zweiten Zeichenimpuls
trennt. Die Arbeitsweise setzt s:Ich in der gleichen Weise bei den. anderen Kippsichaltungen
fort. Wenn jedoch der it-te Zeichenimpuls die n-t@e Kippschaltung in den 'Ruhezustand
versetzt, wird kein Stufenwechse:impuls an die erste Kippschaltung gegeben, und
dieser ruß die Ankunft des Rückstellungsimpulses abwarten, um in den Arbeitszustand
überzugehen.
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Mit Zählung arbeitende Auswahleinrichtungen, wie 120, sind beispielsweise
von L. L. R a u c h in einem Aufsatz »Etectronic eommutation for telemetering« b@eschriieben
worden, welcher in der Zeitschrift »Electronics« vom Februar 1947 veröffentlicht
ist.
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Im Falle eines Systems mit geringer Kanalzahl könnte man für 120 auch
eine Auswahleinrichtung verwenden, deren Wirkungsweise .auf der Form der Zeichenimpulse
beruht, welche dementsprechend bei ihrer Sendung eine von ihrer Ordnungszahl abhängige
Form erhalten würden..
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Die zweiten Eingänge von 122, 123, 12,1 werden durch die abgeleiteten
Signale gespeist, welche aus den Ausgängen von 12o kommen. Die Dauer der aus einem
dieser Abgänge kommenden Signale ist gleich der Zeit, welche dein Impuls des diesem
Ausgang entsprechenden Kanals und den unmittelbar vorhergehenden Impuls trennt,
und folglich gleich dem Augenblickswert des diesem Kanal entsprechenden Modulationssignals.
Die Meß- und Speichergeräte 122, 123, 124 messen und speichern demnach, in Form
von an ihren Abgängen auftretenden Spannungen, Größen, welche der Dauer der Signale,
die aus dementsprechenden Abgang von 12o kommen, und folglich der augenblicklichen
Amplitude des entsprechenden Modulati@onssignals proportional sind. Wie bei der
Sendung werden die
Meß- und Speichergeräte 122, 123, 124 periodisch
durch den Rückstellungsimpuls in den Ruhezustand gebracht, welcher ihrem dritten
Eingang zugeführt und durch das Verzögerungsnetzwerk 125 etwas verzögert wird. Dieses
Verzögerungsnetzwerk bezweckt, zu vermeiden, daß dne Meß- und Speichergeräte in
den Ruhezustand versetzt werden, bevor ihre Ausgangsspannung durch die folgenden
Geräte ausgenutzt werden konnte, die mit Hilfsimpulsen, die von dem Synchronisierungsimpuls
abgeleitet sind, gespeist werden.
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Die Ausgangsspannungen von 122, 123, 124 werden dann dem Eingang von
Modulatoren 126, 127 bzw. 128 zugeführt, welche die Impulse in der Amplitude oder
Dauer mioduliieren und andererseits mit periodischen Hilfsimpulsen gespeist werden,
die aus dem von i i 9 ausgehenden verzögerten Synchronisieru@ngsimpuls abgeleitet
sind. Die am Ausgang von 126, 127, 128 erhaltenen Signale sind demnach proportional
zu den ursprünglichen Modulationssignalen moduliert und können dann den Demod:u'iat-oren
129, 13o bzw. 131 zugeführt werden, wo sie nach der Amp'.itudeoder Dauer demoduliert
und schließlich den Nutzkreisen 132, 133 bzw. 134 zugeführt werden.
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Die Arbeitsweise eines Meß- und Speichergerätes wird an Hand der Abb.
5 erläutert, welche dieses Gerät schematisch darstellt, sowie an Hand des Diagramms
der Abb.6, welches die zeitliche Änderung der an verschiedenen Punkten des Obertragungssystems
auftretenden Spannungen zeigt.
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Wie erwähnt, besitzt das in Abb. 5 schematisch gezeigte Meß- und Speichergerät
drei Eingänge und einen Ausgang. Wenn seinem ersten Eingang eine zeitlich veränderliche
Spannung und seinem zweiten Eingang ein periodischer Zerlegungsimpuls zugeführt
wird, tritt an seinen Ausgangsklemmen eine Spannung auf, die dem Wert dieser zeitlich
veränderUchen Spannung im Augenblick der Zuführung dieses Zerl-egirngs:impuls.es
proportional ist. Diese Spannung an dien Ausgangsklemmen des GerJtes wird gespeichert
bis zu dem Augenblick, wo dem dritten Eingang des Gerätes ein Rückstellungsimpu;s
zur Rückführung in die Ruhelage zugeführt wird.
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Das Meß- und Speichergerät besteht irrt wesentlichen aus e:ii:er Pentodenröhre
5oi, einer Diode 502
und einer Triode 5o3. Der erste Eingang des Gerätes wird
durch die Klemme 504 gebildet, welche durch dien Kondensator 5o5 mit dem Bremsgitter
der Röhre 5o i verbunden ist. Der zweite Eingang wird durch die Wemmae 5o6 gebildet,
die durch den Kondensator 507 mit dem Steuergiitter der Röhre 5ot verbunden ist.
Der driitte Eingang ist die Klemme 5o8, die durch den Kondensator 5o9 mit dem Gitter
der Triode 503 verbunden ist. Das Bremsgitter der Röhre 5oi und das Gitter der Röhre
503 sind durch Widerstände 5io bzw. 511 mit dem negativen Pol 512 einer Hochspiannungsg'.ieiichstromquelle
5t3 verbunden, welche die ganze Anordnung speist. Das Steuergitter der Röhre 5o
i ist durch einen Widerstand 514 mit der Kathode der gleichen Röhre verbunden. Die
den verschiedenen Eingängen zugeführten Spannungen liegen zwischen 5o.1, 5o6 bzw.
5o8 einerseits und 512 andererseits.
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Die Kathode der Röhre 5o i ist mit 512 durch einen Widerstand 515
unter Parallelschaltung eines Kondensators 516 zur Fntkopp',uiig und außerdem durch
einen Widerstand 51; mit dem positiven Pol der Stromquelle 513 verbunden, um dieser
Kathode eine passende dauernde Po'.arisation zu geben. Das Schirmgitter der Röhre
5o1 wird von demselben positiven Pol durch einen Widerstand 518 gespeist und von
512 durch einen Kondensator 519 entkoppelt. Die Anode der Röhre 5o i ist durch einen
Kondensator 520 mit dem positiven Pol der Stromquelle 513 und ferner mit
der Kathode der Diode 502 verbunden, deren Anode direkt mit der Anode der
Triode 503 und über einen Widerstand 521 mit dem positiven Pol von 513 verbunden
ist. Die Ausgangsklemmen des Gerätes sind die Klemmen 522, 523 dies Kondensa,,ors
52o.
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Die Arbeitsweise ist die folgende: Wenn bei 5o6 Steuerimpul,s,e mit
einer ausreichend großen positiven Ampliitude zugeführt werden, nimmt das Steuergitter
der Röhre 5oi, fa:ls die Anordnung 507
bis 5 t 4 eine Zeitkonstante besitzt,
die in bezug auf die Wiederkehrperiode dieser Impu'se genügend groß ist, eiine solche
mittlere Spannung an, daß der Scheitel der Impulse einer Giittcrspaiinung entspricht,
die sich dem Potential der Kathode nähert, während in der die Impulse trennenden
Zeiit der Kathodenstrom Null ist. Unter diesen Umständen arbeitet die Röhre 5oi
in eiinem linearen Teil ihrer Anodenstr.om-Bremsgitter-Charakteri,stik im Zeitpunkt
des Scheitels der Steuerimpulse, und an den Klemmen 522, 523 des Koiidens.a:ors
52o tritt cii1c Spannung auf, die dem Augenblickswert der bei 5o4 zugeführten Spannung
proportional ist. Diese Spannung wird gespeichert bis zu dem Augenblick, wo der
Kondensator 52o über 502 unter der Wirkung eines Impulses von negativer Polarität
e»tladcn wird, der bei 5o8 dem Gitter der Röhre 5o3 über den Kondensator 5o9 zur
Rückführung in den Ruhezustand zugeführt wird.
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Zur Verwendung hei der Sendung wird das Gerät so eingerichtet, daß
der Zerlegungsimpuls, welcher aus dem Generator i io nach der durch ein Teilstück
von i t t bewirkten Vcrzögcruiig erhalten wird, ein wenig nach dem Rückstellungsimpuls
erzeugt wird, der kein anderer ist als der von i io gelieferte Synchronisierungsimpuls.
Dit Amplitude des von toi, 102 oder toi ausgehenden und durch 104, 105 bzw. io6
veränderten Modu;ation:ssiignals wird dann periodisch ein wenig nach dem Auftreten
jedes Zerlegungsimpulses und an den Ausgangsk'iemmen von i o; , i o8 hzw. i o9 bis
zum Auftretendes folgenden Zerlegungsimpulses gespeichert.
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Wenn das Gerät beim Empfang verwendet wird, wird an dem ersten Eingang
kein Signal zugeführt, während der zweite Eingang die aus der Zähleinrichtung i
2o kommenden Sigiia'c empfängt. Die durch die Kapazität 52o angenommene Ladung ist
dann proportional zu der Dauer dieser Signale, d. h. letzten Endes proportional
zu den, :lugenh1icl;swert des Modu'ationss:gn;ils.
Die Arbeits@veise
eines Meß- und Speichergerätes bei der Sendun- oder beim Empfang wird an Hand der
Abh.6 erliiutert; diese zeigt auf Linie A in Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm
der Impulse, die als Rückstellungsimpulse dem dritten Eingang eines Meß- und Speichergerätes
für die Sendung zugeführt werden, Linie B in Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm
eines geiinderten Modulationssignals, wie es dem ersten Eingang dieses Meß- und
Speichergerätes bei der Sendung zugeführt wird, Linie C in Abhängigkeit von der
Zeit das Diagramm der Zerleguiigsiinptllse, die dem zweiten Eingang dieses Meß-
und Speichergerätes für Sendung zugeführt werden, Linie 1? in Abhängigkeit von der
Zeit das Diagramm der Signale, die am Ausgang dieses Meß-und Speichergerätes für
Sendung abgenommen werden, wobei ihre Amplitude von der oberen waagerechten Liniie
aus zählt, Liiliie E in Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm der Impulsgruppen,
di,e am Eingang des Empfan2,sendes des L'bertragungssystems empfangen werden, wobei
pi, p2, p;,. .. diic Steuerimpulse, a", a, , . .. die dem ersten Verbindungskanal
und der ersten, zweiten ... Gruppe entsprechenden Impulse und a=,, a.=.,
... die dem zweiten Verbindungskanal und der ersten, zweiten ... Gruppe entsprechenden
Impulse sind usw., Linie F in Abhäti-i gkeit von der Zeit das Diagramm der dem zweiten
Eingang des Meß- und Speichergerätes 122 für Empfang zugeführten abgeleiretcn Signale;
in dem besonderen Falle dieses MeI)- und Spei('her@c1-ätcs 122 ist die Dauer dieser
Signale gleich der Zrit, welche den Rückstellungsimpu:s der Auswahleinrichtung 120
(Impuls der Liiiiie H, welcher auch der Rückstellungsimpuls des Meß- und Sl)cichcrgci-ätes
122 ist) von dem ersten Zeichenimpuls trennt; mit anderen -\Vorten ist die Dauer
des dem zweiten Eingang von 122 zugeführten Sin -als nicht gleich der Dauer, welche
den Synchronisiierungsiinpuls (wie p, auf der Linie F bei x1 angegeben) von
dem ersten Zeichenimpuls trennt, sie wird vielmehr um eine konstante Zeit beschnitten,
die derjenigen gleich ist, welche den Synclironisiierungsimpuls von dem Rückstellungsimpuls
dier Auswahle;nrichtung 120 trennt, d. b. gleich der durch die Einrichtung c25 .eingeführten
Verzög e runig, Linie G in Abhängigkeit von der Zeit das Diagra.min der dem z@vciten
Eingang des Meß- und Speichergerätes 123 für Empfang zugeführten Signale; die Dauer
dieser Signale ist gleich der Zeit, welche den ersten Zeichenimpuls (wie alt) von
dein zweiten Zeichenimpuls (.a") trennt, Linie H in Abhängigkeit von der Zeit das
Diagramm der Rückstellungsimpulse, welche dem dritten Eingang der verschiedenen
Meß- und Speichergeräte zugeführt werden, Liniie I in Abhängigkeit von der Zeit
das Diagramm der am Ausgzll1,g des Meß- und Speichergerätes 122 erhaltci:en Spannung,
deren Amplitude voin der oberen waagerechten Linie aus gezählt wird, Lin,iie J in
Abhängigkeit von der Zeit das Diagramm der am Ausgang des Meß- und Speichergerätes
123 erhaltenen Spannung, deren Amplitude von der oberen waagerechten Linie aus gezählt
wird.
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Die Linien A, B, C, D der Abb.6 zeigen die Arb@eitsweisre des
Systems zur Messung und Speicherung der augenblicklichen Amplituden der Modul.ationssiignale
bei der Sendung.
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Die Linien E bis l der Abb. 6 veranschaulichen die Arbeitsweise
des Empfangssystems.
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Die am Ausgang der Meß- und Speichergeräte 122 und 123 abgenommene
Spannung ist auf den Linien I und J der Abb. 6 dargestellt, wobei die auf der Linie
H dargestellten Rückstellungsimpulse gegen die Synchronisierungsimpu'.se verzögert
sind, damit die auf die Modulatoren 126, 127 und 128 einwirkenden Hilfsimpulse zeitlich
nicht mit den Rückstellungsimpulsen zusammenfallen, was zur Folge hätte, da:ß die
am Ausgang des Meß- und Speichergerätes erhaltene Spannung gerade in dem Augenblick
auf Null vermindert würde, wo man sie benutzen will.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, vielmehr könnten auch andere Schaltungsanordnungen verwendet werden,
um den Grundgedanken der Erfindung zu verwirklichen. i