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Auf Grund des hier vorhandenen Phasenjitters ist es jedoch nicht möglich,
den Durchlaßbereich der für die Erfassung der Bitfehlerrate und der Burstausfallrate
erforderlichen Zeitfenster so klein zu wählen, daß Fehlmessungen durch Imitationen
unterbunden sind.
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Wie umfangreiche Untersuchungen ergeben haben, müßte das Zeitfenster
für die Erfassung der Bitfehlerrate bei einem in der Phase bezüglich des Referenzbursts
geregelten Burst wenigstens dreimal so groß sein wie ein zu überwachendes Informationsbit.
Eine weitere Verbreiterung des Zeitfensters um einen knappen Faktor 2 ist dann erforderlich,
wenn die Phasenlage einer Burstfolge während des Betriebs innerhalb des Pulsrahmens
verändert werden soll.
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Bei einem TDMA-Nachrichtenübertragungssystem mit einer Systemübertragungskapazität
von beispielsweise 50 Mbit/sec und einer Informationsbitbreite von 40 nsec muß demnach
die Zeitfensteröffnungsbreite 120 bzw. 200nsec betragen. Entsprechendes gilt hinsichtlich
der Zeitfensterbreite für die Erfassung der Burstausfallwahrscheinlichkeit. Die
auf Grund des Phasenjitters erforderliche große Öffnungsdauer ist für die Messung
der Burstausfallrate völlig ungeeignet.
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Die Wahrscheinlichkeit, daß bei der angewendeten Zeitfenstertechnik
Imitationen auftreten, liegt bei der erforderlichen großen Öffnungsdauer des Zeitfensters
in derselben Größenordnung wie die zu erwartenden Werte für die Burstausfallrate,
die bei dem oben angeführten Ausführungsbeispiel die Größenordnung L 10-s hat.
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Vorteile Durch die Meßanordnung nach der Erfindung wird die Möglichkeit
gegeben, die für die einwandfreie Erfassung der Bitfehlerrate und der Burstausfallwahrscheinlichkeit
erforderlichen extrem schmalen Zeitfenster zur Anwendung zu bringen, und zwar so,
daß die Bitfehlerrate unabhängig davon gemessen werden kann, ob für den Meßburst
in jedem Falle ein Burstbeginnkennzeichen ableitbar oder auch nicht ableitbar ist.
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Besonders günstig gestalten sich die Verhältnisse dann, wenn der
Meßburst dem hierzu träger- und taktkohärenten Referenzburst im Pulsrahmen unmittelbar
vorausgeht (Anspruch2), weil sich dadurch, wie später noch näher erläutert werden
soll, bei relativ geringem Aufwand die Burstausfallrate für den Referenzburst praktisch
vernachlässigbar klein haltenläßt.
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Das Sende- und das Empfangsteil der Meßanordnung nach der Erfindung
können auf verschiedenen Bodenstationen des TDMA-Systems angeordnet sein.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache Bedienung ist es jedoch zweckmäßig,
Sende- und Empfangsteil auf einer Bodenstation vorzusehen (Anspruch 3).
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Unter Berücksichtigung der bei TDMA-Nachrichtenübertragungssystemen
zur Anwendung gelangenden Phasensprung-Codierung, im allgemeinen eine Vierphasensprung-Codierung,
muß hinsichtlich der bei einem solchen System auftretenden Bitfehler zwischen zwei
grundsätzlichen Ursachen unterschieden werden. Die eine Ursache sind nicht näher
definierbare Störungen, denen das zu übertragende Signal auf der eigentlichen Übertragungsstrecke
ausgesetzt ist. Die andere Ursache beruht auf gewissen grundsätzlichen und schaltungstechnischen
Eigenarten der auf der Empfangsseite verwendeten Phasensprung-Demodulationstechnik,
im folgenden PSK-Demodulationstechnik genannt. Mit jedem ankommenden Burst muß der
PSK-Demodulator auf dessen Trägerphase einschwingen. Da der Einschwingvorgang nicht
ganz trägheitslos vonstatten geht, ist die Bitfehlerrate innerhalb eines Bursts
keine konstante
Größe, sondern vielmehr eine Funktion davon, an welcher Stelle im
Burst sie gemessen wird. Entsprechendes gilt für die jedem Burst beigegebene Präambel
einschließlich dessen sogenanntes »unique word«, das für die Ableitung des Burstbeginnkennzeichens
vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Interesse, die Burstausfallrate
für unterschiedliche Präambeln feststellen zu können, was durch die Meßanordnung
nach Anspruch 4 ermöglicht wird.
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Für die empfangsseitige Anpassung an die Zeitlage des sendeseitig
vom Burstsimulator jeweils vorgegebenen Meßbits dient die Anordnung nach An-Anspruch
5.
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Gerade um im Hinblick auf die erwähnte PSK-Demodulationstechnik im
Zuge der Durchführung einer Messung möglichst an den normalen Betriebszustand angepaßte
Bedingungen zu schaffen, dient die Anordnung nach Anspruch 6. Dadurch ist sichergestellt,
daß der PSK-Demodulator, wie das beim normalen Betrieb der Fall ist, bei jedem Auftreten
eines Meßbursts neu einschwingen muß.
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Zur Simulierung der im normalen Betrieb gegebenen Bedingungen während
eines Meßvorgangs dient die Anordnung nach Anspruch 7.
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Darstellung der Erfindung An Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden. Es
zeigen F i g. 1 die schematische Darstellung eines Pulsrahmens eines TDMA-Nachrichtenübertragungssystems,
F i g. 2 das Blockschaltbild einer Bodenstation mit einer Meß anordnung, F i g.
3 das nähere Einzelheiten darstellende Blockschaltbild des Empfangsteils der Meßanordnung
und F i g. 4 das nähere Einzelheiten darstellende Blockschaltbild des Sendeteils
der Meßanordnung.
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F i g. 1 zeigt über der Zeit t den fortlaufenden Pulsrahmen eines
TDMA-S atelliten-Nachrichtenübertragungssystems mit den Bursts 1, II und III. Die
einzelnen Bursts sind als Kästchen dargestellt, mit einem schwarzen und einem weißen
Teil. Der schwarze Teil bedeutet die Präambel mit dem für die Ableitung des Burstbeginnkennzeichens
vorgesehenen »unique word«, während die hellen Teile den eigentlichen Nutzteil des
Bursts angeben. Jeder Pulsrahmen hat die Dauer z. Der Burst I stellt den Referenzburst
und der ihm unmittelbar vorausgehende Burst II den Meßburst dar. Der ReferenzburstI
und der Meßburst II werden gemäß der Erfindung in einem Burstsimulator erzeugt,
während der Burst III der Eigenburst einer Bodenstation ist.
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In F i g. 2 ist in einem groben Blockschaltbild eine Bodenstation
dargestellt, die gemäß der Erfindung mit einer Meßanordnung nach der Erfindung ausgerüstet
ist. Der Sender der Bodenstation ist mit SS und der Empfänger mit SE bezeichnet.
Sender SS und Empfänger SE sind über den Burstsendephasenregelkreis, der in der
Figur lediglich durch die Leitung angedeutet ist, miteinander verbunden. Der Burstsendephasenregelkreis
gibt der Bodenstation die Möglichkeit, ihren Eigenburst III nach Fig. 1 auf einen
vorbestimmten Phasenwert, bezogen auf den ReferenzburstI, zu regeln. Die Aussendung
des Eigenbursts ist für die Durchführung einer Messung zur Erfassung der Bitausfallrate
und der Burstausfallrate des Meßbursts II an sich nicht erforderlich, kann
aber
im Bedarfsfalle, wie beispielsweise in F i g. 1 angegeben, zeitlich vor dem Meßburst
II auftreten. Der vom Sender der Bodenstation ausgesandte Eigenburst wird über die
Weiche W und die Antenne A in dem durch den Pulsrahmen vorgegebenen Zeitintervall
zum SatellitenS ausgesandt, dort mit den übrigen ankommenden Bursts zum Pulsrahmen
der DauerT vereinigt und anschließend wieder zu der bzw. den Bodenstationen ausgestrahlt.
Das satellitenseitige Signal wird wiederum von der Antenne A empfangen, über die
Weiche dem Eingang des PSK-Demodulators DM zugeführt und anschließend an den eigentlichen
Empfänger SE weitergegeben.
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Das Sendeteil der Meßanordnung MS besteht aus dem Burstsimulator
BS mit der Einblendvorrichtung EV für das Einblenden eines Meßbits an einer beliebigen
Stelle des Meßbursts. Der Burstsimulator BS erzeugt, wie bereits mehrfach angegeben
worden ist, den Referenzburst 1 und den Meßburst II, und zwar träger- und taktkohärent
zueinander, und gibt diese Bursts ebenfalls zur Abstrahlung gegen den Satelliten
über die Weiche W an die Antenne A ab. Die Zusammenführung der Ausgänge des Burstsimulators
BS und des Senders SS der Bodenstation erfolgt über den Addierer AD. Das Empfangsteil
ME der Meßanordnung ist mit seinem Eingang an einen zweiten Ausgang des PSK-Demodulators
DM angeschlossen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung des Meßbursts II unmittelbar
vor dem zu ihm träger- und taktkohärenten Referenzburst I hat den grundlegenden
Vorteil, daß die zur Synchronisation des Empfangsteils ME der Meßanordnung, bzw.
zur Synchronisation von dessen Schwungrad, verwendete Burstbeginnkennzeichenfolge
mit einem Maximum an Zuverlässigkeit abgeleitet werden kann. Wegen der Träger- und
Taktkohärenz des Referenzbursts I und des Meßbursts II braucht der empfangsseitige
PSK-Demodulator DM bei Beginn der Referenzbursts 1 nicht neu einzuschwingen, wodurch
die Burstausfallrate für den Referenzburst praktisch vernachlässigbar klein wird.
In diesem Zusammenhang ist auch festzustellen, daß die Träger- und Taktkohärenz
des Referenzbursts I und des Meßbursts II die Meßergebnisse nicht beeinflussen,
da vor dem Meßburst II, der für die Messungen der Burstausfallrate und der Bitfehlerrate
herangezogen wird, entweder eine große Lücke ist, während der der PSK-DemodulatorDM
sein Gedächtnis hinsichtlich der Träger- und Taktverhältnisse verliert, oder aber
der zum Meßburst II nicht kohärente Eigenburst III steht, der je nach seiner Phasenlage
unterschiedliche Voraussetzungen für das Einschwingen des PSK-Demodulators DM auf
den Meßburst schafft.
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Das in F i g. 3 dargestellte Blockschaltbild des Empfangsteils ME
der Meßanordnung weist eingangsseitig einen Korrelationsempfänger auf, dem die vom
PSK-Demodulator DM nach F i g. 2 gelieferten Bitströme BI und BII sowie ein Takt
T zugeführt werden. Die Bitströme BI und BII ergeben gemeinsam den zurückgewonnenen
Bitstrom, wie er sendeseitig zur Vierphasensprung-Codierung des Trägersignals erforderlich
ist. Im Korrelationsempfänger KE werden die Burstbeginnkennzeichen der einzelnen
Bursts des Pulsrahmens einschließlich des Referenzbursts abgeleitet und lediglich
das Burstbeginnkennzeichen für den Referenzburst über das Zeitfenster TO der Schwungradschaltung
SW eingangsseitig zugeführt.
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Aus Gründen der Vereinfachung sind der Korrelationsempfänger KE und
das Zeittor TO beim Ausführungsbeispiel dem Empfangsteil der Meßanordnung zugeordnet.
Sie stellen nämlich keine spezifischen Elemente der Meßanordnung dar, da sie grundsätzlich
Teil der Empfangsseite einer Bodenstation sind.
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Die Schwungradschaltung SW besteht aus verschiedenen Unterbaugruppen.
Neben den einstellbaren Phasengeberschaltungen PG1 und PG2 weist die Schwungradschaltung
einen Taktgenerator GTE, einen Frequenzteiler FT, zwei Phasendiskriminatoren PD1
und PD2 sowie einen Phasenkorrekturspeicher PKS auf. Jede der beiden Phasengeberschaltungen
PG1 und PG2 besteht aus zwei ZählernK11, K12 bzw. K21, K22, deren gegenseitiger
Zählerabstand hinsichtlich Übereinstimmung von einem Vergleicher V1 bzw. V2 überprüft
wird. Der Vergleicher V1 bzw. V2 gibt in Abhängigkeit der Übereinstimmung der miteinander
verglichenen Zählerstände ein Ausgangssignal ab.
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Den Takt für die Schwungradschaltung liefert der Taktgenerator GTE,
der beispielsweise den zweifachen Wert der Bittaktfrequenz der Bitströme BI und
BII des empfangenen Pulsrahmens aufweist. Der Taktgenerator GTE wird durch das Burstbeginnkennzeichen
des Referenzbursts 1 nach Fig. 1 synchronisiert, das in der bereits beschriebenen
Weise durch die hier zur Anwendung kommende Korrelations- und Zeitfenstertechnik
gewonnen wird. Die Burstbeginnkennzeichenfolge des Referenzbursts wird einerseits
dem Starteingang des Zählers K11 und andererseits dem einen Eingang des Phasendiskriminators
PD1 zugeführt. Am zweiten Eingang des Phasendiskriminators PD1 liegt der Takt des
Taktgenerators GTE an. Mit Hilfe des Phasendiskriminators PD1 wird die Grundfrequenz
des Taktgenerators auf eine Oberwelle der empfangenen Pulsrahmenfrequenz synchronisiert.
Der Taktgenerator liefert den Takt für die als Kanalzähler anzusprechenden Zähler
Kil und K21 der Phasengeberschaltungen PG1 und PG2, sowie das Eingangssignal für
den Frequenzteiler FT, der die Taktfrequenz auf die Pulsrahmenfrequenz herunterteilt
und drei Ausgangsleitungen al, a2 und a3 aufweist. Die Einstellspeicher darstellenden
Zähler K12 und K22 der Phasengeberschaltungen PG1 und PG2 dienen der Einstellung
der Meßphasen für die Erfassung der Bitfehlerrate und der Burstausfallrate des Meßbursts.
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Die eigentliche Erfassung der Bitfehlerrate und der Burstausfallrate
erfolgt durch die Zeitfenster darstellenden Torschaltungen T1, T2 und T3, von denen
die Torschaltungen T1 und T2 der Erfassung der Bitfehlerrate und die Torschaltung
T3 der Erfassung der Burstausfallrate zugeordnet sind. Hierzu sind die Torschaltungen
T1 und T2 mit ihrem einen Eingang mit je einem Eingang für den Bitstrom BI und BII
des Korrelationsempfängers KE und die Torschaltung T3 mit ihrem einen Eingang mit
dem Ausgang des Korrelationsempfängers KE verbunden. Die Auswerte- und Anzeigevorrichtung
AF1 für die Bitfehlerrate ist über den Umschalter ul wahlweise mit dem Ausgang der
Torschaltungen T 1 und T 2 verbunden. Die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung AF2 für
die Burstausfallrate ist unmittelbar mit dem Ausgang der Torschaltung T3 verbunden.
Wie F i g. 3 ferner erkennen läßt, sind die zweiten Eingänge der Torschaltungen
T1 und T2 mit dem Ausgang des
Vergleichers V2 der Phasengeberschaltung
PG2 verbunden, während der zweite Eingang der Torschaltung T3 über die Ausgangsleitung
a2 mit dem Frequenzteiler FT in Verbindung steht. Über den Ausgang des Vergleichers
V2 einerseits und die Ausgangsleitung a2 des Frequenzteilers FT andererseits erhalten
die Torschaltungen die für ihre Steuerung erforderlichen, von der Schwungradschaltung
SW erzeugten Abfragepulsfolgen.
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Durch geeignete Einstellung des Zählers K12 wird zunächst erreicht,
daß der Phasendiskrirninator PD2 über den Ausgang des Vergleichers V1 ein Signal
zugeführt bekommt, das phasengleich mit dem Burstbeginnkennzeichen des Meßbursts
II nach Fig. 1 ist.
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Da am zweiten Eingang des Phasendiskriminators PD2 der Ausgang des
Frequenzteilers FT über seine Ausgangsleitung al angeschaltet ist, wird über dem
Phasendiskriminator PD2 die Phasenlage der von der Taktfrequenz abgeleiteten Pulsrahmenfolgefrequenz
so synchronisiert, daß diese ebenfalls gleichphasig zum vorgewählten Burstbeginnkennzeichen
des Meßbursts II erscheint, und zwar auch dann, wenn auf Grund von Kennzeichenausfällen
die Steuerinformation ausbleibt.-Dies wird mit Hilfe des Phasenkorrekturspeichers
PKS bewirkt, über den der Phasendiskriminator PD2 die Synchronisation des Frequenzteilers
FT vornimmt.
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Mit Hilfe des Phasenkorrekturspeichers PKS wird das gewünschte Schwungradverhalten
herbeigeführt.
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Die dritte Ausgangsleitung a3 des Frequenzteilers FT liefert mit ihrer
Pulsfolge die Startphase für den im Rhythmus der Taktfrequenz gesteuerten Zähler
K21 der Phasengeberschaltung PG2. Mit Hilfe des Zählers K22 der Phasengeberschaltung
PG2 läßt sich die Meßphase der Abfrageimpulsfolge für die Torschaltungen T1 und
T2 innerhalb des Zeitintervalls des Meßbursts II beliebig einstellen. Zu diesem
Zweck eilt die über die Ausgangsleitung a3 des Frequenzteilers FT zum Zähler K21
geführt Startimpulsfolge hinsichtlich der hierzu phasenstarren Pulsfolgen vor.
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Ansonsten wäre es nicht möglich, nach Wahl auch die Bitfehlerrate
an einer beliebigen Stelle in der Präambel des Meßbursts zu ermitteln.
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Es ist angebracht, die Phasengeberschaltung PG1 so zu bemessen, daß
an jeder beliebigen Stelle im Pulsrahmen nach F i g. 1, d. h. über den ganzen Bereich
des von der StreckeX bezeichneten Zeitbereichs gemessen werden kann, und zwar vorzugsweise
im Kanalraster, da das Burstbeginnkennzeichen normalerweise in dieses Raster fällt.
Die Phasengeberschaltung PG2 braucht dagegen lediglich für eine Meßburstlänge entsprechend
der Strecke Y des Pulsrahmens nach Fig. 1 ausgelegt zu werden. Hier genügt dann
allerdings die Messung im Kanalraster nicht mehr. Es ist vielmehr eine Messung im
Bitraster vorzusehen, um alle Bits des Bursts erfassen zu können.
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Bei dem in Fig.4 nähere Einzelheiten angebenden Blockschaltbild für
das Sendeteil der Meßanordnung nach der Erfindung weist der Burstsimulator BS einen
Burstgenerator GI für die Erzeugung des Referenzbursts und einen Burstgenerator
GII für die Erzeugung des Meßbursts auf. Der Burstsimulator hat ferner eine Taktversorgung,
die einerseits aus dem Taktgenerator GTS und andererseits aus einer von diesem Taktgenerator
angesteuerten Taktzentrale TZ besteht. Während der Taktgenerator GTS den eigentlichen
Takt liefert und dem Taktgenerator GTE der Schwungradschaltung nach F i g. 3 entspricht,
liefert die Taktzentrale Steuerpulsfolgen für die Start-Stopphase der Burstgeneratoren
GI und GII. Der Ausgang des den Referenzburst erzeugenden Burstgenerators GI ist
über das ODER-Gatter 02 mit dem Eingang des ebenfalls vom Takt des Taktgenerators
GTS angesteuerten PSK-Modulators M verbunden. Der Ausgang des PS-ModulatorsM bildet
den Ausgang des Burstsimulators. Der Ausgang des Burstgenerators GII ist mit dem
anderen Eingang des ODER-Gatters 02 über die Einblendvorrichtung EV verbunden, mit
deren Hilfe es möglich ist, an einer beliebigen Stelle des vom Burstgenerator GH
erzeugten Meßbursts ein Meßbit einzublenden. Die Einblendvorrichtung EV besteht
im wesentlichen aus der Taktgeberschaltung PG3, die in gleicher Weise aufgebaut
ist wie die Taktgeberschaltungen PG1 und PG2 nach F i g. 3 und einer von dieser
Taktgeberschaltung gesteuerten Logik. Die Taktgeberschaltung PG3 hat zwei Zähler
K31 und K32, deren Ausgänge mit dem Vergleicher V3 verbunden sind. Der Vergleicher
V3 gibt in Abhängigkeit der Übereinstimmung der Zählerstände der beiden Zähler an
die Logik einen Impuls in der Breite eines Informationsbits ab. Der Zähler K31 erhält
einerseits den Takt des Taktgenerators GTS des Burstsimulators und wird andererseits
über die Taktzentrale TZ mit einer seine Startphase bestimmenden Steuerpulsfolge
beaufschlagt. Der Zähler K32 stellt wiederum einen Einstellspeicher dar und bestimmt
durch seine Einstellung die Lage des Meßbits im Meßburst.
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Die Logik der Einblendvorrichtung EV besteht im wesentlichen aus
zwei NAND-GatternN1 und N2, deren Ausgänge mit den Eingängen eines invertierenden
ODER-Gatters O1 verbunden sind. Über den Ausgang des ODER-Gatters O1 gelangt der
Meßburst an den anderen Eingang des ODER-Gatters 02 des Burstsimulators BS. Der
Ausgang des Burstgenerators GII ist mit dem einen Eingang des NAND-GattersN1 verbunden,
während am einen Eingang des NAND-Gatters N2 über den Umschalter u2 wahlweise eine
»0« oder eine »L« angelegt werden kann. Der jeweils andere Eingang der NAND-Gatter
N1 und N2 ist mit dem Ausgang des Vergleichers V3 verbunden, wobei im Verbindungsweg
zum NAND-Gatter N1 der Inverter I angeordnet ist.
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Solange am Ausgang des Vergleichers V3 kein Impuls auftritt, wird
der Meßburst am Ausgang des Burstgenerators GII über das NAND-Gatter N1, das ODER-GatterOl
und das ODER-GatterO2 dem Eingang des PSK-Modulators zugeführt. Die »0« bzw. die
»L« am einen Eingang des NAND-Gatters N2bleibthinsichtlich des Ausgangs des ODER-Gatters
öl unwirksam, weil das NAND-Gatter N2 an seinem Ausgang stets eine »L abgibt. Während
der Dauer eines Impulses am Ausgang des Vergleichers V3 kehren sich die Verhältnisse
um, denn nunmehr wird unabhängig vom Ausgangssignal des Burstgenerators Gll am Ausgang
des ODER-Gatters öl eine »0« erzwungen, während das Ausgangssignal des NAND-Gatters
N2 und damit auch das zugehörige Ausgangssignal am Ausgang des Oder-Gatters O1 der
Stellung des Umschalters u2 für eine »0« bzw. eine »L« entspricht.