DE2658957A1

DE2658957A1 - Detektorschaltung fuer den traeger bei digitaler datenuebertragung

Info

Publication number: DE2658957A1
Application number: DE19762658957
Authority: DE
Inventors: Lawrence Eugene Svelund
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1977-09-08
Also published as: US4068174A; GB1518642A; IT1118016B; CA1072640A; AU508787B2; FR2343376B1; AU2289977A; FR2343376A1

Description

Detektorschaltung für den Träger bei digitaler Datenübertragung

Die Erfindung betrifft eine Detektorschaltung für den Träger bei digitaler Datenübertragung durch Frequenzumtastung bzw. Phasenumtastung in einer Empfängerschaltung, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 571 712 beschrieben ist.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung soll die Anwesenheit oder Abwesenheit einer modulierten Trägerwelle festgestellt werden, und die Erfindung betrifft insbesondere Detektorschaltungen für durch digitalisierte binäre Signale modulierte Trägerwellen, wie sie beispielsweise in beiden Übertragungsrichtungen über Modems übertragen werden.

Träger-Detektorschaltungen sind allgemein bekannt. In den meisten Fällen sind die bekannten Schaltungsanordnungen relativ einfache Detektoren, die die Modulation ausfiltern und dadurch ein elektrisches Potential liefern, das eine Anzeige für den aufgenommenen Träger darstellt. Häufig ist die Funktion einer solchen Schaltung auf ein einziges Modulationsprodukt, beispielsweise auf den Zeichenschritt beschränkt, wodurch der Einfluß von Störungen oder von Rauschen verringert werden kann. Beispiele einer derartigen digitalen Demodulation und Aussiebung des Trägers finden sich in folgenden US-Patentschriften: 3 548 328, 3 600 680 und 3766 479.

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!Die beiden erstgenannten Patentschriften sind auf eine digitale FM-Diskriminatorschaltung unter Verwendung von Zählschaltungen ι für die Demodulation der Signalwelle für die dadurch übertragene ¹ Information gerichtet. Während vorbestimmter für die übertragung von Information und die Ableitung von Steuersignalen zum Betrieb ;solcher Zähl- und Auswertschaltungen vorgesehener Intervalle werden Taktimpulszüge gezählt. Die dort verwendeten Bauelemente sind von üblicher Art und können in Trägerdetektorschaltungen eingesetzt werden, jedoch abgesehen von der sich dabei ergebenden ■Demodulation des vom Träger mitgeführten Signals arbeitet keine ;der beiden Schaltungen als Trägerdetektor.

Die letztgenannte US-Patentschrift 3 766 479 ist auf eine Träger- { detektorschaltung gerichtet und berücksichtigt das durch Rauschen ! und Störungen verursachte Problem. Die hier beschriebene Schal- ! tungsanordnung verwendet jedoch zur Trennung von Störsignalen Rauschen vom Nutzsignal Filterschaltungen und läßt das Signal mitsamt den Störsignalen an einen mit Frequenzumtastung arbeitenden Empfänger durch, wo die Störungen beim Demodulationsverfahren immer noch Schwierigkeiten bereiten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die hier nur indirekt angesprochenen Probleme und die sich im weiteren Verlauf der Beschreibung offenbarten Schwierigkeiten durch elektronische logische Schaltungen ausgeräumt, die nach dem Prinzip arbeiten, daß ein phasen- oder freguenzmoduliertee Datensignal nach Durchlaufen eines Bandpasses und nach Amplitudenbegrenzung überwiegend übergänge zwischen Zeichen- und Trennschritten innerhalb bestimmter Grenzwerte aufweist, während viele durch Störungen verursachte übergänge außerhalb dieser Grenzen liegen werden.

Die Empfängerschaltung weist eingangsseitig ein Bandfilter, eine Verstärkerstufe und eine Amplitudenbegrenzerstufe auf. Alle Signal übergänge und ein Teil der Störungen werden durch diese Stufen weitergeleitet, doch wird ein großer Teil der Störungen in dieser

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Eingangsschaltung ausgesiebt oder mindestens beträchtlich gedämpft. Die Signalübergänge werden einer Zählschaltung zugeleitet, ider gleichzeitig durch eine mehrstufige Steuerschaltung ein Taktimpulszug zugeführt wird, dessen Impulsfrequenz relativ größer als die Wiederholungsfrequenz der Signalübergänge ist, j Zwischen den eingangs zugeführten übergängen zählt der Zähler bis angenähert (F χ T) - (N + 1) wobei
F die Taktfrequenz,

T die Zeit zwischen den übergängen und N die Anzahl der Stufen in der Steuerschaltung ist.

Unter der Annahme einer Phasenkontinuität beim Umschalten haben ,die Datenübergänge bei Frequenzmodulation oder Phasenmodulation (im Idealfall) Abstände, die einem von zwei Zeitintervallen T₁ und Τ. entsprechen. Läßt man eine gewisse Toleranz für Störungen, Rauschen und Verzerrungen zu, dann werden alle übergänge des aufgenommenen Signals, die Abstände von entweder T₁ + K. oder T, + K, aufweisen, wobei K₁ und K„ Konstante sind, die vom übertragungsimedium bzw. dem idealen Übergangsabstand abhängen. D.h., in einem relativ ruhigen Kanal mit geringer Verzerrung wären K₁ undK, " :kleine Prozentsätze von T₁ und T-, während für einen gestörten iund/oder stark verzerrten Kanal höhere Werte erforderlich wären. Die Taktfrequenz F wird dabei so gewählt, daß 1/F viel kleiner ist IaIs der kleinste Abstand zwischen den übergängen. Die durchzuführenden Zählungen werden durch die Formel (F χ T) - (N + 1) defi-Iniert, wobei T die kleinsten und größten Abstände (T₁ + K₁ und '^T2 ί ^K2^ zwischen Übergängen sind. Wenn der Zeitabschnitt zwischen Izwei beliebigen übergängen innerhalb dieser Grenzwerte liegt, dann jzeigt die Schaltung an, daß dieses Intervall in Ordnung ist, so {daß ein weiterer Zähler um einen Zählerschritt weitergeschaltet wird. Ist das Intervall jedoch nicht in Ordnung, dann wird ein zweiter Zähler um η Zählschritte zurückgestellt. Die Anwesenheit 'eines Trägers wird dann angezeigt, wenn der zweite Zähler den Zählerstand 2 ~ erreicht hat, wobei η die Anzahl der Stufen des !zweiten Zählers ist. Der zweite Zähler zählt dabei fortlaufend

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bis zum maximalen Zählerstand von (2ⁿ - 1), wenn weitere übergänge mit richtigem Abstand festgestellt werden. Anschließend j kann eine Anzahl von übergängen mit falschen Abständen auftreten, ohne daß sich dabei ein Absinken der elektrischen Spannung ergibt, die eine Anzeige für einen Träger liefert. Man sieht, daß die logische Schaltung eine integrierende Wirkung in der Weise aufweist, daß gelegentliche impulsartige Störungen und/oder I zeitweise auftretende übermäßige Verzerrungen des Datensignals die Feststellung, daß ein Träger vorhanden ist, nicht ändern werden. Andererseits können auch eine Reihe von übergängen mit !richtigen Abständen auftreten, wenn keine Nachricht aufgenommen wird, ohne daß dadurch die Amplitude für die Feststellung des Trägers ansteigt.·

'Außerdem wird erfindungsgemäß das in dem Signal enthaltene Rauschen, wie es vom Bandfilter und Amplitudenbegrenzer durchgelassen wird, vom Rest der Empfangsschaltung durch eine Anordnung isoliert, in der die Trägerdetektorschaltung zur Steuerung benutzt wird, und nur örtlich erzeugte Taktimpulse nach dem zweiten Zähler durchgelassen werden.

Damit die vorliegende Erfindung mit Erfolg in die Praxis umgesetzt werden kann, wird anschließend in Verbindung mit den bei- ; gefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin- ■ dung beschrieben. '

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Empfangsschaltung j

für phasenmodulierte Impulse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Impulsdiagramme, die dem Verständnis der Ar- !

beitsweise der Empfangsschaltung dienen,

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Fig. 3 ein Blockschaltbild der Trägerdetektorschaltung

gemäß der Erfindung und

Fig. 4 Impulsdiagramme, die dem besseren Verständnis

der Trägerdetektorschaltung gemäß der Erfindung dienen.

Ein Blockdiagramm unter Verwendung der Trägerdetektorschaltung gemäß der Erfindung zeigt Fig. 1. Eine Zweidraht-Übertragungsleitung, auf der binäre phasenmodulierte Signale ankommen, ist an zwei Eingangsklemmen 10 und 12 angeschlossen. Eine Analogstufe 14 mit einer Reihenschaltung eines Bandfilters 16 und einer Begrenzerstufe 18 ist an den Eingangsklemmen 1O₇ 12 angeschlossen. Ausgangsseitig ist die Begrenzerstufe an einer Trägerdetektorschaltung 20 mit den Eingangsklemmen 22 und 24 und parallel dazu an einer bistabilen Kippschaltung 26 angeschlossen, in der das Analogsignal als Rechtecksignal regeneriert wird. Eine durch einen Haupttaktgenerator 30 angesteuerte Taktimpulsschaltung 28 liefert die der Rückstellung der Kippschaltung 26 dienenden Taktimpulse. In der Rückstelleitung der Kippschaltung 26 ist eine Inverterstufe 32 eingeschleift, obgleich an sich solche Taktimpulsschaltungen auch Ausgangsleitungen mit komplementären Ausgangsimpulsen !aufweisen. Die Q-Ausgangsklemme der Kippschaltung 26 ist einmal unmittelbar und zum zweiten mittelbar über eine SchieberegisteriVerzögerungsschaltung 36 mit einem Exklusiv-ODER-Glied 34 verbunden, wobei die Fortschaltung der Schieberegister-Verzögerungsschal·· tung durch eine von der Taktimpulsschaltung 28 abgeleitete Taktim-

ϊ '^Λ

!pulsfolge gesteuert wird. Die Verzögerungsschaltung 36 liefert eine !Verzögerung um 1 Bit. Im vorliegenden Fall beträgt die Taktimpulsifrequenz 64 je Bit. Andere Taktimpulsfrequenzen lassen sich für !die vorliegende Anwendung einsetzen. Die vom Exklusiv-ODER-Glied 34 kommende Ausgangsleitung ist über ein UND-Glied 42 mit einem -Aufwärts-Abwärtszähler 40 gekoppelt. Die Abwarts-Zählklemme des Zählers ist an der Ausgangsleitung eines weiteren UND-Gliedes 44 angeschlossen, dessen eine Eingangsleitung über eine Inverter-

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j * AO'

j stufe 46 am Ausgang des Exklusiv-ODEK-Gliedes 34 angeschlossen ist. Der Aufwärts-Abwärtszähler 40 ist über UND-Glieder 54 bzw. 56 mit der Datenausgangsklemme 50 verbunden, während die Daten- |ausgangsklemrae 52 an Masse liegt. Andere elektrische Anschlüsse !sind an einzelnen Stufen des Aufwärts-Abwärtszählers 40 angeschlossen und führen nach dem UND-Glied 54, so daß dessen Ausgangssignal anzeigt, wenn nicht lauter Einsen vorliegen. Dieses Ausgangssignal wird über den zweiten Eingang des UND-Gliedes ! 42 dem Aufwärtszähleingang des Aufwärts-Abwärtszählers 40 zugeleitet. In gleicher Heise ist das UND-Glied 56 über den zweiten Eingang des UND-Gliedes 44 mit dem Abwartszähleingang verbunden und liefert dann ein Signal, wenn nicht lauter Nullen vorliegen. Die Datenausgangsklemme 50 ist über ein UND-Glied 58 mit der Taktimpulsschaltung 28 verbunden und synchronisiert damit mindestens eine Taktimpulswelle mit den Ausgangsdaten, so daß an den Taktimpulsausgangsklemmen 60 und 62 eine synchronisierte Taktimpulsfolge auftritt. Ein Leitung 64 führt von der Taktimpulsschaltung 28 an die Voreinstellklemme des Aufwärts-Abwärtszählers 40 und liefert einen Taktimpulszug für die Voreinstellung des Zählers auf einen vorbestimmten Zählerstand am Ende einer das Ende eines Zeichens anzeigenden Leitung 66, die an der Taktimpulsschaltung 28 über ein ODER-Glied 68 angeschlossen ist und nach der Rückstellf· klemme des Aufwärts-Abwärtszählers 40 führt. Eine bistabile Kippschaltung 70, die vorzugsweise in der Tat ein Teil der Taktimpulsschaltung 28 ist, liefert zwei komplementäre Taktimpulszüge über die Eingangsklemmen 72 und 74 an die Trägerdetektorschaltung 20. Eine Rückstellklemme 76 der Trägerdetektorschaltung 20 ist mit einer komplementären Ausgangsklemme 78 einer bistabilen Kippschaltung 80 verbunden, die an der Taktimpulsschaltung 28 angeschlossen ist und vorzugsweise ein Teil derselben ist. Ein Ausgangssignal der Trägerdetektorschaltung 20, das die Feststellung eines Trägers anzeigt, wird an den Ausgangsklemmen 92 und 94 abgegeben, die über eine Inverterstufe 96 an einem ODER-Glied 68 angeschlossen ist, die wiederum mit dem Rückstelleingang des wärts-Abwärtszählers 40 verbunden ist.

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, ■ ^am w ^mm

\ * ΚΑ*

jDie zweite Eingangsleitung 66 des ODER-Gliedes 68 ist an der ,Taktimpulsschaltung 28 angeschlossen.

Fig. 2 zeigt die Signal- und Taktimpulszüge der zuvor beschriebenen Empfangsschaltung. Auf Zeile 1OO wird ein Zeichen in einer Nachricht durch ein Startbit O, gefolgt von 10010100, gefolgt von einem Stopbit 1 dargestellt. Dieses Signal wird über die ,Eingangsleitung als phasenmoduliertes Signal übertragen, wie es auf Zeile 110 gezeigt ist. Dieses Signal wird am Q-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 26 in eine Rechteckwelle 120 umgeformt. Das am Ausgang der Schieberegister-Verzögerungsschaltung 36 auf-I tretende Ausgangssignal ist bei 130 dargestellt. Das Signal 140 ;stellt die Aufwärts-Abwärtszählung da, während die Kurve 150 das an den Datenausgangsklemmen 50, 52 auftretende invertierte höchstwertige Datenbit darstellt. Die Impulsfolge 160 stellt die an den Ausgangsklemmen 60, 62 auftretenden Taktimpulse dar, !während die Voreinstellimpulse auf der Leitung 64 auf Zeile 170 dargestellt sind. Auf Zeile 180 ist die aufsummierte binäre Ausgangszählung der Zählschaltung 40 für Vergleichszwecke dargestellt.

Eine Ausführungsform der Trägerdetektorschaltung 20' gemäß der ,Erfindung ist in Fig. 3 als Blockschaltbild gezeigt. Das von der IAnalogschaltung 14 mit dem Bandfilter 16 und der Begrenzerstufe 18 kommende Eingangssignal wird den Eingangsklemmen 2O', 22 * zugeführt. Die Eingangsklemme 20* ist unmittelbar, und mittelbar j über eine Verzögerungsschaltung 212 mit den beiden Eingängen

i ,

j eines Exklusiv-ODER-Gliedes 210 verbunden. Die Verzögerungsschaltung 212 verzögert das Eingangssignal so weit, daß die 'bistabile Kippschaltung 214 eingestellt werden kann, und kann !von üblicher Bauart sein. Zwei oder drei in Reihe geschaltete ,Inverterstufen sind beispielsweise eine derartige Ausführungsform einer Verzögerungsschaltung. Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 210 wird den Eingangsklemmen einer bistabilen Kippschaltung 214 zugeführt, die als Verriegelungsschaltung wirkt.

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Die Q-Ausgangsklemme dieser Verriegelungsschaltung 214 wird einer Anzahl miteinander verketteter bistabiler Kippschaltungen 216, 218, 220 und 224 zugeführt. Die tatsächliche Anzahl dieser Kippschaltungen hängt von der jeweils verwendeten Modulationsart, den auftretenden Störungen und den Eigenschaften der Signalübertragungsleitung sowie anderer dem Fachmann bekannter Kriterien ab. Die Q-Ausgangsklemme der letzten verketteten Kippschaltung 224 ist an einem Eingang eines UND-Gliedes 228 angeschlossen, dessen anderer Eingang an einer komplementären Taktimpuls-Eingangsklemme 74' angeschlossen ist. Das UND-Glied 228 ist an der Rückstellklemme einer aus neun Stufen bestehenden Zählschaltung 230 angeschlossen. Die Zähleingänge sind so angeordnet, daß sie über ein UND-Glied .232 mehrere Eingangskriterien aufnehmen können. Eine Eingangsleitung des UND-Gliedes 232 ist an der einen komplementären Taktimpulszug liefernden Eingangsklemme 74* angeschlossen, während an einer anderen Eingangsleitung ein elektrisches Signal auftritt, das diejenige Bedingung anzeigt, in der alle bistabilen Kippschaltungen 216 bis 224 zurückgestellt werden. Dies wird über ein zweites UND-Glied 234 erreicht, das mit den bistabilen Kippschaltungen 216 bis 224 und ausgangsseitig mit dem UND-Glied 232 verbunden ist. Vier UND-Glieder 242, 244, 246 und 248 sind mit ihren Eingangsleitungen an den entsprechenden zugehörigen Stufen des Zählers 230 angeschlossen und liefern ausgangsseitig diesen vier verschiedenen Zählerständen entsprechende Ausgangssignale. Das Ausgangssignal !eines dieser UND-Glieder 244 wird über eine Inverterstufe 250 dem Eingang des UND-Gliedes 232 zugeleitet. Diese Verbindung stellt sicher, daß eine Zählung auch dann durchgeführt wird, wenn der Taktimpuls normal nicht vorhanden ist. Die Ausgangsleitung des UND-Gliedes 242 ist an einem ODER-Glied 252 angeschlossen. Das UND-Glied 244 ist mit einem weiteren ODER-Glied 256 verbunden. In diese Verbindung kann, falls erwünscht ein (nicht gezeigtes) weiteres UND-Glied eingefügt werden, um das Eindringen von Strom- oder Spannungsspitzen zu verhindern. In gleicher Weise ist das UND-Glied 246 mit dem ersten ODER-Glied verbunden, während das UND-Glied 248 mit dem zweiten ODER-Glied 256 verbunden ist. Die UND-Glieder 242, 244, 246 und 248 werden SA 975 001

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durch eine Verbindung mit der den Taktimpulszug liefernden Eingangsklemme 72· aufgetastet. Sollte zur Störausfilterung ein UND-Glied benutzt werden, dann wird dieses, anstelle des Speisestromkreises aufgetastet. Ein weiterer Eingang des ODER-Gliedes 256 ist am Ausgang des UND-Gliedes 228 angeschlossen. Eine bistabile Kippschaltung 258 ist mit ihrer Einstellklemme am Ausgang des ODER-Gliedes 252 angeschlossen, während die Rückstellklemme am ODER-Glied 256 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemmen der Kippschaltung 258 sind an einen 6-stufigen Zwei-Riehtungszähler 260 angeschlossen, dessen Ausgangsklemmen mit den Ausgangsklemmen 92" und 94' verbunden sind. Die Q-Ausgangsklemme der Kippschaltung 258 ist an der Eingangsklemme eines UND-Gliedes 262 angeschlossen, das ausgangsseitig mit der Aufwärtszählklemme des Zählers 260 verbunden ist«, Der Zähler 260 ist von üblicher Bauart und weist innenliegende Anschlüsse nach üblichen Schaltungen auf, die hier als UND-Glied 264 dargestellt sind_? über das ein Ausgangssignal dann abgegeben wird; wenn in dem Zähler 260 , lauter Einsen eingespeichert sindo Dieser Betriebszustand wird ^: als Ausgangssignal über eine Inverterstufe 266 dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 262 zugeleitete In gleicher Weise ist die komplementäre P-Ausgangsklemme der Kippschaltung 258 an einem UND-Glied 268 angeschlossen _t dem außerdem ein Signal, das bei \ Anwesenheit von lauter Nullen auftritt„ über ein UND-Glied 270 ^;

I und eine Inverterstufe 272 zugeführt wirdo Ausgangsseitig ist j

das UND-Glied 268 an der Äbwärtszählklemme des Zählers 260 j angeschlossene Der Zähler 260 weist außerdem einen Taktimpulseingang auf β «ä©£ für eine Zählung in jeder der beiden Richtungen

aufgetastet werden muß₀ Andererseits kann eine Zählschaltung, j

die diese Anschlußklemme nicht aufweist, benutzt werden. In ;

diesem Fall weisen die UND-Glieder 262 und 268 je eine weitere j

Eingangsleitung für den gleichen Zweck auf, wie die am Auf- i

wärts-Abwärtszähler in der Empfangsschaltung angeschlossenen j

UND-Glieder 42 und 44. Für eine Betätigung des Zählers 260 ist _;

die komplementäre P-Ausgangsklemme der bistabilen Kippschaltung j 268 an einem UND-Glied 274 angeschlossen, an dem außerdem eine

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vom UND-Glied 235 kommende Ausgangsleitung angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist das UND-Glied 274 über ein ODER-Glied 276 an einem anderen UND-Glied 278 angeschlossen. Die Taktimpulseingangsklemme 72 ist über eine andere weitere Verzögerungsschaltung 280, die ähnlich der Verzögerungsschaltung 212 aufgebaut ist, an der Eingangsklemme des UND-Gliedes 278 für eine Entsperrung des Zählers 260 angeschlossen. Der Zähler 260 weist außerdem einen RückStelleingang auf, der an der Eingangsklemme für die Rückstellimpulse 76' angeschlossen ist.

Fig. 4 zeigt eine grafische Darstellung idealisierter Impulsformen beim Betrieb einer erfindungsgemäß aufgebauten Schaltung für ein Beispiel mit richtigen Abständen zwischen den Signalübergängen und einem weiteren Beispiel, bei dem die Signalübergänge nicht richtig liegen. Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 210 wird durch die Zeile 310 dargestellt. Der an der Klemme 72' ankommende Taktimpulszug ist bei 320 gezeigt. Die am Q-Ausgang der Kippschaltung 214 auftretenden Impulse sind bei 330 gezeigt, während die bei 340 dargestellte Kurve das an der Q-Ausgangsklemme der nächsten Kippschaltung 216 auftretende Ausgangssignal darstellt. Das am Q-Ausgang der Kippschaltung 218 auftretende Signal ist bei 350 gezeigt. Das am Ausgang des UND-Gliedes 228 für die Rückstellung des 9-stufigen Zählers 230 auftretende Ausgangssignal wird durch die Zeile 360 dargestellt. Das am Q-Ausgang der Kippschaltung 258 auftretende Ausgangssignal ist für die beiden Fälle, in denen das Intervall richtig ist, durch

die Impulse Intervall OK 370 bzw. 370* bezeichnet. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 278 wird für die beiden Fälle durch die Signale 390 bzw. 390* dargestellt. Die Signale 380 bzw. 380* Istellen das für die beiden dargestellten Fälle am Aufwärtsbzw. Abwärtszähleingang liegende Signal dar.

Für ein optimales Signal-zu-Rauschverhältnis und für eine Aussiebung von Verzerrungen und Echos filtert im Betrieb das Bandfilter 16 und die Begrenzerstufe 18 alle außerhalb des

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Frequenzbandes des aufgenommenen Datensignals liegende Frequenzen aus. Die Trägerdetektor schaltung dient dasu, den Empfänger immer dann zu sperren, wenn kein Datensignal aufgenommen wird. Wie bereits erläutert, arbeitet die in der Trägerdetektorschaltung enthaltende logische Schaltung nach dem Prinzip, daß ein phasenmoduliertes Signal, das ein Filter durchlaufen hat und in der Amplitude begrenzt ist, bevorzugt Signalübergänge aufweist, die innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen, während viele der durch Störungen oder Rauschen verusachten Signalübergänge außerhalb dieser Grenzen liegen. Ein ideal aufgebautes phasenmoduliertes Datensignal mit einer Trägerfrequenz von 1800 Hz und einer Umschaltung bei Null weist Null-Durchgänge auf, deren Abstände entweder 278 oder 555 psek betragen. Läßt man eine vernünftige Spannweite für die Auswirkungen von Verzerrungen und Rauschen zu, dann kann man annehmen, daß alle Signalübergänge dieses amplitudenbegrenzten Datensignals Abstände zwischen 195 und 361 oder 430 bis 681 psek aufweisen, wenn ein Datensignal aufgenommen wird. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann tritt am Q-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 258 ein ein korrektes Intervall anzeigendes Signal dann auf, wenn der Aufwarts-Abwärtszähler 260 eingangsseitig einen Taktimpuls aufnimmt und der Zähler um einen Zählschritt weiterschaltet. Ist keine dieser Bedingungen erfüllt, dann zählt der Zähler 260 um zwei Zählschritte zurück. Etwa 9 msek nach Beginn der Aufnahme eines Datensignals erreicht der Zählerstand den Wert 32 und an den Klemmen 92', 94' entsteht ein Ausgangssignal, das die Anwesenheit eines Trägers anzeigt. Weitere Signalübergänge mit richtigem Abstand bewirken ein Höherzählen bis zu einem Zählerstand von maximal 63. Dann kann eine Anzahl von Signalübergängen mit falschen Zwischenräumen auftreten, ohne daß die Amplitude des Signals, das die Anwesenheit eines Trägers anzeigt, abfällt. Man sieht daher, daß die hier verwendete logische Schaltung eine Art Integrationswirkung aufweist, bei der gelegentliche Störimpulse oder eine übermäßige Verzerrung des Datensignals den Zustand des die Anwesenheit eines Trägers anzeigenden Signals nicht ändert. In gleicher Weise kann eine Anzahl von Signal-SA 975 001

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übergängen mit richtigen Abständen auftreten, wenn gleichzeitig keine Nachricht aufgenommen wird, ohne daß dabei das die Anwesenheit eines Trägers anzeigende Signal ansteigt.

Gemäß Fig. 1 ist das am Q-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 26 auftretende Signal f (t), das synchronisierte amplitudenbegrenzte Datensignale und f(t-k) am Ausgang der Schieberegister-Verzögerungsschaltung 36 das um eine Bitzeit (1/Bitfrequenz) verzögerte Signal. Die Bitfrequenz am Empfänger ist die gleiche wie beim Sender. Es sei angenommen/ daß soeben eine Nachricht einläuft und daß das einen Träger anzeigende elektrische Signal eben angestiegen ist. Dadurch wird der am Aufwärts-Abwärtszähler 40 liegende Rückstellimpuls weggenommen. Solange binäre Einsen _;aufgenommen werden, bleibt das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 34 auf Null und der Aufwärts-Abwärtszählstand im Zähler 40 bleibt bei Null. Störimpulse und Rauschen im aufgenommenen Signal können bewirken, daß der Zähler 40 einige Zählschritte nach oben zählt, er wird jedoch nach Abklingen dieser

!Störungen wieder rückwärts nach Null zählen. Wenn das Startbit > (eine Null) einläuft, dann tritt am Ausgang des Exklusiv-ODER-'Gliedes 34 eine binäre Eins auf, und der Zähler 40 beginnt mit

der Aufwärtszählung. Wenn der Zählerstand 256 erreicht ist (eine halbe Bitzeit nach Beginn des Startbits), dann geht die , Anzeige für das höchstwertige Bit im Zähler auf Eins. Die Taktgabe für das derzeit demodulierte Zeichen zählt von diesem Zeitpunkt an. Am Ende jeder Bitzeit (mit Außnahme des Stopbits) wird ein Serientaktempfangsimpuls an den Ausgangsklemmen 60, 62 abgegeben. Wenn dieses Signal positiv ist, sollten an der Ausgangsklemme die empfangenen Daten auftreten. Nach jedem Taktimpuls wird der Aufwärts-Abwärtszähler 40 auf einen Zählerstand von 256 eingestellt. Ein Einsbit bewirkt, daß der Zähler von I256 rückwärts zählt, während ein Nullbit bewirkt, daß der Zähler aufwärts zählt. Eine Rückkopplung verhindert, daß der Zähler [unterhalb von Null und oberhalb des binären Äquivalents von 511 j zählt. Am Ende des letzten Datenbits wird die Taktimpulsschal-

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zurückgestellt bis zur Feststellung des nächsten Startbits ρ das jederzeit nach dem Stopbit auftreten kann. Außerdem wird der Aufwärts-Abwärtszähler 40 zurückgestellt, so daß er Taktinformation aus dem Startbit aufnehmen kann.

Gemäß Fig. 3 sind die UND-Glieder 248, 249, 244 und 242 mit entsprechenden Stufen des Zählers 230 verbunden und fühlen die Zählerf stände ab, die den Werten T_1minj ^Ti_max» ^T2min ^{bzw# T}2max ^für die zuvor beschriebene Schaltung entsprechen, wobei Zählerstände i von 118, 220, 261 bzw. 418 abgefühlt werden. Für die Zählung ! sind nur zwei Kippschaltungen 216 und 224 erforderlich und diese sind unmittelbar miteinander verbunden, wie dies bereits beschrieben wurde. Bei einzelnen handelsüblichen Zählschaltungen sind getrennte UND-Glieder, wie z. B. das UND-Glied 254 wirtschaftlicher für die Durchschaltung dieser Abfühlschaltung von dem an der Klemme 72° auftretenden Taktimpulszug. Der Fachmann wird in diesem Fall. Inverterstufen und komplementäre Ausgangsklemmen verschiedener Schaltungen einsetzen_ff je nach dem, was bezüglich Raum und/oder Kosten wirtschaftlicher erscheint.

.Eine Trägerdetektorschaltung der soeben beschriebenen Art wurde als. Teil eines für die Übertragung und Aufnahme von Daten über Fernsprechleitungen aufgebauten und untersuchten Modems hergestellte Eingangsseitig wurde ein Eingangssignal von 1200 Baud phasenmoduliert mit einem 1800 Hz Träger nach Filterung und :Amplitudenbegrenzung zugeführt_o Die Taktfrequenz F war 614,4 ^:kHz/T₁ und T₀ 277,8 und 555,6 §iselt_? K₁ und K₀ 83_ff3 bzw. 124,9 /gisek. K war 2 (die Verriegelungsschaltung 214 wird für die Aus-,wertung N aichfc gezählt), was dafür verantwortlich ist, daß nur ^:drei Impulssüg® 330 _B 340 und 350 in Fig„ 4 auftreten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Detektorschaltung für eine mit digitalen binären Daten modulierte, eingangsseitig zugeführte Trägerwelle, mit einer Taktimpulsschaltung und einer eingangsseitig vorgesehenen, aus der Reihenschaltung eines Bandpasses und einer Amplitudenbegrenzerstufe bestehenden Analogschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählschaltung (230) mit Eingangs-, Ausgangs- und Rückstellklemmen ausgangsseitig an eine Gruppe von UND-Gliedern (242 - 248) angeschlossen ist, denen für eine vorbestimmte Anzahl von Zählerständen, die dem Auftreten von Signalübergängen ! in der modulierten Trägerwelle in bezug auf Taktimpulse i entsprechen, die von einer Taktimpulsquelle (28) über ' einen Taktimpulseingang (74, 74") den UND-Gliedern zuführbar sind, daß an den Eingangsklemmen (20*, 22')/ dem Taktimpulseingang (74*), der Einstell-(S) und der Rück- j stell (R)-Klemme sowie den Eingangsklemmen (C) des Zählers | (230) eine Steuerschaltung (72'...228) angeschlossen ist, die die zwischen den Signalübergängen der modulierten I Trägerwelle auftretenden Taktimpulse zählt, und daß an den UND-Gliedern (242 - 248) eine Ausgangsschaltung (260 - 272) angeschlossen ist, die an den Ausgangsklemmen (92', 94') für einen vorgegebenen Zählwert ein die Anwesenheit einer Trägerwelle anzeigendes Signal liefert.

2. Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung eine bistabile Kippschaltung

(258) enthält, die an ihrem Einstell- bzw. Rückstelleingang (S, R) durch die Ausgänge mindestens zweier, mit Ausgängen des Zählers (230) verbundene UND-Glieder (242, 246) einstellbar ist.

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'3. Detektorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-

i net, daß mindestens zwei weitere UND-Glieder (244, 248)

i ausgangsseitig mit dem Einstell- bzw. Rückstelleingang

(S, R) der Kippschaltung verbunden sind, so daß die Kipp-

• schaltung durch einen von zwei Zählerständen des Zählers

: (230) einstellbar und durch einen von zwei anderen

: Zählerständen des Zählers rückstellbar ist.

4. Detektorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich-

' net, daß zwischen dem Einstelleingang (S) der Kippschal-

; tung und den beiden UND-Gliedern (242, 246) ein ODER-

> Glied (252) eingeschaltet ist, und daß zwischen den Rück-

: Stelleingang (R) der Kippschaltung (258) und den anderen

I beiden UND-Gliedern (244, 248) ein zweites ODER-Glied (256) eingeschaltet ist.

;5. Detektorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich-¹ net, daß im Ausgang ferner ein Aufwarts-Abwärtszähler

(260) eingeschaltet ist, dessen Aufwärts-Zähleingang (U) mit dem wahren Ausgang (Q) der Kippschaltung (258) und

dessen Abwärts-Zahleingang (D) mit dem komplementären i
j Ausgang (P) der Kippschaltung verbunden ist, und daß die Steuerschaltung außerdem eine Verbindung zwischen dem Taktimpulseingang (74*) und der Zählimpuls-Eingangsschaltung zum Anlegen von Taktimpulsen an den Zählereingang (C) des ersten Zählers (230), gesteuert durch die Kippschaltung, aufweist, so daß in der Trägerwelle enthaltene Störimpulse an dem Aufwarts-Abwärtszähler (260) wirkungslos bleiben.

6. Detektorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwarts-Abwärtszähler (260) zwei Hilfs-Ausgangsklemmen (264, 270) aufweist, an denen dann ein Ausgangssignal auftritt, wenn der Zählerstand aus lauter Einsen bzw. lauter Nullen besteht, daß zwischen den Aus-SA 975 001

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gangen (Q, P) der Kippschaltung (258) und den beiden Eingängen (U, D) des Aufwärts-Abwärtszählers je ein UND-Glied (262, 268) eingeschaltet ist, dessen jeweils zweiter Eingang über eine Inverterstufe (266, 272) mit den Hilfs- ' ausgängen (264, 270) des Aufwärts-Abwärtszählers (260) I verbunden ist. !

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7. Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die Steuerschaltung zunächst ein Exklusiv-ODER-Glied j (210) enthält, dessen einer Eingang unmittelbar und dessen j zweiter Eingang mittelbar über ein Verzögerungsglied (212) j mit dem Eingang (20*, 22') der Schaltung verbunden und das ausgangsseitig am Einstelleingang einer verriegelnden bistabilen Kippschaltung (214) angeschlossen ist, an deren Ausgang mindestens zwei miteinander verkettete bistabile Kippschaltungen (216, 218, 220, 224), jeweils mit einem Einstelleingang, einem Rückstelleingang und mit komplementären Ausgängen angeschlossen sind, wobei die Eihsteliklemme der ersten Kippschaltung (216) am Ausgang der Kippschaltung (214) angeschlossen ist, die Verbindung zwischen den ersten beiden verketteten Kippschaltungen (216, 218) mit dem Rückstelleingang der verriegelnden Kippschaltung (214) und die RückStelleingänge aller verketteter Kippschaltungen mit dem Taktimpulseingang (72') verbunden sind, daß ein weiteres UND-Glied (228) mit einem Eingang an der Anschlußklemme der letzten verketteten Kippschaltung (224) und mit der anderen Eingangsklexnme an dem Taktimpulseingang (74*) angeschlossen ist, und daß ein UND-Glied (232) ausgangsseitig am Zähleingang des Zählers (230) angeschlossen ist und mit einem Eingang am Ausgang des weiteren UND-Gliedes (228) und mit dem anderen Eingang an dem Taktimpulseingang (74') angeschlossen ist.

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j8. Detektorschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

j daß zwischen einem weiteren Eingang des UND-Gliedes (232)

j und einem Ausgang der Gruppe der UND-Glieder (242, 244,

i 246, 248) eine Inverterstufe (250) eingeschaltet ist.

j9. Detektorschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

; daß ein mehrere Eingänge aufweisendes UND-Glied (234)

^! eingangsseitig an den komplementären Ausgängen der ver-

; ketteten Kippschaltungen angeschlossen und ausgangsseitig

; mit einem weiteren Eingang des UND-Gliedes (232) verbun-

i den ist.

10. Detektorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, ] daß die Steuerschaltung ein UND-Glied (278) enthält, das

^: ausgangsseitig am Zählimpulseingang (C) des Aufwärts-Abwärtszählers (260) angeschlossen ist, mit einem Eingang

; an der Ausgangsklemme der ersten verketteten Kippschaltung (216) angekoppelt und an einem zweiten Eingang über ein Verzögerungsglied (280) mit dem Taktimpulseingang (72*) verbunden ist.

11. Detektorschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der ersten verketteten Kippschaltung (216) und dem Eingang des UND-Gliedes (278) ein ODER-Glied (276) eingeschaltet ist, dessen Eingangsklemme am Ausgang eines UND-Gliedes (274) angeschlossen ist, dessen einer Eingang mit der komplementären Ausgangsklemme (P) der Zähl-Kippschaltung (258) und dessen anderer Eingang über logische Schaltglieder (235, 234) mit dem komplementären Ausgang der ersten verketteten Kippschaltung verbunden ist.

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