DE943473C

DE943473C - Demodulationsschaltung fuer Pulsmodulationssysteme

Info

Publication number: DE943473C
Application number: DEL15480A
Authority: DE
Inventors: Hans Reiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1953-05-08
Filing date: 1953-05-09
Publication date: 1956-05-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Demodulationsschaltung für Pulsmodulationssysteme, bei denen außer den Nachrichten selbst Gleichstromsignale (Belegungsoder andere Schaltkennzeichen) im Nachrichtenkanal übertragen werden. Sie betrifft solche Systeme, bei denen bei der Demodulation längenmodulierte Impulse auftreten, sei es, daß der erste Demodulationsschritt in der Umwandlung der empfangenen, beliebig modulierten Impulse in längenmodulierte Impulse

ίο besteht oder daß die Übertragung selbst nach dem Längenmodulationsverfahren stattfindet.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung, bei der die Endröhre der Demodulationsschaltung gleichzeitig zur NF-Verstärkung und zur Signalübertragung verwendet wird.

Es ist schon eine derartige Anordnung vorgeschlagen worden. Bei ihr ist die Endröhre im Ruhezustand, d. h. wenn keinerlei Impulse aufgenommen werden, gesperrt. Durch Ausfall des Arbeitsstromes schließt das Signalrelais den Signalstromkreis. Die eintreffenden Impulse werden, wie unten näher geschildert ist, in eine Sägezahnspannung umgewandelt. Die breiteren Nachrichtenimpulse haben eine zusätzliche hohe positive Spannung am Gitter der Endröhre zur Folge, die die negative Vorspannung so weit herabsetzt, daß das Signalrelais durch den nun fließendea, ausreichend hohen Anodenstrom in Ruhelage geht. Während dieses normalen Betriebszustandes, d. h. während der Durchgabe von Nachrichten, ist der Signalstromkreis damit geöffnet. Sind die längen-

modulierten Impulse kurz, so wird dem Gitter der Endröhre nun eine weniger hohe positive Spannung zugeführt, wodurch der Anodenstrom absinkt. Der geringe Anodenstrom aber vermag .das Signalrelais nicht mehr im Ruhezustand zu halten, der Signalstromkreis wird geschlossen.

Im einzelnen arbeitet diese bereits vorgeschlagene Anordnung wie folgt:

Die ankommenden längenmodulierten Impulse ίο werden im Anodenkreis einer Vorstufe mittels eines .KC-Gliedes in eine Sägezahnspannung umgewandelt, deren Amplituden den entsprechenden längenmodulierten Impulsen proportional sind. Diese Spannung enthält auch die NF-Komponente, die über einen Koppelkondensator auf einen Tiefpaß gegeben wird. Der Tiefpaß schneidet, wenn beispielsweise ein Sprachband von o,3 bis 3,4 kHz zu übertragen ist, alle Frequenzen oberhalb 3,4 kHz ab.

Vom Koppelkondensator aus wird die Sägezahnspannung weiterhin einem Gleichrichter zugeführt. Von diesem aus wird die Gleichstromkomponente dem Gitter der Endröhre zugeführt und steuert deren Anodengleichstrom zur Betätigung des Signalrelais. Der Gleichrichter muß so gepolt sein, daß die tiefen Frequenzen des Spektrums einer Anstiegsflanke eines ■ am Eingang eintreffenden längenmodplierten Signalimpulses, die über einen Gitterableitwiderstand ans Gitter der Endröhre gelangen, das umgekehrte Vorzeichen besitzen wie die höheren Frequenzen, die vom Tiefpaß her über einen Kondensator an dasselbe Gitter gelangen. Der Gitterwiderstand und der genannte Kondensator bilden dabei eine Frequenzweiche, die zur Vermeidung eines unzulässigen 'Amplitudenabfalles bei tiefen Frequenzen so ausgelegt ist, daß die Frequenzen im Beispiel etwa oberhalb 60 Hz für die Signalgabe nicht mehr oder mit verkehrtem Vorzeichen hindurchkommen.

Dieser Demodulationsschaltung haftet infolgedessen der Nachteil an, daß die Flankensteilheit der Rechteckimpulse für die Signalgabe am Gitter der Endröhre sehr gering wird. Es sind daher starke Signalverzerrungen zu befürchten, sobald Änderungen in den Betriebsdaten auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt ebenfalls die Aufgäbe zugrunde, eine einfache Demodulationsschaltung zu schaffen, bei der die Endröhre sowohl zur NF-Verstärkung als auch zur Signalübertragung dient. Dabei soll indessen der Nachteil der eben beschriebenen, bereits vorgeschlagenen Anordnung vermieden werden.

Erreicht wird dies dadurch, daß die aus den längenmodulierten Impulsen in einer Vorstufe gewonnene amplitudenmodulierte Sägezahnspannung über einen Kopplungskondensator, der ihre NF-Komponente nicht passieren läßt, an den Gitterkreis der Endröhre gelegt wird und daß in Reihe zu diesem Kondensator ein nicht lineares Schaltelement angeordnet ist, an dem die NF-Komponente auftritt und der Sägezahnspannung derart wieder zugesetzt wird, daß alle Frequenzkomponenten des zu übertragenden Frequenzbandes von der Frequenz Null bis zur oberen Grenzfrequenz gleichmäßig und ohne Phasenumkehr übertragen werden.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig. ι zeigt schematisch die erfindungsgemäße Demodulationsschaltung;

Fig. 2 gibt Diagramme zur Erläuterung des De- ' modulationsvorganges wieder.

Dem Gitter der Röhre F₁ von Fig. 1 werden die längenmodulierten Impulse, also sowohl die Nachrichten- als auch die Signalimpulse, zugeführt. Sie gelangen, wie näher ausgeführt werden wird, in umgewandelter Form über den Tiefpaß TP ans Gitter der Röhre F₂. _ An der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers Tr kann die 'NF abgenommen werden, während der Anodengleichstrom der Röhre F₂ das Signalrelais S steuert.

Zunächst sei die Wirkungsweise der Schaltung in kurzen Worten zusammengefaßt. Der Kondensator C ist so klein, daß über ihn nur die hohen Frequenzen, nicht aber die Sprachfrequenzen nach R₂ gelangen können. Es ergibt sich damit hinter dem Kondensator eine sägezahnförmige HF-Schwingung, der mit Hilfe eines nicht linearen Gliedes, des Gleichrichters Gl, die NF-Komponente wieder zugesetzt wird. Diese wird also hinter dem Kondensator C wieder neu eingeführt und wirkt bei entsprechender Polung des Gleichrichters derart, daß die Spannung U₂ bei Erhöhung der Sägezahnamplitude positiver wird. Beim Eintreffen der Vorderflanke eines Impulses am Gitter der Röhre F₁ werden jetzt alle Komponenten dieses Einschwingvorganges von 0 (Gleichstrom) bis 3400 Hz (obere Grenzfrequenz des Tiefpasses) gleichmäßig übertragen, und man erhält über 2?₂, d. h. am Gitter der Endröhre F₂, eine sehr geringe Anstiegsdauer der Signalimpulse..

Diese Vorgänge sollen nun an Hand des Verlaufs der Ströme und Spannungen unter Heranziehung der Diagramme " der Fig. 2 näher untersucht werden. Dabei wird der Tiefpaß TP ausgelassen, da er für diese Betrachtungen keine Rolle spielt.

Es sei angenommen, daß die Röhre F₁ unendlich hohen Innenwiderstand besitzt und daß der Gleichrichter Gl ideal arbeitet. Zur Zeit t = 0 sei U_a — Ub, ferner sei U₂ = 0 (Fig. 1). Durch die Röhre F₁ fließe im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten i = 0 und ^₁ ein Stromi_a — i₀ (Fig. 2, Zeile«). Für if < 0 und if > if_x sei i₀ — 0. Der Anodenstrom fließt im wesentlichen über den Kondensator C und den Gleichrichter Gl ab; als Spannungsverlauf an der Anode ergibt sich damit

U_a(t)= U₃-

für 0^tKt₁.

(i)

Zur Zeit t — t_x hört der Strom auf zu fließen. In diesem Augenblick ist

Ua ik) = üb °-7T- ■ (1 a)

Dies gilt jedoch nur, wenn der Strom durch A₁ während dieser Zeit vernachlässigt werden darf, wenn also

ist.

Der Kondensator C beginnt nun, sich zu entladen. Dies kann er nur über R₁ und R₂ tun, da der Gleichrichter Gl für diese Stromrichtung gesperrt ist. Dabei fließt im Zeitpunkt t = I₁ ein Strom i_i0, der sich berechnen läßt aus

i — ho^i— [Ub —

Durch Umformung ergibt sich

_s = 0. (2a)

ho

und schließlich

ho =

(R₁ + R₂) C

(2b)

Für den zeitlichen Verlauf des Stromes, der i₂ genannt sei, erhält man

(sa)

Die Spannung U₂, die bisher Null war, nimmt nun den Wert i₂ (t) · R₂ an (s. Fig. 2, Zeile c). Damit wird also

und entsprechend
tf, (ή = Ub — ί₂₀ · «ι

für

(4a)

(₄b)

(s. Fig. 2, Zeile b).

Zur Zeit ^₁ ergibt sich also für U₂ und U_a ein Spannungssprung, der davon herrührt, daß der Gleichrichter Gl für den Strom i₂ gesperrt ist.

Nach der Zeit t = t₂ ist die Spannung an R₂ auf den Wert

U₂ — i_w · R₂

(2!,+H₂)C

(4c)

abgesunken. Der negative Wert von U₂ während der Zeit O < t < I₁ (s. Fig. 2, Zeile c) rührt von dem endlichen Durchlaßwiderstand der Gleichrichterdiode (etwa 200 Ohm) her.

■ Zur Bemessung ist zu sagen, daß die Zeitkonstante R₁C kleiner als die mittlere Dauer der längenmodulierten Impulse zu wählen ist. R₂ ist zweckmäßig größer als R₁ zu nehmen. Die Zeitkonstante C (R₁ + R₂) schließlich ist so zu wählen, daß die Spannung bis zum Eintreffen des nächsten Impulses auf einen ausreichend kleinen Wert abgesunken ist, d. h. kleiner als der zeitliche Abstand zweier Impulse.

Zu Beginn dieser Ableitung wurde gesagt, daß der Tiefpaß TP für diese Betrachtungen als unerheblich

55' weggelassen werden kann. Es ist ohne weiteres klar, daß sich der Verlauf von U_a und U₂ tatsächlich nicht wesentlich ändert, wenn an · Stelle von R₂ ein mit seinem Wellenwiderstand R₂ abgeschlossener Tiefpaß gesetzt wird.

Man erkennt nun den wesentlichen Unterschied zu der eingangs erwähnten, bereits vorgeschlagenen Schaltung. Während dort eine Phasenumkehr zwischen Signal- und Sprechfrequenz entsteht, die eine Frequenzweiche vor dem Gitter der Endröhre notwendig macht, gelangen bei der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung Signal- und Sprechspannung gleichphasig ans Gitter der Endröhre. Die Frequenzweiche kann somit entfallen. Weiter ist eine gleichmäßige Übertragung aller Frequenzen zwischen O und 400 Hz gewährleistet und damit die erstrebte Verbesserung der Flankensteilheit der Signalimpulse erreicht.

Der Mechanismus der Anodenstrom- und der Signalrelaissteuerung selbst kann der gleiche sein, wie er mit Bezug auf die erwähnte, bereits vorgeschlagene Anordnung beschrieben wurde. Er gehört nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Erläuterung der Erfindung erfolgte zum besseren Verständnis an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels. Es ist jedoch klar, daß hierin keine Be- 8a grenzung ihres Weserfs zu sehen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: gg

1. Demodulationsschaltung für Pulsmodulationssysteme, bei der die Endröhre zur NF-Verstärkung und durch Steuerung ihres Anodengleichstromes gleichzeitig zur Signalübertragung benutzt wird und bei der die empfangenen modulierten Impulse in einer Vorstufe in eine amplitudenmodulierte Sägezahnspannung umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung über einen Kopplungskondensator, der ihre NF-Komponente nicht passieren läßt, an den Gitterkreis der Endröhre gelegt wird und daß in Reihe zu diesem Kondensator ein nicht lineares Schaltelement angeordnet ist, an dem die NF-Komponente auftritt und der Sägezahnspannung derart wieder zugesetzt wird, daß alle Frequenzkomponenten des zu übertragenden Frequenzbandes von der Frequenz Null bis zur oberen Grenzfrequenz gleichmäßig und ohne Phasenumkehr übertragen werden.

2. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht lineares Schaltelement ein Gleichrichter verwendet wird.

3. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter so gepolt ist, daß die resultierende Spannung am Gitter der Endröhre beim Empfang von Signalimpulsen negativer wird als beim Empfang von Nachrichtenimpulsen.

4. Demodulationsschaltung nach Anspruch 1 1.15 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem nicht linearen Schaltelement und dem Gitter der Endröhre ein Tiefpaß liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen