DE1224357B - Modulator mit Momentanwertkompander fuer mit Pulsmodulation arbeitende Geraete - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES #Ä PATENTAMT Int. CL:

AUSLEGESCHRIFT

H03k

Deutsche Kl.: . 21 al - 36/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 93172 VIII a/21 al
16. September 1964
8. September 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Modulator mit Momentanwertkompander für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik.

Bei der Nachrichtenübertragung mittels Funk oder auf Kabel wird vielfach von der sogenannten Pulsmodulation Gebrauch gemacht, da sie, abgesehen von der Pulsamplitudenmodulation, wesentlich weniger störanfällig ist wie die klassische Amplitudenmodulation und außerdem eine einfache Regenerierung der Impulse längs der Übertragungsstrecke insbesondere dann ermöglicht, wenn bei der Modulation eine Quantisierung vorgenommen wird. Zur Durchführung einer Pulsdauer-, Pulsphasen- oder Pulscodemodulation wird das zu übertragende kontinuierliche Eingangssignal regelmäßig in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Abtasteinrichtung in ein pulsamplitudennioduliertes Signal umgesetzt, das dann anschließend einem das pulsamplitudenmodulierte Signal in ein pulsdauermoduliertes Signal umformenden Pulsmodulationswandler zugeführt wird. Hieraus kann dann im Bedarfsfall mittels eines weiteren Pulsmodulationswandlers in verhältnismäßig einfacher Weise ein pulsphasenmoduliertes oder ein puiscodemoduliertes Signal erzeugt werden. Da die wenigstens bei Pulscodemodulation erforderliche Unterteilung der Amplitude des zu übertragenden Wechselstromsignals in einzelne Stufen (Quantisierung) mit Rücksicht auf einen möglichst geringen Aufwand nicht beliebig fein gestaltet werden kann, weisen mit quantisierter Pulsmodulation arbeitende Nachrichtenübertragungssysteme ein vom Grad der Quantisierung abhängiges Eisengeräusch, sogenanntes »Quantisierungsgeräusch« auf. Dieses Quantisierungsgeräusch kann auch bei verhältnismäßig grober Stufenunterteilung dadurch in ausreichendem Maße klein gehalten werden, daß die Stufengröße in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude des Signals in geeigneter Weise unterschiedlich bemessen wird. Günstige Ergebnisse lassen sich bereits erreichen, wenn die Stufenunterteilung bei kleinen Amplitudenwerten wesentlich feiner gestaltet wird als bei großen Amplitudenwerten des Signals. Auch bei der Übertragung von Gleichstrommeßwerten mittels quantisierter Pulsmodulation ist oftmals eine unterschiedliche Bewertung verschiedener Amplitudenbereiche im Sinne der vorstehenden Ausführungen günstig.

Einrichtungen, die eine solche Funktion leisten, sind unter dem Namen »Momentanwertkompander« bekanntgeworden. Üblicherweise wird die Kompandierung des zu übertragenden Signals vorgenommen, bevor es an den eigentlichen Modulatoreingang ge-

Modulator mit Momentanwertkompander für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Manfred Hanni, München

langt. Zu diesem Zweck wird es über eine Einrichtung mit einer das Kompandierungsverhältnis für

ao jeden Amplitudenwert bestimmenden nichtlinearen Kennlinie geführt. Auf der Empfangsseite wird dann die Kompandierung in gleicher Weise wiederaufgehoben. Bei Zeitmultiplexsystemen ist es bereits bekannt, den die Amplitudenproben in dauermodulierte Impulse umsetzenden, aus einer Umladeschaltung und einem Ladekondensator bestehenden Pulsmodulationswandler dadurch zu einem Momentanwertkompander zu erweitern, daß das Ende der Entladung des mit jeder Abtastprobe kurzzeitig aufgeladenen Ladekondensators von einer die gewünschte Kompandierung für jeden Amplitudenwert bestimmenden elektrischen Größe gesteuert wird. Auf der Empfangsseite erfolgt dann die Aufhebung der Kompandierung in entsprechender Weise im Demo-

3'5 dulator. An die Konstanz und die genaue Übereinstimmung der elektrischen Eigenschaften der sende- und empfangsseitigen Kompandierungseinrichtungen müssen in jedem Fall sehr hohe Anforderungen gestellt werden, da bereits geringe Unterschiede den mit der Kompandierung angestrebten Gewinn an Signal-Geräusch-Verhältnis in Frage stellen.

Der durch diese hohen Anforderungen bedingte große fertigungstechnische Aufwand läßt sich dadurch verringern, daß die gewünschte Kompanderkennlinie durch eine Knickkennlinie mit linearen Abschnitten angenähert wird. Eine solche als »Knickkompander« bezeichnete Einrichtung kann beispielsweise ein mit unterschiedlich vorgespannten Dioden aufgebautes Schaltelement sein. Die Annäherung der Kompanderkennlinie durch eine Knickkennlinie ermöglicht es zwar, die einzelnen Knickpunkte und damit auch die zwischen diesen Knickpunkten verlau-

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fenden linearen Abschnitte bei durchaus tragbarem Aufwand ausreichend genau festzulegen; Jedoch bereitet es hier wiederum erhebliche Schwierigkeiten, das von diesen Einrichtungen hervorgerufene sogenannte »Nebensprechen« ausreichend klein zu halten. Um diesen Schwierigkeiten aus dem Weg zu gehen, ist dazu übergegangen worden, bei Zeitmultiplexsystemen an Stelle eines mehreren Kanälen gemeinsamen Kompanders (Gruppenkompander) für jeden einzelnen Kanal einen eigenen Kompander (Einzelkompander) vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modulator mit Kompander der einleitend beschriebenen Art für ein Zeitmultiplexsystem anzugeben, der bei geringem Aufwand und hohen Anforderungen an das Nebensprechen insbesondere für eine Vielzähl von Kanälen gleichzeitig verwendet werden kann.

Ausgehend von einem Modulator für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik mit wenigstens einem aus einer Umladevorrichtung mit einem Ladekondensator bestehenden Pulsmodulationswandler, bei dem sich der Ladekondensator mit jedem von einer Signalabtasteinrichtung dem Pulsmodulationswandler zugeführten Abtastprobe kurzzeitig auf den Wert der Abtastprobe auflädt und im Zeitintervall zweier aufeinanderfolgender Abtastproben wenigstens annähernd zeitlinear entlädt und bei dem der Pulsmodulationswandler durch eine die Entladezeit des Ladekondensators im Sinne eines gewünschten Kompandierungsverhältnisses steuernde Anordnung zu einem Momentanwertkompander erweitert ist, wird gemäß der Erfindung die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anordnung einen von den dauermodulierten Impulsen gesteuerten, auf einen Zähler arbeitenden Start-Stop-Generator und eine vom Zähler gegebenenfalls über eine Schaltung zur Durchführung logischer Funktionen gesteuerte Schalteinrichtung umfaßt und derart bemessen ist, daß die Schalteinrichtung wenigstens bei einer, durch den zu kompandierenden Amplitudenbereich bestimmten Zählstellung des Zählers die Entladezeitkonstante der Umladevorrichtung entsprechend dem gewünschten Kompandierungsverhältnis umschaltet.

Der Erfindung liegt die wesentliche-Erkenntnis zugrunde, daß das Prinzip des Knickkompanders in seiner Anwendung keineswegs auf die eingangsseitig anstehende Modulationsgröße beschränkt ist, sondern in vorteilhafter Weise über eine Umschaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung beim Pulsmodulationswandler· zum Zuge kommen kann, was einen Schaltungsaufbau ermöglicht, der auf die Nebensprecheigenschaften des Modulators praktisch keinen Einfluß hat.

Vorzugsweise weist der die Abtastproben in dauermodulierte Pulse umsetzende Pulsmodulationswandler einen von der Umladevorrichtung gesteuerten elektronischen..Schalter auf, der hierbei ein Schalttransistor in Emitterschaltung sein kann. Die Umladevorrichtung-selbst umfaßt außerdem einen mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters in Reihe liegenden Ladekondensator, einen den Eingang des Pulsmodulationswandlers im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastproben kurzschließenden Schalter und wenigstens zwei in Reihe geschaltete Entladewiderstände, die dabei zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des.

Ladekondensators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters und einer Betriebsgleichspannung angeschaltet sind. Von diesen Entladewiderständen sind bis auf einen alle von Schaltern überbrückt. Diese Schalter (bei zwei Entladewiderständen ein Schalter) stellen die Schalteinrichtung der zur Kompandierung vorgesehenen Schaltvorrichtung dar. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem der Modulator dadurch zu

ίο einem Pulscodemodulator ausgestaltet ist, daß die dauermodulierten Pulse dem Eingang eines Start-Stop-Generators zugeführt sind, der während der Dauer eines dauermodulierten Pulses mit einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz einen Binärzähler speist, an dessen Stufenausgängen jeweils am Ende eines Zählvorgangs die Elemente des gewünschten Codes zeitparallel anstehen, sind der Start-Stop-Generator und der Binärzähler in die der Kompandierung dienende Schaltvorrichtung einbezogen.

Zur scharfen Begrenzung des Binärzählers bei seiner maximalen Zählstellung ist es zweckmäßig, ihm neben der die Umschaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung vornehmenden Schalteinrichtung eine weitere, auf den Zählvorgang einwirkende Schalteinrichtung zuzuordnen, die mit ihrem Steuereingang gegebenenfalls über eine Logik derart an den Binärzähler angeschaltet ist, daß sie bei seiner maximalen Zählstellung anspricht und damit den weiteren Zählablauf unterbindet.

Damit das ursprüngliche Signal bei der empfangsseitigen Dehnung möglichst verzerrungsfrei zurückgewonnen werden kann, muß der Nullwert der Signalspannung möglichst genau über der Zeit mit einem vorgegebenen Ort auf der Kompanderkennlinie übereinstimmen. Bei der Übertragung von Wechselspannungen beispielsweise, für die die Kennlinie des Kompanders zwei Knicke aufweist, soll der Nullwert der Signalspannung in der Mitte der Kompandierungsschwelle liegen. Dies kann gemäß einer Weiterbildung bei einem Pulscodemodulator nach der Erfindung in einfacher Weise mittels einer einen Regelverstärker aufweisenden automatischen Regelschaltung dadurch erreicht werden, daß als Kriterium das über der Zeit gemittelte Verhältnis der beiden möglichen Schaltstellungen der letzten Stufe des Binärzählers verwendet ist. Hierzu ist der Steuereingang des Regelverstärkers über ein Siebglied an einen der beiden Ausgänge der letzten Zählerstufe angeschaltet. Die Regelspannung des Regelverstärkers kann beispielsweise eine Varakterdiode steuern, die dabei auf die Frequenz des Start-Stop-Generators einwirkt.

Im allgemeinen ist es vorteilhaft, das Eingangssignal der Abtasteinrichtung des Modulators zusammen mit einer ihm überlagerten Gleichspannung zuzuführen, deren Größe gleich der maximalen Amplitude des Signals gewählt ist. Für einen in dieser Weise bemessenen Modulator ist es dann zweckmäßig, die automatische Einstellung der Nullage des Signals dadurch vorzunehmen, daß die dem Signal am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerte Gleichspannung wenigstens teilweise vom Regelverstärker erzeugt wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist im Anspruch 9 angegeben.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im fol-

genden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Codeschema für den gewöhnlichen binären Code,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der in der Schaltung nach der F i g. 1 auftretenden Spannungen,

Fig. 4 eine Begrenzerschaltung für das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines nach dem Zählverfahren arbeitenden Pulscodemodulators, der gemäß der Erfindung mit einer der Kompandierung dienenden Vorrichtung ausgerüstet ist und sich für die Modulation mehrerer Kanäle (Gruppenmodulator) eines Zeitmultiplexsystems eignet. Der Modulator weist eingangsseitig für jeden Kanal einen Tiefpaß TP auf, an dessen Eingang E das Modulationssignal Si ansteht. An jeden Tiefpaß schließt sich eine Abtasteinrichtung an, die hierbei aus dem elektronischen Schalter J₀ besteht. Entsprechend der Anzahl der zu einer Gruppe zusammengefaßten Kanäle sind eine entsprechende Anzahl von Tiefpässen mit nachfolgenden Abtasteinrichtungen ausgangsseitig parallel auf den Eingang des nachfolgenden Pulsmodulationswandlers geschaltet. Der in der F i g. 1 dargestellte Tiefpaß TP mit nachfolgender Abtasteinrichtung stellt die Modulatoreingangsschaltung für den Kanal 1 dar. Die Modulatoreingangsschaltungen für die übrigen Kanäle 2 ... η sind in der F i g. 1 lediglich durch die Sammelschiene am Ausgang des Schalters s₀ angedeutet. Jeder Schalter s₀ wird von einem Takt Tl (1... n) gesteuert, d. h. der Schalter s₀ für den Kanal 1 mit dem Takt T 1,1, dessen Folgefrequenz zur Erfüllung des Abtasttheorems wenigstens doppelt so groß gewählt ist wie die höchste Frequenz des Signals Si.

Der Pulsmodulationswandler, in dem die Abtastproben der einzelnen Kanäle in dauermodulierte Pulse umgesetzt werden, weist einen Schalttransistor TrI auf, dessen Basis über die Reihenschaltung der beiden WiderständeR1 und R2 und dessen Kollektor über den Widerstand R3 an der positiven Betriebsgleichspannung Ub anliegen. Die Widerstände Rl und R2 sowie der in Reihe mit der Basis des Schalttransistors geschaltete Kondensator Cl und der vom Eingang des Modulatorwandlers gegen Bezugspotential liegende elektronische Schalter s₀' bilden zusammen eine Umladevorrichtung, von der der Schalttransistor TrI im Sinne der gewünschten Umwandlung der Abtastproben gesteuert wird. Der Takt Γ 2, mit dem der Schalter S₀' gesteuert wird, hat eine um die Anzahl der in Zeitmultiplex zu einer Gruppe zusammengefaßten Kanäle höhere Folgefrequenz wie der Takt Tl (1... ri) und ist so bemessen, daß der Schalters,,' im Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten geschlossen ist.

Der dem Ausgang des Schalttransistors TrI nachfolgende Verstärker V verstärkt die dauermodulierten Impulse und führt sie dem Eingang eines Start-Stop-Generators G zu, der während der Dauer eines dauermodulierten Pulses eine seiner Dauer proportionale Anzahl von Impulsen dem Eingang des Binärzählers Z zuführt, der im Ausführungsbeispiel fünf Stufen Kl. .. K5 aufweist. Das Zählergebnis am Ende eines Zählvorgangs, das an den »Eins«- Ausgängen der Zählstufen ansteht und bereits den gewünschten binären Code in Paralleldarstellung seiner Elemente repräsentiert, wird über die vom Übergabepuls Γ3 gesteuerten Schalter si... s5 an eine Laufzeitkette La abgegeben, an deren Ausgang A die Elemente der Codezeichen nacheinander auftreten. Anschließend wird der Zähler mit dem Rückstellpuls Γ 4 in seine Nullstellung zurückgeschaltet und damit für den nächsten Zählvorgang vorbereitet.

Der Start-Stop-Generator und der Zähler Z sind in die für die erfindungsgemäße Kompandierung erforderliche Schaltvorrichtung mit einbezogen. Zu diesem Zweck steuert der Zähler über den »Eins-Ausgang seiner Zählstufe K 4 und die beiden Ausgänge seiner Zählstufe K 5 eine aus zwei Und-Gattern 171 und U 2 und einer bistabilen Kippstufe K O bestehende Logik, die ihrerseits über den »Eins«- Ausgang der bistabilen Kippstufe .K O den den Widerstand R 2 überbrückenden Schalter S₀" betätigt. Zur automatischen Einregelung des Nullwertes der Signalspannung auf die Mitte der Kompandierungsschwelle dient der Regelverstärker R V, dessen Eingang über den Widerstand R 4 an den »Null«-Ausgang der letzten Stufe if 5 des Binärzählers Z angeschaltet ist. Der Widerstands4 stellt zusammen mit dem vom Eingang des Regelverstärkers RV gegen Bezugspotential liegenden Kondensator C 2 ein Siebglied dar, über das am Regelverstärkereingang lediglich der zeitliche Mittelwert der am Nullausgang der Stufe K S auftretenden Spannung anliegt. Der Ausgang des Regelverstärkers ist mit dem Ausgang der Tiefpässe der Modulatoreingangsschaltungen für die einzelnen Kanäle in Reihe geschaltet, so daß die an ihm anstehende Regelgleichspannung den Signalspannungen an den Eingängen der Abtasteinrichtungen überlagert ist. Hierbei ist die Sollgleichspannung UO am Ausgang des Regelverstärkers gleich der Soll-Maximal-Amplitude der Signalspannungen gewählt.

Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes sind in der F i g. 2 das Schema des natürlichen binären Codes mit fünf Stellen, wie ihn der Binärzähler Z erzeugt, angegeben. Ferner sind in der F i g. 3 in zeitlicher Darstellung untereinander die wesentlichen Verläufe der in der Schaltung nach der F i g. 1 auftretenden Spannungen dargestellt. Dabei sind die einzelnen Diagramme mit Bezugsbuchstaben versehen, die sich auch in der F i g. 1 finden und jeweils den Ort markieren, an dem die einzelnen Spannungen gegen das Bezugspotential wirksam sind.

Die Kompandierung wird, wie das bereits erwähnt wurde, beim Modulator nach der Erfindung dadurch gewonnen, daß in Abhängigkeit der Zählstellung des Binärzählers Z die Zeitkonstante der Umladevorrichtung des die Abtastproben in dauermodulierte Pulse umwandelnden Pulsmodulationswandlers umgeschaltet wird. Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 geschieht dies mittels des Schalterss₀", der in Ruhestellung den Widerstand R 2, der einen Teil des Entladewiderstandes des Ladekondensators Cl bildet, kurzschließt. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß die Kompandierungsschwelle in den Grenzen der Stufen 8 und 24 — vgl. F i g. 2 — liegen soll. Das bedeutet, daß der die Impulse am Ausgang des Start-Stop-Generators G zählende Binärzähler Z bei der Zählstellung 00010 über die Logik Lo den Schalter s₀" öffnen und falls der Zähler beim weiteren Zählablauf die Zählstellung 00011 erreicht, den Schalter s₀" wieder schließen soll.

. Wie die Bemessung der Logik Lo in der Schaltung nach der Fig. 1 ohne,weiteres' erkennen läßt, erfüllt sie diese Bedingungen. Nimmt die Stufe JE4 die Schaltstellüng »eins« und die Stufe K 5 die Schaltstellung »Null« ein, dann gibt das Und-Gatter Ul an die bistabile Kippstufe K 0 einen Impuls ab, der sie in die Null-Lage umkippen läßt und damit den Schalter s₀" in die Stellung »offen« umsteuert. Erreichen dagegen, die. Zählstufen K 4 und KS beide die Schaltstellung »eins«, so wird die bistabile Kippstufe KO über den Ausgang des Und-Gatters U 2 wiederum in die Ausgangsstellung umgeschaltet und damit der Schalter S₀" wiederum in die Stellung »zu« umgesteuert.

Entsprechend seiner Bezeichnung stellt das oberste Diagramm der F i g. 3 die Signalspannung des ersten Kanals am Eingang der ihm zugeordneten, durch den Schalter S₀ dargestellten Abtasteinrichtung dar. Dem eigentlichen Signal ist dabei die Gleichspannung E/0 überlagert, die gerade so groß gewählt ist, daß der negative Wert der Soll-Mäximal-Amplitude des Signals den Wert »Null« annimmt. Die Gleichspannung E/0 markiert mit anderen Worten die Null-Linie des eine Wechselspannung darstellenden Signals und hat unter anderem den Zweck, dem der Abtasteinrichtung nachgeschalteten Pulsmodulationswandler die Abtastproben nur in einer Polarität zuzuführen. Um anzudeuten, daß der die Abtasteinrichtung steuernde Takt T 1,1 mit entsprechender Phasenverschiebung an den Abtasteinrichtungen der übrigen Kanäle wirksam ist, sind im zweiten Diagramm der F i g. 4 von oben die aufeinanderfolgenden Pulse der Takte Γ 1,1... T 1,4 für die ersten vier Kanäle dargestellt.

Dear Binärzähler nach dem Ausführungsbeispiel der Fi g. 1 kann ingesamt 32 Amplitudenstufen darstellen-Umdies anzudeuten, ist dem die Abtastproben der auf einanderfolgenden Kanäle Kai... Ka 4 darstellenden Diagramm ein entsprechender Stufenmaßstab beigefugt.

Die im Pulsrahmen aufeinanderfolgenden Abtast- to proben laden den Ladekondensator Cl kurzzeitig über die Emitter-Basis-Strecke des Schalttransistors TrI auf. Der TaktT2 schließt den Schalters/ im Zeitintervall zweier aufeinanderfolgender Abtastproben, so daß in diesen Zeiträumen der Ladekondensator Cl auf Bezugspotential liegt. Sobald der Schalter S₀' geschlossen wird, wird deshalb an der Basis des im Ruhezustand leitenden Schalttransistors eine negative Spannung wirksam, deren Betrag gleich dem Amplitudenwert der Abtastprobe ist, die den Ladekondensator Cl vorausgehend aufgeladen hat= Damit wird der Schalttransistor gesperrt, und an seinem Kollektor tritt eine positive Spannung auf, die über den. Verstärker V den Start-Stop-Generator G in Betrieb setzt. Gleichzeitig beginnt der Binär- zähler Z die am Ausgang des Start-Stop-Generators auftretenden Impulse zu zählen. Bis zur Zählstellung »8« ist der Schalter s₀"- geschlossen. Die Entladung des Ladekondensators Cl erfolgt somit nur über den WiderstandRl. Bei der Zählstellung »8« wird der Schalter s₀" geöffnet, so daß-nunmehr entsprechend dem Verhältnis der Widerstände R1 + R 2 zum WiderstandRl die Entladung langsamer verläuft. Der dreieckförmige Verlauf der Spannung an der Basis des Sehalttransistors erhält somit bei der Zählstellung »8« des Binärzählers einen Knick, dessen Größe durch das erwähnte Verhältnis bestimmt ist. Die verzögerte Entladung bedeutet, da $ die Bewertung des Signals im Bereich um seine Null-Linie herum gegenüber dem Bereich seines negativen Maximalwertes besser ist* Das gleiche gilt für den Bereich seines positiven Maximalwertes, weil die Entladung durch Öffnen des Schalters s_o"wiederum beschleunigt wird, sobald der Zähler die Zählstellung »24« erreicht.

" Ist der Entladevorgang beendet, dann geht der Schalttransistar TrI wiederum in den leitenden Zustand über und beendet den dauermodulierten Impuls am Eingang des Start-Stop-Generators G, der damit in den Ruhezustand übergeht.

Die Abtastprobe Ka 3 im Diagramm b hat eine Amplituderihöhe von 22 Stufen. Dementsprechend ist der Entladevorgang des Ladekondensators Cl bereits beendet, bevor der Zähler die Zählstellung »24« erreicht und damit über die Logik Lo den SchalterS₀" (Diagramm/) wieder schließt. Dieser Schalter muß bei Beginn einer neuen Entladung des Ladekondensators aber wieder geschlossen sein. Dies besorgt der unmittelbar auf den Ubergabepuls Γ 3 folgende Rückstellpuls Γ 4. Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist dieser Sachverhalt durch den mit Γ 4 bezeichneten Pfeil am »Eins«-Eingang der bistabilen Kippstufe KO zum Ausdruck gebracht.

Der Vollständigkeit halber sind im letzten Diagramm der F i g. 3 noch die am Ausgang A der Laufzeitkette La anstehenden Codezeichen dargestellt.

Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist eine Kompanderkennlinie mit zwei zum Nullwert symmetrisch liegenden Knicken angenommen. Selbstverständlich lassen sich mit dem Erfindungsgegenstand auch Kompanderkennlinien mit mehr als zwei Knickpunkten bei beliebiger Lage durch entsprechende Bemessung der Logik und der von der Schaltvorrichtung umfaßten Schalteinrichtung realisieren.

Bei der automatischen Regelung für die Übereinstimmung der Null-Lage des Signals mit der Mitte der Kompandierungsschwelle wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß bei richtiger Einstellung die letzte Stufe des Binärzä'hlers im Mittel die »Null«- Stellung ebensooft einnehmen muß wie die »Eins«- Stellung. Kommt im Mittel die »Eins«-Stellung öfter vor als die »Null«-Stellung, oder umgekehrt, so kann die hierdurch hervorgerufene Änderung des Mittelwertes der an den Ausgängen der letzten Zählerstufe auftretenden Spannung in der bereits beschriebenen einfachen Weise zur Nachregelung der dem Signal am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerten Gleichspannung ausgenutzt werden.

An Stelle einer Regelung der Gleichspannung E/0 kann die Regelausgangsspannung des Regelverstärkers RV auch mit dem gleichen Erfolg zur Steuerung der Frequenz des Start-Stop-Generators verwendet werden. '

Das geschilderte, der Regeleinrichtung zugrunde liegende Regelkriterium setzt voraus, daß der Binärzähler bis zu seiner maximalen Zä'hlstellung auch voll ausgenutzt wird. Dies wiederum bedingt eine Begrenzerschaltung, die, bei ausreichender Sicherheit der Begrenzung des Zählers auf seine maximale Zählstellung dessen volle Ausnutzung zuläßt. Eine solche Begrenzerschaltung für einen nach dem Zählverfahren arbeitenden Pulscodedemodulator ist beispielsweise in der F i g. 4 angegeben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier die Vorrichtungen für die Kompandierung und die automatische Regelung nicht in das Schaltbild mit aufgenommen.

Die Begrenzerschaltung besteht einerseits aus einem Sperrgatter Sp und andererseits aus einem Und-Gatter U 3. Das Sperrgatter Sp ist zwischen den Ausgang des Start-Stop-Generators G und den Eingang des Binärzählers Z geschaltet und steht über seinen Sperreingang mit dem Ausgang des Und-Gatters t/3 in Verbindung. Das Und-Gatter J73 weist eine der Anzahl der Stufen des Zählers entsprechende Zahl von Eingängen auf, von denen jeder mit einem »Eins«- Ausgang einer Zählstufe verbunden ist. Sobald der Zähler seine maximale Zählstellung, bei der alle Stufen die »Eins«-Lage annehmen, errreicht, wird das Sperrgatter Sp über dem Ausgang des Und-Gatters U 3 gesperrt und damit der weitere Zählablauf unterbrochen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Modulator mit Momentanwertkompander für mit Pulsmodulation arbeitende Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik mit wenigstens einem aus einer Umladevorrichtung mit einem Ladekondensator bestehenden Pulsmodulationswandler, bei dem sich der Ladekondensator mit jedem von einer Signalabtasteinrichtung dem Pulsmodulationswandler zugeführten Abtastprobe kurzzeitig auf den Wert der Abtastprobe auflädt und im Zeitintervall zweier aufeinanderfolgender Abtastproben wenigstens annähernd zeitlinear entlädt und bei dem der Pulsmodulationswandler durch eine die Entladezeit des Ladekondensators im Sinne eines gewünschten Kompandierungsverhältnisses steuernde Anordnung zu einem Momentanwertkompander erweitert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen von den dauermodulierten Impulsen gesteuerten, auf einen Zähler arbeitenden Start-Stop-Generator und eine vom Zähler gegebenenfalls über eine Schaltung zur Durchführung logischer Funktionen gesteuerte Schalteinrichtung umfaßt und derart bemessen ist, daß die Schalteinrichtung wenigstens bei einer, durch den zu kompandierenden Amplitudenbereich bestimmten Zählstellung des Zählers die Entladezeitkonstante der Umladevorrichtung entsprechend dem gewünschten Kompandierungsverhältnis umschaltet.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abtastproben in dauermodulierte Pulse umsetzende Pulsmodulationswandler einen von der Umladevorrichtung gesteuerten elektronischen Schalter, vorzugsweise einen Schalttransistor in Emitterschaltung, aufweist, daß ferner die Umladevorrichtung außer dem mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters in Reihe liegenden Ladekondensator einen den Eingang des Pulsmodulationswandlers im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastproben kurzschließenden Schalterund wenigstens zwei in Reihe geschaltete Entladewiderstände umfaßt, die hierbei zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Ladekondensators und dem Steuereingang des elektronischen Schalters und einer Betriebsgleichspannung angeschaltet sind, und daß die Entladewiderstände bis auf einen von die Schalteinrichtung der zur Kompandierung vorgesehenen Schaltvorrichtung darstellenden Schaltern überbrückt sind.

3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, zur Gewinnung eines pulscodemodulierten Signals, bei dem die dauermodulierten Pulse dem Eingang eines Start-Stop-Generators zugeführt sind, der während der Dauer eines dauermodulierten Pulses mit einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz einen Binärzähler speist-, an dessen Stufenausgängen jeweils am Ende eines Zählvorgangs die Elemente des gewünschten Codes zeitparallel anstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Start-Stop-Generator und der Binärzähler in die der Kompandierung dienenden Schaltvorrichtung einbezogen sind.

4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Schaltvorrichtung einbezogene Binärzähler neben der der Umschaltung der Zeitkonstante der Umladevorrichtung dienenden Schalteinrichtung eine weitere, auf den Zählvorgang einwirkende Schalteinrichtung zugeordnet ist, die mit ihrem Steuereingang, gegebenenfalls über eine Logik, derart an den Binärzähler angeschaltet ist, daß sie bei seiner maximalen Zählstellung anspricht und damit den weiteren Zählablauf unterbindet.

5. Modulator nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Nullwerteinstellung der zu codierenden Signalspannung eine Regelschaltung mit einem Regelverstärker vorgesehen ist, für die als Kriterium das über der Zeit gemittelte Verhältnis der beiden möglichen Schaltstellungen der letzten Stufe des Binärzählers dadurch verwendet ist, daß der Steuereingang des Regelverstärkers über ein Siebglied an einen der beiden Ausgänge der letzten Zählerstufe angeschaltet ist.

6. Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker ausgangsseitig mit einer auf die Frequenz des Start-Stop-Generators einwirkenden Varaktordiode in Verbindung steht.

7. Modulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Abtasteinrichtung zusammen mit einer ihm überlagerten Gleichspannung zugeführt ist, deren Größe gleich der maximalen Amplitude des Signals gewählt ist.

8. Modulator nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Signal am Eingang der Abtasteinrichtung überlagerte Gleichspannung wenigstens teilweise vom Regelverstärker erzeugt ist.

9. Modulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung für eine Gruppe von Kanälen bei einem Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 044 881;
deutsche Auslegeschrift C 9075 VIII a/21a¹ (bekanntgemacht am 3.11.1955);

Zeitschrift »Nachrichtentechnik«, Bd. 11/1961, H. 3, S. 106 bis 114.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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