DE2255651A1

DE2255651A1 - Pruefschaltung fuer datenmodems

Info

Publication number: DE2255651A1
Application number: DE19722255651
Authority: DE
Inventors: Robert Gordon Ragsdale
Original assignee: Milgo Electronic Corp
Current assignee: Milgo Electronic Corp
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1973-05-24
Also published as: CH565487A5; SE383080B; CA970888A; GB1372905A; JPS56104260U; FR2161606A5; JPS4980913A

Description

EISENFÜHR & SPEISER . Patentanwälte

DnV-INQ. GÜNTHER EISENFÜHR

O O C C C C 1 DiPt-lNQ. DIETER K. SPEISER

BREMEN f. C. OÖUU | DRnen.NAT.HORST ZINNOREBE

UNS. ZEICHEN: M 241

Anmelder /INH: MILGO ELECTRONIC CORPORATION

Aktenzeichen: Neuanmeldung

datum: 9. November 1972

MILGO ELECTRONIC CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Florida, 7620 N.W.36th Avenue, Miami, Florida 33147, Vereinigte Staaten von Amerika. .

Prüfschaltung für Datenmodems,

Die Erfindung befaßt sich mit einem elektronischen Prüfgerät, insbesondere zur Prüfung des Betriebsverhaltens von Datenmodem, die Daten über Telefonleitungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen gleichzeitig übertragen und empfangen können.

Datenmodems, unter denen Daten-Modulator-und Demodulator-Einheiten verstanden werden, sind so eingerichtet, daß sie Daten über Telefonleitungen übertragen und empfangen können, wobei ein Frequenz-Multiplex-Betrieb weithin üblich ist. Datenmodems dieser Art enthalten einen Übertrager zur Übertragung von Daten etwa in der Form von Fernschreiber-Signalen innerhalb eines ersten Frequenzbandes, z.B. von 1000-1200 Hz, und enthalten einen Empfänger für derartige digitale Daten, die in einem zweiten Frequenzband,z.B₀ 2000- *

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2200 Hz ankommen. Üblicherweise sind zwei derartige Modems über eine Telefonleitung miteinander verbunden. Ein Geber für digitale Daten kann mit jedem Übertrager zur gleichzeitigen Übertragung der digitalen Signale zwischen den beiden Modems verbunden sein. Die empfangenen Signale werden dekodiert und gespeichert oder in anderer Weise in der Empfangsstation ausgewertet. Zur Prüfung des Betrxebsverhaltens derartiger Modem war es bisher notwendig, die beiden Modems über eine Telefonleitung zu verbinden und eine digitale Testsignalfolge auf einen oder beide Modems zu geben und schließlich die empfangenen Signale mit der Testsignalfolge zu vergleichen. Dieses übliche Prüfverfahren erfordert nicht nur die Verwendung von zwei Modem, sondern ein festgestellter Fehler kann durch das Verfahren nicht ohne zusätzliche Prüfung bis zu dem fehlererzeugenden Modem verfolgt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, mit dem ein frequenzmultiplex arbeitender Modem ohne notwendige Verwendung eines zweiten Modems geprüft werden kann. *

Erfindungsgemäß wird dazu ein Gerät zur Prüfung eines Datenmodems von der Art vorgeschlagen, der digitale Daten am Dateneingangskreis empfangen und ein moduliertes Trägersignal, das für derartige Eingangsdaten repräsentativ ist, innerhalb eines ersten Frequenzbandes über eine Übertragungsleitung übertragen kann. Der Modem empfängt gleichzeitig ein moduliertes Signal in einem zweiten Frequenzband über die Leitung und liefert ein digitales Ausgangssignal an einer Datenausgangs· schaltung, das für das empfangene modulierte Signal repräsentativ ist.

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Das Prüfgerät weist eine Einrichtung wie beispielsweise einen Prüfsignalfolge-Generator zur Abgabe eines vorbestimmten Datensignals an die Dateneingangsschaltung des Modems auf. Eine Übertragerschaltung ist an den Modem
über eine Übertragungsleitung für den Empfang des übertragenen Signals angeschlossen und übersetzt das Signal in das zweite Frequenzband und gibt das übersetzte
Signal auf die Leitung. Eine Einrichtung wie beispielsweise ein Testsignalfolge-Analysatorjist an die Datenausgangsschaltung angeschlossen und vergleicht die Eingangs- und Ausgangssignale, wodurch das Betriebsverhalten des Modems geprüft wird.

Die Erfindpng wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Schaltung eines;mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Prüfgerätes;

Fig. 2 das Schaltbild eines abgeglichenen Modulators, der in dem Gerät gemäß Fig« I verwendet werden kann;

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung aus dem Modulator nach Fig» 2; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Hybrid-Koppel- ■ schaltung, die in dem Gerät nach Fig.l
verwendet werden kann.

Der Datenmodem 10 ist gemäß Fig.l mit einer Dateneingangsschaltung 12, einer Datenausgangsschaltung 14 und zwei
Leitungsanschlüssen 16 ausgerüstet. Der Modem umfaßt
einen Übertrager und einen Empfänger, die an eine Übertragungsleitung, beispielsweise eine konventionelle
Telefonleitung 18 über die Leitungsanschlüsse 16 angeschlossen sind. Ein Prüfsignal-Generator 20 ist mit der Dateneingangsschaltung 12 verbunden und gibt auf diese

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ein vorbestimmtes digitales Testsignal. Ein Prüfsignal-Analysator 22 ist mit der Datenausgangsschaltung 14 verbunden und empfängt und analysiert das Ausgangssignal aus dem Modem. Der Modem 10 empfängt digitale Daten über die Dateneingangsschaltung 12 und moduliert ein Trägersignal in einen ersten Frequenzband entsprechend dem Momentanwert des Dateneingangssignals. Der Modem kann beispielsweise nach Art einer festen Frequenzverschiebung arbeiten, wobei die Frequenz des TrägersignaIs zwischen zwei Werten verschoben wird, die ein binäres Nullsignal und ein binäres Eins-Signal repräsentieren.

Das Prüfgerät nach der Erfindung ist in idealer Weise für solche Modems geeignet, die von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Modem 300" in den Handel gebracht werden. Derartige Modems übertragen ein Trägersignal, das innerhalb zweier Frequenzbänder, beispielsweise 1070-1270 Hz und 2025-2225 Hz frequenzverschoben wird. Der Empfänger kann ein moduliertes Trägersignal in demjenigen Frequenzband empfangen, das von dem Übertrager nicht benutzt wird. Beispielsweise kann der Übertrager ein moduliertes Trägersignal in einem ersten Frequenband (1070-1270 Hz oder 2025-2225 Hz) zur Übertragung von 300 Bits pro Sekunde aussenden, wobei der Emfpänger ein moduliertes¹ Trägersignal innerhalb eines zweiten Frequenzbandes (2025-2225 Hz oder 1070-1270 Hz) empfängt. Das empfangene Signal wird in bekannter Weise in dorn Empfänger demoduliert und liefert digitale Daten von 300 Bits pro Sekunde an der digitalen Ausgangsschaltung 14.

Eine Frequenz-Übertrager-Schaltung, wie beispielsweise der abgeglichene Modulator 24 ist mit der Telefonieitung 18 über eine Hybrid-Koppel-Schaltung 26 verbunden und

:^;. r, ί β 71 / η 111

übersetzt die durch den Modem 10 übertragenen Signale aus dem ersten Frequenzband in das zweite Frequenzband, worauf noch im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 eingegangen' wird. Der abgeglichene Modulator wird mit einem Zwischenträgersignal aus einem Zwischenträgersignal-Generator 28 versorgt. Das Zwischenträgersignal wird zu dem empfangenen Trägersignal addiert und von diesem subtrahiert. Die Zwischenfrequenz des Zwischenträgersignals kann beispielsweise 955 Hz betragen und ein Signal am Ausgang des Modulators 24 ergeben, das zwischen 115 und 315 Hz sowie zwischen 2Q25 und 2225 Hz bei einem übertragenen Eingangssignal in dem Band von 1070-1270 Hz schwankt. Das Eingangssignal in dem Band von 2025-2225 Hz erscheint am Ausgang des Modulators 24 als ein Signal, das von 1070-1270 Hz und von 2980-3180 Hz schwankt. Ein Bandpass-Filter 30 ist in dem Ausgang des Modulators 24 vorgesehen, und sperrt die~ jenigen Signale, die außerhalb des Frequenzbandes (z.B. 1070-2225 Hz) der von dem Modem übertragenen und empfangenen Signale liegen. Das Filter kann beispielsweise eine Bandbreite von 500-2 500 Hz haben»

Das Prüfgerät gemäß Fig. 1 empfängt ein moduliertes Trägersignal aus dem Datenmodem 10 in einem ersten Frequenzband (1070^1270 Hz oder 2025-2225 Hz), übersetzt die empfangenen Signale in das zweite Frequenzband, (2025-2225 Hz oder 1070-1270 Hz) und gibt das übersetzte ' Signal wieder auf die Leitung 18. Somit wird eine digitale Prüfsignalfolge auf die Modemeingangsschaltung 12 gegeben, über die Telefonleitung übertragen und auf.den Empfänger zurückgegeben, in welchem sie demoduliert wird. Das demodulierte Signal wird von dem Analysator 22 analysiert und mit der Testsignalfolge verglichen, ,um das Ausmaß des Fehlers zwischen den übertragenen und empfangenen Signalen zu bestimmen.

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Die abgeglichenen Modulatoren zur Signalübertragung von einem Frequenzband in das andere sind bekannt (US-PS 3 525 941). Derartige Modulatoren vergleichen das Eingangssignal mit einem örtlich erzeugten, sinus- oder cosinus-förmigen Zwischenträgersignal und geben die Summe und die Differenz derartiger Signale auf die Ausgangsschaltung. Erfindungsgemäß wird dazu ein digitalgesteuertes, abgeglichenes Modulatorsystem vorgeschlagen, das für die Verwendung in dem Prüfgerät gemäß Fig. 1 besonders geeignet ist. Eine Ausführungsform eines derartigen Modulatorsystems ist in Fig.2 erläutert und verwendet einen oder mehrere digitalgesteuerte, variable Widerstände, um den Verstärkungsfaktor eines Differenzialverstärkers in einer simulierten Kosinus-Funktion zu steuern.

Das in Fig. 2 gezeigte, digital gesteuerte abgeglichene Modulatorsystem- weist zwei Eingangswiderstände 40 und 42 auf, die zwischen einem Eingang 44 des Modulators und zwei Eingängen 45 und 46 eines Differenzialverstärkers 47 eingeschaltet sind. Ein Rückkopplungswiderstand 48 liegt zwischen einem Ausgang 49 des Modulators und dem Verstärkereingang 46. Ein Widerstand 50 ist zwischen dem Eingang 45 und Masse verbunden. Mehrere Abgleichwiderstände 52<-56 sind zwischen dem Verstärkereingang 46 und Masse über Schalter 62-66 eingeschaltet. Die Ausgangsspannung E»des Modulators ist gleich

E. χ cos β , wobei der Wert des Widerstandes zwischen dem

ⁱⁿ 1/3 R

Eingang 46 und Masse F beträgt. Um ein Ausgangssignal

1 + cos θ
zu haben, das der Kosinusfunktion, multipliziert mit dem Modulierungssignal E. , folgt, werden die Schalter 62-66 durch eine Schaltersteuerung 68 sequenziell geschlossen und geöffnet, um den Gesamtwiderstand zwischen dem Eingang 46 und Masse zu erhöhen und dann zu erniedrigen, entsprechend der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit Fig.3.

In dem Diagramm gemäß Fig.3 ist auf der Ordinate die Auagangs-

3 U J3 ü 2 1 / 0 7 7 *

spannung E (mit einem konstanten Eingangssignal E. ) und auf der Abscisse die Zeit abgetragen. Daö Diagramm zeigt eine simulierte Kosinus-Kurve, die einen inversen Wert des Widerstandes zwischen dem Eingang

46 und Masse und somit die Verstärkung des Verstärkers

47 repräsentiert. Die Verstärkung erfolgt der simulierten Kosinus-Funktion durch sequenzielles Öffnen und Schließen ,der Schalter 62-66 an den Zeitpunkten

T -T^„. Zur Zeit T ist der Widerstand zwischen dem O 2U O

Eingang 46 und Masse am größten und sämtliche Schalter 62-66 sind geöffnet. Im Zeitpunkt T^ wird der'Schalter 62 durch die Schaltersteuerung 68 geschlossen« Die Schalter 63,64,65,66 werden jeweils zu den Zeitpunkten Tp, ' T₃, T₄, T₅ geschlossen. Von T₅ bis T_& sind sämtliche Schalter geschlossen und der Widerstand zwischen dem Eingang 46 und Masse ist am kleinsten. Im Zeitpunkt Tg wird der Schalter¹66 durch die Schaltersteuerung 68 geöffnet und die Schalter 65,64,63,62 werden jeweils zu den Zeitpunkten T₇,T_g,T_g und T^₀ geöffnet. Diese Abfolge wird wiederholt, um den Widerstandswert zwischen dem Eingang 46 und Masse entsprechend einer inversen Kosinus-Funktion zu verändern. Die Verstärkung des Verstärkers 47 folgt somit einer Kosinus-Funktion«, Das Ausgangssignal E umfaßt die Summe und Differenz aus dem übertragenen, modulierten Trägersignal am Eingang 44 und dem Signal gemäß der Kosinus-Kurve aus Fig„3. Das Ausgangssignal aus dem Modulator weist ferner die harmonischen Signale auf, die gleich η χ {Prüffrequenz) plus und minus der Grund-oder Zwischenfrequenz sind, wobei η = 1,2,3,... und die Prüffrequenz gleich der Frequenz der Schaltschritte der Schalter 62-66 (d«h. 10 χ Zwischenfrequenz) ist.

Wenn die Prüffrequenz gleich dem Zehnfachen der Ewischen-

3 Γ j 3 8 ? 1 f 0 7 7 L

frequenz wie in der Schaltung gemäß Fig.2 ist, ergibt sich das Ausgangssignal E aus folgender Bezie-

1 1

hung: E = E. (cos(j t + -jr cos 9O t + -τ. cos ll«j t

1 1

+ Tq cos 19^t + -τ-, cos 2Iv; t ...). Die Verwendung einer Prüffrequenz vom Zehnfachen der gewünschten Zwischenfrequenz erfordert fünf Schalter und beseitigt im wesentlichen sämtliche unbequemen harmonischen Signale, die sonst auftreten würden. Es wird besonders darauf hingewiesen, daß eine Prüffrequenz vom 6-,8-, 12-, etc.-fachen der gewünschten Zwischenfrequenz leicht erhalten werden kann, wenn sich das bei einer speziellen Anwendung als wünschenswert erweisen sollte, wobei dann die geeignete Anzahl von Schaltern und entsprechende Abgleichwiderstände in der Schaltung der Fig. 2 vorgesehen sein müssen.

Fig. 4 zeigt eine Hybrid-Koppelschaltung zur Verwendung in dem Prüfoerät nach Fig.l. Die Hybrid-Koppelschaltung isoliert das Ausgangssignal aus dem Bandpassfilter von eiern Eingang des abgeglichenen Modulators 24. Diese Schaltung umfaßt einen Übertragungsverstärker 70 und einen Empiangsverstärker 72. Der Übertragungsverstärker 70 ist: mit. einem Eingang 74 an" den Ausgang des Band— passfilters angeschlossen und mit einem Ausgang 76 an die Übertragungsleitung 18 über einen Widerstand angeschlossen. Der Empfangsverstärker 72 weist zwei Eingänge 80,82 und einen Ausgang 84 auf. Zwei Spannungsteilerwiderstände 85 und 86 sind zwischen die Ausgänge der Verstärker 70 und 7? geschaltet. Der Eingang 80 des Empfangsverstärkers ist direkt mit der Übertragungsleitung 18 verbunden, während der andere Eingang 82 an dem Verknüpfunuspunkt der Spannungsteilerwiderstände 85 und 86 liegt. Der Widerstand 78 beträgt vorzugsweise 600 Ohm und ist an die Leitungsimpedanz angepaßt. Die

w? 1

Widerstände 85 und 86 können jeweils' 10 000 Ohm betragen. Eine derartige HybiUd-Koppelschaltung paßt das Ausgangssignal auf dem Übertragungsverstärker 70 an die Eingänge des Differenzialverstärkers 72 an, so daß das Ausgangssignal aus dem Verstärker 72 Null betragen wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Verstärkers 70.

Selbstverständlich können an der beschriebenen Ausführung! form noch mancherlei Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abgewichen wird.

Insgesamt wurde somit ein Gerät zur Prüfung von Datenmodems beschrieben, die gleichzeitig frequenz-multiplexte Signale übertragen und empfangen können. Datenmodems dieser Art weisen einen Übertrager mit einer diqitalen Dateneingangsschal tung zur Übertragung eines modulier Iren Trägersignals in einem ersten Frequenzband über eine Übertragungsleitung, beispielsweise eine Telefönleitung, auf. Der Modem umfaßt ferner einen parallel zum Übertrager an die Telefonleitung angeschlossenen Empfänger zum Empfang eines modulierten Trägersignals in einem zweiten Frequenzband, zur Demodulierunq des Signals und zur Erzeugung eines digitalen Ausqangssignals auf einer Datenausgangsschaltung·

Das Prüfgerät.· umfaßt einen Prüfsignalgenerator, der an die Dateneingangsschaltung des Modems angeschlossen ist und eine vorbestimmte Prüfsignalfolge dem Übertrager anbietet. Eine Frequenzübertragerschaltung, etwa in der Form eines abgeglichenen Modulators, ist über eine geeignete Hybrid-Koppelschaltung in die Telefonleitung eingeschaltet, um das von dem Modem übertragene Signalzu empfangen, das Signal in das zweite Frequenzband zu

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übertragen und das übertraqene Signal auf die Telefonleitung zu geben. Ein Bandpassfilter ist in Reihe mit dem Ausgang des abgeglichenen Modulators geschaltet und entfernt unerwünschte Signale, wie etwa die harmonischen, aus dem übersetzter! Signal. Das Prüfgerät umfaßt ferner einen Prüfsignal-Analysator, der an den Datenaucqanq des Modems angeschlossen Lst und die Eingangs- und AusqanqssiqnaIe des Modems vergleicht und g Ie Lchzei t ig das Be tr i ebsverhal ten eier Übertrager- und Empfänger te LIe des Modems prüft.

3 (! 3 8 2 1 / η 7 7 L

Claims

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Patentansprüche

(l^/Prüfgerät für einen Datenmodem, der einen übertrager zum Empfang digitaler Daten an .einer Dateneingangsschalturig, zum Modulieren eines Trägersignales in Abhängigkeit von den Daten und zum Übertragen des modulierten Trägersignales innerhalb eines von zwei wählbaren Frequenzbändern über eine Telefonleitung _r sowie einen Empfänger aufweist, zum gleichzeitigen Empfang eines modulierten Trägersignals von einer Telefonleitung innerhalb des anderen wählbaren Frequenzbereiches, der von dem Übertrager nicht benutzt wird und zum Demodulieren des empfangenen Signales, um daraus digitale Daten abzuleiten und ein digitales Ausgangssignal auf einer Datenausqangsschaltung zu erzeugen, mit einem Signalgenerator, der ein vorbestimmtes Datensignal auf die Dateneingangsschaltung des Modems gibt und mit einem an die Datenausgangsschaltung des Modems angeschlossenen Siqnal-Komparator zum Vergleich der Eingangs- und Ausgangssignale hinsichtlich des Betriebsverhaltens des Modems, gekennzeichnet durch einen an den Datenmodem über mindestens eine Telefonlei tunu angeschlossenen Freqxjenzüberträger (24,28,30) zur Auf nahm=? des übertragenen Signals, Übersetzen des Signals in das andere Frequenzband und Abgeben des übersetzten Signals über eine Leitung an den -Empfänger des Modems.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzübertrager einen abgeglichenen Modulator (24) und einen Zwischenfrequenzsignal-Generator (28) aufweist, wobei die Frequenz des Zwischenfrequenz-Signals gleich der Differenz der beiden wählbaren Frequenzbänder ist.

"■? ΓΙ ■: U 7 \ 1 Π 7 7 U
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzübertrager ein Bandpassfilter (30) aufweist, des in Reihe mit dem Ausgang des Modulators (24) geschaltet ist und solche Signale ausblende t, deren Frequenz oberhalb oder unterhalb der jeweils höchsten oder untersten Frequenz in den beiden Frequenzbändern liegt.
4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Eingang des Modulators und der Ausgang des Bandpass-Filters an die Leitung über eine Hybridkopplung (26) angeschlossen ist, um das Ausgangssignal aus dem Filter vom Modulatoreingang zu trennen.
5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator einen Prüfsignal-Generator (20) aufweist, der an die Dateneingangsschaltung des Modems zur Abgabe eines vorbestimmten Datensignals angeschlossen ist, und daß der Signalkomparator einen Prüfsignal-Analyeator (22) aufweist, der an die Datenausgangsschaltung zum Vergleich der Eingangs- und Ausgang&6ignale angeschlossen ist.

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