DE887057C - Schaltungsanordnung zum Empfang amplitudenmodulierter Signale in Traegerstromtelegraphiesystemen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Empfang amplitudenmodulierter Signale in TraegerstromtelegraphiesystemenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Empfänger für amplitudenmodulierte Trägerstromtelegraphiesysteme.
Mit dem Ausdruck amplitudenmodulierte Trägerstromtelegraphiesysteme sind Systeme gemeint,
bei denen der Sender Trägerschwingungen konstanter Frequenz, die mit Telegraphiesignalen
moduliert sind, über eine Leitung oder ein Übertragungsmittel zum Empfänger sendet, der die
Telegraphiesignale aus den modulierten Trägerschwingungen wiederherstellt.
In den gewöhnlichen amplitudenmodulierten Telegraphiesystemen ist es wohlbekannt, daß als
Folge der Eigenschaften des Übertragungsweges die im wesentlichen rechteckigen Signalzeichen,
die man ursprünglich vom sendenden Fernschreiber oder einem anderen Signalgerät erhält, im
Empfänger nach der Demodulation in einer beträchtlich abgerundeten Form erscheinen. Daher
entsteht hier das Problem, aus der empfangenen Signalschwingung die genauen Augenblickswerte
des Überganges von Stromschritt zu Trennschritt und umgekehrt abzuleiten.
Die bislang bekannten Demodulatoranordnungen beruhen, unter der Voraussetzung, daß die
Signalgeschwindigkeit einen Höchstwert nicht überschreitet, auf dem Grundsatz, daß die inneren
Übertragungseigenschaften des Empfängers so gewählt werden können, daß die Zeitpunkte, bei
denen die empfangene Signalamplitude den halben Wert der Maximalamplitude durchläuft, im wesentliehen
mit den Zeitpunkten übereinstimmen, an denen die senkrechten Flanken der ursprünglich
rechteckigen Signale auftreten. Wenn nun eine Vorspannung gleich der Hälfte der maximalen
Amplitude und- von entgegengesetzter Polarität einer solchen Signalwelle hinzugefügt wird,
können die Augenblickswerte des Signals genau aufrechterhalten werden. Da der allgemeine Amplitudenpegel
der übertragenen Signale während einer Übertragungsperiode als Folge von z. B. den zufälligen
Eigenschaften des Übertragungsmittels ίο schwanken kann, leitet man gewöhnlich diese Vorspannung
vom übertragenen Signal selbst ab.
Mit wachsender Telegraphiergeschwindigkeit kommt ein Punkt, an dem die Übergänge, welche
die kürzesten Signale begrenzen, einander überlagern und verhindern, daß die volle Amplitude
erreicht wird. Mit anderen Worten, ein Übergang von Stromschritt zu Trennschritt kann nicht vollendet
werden, bevor der folgende Übergang von Trennschritt zu Stromschritt beginnt, und die
beiden Ausgleichsvorgänge überschneiden sich, bevor die maximale Amplitude erreicht ist.
Vorausgesetzt, der Zwischenraum zwischen den Übergängen ist nicht zu klein gewählt, dann beeinflußt
die Verminderung der Amplitude auch bei den kürzeren Wellen nicht den Amplitudenwert
an den Zeitpunkten der ursprünglichen Signalübergänge, und so ergibt die Zuführung desselben Vorspannungswertes
wie bisher das richtige Ergebnis. Wenn man die Vorspannung nur einfach der Kurve
des empfangenen Signals folgen läßt, so ergeben jedoch die verkleinerten Signale auch nur eine verkleinerte
Vorspannung.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist es gebräuchlich geworden, in den Teil des Empfängers,
der die Vorspannung ableitet, ein Erinnerungsgerät einzuführen, indem man eine Speicherkondensatorschaltung
mit einer großen Zeitkonstanten verwendet. Diese hält die Vorspannung im wesentlichen auf demselben Wert, auch dann,
wenn die Signalamplitude bei der Sendung kürzerer Signale zeitweilig verkleinert wird. Eine
Empfangsanordnung für ein Trägerstromtelegraphiesystem, in der solch ein Gerät verwendet wird,
ist schon vorgeschlagen worden. Diese Methode leidet sehr unter den Nachteilen, daß einmal ein
allgemeines Absinken der Signalamplitude, z. B. infolge eines Wechsels in den Übertragungsbedingungen,
nicht berücksichtigt wird, ehe eine Anzahl von Merkmalen unkorrekt ■ vorgespannt worden
und damit verlorengegangen ist. Zum anderen führt das Auftreten eines kurzen Stoßes hoher Spannung
zu einer künstlichen Erhöhung der Vorspannung derart, daß wiederum Merkmale verlorengehen, bis
die Vorspannung auf die normale Signalamplitude zurückgeht.
Erfindungsgemäß wird nun eine Empfangsanordnung für Trägerfrequenztelegraphie mit aus
Stromschrittkombinationen bestehenden Signalen, bei der zur verzerrungsfreien Wiedergabe der
Signale von den empfangenen Signalen eine Vorspannung abgeleitet und mit ihr kombiniert wird,
vorgeschlagen, bei der von den eine Welle bildenden Signalen zwei Vorspannungswellen abgeleitet
■werden, eine für die Übergänge Trennschritt — Stromschritt, die andere für die Übergänge Stromschritt
— Trennschritt. Diesen drei Wellen wird eine derartige relative Phasenlage gegeben, und sie
werden derart miteinander kombiniert, daß die ursprünglichen Signale aus der· resultierenden
Welle weitgehend verzerrungsfrei wiederherstellbar sind.
Ein Stromschritt liegt dann vor, wenn eine gegebene positive Spannung auf der Signalleitung
herrscht. Mit dem Ausdruck Trennschritt meint man den entgegengesetzten Zustand, wenn nämlich
entweder keine oder eine negative Spannung herrscht, je nachdem, ob man Einzelstrom- oder
Doppelstromsignale verwendet.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Fig. ι zeigt eine Anzahl von Wellenzügen, die der Erläuterung der Erfindung dienen;
Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Teils eines Telegraphenempfängers,
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig ι A zeigt Rechtecksignale, wie sie von einem
Telegraphensender erzeugt worden sind. Diese treten im allgemeinen in Doppelstromform auf,
d. h. sie haben die Form von in bezug auf die Nullinie (gestrichelt gezeichnet) gleich großen
positiven und negativen Spannungen und Strömen. Die positiven Signale werden durch Stromschritte
und die negativen durch Trennschritte gekennzeichnet. Die Signal wellenform in der Fig. iA
kann als eine Kombination von acht gleich langen Elementen betrachtet werden, nämlich Trennschritt,
Stromschritt, Stromschritt, Trennschritt, Trennschritt, Trennschritt, Stromschritt, Trennschritt.
Außerdem sieht man, daß die ersten sieben Elemente ein gewöhnliches Start-Stopp-Schreibersignal
darstellen, das ein Startelement (Trennschritt), fünf auswechselbare Elemente, die in
diesem Fall den Buchstaben A darstellen, und ein Schlußelement (Stromschritt) enthält. Bekannterweise
werden zwei oder mehr aufeinanderfolgende Elemente derselben Art ohne Unterbrechung übertragen,
also so, wie ein einzelner Stromschrittoder Trennschrittimpuls. In der folgenden Beschreibung
wird ein einzelnes Stromschrittelement kurz Stromschritt genannt, während zwei oder
mehr aufeinanderfolgende Stromschritt-(Trennschritt-) Elemente langer Stromschritt (langer
Trennschritt) genannt werden.
Wenn die rechteckigen Signale von Fig. 1A zur Modulation einem Träger zugeführt werden, dann
ist die Anordnung derart, daß bei Stromschritt die Trägerwelle mit konstanter Amplitude übertragen
wird, bei Trennschritten dagegen kein Träger übertragen wird. In ihrer Wirkung ist die
Übertragung dann vom Einzelstromtyp.
Wenn die modulierte Trägerwelle am Empfänger
gleichgerichtet wird, ist die wiederhergestellte Signal welle auch vom Einzelstromtyp und erscheint
in der Form, wie sie in Fig. 1B dargestellt ist. Infolge der Eigenschaften des Übertragungsweges
sind die rechteckigen Signale beträchtlich
abgerundet und die Stirn- und Endseiten beträchtlich gegen die Vertikale geneigt, wie es in Fig. ι Β
gezeigt ist. Wenn die Stromschrittsignale lang genug sind, wie beim LM in Fig. iA, hat die
Kurve Zeit, ihren richtigen Höchstwert V zu erreichen, wie Fig. i.B bei LM1 zeigt. Wenn die
Trennschrittsignale lang genug sind, hat die Kurve ebenso Zeit, die Nullinie zu erreichen. Bei einem
kurzen Stromschrittsignal wie SM in Fig. ι Α
ίο jedoch überlagern die Übergänge Trennschritt —
Stromschritt und Stromschritt — Trennschritt einander und erzeugen eine verkleinerte Welle, wie
bei 6"M1 in Fig. ι B gezeigt wird. In beiden Fällen
jedoch treten die Zeitpunkte der Kurve, die den ursprünglichen Signalübergängen entsprechen, bei
dem Wert VI2 auf, der die Hälfte der maximalen Amplitude darstellt. Leitet man nun von der in
Fig. ι Β dargestellten Welle eine Vorspannungswelle ähnlicher Form aber entgegengesetzten Vorzeichens
ab, so erreicht diese Welle jeweils zu denselben Zeitpunkten ihren halben Amplitudenwert
wie die ursprünglich in Fig. 1B dargestellte Welle. In der Fig. 1 C sind zwei Vorspannungskurven
gezeigt, die eine, c1, für die Trennschritt-Stromschritt-Übergänge
und die andere für die Stromschritt-Trennschritt-Übergänge. Jede von ihnen hat dieselbe Kurvenform wie das empfangene Signal von
Fig. ι B, aber sie haben umgekehrtes Vorzeichen und kleinere Amplitude. Gegenüber der Signalkurve
.ist c1 in der Phase vorverschoben und c2 mit dem
gleichen Betrag zurückverschoben. Dieser Betrag ist so gewählt, daß die Minimumspitzen X und Y
im Falle des kürzesten Stromschritts 6"M an den
Signalübergängen auftreten. Die Amplituden der Vorspannungswelle sind so gewählt, daß sie an den
Signalübergängen den festen Wert V/2 erreichen. Diese beiden Kurven werden der empfangenen
Signalwelle als Vorspannung in derartiger Kombination zugefügt, daß der Wert derKombinationskurve
zu jedem Zeitpunkt gleich dem der zu diesem Zeitpunkt stärkeren Welle ist. Die kombinierte
Vorspannungswelle ist als gestrichelte Kurve c3 dargestellt.
Die Kurve, die durch Kombination der Vorspannungskurve cs mit der empfangenen Signalkurve
erzeugt wird, ist in Fig. 1D gezeigt. Man sieht, daß diese Kurve zu den Zeitpunkten durch Null
geht, die den Übergängen der ursprünglichen rechteckigen Telegraphensignale von Fig. 1A entsprechen.
Eine Methode, die Vorspannungswelle c3 zu erzeugen und sie der empfangenen Signalwelle von
Fig. ι B hinzuzufügen, wird nun mit Bezug auf
Fig. 2 erklärt. In Fig. 2 erscheinen Fernschreibsignale nach der Demodulation durch eine vorhergehende
Empfängerstufe (nicht gezeigt) an den Klemmen T1 und T2 in einer Wellenform gleich
der, welche durch die Kurve iB dargestellt wird.
Während eines Stromschritts steigt die Spannung von T1 gegenüber T2 auf einen Wert V an. Vorausgesetzt
wird dabei, daß T2 auf dem Nullpotential bleibt. Während eines Trennschritts
liegen beide Klemmen auf dem Nullpotential. Die demodulierte Welle wird an zwei in Reihe liegende
Verzögerungsnetzwerke L1 C1 und L2 C2 gelegt.
Diese Netzwerke sind von der Form, in denen eine Spannung, die an die Eingangsklemmen gelegt
wird, an den Ausgangsklemmen in ihrer Phase, aber nicht in ihrer Größe geändert erscheint. Die
zwei Vorspannungswellen C1 und C2 (Fig. 1) werden
von den Potentiometern R1 bzw. R2 abgegriffen.
Wenn die Ausgangssignalwelle zwischen den beiden Netzwerken von den Klemmen T3 und Γ4
abgegriffen wird, wird sie offensichtlich gegenüber der Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung
zurückverschoben und gegenüber der Stromschritt-Trennschritt - Kurve c2 vorverschoben. Hierdurch
scheint die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung c1 die Signalkurve zu führen, obwohl dies in
Wirklichkeit unmöglich ist, da die Vorspannungskurve nicht auftreten kann, bevor die Signalkurve
erscheint.
Ein Teil der Signalspannung, die an dem Potentiometer R1 erscheint, wird über den Gleichrichter
X1 zu einer Elektrode des Kondensators C3 geführt. Ähnlich wird ein Teil der Signalspannung
vom Potentiometer R2 über den Gleichrichter Z2
zu derselben Elektrode des Kondensators C3 geführt. Die Zeitkonstante von C3 und seinem
Parallel widerstand R3 ist so gewählt,.daß der Kondensator
auf den Wert der stärkeren Vorspannungswelle aufgeladen bleibt. In dieser Weise wird die Kurve c3 der kombinierten Vorspannung
(Fig. ι C) erzeugt.
Es wird bemerkt, daß mitten in einer langen Trennschrittperiode die kombinierte Signal- und
Vorspannungskurve von Fig. 1B auf Null zurückgeht und daß in diesem Fall eine Neigung zur
Instabilität in einem Relais auftritt, das von den Klemmen T3 und T4 gespeist wird. Ferner würde
während einer anhaltenden Trennschrittperiode, z. B. bei einer öffnung der Leitung, eine Möglichkeit
bestehen, daß das Empfängerrelais von einer impulsartigen Störung auf Stromschritt umgepolt
wird,
Um' diesen Zufälligkeiten zu begegnen, wird eine Hilfsspannungsquelle, hier nur rein schematisch
als eine einzelne Zelle B1 gezeigt, über einen Gleichrichter Xs an die Klemme T4 gelegt. Diese
legt bei Abwesenheit einer andern Spannung eine Trennschrittvorspannung an die Ausgangsschaltung.
Wenn die Spannung an C3 über den Wert der Spannung von B1 hinaus wächst, wird Z3
gesperrt, und B1 hat überhaupt keine Wirkung.
Die Schaltung von Fig. 2 kann vereinfacht werden, mit einer kleinen Änderung in der Ausführung,
indem man das zweite Netzwerk L2C2 wegläßt. Mit dieser Änderung folgt die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung
c2 der Signalspannung ohne Verzögerung, und der Kondensator C3 spielt eine wesentliche Rolle in der Erzeugung
der Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung. Die Zeitkonstante von R3 C3 wird dabei am
besten so gewählt, daß man eine gute Annäherung an die richtigen Vorspannungswerte in den Augenblicken
des Signals bekommt.
Obwohl die Prinzipien der Erfindung an Hand von speziellen Ausführungsformen beschrieben
wurden,- ist klar, daß dies nur beispielshalber und zur Erläuterung geschah und daß darin keine
Begrenzung des Wesens und der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung liegt.
Claims (7)
- PatentanspkOche:ίο i. Empfangsanordnung- für Trägerfrequenz-telegraphie mit aus Stromschrittkombinationen bestehenden Signalen, bei der zur verzerrungsfreien Wiedergabe der Signale von den empfangenen Signalen eine Vorspannung abgeleitet und mit ihr kombiniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß von den eine Welle bildenden Signalen zwei Vorspannungs wellen abgeleitet werden, eine für die Übergänge Trennschritt — Stromschritt, die andere für die Übergänge Stromschritt — Trennschritt, und daß diesen drei Wellen eine derartige relative Phasenlage gegeben wird und daß sie derart miteinander kombiniert werden, daß die ursprünglichen Signale - aus der resultierenden Welle weitgehend verzerrungsfrei wiederherstellbar sind.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorspannung der Signal welle immer nur die Vorspannungswelle dient, · die jeweils die größte Momentanampli-tude besitzt. . .
- 3. Anordnung nach Anspruch ί und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle der Trennschritt - Stromschritt - Vorspannungswelle nacheilt.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschritt-Trenhschritt-Vorspannungswelle der Signalwelle nacheilt. -
- 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Verzögerungsnetzwerk enthält und die ursprüngliche Signalspannung an dessen Eingang gelegt wird, daß von diesem Eingang die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannungswelle und vom Ausgang die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannungswelle abgeleitet wird und daß vom Ausgang weiterhin die resultierende Signalwelle abgenommen wird.
- 6.. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Verzögerungsnetzwerke in Reihe enthält, daß die ursprüngliche Signalspannung an den Eingang des ersten Netzwerkes gelegt wird, daß vom Eingang dieses ersten Netzwerkes die Trennschritt-Stromschritt-Vorspannung und vom Ausgang des zweiten Netzwerkes die Stromschritt-Trennschritt-Vorspannung abgeleitet wird und daß zwischen beiden die resultierende Signalspannung abgenommen wird.
- 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hilfsvorspannungsquelle enthält und daß bei Abwesenheit von Stromschritten eine Ausgangstrennschrittspannung geliefert wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen£f334 8.53
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