DE1943185C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Datenübertragung - Google Patents

Description

I 943

Die Erfindung betrifft ein Verfuhren suir Datenübertragung, bei dom die zu übertragenden, durch Impulse der Dnuor T gebildeten Daten sondersoitig in Sekundlirsignalo umgewandelt worden, die je aus einem Hiiuptimpiils und voraus- bzw. nacheilenden Inipulspaaren bestehen, deren Amplitude und Lage in bezug auf den Ilauplimpuls den Maxima und Minima eines durch Modulation einer Impulssignalfolge der Frequenz./Ί mit einem Signal der Form

sin

.7 1

if

entspricht, und das zugehörige. Frequenzspektrum; F i g. 2 die Modulation eines Zeilsignals

I . .7*

._ _8in _

I . .7/

/ ^sin τ

IQ

(K eine Konstante) gebildeten Signal entspricht, und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der französischen Patentschrift I 504 609 bekannt. Bei diesem Verfahren besteht das Sekundärsignal aus einem Hauptimpuls und zwei voraus- bzw. nacheilenden 1 mpulspaaren. Die Modulationskurve ^s— ^a

durchsetzt die Nulluchsc in den Zeiten — <·) und
und diese Zeitpunkte liegen in der Mitte zwischen den beiden vorauseilenden Sekundärimpulsen bzw. cIlmi beiden nacheilenden impulsen. Daraus ergibt sieh eine Bandbreite l/W.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Datenübertragung zu schaffen, das ein Grundspektrum aufweist, das enger ist. als es bei dem bekannten Beispiel der Fall ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Datenübertragung der eingangs beschriebenen Art gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, daß die Hauptimpulse der Sekundärsignale im Abstand T aufeinander folgen und die Impulssignalfolgefrcquenz /',

, 2 η i

auf einer Trägerwelle /j als Doppclbandmodulation und eines Zeitsignals auf eine Trägerwelle zwecks Erzeugung einer Einseitenbandmodulation derselben sowie das zugehörige Frequenzspekirum;

F ί g. 3 ein durch Einzelimpulse gebildetes Signal, das in Annliherung die in F ΐ g. 2 erörterten Spektralverhiiltnisse liefert;

Fig. 4 ein spezielles Spektrum Ulm lieh dem in Fig. 2 dargestellten;

Fi g. S ein aus einer Impulsfolge gebildetes Datensignal, das im wesentlichen das in F i g. 4 dargestellte Spektrum liefert;

Fig. 6 das Spektrum eines Datensignals gemäß Fig. 5 nach Durchlaufen eines Bandpaßllltcrs;

Fi g. 7 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemiißen Dateniibertragungssyslcms;

F i g. 8 eine zeitliche Darstellung der in Form von Impulsfolgen übertragenen Datenelemente;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer für die Durchführung des erfindungsgeraiißen überlragungsverfahrens geeigneten Sendeanordnung.

In den Figuren stellen Dreiecke logische UND-Schaltungen und Halbkreise logische ODER-Schaltungen dar.

Fig. 1 bis 3 dienen der Klarstellung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips.

F i g. I zeigt ein Zeitsignal

Sit) = · sin

sowie das zugehörige Ampliludenspeklrum .">(/). Die Phase Φ ist für sämtliche Frequenzen in dem Frequenzspektrum Null. Für die Spcklralfunklion S{/) gilt:

40

(η ganze Zahl) beträgt.

In einer besonderen Ausführung ist das Verfahren so ausgebildet, daß die Vor- und Nachimpulse von dem Sekundärsignal - Hauptimpuls den Abstand

eines ganzzahligen Vielfachen von -^- haben und ⁿ

zum Hauptimpuls im Amplitudenverhältnis von 1 : -0,8: +0,4 stehen.

Die Erfindung ist im folgenden in Form eines Ausführungsbeispiels im Prinzip erläutert. Von den Figuren zeigen:

F i g. I ein Zeitsignal, das amplitudenmäßig einer Zeitfunktion

t ^Sin 2 7 S(f) = So für - _v/. < / < ,-₇
0 für /

1
27

oder

Die 'Zeitfunktion kann dargestellt werden durch:

SU) = Ai«>) e'f'·" ♦·*) de-.

₌ f

Wird ein solches Signal auf eine Trägerfrequenz /„ aufmoduliert, so ist das Doppelseilenbandspektrum gegeben durch

E(J) = K · s(/)cos 2.τ Zoί

60

	• c '"·<·	' A ti·"'du,
= K		J - VT
	I- VT /" -VT
= K	"· t-vr • A	e,„„dfi)
- K

I 943

IO

Dabei gilt für den Ainpliliidüiifukior /T(,/') « /inirn, -.7/.T<«κι.*,-l .v/T

(d.h. Illr ./<". - ₂'_T</<./o+^ /Tt/) = O für ι·κ,,_κ,-η/Τ

(d.h. rtir/·<./„ - ₂'_t)

und für <» > <.<,·(- .7/7'
•(d.h. fllr../">./;, + ₂'₇

und für die Phase
0(/) ■=■ O

K ist eine Konstante.

Trennt man eines der Bänder, beispielsweise das obere, ab, dann erhält man mit einem idealen Bandpaß- ²⁵ filter das Spektrum.

oder ills das ohure Seitenband cinur liinseitcnharul· nuululation tlur Trllgorwullu f\ ,j γ mit der Zeitiunktion

Kill

.il

oder als unleres .Seitenband einer Einseitenbandmodulation der Trägerfrequenz J₁ I ^j mit der gleichen Zeilfuiiklion. Die Doppelbundmodulation veranschaulicht Fig. 2« und die beiden Einscilenbandmodulationen Fi g. 2/'.

■5 Aus Fig. 2ν erkennt man ferner, daß für die Frequenz /j und die obere und unlere Grenzfrequenz Jm u»d .Α« des in Fi g. 2;· gezeigten Bandes die Beziehung gilt:

20

= /w

- .An

I
4/·

4 Ϊ"'

S(J) = S(A) wenn />.
O wenn / <

für /,,</'-/„(-. für f < /ο und

/1(7) = ,1

= O

'hf) = ο

Der Amplitiidenfaktor Λ (J) kann auch ausgedrückt werden durch

Das Modulalionsprodukl S„ der Doppelseitenbandmodulation ergibt sich daher zu

•^v> S_s - -sin _Ί ■ cos 2 -ι J₁I .

Will man nun mit dieser Modulation eine Folge von Impulsen übertragen, die einen zeitlichen Ab-

.15 stand T voneinander und eine bestimmte Amplitude haben, so müssen die Nullstellen der Trägerwelle cos 2·.7J₁1 zwischen den Impulsen liegen und daher ebenfalls einen Abstand T haben. Die Nullstellen der Trägerwellenfunktion cos 2 :τ/J J sind gegeben durch die Beziehung

- τ-,Ι-ίτ ^l\ - «7

.7

•Γ

A(J) =- 0 für I <J\- If

oder / > f\ + ■ ι ψ

45

III

η
IT

2 J

Vergleicht man den sich für die Zweiseitenbandmodulation ergebenden Amplitudenfaktor A(J) ge-

Setzt man in den Ausdruck für S_s diese Werte ein, so erhält man die Beziehung:

. V

Aus "der vorstehenden Gleichung erkennt man, daß man die Spektralfunktion S_s unmittelbar unter An-

g p J g

mälKileiehungssystcin I mit dem sich für die Einsehen- 60· Wendung eines Tiefpaßfilters aus einer gewichteten bandmodulalion ergebenden Amplitudenfaktor A(J) Impulsfolge E₁ erhalten kann, wie sie in F i g. 3 gemäß Gleichungssystem III, so Sieht man, daß das- dargestellt ist.

selbe in F i g. 2 y dargestellte Spektrum sich entweder Js wird die aus den Datenelementen bestehende auffassen läßt als eine Zweiscitenbandmodulation der Information gebildet durch die Übertragung der Trägerwelle /; mit der Zeitfunktion 65 Impulsfolge E₁, deren Impulse im Abstand T folgen.

Die Datenelemente können dann am Empfangsort

I . .₇ ( durch eine einfache Demodulation des Signals S_s

- sin y— wiedergewonnen werden, beispielsweise durch De-

modulation mil der Frequenz ./Ά,, so daß man für jedes Datenelement eine Zeitfunklion der Form

sin

π ι

erhält.

Wenn man in den vorstehenden Gleichungssystcmcn IV und V /i = 2 wählt, erhält man das Signal, dessen Spektrum in F i g. 4 wiedergegeben ist

und sich von der Frequenz ^ bis zu der Frequenz _T

erstreckt.

Das durch die Gleichung VI charakterisierte Signal kann unmittelbar durch eine entsprechend gewichtctc Impulsfolge gebildet werden. Diese eine hinreichende Näherung bildende Impulsfolge ist in Fig. 5 dargestellt, und nach Filterung in einem Tiefpaßfilter erhält man ein Spektrum entsprechend F i g. 6.

S_s = ■ sin .,-. ι -cos",

2 7"

3-7 f

2 7"

VI

Unter Beachtung dieser Gesichtspunkte ergibt sich ein in F i g. 7 dargestelltes übertragungssystem.

F ig. 7 zeigt eine schematische Ausführung eines Uberlragungssystcms für Datensignal, das aus einem Sender, einem Empfänger und einem Ubcrlragungskanal TNw besteht.

Der Sender liefert an seinem Ausgang ein Einscilcnbandsignal i'S, des Signals gemäß Gleichung VI. Der Sender erzeugt zu diesem Zweck von den zu übertragenden Daten Do in einem Impulsgenerator ChG eine FoIgCK₁ von gcwichteten Impulsen, etwa entsprechend Fig. 5, für jedes Datenelement: die Impulsfolgen liefern nach Durchlaufen des Tiefpaßfilters LPV das zu übertragende Sekundärsignal, welches den zu übertragenden Daten Do entspricht.

Am F.ingang des Empfängers tritt das ausgesendete Einscitcnbandsignal l'S_s auf, das nach Durchsetzen eines Bandpaßfilters BPV in üblicher Weise durch die

Frequenz /_M = ψ dcmodulicrt wird. Dadurch entsteht als Demodulationsprodukt das Signal Σ S₁,. das sich aus den Datenelementen zusammensetzt, von denen jedes einer Zeitfunklion

S[I) - _t sin ^₇'

entspricht Dm aus diesen Impulsfolgen nun die gewünschten Datensignale wieder abzuleiten, wird

das Signal 1 S_r zu den dem Zeilrhythmus _Ί einsprechenden Zeiten ausgelastet in der Taststufe Stirn. und man erhält dann als Ausgangssignal die Daten signale.

Fs ist /u beachten, daß die Dcmodulalionsfrequcnz /_M am Empfangsoit unmittelbar hergestellt werden kann, daß sie aber auch aus einer oder mehreren vom Sender übertragenen Hilfsfrcqucn/en abgeleitet werden kann.

F.s ist auch möglich, das Signal l'S_% über den Kanal TNw unter Einführung einer kleinen Frcqucn/verschicbung / zu übertragen. Die Demodulation an dem Empfänger erfolgt dann mit der Frequenz Im » ι. und dadurch wird die Frequenzverschiebung ι in dem empfangenen Signal wieder beseitigt. Dabei kann es sich sowohl um eine unmittelbare Übertragung dieser Frequenzen über den Ubertragungskanal handeln als auch um eine übertragung unter Zuhilfenahme einer Trägerwelle.

F i g. 8 zeigt, daß ein Datenelement C sich eine Zeiteinheit vor und eine Zeiteinheit nach dem Hauptimpuls auslasten läßt. Vor dem Hauptimpuls C₀ des Datenelements C sendet man während einer Zeitspanne . den Vorimpuls D, des folgenden Daten-

elements aus sowie den Nachimpuls /}, des vorausgehenden Datenelements. Nach dem Hauptimpuls ('„ des Datenelements C sendet man während der Zeitspanne ^ den Vorimpuls D₂ des folgenden Datcnelements und den Nachimpuls des vorausgehenden Datenelements Ii aus. In der Zeitspanne 7", die darauf folgt, wiederholt man denselben Vorgang mil drei weiteren Datenelementen C. D. E an Stelle der zuvor erörterten Datenelemente ö, C. I). Der lmpulsgcncrator ChG kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Die Fig. 9a. 9b. 9c bezichen sich auf eine dieser Ausführungsmögl ichkeilen. In F ig. 9a sind die wesentlichen Teile des Impulsgenerator dargestellt. Es ist ein Schieberegister SR vorgesehen.

dem das zu übertragende Datenelement Do zugeführt wird. Eine Mehrzahl IJND-Slufen und ODER-Slufen gestatten die Weiterleitung der in den Stufen 1, 2, 3 des Schieberegisters vorgesehenen Zustände zu vorgegebenen Zeitpunkten und während vorgegebener Zeitdauer an eine Analogaddierstufe .1/1. die zu vorgegebenen Zeiten Signale von einer Amplitude liefert, welche den Datenelementen bzw. deren Vor- und Nachimpuls entsprechen. Kippstufen 5. 6 und 7 liefern Torsignalc an die UND-Stufcn. Die Kippslufen und das Schieberegister werden durch Impulse r. y' und <-) gesteuert, die von einem Zeillaktgebei 0 der Periodendauer 7'geliefert werden zu dem Zweck, die Folge der Datenelemente Do unter Mitwirkung der Taktgebcrstufe 7/g zu steuern. Die Taklgeberstufe Hp,

bildet nicht Gegenstand der Erfindung und ist mir zur Erklärung der Wirkungsweise des Impulsgenera tors der Sendeanordnung beschrieben In der Taklgeberstufe ist eine Invcrtcrstufe / vorgesehen und

ferner ein Filter, das die Frequenz 3 / " aus dem

Signal ο ableitet. Eine Stufe SQ liefert ein Mäandersignal λ aus der Sinusschwingung 3 / Eine Differenzierstufe Di/7 spricht auf die Vorda flanke der Stromkurve (i und dei Slromkurvc \ an I ig 9a gibt die

relativen Zeitverhällnissc der Signale «1. 3 /. v. <->. y. y'. 5. 6. 7 an. F" i g *> <· gibt entsprechend 1 i g. K den Inhalt der Stufen 1. 2. 3 des Schicbnegislcrs an und ferner die Ausgangssignalc der Analogaddieistufe A 1. wobei als Zcitbe/iehung die Signale (-). 5. O. 7 angegeben sind.

Auf der Empfangsstation muß dci /eittaktgcber

der I lequen/ ₇ und die Dcmodulationsfrequenz /„.

die auch

._; ist. in bezug auf das Empfangssignal genau

eingestellt werden Derartige Anordnungen sind an sich bekannt.

In der vorliegenden Beschreibung wurden die »arbeiteten Signale als von zwei Ampliiudcnwcrten angenommen. Die erürlcrlcn Eigenschaften der Schaltung bleiben jedoch auch vollständig erhalten, wenn die Signale mehl ere Amplituden werte haben, wenn es sich beispielsweise in Fig. 5 um eine Impulsfolue /·.,

1 343

handelt, bei der die maximale Amplitude absoluten Unterschieden unterliegt, jedoch innerhalb einer Impulsfolge das Amplitudenverhältnis gewahrt bleibt.

Claims (4)

Patentansprüche: ,

1. Verfahren zur Datenübertragung, bei dem die zu übertragenden, durch Impulse der Dauer T gebildeten Daten senderseitig in Sekundärsignale umgewandelt werden, die je aus einem Hauptimpuls und voraus- bzw. nacheilenden Impulspaaren bestehen, deren Amplitude und Lage in bezug auf den Hauptimpuls den Maxima und Minima eines durch Modulation einer Impulssignalfolge der Frequenz/! mit einem Signal der Form

'5

Tl t

K
T^Sin2T

(K eine Konstante) gebildeten Signal entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Haiiptimpulse der Sekundärsignale im Abstand T aufeinanderfolgen und die Impulssignalfolgefrequenz /1

In -1

(n ganze Zahl) beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Nachimpulse von dem

Sekundärsignal-Hauptimpuls den Abstand eines

~> T
ganzzahligen Vielfachen von ¹^- haben und zum

Hauptimpuls im Amplitudenverhältnis von 1 : -0,8 : +0,4 stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärsignal emprängerscitig

mit der Frequenz/, + ^ψ oder /, -

moduliert wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister (SR) vorgesehen ist, durch das die Datenelemente hindurchgeschoben werden, daß an die Ausgänge der Stufen (1,2,3) des Schieberegisters (SR) UND-Schaltungen angeschaltet sind, die durch Impulse einer Taktgeberstufe (Hg) geöffneit werden, daß die. Ausgänge der UND-Schaltungen mit verschiedenen Eingängen einer Analogaddierstufe (A verbunden sind und daß die Analogaddierstufe (A den zugeführten Signalen, abhängig davon, übei welchen Eingang sie zugeführt werden, Amplituder verleiht, die den Extremwerten der Funktion

K_

sin

Tf

entsprechen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen