ELECTRIC SIGNAL TRANSMITTING DEVICE PARTICULARLY IN THE LONG-WAVE RANGE

Abstract: 1. Apparatus for transmitting electric signals particularly of the long-ware range, the apparatus having a signal input stage (100) and at least one band filter (1) after which a scanning apparatus (4, 5) is switched and having a signal output stage (32, 34), characterized in that a microprocessor (12) is coupled to the scanning apparatus (4, 5) generating binary scanning words from the signals,the microprocessor forming binary words representing the information contents of the signals from the scanning words under control of at least one program memory (13, 14), and applying said binary words to a digital analogue converter (6), the output of which is connected to the signal output stage (32, 34) such that during transmission mode the input stage (100) and the output stage (32, 34) are exchanged which respect to the receiving mode.

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ubertra- gung von elektrischen Signalen, insbesondere im Langwellenbereich, mit einer Signaleingangsstufe, wenigstens einem Bandpass mit nachgeschalteter Abtasteinrichtung, und mit einer Signalausgangsstuie. Bekannt sind drahtlose Ubertragungssysteme im Langwellenbereich bis 140 kHz. Die Übertragungen in diesem Breql°nwbereich erfolgen entweder über Sestgeschaltete (Trägerfrequenz) oder über induktive Kopplungsstrecken mit nur geringer Reichweite. Derartige Über- tragungseinrichtungen werden vor allem innerhalb industrieller Anlagen, beispielsweise zur Daten- und Sprachkommunikatian mit schienengebundenen Fahrzeugen eingesetzt. Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass man über einen Kanal entweder nur Sprache oder nur Daten übertragen kann. Sie arbeiten nach dem Prinzip Sender-Modulator-Ubertragungsstrecke-Empfänger. Als Empfänger werden Geradeaus- oder Superheadempfänger benutzt. Die Daten werden etwa nach dem Prinzip der Prequenzumtastung Ubertragen. Mit der Erfindung soll eine Ubertragungseinrichtung geschaffen werden, die sich durch einfache Umschaltung als Sender und als Empfänger für Daten und Sprache verwenden lässt, wobei Daten und Sprache ohne gesonderte Umstellung der Einrichtung übertragen werden sollen. Erfindungsgemäss ist bei der eingangs genannten Einrichtung dazu vorgesehen, dass an die Abtasteinrichtung, welche aus den Signalen binäre Abtastwörter erzeugt, ein Microcomputer angeschlossen ist, welcher unter Steuerung eines oder mehrerer Programmspeicher den Informationsgehalt der Signale repäsentierende Binärwörter bildet und einem Digital-Analog Wandler zuführt, der ausgangsseitig mit der Signalausgangsstufe verbunden ist. Mit dieser Einrichtung wird es möglich, dass der Microcomputer, der gegen über der Frequenz der von der Einrichtung aufgenommenen Signale tend höherer Frequenz arbeitet, gleich- zeitig die Funktion eines Digitalfilters sowie Modulators beim Sendebetrieb oder Demodulators beim Empfangsbetrieb erfüllt. Die niederfrequenten Signale (Sprache) werden dabei nach dem Frequenzmodulationsverfahren und die Daten nach dem Frequenzumtastverfahren übertragen (Sendebetrieb). Zweckmässige und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert. Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausfüurungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Ubertragungseinrichtung; und Fig. 2 bis 7 Zeitdiagramme einzelner Signalzüge, die auf verschieden Leitungen der Ein richtung auftreten. Die Ubertragungseinrichtung kann mittels eines nichtdargestellten Schalters entweder auf Senden oder auf Empfang umgestellt werden. Die von dem zugehörigen Schalter kommende Leitung ist mit 20 bezeichnet. Die Leitung 20 führt einerseits über SEU zu einem Umschalt Eingang einer Umschaltstufe 2 und andererseits über geeignete Anpassglieder zu dem Microprozessor 12. In der Umschaltstufe sind zwei Schalter 22, 24 vorgesehen, die in Ruhestellung die Ubertragungseinrichtung auf Empfang einstellen, wie dies die ausgezogen dargestellte Stellung der beweglichen Kontakte 23, 25 der Schalter 22, 24 zeigt. Ein Umschalten des externen, nicht dargestellten Schalters von Empfang auf Senden bewirkt, dass die beweglichen Kontakte 23, 25 die gestrichelt dargestellte Position einnehmen und die Ubertragungseinrichtung auf Senden umstellen. Nachfolgend wird die Ubertragungseinrichtung zunächst als Empfänger beschrieben, wobei die beweglichen Kontakte 23, 25 die ausgezogene Position einnehmen. Eine als Leitung dargestellte Eingangsstufe 100nimmt etwa über eine induktive oder kapazitive Koppelstrecke mit Sprache oder Daten modulierte Hochfrequenzsignale auf, welche durch den Trägerbandpass 1 geführt werden. Der Trägerbandpass hat eine Durchlassbreite von etwa 5 kHz und dämpft die Harmonischen aus dem Empfangssignal heraus. Die Durchlasskurve des Trägerbandpasses 1 ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Man sieht , dass die Durchlasskurve relativ breit und nicht sehr steil im Ver haltnis zur Empfangsfrequenz ist. Das dem Trägerbandpass 1 zugeführte Empfangssignal kann entweder eine.mit Sprache frequenzmodulierte Hochfrequenzschwingung (Fig. 6) oder eine hoch frequente, im Zuge der übertragenen natentabquent umgetastete Schwingung sein. Das hochfrequente, gefilterte Ausgangssignal aus dem Trägerbandpass 1 gelangt über Leitung 26 und den -Schalter 22 in der Umschaltstufe 2 zuleitung 27, die Eingangsleitung für eine Abtaststufe (Sample & BR< Hold) 4 ist. Das hochfrequente, frequenzmodulierte Analogsignal, das der Abtaststufe 4 über Leitung 27 zugeführt wird, wird in der Abtaststufe 4 hochfrequent mit beispielsweise 300 kHz abgetastet, wie das der Kurvenzug aus Fig. 4 erläutert. Die auf der Ausgangsleitung 42 der Abtaststufe 4 auftretenden Impulszüge mit der Modulation entsprechenden Impulshöhen werden einem Analog-Digital-Wandler 5 zugeführt, der aus den Impulszügen binäre Abtastwörter bildet. Jedem aufgenommenen Impuls entspricht ein etwa 12 Bit breites Abtastwort, dessen Bit-Folge der jeweiligen Impulshöhe des auf Leitung 42 aufgenommenen Impulszuges entspricht. Die Abtastwörter werden seriell über den Bus 52 und die . Eingabetreiber 7 .und 8 dem Mikroprozessor 12 zugeführt. Der Microprozessor 12, beispielsweise TMS 320 von Texas Instruments, wird von einem quarzgesteuerten Taktgenerator 200mit Taktfrequenz von beispielsweise 20 MHz getrieben. Mit dem Microprozessor 12 ist ei: erster Programmspeicher 13 sowie ein zweiter Programmspeicher 14 über einen Adressenbus 62 sowie über eine Steuerleitung 63 verbunden. Jeder der beiden Programmspeicher 13, 14 kann ein programmierbarer Lesespeicher von der Grösse 2k x 8 Bit sein. In dem Programmspeicher 13 und/oder dem Programmspeicher 14 sind die Betriebsprogramme für den Microprozessor 12 gespeichert. Der Microprozessor 12 ruft die Abtastwörter aus dem Analog-Digital Wandler 5 über die Eingabetreiber 7, 8, deren Ausgangsbusse 72, 76 und einem 16 Bit breiten Datenbus 74 ab, steuert über die Steuerleitung 63 mit Adresswörtern über den Adressenbus 62 das jeweils erforderliche Programm aus den Programmspeichern 13 und 14 an, die die Programmwörter über den gemeinsamen Bus 72, 74 dem Microprozessor 12 zuleiten. Die in dem Programmspeichern 13, 14 enthaltenen Programme und die Programmwörter selbst sind nicht Gegenstand der Erfindung. Sie er möglichenjedoch, dass der Microprozessor anhand des sich aus den in dem Programmspeichern 13 und/oder 14 gespeicherten Programme ergebeneden Algorithmust aus mehreren aufeinanderfolgenden Abtastwörtern ermitteln kann, ob die für-ihn zum Empfang programmierte Frequenz in dem in den Abtastwörtern codiert enthaltenen Spektrum enthalten ist. Diejenigen Abtastwörter , die das durch die Programme zugelassene Frequenzspektrum enthalten, werden vom Microprozessor 12 unter Ausnutzung der aus den Programmspeichern 13, 14 abgerufenen Programme auf den Frequenzhub und die Frequenz-Ände rungsgeschwindigkeit überprüft. Als Ergebnis der Uberprüfung errechnet der Microprozessor jeweils 10 Bit breite Binärwörter, deren Bit-Muster die empfangene Sprachfrequenz bzw. den empfangenen Datenzug repräsentieren. Durch das programmbestimmte Unterdrücken von Abtastwörtern, deren Bit-Muster ausserhalb des zulässigen Frequenzspektrums liegt, erfüllt der Microprozessor die Funktion eines Digitalfilters. Durch das ebenfalls programmbestimmte 3ermitteln des in den zulässigen Abtastwörtern codiert enthaltenen Frequenzhubes und der Frequenz -Änderungs geschwindigkeit führt der Microprozessor 12 die Funktion eines digitalen Demodulators mit bestmöglicher Demodulation aus. Die vom Microprozessor 12 auf diese Weise gebildeten Binärwörter werden von diesem über den Datenbus 74, 72, 78, 80 zwei parallel geschalteten Ausgabetreibern 10, 11 zugeleitet, wo sie zwischengespeichert werden. Der Datenbus 72 mit seinen Verzwggungen ist 16 Bit breit. Die Ausgangsbusse 84, 82 der Ausgabetreiber 10, 11 sind über einen gemeinsamen Bus 86 mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 6 verbunden, der aus den Binärwörtern einen serellen Impulszug gemäss Fig. 3 auf Ausgangsleitung 88 erzeugt, wobei die Impulshöhe gemäss dem Bit Muster der empfangenen Binärwörtern moduliert ist. Der auf Leitung 88 ausgeLebene Impulszug kann entweder unmittelbar Daten darstellen, wenn die Impulshöhen des Impulszuges auf Leitung 88 nur zwei diskrete Werte annehmen. Hat der Impulszug auf Leitung 88 einen zeitlichen Verlauf wie in Fig. 3 ausschnittweise dargestellt, repräsentiert die Impulshöhenmodulation das niederfrequente Sprachsignal. Der Impuls zug gelangt von Leitung 88 über den beweglichen Kontakt 25 zum Verkntfungspunkt 28. Von dem Verknüpfungspunkt 28 können die Daten unmittelbar über die als Leitung 32 dargestellte Ausgangs stufe abgegriffen werden. Vom Verknüpfungspunkt 28 führt eine Leitung 29 zu einem NF-Bandpass 3, in welchem aus dem impulshöhen-modulierten Impulszug durch Ausblenden das in Fig. 2 ausgezogen dargestellte niederfrequente Signal gebildet und über eine als Leitung 34 dargestellte Ausgangsstufe abgenommen werden kann. Ist die Ubertragungseinrichtung auf Senden geschaltet, liegt der bewegliche Kontakt 23 in der Umschaltstufe 2 wie gestrichelt dargestellt unmittelbar am Verknüpfungspunkt 28, und der bewegliche Kontakt 25 des Schalters 24 in der Umschaltstufe 2 ist mit der Leitung 26 verbunden. Beim Senden von Daten gelangen diese über die jetzt als erste Eingangs stufe benutzte Leitung 32 direkt zum Verknüpfungspunkt 28. Wenn Sprachsignale über tragen werden sollen, gelangen diese über die jetzt als zweite Eingangsstufe dienende Leitung 34 zu dem NF-Bandpass 3, werden dort von Oberwellen-befreit und gelangen so gefiltert über Leitung 29 zum VerknüpDngs- punkt 28. Die Abtaststufe 4 nimmt also über Leitung 27 entweder ein Sprachsignal gemäss dem Kurvenzug aus Fig. 2 oder ein Datensignal gemäss Kurvenzug aus Fig. 7 auf. In der Abtasteinrichtung 4 wird das über Leitung 27 aufgenommene Eingangssignal wie oben beschrieben abgetastet und der sich ergebende Impulszug (Fig.3) über Leitung 42 dem Analog-Digital-Wandler 5 zugeführt. Dieser bildet 12 Bit breite Abtastwörter, die seriell über den Bus 52 den Eingangstreibern 7, 8 zugeleitet werden, wo sie dem auf Senden umgestellten Microprozessor 12 über den Datenbus 72, 76, 74 zugeführt werden. Der Microprozessor 12 verarbeitet diese Abtastwörter gemäss den jetzt für den Sendebetrieb aus den Programmspeichern 13, 14 abgerufenen Programmwörtern. Der Microprozessor 12 ermittelt aus den Abtastwörtern neue Binärwörter, die über den Datenbus 74, 72, 78, 80 den Ausgabetreibern zugeführt werden undrdort über den Ausgangsbus 82, 84, 86 an den Digital-Analog-Wandler 6 als 10 Bit breite Binärwörter seriell weitergeleitet werden. Der Digital-Anbg- Wandler 6 formt die empfangen & 10 Bit-Binärwörter in je einen impuishöhen modulierten Impulszug gemäss Fig. 4 um Da der bewegliche Kontakt 25 jetzt mit der Leitung 26 verbunden ist, gelangt der auf Leitung 88 vom Digital Analog-Wandler 6 ausgegebene Impulszug auf den Trägerbandpass 1, der aus dem empfangenen Signal eine frequenzmodulierte hochfrequente Schwingung bildet und über die jetzt als Ausgangsstufe dienende Leitung 10 auf die nicht dargestellte Ubertragungsstrecke gibt. Zur zeitgerechten Steuerung des Betriebs der Abtaststufe 4, des Analog-Digital-Wandlers 5, sowie der Eingabetreiber 7, 8 und der Ausgabetreiber 10, 11 dient ein Demultiplexer 9, der über Steuerleitungen 73, 75 vom Microprozessor gemäss dem jeweils von diesem verarbeiteten Programm gesteuert wird. Ausgangsseitig führt eine Steuerleitung 92 vom Demultiplexer 9 zur Abtaststufe 4, eine Steuerleitung 94, 96 zum Analog-Digital-Wandler 5, eine Steuerleitung * sowie dem Ädressbus 65 94, 98 zu den beiden Eingabetreibern 7, 8, und eine Steuerleitung 93 zu den beiden Ausgabetreibern 10,11. Die Taktfrequenzen für die Abtaststufe 4, für den Analog-Digital-Wandler 5, sowie für die Eingabetreiber 7, 8 und die Ausgabetreiber 10,11 sind nicht-fest vorgegeben, sondern werden von dem im Microprozessor 12 jeweils verarbeiteten Programm aus den Programmspeichern 13, 14 bestimmt. Die Erfindung ist auf Einzelheiten der dargestellten Einrichtung nicht beschränkt. So liegt es beispielsweise im Rahmen der Erfindung, die Abtaststufe 4 und den Analog-Digital-Wandler 5 zu einer einzigen Abtasteinrichtung schaltungsmässig zusammenzufassen. Legende zur Figur 1 Bezelchnung der Geräteeinheiten: 1 Trägerbandpass 2 Umschaltung 3 NF-Bandpass 4 Sample & Hold 5 Analog-Digital-Wandler 6 Digital-Analog-Wandler 7 Eingabetreiber 8 Eingabetreiber 9 Demultiplexer 10 Ausgabetreiber 11 Ausgabetreiber 12 Microprozessor 13 PROM 2 k x 8 Bit 14 PROM 2 k x 8 Bit Bezeichnung der Leitungen: 20 Umschaltung Sender/Empfänger 32 Daten EIN/AUS 34 NF AUS/EIN 52 Dateneingang parallel 12 Bit 63 Steuerleit=g 65 Adressbus 73 Steuerleitung 76 Datenbus 16 Bit 86 Datenausgang parallel 10 Bit 100 HF EIN/AUS

Claims: Titel: Einrichtung zur Übertragung von elektrischen Signalen, insbesondere im Langwellenbereich ANSPRÜCHE 1. Einrichtung zur Übertragung von elektrischen Sig nalen, insbesondere im Langwellenbereich, mit einer Signaleingangsstufe, wenigstens einem Band pass mit nachgeschalteter Abtasteinrichtung, und mit einer Signalausgangsstufe, dadurch gekennzeich net, dass an die Abtasteinrichtung < 4, (4 welche aus den Signalen binäre Abtastwörter erzeugt, ein Mikroprozessor (12) angeschlossen ist, welcher un ter Steuerung wenigstens eines Programmspeichers (13, 14) aus den Abtastwörtern den Informations gehalt der Signale repräsentierende Binärwörter bildet und einem Digital-Analog-Wandler (6) zu führt, der ausgangsseitig mit der Signalausgangs stufe (100, 32, 34) verbunden ist, wobei im Sende betrieb die Eingangsstufe und die Ausgangsstufe gegenüber dem Empfangsbetrieb vertauscht sind. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Abtasteinrichtung aus einer Abtast stufe (Sample & Hold 4) und einem nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler (5) besteht. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass an die Ausgangsleitung (88) des Di gital-Analogwandlers (6) im Sendebetrieb eine Träger bandpassstufe (1) umd im Empfangsbetrieb ein Nieder frequenz-Bandpass (3) angeschlossen ist. 4. Einrichtung nach einem der vostehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltstufe (2) vorgesehen ist, welche über eine Ausgangsleitung (27) mit der Abtasteinrichtung (4, 5) und über eine Eingangsleitung (88) mit dem Ausgang des Di gital-Analogwandlers (6) verbunden ist und an die Signaleingangsstufe sowie die Signalausgangsstufe derart angeschlossen ist, dass durch Umschalten zweier Schalter (22, 24) in der Umschaltstufe (2) die Einrichtung im Sendebetrieb oder Empfangsbe trieb arbeitet. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass im Empfangsbetrieb die mit Sprachsignalen oder Daten frequenzmodulierten, hochfrequenten Eingangssignale aus der Eingangsstufe (10) über die Trägerbandpassstufe (1) sowie einen der Schal ter (22) der Umschaltstufe (2) der Abtasteinrich tung (4, 5) zugeführt werden und aus der Ausgangslei tung (88) des Digital-Analogwandlers (6) über den zweiten Schalter ( 24) der Umschaltstufe (2) einer seits Daten über eine erste Ausgangsstufe (32) und/oder andererseits tonfrequente Signale aus der Niederfrequenz-Bandpassstufe (3) über eine zweite Ausgangsstufe (34) ausgegeben werden. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Sendebetrieb die Daten über eine erste Eingangstufe (32) direkt und die tonfrequenten Signale über eine zweite Eingangsstufe (34) über die Niederfrequenz Bandpasssstufe (3). der Abtasteinrichtung (4, 5) zugeführt werden, und frequenzmodulierte, hochfre quente Signale über die Ausgangs leitung 88 des Digital-Analogwandlers (6) über die Trägerband passstufe (1) einer Ausgangsstufe (10) zugeführt werden. 7. Einrichtung nach einem der vostehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (4, 5) die binären Abtastwörter wortseriell und bitparallel durch wenigstens einen Eingangstreiber (7, 8) dem Mikroprozessor (12) zugeleitet werden. 8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mikroprozessor (12) erzeugten Binärwörter bitparallel und wort seriell tiber wenigstens einen Ausgabetreiber (10, 11) dem Digital-Analogwandler (6) zugeführt werden. 9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (12) aus einem Grundtakt eines Taktmotors (200) die Taktfrequenz für die übrigen Bausteine (4,5,6) bildet. 10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Programmspeicher - rogrammierbare Lesespeicher sind.

Inventors: GELBKE, FRANZ, DIPL.-ING., LINOWSKI, HEINZ, MEHRGARDT, SONKE, DR.-ING., Mehrgardt, Sönke, Dr.-Ing.
Applicants: INDUSTRONIC INDUSTRIE-ELECTRONIC GMBH & CO. KG
Application year: 1985
Main classification: H04B7
IPC codes: H04B1