DE2950992C2 - Schaltungsanordnung zum Übertragen von digitalen Signalen in Form einer ternären Signalfolge - Google Patents

Description

verbindung werden eine Einzelleitung L sowie Erde als Rückleiter verwendet. Jede Station besteht aus einem Sender S1 bzw. 52 und einem Empfänger E ί bzw. if 2. Der Empfänger Ei bzw. El jeder Station liegt in der Brückendiagonaie einer Wheamor.es.hen Brücke. Zwei Brückenarme dieser Brücke werden durch die Festwiderstände R 1 und R 2 bzw. R 3 und R 4 gebildet. Die Leitung L bildet den jeweiligen dritten Brückenarm. und die Leitungsnachbildung N1 bzw. N2 bildet den vierten Brückenarm. Die Leitungsnachbildungen werden siatisch und dynamisch abgeglichen. Bei richtig gewählten Werten für die Leitungsnachbildungen Ni bzw. /V 2 spricht der Empfänger Ei bzw. £2 auf die Sendeströms des eigenen Senders 5 1 bzw. S2 nicht an. Diese Strome verzweigen sich am Verbindungspunkt der beiden Brückenwiderstände R i und R 2 bzw. R 3 und R 4 in zwei gleich große Teilströme. Die Ströme des fernen Senders dagegen verzweigen sich am Verbindungspunkt des Widerstands R 1 bzw. R 3 und der Leitung L: sie fließen über den Empfänger £1 'izw. E2 und die Brückenarme teils über den Sender teils über die Leitungsnachbildung Nt bzw. N 2 nach Erde ab. Der jeweilige Empfänger sprich; somit auf die Ströme des Senders der Gegenstation an

In Fig. 2 ist eine bekannte Gabelschaltung für das Fernsprechnetz gezeigt, wobei hier die Brückenschaltung in umgekehrter Richtung angewendet wird, nämlich für die Zusammenschaltung einer Zweidrahtldtung eines Ortsnetzes mit Vierdraht-Sprechkreisen eines Fernnetzes. Im Fernsprechnetz für den Fernverkehr werden heute überwiegend Trägerfrequenzeinrichtungen für den Aufbau von Fernverbindungen verwendet. Diese Technik macht den Einsatz von Verstärkern für die Fernsprechsignale und die damit verbundene räumliche, frequenzmäßige oder zeitliche Trennung der beiden Übertragungsrichtungen erforderlich. Sprachverbindungen für den Fernverkehr werden in den Vermittlungsämtern immer als Vierdraht-Sprechkreise ausgebildet. Die Fig. 2 zeigt eine Vierdraht-Fernverbindung L 3, L 4, die über die bekannte Gabelschaltung mit einer Zweidraht-Ortsvcrbindunfc L 1, L2 zusammengeschaltet ist. In dieser Anordnung werden die Brückenwiderstände der »Wheatstoneschen Brücke« durch die Übertrager Ü 1 und Ü 2 bzw. (73 und Ü4 ersetzt.

Die mit der Gabelschaltung erreichbare Gabelübcrtragungsdämpfung ist davon abhängig, wie genau die Leitungsnachbildungen N 1 bzw. Λ/2 mit der Eingangsimpedanz Zi bzw. Z2 der Leitung übereinstimmt. Die Stabilität des Sprechkreises FnI, Li bzw. Tn 2, L 2 hängt dabei in besonderem Maße von der Größe Zi-Ni bzw. Z2-N2 ab. Bei der in F i g. 2 gezeigten Gabelschaltung wird sogar mit einer einfachen Ausbildung der Leitungsnachbildung eine für den praktischen Beirieb ausreichende Gabelübenragungs'lämpfung erreicht. Die Anwendung der Gabelschaltung auf Fernleitungen zu dem Zweck, eine Übertragung in beiden Richtungen über eine Zweidraht-Leitiing realisieren zu können, hat sich jedoch nicht durchgesetzt, weil dazu eine wesentlich höhere Gabelübertragungsdämpfung erforderlich wäre, die jedoch im gesamten Frequenzbereich nicht konstant gehalten werden kann. Der Grund hierfür liegt vor allem dann, da!.* die I ir.gans-'simpedan temperaturabhängig \Λ.

* )\c technische t.MHMckltine auf dem ! lal'iicin'i gebiet li.11 es Oiii sich t'.'iv,' ir li.i.'J neben tie: ί .>:ns^:n ιίικ ·.. h· quenztelefonie wird h zunehmendem Maße für die Signalübertragung die FCM-Übertragungstechnik angewandt. Dies führt jedoch dazu, daß die bisher verwendeten Analog-Verstärker für die Trägerfrequenzsignale durch regenerierende Verstärker für digitale Signale abgelöst werden.

Fi g. 3 zeigt nun ein digitale;: Signal, welches für eine Übertragung in beiden Richtungen verwendet wird. Die digitalen Signale für die Übe^rtragung über die Übertragungsleitung werden durch eine Codierung gebildet, wobei der Gleichspannungsanteil des verwendeten Codes gleich 0 ist. Diese Bedingung erfülli das in Fig. 3 dargestellte ternäre Signal, bei dem drei unterschiedliche Zustände, nämlich + U, — U und 0 auftreten. Der Mittelwert der Gleichspannung besitzt den WertO.

Auf der Zeitachse / ist das ternäre Signal dargestellt, dessen kürzeste Element, ein Bit, eine Zeitdauer T besitzt. Oberhalb des ternären Spannungssignals ist die. zugeordnete binäre Information dargestellt, die \or der Übertragung zur Verfügung steht und die aus cen zu übertragenden Nachrichten gebildet wird. Das binäre Signal besteht aas den Zuständen »0« und »1«. D'eses binäre Signal wird in das ternäre Signal umcod^;ert. Dabei entspricht der binäre Zustand »0« im ternären Signal dem Spannungswert 0. Der binäre Zustand »!« wird abwechselnd durch die positive Spannung τ L'und die negative Spannung — i/gebildet und übertragen.

Die Fig.4 zeigt die neue Gabelschaltung, die zwischen einer Zweidraht-Lcitung, nämlich einem Koaxialkabel, KL und einer Station, die aus einem Sender Si und einem Empfänger El besteht, eingeschaltet ist. Am Eingang Edes Senders liegt das zu übertragende digitale Signal an, während am Ausgang Λ des Empfängers El das vom Sender der fernen Gegenstation ausgesendete digitale Signal abgegeben wird. Über die Zweidraht-Leitung erfolgt Duplexbetrieb, d. h. es werden in beiden Richtungen Nachrichten übertragen. Zwischen dem als Zweidrah: Leitung ausgebildeten Koaxialkabel KL und dem Eingang des Empfängers El ist eine erste Verzögerungskette Ki geschaltet, die aus (n—\) einzelnen Verzögcrungsgliedern Vi bis V_n. ι besteht. Jedes Verzögerungsglied verzögert das Signal um eine Zeitdauer von 1/2 · T, wobei T die Zeildauer des kürzesten Signalelements, eines Bits, ist. Die erste Verzögerungskette K 1 ist aus passiven Vcrzögerungselcmcnten aufgebaut und ermöglicht eine Betriebsweise in beiden Richtungen. Dies bedeutet, daß in beiden Richtungen die Laufzeitverzögerungen auftreten. Die erste Verzögerungskette ist symmetrisch aufgebaut und weist eine Impedanz auf, die der charakteristischen Impedanz der Koaxialleitung entspricht. Dadurch werden Reflexionen beim Anschluß der Leitung an die erste Verzögerungskette vermieden. Als Verzögerungsglieder werden Laufzeitglieder oder Zeitglieder, beispielsweise magnetostriktiv^ Elemente, verwendet.

An den Ausgang des Senders 51 ist eine zweite Verzögerungskette K 2 angeschlossen, die entsprechend der ersten Verzögerungskette Ki mit (Vi-I) Verzögerungsgliedern Vi-V_n-I, die hintereinandergeschaltet sind, aufgebaut ist. Jedes Verzögerungsglied weist eine Yvrvögerungszeit von der Zeitdauer 1/2-7 aiii wöbe; I der Zeitdauer des kürzesten Signalclenents. eines Bn> (vgl. H g. 3) entspricht. Die /wein \ er/ögeruncskeltc A. > kann mn den gleichen tieinei·- ieti v-ie du.· ',':Sie Ver/-j;:c:uiij - *.·.·! ■·, .iiiii-'etvii· wji._.ei ί ih uK'/\\ CiIi.' \ er/.(>>;t.'i'iii;L^Tv ::·..■ /■ .· , : .„·.■ mn·."!;!.

aktive Verzögerungsglieder zu verwenden, da hierbei nur die Übertragung in der Richtung vom Sender Sl zur Koaxialleitung KL gefordert wird. An die Ringangsund Ausgangsimpedanz der zweiten Kette werden keine besonderen Anforderungen gestellt.

Die beiden Vcrzögerungsketten K1 und K 2 sind über π Schaltverstärker SKi bis SV_n miteinander verbunden. Dabei werden jeweils gleiche Punkte der beiden Verzögerungsketten miteinander verbunden. Bei den Schaltverstärkern handelt es sich um Gleichstromverstärker mit einem hochohmigen Ausgang. Vorteilhaft werden Operationsverstärker oder eine Transistorschaltung mit einem Transistor, dessen Basis geerdet ist, verwendet. Die Schallverstärker SK, bis SV_n teilen die am Eingang anliegende Spannung im Verhältnis ! : n. Dies bedeutet, daß beim Anliegen der Spannung ± LJ, die dem binären Zustand »1« entspricht, die am Ausgang des Schallverstärkers auftretende Spannung den Wert ±Mn ■ LJ aufweist. An jedem Eingang und Ausgang eines Verzögerungsgliedes der zweiten Verzögerungskette K 2 ist ein Schaltverstärker mit seinem Eingang angeschaltet. Der Ausgang des Schaltverstärkers ist mit dem gleichen Punkt der ersten Verzögerungskette K 1 verbunden. Auf diese Weise werden einander entsprechende Verzögerungsglieder der beiden Verzögerungsketten vor und nach jedem Verzögerungsglied über Schaltverstärker verbunden, wobei die Übertragungsrichtung der Schaltverstärker von der zweiten Verzögerungskette K 2 zur ersten Verzögerungskette K 1 festgelegt ist. Der Schaltverstärker SVi. der den Abschluß der zweiten Verzögerungskette bildet, ist mit seinem Ausgang direkt mit der Zweidraht-Leitung KL verbunden.

Die Verzögerungszeit zwischen dem Ausgang des Senders S 1 und dem Eingang des Empfängers E1 ist für alle Teilsignale, die einen der Schaltverstärker passieren, verschieden. Die Tcilsignale haben η verschiedene Überlragungszeiien von 0 bis (n— I) ■ 7" Daraus ergibt sich, daß das am Eingang des Empfängers F: \ '> auftretende Summcnsignal aus η aufeinanderfolgenden Signalelementen gebildet wird, die entweder die Spannung 0 oder wechselweise eine Spannung vom Wert +Mn-LJ und —Mn ■ LJ haben, so daß das Summcnsignal maximal den Spannungswert ±\ln ■ Ll

in haben kann. Durch die Gabelschaltung wird die vom Sender SI herrührende Signalspannung auf einen Wen von maximal Mn am Eingang des Empfängers reduziert. Damit ergibt sich zwischen der Gabeldurchgangsdämpfung und der Gabelübertragungsdämpfung ein Verhält^r\ njt von 1 : n. Die Anzahl der Verzögerungszünder wird daher von der Eorderung bestimmt, wie groß die genannte Signalspannungsreduktion sein soll.

Am Eingang der Koaxialleitung KL ergibt sich das Sendesignal vom Wert ± LJ für das binäre Signal »1«, das aus η Teilspannungen mit den Werten +Mn-U zusammengesetzt ist, wobei die von den Schaltverstärkern an die erste Verzögerungskette abgegebenen Tci'spannungen jeweils die gleiche Übertragungszeit zwischen dem Ausgang des Senders Sl und dem Eingang der Leitung KL aufweisen. In der Senderichtung wird die erste Verzögerungskette in umgekehrter Richtung betrieben.

Die Gabelschaltung ermöglicht es, daß beispielsweise der strichliert eingezeichnete Teil IS der Schaltung als

i'i einzelner integrierter Halbleiter-Chip aufgebaut wird. Dadurch ergibt sich eine wirtschaftliche und kostengünstige Herstellung der Gabelschaltung. Es ist aber auch möglich, die gesamte Gabelschaltung der Fig. 4 als integrierten Halbleiter-Chip aufzubauen und herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Übertragen von digitalen Signalen in Form einer ternären Signalfolge, bei der die Bits einer Art (»1><) mit jeweils einem von zwei möglichen Signalpegeln (+ U, — U)und die Bits (»0«) der anderen Art lediglich mit einem O-Signalpegel auftreten und bei der der Gleichspannungsanteil der Signal gleich null ist, über eine Zweidraht-Leitung im Duplexbetrieb, über die wenigstens zwei Stationen miteinander verbunden sind, von denen jede einen mit der Zweidraht-Leitung verbundenen Sender und einen ebenfalls mit der Zweidraht-Lekung verbundenen Empfänger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zweidraht-Leitung (KL) und dem Eingang des Empfängers (Ei) eine in beiden Richtungen betreibbare, aus (n—i) Gliedern (V, bis VVi) bestehende erste \erzögerungskette (K 1) angeordnet ist, daß an dem Ausgang des Senders (Si) eine aus (n-\) Gliedern (V, bis V_n-,) bestehende zweite Verzögerungskette (K 1) angeordnet ist, daß jedes Glied der ersten und zweiten Verzögerungskette (K 1, K 2) eine Verzögerungszeit von der Hälfte der Zeitdauer (T) des kürzesten digitalen Signalelements aufweist und daß an den Eingangsseiten und Ausgangsseiten der Glieder (V\ bis V_n.,) der zweiten Verzögerungskette (K 2) insgesamt η Schaltverstärker (SV\ bis SV„Jeingangsseitig angeschlossen sind, die an den betreffenden Eingängen bzw. Ausgängen auftretende Spannungen jeweils im Verhältnis von l/n herabgesetzt an entsprechende Schaltungspunkte der ersten Verzögerungskette (K 1) abgeben.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungskette (K 1) aus passiven Verzögerungsgliedern aufgebaut ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungskette (K 2) aus aktiven Verzögerungsgliedern aufgebaut ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verzögerungskette (K 1, K2) gleichartig aufgebaut sind.

5. Schallungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungskette (K 1) für beide Übertragungsrichtungen symmetrisch aufgebaut ist und daß die Impedanz der Verzögerungskette an die angeschlossene Zweidraht-Leitung (K/.jangepaßt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungskette (K 1) und die zweite Verzögerungskette (K 2) mit den Impedanzen an den Empfänger (E 1) und an den Sender (S 1) angepaßt sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltverstärker (SV) (SV] -SV,,) Gleichstromverstärker mit einem hoch· ohmigen Ausgang angeordnet sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltverstärker Operationsverstärker angeordnet sind und d;iü du-Spannungsleilung zwisrhep ί inruri!.' mn! Λιιν:¹ μ
des Verstärkers einstellbar ΐ<·

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zum automatischen Abgleich eines Zweidraht-Vollduplex-Datenübertragungssysiems bekannt (DE-AS 26 19 7Ί2), bei dem ein Sender und ein Empfänger einer Station über zwei Leitungen mit einem weiteren Sender und einem weiteren Empfänger einer anderen Station verbunden sind. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist ein automalisch abgleichbarer Nachbildungskreis vorgesehen, über den Teilströme des jeweiligen Senders zum eigenen Empfänger fließen. Das besondere der betreffenden bekannten Schaltungsanordnung ist der Aufbau des Nachbildungskreises für den jeweiligen Sender/ Empfänger. Durch diesen besonderen Aufbau der bekannten Schaltungsanordnung ist es auf relativ einfache Weise möglich, den Abgleich eines Zwcidraht-Vollduplex-Datenübertragungssystems automatisch und rationell durchzuführen. Der dennoch erforderliche Schaliungsaufwand ist jedoch zuweilen unerwünscht.

Es ist ferner im Zusammenhang mit dem digitalen Vollduplexverkehr auf Zweidrahtleitungen bekannt (Zeitschrift »Elektrisches Nachrichtenwesen«, Band 53, Nr. 2, 1978, Seiten 118— 121). die jeweils zu übertragenden digitalen Signale in Form einer ternären Signalfolge zu übertragen, bei der die Bits einer Art (»1«) mit jeweils einem von zwei möglichen Signalpegeln und die Bits (»0«) der anderen Art lediglich mit einem O-Signalpege! auftreten und bei der der Glcichspannungsanteil der Signale gleich 0 ist. Die Übertragung derartiger ternärer Signalfolgen zwischen zwei jeweils einen Sender und einen Empfänger enthaltenden Stationen ist dabei über eine Zweidraht-Leitung im Duplexbetrieb möglich. Dazu ist jeder Station eine gesonderte Entkoppliingsanordnung zugehörig, die nicht ohne weiteres mit digitalen Baustufen aufgebaut werden kann. Vielmehr sind für diese Entkopplungsanordnung weitgehend herkömmliche Bauelemente vorzusehen, wie sie für die Übertragung von analogen Signalen verwendet werden.

Dor Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen so auszubilden, daß diese mit digitalen Baustufen auf relativ einfache Weise aufgebaut werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß ein Aufbau allein mit digitalen Baustufen ermöglicht ist, was im Hinblick auf eine erwünschte Integration von erheblichem Nutzen ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untcransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt /um besseren Verständnis des Prinzips der Erfindung eine bekannte Brückenschaltung für einen Doppelstrombetrieb.

F i g. 2 zeigt eine bekannte Gabelschaltung für das Fernsprechnetz.

Fig. 3 zeigt ein digitales Datensignal in Form eines iernircn Signals.

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