DE948527C - Impulskodemodulationseinrichtung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. SEPTEMBER 1956

NP52O Villa/21a¹

Die Erfindung 'bezieht sich auf eine bei einem Sender und/oder einem Empfänger verwendbare Einrichtung für die Übertragung von Signalen, insbesondere von kontinuierlich veränderlichen Signalen, z. B. Gesprächs-, Musik-, Fernsehsignalen u.dgl., mittels Deltaimpulskodemodulation, wobei einem Impulskodemodulator entnommene Kodeimpulse in einer von dem Signal abhängigen Reihenfolge von »1«- und »o«-Impulsen vorhanden sind oder fehlen.

Bei Impulskodemodulation zur Übertragung von Signalen entstehen infolge der quantisierten Amplitudenübertragung Abweichungen zwischen der auf der Empfangsseite wiedergegebenen S ignalspannung und der ursprünglichen Signalspannung; diese Abweichungen rufen das sogenannte Quantisierungsrauschen hervor. In dem Maße, wie ein Amplitudenquant einen kleineren Bruchteil der maximalen Signalspannung vertritt, wird eine Verbesserung des Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnisses herbeigeführt. Eine auf diese Weise erzielte Verbesserung des erwähnten Verhältnisses erfordert jedoch, unabhängig von der Art der Impulskodemodulation, eine Erhöhung der-maxi-

malen Wiederholungsfrequenz der zu übertragenden Kodeimpulse oder mit anderen Worten eine Vergrößerung der für die Übertragung erforderlichen Bandbreite.
Bekanntlich wirkt sich das Quantisierungsrauschen, insbesondere bei verhältnismäßig geringen Signalspannungen oder bei niedrigem Signalpegel, störend aus.

Zur Beschränkung der Störwirkung des Quantisierungsrauschens bei niedrigem Signalpegel bei der Übertragung von Signalen mittels eines binären Mehreinheitenkodes können die Signale auf der Sendeseite über einen Verstärker mit einem bei zunehmender Signalstärke exponentiell abnehmenden Verstärkungsfaktor (Momentankompression) dem Kodemodulator 'zugeführt werden. Auf der Empfangsseite müssen die nach Dekodierang erzielten Signale, zum Ausgleichen der auf der Sendeseite eingeführten Momentankompression, über einen Verstärker für Momentanexpansion geführt werden (vgl. Bell System Techn. Journal, Januar 1948, S. 6, 7 und'28).

Es sei bemerkt, daß Momentankompression Signalverzerrungen und somit mit der Signalfrequenz übertragene Harmonische hervorruft, was unerwünscht ist und im wesentlichen eine Bandbreitenvergrößerung erfordert.

Bei einer Art von Ein-Einheiten-Impulskodemodulation, auf welche die Erfindung sich bezieht, d. h. bei Deltaimpulskodemodulation, die ausführlich in der »Philips¹ Technisch Tijdschrift«, Sept. 1951, S. 249 bis 258, und der französischen Patentschrift 987 238 beschrieben ist und weiterhin kurz Deltamodulation genannt wird, ist die Anwendung von Momentankompression und Expansion, die in der genannten französischen Patentschrift beschrieben ist, auch zur Verringerung der Störwirkung von Quantisierungsrauschen bei niedrigem Signalpegel wirksam. Der erwähnte Nachteil der Momentankompression tritt selbstverständlich auch in diesem Falle ein.

Die Erfindung bezweckt, bei Deltamodulationssignalübertragung Mittel· zu schaffen zur effektiven Verringerung der Störwirkung des Quantisierungsrauschens bei niedrigem Signalpegel. Gewünschtenfalls können dabei diese neuen Mittel in Vereinigung mit mäßiger Momentankompression und Expansion verwendet werden.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Einrichtung der anfangs erwähnten Art zur Dynamikregelung der Signale ein durch eine Pegelregelspannung gesteuerter Pegelregler und ein durch die Kodeimpulse gespeister Regelspannungsgenerator derart vorgesehen, daß der Regelspannungsgenerator einen Polaritätswechseldemodulator zur Unrwandlung der in den Kodeimpulsen durch 01- oder 10-Impuls-Paare gekennzeichneten Polaritätswechsel in Meßimpulse enthält, deren mittlere Frequenz sich mit der Aussteuerung des Kodemodulators ändert, und daß der Regelspannungsgenerator ferner eine durch diese Meßimpulse gespeiste Frequenzdemodulationsstufe einer Frequenzdemodulatorstufe zur Umwandlung der Meßimpulse in eine sich mit deren mittlerer Frequenz ändernde, als Pegelregelspannung dienende Regelgleichspannung enthält; der Ausgang der Frequenzmodulatorstufe ist dazu mit dem Pegelregelspannungseingang des Pegelreglers gekoppelt.

Wie an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert wird, wird auf diese Weise gemäß der Erfindung eine Dynamikregelung mittels einer Pegel regelspannung durchgeführt, die von der die Signale kennzeichnenden Kodeimpulsreihe abgeleitet wird, wobei im wesentlichen von einer in der Kodeimpulsreihe vorhandenen Frequenzinformation ausgegangen wird. Diese Frequenzinformation ist praktisch unabhängig von Übertragungsstörungen zwischen Sender und Empfänger, so daß auf der Sende- und Empfangsseite identische Pegelregelspannungen gewährleistet werden können. Die erwähnte Frequenzinformation ist abhängig von der Aussteuerung des auf der 5endeseite verwendeten Kodemodulators, d. h. abhängig von dem Verhältnis zwischen dem Signalpegel und dem brauchbaren Steuerbereich des Kodemodulators. Durch Anwendung 'einer sich mit der Aussteuerung des Kodemodulators ändernden Pegel regelspannung zur Korrektion der über den Pegelregler dem Impulskodemodulator zugeführten Signale erhält der Modulator stets einen für den Amplitudenquantisierungsvorgang günstigen Signalpegel. Bei verhältnismäßig niedrigem Pegel der zu übertragenden Signale tritt somit das Quantisierungsrauschen auf der Empfangsseite nach der der Kompression auf der Sendeseite entsprechenden Expansion nicht mehr störend auf. Das Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis bleibt praktisch konstant.

Es sei hier bemerkt, daß es bei Signalübertragungseinrichtungen durch einen bestimmten binären Mehreinheitenkode bekannt ist, aus dem Auftreten des ersten und des zweiten Impulses der Kodegruppe in Form von 00 oder 11 oder auch 01 oder 10 eine Pegelregelspannung abzuleiten.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. ι a und 1 b zeigen in einem Blockschaltbild einen Sender bzw. einen Empfänger nach der Erfindung für Deltamodulation;

Fig. 2 a und 2b zeigen eine erste Einzelausführungsform der bei den Einrichtungen nach Fig. ι anzuwendenden Regelspannungsgeneratoren, deren Wirkungsweise an Hand der Spannungszeitdiagramme der Fig. ja bis 3e erläutert wird;

Fig. 4 und 5 a bis 5 e zeigen eine zweite Einzelausführungsform eines bei Deltamodulation anzuwendenden Regelspannungsgenerators und zugehörige Spannungszeitdiagramme;

Fig. 6 a und 6 b zeigen in einem Blockschaltbild eine besondere Ausführungsform eines Senders wo bzw. eines Empfängers für Deltamodulation, und Fig. 7 und 8 a bis 8d zeigen eine dabei anzuwendende, geeignete Einzelausführungsform eines Regelspannungsgenerators und Spannungszeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise dieses Generators.

Bei dem in Fig. ι a in einem Blockschaltbild dargestellten Sender für Deltamodulation werden einem Mikrophon ι entnommene Gesprächssignale über einen Mikrophonverstärker 2 und einen z. B. als Verstärker mit veränderlicher Steilheit ausgebildeten Pegelregler 3 über die Leitung 4 einem Differenzbildner 5 zugeführt. Diesem Differenzbildner 5 wird außerdem über die Leitung 6 ein auf weiter unten' beschriebene Weise erhaltenes Vergleichssignal zugeführt. Die am Ausgang des Differenzbildners 5 auftretenden DifEecenzspannungen steuern einen Impulsmodulator 7, der an einen Impulsgenerator 8 angeschlossen ist, der äquidistante Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz liefert, die z. B. das Zehnfache der maximal zu übertragenden Signalfrequenz beträgt.

Abhängig von der Polarität der Ausgangsspannung des Differenzbildners 5 treten von dem Impulsgenerator 8 stammende Impulse am Ausgang des Impulsmodulators 7 auf, oder sie werden unterdrückt (in diesem Falle in der Polarität umgekehrt oder einem zusätzlichen Ausgang zugeführt). Durch den Impulsmodulator 7 durchgelassene Impulse werden im folgenden mit i-Impulse bezeichnet, während die unterdrückten (oder in der Polarität umgekehrten oder am zusätzlichen Ausgang auftretenden Impulse) als o-Impulse bezeichnet werden.

An den 1- und o-Impulse liefernden Ausgang des Impulsmodulators 7 ist ein Impulsregenerator 9 zum Unterdrücken der im Impulsmodulator entstandenen Änderungen in der Amplitude, der Dauer, der Form oder der Zeit des Auftretens der Impulse angeschlossen. Die Regeneration erfolgt z. B. durch Ersatz der zugeführten Impulse durch unmittelbar dem Impulsgenerator 8 entnommene Impulse. Die regenerierten Impulse werden über die Leitung 10 ausgesandt, entweder unmittelbar oder als Modulation einer Trägerwelle. Außerdem werden diese Impulse einem Rückkehrkreis 11 mit einem die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk 12 und einem an dieses angeschlossenen Verstärker 13 zugeführt. Im Rückkehrkreis 11 entsteht die vorerwähnte Vergleichsspannung, die durch die Leitung 6 dem Differenzbildner S zugeführt wird.

Der geschilderte Kreis 5 bis 13 ist dauernd bestrebt, die Ausgangsspannung des Differenzbildners 5 auf Null herabzusetzen, wodurch das dem Rückkehrkreis 11 entnommene Vergleichssignal eine quantisierte Annäherung des Eingangssignals bildet und, in einem Zeitdiagramm betrachtet, in einem von der Impulswiederholungsfrequenz abhängigen Rhythmus um das Eingangssignal herumschwankt. Es sei bemerkt, daß bei Deltamodulation abweichend von anderen Typen weiter unten zu beschreibenden Impulskodemodulation die Kpdeimpulse nicht jeweils den Augenblickswert in äquidistanten Zeitpunkten des zu übertragenden Signals kennzeichnen. In diesem Falle werden Kodeimpulse ausgesandt, die im wesentlichen in einem Sendezeitpunkt nur die Polarität der Differenz zwischen dem entsprechenden Augenblickswert des Signals und dem dem Augenbliokswert des zu übertragenden Signals in dem unmittelbar vorangehenden Sendezeitpunkt entsprechenden, dem Rückkehrkreis entnommenen Vergleichssignal kennzeichnen. Auf diese Weise kennzeichnen die Kodeimpulse einen primär von der Neigung des Signals abhängigen Signalwert.

Fig. ι b zeigt einen bei dem Sender nach Fig. 1 a anzuwendenden Empfänger. Die durch die Leitung 14 verzerrt empfangenen Impulse werden durch einen Impulsregenerator 15, der an einem mit dem Impulsgenerator 8 des Senders zu synchronisierenden örtlichen Impulsgenerator 16 angeschlossen ist, durch örtlich erzeugte Impulse ersetzt. Letztere werden einem Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk 17 zugeführt, das dem integrierenden Netzwerk 12 im Rückkehrkreis des Senders entspricht, wodurch am Ausgang des integrierenden Netzwerks 17 ein dem Vergleichssignal im Sender entsprechendes Signal entsteht. Durch ein Tiefpaßfilter 18, das das gewünschte Gesprächsfrequenzband durchläßt und das höhere Impulsfrequenzen unterdrückt, wird das Signal einem Pegelregler 19 zugeführt. Die diesem Regler entnommenen, den ursprünglichen Gesprächssignalen entsprechenden Signale werden nach Verstärkung, 20, durch einen Lautsprecher 21 wiedergegeben. Sender und Empfänger für Deltamodulation der erwähnten Art sind in vorerwähnter französischer Patentschrift 987 238 und in der schweizerischen Patentschrift 289 551 beschrieben.

Nun folgt die Erörterung der bei einem Sender und Empfänger der Fig. 1 a und 1 b gemäß der Erfindung durchzuführenden Dynamikregelung.

Beim Fehlen eines Eingangssignals im Sender nach Fig. ia liefert der Rückkehrkreis an den Differenzbildner 5 eine Vergleichsspannung, die in einem Zeitdiagramm betrachtet um den Nullpegel schwankt. Der Impulsmodulator 7 liefert eine den Nullpegel kennzeichnende Impulsreihe des Typs —10101010—, wobei jeder zweite der vom Impulsgenerator 8 stammenden Impulse also unterdrückt wird infolge einer sich jeweils ändernden Polarität der dem Impulsmodulator zugeführten Differenzspannung. Die Impulskombinationen 01 und 10 vertreten also je-einen Polaritätswechsel und werden weiterhin als Polaritätswechsel in der Impulsreihe bezeichnet. Die Anzahl Polaritätswechsel in der den Nullpegel kennzeichnenden Impulsreihe —10101010— ist gleich der Wiederholungsfrequenz der Impulse des Impulsgenerators 8, oder mit anderen Worten, ist gleich der maximalen Wiederholungsfrequenz der ausgesandten Impulse.

Wird dem Sender eine mit der Zeit mäßig zu- bzw. abnehmende Spannung zugeführt, so liefert der Impulsmodulator Impulsreihen von dem Typ ---iioioiiioii--- bzw. ---iooioioooioo---. Die Anzahl in diesen Impulsreihen auftretender Polaritätswechsel ist-geringer als bei der den Nullpegel kennzeichnenden Impulsreihe.

Bei Zuführung eines Signals mit maximaler zulässiger positiver bzw. negativer Neigung liefert

der Impulsmodulator sieben Reihen von dem Typ — iiiiiiii — bzw. ---ooooöooo—, wobei Polaritätswechsel völlig fehlen.

Nach vorstehendem wird es einleuchten, daß die Anzahl innerhalb einer bestimmten Zeitspanne auftretenden Polaritätswechsel in der Impulsreihe oder auch die mittlere Frequenz der Polaritätswechsel für die Erregung des Impulsmodulators maßgebend ist; bei niedrigem Signalpegel nähert sich die ίο mittlere Frequenz der Polaritätswechsel der maximalen Impulswiederholungsfrequenz, während diese bei maximal zulässigem Signalpegel eine wesentlich niedrigere Frequenz aufweist. Diese Eigenschaft wird gemäß der Erfindung zur Erzeugung einer Dynamikregelspannung aus den Kodeimpulsen benutzt, welche Impulse die zu übertragenden Signale kennzeichnen.

Beim Sender nach Fig. 1 a und dem Empfänger nach Fig. ib werden die das Signal kennzeichnenden Kodeimpulse, die in den Leitungen ro und 14 auftreten, einem Regelspannungsgenerator 22 bzw. 23 zugeführt. Diese Regelspannungsgeneratoren, deren Ausführungsformen noch im einzelnen besprochen werden, sind vorzugsweise im wesent-. 25 liehen ähnlich. Sie liefern eine sich mit der mittleren Frequenz der Polaritätswechsel in der zugeführten Kodeimpulsreihe ändernde Regelgleichspannung, die den betreffenden Pegelreglern 3, 19 mit solcher Polarität zugeführt wird, daß im Sender eine Kompression und im Empfänger eine die Kompression ausgleichende Expansion der Signale stattfindet.

Im Sender wird eine Rückwärts- und im Empfänger eine Vorwärtsregelung durchgeführt, was eine große Freiheit in der Wahl der Regelzeit ergibt. Naturgemäß muß die Regelzeit derart gewählt werden, daß in dieser Zeitspanne eine hinreichend große Anzahl von Impulsen auftritt, um die Bildung einer Regelspannung zu gewährleisten. Bei Deltamodulation sind häufig in dieser Hinsicht noch sehr kurze Regelzeiten zulässig. Die minimale Regelzeit soll, im übrigen derart gewählt werden, daß die Regelspannung keine hörbaren, nicht linearen Verzerrungen hervorruft. Bei der Gesprächsübertragung veranlaßt dies eine Regelzeitkonstante von z. B. ¹Z₅₀ bis ¹Z₂₀₀ Sekunde. Bei schnelleren Pegelregelungen muß auf Änderungen der GleicLstromkomponenten geachtet werden. Bei Verwendung von Regelröhren werden dann vorzugsweise, wie an sich bekannt ist, für die Regelspannung ausgeglichen, Röhrenschaltungen verwendet; es kann aber auch ein Netzwerk mit nicht linearen Elementen benutzt werden, die bei Trägerfrequenzeinrichtungen üblich sind. Es werden nun einige Einzelausführungsformen anzuwendender Regelspannungsgeneratoren erörtert. Fig. 2 a zeigt eine erste Einzelausführungsform eines auf der Sendeseite anzuwendenden Regelspannungsgenerators (22 in Fig. la), dessen Wirkungsweise an Hand der Spannungszeitdiagramme der Fig. 3 a bis 3 e erläutert wird.

Ein dem Impulsgenerator 7 der Fig. 1 zugeführtes Signal mit einer für den Amplitudenquantelungsprozeß günstigen Amplitude wird durch eine Kodeimpulsreihe der in Fig. 3 a dargestellten Art gekennzeichnet. Die Demodulation der die Erregung des Kodemodulators kennzeichnenden Polaritätswechsel findet folgendermaßen statt. Die Kodeimpulsreihe wird über Eingangsklemmen 24 (Fig. 2 a) einem Tiefpaßfilter 25 zugeführt, dessen Grenzfrequenz etwa gleich der halben maximalen Impulswiederholungsfrequenz gewählt ist. Durch diese besondere Wahl der Grenzfrequenz ruft das Filter 25 eine Verbreiterung der individuellen Impulse hervor, und unmittelbar aufeinanderfolgende Impulse fließen zusammen zu einem einzigen Impuls der in Fig. 3 b dargestellten Art. Die Flanken dieser Impulse decken sich mit dem Auftreten der Impulskombinationen 01 und 10 der Fig. 3 a.

Die auf diese Weise erhaltenen Impulse werden mittels eines zweiseitigen Begrenzers 26 mit geeigneter Vorspannung mit entgegengesetzt geschalteten Germaniumdioden 27 und 28 in rechtwinklige Impulse der Fig. 3 c umgewandelt. Die Flanken dieser Impulse decken sich mit den Zeitpunkten, in denen die schrägen Flanken der Impulse der Fig. 3 b den Begrenzungspegel U aufwärts bzw. abwärts durchlaufen. Die Differentiation der Impulse nach Fig. 3 c mittels eines dem Begrenzer 2_& folgenden differenziierenden Netzwerks 29 liefert Impulspaare mit jeweils einem positiven und einem negativen scharfen Impuls nach Fig. 3d. Die positiven und negativen Impulse entsprechen den Impulskombinationen 01 und 10.

An den Ausgang des 'Differenzierungsnetzwerks 29 ist eine monostabile Kippschaltung 30 mit Doppeltrioden 31, 32 angeschlossen. Beim Empfang eines (gegebenenfalls sich gewissermaßen in der Gestalt und in der Amplitude ändernden) positiven Impulses entsteht jeweils an der Anode der Triode 32 ein positiver, rechtwinkliger Meßimpuls gegebener Dauer und Amplitude; die von der Zeitkonstanten der Kippschaltung 30 abhängige Dauer dieser Meßimpulse ist nahezu gleich dem Minimalintervall der zugeführten Impulspaare gewählt. Die Basis der Meßimpulse wird auf einem konstanten Gleichspannungswert mittels einer durch eine Batteriespannung — E_g vorgespannten Diode 33 in Verbindung mit einem Reihenkondensator 34 und einem Parallelwiderstand 35 festgesetzt. Letztere no Elemente bilden gemeinsam ein den Gleichspannungspegel fixierendes Netzwerk 36 bekannter Art. Am Ausgang dieses Netzwerks tritt die in Fig. 3 e dargestellte Reihe positiver Meßimpulse auf, die sich je mit einer durch Impulskombination 01 vertretenden Polaritätswandlung in der Reihe von Kodeimpulsen der Fig. 3 a deckt. Die mittlere Frequenz der Meßimpulse ändert sich, ähnlich wie die mittlere Frequenz des Auftretens der Impulskombination 01 mit der Erregung des Kodemodulators. Zum Erzielen einer zu dieser mittleren Frequenz proportionalen Regelspannung wird den Meßimpulsen die mittlere Gleichstromkomponente mittels eines in diesem Falle als Frequenzdemodulatorstufe benutzten Abflachfilters 37 entnommen. Die auf diese Weise erhaltene Gleichspannung V₀

nach Fig. 3e ist proportional mit der mittleren Frequenz der Polaritätswechsel in der Kodeimpulsreihe und wird zur Regelung des Pegels mittels des Pegelreglers 3 der dem Differenzbildner 5 der Fig. ι zugeführten Signale benutzt.

Nach Fig. 2 a ist 'der Pegelregler 3 mit einer Pentode 38 mit veränderlicher Steilheit versehen. Die zu übertragenden Signale werden einer mit dem Steuergitter der Pentode verbundenen Eingangsklemme 39 zugeführt; die verstärkten Signale werden über die Ausgangsklemme 40 dem Anodenkreis der Pentode 38 entnommen. Der Steuergitterkreis der Pentode 38 enthält einen Gitterwiderstand 41, das vorerwähnte Abflachfilter 37 und das Netzwerk 36 zur Fixierung des Gleichspannungspegels. Die wirksame Steuergittervorspannung der Pentode 38 ist aus einer unveränderlichen Steuergittervorspannung —E_g von der Vorspannungsbatterie im Netzwerk 36 und aus dem veränderao liehen Teil V₀, d. h. der Gleichstromkomponente der Meßimpulse, zusammengesetzt.

Bei Minimalerregung des Impulsmodulators 7 der Fig. 1 ist die mittlere Frequenz der Polaritätswechsel in der erhaltenen Reihe von Kodeimpulsen verhältnismäßig hoch; die Spannung V_D ist dann verhältnismäßig hoch, wodurch die negative Gesamtgittervorspannung der Pentode 38 verhältnismäßig gering und somit die Verstärkung groß ist. Schwache Eingangssignale gelangen dann infolge der wirksamen großen Verstärkung des Pegelregl'ers 3 dennoch mit einem zur Erregung des Impulsmodulators günstigen Pegel an den Impulsmodulator.

Bei hohem Pegel der Eingangssignale ist infolgi der niedrigen mittleren Frequenz der Polaritäts wechsel in der Kodeimpulsreihe die Regelspannung V₀ niedrig, so daß die Verstärkung der Pegelreglers 3 auch gering ist.

Bei Verwendung einer Regelpentode 38, dere~ Steilheit sich exponentiell mit der Gitterspannung ändert, wird z. B. bei Änderung der wirksamen negativen Steuergittervorspannung zwischen —40 und —10 Volt in einem Intervall von 28 db geregelt. Die auf diese Weise erhaltene Kompression auf der Sendeseite im Zusammenhang.mit einer entsprechenden Expansion auf der Empfangsseite genügt 'bei normaler Gesprächsübertragung, um bei niedrigem Signalpegei das Quantisierungsrauschen im Empfängerausgang um etwa 20 db niedriger zu machen als bei hohem Signalpegel, so daß eine sehr zweckdienliche Verringerung des bei niedrigem Signalpegel störenden Quantisierungsrauschens erzielt wird.

In Fig. 2 b ist dargestellt, welche Änderungen im Regelspannungsgenerator nach Fig 2 a vorgenommen werden müssen, um ihn auf der Empfungsseite zur dynamischen Regelung zu verwenden.

Den Eingangsklemmen des Regelspannungsgenerators 23 der Fig. 1 b werden wie vorher die Kodeimpulse zugeführt. Das Tiefpaßeingangsfilter 25, der zweiseitige Begrenzer 26 und das Differenzierungsnetzwerk 29 werden im Regelspannungsgenerator für den Empfänger unverändert beibehalten. Die Kippschaltung 30 der Fig. 2 a wird durch die Kippschaltung 30' der Fig. 2 b ersetzt, die sich von ersterer nur dadurch unterscheidet, daß die Ausgangsinipulse der Triode 31 anstatt der Triode 32 entnommen werden. Die dann der Kippschaltung entnommenen Meßimpulse haben negative Polarität. Das der Kippschaltung 30' folgende Netzwerk 36' zur Fixierung des Gleichstrompegels der Basis der Meßimpulse unterscheidet sich von dem Netzwerk 36 dadurch, daß die Diode 33 umgekehrt ist, was bei 33' angedeutet ist, wobei außerdem die negative Vorspannung —E_g' wesentlich niedriger ist als —E_g. Die Gleichspannungskomponente der im Netzwerk 36' erhaltenen Meßimpulse hat dann negative Polarität und trägt somit zur Vorspannung—.E/bei. Die Ausgangsspannung des Netzwerks 36' wird, ähnlich wie nach Fig. 2 a, über das Abflachfilter 37 dem Steuergitter einer Regelpentode im Pegelregler 19 zugeführt. Die Zunahme der Gleichstromkomponente der Meßimpulse führt dann eine Verringerung der Ver-Stärkung der Regelpentode 38 zum Ausgleich der Dynamikkompression auf der Sendeseite herbei.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines anzuwendenden Regelspannungsgenerators in einer Einzeldarstellung, wobei die Demodulation der Polaritätswechsel auf andere Weise stattfindet; die Wirkungsweise wird an Hand der Spannungszeitdiagramme der Fig. S erläutert.

Kodeimpulse nach Fig. 5 a werden den Eingangsklemmen 42 des Regelspannungsgenerators der Fig. 4 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform des Regelspannungsgenerators ist es erwünscht, die rechtwinkligen Eingangsimpulse in Impulse einigermaßen abgerundeter Form umzuwandeln. Dazu werden die Eingangsimpulse über ein Tiefpaßfilter

43 geführt, dessen Grenzfrequenz etwas höher ist als die maximale Impulswiederholungsfrequenz. Die diesem Filter entnommenen Impulse sind in Fig. 5 b dargestellt.

Diese abgerundeten Impulse steuern eine Triode

44 mit zwei annähernd gleichen Ausgangswiderständen 45 und 46, die in die Anoden- bzw. Kathodenleitung der Triode 44 eingefügt sind. Die am Anodenwiderstand 45 auftretenden Impulse haben negative Polarität und werden einem Verzögerungsnetzwerk 47 mit Abschnitten zugeführt, deren Grenzfrequenz gleich der Grenzfrequenz des Filters 43 ist. Am Ausgang des Verzögerungsnetzwerks 47 treten negative Impulse auf (Fig. 5 c), die gegenüber den am Kathodenwiderstand 46 auftretenden positiven Impulsen (Fig. 5 b) um einen Zeitabstand gleich einem Impulsintervall verzögert sind.

Dem Kathodenwiderstand 46 entnommene positive Impulse und verzögerte negative Impulse werden einem Addierungsnetzwerk 48 zugeführt, was eine Spannung nach Fig. 5d ergibt. Jeweils wenn ein nicht verzögerter und ein verzögerter Impuls zusammenfallen, tritt bei der Summierung praktisch keine Ausgangsspannung auf. Die Impulskombination 10 ruft nach Summierung der' ver-

zögerten und der nicht verzögerten Impulse einen Impuls mit negativer Polarität hervor; auf ähnliche Weise führt das Auftreten der Impulskombination oi einen positiven Impuls herbei. Die am Ausgang des Addierungsnetzwerks auftretenden Impulse sind in Fig. 5 d angegeben.

Von den Impulsen der Fig. 5d werden in der weiteren Schaltung nur die Impulse mit negativer Polarität benutzt, indem die erhaltenen Impulse ίο über eine negativ vorgespannte Begrenzerdiode 49 dem Steuergitter einer Triode 50 einer Begrenzerstufe 51 zugeführt werden. Jeweils beim Auftreten eines negativen Impulses, der den in. Fig. 5d durch —U₁ bezeichneten Begrenzungspegel in negativer Richtung überschreitet, entsteht an der Anode der Triode 50 ein positiver Meßimpuls. Bei passender Wahl des wirksamen Aussteuerbereiches der. Triode 50 sind die erhaltenen Meßimpulse nahezu rechtwinklig, was in Fig. S e angegeben ist. ao Der Gleichspannungspegel der Basis der Meßimpulse wird ähnlich wie bei der Ausführungsform des Regelspannungsgenerators der Fig. 2 a mittels eines Netzwerks 52 mit einer vorgespannten Diode S3 fixiert, worauf mittels eines Abflachfilters 54 diesen Meßimpulsen die als Regelspannung zu benutzende Gleichstromkomponente entnommen wird. An der Ausgangsklemme 55 des Abflachfilters 54 tritt eine veränderliche Spannung auf, die wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 a unmittelbar als Steuergittervorspannung für eine Regelpentode oder einen anderen auf eine veränderliche Gleichspannung reagierenden Pegelregler benutzt werden kann.

Bei den soweit beschriebenen Ausführungsformen von Einrichtungen für Deltamodulation wurde ein Impulsmodulator (7 der Fig. ia) verwendet, der die ihm zugeführten äquidistanten Impulse nur bei positiver Polarität der den Modulator steuernden Differenzspannung weiterführt; bei negativer Polarität der Differenzspannung werden die Impulse unterdrückt.

Die Fig. 6 a und 6 b zeigen einen Sender bzw. einen Empfänger für Deltamodulation, wobei im Modulator auf der Sendeseite die ihm zugeführten äquidistanten Impulse in Abhängigkeit von der Polarität der Differenzspannung einem ersten oder einem zweiten Ausgang des Modulators zugeführt werden. Die i-Impulse und die o-Impulse treten dabei also in verschiedenen Ausgangslei'tungen des Modulators auf. Auch im Empfänger nach Fig. 6 b treten auf ähnliche Weise die 1- und die o-Impulse getrennt auf.

Der Sender nach Fig. 6 a hat ein Mikrophon 56, das an einen Mikrophonverstärker-57 angeschlossen ist. Der Ausgang des Mikrophonverstärkers 57 ist über einen Pegelregler 58 mit einem der Eingänge eines Differenzbildners 59 verbunden. Die diesem entnommene Differenzspannung steuert einen an einen Generator 60 für äquidistante Impulse angeschlossenen Impulsmodulator 61 mit Ausgangsleitungen 62 und 63. Der Impulsmodulator 61 ist im wesentlichen mit einem Wechselkontakt versehen und als solcher im Blockschema dargestellt.

Naturgemäß kann der Modulator 61 bei der Übertragung von Gesprächssignalen mit Rücksicht auf die dann erforderliche hohe Arbeitsfrequenz praktisch nur als elektronischer Schalter ausgebildet sein, z. B. als Elektronenstrahlröhre mit einem Elektronenbündel, das in Abhängigkeit von der Polarität der dem Differenzbildner 59 entnommenen Differenzspannung eine von zwei Ausgangselektroden trifft. Impulsmodulatoren dieser Art sind bekannt aus Fig. 5 der vorerwähnten französischen Patentschrift 987 238.

Die in den Leitungen 62 und 63 auftretenden i- und o-Impulse steuern Impulsregeneratoren 64 und 65, die zum Unterdrücken von Änderungen der dem Modulator 61 entnommenen Impulse dienen; wie vorstehend erwähnt, erfolgt dies durch Ersatz der den Regeneratoren zugeführten Impulse durch unmittelbar dem Impulsgenerator 60 entnommene Impulse. Die regenerierten Impulse werden durch die Leitungen 66 und 67 einem Kombinationsverstärker 68 zugeführt, in dessen Ausgang die i- und die o-Impulse mit entgegengesetzter PoIarität auftreten. Der Ausgang dieses Kombinationsverstärkers ist mit einem die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerk 69 verbunden, an dessen Ausgang eine nach Verstärkung durch den Verstärker 70 als Vergleichsspannung benutzte Spannung auftritt. Diese Vergleichsspannung wird dem Differenzbildner 59 zugeführt, dem außerdem die zu übertragenden Signale zugeführt werden.

Die Wirkungsweise des Deltamodulationssenders nach Fig. 6 a entspricht der Wirkungsweise der Sendeeinrichtung nach Fig. la; auch in diesem Falle ist der Kreis mit dem Differenzbildner 59 und dem Impulsmodulator 61 in Kombination mit dem diese Elemente überbrückenden Rückkehrkreis 68-70 bestrebt, die Ausgangsspannung des Differ renzbildners 59 auf Null herabzumindern. Nur wird in diesem Falle die Vergleichs spannung durch Integration von 1- und von o-Impulsen entgegengesetzter Polarität erhalten, wodurch das Vergleichssignal einen stufenmäßigen Verlauf aufweist.

Zur Übertragung der Signale werden nur die dem Impulsregenerator 65 entnommenen o-Impulse durch die Leitung 71 ausgesandt, da diese Impulse alle Information über das Signal enthalten.

Um gemäß der Erfindung stets ein für den Amplitudenquantelungsprozeß günstiges Maß der Erregung der Sendeeinrichtung zu bewerkstelligen, wird mittels eines an den Ausgängen der Impulsregeneratoren 64 und 65 angeschlossenen Regelspannungsgenerators 72 eine Dynamikregelspannung erzeugt, die zur Kompression der zu übertragenden Signale den Pegelregler 58 steuert. Eine geeignete Ausführungsform des Regelspannungsgenerators 72 wird an Hand der Fig. 7 erläutert.

Fig. 6'b zeigt einen bei einem Sender für Deltamodulation nach Fig. 6 a anzuwendenden Empfänger.

Die Eingangsimpulse treten in der Leitung 73_a auf und steuern einen Schalter 74 mit Wechselkontakt der gleichen Art wie der 'Impulsmodulator der Fig. 6 a. Äquidistante Impulse eines ort-

lichen Impulsgenerators 75, der mit dem Impulsgenerator 60 des Senders synchronisiert ist, werden durch den Schalter 74 den Ausgangsleitungen 76 und JJ in Abhängigkeit von dem Vorhandensein 5 oder dem Fehlen eines o-Impulses in der Leitung 73a zugeführt. Beim Empfang eines o-Impulses wird ein örtlich erzeugter Impuls der Leitung JJ zugeführt; beim Fehlen eines Eingangsimpulses in einem bestimmten Zeitpunkt wird ein örtlich erzeugter Impuls auf die Leitung 76 übertragen. Die in den. Leitungen j6 und JJ auftretenden 1- und o-Impulse werden mittels an den örtlichen Impulsgenerator 75 angeschlossener Impulsregeneratoren 78 und Jg regeneriert und einem Kombinations-

verstärker 80 zugeführt. Ähnlich wie beim Kombinationsverstärker 68 im Rückkehrkreis des Senders treten im Ausgang des Kombinationsverstärkers 80 i- und o-Impulse mit entgegengesetzter Polarität auf, die nach Integration mittels eines die Signalfrequenzen integrierenden Netzwerks 81 ein dem Vergleichssignal des Senders entsprechendes Signal liefern. Das auf diese Weise erhaltene Signal wird über ein alle das Gesprächsfrequenzband überschreitende Frequenzen unteres drückendes Tiefpaßfilter 82 und einen Pegelregler 83 einem Lautsprecher 84 zugeführt. Der Pegelregler 83 dient zur Expansion der Eingangssignale und behebt die durch den Pegelregler 58 im Sender nach Fig. 6a bewirkte Kompression der Signale.

Die für den Pegelregler 83 erforderliche Regelspannung wird auf ähnliche Weise wie beim Sender der Fig. 6 a den das übertragene Signal kennzeichnenden i- und o-Impulsen mittels eines Regelspannungsgenerators 73 entnommen. Die Eingänge dieses Regelspannungsgenerators 73 sind an die Ausgänge der Impulscegeneratoren 78 und 79 angeschlossen.

Eine geeignete Einzelausführungsform des Regelspannungsgenerators 72 der Fig. 6 a, bei der die Demodulation der Polaritätswandlungen auf andere Weise erfolgt als bei den bisher erörterten Regelspannungsgeneratoren der Fig. 2 und 4, ist in Fig. 7 dargestellt. Die Wirkungsweise wird an Hand der Spannungszeitdiagramme der Fig. 8 a bis 8d erläutert.

Die den Impuls regeneratoren 64 und 65 entnommenen i- und o-Impulse sind in den Fig. 8 a und 8 b dargestellt und werden über Eingangsklemmen 85 bzw. 86 dem Regelspannungsgenerator nach Fig. 7 zugeführt. Die 1- und o-Impulse steuern in entgegengesetztem Sinne eine bistabile Kippschaltung 87 mit galvanisch gekoppelten Trioden 88 und 89 durch Zuführung der i-Impulse zu dem Steuergitter der Triode 88 und der o-Impulse zu dem Steuergitter der Triode 89. Sobald über die Eingangsklemme 85 ein i-Impuls auf die Triode 88 übertragen wird, wird diese Triode leitend werden und bleiben, unabhängig von danach auftretenden i-Impulsen, bis über die Eingangsklemme 86 ein o-Impuls auf die Triode 89 übertragen wird. Sobald dies geschieht, klappt die Kippschaltung 87 in die andere Gleichgewichtslage um, indem die Triode 89 leitend wird. Auf diese Weise entsteht infolge der zugeführten 1- und o-Impulse der Fig. 8 a und 8 b an der Anode der Triode 89 eine Impulsspannung der in Fig. 8 c angegebenen Gestalt, deren Flanken sich mit dem Polaritätswechsel in der das Signal kennzeichnenden Reihe von Kodeimpulsen decken. Jeweils beim Auftreten der Impulskom!bination 01 entsteht eine ansteigende Flanke; beim Auftreten der Impulskombination 10 eine abfallende Flanke.

Die Impulse der Fig. 8 c steuern über ein differenzierendes Netzwerk 90, das sich mit den Flanken der Eingangsimpulse deckende scharfe Impulse liefert, eine monostable Kippschaltung 91 mit Trioden 92 und 93. Jeweils beim Empfang eines positiven scharfen Impulses wird ein rechtwinkliger Meßimpuls konstanter Dauer und Amplitude erzeugt, der mit positiver Polarität der Anode der Triode 93 entnommen wird. Mittels eines Netzwerks 94 mit vorgespannter Diode 95 wird der Gleichstrompegel der Basis dieser Meßimpulse fixiert, und auf diese Weise erhält man die in der Fig. 8d dargestellte Reihe von Meßimpulsen. Die mittlere Gleichstromkomponente Vß, die ihm durch ein Tiefpaßfilter 96 entnommen wird, eignet sich zur Anwendung als Dynamikregelspannung zur Steuerung des Pegelreglers 58 im Sender nach Fig. 6 a. go

Der im Empfänger nach Fig. 6 b anzuwendende Regelspannungsgenerator 73 ist vorzugsweise auf annähernd ähnliche Weise ausgebildet wie in Fig. 7. Die entgegengesetzte Polarität der Regelspannung, die im Empfänger erforderlich ist, muß beachtet werden, weshalb der in Fig. 7 dargestellte Regelspannungsgenerator für den Empfänger auf ähnliche Weise geändert werden soll, wie dies an Hand der Fig. 2 b erörtert ist, wobei von dem Regelspannungsgenerator nach Fig. 2 a ausgegangen wurde.

Es wird einleuchten, daß es bei Sendern und Empfängern nach den Fig. 6 a und 6 b nicht durchaus erforderlich ist, einen Regelspannungsgenerator zu verwenden, dem 1- und o-Impulse getrennt zugeführt werden. Es genügt, Regelspannungsgeneratoren der Fig. 2 a, 2 b und 4 zu verwenden, wobei nur i- oder o-Impulse diesen zugeführt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι . Delta-Impulskodemodulations-Signalübertragungseinrichtung, bei der einem Impulskodemodulator entnommene Kodeimpulse in einer von dem Signal abhängigen Reihenfolge von 1- und o-Impulsen auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dynamikregelung der Signale ein durch eine Pegelregelspannung gesteuerter Pegelregler und ein durch die Kodeimpulse gespeister Regelspannungsgenerator derart vorgesehen sind, daß der Regelspannungsgenerator einen Polaritätswechseldemodulator zur Umwandlung der in den Kodeimpulsen durch 01- oder io-Impulspaare gekennzeichneten Polari-

   täts wechsel in Meßimpulse enthält, deren mittlere Frequenz sich mit dem Maße der Aussteuerung des Kodemodulators ändert, und daß der Regelspannungsgenerator ferner eine durch diese Meßimpulse gespeiste Frequenzdemodulationsstufe zur Umwandlung der Meßimpulse in eine sich mit deren mittlerer Frequenz ändernde Regelgleichspannung enthält, die dem Ausgang der Demodulationsstufe entnommen und dem Pegelregler als Pegelregelspannung zugeführt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdemodulator aus einem Abflachfilter derart besteht, daß eine sich mit der mittleren Gleichstromkomponente der Meßimpulse ändernde, als Pegelregelspannung angewandte Regelgleichspannung erzielt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßimpulse über ein Netzwerk mit einer zur Fixierung des Gleichspannungspegels der Basis der Meßimpulse dienenden vorgespannten Diode dem Abflachfilter zugeführt werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator der Polaritätswechsel nacheinander enthält: a) ein Tiefpaßfilter, dessen Grenzfrequenz wenigstens nahezu gleich der halben maximalen Wiederholungsfrequenz der Kodeimpulse ist; b) einen zweiseitigen Spannungsbegrenzer zur Umwandlung der dem Tiefpaßfilter entnommenen Spannung in eine rechtwinklige Spannung; c) ein differenzierendes Netzwerk zur Erzeugung von sich mit den Flanken der rechtwinkligen Spannung deckenden, scharfen Impulsen; d) einen durch die scharfen Impulse gesteuerten Impulsgenerator, der Meßimpulse konstanter Amplitude und Dauer liefert.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator der Polaritätswechsel nacheinander enthält: a) ein Tiefpaßfilter, dessen Grenzfrequenz nahezu gleich der maximalen Wiederholungsfrequenz der Kodeimpulse ist; b) ein Verzögerungsnetzwerk, das die dem Tiefpaßfilter entnommenen Impulse um einen einem einzigen Intervall zwischen den Kodeimpulsen gleichen Zeitabstand verzögert; c) ein Addierungsnetzwerk, das die mit entgegengesetzter Polarität unmittelbar und durch das Verzögerungsnetzwerk dem Tiefpaßfilter entnommenen Impulse summiert; d) einen Spannungsbegrenzer, dem die Ausgangsspannung des Addierungsnetzwerks zugeführt wird und dem Polaritätswechsel in der Kodeimpulsreihe anzeigende Meßimpulse entnommen werden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3; bei der o- und 1-Impulse der Kodeimpulsreihe als getrennte Impulse auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator der Polaritätswechsel nacheinander enthält: a) eine durch die getrennten o- und i-Impulse gesteuerte, bistabile Kippschaltung zur Erzeugung einer rechtwinkligen Spannung, deren Flanken mit Polaritätswechseln in der Kodeimpulsreihe zusammen- fallen; b) ein differenzierendes Netzwerk, das mit den Flanken der der bistabilen Kippschaltung entnommenen rechtwinkligen Spannung zusammenfallende scharfe Impulse erzeugt; c) einen durch die scharfen Impulse gesteuerten Impulsgenerator, der Meßimpulse konstanter Amplitude und Dauer liefert.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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