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Verfahren und Anordnung zur Ableitung von zwei oder mehr Impulsfolgen
verschiedener Impulsfolgefrequenz Für Zwecke der Impulsmehrkanalübertragung besteht
häufig die Forderung, zwei Impulsfolgen verschiedener Impulsfolgefrequenz mit möglichst
phasenstarrer Zuordnung der beiden Impulsfolgen herzustellen. Diese Aufgabe wurde
bis jetzt nach älteren Verfahren meist auf dem Wege der Frequenzteilung gelöst,
wobei in den bekannten Frequenzteilerschaltungen aus einer höheren Frequenz eine
niedrigere Frequenz z. B. durch Mitnahmeeffekte oder mit Hilfe von Kippgeneratoren
abgeleitet wird. Es ist eine bekannte Tatsache, daß solche Frequenzteiler, die an
sich eine phasenstarre Zuordnung der Impulse gewährleisten, durch Temperatur oder
Spannungsschwankungen entweder völlig außer Tritt oder in ein anderes Teilerverhältnis
fallen können. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet im Gegensatz hierzu
eine absolut phasenstarre Zuordnung verschiedener Impulsfolgen zueinander dadurch,
daß ein Frequenzvervielfachungsverfahren angewendet wird. Das Verfahren besteht
darin, daß aus einer Sinusschwingung niederer Frequenz eine Impulsfolge derselben
niederen Impulsfolgefrequenz erzeugt wird, daß aus dieser Impulsfolge durch Frequenzvervielfachung
die Impulsfolge der höheren Impulsfolgefrequenz abgeleitet wird, daß aus der vom
Generator gelieferten Sinusschwingung außerdem eine Impulsfolge der gleichen niederen
Impulsfolgefrequenz, jedoch mit breiteren Impulsen abgeleitet wird und daß mit Hilfe
dieser Impulsfolge breiter Impulse aus der Impulsfolge höherer Impulsfolgefrequenz
eine Impulsfolge der niederen
Impulsfolgefrequenz mit der gewünschten
phasenstarren Zuordnung ausgeblendet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Abb. i dargestellt. Den Ausgangspunkt bildet
ein Quarzgenerator i, der mit Hilfe eines Biegeschwingers und einer Pentode eine
Sinusschwingung niederer Frequenz mit üblicher Frequenzgenauigkeit erzeugt (Abb.
2, a). Diese wird über eine Verstärkerstufe 2 der ersten Impulsableitstufe 3 zugeführt.
Die vorherige Verstärkung ist notwendig, um im Eingang der Imt' bereits eine ausreichende
Beschneidung der Sinuskurve zu gewährleisten. Die Beschneidung der Sinuskurve erfolgt
dadurch, daß bei einsetzendem Gitterstrom eine starke zusätzliche Bedämpfung des
Eingangskreises auftritt. Der Arbeitspunkt -dieser Eingangsröhre wird dabei in das
C-Gebiet verlegt, so daß die negative Halbwelle von vornherein unterdrückt wird.
Dem Anodenkreisstrom wird hierdurch eine mäanderförmige Wechselstromkomponente überlagert,
die am Arbeitswiderstand der Röhre eine ebenfalls nahezu mäanderförmige Spannung
ergibt (Abb. 2, b).
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Diese -,%Iäanderspannung wird nun dem Gitter einer weiteren Röhre
zugeführt, in deren Anodenkreis eine am Ende kurzgeschlossene, im Eingang mit ihrem
Wellenwiderstand abgeschlossene Laufzeitkette liegt. Am Abschlußwiderstand allein
würde eine zu dem am Gitter liegenden Mäander gegenphasige Spannung entstehen,-
davon zieht sich aber der am Ende der kurzgeschlossenen Laufzeitkette reflektierte
und verzögerte Mäander (Abb. 2, c) ab, so daß an der einen Flanke ein positiver
und an der anderen Flanke ein negativer Rechteckimpuls entsteht (gbb. 2, d). Ausgenutzt
werden nur die positiven Teile dieser Differenzimpulse, indem durch einseitige Amplitudenbegrenzung
die negativen Teile abgeschnitten werden. Damit ist eine Impulsfolge niederer Impulsfolgefrequenz
erzeugt (Abb.2, e); die aber nur als Hilfsimpulsfolge ausgenutzt wird.
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Sie wird auf ein mehrkreisiges Bandfilter ,4 gegeben, welches sehr
selektiv und auf eine höhere Harmonische der Grundfrequenz abgestimmt .sein muß.
Der Grund, weshalb in diesem Ausführungsbeispiel für den Filterprozeß nicht gleich
von der ursprünglich erzeugten Mäanderspannung (Abb.2, b) ausgegangen wird, was
man an sich auch machen kann, sondern diese recht breiten Impulse auf die eben beschriebene
Weise zuerst in bedeutend schmälere Impulse verwandelt werden, liegt darin, daß
die höheren Harmonischen, die einen Impuls aufbauen, um so stärker in ihm enthalten
sind, je kürzer die Impulsdauer ist. Die Impulsdauer muß also zweckmäßig so bemessen
sein, daß die gewünschte Oberwelle, die herausgesiebt werden soll, noch in genügender
Intensität enthalten ist. Außerdem ist die Beherrschung der notwendigen Phasenlagen
bei den breiten Impulsen schwieriger.
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Die so am Bandfilter entstehende Sinusspannung (Abb.-2, f) höherer
Frequenz wird nunmehr- der zweiten Impulsableitstufe 5 zugeführt, in welcher
auf dieselbe Weise wie in der Ableitstufe 3 eine Impulsfolge der gewünschten höheren
Impulsfolgefrequenz abgeleitet wird (Ab#b. 2, f bis j ) :
Aus
dieser Impulsfolge der höheren Impulsfolgefrequenz wird nun eine zweite, mit der
ersten phasenstarr verknüpfte Impulsfolge niederer Irnpulsfolgefrequenz dadurch
erzeugt, daß mit Hilfe einer außerdem erzeugten Impulsfolge niederer Impulsfolgefrequenz,
aber breiterer Impulse von etwa Lückenbreite (Torimpuls) aus der Impulsfolge der
höheren Impulsfolgefrequenz ein solche niederer Impulsfolgefrequenz ausgeblendet
wird, indem die Torimpulse im Takte ihrer Impulsfolgefrequenz einzelne Impulse der
Impulsfolge höherer Impulsfolgefrequenz herausheben. Da die nach diesem Ausblendverfahren
entstehende Impulsfolge niederer Impulsfolgefrequenz sich aus Impulsen zusammensetzt,
die lediglich der Impulisfolge der höheren Impulsfolgefrequenz entliehen sind, also
im Grunde aus keinen anderen Impulsen besteht wie diese, ist eine absolute Koinzidenz
der Impulse der niederen Impulsfolgefrequenz mit denen der höheren Impulsfolgefrequenz
gewährleistet.
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Zur Ableitung der hierzu benötigten breiten Impulse niederer ImpwlsIolgefrequenz
(Torimpulse) wird gemäßAbb. i wiedervo n ,derverstärktenSinusspannung niederer Frequenz
ausgegangen (Abb. 2, h), die über einen Phasenschieber 6 an,die Impulsableitstufe
7 für die Torimpulse gelangt. Der Phasenschieber hat den Zweck, die Phase der der
Impulsableitstufe 7 zuigeführten@ Sinusspannung gegenüber der ursprünglichen Sinusspannung
in geringem Maße zu verschieben. Die an diesem Phasenschieber auftretenden durch
Temperatur und Spannungsschwankungen bedingten Phasenänderungen sind dann so klein,
daß sie zu vernachlässigen sind. Die geringe Phasenverschiebung ist nötig, da es
bei der späteren Überlagerung der breiten Torimpulse mit den Impulsen der höheren
Impulsfolgefrequenz (Abb. 2, p) wichtig ist, daß die einzelnen herausgehobenen Impulse
der Impulsfolge höherer Impuisfolgefrequenz ungefähr in die Mitte der Torimpulse
zu liegen kommen, so daß ein Herausrutschen aus dem Bereich der breiten Torimpulse
infolge von Temperaturschwankungen der Schaltelemente, insbesondere der Bandfilterstufe
4. an keiner der beiden Flanken eintreten kann.
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Die Torimpulse werden @in ähnlicher Weise Wie die Hilfsimpulse erzeugt.
Die Breite der Torimpulse wird aber nicht durch eine Laufzeitkette, sondern durch
die negative Halbwelle eines Schwingkreises definiert, der von einer. zunächst wieder
erzeugten Mäanderspannung (Abb. 2, m) angestoßen wird. -Dieser Weg wird beschritten,
da Laufzeitketten mit den derzeit zur Verfügung stehenden Mitteln für diesen Zweck
zu groß würden. Die negative Halbschwingung übersteuert das Gitter einer Röhre,
während die darauffolgende positive Halbschwingung durch Gitterstromeinsatz abgeschnitten
wird (Abb. 2, zt). Der Schwingungsverlauf im ungedämpften Zustand ist. in
Abb. 2, it gestrichelt eingezeichnet. Durch- geeignete Bemessung des Schwingkreises
kann die Breite der am Arbeitswiderstand
entstehenden Torimpulse
weitgehend reguliert werden. Ihre Breite darf dabei aber nicht größer sein, als
der Lückenbreite zwischen zwei Impulsen der Impulsfolge höherer Impulsfolgefrequenz
entspricht, da sonst bei entsprechender Phasenlage unter Umständen von einem Torimpuls
zwei Impulse der Impulsfolge höherer Impulsfalgefrequenz statt einem einzigen ausgeblendet
werden könnten.
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Die Impulsfolge der Torimpulse niederer Frequenz wird nun an das Gitter
der Ausblendröhre 8 gelegt und die negativ orientierte Impulsfolge höherer Impulsfolgefrequenz
an die Kathode. Die negativen Impulse an der Kathode wirken sich auf das Gitter
wie positive Impulse aus, so daß sich die Torimpulse niederer mit den Impulsen der
höheren Impuls,foligefrequenz überlagern und- je- einen derselben herausheben (Abb.
2, p): Bei entsprechend gewählter Gittervorspannung werden alle Impulse außer den
hochgehobenen unterdrückt, und nur die hochgehobenen Impulse sind für die Gittersteuerung
maßgebend. An einem im Anodenkreis liegenden Impulstransformator kann dann die mit
der Impulsfolge höherer Impulsfolgefrequenz - absolut phasenstarr gekoppelte Impulsfolge
niederer Impulsfolgefrequenz abgenommen werden.
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Als Anwendungsbeispiel dieses Verfahrens sei die Verwendung für Zwecke
der Impulsmehrkanalübertragung erwähnt, wobei die Impulse der niederen Impulsfolgefrequenz
als Startimpulse zur Auslösung eines Zeitstaffelungsprozesses herangezogen werden.
Hierbei wird in einem sogenannten Impulsverteiler die Aufteilung der Impulsfolge
der höheren Impulsfolgefrequenz auf getrennte Kanäle der niederen Impulsfolgefrequenz
bewirkt. Insbesondere ist bei einem bereits vorgeschlagenen Impulsverteilergerät
die Anwendung des geschilderten Ausblendverfahrens besonders vorteilhaft. In diesem
Gerät wird die Auftrennung der Summenkanalimpulse in zeitgestaffelte Einzelimpulse
dadurch bewirkt, daß die Impulse der niederen Impulsfolgefrequenz, die gleich der
Impulsfolgefrequenz eines Kanals ist, zunächst um einen weniger als der Impulsbreite
entsprechenden Betrag verzögert oder verbreitert werden, daß diese verzögerten oder
verbreiterten Impulse über eine Entladungsstrecke einen Kondensator aufladen, der
gleichzeitig über eine zweite Entladungsstrecke, an der die schmaleren Summenkanalimpulse
liegen, entladen werden kann, daß die am Kondensator stehende Differenzimpulsspannung
zur Steuerung einer Entladungsröhre benutzt wird, an deren Anodenwiderstand die
Impulse des zweiten Kanals einerseits abgenommen und andererseits wiederum um einen
weniger als der Impulsbreite entsprechenden Betrag verzögert oder verbreitert werden
und daß die derart verzögerten oder verbreiterten Impulse den besprochenen, analogen
Schaltmitteln zugeführt werden, derart, daß aus den Anodenkreisen der folgenden
Röhren die Impulsspannungen des dritten, vierten usw. Kanals ausgekoppelt werden
können. Für ein einwandfreies Arbeiten der Anordnung ist eine starre Phasenbeziehung
zwischen Summenkanalimpulsen und den Impulsen der niederen Impulsfolgefrequenz demnach
unbedingt erforderlich, da beim Eintreffen eines Summenkanalimpulses gleichzeitig
immer auch ein Impuls der niederen- Impulsfolgefrequenz zur Verfügung stehen muß-.
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Es wurde bisher die Ableitung von nur einer Impulsfolge niederer Impulsfolgefrequenz
aus der höheren Impulsfolgefrequenz beschrieben. Zuweilen, wie z. B. bei der erwähnten
Anwendung des Verfahrens für Zwecke der Impulsmehrkanalübertragung, erweist es sich
jedoch als erforderlich, gleichzeitig mehrere untereinander phasenstarre und gegeneinander
phasenverschobene Impulsfolgen derselben niederen Impulsfolgefrequenz zur Verfügung
zu haben. In solchen Fällen kann die beschriebene Anordnung in einfacher Weise erweitert
werden; und die verschiedenen Impulsfolgen niederer Impul sfolgefrequenz können
aus ein und derselben Impulsfolgeder höheren Impulsfolgefrequenz durch Ausblenden
mit Hilfe von phasenversetzten Torimpulsen gewonnen werden. Ein Beispiel für diese
Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt. Die Bezugsziffern r bis
8 haben hier wieder dieselbe Bedeutung wie in Abb. i.- Die Ziffern g Und 12- stellen
zwei weitere Phasenschieber dar: Diese müssen allerdings, zum Unterschied vom ersten
Phasenschieber, eine sehr starke Phasenverschiebung bewirken und deshalb sehr phasenstabil
aufgebaut sein, da die prozentuale Verschiebung bei Temperatur und Spannungsänderungen
entsprechend größer ist wie beim ersten Phasenschieber. Mit io und 13 sind zwei
Ableitstufen für Torimpulse bezeichnet, und mit den Ziffern i i und 14 sollen zwei
weitere Ausblendstufen dargestellt sein. Bei geeigneter, in 6; j und 12 einstellbarer
Phasenlage kann z. B. erreicht werden, daß in der Ausblendstufe 8 der erste Impuls
16 der Impulsfolge 1s ausgeblendet wird, in der Stufe i i der zweite Impuls 17 und
in der Stufe 14 der dritte Impuls 18 der Folge 15 herausgeholt wird. Das
Verfahren kann beliebig fortgesetzt werden. Da die auf diese Weise abgeleiteten
Impulsfolgen niederer Impulsfolgefrequenz alle aus 'derselben Impulsfolge höherer
Impulsfolgefrequenz durch Ausblenden abgeleitet worden sind; stehen sie natürlich
untereinander sowie gegenüber der Impulsfolge der höheren Impulsfolgefrequenz in
absolut phasenstarrer Verbindung.
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Auch hier sei als Anwendungsbeispiel auf das bereits erwähnte Impulsverteilergerät
Bezug genommen. Wie oben beschrieben, besteht die Aufgabe des Impulsverteilers darin,
die Aufteilung des noch unmodulierten Summenkanals der höheren Impulsfolgefrequenz
auf einzelne zeitgestaffelte Kanäle der niederen Impulsfolgefrequenz zu bewirken,
so daß ihre Modulation unabhängig voneinander durchgeführt werden kann. Da ein gewisser
Nachteil dieser Anordnung jedoch darin besteht, daß auf Grund ihres Aufbaues bei
Ausfall einer der ersten Röhren des Verteilers auch alle übrigen Stufen ausfallen
würden, empfiehlt es sich, nach dem oben beschriebenen Ausblendverfahren
außer
dem Startimpuls noch drei weitere Impulsfolgen der niederen Impulsfolgefrequenz
in der Impulszentrale herzustellen. Durch entsprechende Phasenlage, die mit Hilfe
der Phasenschieber einstellbar ist, kann dabei erreicht werden, daß jeder erste
dieser drei zeitgestaffelten Impulsfolgen (Gruppenimpulse) mit ganz bestimmten Impulsen
der Impulsfolge der höheren Impulsfolgefrequenz zusammenfällt, so daß z. B. bei
vierundzwanzig Cbertragungskanälen der erste zeitgestaffelte Gruppenimpuls mit dem
siebenten Summenkanalimpuls, der zweite zeitgestaffelte Gruppenimpuls mit dem dreizehnten
Summenkanalimpuls und der dritte zeitgestaffelte Gruppenimpuls mit dem neunzehnten
Summenkanalimpuls zusammenfällt. Der fünfundzwanzigste und der erste Summenkanalimpuls
sind miteinander identisch und fallen phasenmäßig wieder mit dem Startimpuls zusammen.
Führt man also jeder sechsten Röhre des Impulsverteilers zusätzlich einen der zeitgestaffelten
Gruppenimpulse zu, so können maximal nur sechs Impulse und damit auch sechs Kanäle
des Verteilers ausfallen, da höchstens nach dieser Anzahl die Gruppenimpulse als
neue Startimpulse wirken. Die Gruppenimpulse sind also nichts anderes als Hilfsstartimpulse,
die lediglich der Erhöhung der Betriebssicherheit dienen.