DE2347146C3

DE2347146C3 - Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung

Info

Publication number: DE2347146C3
Application number: DE2347146A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Ito; Motohisa Nishihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-09-20
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2347146B2; US4045767A; JPS4951801A; DE2347146A1; FR2199904A5; GB1447547A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen wird bei der Ultraschallübertragung codierter Nachrichten oder Daten (Information) ein Teil von diesen durch ein Signal dargestellt das eine bestimmte Frequenz besitzt. Dann ist jedoch die Anzahl der Signale verschiedener Frequenzen sehr groß, wenn zahlreiche verschiedene Nachrichten übertragen werden sollen. Deshalb verwendet eine bekannte Anordnung (vgl. auch unten die Erläuterungen zu Fig. 1) zur Nachrichtenübertragung (US-PS 32 89 152) zwei jeweils durch Schallsignale dargestellte Binärcodes zusammen mit einem weiteren akustischen Signal als Taktsignal für ein auf der Empfängerseite vorgesehenes Schieberegister.

Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die zur Nachrichtenübertragung ohne Nachhall der Ultraschallwellen erforderliche Zeit ziemlich lang wird. Zusätzlich wird die Wahrscheinlichkeit einer Störung der Signale durch Rauschen um so größer, je länger die Übertragungszeit ist.

Eine andere bekannte Anordnung (US-PS 33 36 571) zur Unterwasser-Nachrichtenübertragung verwendet ein Schallsignal zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bits, deren jedes durch ein Binärcodesignal dargestellt ist. Das Schallsignal dient jedoch lediglich zur Unterscheidung von Daten- oder Nachrichtensignalen von Rauschsignalen, so daß sich auch diese bekannte Anordnung nicht grundsätzlich von der zuerst beschriebenen Binärcodes verwendenden bekannten Anordnung unterscheidet

Schließlich ist eine Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung bekannt (US-PS 32 81 766), die in bezug auf den Nullpegel asymmetrische Signale verwendet und einen mit einem Widerstand mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie ausgestatteten Empfänger hat, der die asymmetrischen Spannungssignale in spezifische Stromsignale umwandelt, während

lih

Signale symmetrischen Rauschsignale ausgeschlossen werden.

Keine der bekannten Anordnungen gibt also einen Hinweis auf die Verwendung einer Permutation versdiiedener Frequenzkomponenten zur Darstellung der zu übertragenden Nachrichten, obwohl an sich verschiedene Frequenz-Kombinationssysteme zur Nachrichtenübertragung bekannt sind (Zeitschrift »Frequenz«, Band 5 [1951], Nr. 11/12, Artikel von M. J ä η k e, »Selektivrufverfahren für den Funkverkehr mit beweglichen Stationen«) und Permutationen zur mathematischen Disziplin »Kombinatorik« gehören (»Hütte, Des Ingenieurs Taschenbuch«, Band »Theoretische Grundlagen«, 28. Auflage, Berlin 1955, Seite 62).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung anzugeben, die zahlreiche verschiedene Nachrichten in Ultraschallsignale codiert und die codierten Signale schnell und möglichst ohne Rauschen überträgt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Erfindung ermöglicht also eine Ultraschall-Nachrichten-Übertragungsanordnung, die im Vergleich zu den bekannten Anordnungen mit Binärcodes bei der gleichen Anzahl von Informationselementen mehr verschiedene Nachrichten schneller im wesentlichen ohne Rauschen übertragen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichjo nung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 Signalformen zur Erläuterung einer herkömmlichen Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Sender und einem Empfänger,

F i g. 3 Signalformen zur Erläuterung des Betriebs der in der F i g. 2 gezeigten Anordnung,

F i g. 4 eine Tabelle mit beispielsweisen Nachrichten und zugeordneten Codes, die durch die entsprechenden Frequenzpermutationen dargestellt sind,

Fig. 5 ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Senders, der in der erfindungsgemäßen Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung verwendet wird,
Fig.6 ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Empfängers, der in der erfindungsgemäßen Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung verwendet wird,

F i g. 7 eine Tabelle zur Erläuterung des Betriebs der Decodierer und der Zweifachuntersetzer, die bei den Anordnungen der F i g. 5 und 6 verwendet werden, und

Fig.8 und 9 Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der in den F i g. 5 und 6 gezeigten Sender und Empfänger.

Bei einer herkömmlichen Nachrichten- oder Daten-Übertragungsanordnung sind beispielsweise Frequenzen /ι und /o jeweils Bits »1« und »0« eines Teiles von zu übertragenden Nachrichten zugeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und Ultraschallwellensignale mit Frequenzen f\ und /o werden in Wasser mit konstanter Periode ausgesandt Die übertragenen Wellen (Ultraschallsignale) interferieren miteinander aufgrund der Reflexionen am Boden und an der Oberfläche des Wassers oder an auf dem Wasser schwimmenden Objekten während der Ausbreitung durch das Wasser, so daß die Nachhalieffekte auftreten. Folglich hat jedes ein Bit eines Teiles einer codierten Nachricht darstellendes Ultraschallsignal, das beim Empfänger empfangen

dargestellt ist Die empfangenen Signalwellen werden frequenzmäßig in f\ und /o getrennt, um die ursprünglichen Nachrichten zu überdecken. Auf diese Weise wird die Nachrichtenübertragung durchgeführt Um in diesem Fall jedoch einen Nachhalleffekt auszuschließen, ist es erforderlich, jedes Bit des ültraschallsignals auszusenden, nachdem die nacheilende Nachwirkung des gerade vorhergehenden Ultraschallsignals aufgehört hat Bei dieser Übertragung ist jedoch eine lange Zeitdauer erforderlich, um die gesamten Daten zu übertragen. Dies wird im folgenden näher erläutert. Die Nachhallzeit hängt von der Übertragungsumgebung ab. Unter Bedingungen, bei denen die Nachhallzeit ungefähr 80 ms beträgt, ist eine Zeit von ungefähr 100 ms erforderlich, um jedes Bit einschließlich einer Toleranzzeit zu übertragen. Demgemäß ist bei diesem Fall eine Sekunde erforderlich, um vollständig ein Nachrichtenteil aus zehn Bits zu überdecken. Auf diese Weise wird eine beträchtliche Zeit zur Nachrichtenübertragung benötigt, so daß der sich daraus ergebende Nachteil darin liegt, daß die Geschwindigkeit der Nachrichtenübertragung niedrig ist Je größer weiterhin die Anzahl oder der Betrag der Nachrichten sind, desto größer ist die Anzahl der Bits. Wenn deshalb die Nachrichten »zunehmen«, dann nimmt ebenfalls die Übertragungszeit zu. Weiterhin nimmt die Wahrscheinlichkeit, daß die Nachrichten durch Rauschen beeinflußt werden, proportional mit der Übertragungs- oder Sendezeit zu.

/„/„_!... (Jx Permutation von π Frequenzsignalen /ι, h, ■ ■ -, fn dargestellt wird, dann können n\ Nachrichtenteile durch die gesamte Permutation dargestellt werden, da die Anzahl der Permutationen von η verschiedenen Objekten nl beträgt In diesem Fall entspricht jede Permutation der Ordnung der Übertragung. Beispielsweise werden Signale der Frequenzen /„, f„-\,..., 4 /i nacheinander in dieser Reihenfolge bei der Übertragung des Nachrichtenteiles übertragen, das durch eine Frequenzpermutation von f„f„-\ ... hf\ dargestellt ist. Die n\ codierten Daten sind die folgenden:

/ii-1> Jn

(D

J nt Jn-I

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Falles näher erläutert, bei dem 24 Nachrichten oder Daten zu übertragen sind, die entsprechend der Permutation der vier verschiedenen Frequenzsignale f\, fi, h und /4 codiert sind.

Die F i g. 2, die eine erfindungsgemäße Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung zeigt, weist einen Sender auf mil einem Permutationscodierer 1, einem Tastzeitgeber 2, einem Sendesteuerglied 3 und einem Wellensender oder -strahler TR. Ein Empfänger besteht aus einer Frequenztrennstufe 4, einem Folgesteuerglied 5, einem Tastzeitgeber 6 und einem Wellenaufnehmer

RE, DuD₂ D₂* sind 24 Nachrichten oder Daten, die

durch die jeweiligen Codes dargestellt sind, die in Übereinstimmung mit der Permutation der Frequenzsignale fu /2, h und U (F i g. 4) zusammengesetzt sind.

Der Betrieb der in der Fig.2 dargestellten Anordnung wird im folgenden anhana der F i g. 3 näher erläutert. Wenn eine Nachricht Eh übertragen wird, dann wird die Nachricht Eh in den Permutationscodierer 1 eingespeist, um in einen Permutationscode /1/3/4/2 umgewandelt zu werden, wie dies in Fig.4 dargestellt ist Nach der Bestimmung desFrequenzpermutationscodes liefert der Tastzeitgeber 2 mit konstantem Intervall eine Folge von Tastsignalen. Die Tastsignale betätigen das Sendesteuerglied 3 in Übereinstimmung mit dem Frequenzpermutationscode, und ein frequenzmoduliertes Ultraschallwellensignal wird vom Wellensender 77?

übertragen. Die Nachricht Eh ist mit (a) in Fig.3 bezeichnet Der in der F i g. 3 gezeigte Permutationscode (a) wird unter der Steuerung der Tastsignale frequenzmoduliert, die im Diagramm (b) der Fig.3 gezeigt sind und vor der Übertragung vom Tastzeitgeber 2 erzeugt werden.

Wenn die im Diagramm (c) der F i g. 3 übertragene Welle (Ultraschallwellensignal) durch den Wellenaufnehmer RE empfangen wird, dann wird es mittels der Frequenztrennstufe 4 in Komponenten f\, h, h und £ zerlegt, und diese Komponenten werden mit den Tastsignalen vom Tastzeitgeber 6 zusammengebracht Das Folgesteuerglied 5 erfaßt die Reihenfolge des Empfangs der Komponenten /Ί bis /₄, und die übertragenen Daten werden entsprechend dem Ergebnis der Erfassung gespeichert. Wie oben beschrieben wurde, hat jedes empfangene Signal eine nacheilende Nachwirkung aufgrund des Nachhalles. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann jedoch die Nachwirkung ausgeschlossen werden, da die im empfangenen Signal enthaltenen Komponenten f\ bis /4 durch die Frequenztrennstufe 4 getrennt werden, und da die Reihenfolge des Empfangs der Komponenten durch das Folgesteuerglied 5 erfaßt wird, um einen Frequenzpermutationscode zu erhalten.

Im folgenden wird ein genaues Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Fig.5 und 6 näher erläutert:

Fig.5 zeigt einen Sender in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig.5 besteht eine Permutationsleitung 11 aus Leitungen T\ bis 74, und eine Frequenzleitung 12 besteht aus Leitung Fi bis F4, wobei die Permutationsleitung 11 und die Frequenzleitung 12 so angeordnet sind, daß sie eine Matrix für einen Permutationscodierer 1 bilden. Die in der F i g. 4 gezeigten Frequenzpermutationscodes können durch Verbindung der Leitungen an den Kreuzungspunkten zwischen einer Zeile und einer Spalte dargestellt werden. Der Tastzeitgeber 2 umfaßt einen Eingangsanschluß 201 für Ansteuerimpulse, eine monostabile Schaltung 202 (Monoflop), ein Flipflop 203, einen Taktimpulserzeuger 204, ein UND-Glied 205, einen 3-Bit-Binärzähler 206, einen 3-Leitungs-6-Leitungs-Decodierer 207 aus einem Logik-Glied, wie beispielsweise einem SN74156-Glied, hergestellt durch die Firma

bo Texas Instruments Incorporated, und einen Inverter, der die Ausgangssignale du d₂ und c/₃ des Binärzählers 206 empfängt, um logische Ausgangssignale ei bis e6 zu erzeugen, wie diese in F i g. 7 dargestellt sind monostabile Glieder (Monoflops) 2OS bis 212, die durch die

b5 Ausgangssignale e2 bis ee angesteuert sind, um Impulse g\ bisg% undymit konstanten Impulsbreiten zu erzeugen, wobei die Impulse g\ bis g* als »Zeittastsignale« bezeichnet werden, ein ODER-Glied 2i3 und einen

Rückstellanschluß 214. Das Sendesteuerglied 3 umfaßt Verstärker 301 bis 304, Oszillatoren 305 bis 308, die Signale vorbestimmter Frequenzen f - U erzeugen, und Relais 309 bis 312. Der Wellensender TR ist mit den Relais 309 bis 312 verbunden. =,

In Fig. 6 ist ein Empfänger eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellt, der aufweist den Wellenaufnehmer RE. die Frequenztrennstufe 4, das Folgesteuerglied 5 und den Tastzeitgeber 6. Die Frequenztrennstufe 4 umfaßt einen in Verstärker 401, um das empfangene Signal m vom Wellenaufnehmer RE zu verstärken, Bandpaßfilter 402 bis 405, um wahlweise Signale mit vorbestimmten Frequenzen f\ bis f« zu leiten, Fühler 406 bis 409.und Pegeifühiergüeder 410 bis 413, um Ausgangssignaie zu i^r> erzeugen, d. h. um das Vorliegen von Signalen zu erfassen, wenn die Pegel der Ausgangssignale Πι bis n₄ der Fühler 406 bis 409 die vorbestimmten Pegel V_it bis V₅₄ überschreiten (gewöhnlich haben die Pegel V₅, bis Vj4 den gleichen Wert). Das Folgesteuerglied 5 umfaßt >o Flipflops 501 bis 504, monostabile Glieder (Monoflops) 505 bis 508, eine Frequenzleitung 509 aus Leitungen F, bis F₄, eine Permutationsleitung 510 aus Leitungen Γι bis F₄, eine Permutationsleitung 510 aus Leitungen Ti bis T₄, Servomanipulatoren-J-K-Flipflops 511Fbis 514F 521F r, bis 524F, 531Fbis 534F und 541Fbis 544F, wobei die JK-Flipflops (beispielsweise das Flipflop 7473, hergestellt durch die Firma Texas Instruments Incorporated) so arbeiten, daß beispielsweise bei einer zeitlichen Übereinstimmung des Impulses g\ in der Leitung Fi mit in dem Zeittastsignal ei in der Leitung Ti das am Kreuzungspunkt gelegene JK-Flipflop 51IF angesteuert wird, um ein Ausgangssignal »1« an seinem Anschluß Q zu liefern. Weiterhin sind vorgesehen NICHT-Glieder oder Inverter 511/ bis 514/, 521/ bis 524/, 531/bis 534/und 541/bis 544/, und Anzeigelampen 511Lbis514L,521Lbis524L,531Lbis534Lund541Lbis 544L, um die zugeordneten ]K-Flipflops anzuzeigen. Der Tastzeitgeber 6 umfaßt ein ODER-Glied 601, ein UND-Glied 602, einen Taktimpulserzeuger 603, einen ad Frequenzteiler 604 aus mehreren Flipflops, einen 3-Bit-Binärzähler 605, einen Decodierer 606, ein Monoflop 607, ein ODER-Glied 608 und einen Rücksetzanschluß 609. Der Binärzähler 605 und der Decodierer 606 entsprechen jeweils dem Binärzähler 206 und dem Decodierer 207 (F i g. 5). Die Ausgangssignale ei bis e₄ des Decodierers 606 werden in die Leitungen Ti bis T₄ der Permutationsieitung 510 eingespeist, während das übrige Ausgangssignal es des Decodierers 606 in das Monoflop 607 eingespeist wird.

Die Schwingungsfrequenz des Taktimpulserzeugers 603 beträgt die 16fache Frequenz der Schwingungsfrequenz des Taktimpulserzeugers 204 im Sender, und die Frequenz des Erzeugers oder Generators 603 wird auf Vie durch den Frequenzteiler 604 verringert, um in den Binärzähler 605 eingespeist zu werden.

Im folgenden wird der Betrieb des in der F i g. 5 dargestellten Senders und des in der F i g. 6 dargestellten Empfängers näher mit Hilfe der Fig.8 und 9 erläutert

Zunächst wird auf die F i g. 5 und 8 Bezug genommen, die den Sender und das zugeordnete Zeitdiagramm darstellen.

Die zu übertragenden Nachrichten werden in den Permutationscodierer 1 entsprechend einer Codetabelle eingegeben, die in F i g. 4 gezeigt ist Wenn beispielsweise die gewünschte Nachricht D\ beträgt, dann ist der entsprechende Frequenzpermutationscode durch

gegeben, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Demgemäß sind die Leitungen F,, F₂, Fj und F₄ der Frequenzleitung 12 jeweils mit den Leitungen T₁, T₁, Tj und T₄ verbunden. Sodann wird ein Rücksetzsignal (Impuissignal) in den Rücksetzanschluß 214 eingespeist. Das Flipflop 203 und der Binärzähler 206 werden gelöscht, so daß ihre Ausgangssignale zu »0« werden. Folglich werden die Taktinipulse vom Taktimpulserzeuger 204 durch das UND-Glied 205 gesperrt, so daß die Ausgangssignale des Decodierers 207 gegeben sind durch c\ = »1« und e2 bis ei, = »0«. Dies bedeutet eine Bereitschaftsstellung. Nur während des Betriebsbeginns wird das Rücksetzsignal in den Rücksetzanschluß 214 eingespeist; danach wird der Ausgangsimpuls j des Monoflops 212 als Rückseizsignai eingespeist

Wenn ein Ansteuerimpuls in den Eingangsanschluß 201 in Bereitschaftsstellung eingespeist wird, dann erzeugt das Monoflop 212 einen Ausgangsimpuls a konstanter Impulsdauer, um das Flipflop 203 einzustellen. Danach ist das Ausgangssignal b des Flipflops 203 ein »1 «-Signal, so daß die Taktimpulse C vom Taktimpulserzeuger 204 durch das UND-Glied 205 verlaufen, um in den Binärzähler 206 eingespeist zu werden. Die Ausgangssignale d\, cfe und d) des Binärzählers 206 verändern sich in den Zeitpunkten der nacheilenden Flanken der Taktimpulse C, so daß sich die Ausgangssignale ei bis ee des Decodierers 207 ebenfalls in diesen Zeitpunkten verändern. Die Ausgangssignale e2 bis e_fc des Decodierers 207 werden jeweils durch die Monoflops 208 bis 211 in Zeittastsignale g\ bis gt, mit vorbestimmten Perioden At umgewandelt, welche Signale dann in die Leitungen Ti bis T₄ der Permutationsleitung 11 eingespeist werden. Im Zeitpunkt ii wird das Zeittastsignal g\ des Monoflops 208 in die Leitung T, der Permutationsleitung 11 eingespeist. Da die Leitung Ti mit der Leitung Fi der Frequenzleitung 12 verbunden wurde, wird das Zeittastsignal g\ zum Verstärker 301 gespeist. Der Verstärker 301 verstärkt das Signal g\ auf einen derartigen Pegel, um das Relais 309 anzusteuern, und das verstärkte Signal schaltet das Relais 309 ein. Folglich wird das Signal h mit einer Frequenz /Ί vom Oszillator 305 zum Wellensender TR ausgesandt, so daß das Ultraschallwellensignal / übertragen wird. Auf ähnliche Weise werden Ultraschallwellensignale mit Frequenzen /ί, 4 h und Z₄ mit jeweils einer Zeitdauer At vom Wellensender TR in Zeitpunkten k. f3 und u entsprechend zu den Zeittastsignalen gi bis gt, ausgesandt Die Sende- oder Übertragungsperiode der Ultraschallwellensignale mit Frequenzen f\ bis Z₄ (Zeitintervalle zwischen fi und f2, ti und ti usw.) ist durch die Periode des Taktimpulssignals C und deshalb im Zusammenhang mit der Zeit A t bestimmt. Im Zeitpunkt fs beträgt das Ausgangssignal es des Decodierers 207 »1«, und das Monoflop 212 ist angesteuert Der Ausgangsimpuls des Gliedes 212 löscht dann das Flipflop 203 und den Binärzähler 206. Folglich werden die Taktimpulse C durch das UND-Glied 205 gesperrt, und die Ausgangssignale d\ bis d% des Binärzählers 206 werden alle zu »0«-Signalen umgekehrt, so daß das Ausgangssignal ei des Decodierers 207 ein »1 «-Signal ist, während die übrigen Ausgangssignale es bis ee »0«-Signale sind. Dies ist eine Bereitschaftsstellung, und diese wird beibehalten, bis der nächste Ansteuerimpuls in den Eingang 1 eingespeist wird.

Im folgenden wird auf die F i g. 6 Bezug genommen, die den Empfänger zeigt, der ein derartiges übertragenes Ultraschallwellensignal empfängt und die ursprünglichen Nachrichten wiedergibt und ebenfalls auf die

F i g. 9, die das zugeordnete Zeitdiagramm zeigt Der Betrieb des Empfängers wird im folgenden mit Hilfe des Zeitdiagrammes näher erläutert:

Es wird angenommen, daf3 der Wellenaufnehmer RE ein Ultraschallweilensignal mit einer Frequenzpermuta- > :ion empfängt, wie diese im Diagramm (i) der Fig. 8 ge/iigi ist. Wie oben beschrieben wurde, ist die Signalform des empfangenen Signals m etwas gestört und hat einen nacheilenden Nacheffekt, der auf einem Nachhall beruht. Das empfangene Signal m wird durch die Bandpaßfilter 402 bis 405 in Komponenten mit Frequenzen /Ί, /j, h und U zerlegt, und die Komponenten werden dann durch die Fühler 406 bis 409 erfaßt. In den Zeitpunkten tu ti, h und U, wenn die Pegel der Ausgangssignale r>\ bis n₄ der Fühler 406 bis 409 die vorgewählten Pegel V₅₁ bis V₅₄ der Ausgangssignale der Pegelfühler 410 bis 413 überschreiten, sind die Flipflops 501 bis 504 jeweils eingestellt. Während der Anstiegszeiten der Setz- oder Stell-Ausgangssignale p\ bis p* der Flipflops 501 bis 504 sind die Monoflops 505 bis 508 angesteuert, um Impulse q\ bis q* konstanter Zeitdauer r,, zu erhalten. Der übertragene Frequenzpermutationscode kann durch Erfassung der Impulse φ bis <j4 erfaßt werden.

Im Zeitpunkt r. arbeitet der Decodierer 606 so, als ob 2> er in Bereitschaftsstellung ist, und das Ausgangssignal ei des Decodierers 606 ist ein »1 «-Signal. Demgemäß sind die Eingangssignale an den Anschlüssen K der IK-Flipflops 5UF bis 514F »0«-Signale, während die Eingangssignale an den Anschlüssen /der JK-Flipflops jo 51 lFbis514F»l«-Signale sind. Von diesen JK-Flipflops ist das Flipflop 51IF durch den Impuls g\ angesteuert, um an seinem Anschluß Q ein «!«-Ausgangssignal zu erzeugen. Deshalb ist die Anzeigelampe 51IL beleuchtet, η

Andererseits wird der Ausgangsimpuls p-, des Flipflops 501 über das ODER-Glied 601 in das UND-Glied 602 eingespeist. Demgemäß werden die Taktimpulse C vom Taktimpulserzeuger 603 in den Frequenzteiler 604 eingespeist so daß ein Ausgangssignal da des Teilers 604 m> eine Frequenz hat, die '/ιβ der Frequenz des Taktimpulssignals C entspricht. Das Ausgangssignal do wird dann in den Binärzähler 605 eingespeist, der die nacheilenden Flanken der im Ausgangssignal do enthaltenen Impulse zählt, so daß sich die Ausgangssi- 4ϊ gnale des Zählers 605 entsprechend den gezählten Inhalten verändern, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Abhängig von den Ausgangssignalen des Binärzählers 605 verändern sich die Ausgangssignale ei bis e& des Decodierers 606, wie dies ebenfalls in F i g. 7 dargestellt ist.

Auf diese Weise werden die Bereitschaftszeiten für die jeweiligen Leitungen (Flipflops 511Fbis 514F, 521F bis 524F, 531F bis 534F und 54IF bis 544FJ der Permutationsleitung 510 entsprechend den Zeittastsignalen ei bis at des Decodierers 606 eingestellt Wenn einer der Ausgangsimpulse q\ bis q*, beispielsweise der Impuls qi des Monoflops 505, eingespeist wird und die Leitung Γι in Bereitschaftsstellung ist, dann wird das Flipflop 51IF angesteuert, um an seinem Ausgangsan-Schluß Qein »!«-Ausgangssignal zu erzeugen. In Fig. 6 ist der Fall dargestellt in dem die Flipflops 51 IF, 522F, 533Fund 544Fangesteuert sind, um die Anzeigelampen 511L, 522Z, 533L und 544L zu beleuchten. Aus diesen Lampen geht hervor, daß die übertragene Nachricht eine Permutation /1/2/3A besitzt und die dem Permutationscode entsprechende Nachricht D\ kann aus der in der F i g. 4 gezeigten Tabelle identifiziert werden.

Wi.-nn danach das Ausgangssignal e% des Decodierers 60b ein »1 «-Signal ist, dann ist das Monoflop 607 angesteuert, um einen Ausgangsimpuls j konstanter Zeitdauer zu erzeugen. Der Ausgangsimpuls j wird über das ODER-Glied 608 zu den Flipflops 501 bis 504, ik-m Frequenzteiler 604 und dem Binärzähler 605 gespeist, so daß sie zurückgestellt sind, um in Bereitschaftsstellung zu bleiben, bis das nächste Signal m empfangen wird. Die Zeitdauer des Ausgangsimpulses./' ist lange genug bestimmt, um einen Nachhalleffekt der empfangenen Welle mauszuschließen.

Wie oben beschrieben wurde, werden bei der vorliegenden Erfindung Signale verschiedener Frequenzen, bei denen ein Signal zeitlich um ein kleines Intervall von ungefähr V100 der Zeitdauer des Nachhalles von einem anderen Signal entfernt ist, entsprechend den vorbestimmten Frequenzpermutationen codiert und übertragen, so daß die für die Nachrichtenübertragung erforderliche Zeit ohne Beeinflussung durch Nachhalleffekte beträchtlich verringert werden kann.

Darüber hinaus können bei der vorliegenden Erfindung n\ verschiedene Nachrichten durch Verwendung von η verschiedenen Frequenzen codiert werden, und dies unterscheidet sich von herkömmlichen Anordnungen, bei denen die Anzahl der Nachrichten von der Anzahl der Bits abhängt. Auf diese Weise kann die Übertragungszeit verkürzt werden. Insbesondere können mit der herkömmlichen Anordnung 4096 Nachrichten codiert werden, wenn 12 Bits verwendet werden, aber die Übertragungszeit wächst proportional mit der Anzahl der verwendeten Bits an. Andererseits können bei der vorliegenden Erfindung 7! (= 5040) Nachrichten codiert werden, wenn 7 verschiedene Frequenzen verwendet werden, und die Übertragungszeit kann im Vergleich zu der bei herkömmlichen Anordnungen erforderlichen Übertragungszeit verringert werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die vorliegende Erfindung auf einen Fall angewendet, in dem 24 Nachrichten mit vier verschiedenen Frequenzen /, bis U übertragen werden. Es ist jedoch offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall angewendet werden kann, in dem n\ Nachrichten codiert und mittels η verschiedenen Frequenzen f\ bis /„übertragen werden.

Weiterhin wird bei dem in der F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel das empfangene Signal frequenzmäßig getrennt, und die Folge der zerlegten Frequenzkomponenten wird zeitmäßig mit den Zeittastsignalen erfaßt, die vom Tastzeitgeber erhalten werden. Im Empfängerteil kann jedoch die Empfangsreihenfolge der Frequenzkomponenten ohne Verwendung von ^•CitiaStSigfiaiCn ciiaui wcTucü. uciSpiCiSVf'CiSS ιίαϊϊΠ £ΪΠ Zähler für diesen Zweck verwendet werden. Insbesondere wird der Zähler durch die erste empfangene Frequenzkomponente und den Zeitunterschied zwischen dieser Komponente und der als nächsten empfangenen Komponente gestartet so daß die Reihenfolge unterschieden werden kann.

Zusätzlich ist der in Fig.6 gezeigte Empfänger so ausgelegt, daß er synchron mit dem ersten empfangenen Signal betrieben ist wenn der Empfänger in Bereitschaftsstellung ist Jedoch kann der Beginn jeder Nachricht auch dadurch angezeigt werden, daß die Frequenz des ersten übertragenen Ultraschallwellensignals zur Synchronisierung konstant gemacht wird

Wie oben beschrieben wurde, wird bei der vorliegenden Erfindung jedes Nachrichtenteil durch ein Ultra-

schallsignal aus mehreren Frequenzen dargestellt, die entsprechend einer bestimmten Frequenzpermutation von vorbestimmten Frequenzpermutationen vorgewählter Frequenzen angeordnet sind. Deshalb kann die Nachrichtenübertragungszeit ohne Nachhalleinfluß beträchtlich verringert werden, und da die Übertragungszeit verkürzt ist, ist die Übertragungsanordnung gegenüber Rauschen weniger empfindlich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung, mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung mehrerer verschiedener Ultraschall-Frequenzkomponenten, mit einer zweiten Einrichtung zur Umwandlung einer zu übertragenden Nachricht in ein aus den mehreren Ultraschall-Frequenzkomponenten zusammengesetztes Ultraschallwellensignal und mit einer dritten Einrichtung, die das Ultraschallwellensignal in ein Übertragungsmedium sendet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschallwellensignal die Ultraschall-Frequenzkomponenten (f\, /₂, Z₃, /i) in einer der zu übertragenden Nachricht entsprechenden Permutation enthält

2. Anordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (1) wenigstens vier verschiedene Ultraschall-Frequenzkomponenten (f\, 4 4 /i) erzeugt

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Ultraschall-Frequenzkomponenten nacheinander in Zeitintervallen übertragbar sind.