DE1116275B - Impuls-Decoder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Decoder für PuIscodemodulations-Übertragungssysteme, die mit einem binären Code arbeiten.

Die einfache Form eines binären Codes, bei der aufeinanderfolgende Codeelemente aufsteigendes oder abnehmendes Gewicht haben, kann direkt dadurch decodiert werden, daß die Codeimpulse einem Abwäge-Netzwerk zugeführt werden. Das ist die übliche Art einer Decodierung und, sofern der übertragene Code aus irgendeinem Grunde nicht die einfache binäre Form hat, ist es üblich, ihn vor der Decodierung auf geeignete Weise in diese Form zu bringen.

Dieses übliche Decodierverf ahren hat den Nachteil, daß die durch eine Codeimpulsgruppe dargestellte Nachricht durch die Decodierung verlorengeht bzw. zerstört wird. Die Erfindung befaßt sich daher damit, diese Schwierigkeit zu überwinden, indem sie einen verbesserten Decoder vorsieht, bei dem die von den Codeimpulsgruppen dargestellte Nachricht gespeichert wird und ohne Zerstörung weiterverarbeitet werden kann. Ein Vorteil dieser Möglichkeit liegt darin, daß die durch die Codeimpulsgruppen dargestellte Information bei einem Mehrkanalsystem mit je einem Coder pro Kanal durchgehend während des Totintervalls bis zum Eintreffen der nächsten Codegruppe ausgewertet werden kann, wodurch der Wirkungsgrad des Decoders gesteigert wird.

Die Erfindung geht von der an sich bekannten Verwendung eines Transfluxorkernes aus ferromagnetischem Material mit rechteckiger Hystereseschleife als Hauptelement eines Impuls-Decoders aus, wobei der Kern zwei parallel verlaufende Löcher aufweist und ihm Schaltmittel zugeordnet sind, um durch eine das erste Loch durchsetzende Wicklung einen Strom zu treiben, der das gesamte Kernmaterial sättigt. Um einen einzigen solchen Transfluxor durch schrittweise Umkehr der Sättigungs-Flußrichtung nach Maßgabe verschiedengewichtiger Codeimpulse als Speicherund Decodermittel für Codeimpulsgruppen auszubilden, ist ein Impuls-Decoder mit einem Transfluxor der bekannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen von Codeimpulsen, die Tastwerte des Signals darstellen, zur Umkehrung der Sättigungsflußrichtung in einem das erste Loch unmittelbar umgebenden Materialring so angelegt werden, daß die Breite dieses Ringes der Amplitude des Signaltastwertes proportional ist. Dabei ist diese Breite stets geringer als die kürzeste Entfernung zwischen den Peripherien der beiden Löcher. Schließlich zeichnet sich der Impuls-Decoder durch Mittel aus, um an eine erste, das zweite Loch durchsetzende Wicklung ein Abtastsignal anzulegen und durch Mittel, um von Impuls-Decoder

Anmelder:

International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. Februar 1959 (Nr. 6232/59)

Donald Robert Barber, London,
ist als Erfinder genannt worden

einer zweiten, das zweite Loch durchsetzenden Wicklung Ausgangsimpulse abzunehmen, deren Amplituden den Signalamplituden proportional sind.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Transfluxor, wie er bei einer Ausführungsform des erfindurigsgemäßen Impuls-Decoders verwendet wird;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Transfluxors, und

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impuls-Decoders.
Die Erfindung bedient sich — wie bereits bekannt — magnetischer Einrichtungen, die unter dem Namen Transfluxor bekanntgeworden sind. Ein Beispiel für einen solchen Transfluxor ist in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben. Er besteht aus einem Kernl aus Ferrit oder anderem ferromagnetischem Material, dessen Hystereseschleife ausreichend rechteckig ist, was also bedeutet, daß der remanente Fluß nach der Sättigung gleich dem Sättigungsfluß ist und daß die Koerzitivkraft beachtlich ist. Der Kern 1 ist scheibenförmig und weist zwei Löcher 2, 3 auf, von denen das eine größer als das andere ist. Die Scheibe und die Löcher sind vorzugsweise, wie gezeichnet, kreisförmig, und die Dicke des Materials bei 4 und 5 soll

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vorzugsweise annähernd die Hälfte der Dicke an der Leiter abwärts fließender Strom erzeugt im Kern einen Stelle 6 betragen. Die Mittelpunkte der drei Kreise Fluß von links nach rechts dann, wenn die Wickkönnen wie üblich auf einer Geraden liegen, jedoch lung »vorwärts« gewickelt ist.
ist dies nicht wesentlich. Der Hauptteil, des Transfluxors 1 ist mit einer

Der Kern 1 ist mit verschiedenen, in den Fig. 1 5 Sperrwicklung 12 im Rückwärtssinn ausgerüstet sound 2 nicht dargestellten Wicklungen ausgerüstet, die wie mit einer Stellwicklung 13 im Vorwärtssinn. Die das eine oder das andere der beiden Löcher 2 und 3 Wicklungen 12 und 13 greifen durch das Loch 2 durchsetzen. Eine wesentliche Eigenschaft dieser (Fig. 1). Der Schleifenteil 8 weist eine Abtastwick-Einrichtung liegt darin, daß ein starker Strom, der lung 14 und eine Ausgangswicklung 15 auf, die beide durch eine das Loch 2 durchsetzende Wicklung io im Rückwärtssinn gewickelt sind. Sie durchsetzen geschickt werden möge und der ausreichen möge, um also das Loch 3. Die Kerne 9, 10 und 11 sind mit das magnetische Material im Uhrzeigersinn voll- Elementenwicklungen 16,17 und 18 und Ausgangsständig zu sättigen, zur Folge hat, daß die Material- Stellwicklungen 19, 20 und 21 ausgerüstet, die allezonen beiderseits des Loches 3 durch einen abwärts samt Vorwärtssinn aufweisen. Eine Quelle 22 speist gerichteten Fluß gesättigt werden. Dies bedeutet, daß 15 in die Wicklung 12 einen positiven Sperrimpuls ein. es zwischen zwei Wicklungen, die das Loch 3 durch- In Reihe hegt ein Widerstand 23. Positive Impulse, setzen, keine induktive Kopplung geben kann, weil es die den Codeelementen 1, 2 und 3 zugeordnet sind, keine das Loch 3 umkreisende Flußänderung gibt. liefert eine Quelle 24 und führt sie den Wicklungen Die Zonen beiderseits dieser Löcher sind ja gesättigt. 16,17 und 18 zu, die jeweils in Reihe mit Wider-Diesen Zustand des Transfluxors nennt man den 20 ständen 25, 26 und 27 liegen. Die Wicklungen 13, Sperrzustand. 19, 20 und 21 hegen in Reihe. Aus der Quelle 28

Wird nun ein mäßiger Stellstrom durch die das werden in die Abtastwicklung 14, die in Reihe mit Loch 2 durchsetzende Wicklung in umgekehrter einem Widerstand 29 liegt, Abtastimpulse eingespeist. Richtung zum anfänglichen Sperrstrom geschickt, so Die Ausgangswicklung 15 schließlich liefert über kann dieser in einem Teil des das Loch 2 umgeben- 25 einen Gleichrichter 30 Ausgangsimpulse an einen den Materials eine Sättigung im Gegenuhrzeigersinn Verbraucher, der als Widerstand 31 dargestellt ist. hervorrufen, wie das durch das schraffierte Gebiet 7 Die zu decodierenden Codeimpulskombinationen

angedeutet ist. In diesem Gebiet ist der Fluß in der kommen im allgemeinen aufeinanderfolgend an, und Zone zwischen den Löchern 2 und 3 nunmehr auf- es sei unterstellt, daß die Codeimpulsquelle 24 in bewärts gerichtet. Hierzu, also um die Sättigung des Ma- 30 kannter Weise derart aufgebaut ist, daß die die Komterials umzukehren, muß das angelegte magnetische bination bildenden Codeimpulse gleichzeitig an den Feld mindestens gleich der Koerzitivkraft H_c sein, drei Codeimpulsleitern auftreten, die mit den Wick- und das durch einen vorgegebenen Strom angelegte lungen 16,17 und 18 verbunden sind. Unmittelbar Feld ist umgekehrt zur Weglänge im Material zu be- vor dem Empfang einer Codekombination wird von messen. Das schraffierte Gebiet 7, in dem die Sätti- 35 der Sperrquelle 22 her ein starker Sperrimpuls eingegung des Materials umgekehrt ist, ist angenähert speist, der den Transfluxor in den Zustand vollständikreisförmig und hat einen dem Stellstrom proportio- ger Sperrung überführt. Es sei nun angenommen, daß nalen Radius. Liegt diese Umkehrung der Sättigung der erste der Wicklung 16 zugeführte Codeimpuls der eines Teiles des Materials vor, dann ist eine Kopp- gewichtigste ist. Dieser Impuls kippt den Elementenlung zwischen zwei das Loch 3 durchsetzenden Win- 40 kern 9, der der Wicklung 13 des Transfluxors über düngen möglich, und der Kopplungsgrad ist propor- die Ausgangswicklung 19 einen Stellimpuls vorgegetional der Breite des schraffierten Gebietes 7. bener Spannungszeitfläche zuführt, der die Sättigung

Fig. 3 zeigt einen Decoder nach der Erfindung. Er im Gebiet 7 (Fig. 1) des Transfluxorkernes umkehrt, ist für einen binären Code mit drei Elementen ge- Die Breite dieses Gebietes ist durch die relativen dacht, jedoch ist die Erweiterung auf Codes belie- 45 Windungszahlen der Wicklungen 13 und 19 bestimmt, biger Elementenzahl, wie ohne weiteres ersichtlich, die so zu wählen sind, daß die radiale Breite des möglich. In dieser Figur ist der Transfluxor 1 von Gebietes 7 im Falle des ersten Codeimpulses die Fig. 1 schematisch als waagerechter gerader Balken Hälfte der Dicke der Zone 4 zwischen den Löchern 2 dargestellt, der in eine Schleife 8 ausmündet, die das und 3 beträgt. Entsprechend ist die Windungszahl Loch 3 symbolisiert. Wicklungen, die durch das 50 der Wicklung 20 so zu wählen, daß, wenn der zweite Loch 2 von Fig. 2 gehen, sind durch kurze, geneigte Codeimpuls allein der Wicklung 17 zugeführt wird, Linien durch den Balken dargestellt, während Wick- die Breite des Umkehrgebietes 7 ein Viertel der Breite lungen, die das Loch 3 durchsetzen, als geneigte bei 4 beträgt. Schließlich ist die Windungszahl der Linien durch den Schleifenteil 8 wiedergegeben sind. Wicklung 21 derart zu nehmen, daß, wenn der dritte

Ferner zeigt Fig. 3 drei Elementenkerne 9,10 und 55 Codeimpuls allein von der Quelle 24 an die Wick-11, die aus dem gleichen magnetischen Material wie lung 18 angelegt wird, die Breite des Umkehrder Transfluxor bestehen können. Es sind dies ge- gebietes 7 ein Achtel der Breite bei 4 ist. Man erkennt wohnliche Toroidkerne, die schematisch als hori- also, daß für den Fall, daß eine Kombination von zontale gerade Balken eingezeichnet sind und mit Codeimpulsen von der Quelle 24 an die Elementen-Wicklungen versehen sind, die in der gleichen Weise 60 wicklungen 16,17 und 18 angelegt wird, die Gesamtwie die Wicklungen des Transfluxors angedeutet sind. breite des Gebietes 7 der Sättigungsumkehr propor-Eine nach links oben verlaufende Wicklungslinie be- tional jener Signalamplitude wird, die in der Codedeutet »Vorwärts«-Wicklungssinn, eine nach rechts kombination zum Ausdruck kommt,
oben verlaufende Wicklungslinie bedeutet »Rück- Ist nun der Transfluxor in der erläuterten Weise

wärts«-Wicklungssinn. Eine vertikale gerade Linie, 65 durch die Codeimpulsgruppe eingestellt, so kann ein die durch den Schnittpunkt einer Wicklungslinie mit positiver Abtastimpuls ausreichender Amplitude, der einem Kern verläuft, bedeutet einen Leiter, mit dem von der Quelle 28 an die Rückwärtswicklung 14 andie Wicklung in Reihe liegt. Ein durch einen solchen gelegt ist, im Gebiet 7 wieder den Fluß im Uhrzeiger-

sinn herstellen und bei 5 eine gleiche Materialzone umkehren, so daß der Fluß dort aufwärts verläuft.

Dadurch entsteht an den Enden der Wicklung 15 ein positiver Ausgangsimpuls, dessen Amplitude proportional der Breite des Gebietes 7 und damit der ursprünglichen Signalamplitude ist. Ein von der Quelle 28 kommender negativer Abtastimpuls führt den Transfluxor in seine ursprüngliche Einstellung zurück, wobei ein gleicher negativer Ausgangsimpuls entsteht. Wenn der Transfluxor also durch eine Codeimpulsgruppe eingestellt worden ist, so läßt sich durch eine Reihe abwechselnd positiver und negativer Abtastimpulse eine Reihe abwechselnd positiver und negativer Ausgangsimpulse abfragen, deren Amplituden durch die Codeimpulskombination bestimmt sind.

Die Amplitude des von der Quelle 28 kommenden positiven Abtastimpulse darf nicht größer sein, als es nötig ist, um die Sättigung des Gebietes 7 umzukehren. Ist er nämlich zu groß, würde er ein Feld ao mit Gegenuhrzeigersinn erzeugen, das in der Zone 6 abwärts gerichtet wäre und den ganzen Transfluxor entsperren könnte. Hingegen könnte der negative Impuls ohne Nachteil eine beliebige Amplitude haben, weil das in der Zone 6 erzeugte Feld aufwärts gerichtet wäre und der Sättigungsfluß bereits in dieser Richtung verläuft. Der negative Abtastimpuls kann also eine große Amplitude aufweisen, so daß er ausreichende Ausgangsenergie an den Verbraucher 31 liefert. Der Gleichrichter 30 ist so gepolt, daß er den dem anfänglichen kleinen positiven Abtastimpuls entsprechenden Ausgangsimpuls sperrt, so daß jegliche Belastung des Transfluxors verhindert wird.

Ist der Transfluxor eingestellt, so kann von den Klemmen der Ausgangswicklung 15 unbegrenzt eine Reihe von Ausgangsimpulsen einer Amplitude abgenommen werden, die durch die Codeimpulsgruppe bestimmt ist. Die Rückführung des Transfluxors in den Sperrzustand erfolgt durch Zuführung eines starken Sperrimpulses aus der Quelle 2, der die Umkehrzone 7 löscht und ihn dadurch für die nächste Codeimpulsgruppe zurückstellt. Die Rückstellung des Transfluxors löst in der Wicklung 13 einen Impuls aus, der die drei Elementenkerne 9, 10 und 11 zurückstellt; während der Rückstellung des Transfluxors entsteht in der Wicklung 15 kein Ausgangsimpuls, weil der Rückstellimpuls keinerlei das Loch 3 umkreisenden Fluß erzeugt.

Die Quellen 22 und 28 sind zwar als getrennte Blöcke dargestellt. Die Sperr- und Abtastimpulse können aber natürlich auch in geeigneter Weise aus einer einzigen Quelle abgeleitet sein, zumal sie miteinander synchronisiert sein müssen.

Im Falle von Mehrkanal-Pulscodemodulations-Ubertragungssystemen kann man entweder einen allen Kanälen gemeinsamen einzigen Decoder nach Fig. 3 vorsehen oder für jeden Fall einen getrennten Decoder. Im ersteren Fall werden die decodierten Signaltastwerte vom Ausgang des gemeinsamen Decoders durch übliche Mittel auf die einzelnen Kanäle verteilt. Im zweiten Falle werden die einlaufenden Codeimpulsgruppen in gleicher Weise auf die verschiedenen Kanal-Decoder verteilt. Im ersten Falle wird wahrscheinlich nur Zeit genug sein, ein Paar von Abtastimpulsen an die Wicklung 14 anzulegen, um von der Wicklung 15 einen einzigen Ausgangsimpuls abzunehmen, der den Signaltastwert wiedergibt. Im zweiten Falle dagegen liegen die Decoder nahezu während der gesamten Abtastperiode brach, so daß man der Wicklung 14 eine ziemlich lange Reihe von Abtastimpulspaaren zuführen kann, so daß man eine entsprechende Reihe von Ausgangsimpulsen erhält, die den Signaltastwert darstellt, Mithin ist die vom Decoder erzielbare Ausgangsenergie erheblich größer als im erstgenannten Falle,

Soll ein Decoder nach Fig. 3 für einen Code von η Elementen dienen, so ist es klar, daß η Elementenkerne entsprechend den Kernend, 10 und 11 vorgesehen sein müssen, die alle mit einer Elementenwicklung und einer Ausgangswicklung ausgerüstet sein müssen. Die Windungszahl der Ausgangswicklung für den dem m-ten Element zugeordneten Kern ist so zu wählen, daß die Breite des durch das m-te Element allein erzeugten Gebietes 7 proportional ^lh^m ist. Ist die Codeimpulsquelle 24 so ausgebildet, daß sie auf jeden einlaufenden Codeimpuls hin der entsprechenden Elementenwicklung16, 17 oder 18 einen positiven Elementenimpuls zuführt, auf den nach der Abtastung ein entsprechender negativer Impuls folgt, so können die Sperrimpulsquelle 22 und die Wicklung 12 entfallen. Der negative Impuls nämlich hebt die vom positiven Elementenimpuls auf den Transfluxor ausgeübte Wirkung genau auf und stellt auch die Elementenkerne zurück.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Impuls-Decoder unter Verwendung eines Transfluxorkernes aus ferromagnetischem Material mit rechteckiger Hystereseschleife, der zwei parallel verlaufende Löcher aufweist und dem Schaltmittel zugeordnet sind, um durch eine das erste Loch durchsetzende Wicklung einen Strom zu treiben, der das gesamte Kernmaterial sättigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen von Codeimpulsen, die Tastwerte des Signals darstellen, zur Umkehrung der Sättigungsflußrichtung in einem das erste Loch unmittelbar umgebenden Materialring so angelegt werden, daß die Breite dieses Ringes der Amplitude des Signaltastwertes proportional ist, wobei diese Breite stets geringer als die kürzeste Entfernung zwischen den Peripherien der beiden Löcher ist, und daß an eine erste, das zweite Loch durchsetzende Wicklung Abtastimpulse angelegt werden, während von einer zweiten, das zweite Loch durchsetzenden Wicklung Ausgangsimpulse abgenommen werden, deren Amplituden proportional den Signalamplituden sind.

2. Impuls-Decoder nach Anspruch 1 für in einem binären Code mit η Elementen dargestellte Signale, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Transfluxorkern (1) aus Material rechteckiger Hystereseschleife, der zwei parallele Löcher verschiedenen Durchmessers aufweist sowie eine das größere Loch (2) durchsetzende Stellwicklung (12) und je eine das kleinere Loch (3) durchsetzende Abfrage- (14) und Ausgangswicklung (15), ferner gekennzeichnet durch η Elementenkerne (9, 10, 11... ή) aus Material mit rechteckiger Hystereseschleife mit je einer Elementenwicklung (16, 17, 18 ...) und Ausgangswicklung (19, 20, 21...), die untereinander in Reihe liegen, durch Schaltmittel, um anfänglich die Umgebung (7) des größeren Loches zu sättigen, so daß zwischen der Abfrage- und der Ausgangswicklung keine nennenswerte Kopplung be-

steht, durch eine Lochimpulsquelle (24), von der die Codeimpulse (Elementenimpulse) bestimmten Vorzeichens gemäß der Codekombination an die jeweils zugeordnete Elementenwicklung derart angelegt werden, daß die entsprechenden EIementenkerne kippen, wodurch die Sättigung einer das größere Loch des Transfluxorkernes umgebenden ringförmigen Materialzone (7) umgekehrt wird, wobei die Tiefe dieser Zone der Amplitude des Signals proportional ist, aber stets kleiner als die kürzeste Entfernung (4) zwischen den Peripherien der beiden Löcher, ferner dadurch gekennzeichnet, daß an die Abfragewicklung (14) ein Abfrage- oder Abtastsignal angelegt wird und von der Ausgangswicklung (15) ein Ausgangssignal abgenommen wird, dessen Amplitude proportional dem Eingangssignal (Signaltastwert) ist.

3. Impuls-Decoder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur anfänglichen

Sättigung der das größere Loch des Transfluxors umgebenden Materialringzone zwecks Sperrung eine dieses Loch durchsetzende Sperrwicklung (12) ist, an die Sperrimpulse aus einer Sperrimpulsquelle (22) angelegt werden.

4. Impuls-Decoder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abfragesignal ein Abfrageimpulspaar angelegt wird oder eine Reihe von zwei oder mehr Abfrageimpulspaaren, von denen jedes aus einem ersten Impuls geeigneten Vorzeichens und ausreichender Amplitude besteht, um die Richtung der Sättigung der das größere Loch umgebenden Materialzone erneut umzukehren, während der zweite Impuls entgegengesetztes Vorzeichen und größere Amplitude aufweist als der erste Impuls.

In Betracht gezogene Druckschriften:
IRE Transactions on Electronic Computers,
März 1957, S. 21 bis 30.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen