DE1437843B2 - Verfahren zur Fernübertragung einer analogen Größe mit Hilfe eines in Abhängigkeit von der analogen Größe phasenmodulierten Trägers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernübertragung einer analogen Größe, z. B. der Winkelstellung oder Drehzahl einer Welle, des Betrags einer Spannung, eines Drucks, einer Temperatur oder einer Höhe, mit Hilfe eines in Abhängigkeit von der analogen Größe phasenmodulierten Trägers.

Bislang sind Systeme zur Übertragung und zum Empfang von Nachrichten mit Hilfe phasenverschobener Trägerwellen bekannt, deren Übertragungskanal im allgemeinen eine kleine Bandbreite hat. Die Bandbreite wird durch die Verschlüsselungsgeschwindigkeit des Trägers mit Hilfe eines binären Verschlüsselungssignals und durch die Auswahlgeschwindigkeit dreier oder mehrerer zugeordneter Phasenwinkel einer Schwingung mit fester Frequenz bestimmt, wobei jedem Nachrichten-Bit ein bestimmter Phasenwinkel zugeordnet ist. Zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten bei einem phasenverschobenen Träger ist eine dritte oder fünfte Phasenlage vorgesehen, die die Synchronisation im Empfänger automatisch bewirkt, so daß Zeichen- und Zwischenraumsignale mit den die Phasen im Sender bestimmenden Zeichen- und Zwischenraumsignalen übereinstimmen. Ferner ist es bekannt, zusätzlich Logik-Schaltwerke vorzusehen, die Ringzähler enthalten, um die gewünschte Phasenverschiebung im Sender auszuwählen, die vom Empfänger registriert werden soll, ohne daß sie von der absoluten Phasenverschiebung abhängt, die gerade übertragen wird. Ferner gibt es vereinfachte Verfahren, bei denen ein phasenmoduliertes Signal gesendet und im Empfänger frequenzmoduliert und in die gleiche Binärform umgesetzt wird, wie sie bei der Phasenmodulation im Sender vorlag. Bei diesem System kann jede Verschiebung ohne Synchronisation oder ohne ein Logik-Schaltwerk zur Feststellung des Vorzeichens der Phasenverschiebung registriert werden, wobei eventuell mit Vorrichtungen zur Entschlüsselung der Phasenverschiebung mehrere Phasenverschiebungen registriert werden können.

Diese und andere Phasenmodulationsverfahren zur Nachrichtenübertragung sind besonders zur Übertragung binärer Informationen entweder in Simplex-, Diplex- oder Triplexform geeignet. Nach dem derzeitigen Stand der Technik hat man erkannt, daß die Phasenmodulation oder die Verschiebung um diskrete Phasenwinkel der Frequenzmodulation bei der Nachrichtenübertragung von Natur aus weit überlegen ist. Bei diesem Nachrichtenübertragungssystem für digitale Informationen werden im allgemeinen Zeichen und Zwischenräume, das sind binäre Signale, übertragen. Sie können dagegen nicht ohne weiteres zur Übertragung sich kontinuierlich ändernder Größen, d. h. analoger Größen, z. B. des Drehwinkels einer Welle, der Positionsaufzeichnungen auf einem PPI-Radarschirm, sich ändernder Temperaturen, von Höhen oder Prozeßinformationen u. ä. verwendet werden. Bei den meisten bekannten Nachrichtenübertragungssystemen mit Phasenmodulation wird die Phase um 180 oder um 90° verschoben, wobei sich Schwierigkeiten infolge Mehrdeutigkeiten ergeben. Bislang ist es üblich, ungerade Anzahlen von Phasenlagen vorzusehen, wobei die Information in der Form der gerade übertragenen speziellen Phasenlage enthalten ist und eine Position oder Lage zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten nicht verwendet wird. Verschiedene bekannte Phasenmodulationsverfahren arbeiten im wesentlichen binär und eignen sich somit nur zur Übertragung von Zeichen und Zwischenräumen, während sich stetig ändernde Daten entsprechend phasenmoduliert, aber nicht phasenkodiert übertragen werden.

Zur Übertragung analoger Größen ist es bislang üblich, die Amplituden- oder Frequenzmodulation oder spezielle Analog-Digital-Umsetzer zu verwenden. Letztere sind ziemlich kompliziert im Aufbau und verringern die Übertragungsgeschwindigkeit des Systems beträchtlich. Es sind dagegen keine einfachen Vorrichtungen bekannt, die es ermöglichen, Daten in analoger Form direkt durch ein Phasenverschiebungsverfahren zu übertragen.

Dementsprechend hat die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, nach dem ein niederfrequenter Hilfs- oder Zwischenträger ohne Zwischenschaltung eines Analog-Digital-Umsetzers in diskreten Phaseninkrementen direkt moduliert werden kann, so daß beispielsweise die Richtung, Drehzahl und der Drehwinkel einer Welle oder die Bewegung eines Zeigers übertragen und in einem Empfänger mit Hilfe einfacher Demodulationsverfahren wieder entschlüsselt werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sendeseitig die Phasenlage des Trägers bei ansteigender Größe in gleichen Sprüngen in der einen Richtung und bei abnehmender analoger Größe in gleichen Sprüngen in der anderen Richtung verschoben wird, und zwar derart, daß jedesmal dann ein Phasensprung erfolgt, wenn sich die analoge Größe um einen vorbestimmten Betrag geändert hat, und daß bei der empfangsseitigen Demodulation bei jedem Phasensprung des Trägers in der einen Richtung ein Impuls einer Polarität und bei jedem Phasensprung des Trägers in der anderen Richtung ein Impuls mit entgegengesetzter Polarität erzeugt wird und diese Impulse integriert werden.

Das heißt, bei der Übertragung werden Phasenverschiebungen des Trägers verwendet, bei denen mindestens drei Phasenlagen oder -positionen in gleichem Abstand vorgesehen, alle in einer Folge benachbarten Phasenlagen angeordnet und nach Belieben umkehrbar sind, so daß eine einzige Sendefrequenz als Träger Phasenverschiebungen aufweist, die so ausgewählt sind, daß sie entweder die gesamte Änderung oder die Änderungsgeschwindigkeit einer Größe in Schritten bzw. Inkrementen pro Zeiteinheit wiedergeben. Dabei wird an sich nur eine einzige Frequenz gesendet, die um diskrete und konstante Phasenwinkel relativ zur Oszillatorschwingung verschoben ist. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise ein asynchrones System verwendet werden kann, bei dem lediglich die Zeiten und Richtungen der Phasenverschiebungen bekannt zu sein brauchen. Bei einem derartigen System übertragen die Übergangs- oder Einschwingvorgänge infolge der Phasenänderungen die zu empfangende, aufzuzeichnende oder weiterzuverwendende Information durch einfache Integration der die Achse schneidenden Taktsignale, obwohl mehr Aufwand an Logik-Schaltnetzen getrieben werden kann, um die Phaseninformation wiederzugewinnen. Außerdem kann auch ein synchrones Übertragungs- und Demodulationsverfahren verwendet werden. Ein Analog-Digital-Umsetzer ist nicht erforderlich, so daß auch diese bedingte erhebliche Übertragungsverzögerung entfällt.

Der Sender zählt im wesentlichen bis zum Augenblickswert der zu übertragenden Größe, und der

Empfänger zählt Inkremente der im Sender vorgegebenen Phasenänderung, um analoge Größen oder einen Wert in analoger Form auszugeben, selbst wenn sie nur in Form von zwei oder mehreren Phasenlagen einer Schwingung mit konstanter Frequenz übertragen werden.

Für die Dauer eines Bits bleibt die Phasenlage relativ zur erzeugten Phase und Frequenz konstant, und jedes nachfolgende Bit hat durchweg Zeichenoder Zwischenraumphasenlage. Die Sendefrequenz wird nicht geändert, und es können sehr schmalbandige Filter beiderseits der Übertragungsstrecke verwendet werden. Die gesamte Bit-Länge, d. h. 1 Baud, steht zur Einstellung einer neuen Phasenlage und zur Erzielung einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit zur Verfügung.

Die Erfindung wird nun auch an Hand der Figuren ausführlich beschrieben.

F i g. 1 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei der entfernten Registrierung einer veränderliehen Größe, die durch den Drehwinkel einer Welle vorgegeben wird;

F i g. 2 zeigt eine im wesentlichen stufenförmig verlaufende analoge Größe, die in dem Übertragungssystem gemäß der Erfindung übertragen und empfangen wird;

F i g. 3 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei der Fernaufzeichnung sich ändernder analoger Größen in Form elektrischer Signale am Sendereingang und am Empfängerausgang des Systems;

Fig. 4 zeigt im Blockschaltbild als Anwendungsbeispiel der Erfindung ein analoges Nachlauf system;

F i g. 5 veranschaulicht in einem Blockschaltbild ein vereinfachtes Übertragungssystem analoger Größen, bei dem die Phasenverschiebung kein ganzzahliger Bruchteil einer Periode zu sein braucht, und

Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Fig. 5.

Grundsätzlich werden nach der Erfindung analoge Größen durch Phasenverschiebungen einer einzigen konstanten Frequenz übertragen und aufeinanderfolgende Phasenverschiebungen im Empfänger demoduliert, wobei demodulierte Signale entsprechend der Richtung und Zeit der Verschiebung aufsummiert werden. Die Phasenlagen von Sender und Empfänger brauchen nicht synchronisiert zu sein. Das System kann mit den verschiedensten Modulator- und Demodulator-Schaltungen betrieben werden, entweder in einem Zweiphasen- oder einem Dreiphasensystem, obwohl es nicht darauf bechränkt ist.

In einer einfachen Ausführung wird ein spannungsgesteuerter Oszillator (voltage controlled oscillator VCO) verwendet, um eine gewünschte konstante Phasenverschiebung zu erzeugen, wenn dies verlangt wird, aber keine veränderbare Phasenverschiebung, um somit eine in der Phase abgestufte Schwingung zu erzeugen, eine Stufe pro Gleichspannungsinkrementalsignal am Eingang der Verschlüsselungsschaltung.

Ein erfindungsgemäßes analoges Übertragungssystem kann mit nur zwei verschiedenen Phasenlagen betrieben werden, vorausgesetzt, daß es sich um eine Empfängerart handelt, die auf die Richtung der Phasenverschiebung anspricht und aus der einen Richtung einen negativen und aus der anderen einen positiven Ausgangsimpuls ableitet. Es ist nicht nötig, daß die Phasen identifizierbar oder daß jede Phasenver-Schiebung irgendeine definierte Relation zu einer vollen Schwingung aufweist, wenn die Eingangsdaten eine Folge diskreter ähnlicher Phasenverschiebungen sind, die entsprechend einer Änderungsgeschwindigkeit zeitlich eingeteilt sind und deren Vorzeichen entsprechend den Datenänderungen des entgegengesetzten Vorzeichens umkehrbar sind.

Wenn jedoch ein Gerät verwendet wird, das auf wiederholbare spezielle Phasenverschiebungen, z. B. 120°, anspricht, ist eine geeignete Form der Verschlüsselung erforderlich, um Phasenverschiebungen zu erzeugen, die alle in bestimmter Relation zur Sendefrequenz liegen. Der Empfänger braucht nicht synchronisiert zu sein oder irgendeine definierte Phasenlage zu haben.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei der analoge Größen automatisch verschlüsselt und mit Phasenverschiebungen von 120° übertragen werden können, während in F i g. 3 ein ähnliches System, aber etwas allgemeiner dargestellt ist, um die Steuerung durch einen VCO mit einem Reversierring zur Durchführung einer progressiven Phasenauswahl zu zeigen. Das Bezugszeichen 10 weist auf ein Verschlüsselungsgerät mit einem drehbar gelagerten und an einer Welle 12 befestigten Kontaktarm 11, der in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel der Welle 12 verdreht wird. Die Welle wird beispielsweise von einer Getriebevorrichtung 14 gesteuert, um den Druck und die Temperatur in einer Bourdon-Röhre (Bourdonschen Röhrenfeder) od. ä. anzuzeigen und den gewünschten Drehwinkel in Übereinstimmung mit einer an die Empfangsstation zu übertragenden Außenoder Prozeßinformation zu übertragen. Der Kontaktarm 11 ist der bewegliche Teil eines Wahlschalters, in dem mehrere Kontaktpunkte, z. B. 16, 17 und 18, in vorzugsweise gleichen Abständen auf einem Kreis um die Welle 12 angeordnet sind. Wie in F i g. 1 dargestellt, sind auf diesem Kreis im Uhrzeigersinn aufeinanderfolgende Kontaktpunkte, wie 16, 17 und J8, mit einem Modulationssteuergerät, als Ganzes mit der BezugszifTer 20 bezeichnet, verbunden. Die Verdrehung der Welle 12 kann von der Eingangsgröße eines Meßumformers oder Gebers 19 gesteuert werden.

Wenn mehrere Inkremente einer Größe übertragen werden sollen, wird ein Verschlüsselungsgerät 10 so ausgelegt, daß die gewünschte Anzahl η von Kontaktpunkten wie die Kontaktpunkte 16, 17 und 18 usw. angeordnet sind, wobei sich dies auf dem Kreis m-mal wiederholt, wie es zur Wiedergabe der als Wellenverdrehung vorliegenden Größe mit der gewünschten Genauigkeit gefordert sein kann, wobei der Drehwinkel an einer Gradeinteilung auf einer Ziffernscheibe 13 abgelesen werden kann. Andererseits brauchten nur η Punkte vorgesehen zu sein, wenn die Weiterschaltung des Kontaktarms so lange in gleicher Richtung erfolgen kann, wie es zur inkrementalen Darstellung der Größe erforderlich ist. Drei verschiedene Phasenlagen genügen zur Darstellung einer Größe, die durch die Welle 12 wiedergegeben werden kann, und um additive Bewegungen der Welle 12 von subtraktiven unterscheiden zu können. An die Kontakte 16, 17 und 18 sind jeweils benachbarte Kontakte 16', 17' und 18' durch Kurzschlußbügel 21, 22 und 23 angeschlossen, so daß sich drei Kreise ergeben, in denen die Phase des Trägers um jeweils 120° verschoben ist. Die Kurzschlußbügel verbinden einander entsprechende Kontaktpunkte in allen drei Kreisen. Jeder Kontakt der m Gruppen wird von dem Arm 11 bei Verdrehung der Welle 12 berührt.

Eine Ausgangsleitung 26 ist mit den Kontaktpunkten 16, 16' usw. aller Gruppen verbunden. Die Pha-

senlage der auf dieser Leitung anstehenden Ausgangsgröße sei als Bezugsphase mit der Phasenverschiebung von 0° angesehen. Zwischen der Leitung 26 und der gegenüberliegenden Oszillatorausgangsleitung 31 liegt die Reihenschaltung eines Kondensators 27 und eines Widerstandes 28, deren Verbindungspunkt durch eine Leitung 29 mit dem Kurzschlußbügel 22 verbunden und somit an allen den Kontaktpunkten 17 entsprechenden Kontaktpunkten angeschlossen ist. Wenn der Oszillator 24 einschließlich der Ausgangsleitungen 26 und 31 mit einer mittelpunktgeerdeten Ausgangsimpedanz 25 versehen ist, eilt die Spannung auf der Leitung 29 der Ausgangsspannung des Oszillators 24 voraus, und zwar um 120°, wenn die Bauelemente 27 und 28 entsprechend bemessen sind. In ähnlicher Weise sind ein Widerstand 32 und ein Kondensator 33 in umgekehrter Reihenfolge zwischen die Leitungen 26 und 31 geschaltet und ihr Verbindungspunkt über eine Leitung 34 mit dem Kurzschlußbügel 23 verbunden, der wiederum alle dem Kontakt 18 entsprechenden Kontakte miteinander verbindet. Bei einem 5-Phasen-System wären zwei weitere Kontaktgruppen in der angegebenen Reihenfolge mit entsprechenden Phasenverschiebungsbauelementen verbunden, so daß sich Phasenverschiebungen in Stufen von 72° ergeben, wenn der Kontaktarm 11 stetig in der einen oder anderen Richtung gedreht wird.

Man sieht, daß der Kontaktarm 11 durch Drehung im Uhrzeigersinn bei einem 3-Phasen-System der Reihe nach die Phasenlagen 0, 120 und dann 240° relativ zur Bezugsphase des Oszillators 24 durchläuft. Wenn der Kontaktarm 11 weitergedreht wird, berührt er die Kontaktpunkte 16', 17' usw., so daß die Phasenlage der über dem Kontaktarm 11 durchgeschalteten Schwingung kontinuierlich in bezug auf die feste Phasenlage der Grundfrequenz des Oszillators 24 verschoben wird. Man sieht ferner, daß eine Verdrehung des Kontaktarms 11 im Gegenuhrzeigersinn nacheilende Phasenverschiebungen ergibt, wobei sich die Phase mit jeder Bewegung des Kontaktarms 11 im Gegenuhrzeigersinn von einem Kontakt zum nächsten um ein Drittel einer Periode verschiebt. Bei einem 5-Phasen-System wurden sich dabei stufenweise Phasenverschiebungen um ein Fünftel einer Periode ergeben, die je nach Drehrichtung des Kontaktarms 11 positiv oder negativ wären. Zu diesem Zweck müßten weitere Phasenverschiebungsglieder für die vierten und fünften Stufen von η Stufen jeder Gruppe vorgesehen werden. Das Verschlüsselungsgerät 10 ist mit einer Ausgangsleitung 35 versehen, die an den Kontaktarm 11 angeschlossen ist, um eine bestimmte Phasenlage des Oszillators 24 auswählen zu können, die in irgendeinem Zeitpunkt übertragen werden soll. Die absolute Phasenlage ist nicht wichtig. Dagegen ist jede Phasenänderung entweder als Absolutwert oder als Änderungsgeschwindigkeit stufenweise ablesbar. Das entsprechend phasenverschobene Ausgangssignal des Oszillators wird dann vorzugsweise über einen Modulationsverstärker 36, ein Bandpaßfilter 37 und ein Übertragungsglied 38 mit fester Frequenz einem Empfänger 40 zugeführt.

Nach diesen Ausführungen ist klar, daß mit jeder Verdrehung des Kontaktarms von einer Kontaktstellung in die nächste eine Phasenverschiebung erfolgt und die übertragene Spannung entweder vor- oder nacheilt, je nachdem, in welche Richtung der Kontaktarm 11 gedreht wird. Will man quantitative Daten übertragen, z. B. die Zahl + 96, dann wird der Kontaktarm 11 im Uhrzeigersinn, von einer ausgewählten Null- oder Ausgangsstellung beginnend, in die 96ste Kontaktstellung gedreht, so daß die Zahl 96 in Form von 96 Phasenverschiebungen des Trägers in einer einzigen Zeichenfolge übertragen wird. Wenn der Kontaktarm 11 pro Umdrehung 30 Kontaktpunkte berührt und jede Phasenverschiebung 120° beträgt, wären bei einer einzigen Umdrehung des Kontaktarms 11 zehn vollständige Phasenverschiebungsperioden bei stufenweiser Phasenverschiebung um eine drittel Periode durchlaufen.

Der Empfänger stellt fest, daß es sich um eine Phasenvorverschiebung, auch voreilende Phasenlage genannt, handelt, und 96 Phasenverschiebungen würden 3,2 Umdrehungen des Kontaktarms 11 erfordern. Eine Aufzeichnungs- oder Verarbeitungsschaltung liest die 96 Vorgänge der Zeichenfolge und verarbeitet sie so, daß sich die Größe +96 ergibt. Die 120°- Phasenverschiebungen sind nur als Beispiel gewählt.

Es hätten auch einfach 36° gewählt werden können, so daß sich bei einer Umdrehung der Ziffernscheibe 13 der Ziffern wert 10 oder ein geeignetes dekadisches Vielfaches ergibt. Der Phasenabstand kann auch [ 2 Radianten betragen, um einen möglichst großen Störabstand zu erzielen, und die Ziffernscheibe kann entsprechend abgestuft werden, wenn keine dekadische Darstellung erforderlich ist oder wenn die Grundlinie der Messung mit jeder Phasenverschiebung auf einen neuen Wert eingestellt wird, unabhängig von vorausgegangenen Grundlinien oder willkürlichen Nullpunkten.

Wenn eine Phasenverschiebungssteuerung oder ein Schalter, wie der Wahlschalter 10, in Übereinstimmung mit den analogen Größen des Gebers 19 gesteuert wird, moduliert sie den Sender 20, dessen Ausgangsfrequenz, abgesehen von Ubergangsschwingungen, die aus der Phasenverschlüsselung resultieren, konstant ist. Der phasenmodulierte Träger bleibt in einer sehr schmalen Frequenzbandbreite, die von der Verschlüsselungsgeschwindigkeit oder der Anzahl der pro Zeiteinheit über ein geeignetes Verbindungsglied 38 zum Empfänger 40 übertragenen Bits bestimmt wird. Das Verbindungsglied 38 kann eine Telefonleitung mit Sprachfrequenzbandbreite sein, über das gleichzeitig mehrere Nachrichten auf verschiedenen festen Frequenzen übertragen werden. Andererseits kann eine Leitung auch einen oder mehrere Kanäle mit einer sehr viel höheren Bit-Frequenz enthalten. Es können aber auch andere Modulationsarten zur Übertragung der phasenverschobenen Information verwendet werden. Die Übertragung kann auch drahtlos erfolgen, indem ein niederfrequenter Träger phasenmoduliert wird und dann als Zwischenträger zur Modulation des Hochfrequenzträgers verwendet wird, also entsprechend an sich bekannten Verfahren. F i g. 5 veranschaulicht eine veränderbare Anzahl modulierter Träger, die gleichzeitig über das Verbindungsglied 38 übertragen werden.

Nach Trennung der Kanäle wird die phasenmodulierte Trägerfrequenz im Empfänger 40 demoduliert. Das Empfängergerät kann ein einfacher Nulldurchgangsgeschwindigkeit-Demodulator (axis-crossing rate detector) sein und im wesentlichen aus einem Bandpaßfilter 41 bestehen, das eine Amplitudenbegrenzerstufe 42 über eine Leitung 43 ansteuert. Diese Stufe kann vorzugsweise drei oder vier die Amplitude begrenzende und verstärkende Stufen enthalten, so daß auf der Leitung 44 eine Rechteckschwingung mit

steilen Nulldurchgängen erscheint. Pro Nulldurchgang des phasenmodulierten Trägers, wie empfangen oder aus der Hochfrequenzschwingung abgeleitet, durch die er bei der drahtlosen Übertragung moduliert wurde, ergibt sich ein Nulldurchgang der Rechteckschwingung. Ohne Phasenverschiebung erscheinen diese Nulldurchgänge regelmäßig und in gleichem Abstand. Jede Phasenverschiebung in der übertragenen Schwingung ändert den Abstand der Nulldurchgänge, der in dem Demodulator 45 in einer oder mehreren Perioden zur Erzeugung eines Gleichspannungsoder Gleichstromimpulses verwendet wird, der im Augenblick einer Phasenvorverschiebung während der Übergangszeit zu einer verringerten Periodendauer positiv und während der Übergangszeit zu einer erhöhten Periodendauer im Augenblick einer Phasenverzögerung im Sender negativ ist. Eine bevorzugte Empfängerart spricht lediglich auf zeitliche Änderungen regelmäßig periodischer Nulldurchgänge an. Diese können alle in einer Schwingungsperiode auftreten, sind aber gewöhnlich auf mehrere Perioden ausgedehnt. Der Empfänger demoduliert oder registriert keine andere Frequenz oder Phase als solche, da lediglich eine Vorverschiebung oder Verzögerung der Phase festgestellt wird. Wenn eine feste Frequenz lediglich phasenverschoben ist, kann keine sich von der festen Sendefrequenz unterscheidende Frequenz festgestellt werden. Jedoch ist am Ausgang des Begrenzers 42 ein ähnliches Ergebnis wie bei einer Übergangsfrequenzverschiebung zu erkennen, und zwar als Änderung der Nulldurchgangszeitpunkte im Augenblick der Einstellung einer neuen Phase, was aber nur so lange der Fall ist, bis sich die neue Phasenlage der Sendeschwingung in dem Übertragungskanal endgültig eingestellt hat. Da sich die Frequenz nicht ändert, ist dieses Phasenverschiebungsverfahren keine Frequenzmodulation. Es ist die Einstellung der festen Phasenverschiebung, die im Sender wirksam wird, während bei der Frequenzverschiebungsverschlüsselung wieder genau die gleiche Phase oder irgendeine andere unbekannte Phase eingenommen werden kann, wobei die Phasenlage nicht überwacht wird.

An Hand von F i g. 2 seien jetzt grundlegende Maßnahmen zur Verarbeitung der phasenverschobenen Signale erläutert. Das Ausgangssignal des Demodulators 45 ist eine Gleichspannung, die sich nur während der Phasenübergänge ändert. Die Gleichspannung kann eine Gruppe positiver Spannungsimpulse enthalten, die alle zeitlich bestimmten positiven Phasenverschiebungen im Sender entsprechen, oder sie kann eine Gruppe negativer Spannungsimpulse enthalten, die Phasenverzögerungen im Sender entsprechen, oder Kombinationen beider Gruppen, wie Kurve C von F i g. 2 zeigt. Das Ausgangssignal des Demodulators 45 kann eine Trigger- oder Impulsformerschaltung 48, auch Schmitt-Trigger genannt, sein. Die Triggerschaltung 48 formt Spannungs- oder Stromimpulse, wie in Kurve C von F i g. 2 dargestellt, in Impulse mit steil ansteigenden Flanken um, ähnlich den aufsummierten Impulsen, wie durch Kurve B in F i g. 2 dargestellt. Der Schmitt-Trigger ist eine geeignete Impulsformerschaltung, da er einfach im Aufbau und sehr gut zur Darstellung positiver und negativer Spannungsauslenkungen in Form steil ansteigender Schaltspannungen (oder -ströme), wie sie von einer Verarbeitungsschaltung 50 gefordert werden, geeignet ist. Die Verarbeitungsschaltung 50 kann ein Speicher zur Aufsummierung der über die Leitungen 49 und 51 abgegebenen Ausgangssignale des Schmitt-Triggers oder irgendeine gebräuchliche Integrationsschaltung sein, so daß die Treppenspannung, wie in Kurve B in F i g. 2 dargestellt, in eine geglättete Kurve D (Fig. 2) umgesetzt wird, als Abbild des Verlaufs einer analogen Größe A, wie anfangs von dem Meßumformer 19 des Systems vorgegeben.

ίο Es sei darauf hingewiesen, daß die Bandpaßfilter 37, 37' und 41 einem doppelten Zweck dienen, einmal zur Auswahl eines gewünschten Signals und zum anderen zur Vermeidung von Nebensprecheffekten benachbarter Kanäle. Da die Phasenverschiebungsinformation nur in dem Phasenübergang enthalten ist, der im Augenblick der Phasenverschiebung des Oszillatorausgangssignals auftritt, enthält der Übergang Frequenzkomponenten, die in benachbarte Kanäle einstreuen können. Die Bandpaßfilter verhindem dieses Nebensprechen und begrenzen die Empfangsenergie auf einen lediglich zur Feststellung einer Phasenverschiebung in einer oder der anderen Richtung erforderlichen Betrag. Der Störabstand des Empfängers, d. h. das Verhältnis von Nutz- zu Störsignalen, wird dadurch verbessert, daß das Bandfilter maximale Abweichungen in dem Übergang steuert, so daß die Phasenverschiebung über mehrere Perioden, z. B. sechs Perioden, der festen Sendefrequenz erhalten bleibt. Die Grenzfrequenzen der Filter können um ± 5 % schwanken. Obwohl der während des Übergangs in eine andere Phasenlage der Trägerwelle entstehenden elektromagnetischen Welle keine definierte Frequenz beigemessen werden kann, nimmt man gewöhnlich an, daß die Dauer des Übergangs in umgekehrtem Verhältnis zur Bandbreite des Filters steht.

Falls die Information nicht als Drehwinkel einer Welle, sondern als veränderliche Größe vorliegt, z. B. als Spannung, die sich gegenüber einer Bezugslinie ändert, kann eine andere Form der Datenwahl oder -verschlüsselung angewandt werden. Geräte zur Ableitung verschlüsselter Signale für ein digitales System aus analogen Größen sind an sich bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Hier dagegen dient ein solches Gerät zur Ableitung eines einzigen phasenverschobenen Verschlüsselungssignals, immer wenn eine Abweichung von dem Wert der letzten Verschlüsselung auftritt, in beiden Richtungen, so daß der Wert, der im Zeitpunkt der Verschlüsselung vorliegt, zum neuen Nullpunkt wird, von dem aus das nächste Inkrement gemessen wird. Wenn also beispielsweise die Zahl 6 bereits gesendet ist und von einer negativen Einheitsabweichung gefolgt wird, wird ein »1 «-Phasen-Signal hervorgerufen.

Irgendeine weitere Größenänderung wird auf ähnliche Weise von einem willkürlich neu festgesetzten Nullpunkt, der der Zahl 5 gerechnet vom ursprünglichen Nullpunkt entspricht, gemessen. Dies hat den Vorteil, daß keine mechanischen Einstellungen oder Verdrehungen vorgenommen werden müssen, trotzdem aber das Ausgangssignal ein numerischer Zählwert ist, der sich zur direkten Verarbeitung oder numerischen Aufzeichnung beiderseits der Übertragungsstrecke eignet. Alle Abweichungen von dem früheren Wert erfolgen in diskreten Einheitsschritten beiderlei Vorzeichens, so daß sich eine exakt aufintegrierte Summe der Größe in graphisch darstellbarer Form ergibt. Ein weiterer Vorteil liegt in der ein-

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fachen Übertragung, da die übertragene Schwingung keine bestimmte Lage in bezug auf eine volle Periode zu haben braucht, obwohl Phasenverschiebungen von

± gegenüber einer drittel oder halben Periode

bevorzugt werden, da der Störabstand dadurch im allgemeinen verbessert wird. Somit kann einer Phasenvoreilung ein Zeichensignal und einer Phasenverzögerung ein Zwischenraumsignal zugeordnet werden, wobei der Betrag der Phasenverschiebung irgendeinen konstanten Wert haben kann. Der Empfänger registriert die aufintegrierte Gesamtänderung oder die Differenz zwischen der Anzahl der Zeichensignale und der Zwischenraumsignale, die empfangen werden, wobei von einem beliebigen Nullzeitpunkt aus gemessen wird, und somit eine zählbare binäre Summe.

Die F i g. 2 veranschaulicht die soweit beschriebene Wirkungsweise, wobei die Kurve A den Verlauf der zu übertragenden Größe darstellt. Am Anfang der Kurve ist ein Abschnitt 52 gezeigt, in dem keine Phasenverschiebung erfolgt, da sich die Größe nicht ändert. Weitere Abschnitte, in denen keine Größenänderung übertragen zu werden braucht, sind die Abschnitte 54, 56 und 60. In den Abschnitten 53 und 55 steigt die Größe linear an. Im Abschnitt 57 ist der Betrag der Steigung größer als in den Abschnitten 53 und 55, nur daß die zu übertragende Größe in diesem Fall abnimmt. Auch im Abschnitt 59 steigt die Kurve langsamer an, was in der Kurve B durch eine geringere Anzahl von Phasenverschiebungen pro Zeiteinheit zum Ausdruck kommt. Dieser zusammenhängende oder analoge Kurvenverlauf kann der sich ändernde Drehwinkel einer Welle sein. Der Verlauf der Kurve A kann nun durch andere Größen, die nicht mit dem Drehwinkel der Welle in Beziehung stehen, in vielfachen eines Phasenverschiebungsinkrements wiedergegeben werden, die der Gesamtänderung oder der Steigung der Kurve A entsprechen. Die Kurve C gibt den Verlauf des kombinierten Ausgangssignals wieder, wie es auf den Leitungen 46 und 47 der F i g. 1 erscheint. Jeder Impuls im Verlauf der Kurve C entspricht einer einzelnen Phasenverschiebung im Sender, die auftritt, wenn der Kontaktarm 11 von einem Kontakt des Wahlschalters 10 zum nächsten bewegt wird. Die Zahl der in den Kurven B und C gezeigten Stufen bzw. Schritte kann auch vergrößert werden, um die Eingangsgröße formgetreuer wiederzugeben. Die Kurve D ist eine weitgehend formgetreue Wiedergabe des Verlaufs einer vorgegebenen analogen Größe A, nachdem die Signale der Kurve C zur Wiedergabe des Drehwinkels einer Welle oder des Verlaufs einer Spannung kumulativ aufsummiert wurden.

Fig. 3 stellt ein elektrisches Äquivalent des in F i g. 1 dargestellten Gerätes dar, bei dem ein Fühler 61 dem Meßumformer oder Geber 19 der F i g. 1 entspricht. Der Fühler 61 liefert ein elektrisches Ausgangssignal veränderlicher Spannung an einen geeigneten Umsetzer, der einen astabilen Multivibrator zur Ableitung eines phasenverschobenen Ausgangssignals für jedes Bit oder einen spannungsgesteuerten Oszillator 62 (VCO) mit zugehöriger Rückführschaltung 62' (in gestrichelten Linien dargestellt) zur Umsetzung einer sich ändernden Spannung in zur analogen Änderung einer Spannung proportionale Phasensprünge enthalten kann. Ein spannungsempfindlicher Kippgenerator an sich bekannter Art kann die Funktion des Multivibrators übernehmen. Wenn die Vorrichtung 62 ein spannungsgesteuerter Oszillator ist, kann damit eine Phasenverschiebung erzeugt werden, die sich proportional zum Betrag und zur Richtung der Ausgangsspannung des Fühlers 61 ändert. Diese veränderbare Ausgangsfrequenz wird gemäß der Erfindung nicht übertragen, sondern in einem Diskriminator zur Umsetzung einer analogen Größe in diskrete Phasenverschiebungsquanten oder -inkremente

ίο verwendet. Die so erzeugte veränderbare Frequenz wird einem Diskriminator 63 zugeführt, der bei bestimmten Abweichungen oder Auslenkungen positive oder negative Ausgangssignale erzeugt. Der Diskriminator 63 kann auch durch Vergleich mit einer festen Frequenz eines Oszillators 64 arbeiten, um ein positives oder negatives Ausgangssignal zu erzeugen. Immer wenn die Ausgangsspannung einen vorgegebenen Wert zur Auslösung des jeweils von Impulsformern 65 und 66, z. B. Schmitt-Triggern, bestimm-

ao ten Phasensignals erreicht, werden positive oder negative Spannungsimpulse erzeugt, um den leitenden Zustand einer Ringzählerschaltung in einem Reversierring 67 zu steuern, der von positiven Impulsen vorwärts und von negativen Impulsen rückwärts gezählt wird. Der Reversierring und Schaltglieder G liefern fortlaufend Phasenverschiebungen mit zyklisch wiederkehrenden Phasenlagen.

Das Ausgangssignal eines frequenzfesten Oszillators 64 wird einem Phasenverschiebungsnetzwerk 68 zugeführt, das mehrere Ausgänge hat, entsprechend den Phasenschritten in einer Periode. So können beispielsweise wie in F i g. 1 drei verschiedene Phasenlagen gewählt werden. Eine entsprechende Anzahl von Schaltgliedern 70, 71 und 72, denen einerseits Eingangssignale von dem Reversierring 67 und andererseits die phasenverschobenen Signale des Phasenverschiebungsnetzwerks 68 zugeführt werden, schalten die phasenverschobenen Signale über eine Verknüpfungsleitung 73 auf einen Sender 74 durch. An Stelle des Reversierrings 67 und der Schaltglieder 70, 71 und 72 kann auch das Ausgangssignal des Impulsformers 66 eine Phasenverschiebung in der einen Richtung und das Ausgangssignal des Impulsformers 65 eine entgegengesetzte Phasenverschiebung verlangen.

Das in F i g. 3 dargestellte Gerät ist dem Gerät von F i g. 1 darin äquivalent, daß zunächst eine Größe gemessen und dann mechanisch oder elektrisch in Form einer Anzahl von Phasenverschiebungen dargestellt

So wird, die im Zeitpunkt T, ausgewählt wurden, um eine andere Größe darzustellen, als sie im Zeitpunkt T₁ gemessen wurde. Bei dem Gerät nach F i g. 3 ist keine mechanische Positionswiedergabe erforderlich, denn hier wird eine analoge Spannung im Gegensatz zu dem Gerät nach F i g. 1 nicht mechanisch, sondern elektrisch in Impulse des einen oder anderen Vorzeichens umgesetzt. In jedem Fall wird eine Anzahl von Phasenverschiebungen entsprechend dem Augenblickswert der abgetasteten Größe erzeugt, so daß sich ein neuer Zustand oder Pegel der überwachten Größe ergibt.

Der Demodulator 45' der F i g. 3 kann mit dem Demodulator der F i g. 1 identisch sein. Das Filter 41 und die Begrenzerstufe 42 sind nicht gesondert dargestellt, da sie als in dem Demodulator 45' befindlich betrachtet werden können. Eine Impulstrennstufe ist an den Demodulator 45' angeschlossen, die in dem Demodulator 45 der F i g. 1 befindlich gedacht war,

aber hier getrennt dargestellt ist, um das Merkmal einer additiven und subtraktiven Kombination des Ausgangssignals herauszustellen, das in einem Glättungsintegrator und -verknüpfer 75 verwendet werden kann, der das mit einem Analogschreiber 76 aufzuzeichnende analoge Signal liefert. Es sei darauf hingewiesen, daß an die Leitungen 46 und 47 auch Impulsformer angeschlossen werden können, aber die in dem Verknüpfer 75 ausgeführte Funktion ist eine Linearintegration und Aufsummierung der in einem bestimmten Augenblick empfangenen Ausgangssignale, was entweder elektrisch oder mechanisch durchgeführt werden kann. In jedem Fall kann der Schreiber 76 gleichzeitig oder neben einer Verarbeitungsschaltung, wie der Schaltung 50, verwendet werden. Wenn ein Vorgang in der Sendestation lediglich an einer entfernt liegenden Stelle aufgezeichnet werden soll, ist der Analogschreiber 76 ein Beispiel für die Verarbeitungsschaltung 50. Wenn dagegen etwa ein Motor, ein Steuerhebel oder ein bestimmter Leitmechanismus in einem Flugkörper betätigt werden soll, kann der Schreiber weggelassen werden.

Es sind die verschiedensten Fühler oder Meßumformer bekannt, die jede Änderung einer analogen Eingangsgröße, ausgehend vom letzten Wert, in eine inkrementale Ausgangsgröße umformen und demzufolge in der Schaltung der F i g. 3 verwendet werden können. So ist beispielsweise ein piezoelektrischer Druckumformer in »The Electric Control Handbook«, von Batcher und Monlic, S. 67, Verlag Caldwell—Clements, New York, beschrieben.

Eine allgemeinere Ausführung eines Phasenverschiebungssystems zur Übertragung analoger Informationen durch sich zyklisch wiederholende Phasenverschiebungen ist in F i g. 5 dargestellt. Der Verlauf einer typisch analogen Größe ist am Eingang eines Senders dargestellt, der aus einem geeigneten Analog-Inkremental-Umsetzer und einer Phasenverschiebungsschaltung besteht, so ausgelegt ist, daß sie bei positiver Eingangsspannung eine Vorverschiebung der Phasenlage und bei negativer Eingangsspannung eine Verzögerung der Phase bewirkt. Geeignete Schaltungen zur Umsetzung einer Eingangsspannung in Impulse sind an sich bekannt. Im einfachsten Fall empfängt das Gerät der F i g. 5 ein Inkrement einer Spannung eines Vorzeichens und triggert daraufhin einen vorgespannten spannungsgesteuerten Oszillator kurzzeitig so, daß er eine verkürzte Schwingung oder eine Halbwelle einer Ausgangsschwingung erzeugt. Der spannungsgesteuerte Oszillator kann ein veränderlich vorgespannter Multivibrator sein, bei dem nur eine quasistabile Periode durch einen einer Vorspannung überlagerten positiven Triggerimpuls verkürzt wird, während ein negatives Signal die gleiche Periode verlängert (oder die zweite quasistabile Periode verkürzt), wie bei für diese Zwecke an sich bekannten Schaltungen. Inkremente einer analogen Spannung können auf verschiedene Arten in Impulse umgesetzt werden. Als Beispiel ist der Analog-Inkremental-Umsetzer 90 dargestellt, der rückgekoppelte Verzögerungsmultivibratoren 91, 91' mit geeigneten Clamping-Schaltungen enthalten kann, um jeden neuen Impuls, ausgehend von einem willkürlich festgesetzten Nullzeitpunkt, z. B. dem Zeitpunkt des letzten Ausgangsimpulses, auszulösen. Somit ist jeder neue Impuls ein getrennter positiver oder negativer Impuls, der einen bestimmten inkrementalen Betrag einer Abweichung der Eingangsspannung von dem zuvor erzeugten Pegel wiedergibt. Dieser Impuls triggert dann eine entsprechende Periode des VCO 92, um eine voreilendc oder nacheilende Ausgangsphase zu erzeugen. Filter F, F' und F" sind in die Frequenzkanäle spannungsgesteuerter Oszillatoren 92. 92' und 92" geschaltet.

Das Empfängerfilter 93 läßt die Kanalfrequenz des VCO 92 durch, die nach Durchlaufen des Filters F und der Übertragungsstrecke 38 normalerweise angenähert sinusförmig ist. Das Ausgangssignal des Filters 93 wird in einer herkömmlichen Rechteckformerschaltung 94 begrenzt und dann in einer Differenzierstufe 95 differenziert, wobei die nach der Differentiation entstehenden Impulsspitzen der einen Polarität vorzugsweise unterdrückt oder invertiert werden, um Impulse nur einer Polarität zu schaffen. Diese Impulse werden mit Hilfe geeigneter Schaltungen in an sich bekannter Weise geformt und verbreitert und dann einem Integrator 96 zugeführt, dessen Ausgangssignal dann stufenförmig verläuft. Werden zwei Multivibratoren 97 und 98 entgegengesetzt verbunden, so können am Multivibrator 97 positive Rechteckimpulse und am Multivibrator 98 negative Rechteckimpulse bei Ansteuerung durch einen Ausgangsimpuls vom Integrator 96 abgegriffen werden. Der Empfängerteil der F i g. 5 kann mit denen der F i g. 1 und 3 identisch oder diesen ähnlich sein.

F i g. 6 veranschaulicht die typische Wirkungsweise des Senders. Die Eingangsspannung, deren Verlauf der Kurve A entspricht, wird in Impulse umgesetzt, die als Kurve B dargestellt sind. Die Kurve C ist das Ausgangssignal eines Rechteckoszillators 92. Dabei ist die Breite positiver Impulse als konstant angenommen, während Phasenverschiebungen durch Vorver-Schiebung oder Verzögerung der Vorderflanken der nachfolgenden positiven Impulse dargestellt sind. Andererseits kann die Schaltung auch so ausgelegt sein, daß sie die leitende Periode jedes Vorzeichens im Impulszeitpunkt verkürzt oder verlängert. Bei der Übertragung der Schwingung C wird sie gefiltert, so daß sich eine im wesentlichen sinusförmige Schwingung mit fester Frequenz einstellt, die lediglich im Übergangszeitabschnitt, wenn eine neue Phase eingestellt wird, geringfügig verzerrt sein kann. Die Kurve D gibt 'den Verlauf einer Senderausgangsschwingung (oder einer empfangenen Schwingung) wieder, die Phasenverschiebungen aufweist, wie sie von dem VCO 92 nach Filterung und Glättung während der Übertragung erzeugt wird. Im Zeitpunkt Z₁

erfolgt eine Änderung der Fühlerspannung, die im Zeitpunkt t₂ einen inkrementalen Triggerwert erreicht, woraufhin eine Phasenverschiebung erfolgt und ein neuer willkürlicher Pegel V₂ wirksam wird. Im Zeitpunkt t_z wird ein zweiter inkrementaler Wert erreicht, und es erfolgt eine zweite positive Phasenverschiebung, begleitet von einem neuen Bezugspegel Fg, von dem aus das nächste Inkrement gemessen wird. Im Zeitpunkt J₄ wird wieder der Pegel V₂ und im Zeitpunkt t₅ der Pegel V₃ erreicht, was zunächst

eine negative und dann eine positive Phasenverschiebung ergibt, wie im Verlauf der Kurven C und D zu erkennen ist. Der Fühlerspannungspegel im Zeitpunkt t₀ und t_t ist als V₁ dargestellt.

Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei dem Empfänger für dieses System im wesentlichen um einen Integrator mit speziellen zusätzlichen Zeitkonstanten handelt, wie sie zur Integration von Phasenverschiebungen über die Länge von 1 Baud und zur

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Aufsummierung der so erzeugten diskreten Signale, die eine Gesamtspannung wie in einem potentialfreien Integrator ergeben, erforderlich sind.

Das beschriebene System kann in Servo- oder Nachlaufsystemen verwendet werden. Nachlaufsysteme werden häufig zur Fernanzeige von Meßgrößen verwendet. Dabei sind Meßgeber und Steilglied über drei Leitungen miteinander verbunden, und das Stromversorgungsnetz liefert das Drehmoment (Drehmelder). Servo-Motoren steuern den Drehwinkcl einer Sekundärwelle am Stellglied mit einer Genauigkeit, die von der Entfernung und der Belastung abhängt. Die Genauigkeit ist dabei nicht völlig zufriedenstellend, da das Stellglied von einer Spannung ungefähr so gesteuert wird, daß die Sendevorrichtung den Drehwinkel des Stellgliedes nicht absolut steuert. Gemäß der Erfindung erfolgt die Steuerung mit be liebiger Genauigkeit absolut, und zwar aus dem Grund, damit jedes beliebige Spannungsinkrement zur Erzeugung eines Phasenverschiebungsinkrements eingestellt werden kann. Dieses elektrische Nachlaufsystem braucht keinen geschlossenen Regelkreis zwischen Meßgeber und Stellglied zu enthalten. Sowohl die Schaltung der F i g. 1 als auch die der F i g. 3 ist für diese Zwecke geeignet.

Zur Darstellung der Nachlaufwirkung der Erfindung ist in F i g. 4 ein Meßgeber 77 dargestellt, bei dem der Meßwert mit Hilfe eines Zeigers 78 abgelesen werden kann. Zwischen dem Meßgeber und einem Phasenschiebermechanismus befinden sich zwei Wellen 79 und 80 und ein Getriebe 81, die einen Phasenschalter 82 betätigen. Ein Oszillator 24, ein Phasenschieber 69, ein Schalter 82, eine Verbindungsleitung 73 und ein Sender 74 bilden einen Sender wie in der F i g. 1 oder 3, nur daß nicht drei, sondern fünf gleiche Phasenabschnitte pro Schwingungsperiode dargestellt sind, da beide Unterteilungen, je nach Anwendungsfall, zweckmäßig sind. Der Sender ist wieder durch die Leitung 38 mit dem Empfänger 40 verbunden, dessen Ausgangssignale positive oder negative Impulse sind, die in einem Impulsformer 48 geformt werden und dann einen geeigneten Verknüpfer oder Zähler 83 ansteuern. Letzterer kann ein drehbarer Schrittschalter oder ein Klinkenrad sein, der je nach Vorzeichen der Schaltimpulse in beiden Richtungen betrieben werden kann. Die Synchronisierung des Meßgebers 77 mit dem Stellglied 87 kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Dies ist hier aber nicht dargestellt.

Dem Empfänger kann.ein Nachlaufwerk mit einem entsprechenden Getriebe 85 zwischen einer Welle 84 und einer Welle 86 mit dem sich daran anschließenden Stellglied 87 nachgeschaltet sein. Wenn eine vollständige Umdrehung des Meßgebers tausend Phasenverschiebungen erfordert, kann der Meßgeber von F i g. 1 ein Getriebeübersetzungsverhältnis von 33 :1 haben. Bei Verwendung einer definierten Phasenverschiebung pro Inkremental-Bit der zu übertragenden Größe ist es möglich, die Größe in der Empfangsstation mit jeder gewünschten Genauigkeit wiederzu- geben. Die allgemein bekannte Schwierigkeit, zu wissen, ob die übertragene Größe bei herkömmlichen analogen Nachrichtenübertragungssystemen in der Empfangsstation genau oder nur angenähert wiedergegeben ist, wird somit durch das erfindungsgemäße System beseitigt. Durch die Erfindung wird eine Wiedergabestation geschaffen, die gewährleistet, daß die Größen definiert wiedergegeben werden.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß gemäß der Erfindung analoge Größen oder Daten in jeder gewünschten Form geschaffen werden. Zum Beispiel als integrierte Spannung, als Spannungsabweichung von einer zuvor übertragenen Spannung oder als Änderungsgeschwindigkeit (Steigung, Steilheit) in Form von Inkrementen pro Zeiteinheit. Diese Daten können als elektrische oder als rein mechanische Größen, z. B. in Form eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zeigers, vorliegen. Mit Hilfe elektrischer Vorrichtungen wird eine Phasenverschiebung von einer diskreten Phasenlage in eine benachbarte vorgenommen, wobei die Richtung der Phasenverschiebung bei jedem von dem Meßgeber gelieferten inkrementalen Wert mit der Richtung der Änderung der zu übertragenden Größe übereinstimmt. Jedesmal wenn die Größe den nächsten Inkrementahvert erreicht, wird die Phase der Ausgangsgröße des Senders in eine neue benachbarte Lage verschoben, und jede Phasenverschiebung überträgt das gewählte Inkrement der zu übertragenden Größe für eine schrittweise Registrierung im Empfänger, und die Gesamtzahl der Verschiebungen entspricht der Größe, die im Empfänger in einem bestimmten Zeitabschnitt oder zwischen anderen angezeigten Grenzen registriert wird. Die Gesamtzahl aller Phasenverschiebungen, gerechnet von einem Bezugspunkt, und die Frequenz der Phasenverschiebungen sind somit die beiden Informationsarten, die zur Anzeige oder Verarbeitung mehrerer Daten bei Fernübertragungen oder Prozeßsteuerungen erforderlich sind. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch bewirkt, daß alle Phasenverschiebungen, abgesehen von der Richtung, gleich sind und ein Aufzeichnungsgerät oder Integrator ein definiertes Signal hat, entweder als Zeichen- oder als Zwischenraumsignal, um die Registrierung der Änderung in definierter Weise zu steuern. Die Registrierung ist unabhängig von Schwund und Amplitudenänderungen. Sie erfordert lediglich einen Zählvorgang. Was die Entschlüsselung anbetrifft, so sind die Signale nicht mehrdeutig, weil sie alle gleich sind, und erfordern ein Minimum an Bandbreite zur Übertragung. Der Störabstand wird somit in der Nähe des Idealfalls für irgendein System gehalten, und die erforderliche Bandbreite liegt in der Nähe des von der Verschlüsselungsgeschwindigkeit diktierten Minimums. Nach der Erfindung werden lediglich Phasenverschiebungen zu gewünschten Größen aufsummiert, und das Auflösungsvermögen des eintausendsten Inkrements liegt in der gleichen Größenordnung wie das von Binärzeichen, da die einzelnen Ausgangssignale gezählte Inkremente und keine integrierten Größen mit unbestimmtem Maßstabsfaktor sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Fernübertragung einer anaiogen Größe, z. B. der Winkelstellung oder Drehzahl einer Welle, des Betrags einer Spannung, eines Drucks, einer Temperatur oder einer Höhe, mit Hilfe eines in Abhängigkeit von der analogen Größe phasenmodulierten Trägers, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die Phasenlage des Trägers bei ansteigender analoger Größe in gleichen Sprüngen in der einen Richtung und bei abnehmender analoger Größe in gleichen Sprüngen in der anderen Richtung verschoben

   wird, und zwar derart, daß jedesmal dann ein Phasensprung erfolgt, wenn sich die analoge Größe um einen vorbestimmten Betrag geändert hat, und daß bei der empfangsseitigen Demodulation bei jedem Phasensprung des Trägers in der

   einen Richtung ein Impuls einer Polarität und bei jedem Phasensprung des Trägers in der anderen Richtung ein Impuls mit entgegengesetzter Polarität erzeugt wird und diese Impulse integriert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   909 582/68