DE811968C - Multiplexuebertragungseinrichtung - Google Patents

Description

(WlGBLS.'! 75)

AUSGEGEBEN AM 27. AUGUST 1951

p 24576VIIIa/2i a* D

ist als Erfinder genannt worden

Multiplexübertragungseinrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Multiplexühertragungseinrichtungen für Sende- oder Empfangszwecke mit einer Anzahl absatzweise und nacheinander wirksamer Ubertragungskanäle, die z. B. für Multiplexübertragung mehrerer Fernsprech-, Fernschreib- oder anderer Signale verwendet werden. Dabei können die verschiedenen zu übertragenden Signale durch Amplituden-, Phasenoder Frequenzmodulation einer Trägerwelle oder auch mittels einer Trägerwelle in Form von durch ihren Phasenhub oder ihrer Dauer das Signal kennzeichnenden Impulsen übertragen werden.

Es ist bekannt, die Freigabe der Kanäle bei einer solchen Multiplexeinrichtung durch aufeinanderfolgende rechteckige Entsperrungs- oder auch Freigabeimpulse zu bewirken, die nachstehend als Kanalfensterimpulse bezeichnet werden.

Während eines jeden Systemzyklus werden die Übertragungskanäle einmal kurzzeitig durch verschiedene Impulse der mit einer Zyklusperiode zu- ao sammenfallenden Kanalfensterimpulse freigegeben.

Diese Reihen von Fensterimpulsen werden bei einem solchen Multiplexsystem sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite verwendet und sollen genau synchronisiert werden; mit Rücksicht darauf wird häufig einer der Übertragungskanäle zur Übertragung eines Synchronisierimpulses je Übertragungszyklus reserviert.

Zur Erzeugung dieser Impulsreihen auf elektronischem Wege bei Multiplexsystemen sind verschiedene Verfahren bekannt. Es kann z. B. eine Elektronenstrahlröhre verwendet werden, in der das Ende eines Elektronenstrahles einen Kreis beschreibt und auf diese Weise nacheinander eine Anzahl am Kreisumfang angeordneter Ausgangselektroden trifft. Die den verschiedenen Kanälen zuzuführenden

Fensterimpulse können dann den mit den betreffenden Ausgangselektroden verbundenen Ausgangswiderständen entnommen werden.

Solche Kathodenstrahlröhren bereiten jedoch in der Praxis besondere Schwierigkeiten, besonders mit Rücksicht auf die erforderliche hohe Speisespannung, die verwickelte Konstruktion und das Fehlen der Möglichkeit, die Anzahl von Ausgangselektroden auf einfache Weise zu ändern oder die Dauer ίο der erzielten Impulse unabhängig voneinander zu regeln.

Die einer Kathodenstrahlröhre anhaftenden Nachteile werden bei einem anderen bekannten Verfahren vermieden. Dabei wird von einer durch die Zyklussynchronisierimpulse synchronisierten, symmetrischen Multivibratorschaltung und von einem zweiten durch diese synchronisierten symmetrischen Multivibrator ausgegangen, der eine Wechselspannung mit zweifacher Grundfrequenz so liefert. Durch Summen- und Differenzbildung und durch Verwendung von Schwellen- und Begrenzungseinrichtungen können von den auf diese Weise erzeugten harmonischen rechteckigen Spannungen vier aufeinanderfolgende Kanalfensterimpulse abgeleitet werden. Durch Hinzufügung eines dritten Multivibrators, der eine Verdoppelung der Grundfrequenz der vom zweiten Multivibrator gelieferten Wechselspannung ergibt, können in ähnlicher Weise acht (2^S) Fensterimpulse erzeugt werden. Fortschreitend können mit vier Multivibratoren 2⁴ Fensterimpulse erzeugt werden usw.

Dieses sogenannte Potenzen-von-zwei-System weist jedoch verschiedene andere Nachteile -auf. Neben der Unfreiheit mit Rücksicht auf die Wahl der Anzahl von Fensterimpulsen je Übertragungszyklus und somit der Anzahl Kanäle in einem Multiplexsystem wird die Schaltung mit einer zunehmenden Anzahl von Multivibratoren (vier und mehr) sehr unübersichtlich, und es treten an den verschiedenen Ausgangswiderständen neben den beabsichtigten Fensterimpulsen häufig mit Anfang und Ende anderer Fensterimpulse zusammenfallende Impulse auf, die bei Multiplexsystemen ernstliche Störungen herbeiführen können. Außerdem haben die Fensterimpulse aus einer Reihe eine verschiedene Dauer, da die verschiedenen Multivibratoren, mit Rücksicht auf die Synchronisierung, eine niedrigere Eigenfrequenz als die Zyklusfrequenz bzw. Harmonische aufweisen sollen, was zum Übersprechen zwischen den verschiedenen Multiplexkanälen führen kann.

Die Erfindung bezweckt eine zur Verwendung in

Multiplexsystemen besonders geeignete Schaltung zur Erzeugung auf elektronischem Wege von Reihen aufeinanderfolgender rechteckiger Impulse zu schaffen.

Nach der Erfindung wird bei einer Multiplexübertragungseinrichtung der erwähnten Art zur Erzeugung der Fensterimpulsreihen auf elektronischem Wege eine Fensterimpulsschaltung verwendet mit einer der Anzahl von Kanälen der Multiplexeinrichtung entsprechenden Anzahl von Impulsgeneratoren, die je eine derart rückgekoppelte gittergesteuerte Entladungsbahn enthalten, daß maximal zwei mit Extremanodenstromwerten übereinstimmende stabile Arbeitspunkte auftreten und bei jeder der Reihe von Impulsgeneratoren infolge eines dem Eingangssteuergitter zugeführten Steuerimpulses gegebener Polarität ein Übergang von einem zum anderen Arbeitspunkt stattfindet und einer bei Rückkehr zum ursprünglichen Arbeitspunkt auftretenden Anodenstromänderung im ersten von zwei beliebigen, der Reihe nach wirksamen Impulsgeneratoren ein dem Eingangssteuergitter des zweiten dieser beiden Impulsgeneratoren zugeführter Steuerimpuls der erwähnten gegebenen Polarität entnommen wird.

Das in jedem Impulsgenerator verwendet· rückgekoppelte Verstärkersystem kann naturgemäß auf sehr verschiedene, für Multivibratoren an sich bekannte Weise (vgl. »Electronics«, Oktober 1946, S. 136, 138) ausgebildet werden. Es kann z. B. der negative Teil der Schirmgitterstrom-Steuergitterspannungskennlinie einer Schirmgitterröhre oder der fallende Teil der Kennlinie einer Sekundäremissionsröhre benutzt werden.

Bei einer versuchsweise ausprobierten Ausführungsform einer Multiplexübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung werden Impulsgeneratoren mit zwei kreuzweise gekoppelten Pentoden verwendet, wobei trotz der erreichten großen Steilhei- go ten keinerlei Schwierigkeiten mit Rücksicht" auf Stabilität und Schwanken der Zeitkonstanten der Kreise z. B. beim Ersetzen der Röhren auftraten. Vorzugsweise ist dabei bei jedem Impulsgenerator das Eingangssteuergitter der einen Pentode kapazitiv mit der anderen Pentode gekoppelt, während das Steuergitter dieser Pentode galvanisch mit der das Eingangssteuergitter enthaltenden Pentode gekoppelt ist.

Durch diese kapazitive Kopplung fällt die Impulsgeneratorschaltung nach dem Auftreten eines Impulses am Eingangssteuergitter selbsttätig auf den ursprünglichen Arbeitspunkt zurück nach Ablauf einer im wesentlichen vom Kopplungskondensator und von den in seinem Ladekreis liegenden Widerständen bedingten Zeit. Diese Zeit kann durch Änderung eines dieser Elemente für jeden Impulsgenerator für sich und vollständig unabhängig von anderen Impulsgeneratoren geregelt werden. Die Zeit ist weiter von der im Steuergitterkreis wirksamen Vorspannung und von anderen Speisespannungen der Verstärkersysteme abhängig und kann somit durch Änderung einer sämtlichen Impulsgeneratoren gemeinsamen Speisespannung für sämtliche Impulsgeneratoren gleichzeitig und gleichmäßig geändert werden.

Der Rückfall der Impulsgeneratoren auf den ursprünglichen Arbeitspunkt ist durch Hilfssteuergitterimpulse bewirkbar, die gleichzeitig an Hilfssteuerelektroden sämtlicher Impulsgeneratoren zugeführt werden, da bei passend gewählter Polarität der Hilfssteuergitterimpulse in jedem beliebigen Augenblick höchstens einer der Impulsgeneratoren dadurch beeinflußt werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Multiplexsendeschaltung, hei der fünf Übertragungskanäle io, 20, 30, 40 und 50 absatzweise und abwechselnd mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 1 mit Hilfe von in den betreffenden Kanälen enthaltenen Verstärkern 11, 21, 31, 41 und 51 verbunden werden, die normal gesperrt sind und abwechselnd durch über Kondensatoren 11', 21', 31', 41' und 51' zugeführte Fensterimpulse freigegeben werden.

Gemäß der Erfindung werden diese Fensterimpulse von fünf in Wesen gleichen Impulsgene-. ratoren 12, 22, 32, 42 und 52 erzeugt.

Jeder Impulsgenerator enthält zwei in einer einzigen Röhre untergebrachte Pentodensysteme 14 bzw. 14', 24 bzw. 24', 34 bzw. 34', 44 bzw. 44', 54 bzw. 54' mit gemeinsamen Kathoden und getrennten Anodenwiderständen 15, 15'; 25, 25'; 35, 35'; 45, 45'; 55- 55- Entsprechende Pentoden sind kreuzweise gekoppelt, d. h. die von den Steuergittern der Pentoden 14, 24, 34, 44, 54 gebildeten Eingangssteuergitter der [mpulsgeneratoren sind durch Kondensatoren 16, 26, 36, 46, 56 mit den Anoden der zweiten Pentoden 14', 24', 34', 44', 54' gekoppelt, während die Steuergitter dieser letztgenannten Pentoden an einen jeweils zwischen der Anode der ersten Pentode und Erde liegenden Spannungsteiler 16', 26', 36', 46' bzw. 56' angeschlossen sind. Aufeinanderfolgende Impulsgeneratoren sind durch Kopplungskondensatoren 18, 28, 38 und 48 miteinander gekoppelt.

In den Steuergitterkreisen sämtlicher Pentoden ist eine negative Vorspannung wirksam, die von einem gemeinsamen Kathodenwiderstand 2 mit Parallelkondensator 3 erzeugt wird und an sich durchaus hinreicht, um sämtliche Pentodensysteme zu sperren. Für die ersten Pentoden 14, 24, 34, 44, 54 der Impulsgeneratoren wird diese negative Vorspannung jedoch durch eine bedeutend größere positive Vorspannung ausgeglichen, die durch Verbindung der Eingangssteuergitter über Widerstände ¹Z- ²7> 37» 47- 57 mit der positiven Anodenspannungsklemme 4 erzeugt wird und bewirkt, daß die ersten Pentoden in der Ruhelage stromführend sind. Die Spannungsteiler 16', 26', 36', 46', 56' sind derart gewählt, daß in der Ruhelage die Steuergitter der zweiten Pentoden 14', 24', 34', 44', 54' trotz der an den geerdeten Widerständen der Spannungsteiler auftretenden positiven Vorspannung, welche der am Kathodenwiderstand 2 auftretenden negativen Vorspannung entgegenwirkt, gesperrt sind.

Wenn, ausgehend von der oben beschriebenen Ruhelage, dem Eingangssteuergitter des ersten Impulsgenerators 12 z.B. über den Kopplungskondensator 5 ein Zyklussynchronisierimpuls negativer Polarität zugeführt wird, nimmt der Anodenstrom der ersten Pentode 14 ab und das Potential der Anode zu, was durch den Spannungsteiler 16' eine Entsperrung der zweiten Pentode 14' herbeiführt. Der infolgedessen in der zweiten Pentode auftretende Anodenstrom führt eine Verringerung des Anodenpontentials dieser Pentode herbei; diese Potentialverringerung wird vom Kondensator 16 auf das Eingangssteuergitter übertragen und vergrößert die Wirkung des diesem zugeführten negativen Spannungsimpulses. Die geschilderte Akkumulationswirkung führt, wie an sich bekannt, eine plötzliche Sperrung der ersten Pentode 14 und eine gleichzeitige Entsperrung der zweiten Pentode 14' herbei. Die Geschwindigkeit diese Umklappens und infolgedessen die Flanksteilheit des auftretenden Stromimpulses wird größer in dem Maße, wie die Steilheit des verwendeten Verstärkersystems größer ist.

Beim Umklappen wird die Potentialsteigerung der Anode der ersten Pentode 14 des Impulsgenerators 12 durch einen Kopplungskondensator 18 dem Eingangssteuergitter des zweiten Impulsgenerators 22 zugeführt. Der infolgedessen am Eingangssteuergitter des zweiten Impulsgenerators 22 auftretende Spannungsimpuls weist "eine positive Polarität auf und übt keinen Einfluß auf die dann stromführende Pentode 24 aus.

Bei der dargestellten Schaltung tritt ein selbsttätiges Rückklappen der Impulsgeneratoren in die Ruhelage nach einer im wesentlichen von der Aufladezeitkonstante des Kondensators 16 bedingten Zeit (Widerstände 15' und 17) auf, und zwar wenn das Potential des Eingangssteuergitters durch Aufladung des Kondensators 16 dermaßen zugenommen hat, daß die erste Pentode 14 Strom zieht, was durch die galvanische Kopplung 16' eine Verringerung des Anodenstroms der zweiten Pentode 14' herbeiführt. Dieses Rückklappen kann auch zuvor durch einen dem Steuergitter der zweiten Pentode 14' zugeführten Impuls negativer Polarität, ein positiver Spannungsimpuls würde keinen Einfluß haben, eingeleitet »werden.

Während der Sperrzeit der ersten Pentode tritt an ihrer Anode ein positiver Spannungsimpuls auf, welcher den ersten einer Reihe von Kanalfensterimpulsen bildet und über den Kopplungskondensator 11' zur Entsperrung dem ersten Kanalverstärker 11 zugeführt wird.

Beim Rückklappen des ersten Impulsgenerators 12 in die Ruhelage wird über <\en Kopplungskondensator 18 ein negativer Spannungsimpuls dem Eingangssteuergitter des zweiten Impulsgenerators 22 zugeführt, der, wie für den ersten Impulsgenerator ausführlich beschrieben worden ist, den zweiten Impulsgenerator aus der Ruhelage bringt. Nach einer im wesentlichen von den Werten des Rückkopplungskondensators 26 und der Widerstände 25' und 27 abhängigen Zeit oder aber durch einen dem Steuergitter der zweiten Pentode 24' zugeführten Spannungsimpuls negativer Polarität klappt der zweite Impulsgenerator 22 wieder in die Ruhelage zurück und stößt dabei über den Kopplungskondensator 28 den dritten Impulsgenerator an usw., bis auch der letzte Impulsgenerator 52 einen Kanalfensterimpuls erzeugt hat und in die Ruhelage zurück- iao gekehrt ist. Dann ist der vor Zuführung des Zyklussynchronisierimpulses an das Eingangssteuergitter des ersten Impulsgenerators 12 bestehende Ausgangszustand wieder erreicht.

Während dieses Zyklus, der z. B. vom Zyklus- i«5 Synchronisierimpuls eingeleitet worden ist, liefern die

einander der Reihe nach anstoßenden Impulsgeneratoren aufeinanderfolgende Fensterimpulse, die über die Kopplungskondensatoren ii', 21', 31', 41', 51' eine der Reihe nach im Rhythmus der sog. Schaltfrequenz herbeigeführte Entsperrung der Kanalverstärker 11, 21, 31, 41, 51 bewirken.

Da die Dauer der Fensterimpulse von der den Pentoden zugeführten negativen Gittervorspannung abhängig ist, kann durch Änderung des Kathoden-Widerstandes 2 die Dauer sämtlicher Kanalfensterimpulse gleichzeitig und gleichmäßig beeinflußt werden. Es ist außerdem möglich, eine Änderung der Dauer der Fensterimpulse durch Änderung von einer der anderen Speisespannungen der Impulsgeneratoren zu bewirken. Ein unerwünschter Verlauf der Fensterimpulsdauer wegen Änderung einer der Speisespannungen, soll in der dargestellten Schaltung durch Stabilisierung der Anodenspannung vermieden werden.

ao Bei der dargestellten Multiplexsendeeinrichtung werden die Zyklussynchronisierimpulse einem Impulsgenerator 6 entnommen, der durch eine z. B. sinusförmige Spannung 7 von Zyklusfrequenz gesteuert wird. Diese Spannungsimpulse werden über den Kopplungskondensator 5 nicht nur dem ersten Impulsgenerator 12, sondern auch als Synchronisierimpulse einem selbstschwingenden, die fünffache Impulserneuerungsfrequenz liefernden Impulsgenerator 8 zugeführt, dessen Ausgangsimpulse von mit der Schaltfrequenz übereinstimmender Erneuerungsfrequenz in Parallelschaltung über Widerstände 19, 29, 39, 49, 59 sämtlichen Steuergittern der zweiten Pentoden der Impulsgeneratoren zugeführt werden. Diese Impulse bestimmen den Augenblick, in dem ein aus der Ruhelage gebrachter Impulsgenerator in die Ruhelage rückkehrt. Wenn diese Impulse negative Polarität haben, können sie sich, obgleich sie sämtlichen Impulsgeneratoren gleichzeitig zugeführt werden, nur beim nicht in der Ruhelage befindlichen Impulsgenerator auswirken.

Beim Ausführungsjjeispiel sind die kreuzweisen Kopplungen verschiedenartig, was nicht unbedingt erforderlich ist. Es können z. B. beide Kopplungen

♦5 galvanisch sein; in diesem Fall kehren die Urnpulsgeneratoren nicht selbsttätig in die Ruhelage zurück. Dies muß durch HilfsSteuerimpulse bewirkt werden.

Die beiden Kopplungen können auch von der kapazitiven oder induktiven Art sein oder aber eine Kombination der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten bilden.

Eine weitere Möglichkeit der dargestellten Schaltung besteht in einer derartigen Ausbildung der Impulsgeneratoren, daß in der Ruhelage die ersten Pentoden der Impulsgeneratoren gesperrt sind und die zweiten Pentoden Strom führen. In diesem Fall sollen die den Impulsgeneratoren zugeführten Steuerimpulse alle positive Polarität haben. Fensterimpulse positiver Polarität können dann den Anodenwiderständen der zweiten Pentoden der Impulsgeneratorerl entnommen werden.

Bei versuchsweiser Anwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung für Multiplexempfänger hat es sich ergeben, daß die Impulsgeneratoren bei stabilisierter Speisespannung eine sehr große Stabilität aufweisen, sogar wenn das Rückklappen der Impulsgeneratoren in die Ruhelage selbsttätig erfolgt. Es hat sich dabei erwiesen, daß es bei Verwendung der üblichen, in Reihe hergestellten Schaltelemente, möglich ist, die Zeitkonstanten derart einzustellen, daß die Dauer einer Reihe von Fensterimpulsen genau dem Zeitabstand aufeinan-. derfolgender Zyklussychronisierimpulse (Erneuerungsfrequenz z.B. 10kHz) entspricht und diese Dauer trotz langer und großer Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen der Umgebung bis auf 0,2% genau beibehalten wird.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Multiplexübertragungseinrichtung mit einer Anzahl periodisch und nacheinander durch Kanalfensterimpulse freigegebener Übertragungskanäle mit einer Schaltung zur Erzeugung auf elektronischem Wege der Reihen von aufeinanderfolgenden Fensterimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterimpulsschaltung eine der Anzahl von Kanälen der Multiplexeinrichtung entsprechende Anzahl von Impulsgeneratoren enthält, die je eine derart rückgekoppelte gittergesteuerte Entladungsbahn enthalten,· daß höchstens zwei mit Extremanodenstromwerten übereinstimmende stabile Arbeitspunkte auftreten und bei jedem der Impulsgeneratoren infolge eines dem Eingangssteuergitter zugeführten Steuerimpulses bestimmter Polarität ein Übergang vom einen zum anderen Arbeitspunkt stattfindet und einer bei Rückkehr zum ursprünglichen Arbeitspunkt auftretenden Anodenstromänderung in dem ersten von zwei nacheinander wirksamen Impulsgeneratoren ein dem Eingangssteuergitter des zweiten dieser beiden Impulsgeneratoren zugeführter Steuerimpuls der erwähnten bestimmten Polarität entnommen wird und die Fensterimpulse dem Anodenstromkreis der Impulsgeneratoren entnommen werden.
2. 2. Multiplexeinrichtung nach Anspruch 1, da- no durch gekennzeichnet, daß dem Eingangssteuergitter des ersten der einander in Reihenfolge anstoßenden Impulsgeneratoren Synchronisierimpulse von mit der Zyklusfrequenz der Multiplexeinrichtung entsprechenden Erneuerungsfrequenz zugeführt werden.
3. 3. Multiplexeinrichtung nach den Ansprüchen ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratoren zwei kreuzweise gekoppelte Pentoden enthalten. iao
4. 4. Multiplexeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren der Impulsgeneratoren das der ersten Entladungsbahn zugeordnete Eingangssteuergitter kapazitiv mit der zweiten Entladungsbahn des betreffenden Impulsgenerators gekoppelt und das

   Steuergitter dieser zweiten Entladungsbahn galvanisch mit der das Eingangssteuergitter enthaltenden Entladungsbahn gekoppelt ist.
5. 5. Multiplexeinrichtung nach den Ansprüchen i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingangssteuergitterkreisen der Impulsgeneratoren eine sämtlichen Impulsgeneratoren gemeinsame negative Gittervorspannung zugeführt wird.
6. 6. Multiplexeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Gittervorspannung einem sämtlichen Impulsgeneratoren gemeinsamen Kathodenwiderstand entnommen wird.
7. 7. Multiplexeinrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gemeinsamen negativen Vorspannung regelbar ist.
8. 8. Multiplexeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Impulsgeneratoren die Rückkehr des infolge der den Eingangssteuergittern zugeführten Impulse auftretenden Arbeistpunktes zum ursprünglichen Arbeitspunkt von Hilfsimpulsen gegebener Polarität gesteuert wird, die in Parallelschaltung an Hilfssteuerelektroden sämtlicher Impulsgeneratoren zugeführt werden und eine der Schaltfrequenzen zur Betätigung der Übertragungskanäle nacheinander entsprechende Erneuerungsfrequenz haben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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