DE830068C

DE830068C - Code-UEbersetzer fuer Impulscodemodulation

Info

Publication number: DE830068C
Application number: DEW1103A
Authority: DE
Inventors: Robert Lawrence Carbrey
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1949-02-11
Filing date: 1950-02-10
Publication date: 1952-01-31
Also published as: US2571680A; GB694030A; NL84068C; FR1010244A; BE493827A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Nachrichtenübertragungssysteme. welche von der Impulscodemodulation Gebrauch machen, und insbesondere auf Systeme, um von einem Impulscodetyp in einen anderen zu übersetzen.

In Xachrichtenübertragungssystemen, welche Impulscodemodulationen anwenden, wird eine Sprechoder sonstige Xachrichtenwelle periodisch in Abschnitte zerlegt, und für die Zwecke der Übertragung wird die sich ergebende, augenblickliche Amplitude durch einen Impulscode analog einem Telegraphiecode zum Ausdruck gebracht.

Eine Codeart, welche zweckdienlich benutzt werden kann, umfaßt l'ermutationen einer bestimmten Anzahl von Codeelementen, von denen jedes einen von verschiedenen Werten, d. h. Signalisierl>edingungen. aufweisen kann. Ein vorteilhafter Code dieser Art ist der binäre Code, bei welchem jedes der Codeelemente einen von zwei Werten haben kann. Vom Standpunkt der Übertragung besteht ein sehr befriedigender Weg für die Darstellung dieser Werte darin, daß man einen Wert durch das Vorhandensein eines Impulses in der Impulslage oder in dem Impulskanal, d. h. einen Ein-Impuls, wiedergibt und den anderen Wert durch das Fehlen eines Impulses, d. h. durch einen Aus-Impuls. Die Gesamtzahl von Permutationen, die mit einem binären Code erzielbar ist, ist gleich dem Wert 2"!, worin η die Anzahl von Codeelementen darstellt, die in jedem Codezeichen oder in jeder Impulsgruppe verwendet werden. Mit einer solchen Codeart sind 2"! unterschiedliche Code für jede gegebene Anzahl η von Codeelementen möglich.

Eine zweckentsprechende Form des binären Code ist diejenige, welche der binären Bezeichnungsskala folgt, und die im nachstehenden als herkömmlicher binärer Code bezeichnet wird. Bei der Anpassung der binären Skala als Impulscode ist es zweckdienlich, Ein-Impulse für die Einer und Aus-Impulse für die Nullen zu verwenden. In ihrer Überein-

Stimmung mit denbinärenZahlen sind dieCodezeichen eines solchen Code eine arithmetische Darstellung der Amplituden der Nachrichtenwelle. In ähnlicher Weise stellt jede Impulslage eine bestimmte Komponente der Gesamtamplitude, die mittels des Code darstellbar ist, dar, wobei ein Ein-Impuls das Vorhandensein und ein Aus-Impuls die Abwesenheit einer Komponente kenntlich macht unter Befolgung des Systems der Bezeichnungsskala. Diese Eigenart des Code macht es möglich, die entsprechenden Codezeichen rasch z,u entschlüsseln oder in Signale von angemessener Amplitude zu übersetzen, wobei die Bedeutung der Codelagen oder der Codeelemente parallel verläuft zu der namentlichen Reihenfolge der entsprechenden Ziffern der binären Zahl.

Eine andere Form von binären Code kann man abgeleiteten binären Code nennen und wird im folgenden entsprechend bezeichnet. Dieser Code hat gewisse besondere Vorzüge, insbesondere für den

ao Vorgang der Modulation oder Übersetzung der Nachrichtenwellenamplituden in Codezeichen. Eine Besonderheit des Code, woraus sich ein solcher Vorteil ergibt, besteht darin, daß die Codezeichen, welche aufeinanderfolgende Amplituden darstellen,

as in nur einem Codeelement oder einer Ziffer voneinander abweichen. Auf der anderen Seite erfordert der Vorgang der Entschlüsselung der Codezeichen vom abgeleiteten binären Code im allgemeinen eine Schaltung oder ein Gerät von etwas größerer Kompliziertheit, als es für die Entschlüsselung von Zeichen des herkömmlichen binären Code benötigt wird. Man kann sagen, daß sich diese Schwierigkeit aus der Tatsache ergibt, daß die Elemente oder Ziffern des abgeleiteten binären Code nicht die gleiche einfache Bedeutung haben wie die Codeelemente des herkömmlichen binären Code. Sie stellen nicht entsprechend ihrem Charakter (Ein oder Aus) das einfache Vorhandensein oder Fehlen einer entsprechenden Komponente der durch den Code ausdrückbaren Maximalamplitude dar. Es ist jedoch möglich, die Zeichen des abgeleiteten binären Code in von ihnen dargestellte Amplituden (Werte) zu übersetzen, und zwar mit Hilfe eines Verfahrens zur Bewertung der einzelnen Codeelemente, welches etwas umständlicher ist als das ihm verwandte Verfahren für die Bewertung der Codeelemente des herkömmlichen binären Code. Bei diesem Verfahren werden die Codeelemente relativ bewertet, und der durch das Codezeichen dargestellte Wert ist bestimmt durch die algebraische Summe der sich aus dieser Bewertung ergebenden Werte, wobei das Beitragszeichen jedes Elementes von der Natur der anderen Elemente des besonderen Codezeichens abhängig ist. Infolgedessen können die Elemente so angesehen werden, als ob sie eine relative Bedeutunghaben, welche dieser Bewertung entspricht, und welche parallel zu der relativen Bedeutung der Codeelemente des herkömmlichen binären Code verläuft. In den unten wiedergegebenen Formeln für die Übersetzungen von dem abgeleiteten Code in den herkömmlichen Code ist der herkömmliche Code natürlich wie seine analoge binäre Bezeichnungsskala behandelt, wobei C₁, C₂, C₃ . . . C_n die Ziffern in der Reihenfolge ihrer zunehmenden Bedeutung darstellen. In ähnlicher Weise ist der abgeleitete Code als eine Bezeichnungsskala behandelt, welche im System von den gewöhnlichen arithmetischen Bezeichnungsskalen abweicht, wobei R₁, R₂, R₃ . . . R_n die Ziffern in der Reihenfolge ihrer zunehmenden Bedeutung angeben, und zwar in dem im unmittelbar vorangehenden Abschnitt behandelten Sinne. Da beide Bezeichnungen wie ihre entsprechenden Code binär sind, so können jedes C und jedes R nur die Koeffizienten 0 oder 1 haben. Demgemäß bestehen nachstehende Formeln, wobei es sich um Additionen der Restklassen handelt, die bei allen geraden Summen den Wert 0 und bei allen ungeraden Summen den Wert 1 ergeben:

C_n-I — R_n + Rn — 1

C₇ = ifη + Rn — 1 + · · · + R₁

CDlD ι ι ρ ι Γ>

β = ^κη + Κ-η — 1 T · · ■ + ·"·, -+· K₆

C₆ = Ry + R» + ^Rs

C₄ = R₁ + R₆ + R₅ + R₁

C₃ = R₁ + R₆ + R₅ + R₁ + R₃

C₂ = R₁ + R₆ + R₅ + A₄ + R₃ + R₂

C₁ = R₁+R₆+ R₅ + R_t+ R₃+R₂

R₁

Dieser allgemeine Satz von Formeln läßt sich augenscheinlich bei einem Code mit irgendeiner gegebenen Anzahl von Ziffern, beispielsweise von sieben Ziffern, anwenden, wobei zu beachten ist, daß alle höheren Ziffern R₈ + . . . + R_n Null sind und demgemäß für die entsprechenden Ziffern C₈ + . . . + C_n Null ergeben.

Die hier angewendete Addition der Restklassen nach dem Modul r ist eine endliche. Bei der vorliegenden Erfindung ist ihre Anwendung beschränkt auf das binäre Zahlensystem (r = 2) und führt zu folgenden Ergebnissen:

C₆ = R₆

C₇

C₆ + C₅ = R₅

C₂ +C₁ = R₁

Es ist nämlich:
C₆ = R₁ + R₆

C₅ = R₇ + R₆ + R₅

dabei ist R₁ + R₁ = 0 R₆ + R₆ = O

wenn die Voraussetzung gilt:

usw.

0 + 0 = 0, O+i^i, i + 0=i, i + i = O, d. h. es sind alle geraden Summen mit 0 und alle ungeraden Summen mit ι ausgedrückt, wie es in der Einleitung zur vorstehenden Formelübersicht angegeben worden ist. Der Ausdruck kann analog auf andere Zahlensysteme ausgedehnt werden; so ergibt sich bei dem Dezimalsystem:

0+1 = 1, 1 + 1=2, 2 + 1=3, ... 9+1=0, 9 + 2=i usw. Es ist hiernach ersichtlich, daß r

ίο in den mehr orthodoxen Ausdrücken der Zahlentheorie als Restklassenmodulus r definiert werden kann, wobei r die Wurzel des Zahlensystems darstellt; vgl. »Fundamental Mathematics« vonDunkin Harkin, Prentice Hall, 1941, Seite 57. In entsprechender Weise handelt es sich bei einer Restklassenadditionsschaltung um eine Schaltung für die Durchführung des Vorganges der Addition der Restklassen.

Wegen der Vorteile des abgeleiteten binären Code

ao bei dem Verschlüsselungsvorgang und wegen der Vorteile des herkömmlichen binären Code bei dem Entschlüsselungsvorgang ist es häufig wünschenswert, von einem zum anderen Code überzugehen und insbesondere Codezeichen des abgeleiteten binären Code in Codezeichen des herkömmlichen binären Code zu übersetzen.

Es ist ein allgemeiner Gegenstand der Erfindung, verbesserte Systeme zu schaffen, um abgeleitete binäre Codezeichen in herkömmliche binäre Codezeichen zu übersetzen.

Bei der Übertragung von Mehrfachelementcoden, zu welchen der binäre Code gehört, müssen getrennte Kanäle für die verschiedenen Codeelemente vorgesehen sein. Im allgemeinen wird das bewerkstelligt entweder durch die Verwendung von Mehrfachsystemen mit Zeitteilung oder von Mehrfachsystemen mit Frequenzteilung. Jedes dieser Systeme für sich oder in Verbindung mit dem anderen ist geeignet, für die Vervielfachung von zusätzlichen Nachrichtenübermittlungskanälen, welche ebenfalls Impulscodemodulation anwenden. Soweit die Impulscodezeichen betroffen sind, besteht der wesentliche betriebliche Unterschied darin, daß bei Mehrfachzeitteilung die Codeelemente nacheinander in Erscheinung treten, während bei Mehrfachfrequenzteilung die Codezeichen gleichzeitig auftreten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Systems für die Übersetzung abgeleiteter binärer Codezeichen, wobei die Codeelemente gleichzeitig auftreten, in herkömmliche binäre Codezeichen.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Systems für die Übersetzung abgeleiteter binärer Codezeichen in herkömmliche binäre Codezeichen, wobei herkömmliche Vakuumröhren Verwendung finden an Stelle von Kathodenstrahlröhren, welche im allgemeinen komplizierter und teuer sind.

Entsprechend einem Kennzeichen der vorliegenden Erfindung werden Codezeichen eines abgeleiteten binären Code in herkömmliche binäre Codezeichen übersetzt, und zwar durch die Verwendung einer Schaltung, die einzelne Eingangskreise für jedes Codeelement (Ziffer) des abgeleiteten binären Code aufweist, welche über Restklassenadditionskreise mit besonderen Ausgangskreisen zusammengeschaltet sind, welche einzeln den Codeelementen von dem gewünschten herkömmlichen binären Code zugehören. Wo die Codesignalimpulse durch ein Codegerät erzeugt werden, welches die Codeelementimpulse gleichzeitig in einzelnen Kreisen hervorruft, können die entsprechenden Eingangskreise unmittelbar daran angeschlossen sein; wenn auf der anderen Seite die Elemente des abgeleiteten binären Code ursprünglich in einem Meihrfachsystem entweder vom Frequenz- oder Zeitteilungstyp in Erscheinung treten, können die Codeelemente durch die Anwendung der üblichen Filter bzw. Verteilungskreise für die Anlegung an die Eingangskreise getrennt werden. Im besonderen werden die Restklassenadditionen in Stufen ausgeführt, wobei mit dem Codeelement der höchsten Bedeutung begonnen wird, so daß für Codeelemente geringerer Bedeutung das sich ergebende herkömmliche binäre Codeelement durch die Restklassenadditionen der abgeleiteten Codeelemente der gleichen Bedeutung zu demjenigen der nächst höheren Bedeutung erhalten wird. Das ermöglicht die Anwendung einfacherer Kreise als es möglich wäre, wenn der vollständige Additionsvorgang für jedes Codeelement in einem einzigen Kreis ausgeführt würde. Die Gültigkeit des Ergebnisses ergibt sich aus einer genauen Betrachtung des Formelsatzes für die Übersetzung, wie er weiter oben angegeben worden ist. Es ist so erkennbar, daß jedes Codeelement des übersetzten herkömmlichen Code die Summe der Restklassenadditionen sämtlicher abgeleiteten Codeelemente von derselben und höheren Bedeutung darstellt und infolgedessen an die Stelle der entsprechenden Ausdrücke in den Formeln für die herkömmlichen Codeelemente von der nächst niedrigeren Bedeutung treten kann.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung umfassen die Restklassenadditionskreise zwei Paare von Kathodenkreisverstärkern, wobei das Gitter der zweiten Röhre jedes Paares in Querverbindung steht mit dem Kathodenwiderstand des anderen Paares. Bei Anlegung der Eingangsimpulse, die addiert werden sollen, an die Gitter der zugehörigen ersten Röhre jedes Paares, und bei no Darstellung der binären i-Ausdrücke durch negative Impulse und der 0-Ausdrücke durch das Fehlen von Impulsen, werden negative Impulse, welche wiederum einen binären i-Ausdruck darstellen, in dem gemeinsamen Anodenkreis der zweiten Röhre der beiden Paare erzeugt für ungleiche Impulse an den beiden Eingängen (1 und 0 oder 0 und 1); kein Ausgang wird erzeugt für gleiche Impulse einschließlich des Fehlens beider Impulse (1 und 1 oder 0 und 0).

Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung werden leichter verständlich durch die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung, und zwar in Verbindung mit der Zeichnung. las

I⁷ig. ι A und ι B sind Schaubilder, welche die

sich entsprechenden Muster des abgeleiteten binären Code und des herkömmlichen binären Code zeigen, wie sie aus den Codemasken für die entsprechenden Code erkennbar sind, wobei ein Codegerät von der in dem Artikel »Electron Beam Reflected Tubes For Pulse Code Modulation« von R. W. Sears, Bell System Technical Journal, January 1948, S. 44 bis 57, beschriebenen Art Verwendung rindet;
Fig. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung bei einem System für die Übersetzung von einem 7zifferigen abgeleiteten binären Code in einen entsprechenden /zifferigen herkömmlichen binären Code;

Fig. 3, 4 und 5 sind schematische Schaltbilder von Restklassenadditionskreisen, die bei Restklassenadditionsgeräten nach Fig. 2 Anwendung finden können.

Fig. ι zeigt die Muster der Codezeichen des abgeleiteten binären Code und des herkömmlichen

ao binären Code; die Muster sind in der üblichen Form angegeben, wie sie für die Lochplatten von Elektronenstrahlröhren-Codegeräten von der in dem erwähnten Artikel von Sears beschriebenen Art benutzt werden. Die sieben Kolonnen jedes der Diagramme stellen die sieben Codeelemente (Ziffern) der entsprechenden Code dar und sind mit R₁, R₂, . . R₁ bzw. C₁, C₂ ... C₇ bezeichnet, wie in den oben angegebenen Übersetzungsformeln. Die Bezifferung der Elemente verläuft bei beiden Schaubildern und Formeln in der Reihenfolge der zunehmenden Bedeutung. Die Meßpegel, die durch die 128 Codezeichen, welche bei den 7zifferigen Code verfügbar sind, dargestellt werden, sind vertikal veranschaulicht. Das Codezeichen für jeden Pegel kann leicht dadurch gefunden werden, daß man eine horizontale Linie quer durch das Diagramm in der geeigneten senkrechten Höhenlage legt. Wenn eine solche Linie durch ein Rechteck hindurchgeht, so ist das entsprechende Codeelement oder die entsprechende Codeziffer ein Ein-Impuls, und wenn die Linie durch einen Zwischenraum in einer Codeelementkolonne hindurchgeht, so handelt es sich um einen Aus-Impuls. Die strichpunktierten Linien für die äquivalenten Dezimalzahlen 38 und 49 sind in der Zeichnung wiedergegeben.

Die Schaubilder bieten nicht nur eine rasche Darstellung der Aluster von den Codezeichen der zugehörigen Code, sondern ergänzen auch den vorstehend angegebenen Formelsatz, indem sie die Regel der Übersetzung von dem abgeleiteten Code in den herkömmlichen Code anzeigen. Die allgemeine Übersetzungsregel läßt sich wie folgt feststellen: Das herkömmliche binäre Codeelement von irgendwelcher Bedeutung ist ein Ein-Impuls, wenn die Gesamtzahl der Ein-Impulse, die in den Codeelementen des abgeleiteten binären Code mit der gleichen und höheren Bedeutung bestehen, ungerade ist; und wenn diese Anzahl gerade ist, dann stellt das entsprechende herkömmliche binäre Codeelement einen Aus-Impuls dar. Es sei außerdem bemerkt, daß die Codeelemente von der höchsten Bedeutung in jedem Code (R₁ und C₇) immer gleich sind. Demgemäß ist keine Übersetzung erforderlich für das Codeelement mit der höchsten Bedeutung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind sieben Eingangskreise ι bis 7 vorgesehen, welche den entsprechenden abgeleiteten binären Codeelementen R₁ bis R₁ entsprechen. Wenn die abgeleiteten binären Codezeichen von einem Codegerät erhalten werden, in welchem die Codeelemente gleichzeitig erzeugt werden, oder von dem Ausgang der entsprechenden Kanäle eines Frequenzmehrfachsystems, so können die Codeelementkreise unmittelbar an die Eingangsklemmen angeschlossen werden. Wenn auf der anderen Seite die abgeleiteten binären Codezeichen von einem Zeitteilungsmehrfachsystem erhalten werden, so kann ein Verteiler von irgendeiner der bekannten Ausführungen benutzt werden, um die Zeichen auf die einzelnen Eingangsklemmen zu verteilen. Wenn der Verteiler vom Verzögerungsleitungstyp ist, so können die in dem Übersetzergerät verwendeten und im nachstehenden beschriebenen Verzögerungsnetzwerke in dem Verteiler zusammengefaßt werden.

Es ist verständlich, daß die an die Eingänge 1 bis 7 angelegten Impulse dem geeigneten Formungsoder Entzerrungsprozeß unterworfen worden sind, insbesondere wo das Übersetzunggerät an dem Empfangsende eines Systems verwendet wird. Die sich ergebenden herkömmlichen binären Codeelemente werden an den Ausgangskreisen 11 bis 17 auftreten, welche mit den Eingangsklemmen 1 bis 7 über die Restklassenadditionsgeräte 18 bis 23 zusammengeschaltet sind. Verzögerungsnetzwerke sind auch zwischen bestimmten Eingangs- und Ausgangsklemmen und den Restklassenadditionsgeräten angeordnet, wie später beschrieben werden wird. Wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 und des Satzes von Übersetzungsformein angegeben wurde, ist das herkömmliche binäre Codeelement mit der höchsten' Bedeutung stets das gleiche wie das entsprechende abgeleitete binäre Codeelement. Demgemäß ist die Eingangsklemme 7 unmittelbar mit der Ausgangsklemme 17 verbunden.

Die Restklassenadditionsgeräte 18 bis 23 sind gleich. Beispielsweise ist der Kreis 23 mit zwei Eingangsklemmen 24 und 25 und zwei Ausgangsklemmen 26 und 27 versehen. In der bevorzugten no Form des Restklassenadditionsgerätes gemäß Fig. 3 sind die beiden Ausgangsklemmen 26 und 27 identisch. Das gleiche ist auch der !"all für die Ausführung gemäß Fig. 5. Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind aber die Ausgangsklemmen getrennt, und daher sind sie in Fig. 2 getrennt dargestellt. In allen Fällen werden in den beiden Ausgängen übereinstimmende Impulse erzeugt.

Wie in Verbindung mit der späteren Beschreibung der Schaltschemata nach Fig. 3 bis 5 mit größerer Ausführlichkeit erläutert werden wird, arbeitet jedes Restklassenadditionsgerät in der Weise, daß ein Impuls in den beiden Ausgängen 26 und 27 unter dem Einfluß von Impulsen unterschiedlichen Charakters an den beiden Eingängen 24 und 25 erzeugt wird, und daß kein Impuls in

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den beiden Ausgängen 26 und 27 unter dem Einfluß von impulsen gleichen Charakters in den Eingängen 24 und 25 entsteht. Für den besonderen Typ von Restklassenadditionsgeräten gemäß Fig. 3 bis 5 werden negative Impulse an den Eingängen 1 bis 7 angenommen für Ein-Impulse, welche die binären i-Ziffern darstellen, und das Fehlen von Impulsen, d. h. Aus-Tmpulse stellen die binären O-Ziffern dar. in entsprechender Weise werden negative Impulse in den Ausgängen 26 und 27 erzeugt, um die binären i-Ziffern darzustellen, und Aus-Impulse tür die Darstellung der binären O-Ziffern. Infolgedessen arbeiten die Restklassenadditionsgeräte, um negative Ein-Tmpulse (i-Ziffern) beim Ansprechen auf ungerade Eingänge und AusImpulse (O-Ziffern) beim Ansprechen auf gerade Eingänge zu erzeugen.

Im Idealfalle würde die Schaltung so arbeiten, dall herkömmliche binäre Codeelemente in den Ausgangen 1 1 bis 17 erzeugt werden, und zwar gleichzeitig mit dem Auftreten der abgeleiteten binären Codeelemente in den Eingängen 1 bis 7. In Wirklichkeit erfordern aber die Restklassenadditionsgeräte iS bis 23 eine endliche Zeit für ihre Betätigung, so daß eine leichte Verzögerung in jedem dieser Geräte auftritt. Im allgemeinen muß Vorsorge getroffen werden, um diese Verzögerung auszugleichen, insbesondere da sich die Verzögerungen in den einzelnen Additionsgeräten in den Kreisen für die Codeelemente von geringerer Bedeutung häufen. Hei Prüfungen von Musterkreisen ist festgestellt worden, daß die Verzögerung in jedem Additionsgerät etwa 0,01 Alikrosekunden beträgt. Bei einer Verzögerung in dieser Größenordnung ist die Wirkung für Impulse von einer Dauer von 0,5 Mikrosekunden oder mehr und für Code in der Größenordnung von sieben Ziffern vernachlässigbar. Für Impulse von kürzerer Dauer ist es erwünscht und häutig notwendig, die Verzögerung in der Betätigung der Kreise auszugleichen.

Dieser Ausgleich kann verwirklicht werden durch Staffelung der Zeit für die Anlegung der Impulse an die verschiedenen Additionsgeräte und durch Schaffung einer umgekehrten Staffelung in den Ausgängen, um die Ausgangsimpulse in Deckung zu bringen. Eine solche Staffelung kann geschaffen werden durch die Verwendung von Verzögerungsnetzwerken bekannter Art, z. B. eine geeignete Länge konzentrischen Kabels oder eines Netzwerks mit punktförmigen Konstanten. Bei Unterstellung einer Verzögerung von 0,01 Mikrosekunden für jedes Restklassenadditionsgerät wird eine Verzögerungsleitung 31, die zwischen der Eingangsklenime 5 und dem Restklassenadditionsgerät 22 eingeschaltet ist und eine Übertragungszeit von 0,01 Mikrosekunden aufweist, die beiden Eingänge zum Restklassenadditionsgerät 22 in Deckung bringen. Eine Leitung 33 mit 0,03 Mikrosekunden Verzögerung, eine Leitung 34 mit 0,04 Mikrosekunden und eine Leitung 35 mit 0,05 Mikrosekunden Verzögerung, die an die Eingänge 4, 3, 2 bzw. 1 angeschlossen sind, werden in ähnlicher Weise die Deckung zwischen den Eingängen zu den zugehörigen Additionsgeräten 2ö, 2t, Ϊ9 Und iN herbeiführen. Um den Einfluß dieser Verzögerungsnetzwerke und die Verzögerung in dem Additionsgerät 18 bei der Herbeiführung der Deckung der Ausgangscodeelemente in den Kreisen 11 bis 17 auszugleichen, sind in den zugehörigen Leitern 12 bis 17 Verzögerungsnetzwerke 36, 37, 38, 39, 40 und 41 erforderlich, welche entsprechende Verzögerungen von 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05 und 0,06 Mikrosekunden verursachen.

Die Konstanten der soeben beschriebenen Verzögerungsnetzwerke werden allein durch die Verzögerung in den Additionsgeräten bestimmt und sind ganz unabhängig von der Dauer der Impulse, so daß die eben beschriebene Schaltung für Impulse von beliebiger Länge arbeitsfähig ist. Wenn es erwünscht wäre, den Übersetzungsvorgang aufeinanderfolgend zu gestalten, und zwar in dem Sinne, daß ein Codeelement beendet ist, bevor die Übersetzung des nächsten in der Reihenfolge der abnehmenden Bedeutung beginnt, so müßten die Konstanten der Verzögerungsnetzwerke sowohl auf die Arbeitszeit der Additionsgerätkreise als auch auf die Dauer der Impulse eingestellt werden.

Wenn, wie weiter oben unterstellt, die abgeleiteten binären Codeimpulse, die an die Eingangskreise 1 bis 7 angelegt werden sollen, von einem g₀ Zeitteilungsmehrfachsystem erhalten werden, in welchem sie der Reihe nach auftreten, und ein Verteiler vom Verzögerungsleitungstyp für die Verteilung der Impulse auf die Kreise 1 bis 7 verwendet wird, so können die Verzögerungsleiter 31 bis 35 in dem Verteilerkreis zusammengefaßt werden. Wenn es erwünscht ist, den Ausgangsimpuls von den Klemmen 11 bis 17 durch Mehrfachzeitteilung zu übertragen, so können die Verzögerungsleitungen 36 bis 41 in ähnlicher W^reise in einem für diesen Zweck vorgesehenen Verzögerungsverteiler zusammengefaßt werden.

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer bevorzugten Ausführung des Restklassenadditionsgerätes. Die Eingangsklemmen 24 und 25 und die Ausgangsklemmen 26 und 27 sind, wie die entsprechenden Klemmen des Restklassenadditionsgerätes 23, beziffert.

Die Schaltung verwendet zwei Eingangstrioden 51 und 52 und zwei Ausgangstrioden 53 und 54 no (gewünschtenfalls können die beiden Röhren 51 und 52 die beiden Hälften einer Zwillingsröhre sein; das gleiche gilt für die Trioden 53 und 54). Die Röhren 51 und 53 sind über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand gekoppelt, welcher die n₅ in Reihe geschalteten Widerstände 55 und 56 umfaßt. In ähnlicher Weise sind die Röhren 52 und 54 über den gemeinsamen Kathodenwiderstand gekoppelt, der aus den Widerständen 57 und 58 besteht. Die Röhren 53 und- 54 sind mit einem ge- lao meinsamen Anodenwiderstand 59 versehen und mit den parallel angeschlossenen Ausgangsklemmen 26 und 27 gekoppelt.

Die Eingangsklemmen 24 und 25 sind an die Gitter der Röhren 51 und 52 angeschlossen, und zwar über die zugehörigen Blockkondensatoren 61

und 62. Die Gitter dieser Röhren sind außerdem über die Germanium-Gleidhrichter 63 und 64 und die Gittervorspannungsbatterien 65 und 66 an Erde angeschlossen. Die Gleichrichter 63 und 64 wirken als Gleichstrom-Wiederhersteller und werden benötigt, weil der Belastungsfaktor der die Impulse aufnehmenden Eingänge eine beträchtliche Schwankung aufweisen kann. Der.Gleichrichter 64 und der Kopplungskondensator 62 können weggelassen werden; das hängt von der Erde des Impulsformungsoder Entzerrungskreises ab, der in den Codeelementeingangskreisen, die den Übersetzern vorausgehen, verwendet wjrd.

Wie weiter oben angegeben, ist unterstellt, daß

»5 die Schaltung für Ein-Impulse mit negativen Impulsen betrieben wird. Demgemäß sind die Gitter der Röhren 51 und 62 positiv vorgespannt, so daß die Röhren beim Fehlen von Eingangsimpulsen leitend sind und als Kathodenkreise arbeiten. Die

^ao beiden den Kafhodenwiderstand jeder dieser Röhren bildenden Widerstände sind so bemessen, daß der größere Teil des Spannungsabfalls an dem geerdeten Widerstand auftritt; das bedeutet, daß Widerstand 56 und Widerstand 58 hohe Widerstands werte

»5 im Vergleich zu den Widerständen 55 und 57 aufweisen. Beispielsweise kann bei Benutzung von Western-Electric-Company-396-A-Röhren und Anwendung einer Anodenspannung von 300 Volt sowie einer Gittervorspannung von +150 Volt unter der normalen Ruhebedingung, wobei kein Signal an die Gitter angelegt ist, die Kathodenspannung mit etwa 151 Volt genommen werden und die Spannung an der Verbindung der Kathodenwiderstände mit 145 Volt. Unter diesen Umständen werden die

Röhren 53 und 54 nicht leiten, da ihre Kathoden sich auf derselben Spannung befinden wie die Kathoden der Röhren 51 und 52, und ihre Gitter die Spannung an der Verbindung der Kathodenwiderstände aufweisen, welche etwa 6 Volt unter derjenigen der Kathoden und unter der Abschaltspannung liegt.

Die Arbeitsweise der Schaltung bei den vier möglichen Eingangsbedingungen soll nunmehr betrachtet werden, wobei angenommen wird, daß der Eingangsbezeichnungsimpuls oder Ein-Impuls von etwa 12 Volt negativ ist:

i. Bei einem Aus- oder Tastpausenimpuls in den Eingängen zu beiden Röhren 51 und 52 wird der gleiche Zustand bestehen, wie er soeben für eine normale Rühebedingung beschrieben worden ist. Demgemäß besteht kein Ausgang von den Röhren 53 und 54, welche ausgeschaltet sind, und eine Tastpausenbedingung oder ein Aus-Impuls tritt an den Klemmen 26 und -27 in Erscheinung.

2. Bei Anlegung vorr Ein-Impulsen von etwa 12 Volt negativ an die Gitter der beiden Röhren 51 und 52 werden sich die Kathoden der Röhren 51 und 52 vom Ruhezustand um etwa das gleiche Maß verändern, wie dieGitter, indem sie um etwa 12 Volt auf eine Spannung von 139 Volt abfallen, und zwar entsprechend der Kathoderfkreiswirkung. Die Kathoden der Röhren 53 und 54 werden natürlich auf die gleiche Spannung gebracht. Die Röhren 53 und 54 werden aber abgeschaltet bleiben, da die Änderung in ihren Gitterspannungen fast ebenso groß ist wie diejenige in ihren Kathodenspannungen. Der Grund hierfür besteht darin, daß, wie bei der Besprechung der Ruhebedingung festgestellt wurde, der Spannungsabfall an jedem der Widerstände 55 und 57 klein ist im Vergleich zu dem Spannungsabfall an den zugehörigen Widerständen

56 und 58. Da an jedem vollständigen Kathodenwiderstand der 150 Volt Spannungsabfall eine Änderung von nur 12 Volt erfährt, so wird nur eine proportionale Änderung an dem 6-Volt-Spannungsabfall an dem Gitterspannungswiderstand 55 oder

57 bestehen, und die entsprechenden Vorspannungen an den Gittern der Röhren 53 und 54 werden noch ausreichend sein, um die Röhren ausgeschaltet zu halten. Für diese zweite Bedingung wird'ebenfalls kein Ausgang am Widerstand 59 erzeugt, und infolgedessen besteht eine Aus-Impulsbedingung in den Ausgängen 26 und 27.

3. Ein Aus-Impuls ist an Röhre 51 und ein EinImpuls an Röhre 52 angelegt. Unter diesen Bedingungen wird Röhre 51 im Ruhezustand bleiben und das Gitter von Röhre 54 auf 145 Volt halten. Der negative 12 Volt Ein-Impuls, der an das Gitter von Röhre 52 angelegt ist, bewirkt eine Verringerung des Raumladestroms in dieser Röhre, und bei Ab- g₀ Wesenheit einer Zusammenwirkung mit anderen Röhren würde ihre Kathode um einen ähnlichen Betrag auf 139 Volt fallen. Die Kathode von Röhre 54 wird jedoch auf die gleiche Spannung wie die Kathode 52 mitgenommen, und da das Gitter von Röhre 54 durch Röhre 51 auf 145 Volt gehalten wird, wird es leitend, sobald die Kathodenspannung auf einen solchen Wert herabgesetzt ist, daß die resultierende Gitter-Kathoden-Spannung geringer ist als es dem Abschaltwert entspricht. Infolgedessen arbeitet die Röhre 54 als Kathodenkreis, der seine Kathodenspannung auf etwa 146 Volt einstellt. Bei dieser Betätigung wird der Kathodenstrom von Röhre 52, welche abgeschaltet wird, auf Röhre 54 übertragen, wobei die Gitterspannung auf 137 Volt gedrückt wird, welche weiter als der 6 Voltabschaltwert unter der Kathodenspannung von 146 Volt liegt, die durch die Wirkung von Röhre 54 eingestellt ist. Der auf diese Weise auf Röhre 54 übertragene Anodenstrom fließt durch den n₀ Anodenwiderstand 59 und erzeugt an den Ausgangsklemmen 26 und 27 einen negativen EinImpuls.

4. Der vierte Fall gilt für einen Ein-Impuls an dem Gitter von Röhre 51 und einem Aus-Impuls an dem Gitter von Röhre 52. Die Wirkung ist in diesem Falle die gleiche wie die eben beschriebene mit dem Unterschied, daß der Stromübergang zwischen den Röhren 51 und 53, anstatt zwischen den Röhren 52 und 54 erfolgt. Ein negativer Ein-Impuls wird an den Ausgangsklemmen 26 und 27 durch den Raumladestrom von Röhre 53 hervorgerufen, der durch den Widerstand 59 fließt.

Fig. 4 zeigt eine Änderung der Schaltung nach Fig. 3, wobei die wesentliche Abweichung darin besteht, daß der Codeelementausgang für den ge-

wohnlichen binären Code von der zu dem Restklassenadditionsgerät der folgenden Codeelementstufe führenden Kopplung getrennt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß jedwede kleine Reflektion auf Grund eines falschen Abschlusses der Ausgangsverzögerungsleitung isoliert wird, so daß deren Beeinträchtigung der Arbeitsweise des Restklassenadditionsgerätes nachfolgender Codeelementstufen verhindert ist. Die Schaltung nach Fig. 4 ist im allgemeinen derjenigen nach Fig. 3 ähnlich, und die sich entsprechenden Schaltungselemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die wesentliche Abweichung besteht darin, daß die Röhren 51 und 52 mit einem gemeinsamen Anodenwiderstand 68 versehen sind.

Die Tätigkeit der Röhren und des Ausgangs von dem Belastungswiderstand 59 der Röhren 53 und 54 zur Ausgangsklemme 27 ist für alle Eingangsbedingungeu die gleiche wie im Falle der Schaltung

ao nach Fig. 3. Deshalb sollen nur die Ausgangsbedingungen an der Klemme 26 besprochen werden.

Wenn ein negativer Ein-Impuls nur an eine der

Röhren 51 oder 52 angelegt wird, so wird der Strom durch den gemeinsamen Anodenwiderstand 6<S halbiert, woIxm ein positiver Impuls bei voller Spannung in dem Leiter 69 erzeugt wird. Dieser Impuls wird in dem Phasenumkehrklipperyo umgekehrt, um einen negativen Ein-Impuls an der Ausgangsklemme 26 zu erzeugen:

Wenn negative Ein-Impulse an die Gitter von beiden Röhren 51 und 52 angelegt werden, so wird der durch den Anodenwiderstand 68 fließende Strom um einen nur geringen Betrag (etwa 16%) herabgesetzt, was zur Folge hat, daß auf dem Leiter 69 ein schwacher positiver Impuls erzeugt wird, dessen Amplitude für die Übertragung durch den Phasenumkehrklipper 70 nicht ausreicht, wodurch die erforderliche Aus-Impulsbedingung an der Klemme 26 bewirkt wird.

Fig. s zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit für den Restklassenadditionsgerätkreis-nach Fig. 3. Ähnliche Schaltelemente sind auch hier mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der grundlegende Unterschied zwischen dieser Schaltung und derjenigen nach Fig. 3 l>esteht darin, daß die Kathodenwiderstände der Röhren 51 und 52 keine Abzweigung aufweisen. Stattdessen sind einzelne Widerstände 75 und 76 verwendet, und die Gitter der Röhren 53 und 54 sind über die Blockkonden- -50 satoren "j"j und 78 an die Kathoden der Röhren 52 und 51 angeschlossen. Diese Schaltungsart macht die Anwendung getrennter Vorspannungen für die Gitter der Röhren 53 und 54 erforderlich. Diese Vorspannungen werden durch die entsprechenden Batterien 79 und 80 geschaffen, welche an die Gitter der Röhren 53 und 54 über die als Gleichstromwiederhersteller wirkenden Gleichrichter 81 und 82 angeschlossen werden. Die Batterien 79 und 80 halten die Gitterspannungen der Röhren 53 und 54 um etwa 6 Volt unter den normalen Kathodenpotentialen der Röhren beim Fehlen von Impulsen. Bei der Schaltung nach Fig. 5 wird in dem Gitterkreis von Röhre 52 kein Gleichstromwiederhersteller verwendet; an seiner Stelle ist ein Belastungswiderstand 84 vorgesehen, welcher unmittelbar an den vorangehenden Kreis gekoppelt ist. Bei dieser Schaltung liefert die Batterie 66 nicht nur den Anodenstrom der vorhergehenden Stufe, sondern auch die Gittervorspannung, die für Röhre 52 benötigt wird. Das gilt für die mit Bezug auf Fig. 3 behandelte Bedingung, daß die Besonderheit der von den Eingangsklemmen 1 bis 7 liegenden Kreise die Verwendung eines Gleichstromwiederherstellers unnötig macht.

Während die Schaltungen nach Fig. 3 bis 5 dargestellt und beschrieben wurden in Verbindung mit der Verwendung herkömmlicher Elektronenröhren, so sind diese Schaltungen doch gut geeignet für die Verwendung von aus starren Elementen bestehenden Verstärkern, welche in jüngerer Zeit als Transistoren bekanntgeworden sind. Solche Verstärker werden als vollgültige Äquivalente von Röhren angesehen, soweit es sich um die Betriebsweise der vorliegenden Schaltungen und die Ausdrucksweise der Ansprüche handelt. Andere Änderungen können Fachleuten möglich erscheinen, ohne daß aber dadurch von dem Geist und Wesen der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise können andere als die dargestellten Restklassenadditionskreise in dem Übersetzer verwendet werden, und andererseits können sich die dargestellten Restklassenadditionskreise in Verbindung mit anderen Arten von Übersetzern oder Rechnern als nützlich erweisen.

Claims

Patentansprüche:

i. Schaltung für die Übersetzung eines Code mit mehreren Impulsen in zeitlicher Folge (Impulslage) aus einer ersten Form, z. B. vom abgeleiteten binären Impulstyp, in eine zweite Form, z. B. vom herkömmlichen binären Impulstyp, mit einer Mehrzahl von Eingangskreisen, welche jeder Impulslage der ersten Form entsprechen, und einer Mehrzahl von Ausgangskreisen, welche jeder Impulslage der zweiten Form entsprechen, gekennzeichnet durch elektrische Netzwerke, welche zwischen jedem Ausgangskreis einer Impulslage und dem Eingangskreis der angrenzenden Impulslage angeschlossen und geeignet sind, um in dem Ausgangskreis der angrenzenden Impulslage einen Ein- oder AusImpuls zu erzeugen, wenn in den Netzwerken eine gerade oder ungerade Zahl von Impulsen des ersten Code vorhanden sind.
2. Übersetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elektrische Netzwerk ein Paar Eingangsklemmen und ein Paar Ausgangsklemmen aufweist, wobei eine Eingangsklemme der Netzwerke an den Codeübersetzungsausgangskreis einer ersten Impulslage, die andere Eingangsklemme der Netzwerke an den Codeübersetzungseingangskreis der an die erste Impulslage angrenzenden Impulslage, eine Ausgangsklemme der Netzwerke an den Ausgangskreis der an die erste Impulslage angrenzenden Impulslage und die andere

An^angsklemme der Netzwerke an eine der Eingangsklemmen der entsprechenden Netzwerke, welche zwischen dem Ausgangskreis der an die erste Impulslage angrenzenden Impulslage und dem Eingangskreis der Impulslage liegen, die an die an die erste Impulslage angrenzenden Impulslage angrenzt, angeschlossen sind.
3. Übersetzungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elektrische Netzwerk ein erstes Paar von Elektronenröhren, von denen jede eine Anode, eine Kathode und ein Steuergitter enthält, einen ersten Widerstand, der in den Kathodenkreisen heider Röhren des ersten Paares liegt, ein z\veites Paar von Elektronenröhren, von denen jede eine Anode, eine Kathode und ein Steuergitter enthält-, einen zweiten Widerstand, der an die Kathodenkreise beider Röhren des zweiten Paares angeschlossen ist, eine von dem Steuergitter einer ersten Röhre des ersten Paares zu dem zweiten Widerstand führende Verbindung, eine von dem Steuergitter einer ersten Röhre des zweiten Paares zu dem ersten Widerstand führende Verbindung und Mittel aufweist, um die Steuergitter jeder zweiten Röhre des ersten und zweiten Paares zwecks Leitendmachung beim Fehlen von Eingangsimpulsen vorzuspannen, wobei das Steuergitter der zweiten Röhre eines der Paare die Eingangsklemme des an dem Ausgangskreis einer (ersten) Impulslage angeschlossenen Netzwerks aufweist, das Gitter der zweiten Röhre des anderen Paares die Eingangsklemme des an den Eingangskreis der angrenzenden Impulslage angeschlossenen Netzwerks trägt, und wobei die Anoden der ersten Röhren beider Paare untereinander und mit dem Ausgangskreis derjenigen Impulslage zusammengeschaltet sind, an deren Eingangskreis das Gitter der zweiten Röhre des anderen Paares angeschlossen ist.
4. Übersetzungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Widerstände aus zwei hintereinanderliegenden Teilen besteht, von denen der mit einem Ende an die Kathoden der Paare angeschlossene Teil im Vergleich zu dem anderen Teil eine geringe Grolle hat, und dal.! die Verbindungen von den Steuergittern der ersten Röhren der entsprechenden Paare zur Verbindungsstelle der Widerstände in den Kathodenkreisen des anderen Paares führen, wobei die Widerstandsteile geringer Größe so bemessen sind, daß sie einen genügend großen Spannungsabfall erzeugen, um das Fließen eines Anodenstroms in den entsprechenden ersten Röhren der Paare zu unterbinden, wenn an den Gittern der angeschlossenen zweiten Röhren Eingangsimpulse fehlen.
5. Übersetzungssc'haltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgangskreis jeder Impulslage mit Ausnahme der letzten ein Zeitverzögerungselement hinter dem Anschlußpunkt der elektrischen Xetzwerke angeschlossen ist, wobei die einzelnen Zeitverzögerungselemente so aufeinander abgestimmt sind, daß die Impulse des übersetzten Code gleichzeitig an den Ausgängen erscheinen.
6. Übersetzungsschaltung nach einem der Ansprüche ι bis 4, wobei die Impulse des zu übersetzenden Code gleichzeitig an alle Eingangskreise der Impulslagen angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Zeitverzögerungselement in jedem Eingangskreis mit Ausnahme der ersten beiden angeschlossen ist, wobei die einzelnen ersten Zeitverzögerungselemente so aufeinander abgestimmt sind, daß die Impulslagen nacheinander übersetzt werden, und daß in dem Ausgangskreis jeder Impulslage mit Ausnahme der letzten ein zweites Zeit-Verzögerungselement hinter der Anschlußstelle der elektrischen Xetzwerke angeschlossen ist, wobei die zweiten Zeitverzögerungselemente so abgestimmt sind, daß die Impulse des übersetzten Code gleichzeitig an den Ausgängen erscheinen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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