DE2806179A1

DE2806179A1 - Schaltungsanordnung zur uebertragung von hochfrequenten impulsfolgen ueber koaxialleitungen

Info

Publication number: DE2806179A1
Application number: DE19782806179
Authority: DE
Inventors: Gerald R Olson
Original assignee: Network Systems Corp
Current assignee: Network Systems Corp
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1978-08-17
Also published as: GB1569755A; DE2806179C2; CA1087258A; JPS6336178B2; US4086534A; JPS53121405A

Description

Network Systems Corporation, Brooklyn CsntDr, Minnesota, USA

Schaltungsanordnung zur Übertragung von hochfrequenten Impulsfolgen über Koaxialleitungen 2 Q 0 6 I 7

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Übertragung hochfrequenter Impulsfolgen in Nachrichtenübertragungssystemen über Koaxialkabel· Sie ist überall dort einsetzbar, wo hochfrequente, d.h. sehr schnelle Impulsfolgen über verhältnismäßig kurze Entfernungen übertragen werden sollen, so daß ein bevorzugtes Anwendungsgebiet in Rechneranlagen liegt, bei denen derartige Impulsübertragungen zwischen den einzelnen Baugruppen

Es
durchzuführen sind./werden hierbei Senderempfanger verwendet, um digitale Informationen mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Übertragungsstrecke zu geben und von diesem mit Hilfe der Senderempfänger wieder abzunehmen.

Damit besteht eine gewisse Verwandtschaft der Erfindung mit analogen Anordnungen aus der Pernsprechübertragungstechnik, bei der ebenfalls mit Hilfe von digitalen Modems,die an die Leitungen angeschaltet sind, Informationen übertragen werden.

Schwierigkeiten, die aber bei diesen bekannten Anordnungen

und bestehen, beruhen auf dem Energieverlust/der verhältnismäßig geringen Übertragungsgeschwindigkeit, die sich bei diesen Anordnungen erzielen lassen. Es ist auch bekannt, Koaxialkabel zu verwenden, um etwa in einem Rechner Daten zwischen zwei Baugruppen zu übertragen. Aber auch hierbei ist eine gewisse Beschränkung der Übertragungsgeschwindigkeit in Kauf zu nehmen und ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es bisher nur möglich war über ein besonderes Koaxialkabel eine Punkt zu Punkt Verbindung vorzunehmen, d.h. einen Datenaustausch zwischen zwei Einrichtungen durchzuführen. Vorschläge, die bereits gemacht wurden, um an einer Übertragungsleitung mehrere Einspeise-und Empfangsstellen anzuschließen, hatten bisher nur einen geringen Erfolg, da sich meist sehr schwerwiegende Lade- und Störungsprobleme ergaben, wenn mehr als zwei Senderempfänger an das gleiche Koaxialkabel angeschlossen wurden. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Sendeempfänger für hohe Übertragungsgeschwindigkeit in der Weise an ein Koaxialkabel anzuschalten,

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daß dies über eine Reihe von Induktivitäten erfolgt, die derart bemessen sind und angeordnet werden, daß sie mit den Leitungskapazitäten eine Verzögerungsleitung bilden, deren Scheinwiderstand etwa dem charakteristischen Scheinwiderstand des Koaxialkabels entspricht, so daß durch diese Verbindung nur ein sehr geringer Leistungsabfall,eine geringe Störeinwirkung und ein? sehr geringe Beflexionserscheinung auf der Linie auftreten.Die Schaltungsanordnung des Sendasmpfängers, durch die er in den Übertragungszustand gebracht wird, sowie er Empfänger selbst werden an das Koaxialkabel über die Verzögerungsleitung angeschlossen, so daß das Kabel selbst in. jedem Schaltzustand lediglich seine charakteristische Impedanz aufweist. Die Impedanz, die durch die Anschaltung des Senderempfängers an das Koaxialkabel herbeigeführt wird, verursacht keine Stör- und Reflexionsstellen auf der Übertragungsleitung, so daß auch kein Leistungsabfall durch die Senderempfänger hervorgerufen wird. Infolgedessen kann eine größere Zahl derartiger Senderempfänger in die Übertragungsstrecke mit dem Koaxialkabel eingefügt werden, ohne daß dadurch die Qualität der zu übertragenden Impulse beeinträchtigt wird. Auf die geschilderte Art und Weise ist es möglich, mit einem einzigen Koaxialkabel eine Vielzahl von Senderempfängern untereinander zu verbinden, damit sie miteinander verkehren können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit mehreren Senderempfängern, die in eine eiazige ein Koaxialkabel besitzende Übertragungsleitung in der erfindungsgemäßen Weise angeschlossen sind und

Fig. 2 zeigt in Form eines Schaltbildes die Anschaltung eines Senderempfängers an ein koaxiales Kabel.

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In E"ig. 1 ist das Koaxialkabel, das der Übertragung von Impulsen dient mit 10 bezeichnet und verbindet mehrere Senderempfänger 11 miteinander. Aus der Abbildung geht der Unterschied zu dem bisherigen System hervor, bei dem lediglich zwei Senderempfänger über ein Koaxialkabel miteinander verbunden waren.

In Fig. 2 werden die digitalen Daten in schneller Folge von einem Sender- oder Impulsgenerator geliefert, der im einzelnen nicht dargestellt ist. Diese Impulse gelangen über die Anschlußklemme 12 in das UND-Gatter 13. Die Eingabe von Daten wird über die Klemme 14 gesteuert, da über diese Klemme dem unteren Eingang des UND-Gatters 13 das entsprechende Öffnungspotential zugeführt wird. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die einzelnen logischen Baugruppen in Fig. 2 ihr Aktivierungspotential in Form eines negativen Impulses erhalten, doch ist augenscheinlich, daß auch gerade so gut bei Wahl entsprechender Bauelemente positives Potential als aktives Potential Verwendung finden kann. Die Tr-ansistoren 15 und 16 befinden sich normalerweise im Sperrzustand, so daß sich auch die Dioden 17 und 18 im nicht leitenden Zustand befinden. Wandis Übertragung von Daten gewünscht wird, so wird das Eingangssignal an der Klemme 14 nega-tiv und macht dadurch die Transistoren 15 und 16 leitend. Dadurch wird das Sperrpotential an den Dioden 17 und 18 weggenommen. Gleichzeitig wird auch die IMD-Bedingung für das Gatter 13 erfüllt, so daß die Datenimpulse am Eingang 12 über das Gatter 13 zum Transistor 19 gelangen können und schließlich über die Diode 18, die Kapazität 20, die Leitung 23 auf die Verbindung der Induktivitäten 24 und 15 gelangen, die den Ausgang gegenüber dem Koaxialkabel 10 darstellen. Die Datengeschwindigkeit kann sich in dem Bereich von 50 Megahertz oder Megabit pro Sekunde bis zu anderhalb Megabits pro Sekunde erstrecken. Die Beendigung der Datenübertragung findet dann statt, wenn das Potential der Eingangsklemme 14 positiv wird und dadurch sowohl das Gatter 13 als auch die Transistoren 15 und 16 sperrt. Gleichzeitig wird das positive Signal über die Kapazität 21 an die Basis des Transistors 22 angeschaltet, daß

.schneller
■sich der Kondensator 20/entladen kann als dies sonst der Fall wäre.

Die Induktivitäten 24und 25 und 26 sind als Verzögerungsleitung oder als Vielfach geschaltet. Das eine Ende der Induktivität 24

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ist an das Koaxialkabel 10 über einen üblichen Koaxialkabelverbinder oder eine Koaxialkabelklemme 27 angeschaltet, während das andere Ende der Induktivität 24- mit dem einen Ende der Induktivität 25 verbunden ist. Das andere Ende der Induktivität 25 steht mit dem einen Ende der Induktivität 26 in Verbindung und das andere Ende der Induktivität 26 ist über einen anderen Steckverbinder 27 an das Koaxialkabel 10 angeschlossen. Die Leitung 29 verbindet den Verbindungspunkt der Induktivität 25 und 26 mit dem nicht dargestellten Empfänger.

In Fig. 2 sind die Kondensatoren 30, 31, 32 und 33 strichliert eingezeichnet. Die Kapazitäten 33 und 30 stellen in vereinfachender Form die Teilkapazitäten dar, die den Koaxialverbindern 27 zugeordnet werden müssen. Die Kapazitäten 31, und 32 geben diejenigen Kapazitäten wieder, die mit den Sende- und EmpfängerStromkreisen des Senderempfängers gekoppelt sind. Induktivitäten 24, 25 und 26 sind so bemessen und sind in einer solchen Weise angeordnet, daß sie zusammen mit den verteilten Kapazitäten 30, 3^? 32 und 33 eine Verzögerungsleitung bilden, die mit Hinblick auf das Koaxialkabel 10 eine Impedanz besitzt, die im wesentlichen derjenigen des Koaxialkabels entspricht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Wert dieses Scheinwiderstandes des Koaxialkabels etwa 75 0hm. Unter Zugrundelegung derjenigen Übertragungsgeschwindigkeiten, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt, sind die Induktivitäten 24, 25 und 26 so zu wählen, daß sie zusammen mit den Kapazitäten 30, 31? 32 und 33 einen Wert ergeben, der ebenfalls etwa 75 0hm beträgt.

In der durch die Erfindung vorgeschlagenen Weise der Ankopplung des Senders - und des Empfängers eines Senderempfängers an eine Koaxialleitung erscheint trotz der Anschaltung von Senderempfängern an das Koaxialkabel dieses als nicht unterbrochen, da keinerlei Reflexion oder Unstetigkeitsstellen in das Kabel eingefügt werden. Wie Fig. 2 zeigt, verläuft der elektrische Stromkreis für die Übertragung von dem einen Ende des Koaxialkabels 10 über die erste Verbindungsklemme 27, das Verzögerungsnetzwerk mit den Induktivitäten 24, 25 und 26, die weitere Klemme 27 zum andern weiterführenden Teil des Koaxialkabels 10. Das Verzögerungsnetzwerk ist

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in Reine mit dem Koaxialkabel und für alle Anwendungsfälle bestellt eine gleichmäßige ununterbrochene Übertragungsstrecke über das Koaxialkabel. Der Anschluß der Übertragungsstrecken zum Empfänger und zu dem Senderstromkreis verlaufen über die Leitungen 23 und 29, so daß die elektrischen Daten der Senderund Empfängerstromkreise innerhalb des Senderempfängers einen Teil der charakteristischen Verzögerungsleitung bilden und dadurch keine zusätzliche Einwirkung weder in Bezug auf eine Störung noch auf Reflexion in das Koaxailkabel besitzen.

Die in Reihe geschalteten Impedanzen 24, 25 und 26, die zwischen den beiden Steckverbindern 27 angeordnet sind, bewirken nur einen sehr geringen Dämpfungsanstieg in der Übertragungsstrecke, weil der Wert dieser Induktivitäten sehr klein ist, weil ja auch die Streukapazitäten der einzelnen Glieder an dieser Stelle sehr klein sind. Wenn sich der Senderteil, beispielsweise im Sperrzustand befindet, stellen die gesperrten Dioden 17 "U^d 18 einen sehr hohen Widerstand dar, gesehen von der Übertragungsstrecke in Richtung zum Senderempfänger. Die Belastung des Koaxialkabels durch den Senderempfanger ist deshalb vernachläßigbar klein. Infolge des Verzögerungsnetzwerkes erscheint das durch die Trennstellen für den Anschluß der Senderempfänger unterbrochene Koaxialkabel 10 als eine homogene Übertragungsleitung und diese Homogenität wird auch dann nicht gestört, wenn eine Vielzahl solcher Senderempfänger in der geschilderten Weise an das Kabel angeschlossen werden.

Die Übertragungsstrecke kann beispielsweise durch ein übliches Koaxialkabel ( Beidon 32, 28) gebildet werden und die Verbinder 27 und 28 sind ebenfalls Standardbauteile. Durch die Erfindung ist es beispielsweise möglich über ein Koaxialkabel mit einer Länge von ca. I50 Metern,an das 16 Emitterempfänger angeschlossen sind, Daten mit einer Geschwindigkeit von 50 Megabit pro Sekunde zu übertragen, ohne daß irgendwelche Beeinträchtigungen in Erscheinung treten. Beträgt die Übertragungsgeschwindigkeit 1,5 Megabit pro Sekunde, so können an eine Übertragungsleitung mit einer Länge von I5OO Metern 64 Emitterempfänger in der geschilderten Weise angeschlossen werden.

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Die Steuerung der einzelnen Senderempfänger, die in der geschilderten Weise an das Koaxialkabel angeschlossen werden, ist im einzelnen nicht gezeigt, wie auch auf die Darstellung des gesamten Rechnersystems verzichtet wurde, bei dem eine derartige Übertragungsstrecke Anwendung finden kann. Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung für Ankopplung mehrere Senderempfänger an ein Koaxialkabel ist von der Ausbildung dieser Sender und Empfänger selbst nicht betroffen. Es sei lediglich noch erwähnt, daß im Ausführungsbeispiel der Wert der eingezeichneten Kapazitäten 31 und 32, also derjenigen Kapazitäten, die den Sender- und Empfangskreisen der angeschlossenen Anordnung zuzurechnen sind, in der Größenordnung von zweipicofarad liegen und daß auch die Kapazitäten der Anschlußstellen 30 und 33 etwa in der Größenordnung von 1 picofarad pro Angriffspunkt anzunehmen sind. Infolgedessen ergeben sich für die Induktivitäten 24, 25 und 26 Werte, die in der Größenordnung von 10 nanohenry liegen.

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Claims

Network Systems Corporation, Brooklyn Center, Minnesota, USA

Patentansprüche :

Schaltungsanordnung zur Übertragung hochfrequenter Impulsfolgen über Koaxialkabelleitungen mit an diese Leitungen angeschlossenen Senderempfängern,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Anschluß der Senderempfänger über ein in die Koaxialleitung eingefügtes Verzögerungsnetzwerk erfolgt, dessen Induktivitäten zusammen mit Teilkapazitäten der Anschlußstelle einen Scheinwiderstand ergeben, der dem Scheinwiderstand des Kabels bei der betreffenden Übertragungsfrequenz der Impulsfolgen entspricht und daß die Datensende- und Datenempfangseinrichtungen des Senderempfängers an das Verzögerungsnetzwerk angeschlossen sind.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verzögerungsnetzwerk aus drei in Reihe geschalteten Induktivitäten besteht und daß der Datensender an die Verbindung der ersten mit der zweiten und der Datenempfänger an die Verbindung der zweiten mit der dritten Induktivität angeschlossen ist.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei mit ihren unterschiedlichen Elektroden aneinander geschaltete Dioden₃ Schaltmittel zur Anschaltung dieser Diodenverbindung an das Verzögerungsnetzwerk, auf die jeweils andere Elektrode der Dioden einwirkende Schaltmittel zur wahlweisen Steuerung der betreffenden Dioden in den leitenden oder nicht leitenden Zustand und Schaltmittel zur Zuführung der zu übertragenden Impulse an die betreffende Elektrode jeweils einer der Dioden.

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4-. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3_? *

dadurch gekennzeichnet,

daß die Herstellung des leitenden Zustandes der einen Diode von der Zuführung von zu übertragenden Impulsen seitens des angeschlossenen Senders abhängig ist.

5· Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß an das Koaxialkabel mindestens drei gleichartige Senderempfänger angeschlossen sind, daß für jeden Sende rempf anger ein Verzögerungsnetzwerk über Kabelverbinder in das Koaxialkabel eingefügt ist und daß der Scheinwiderstand jedes Verzögerungsnetzwerkes dem Scheinwiderstand der betreffenden Kabelstrecke erispricht.

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