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Einrichtung zum drahtlosen Gleichwellensenden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur möglichst gleichmässigen Verbreitung von Rundfunknachrichten über ein zu versorgendes Gebiet mehrere Rundfunkstellen, die alle auf der gleichen Welle gleichzeitig arbeiten, über das gesamte Versorgungsgebiet verteilt aufzustellen. Es kann sieh beispiels weise dabei um einen in einer zentralen Grossstadt angeordneten Hauptsender handeln, mit dem gleichzeitig zur Verbreitung ein und desselben Rundfunkprogrammes eine Reihe weiterer Sender in benachbarten kleineren Städten auf der gleichen Welle arbeiten.
Eine derartige Einrichtung hat auf der einen Seite bekanntlich den Vorteil, dass dem Mangel an verfügbaren Wellenlängen für den Rundfunk, der es verbietet, den einzelnen Sendestationen je eine getrennte Welle zuzuweisen, abgeholfen wird, während auf der anderen Seite gleichzeitig dadurch möglichst allen Rundfunkteilnehmern ein gleich guter Empfang unter Verwendung einfacher Empfangsapparate gesichert wird.
Bei einem derartigen Gleichwellenrundfunk treten nun eine Reihe von Problemen auf, deren Lösung für die praktische Durchführung mehr oder weniger von ausschlaggebender Bedeutung ist. Ein bekanntes Beispiel ist das Auftreten von Interferenzstellen innerhalb des Gebietes zwischen zwei oder mehreren Gleichwellenstationen. Dies ist in der beigefügten Fig. 1 noch näher veranschaulicht. In dieser sind beispielsweise zwei Gleichwellensender. A und B angenommen. Wie die Betrachtung ergibt, liegen in diesem Falle die Punkte stärkeren oder schwächeren Interferenzempfanges auf einer Schar von Hyperbeln, wie in der Fig. 1 in ungefährem Verlauf angedeutet. Als das am meisten gestört gefährdete Gebiet ist dabei insbesondere das in der Mitte zwischen zwei Stationen liegende Gebiet in der Abbildung schraffiert dargestellt zu betrachten.
Dabei ist vorausgesetzt, dass die Sendestärke der beiden Gleichwellenstationen A und B gleich oder nahezu gleich ist. Durch diese Interferenzerscheinung wird zunächst die Empfangslautstärke störend beeinflusst.
Ist die Energie einer Sendestelle wesentlich stärker als diejenige der anderen, so verschiebt sich das fraglich hauptsächliche Störungsgebiet nach der Richtung der schwächeren Station hin.
Es sind nun bereits Mittel angegeben worden, die im vorstehenden erwähnten Interferenzstörungen praktisch unschädlich zu machen, was beispielsweise durch eine periodische im Takte über Hörbarkeitsgrenze erfolgende künstliche Veränderung der Phase einer oder mehrerer Gleichwellensender geschehen kann, wodurch die in der Fig. 1 gezeichneten Interferenzlinien in dem fraglichen Gebiet dauernd hin und her wandern und so in allen Empfangsstellen eine gleichmässige Aufnahme der Empfangsenergie bewirken.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Unschädlichmachung einer weiteren, bei derartigen
Gleichwellensystemen auftretenden störenden Erscheinung, die nicht in der Schwächung der empfangenen Energie, sondern die in einer oft bis zur Unkenntlichkeit auftretenden Beeinträchtigung der Verständlichkeit bzw. Empfangsgüte besteht, u. zw. dadurch, dass die niederfrequente Modulation interferiert.
Betrachtet man nämlich nicht die eigentlichen Hochfrequenzschwingungen, wie im oben erwähnten Beispiele für den Fall auftretender Interferenzen, sondern betrachtet man die übertragene Niederfrequenz, d. h. die eigentlichen Ton-oder Sprachschwingungen, so kann man zur Vereinfachung der folgenden Betrachtungen
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jedoch mit dem Unterschied, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht gleich ist der Schallgeschwindigkeit, sondern gleich der elektrischen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzsehwingungen
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(3xlOS rn/see), die ja als Träger ffir die eigentliche Niederfrequenz dienen.
Hierin beruht bekanntlich das Wesen der drahtlosen Telephonie, indem die Niederfrequenz durch die hochfrequente Trägersehwingung vom Sende-nach dem Empfangsort gesandt wird, wozu als Hilfsmittel am Sender die Modulation und am Empfänger eine entsprechende Demodulation notwendig ist.
Es hat sich nun gezeigt, dass in viel höherem Masse Verzerrungen von Sprache und Musik auftreten, als sie durch die in Fig. 1 dargestellte hochfrequente Interferenzerscheinung erklärbar wären.
Dies hat nun gemäss der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis seinen Grund darin, dass die Niederfrequenzschwingungen am Empfangsort nicht gleichzeitig, sondern mit zu grosser Zeitverschiebung ankommen, ähnlich wie dies in einem akustisch sehr schlechten Raum der Fall sein
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Grund darin haben, dass der Aufnahmeraum meistenteils in der Nähe eines fraglichen Gleichwellensenders gelegen ist und mit diesem Sender über eine sehr kurze und entsprechend mit den übrigen Sendern über verhältnismässig sehr lange Niederfrequenzübertragungsleitungen (Kabel) verbunden ist.
Ein einfaches Beispiel möge dies klarmachen. Sind die Stationen A und B 100 km am, einander, so kommt bei gleichzeitigem Geben auch der Modulation bei beiden Sendern in der Mitte zwischen beiden die Modulationswelle gleichzeitig, in der Nähe eines der beiden Sender aber mit einer Zeitverschiebung an, die bis zu 100 km Ausbreitungszeit betragen kann. Dies bedeutet, dass in letzterem Falle für die Niederfrequenz auch Interferenz auftreten kann, wenn die Schwingungszahl entsprechend hoch ist, im besagten Beispiel von 1500 Perioden an aufwärts ist die Ausbreitung von einem Sender zozo Sek. später da, als vom anderen. Dies ergibt also eine Halbperiode mehr.
In unmittelbarer Nähe des einen Senders wird der Empfang vom entfernten Sender so schwach sein, dass dies nicht stört. Aber für die Fälle, in denen der Empfangsort zwar einem Sender näher als dem anderen, aber doch verhältnismässig nicht zu sehr verschieden weit von beiden Sendern weg liegt, kann das schon stark stören, ganz besonders wenn nun noch hinzukommt, dass die Sender nicht gleichzeitig, sondern mit einer gewissen in Betracht kommenden Zeitversehiebung moduliert werden.
In Fig. 1 ist beispielsweise der Aufnahmeraum mit C bezeichnet, von dem aus eine kurze Kabelleitung b nach dem in nächster Nähe liegenden Gleichwellensender B und eine verhältnismässig lange Leitung a nach dem entfernt liegenden Gleichwellensender A führt. Für eine Empfangsstelle E ergibt
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der gleichen von der Station B ausgesandten Niederfrequenzschwingung, abgesehen von der Differenz der Entfernung von E zu A und B, noch um einen Zeitbetrag später anlangt, der gleich ist der Zeit, die die Niederfrequenz zur Fortpflanzung auf der längeren Kabelstrecke a gegenüber der kürzeren Kabelstrecke b benötigt.
DieseFortpflanzungszeit ist nun unter Zugrundelegung der für die Praxis in Frage kommenden Entfernungen (Annahme zirka 90 km) für die in Frage kommenden Tonsprachniederfrequenzen (von 1500 pro Sekunde an aufwärts) gleich oder grösser als eine Wiederfrequenz-Halbperiodee so dass es beispielsweise im extremen Falle vorkommen kann, dass ein bestimmter Niederfrequenzton an der Empfangsstelle E von beiden Stationen A und B mit einer solchen Zeitverschiebung ankommt, dass er sich vollkommen aufhebt, wodurch die Sprache oder Musik entstellt werden kann. Liegt hingegen beispielsweise der Aufnahmeraum 0 in genau gleichem Abstand von beiden Sendestellen A und B, so findet eine derartige Zeitversehiebung bei B nicht statt.
Der Empfangsort E erhält in diesem Falle vielmehr einen beinahe gleichzeitig modulierten Empfang. Praktisch schadet eine nur geringe Zeitverschiebung nichts, sie kann vielmehr unter Umständen die angenehme Eigenschaft des sogenannten Nachhalts, der bei den meisten für Rundfunkstationen dienenden Aufnahmeräumen verloren geht, künstlich im Empfänger hervorrufen.
Von einem gewissen Betrage der Zeitverschiebung an jedoch beginnt die Sprache oder Musik undeutlich zu werden bzw. vollkommen verzerrt und entstellt einzutreffen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es nun, den im vorstehenden geschilderten Nachteil zu beheben. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass Mittel, insbesondere in der Form der Einschaltung künstlicher Leitungen in die Niederfrequenzübertragungsleitungen (a und b nach Fig. 1) vorgesehen werden, durch die ein gleichzeitig modulierter oder nahezu gleichzeitig modulierter Empfang an denen der Störung am meisten ausgesetzten Stellen (schraffiertes Gebiet nach Fig. 1) gewährleistet wird. Bei der Anordnung gemäss Fig. 1 wird dies beispielsweise erfindungsgemäss dadurch geschehen, . dass in die kürzere Ubertragungsleitung b eine künstliche Leitung in Form eines bekannten Ketten- gebildes eingeschaltet wird, so wird dies noch im näheren durch die Fig. 2 veranschaulicht.
Bei dieser ist angenommen, dass die Sendestelle A einer kleineren Stadt vom Aufnahmeraum C, der sich beispielsweise innerhalb einer Grossstadt befindet, 100 & m entfernt liegt, während die Grossstadtsendestelle B vom Aufnahmeraum nur einen Abstand von 10 & ) ? besitzen soll. E ist wiederum eine zwischen beiden ,, Stationen iL und B liegende Empfangsstelle, in dem Gebiet, das vorzugsweise den erwähnten Störungen ausgesetzt ist, d. h. ein Gebiet, innerhalb diesen ein merklicher Empfang von beiden Stationen A und B gleichzeitig stattfindet. Nimmt man nun an, dass die Stationen A und B gleiche Stärke besitzen und B
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Leitung von 90 km, d. h. dem Unterschied der Entfernung von a zu b entspricht.
Besitzen die beiden Sendestellen A und B verschiedene Sendestärke, so rückt das hauptsächliche Störgebiet, wie bereits erwähnt, nach der Gegend der schwächeren Station hin. Es kann einem weiteren Teil der Erfindung gemäss in diesem Falle bei der Bemessung der künstlichen Leitung 1 auch der Unterschied der Entfernungen A'und B'der Empfangsstelle E von den beiden Gleichwellensendern A und B berücksichtigt werden, d. h. es kann in solchem Falle die Anordnung auch so getroffen werden, dass die elektrische Entfernung des Aufnahmeraumes C von der Empfangsstelle E nach beiden Übertragungsrichtungen, d. h. sowohl über die Sendestelle A als auch über die Sendestelle B gleich oder ungefähr gleich ist.
Bei dem in Fig. 2 gegebenen Beispiel ist eine Empfangsgegend für E betrachtet, die zwischen beiden Sendern ungefähr in der Mitte liegt. Es kann aber auch Fälle geben, bei denen die Lage des haupt- sächlich vor Störungen zu schützenden Gebietes anderswo liegt. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der überaus grösste Teil der Empfangsstelle. n nicht auf das Zwisehengebiet zwischen beiden Stationen A und B gleichmässig verteilt ist, sondern wenn sich die grosse Zahl der Empfangsstellen um die beiden Stationen A und B herum konzentriert und besonders wenn die Sender verschieden stark sind. Zur Erläuterung dieses Falles dient die Fig. 3.
Hiebei ist angenommen, dass A einen zentralen, in einer Grossstadt befindlichen Sender darstellt, mit dem gleichzeitig weitere Sender B, D, E, F als Nebensender zum Unterschied gegen die bisher bekannten, mit verschiedenen Wellen betriebenen Zwischensender bezeichnet, in umliegenden Kleinstädten, u. zw. vorzugsweise mit kleinerer Energie betrieben werden.
Die zum weitaus grössten Teil mit Empfangsstellen besetzten Gebiete werden dabei die einzelnen Stadtgebiete (in der Fig. 3 schraffiert dargestellt) sein, während die zwischenliegenden Gebiete in den meisten Fällen weniger Empfangsanlagen aufweisen werden. In diesem Falle können dann die hauptsächlich gestörten Stellen an der Peripherie p des Grossstadtversorgungsgebietes sieh befinden, falls hier noch ein für eine Störung der erwähnten Art ausreichender merklicher Empfang von den kleineren Sendern vorhanden ist.
In diesem Falle wird man daher erfindungsgemäss die Zeitverschiebung der Modulation des Hauptsenders 4 (Einschaltung eines künstlichen Kabels zwischen C und A) so einregulieren, dass an der Peripherie p des Grossstadtempfangsgebietes ein störungsfreier, d. h. gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig modulierter Empfang von dem Sender A und dem Sender B bzw. D und E stattfindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum drahtlosen Gleichwellensenden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitverschiebung der Modulation durch Einschalten geeigneter Mittel in die Übertragungsleitungen zu den einzelnen Sendern hergestellt wird.
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Device for wireless single-frequency transmission.
It has already been proposed that, in order to distribute radio messages as evenly as possible over an area to be covered, several radio stations, which all work on the same wave at the same time, should be set up distributed over the entire coverage area. It can, for example, be a main transmitter located in a central city, with which a number of other transmitters in neighboring smaller towns work on the same wave at the same time to broadcast one and the same radio program.
Such a device is known to have the advantage on the one hand that the lack of available wavelengths for broadcasting, which forbids assigning a separate wave to the individual broadcasting stations, is remedied, while on the other hand, at the same time, as far as possible all broadcast participants have the same good reception is ensured using simple receiving equipment.
With this type of single-frequency broadcasting, a number of problems arise, the solution of which is more or less of decisive importance for practical implementation. A well-known example is the occurrence of interference points within the area between two or more co-wave stations. This is illustrated in more detail in the attached FIG. 1. In this, for example, there are two single-frequency transmitters. A and B accepted. As the observation shows, in this case the points of stronger or weaker interference reception lie on a family of hyperbolas, as roughly indicated in FIG. 1. The area in the middle between two stations, shown hatched in the figure, is to be regarded as the most disturbed area.
It is assumed that the transmission strength of the two single-frequency stations A and B is the same or almost the same. This interference phenomenon initially has a disruptive effect on the reception volume.
If the energy of one transmitting station is significantly stronger than that of the others, the main area of interference in question shifts towards the direction of the weaker station.
Means have now already been specified to render the above-mentioned interference disturbances practically harmless, which can happen, for example, through an artificial change in the phase of one or more single-frequency transmitters that takes place over the audibility limit periodically, whereby the interference lines shown in FIG wander continuously back and forth in the area in question, thus ensuring an even absorption of the received energy in all receiving points.
The present invention relates to the rendering harmless of a further such
Disturbing phenomenon occurring in single-frequency systems, which does not consist in the weakening of the energy received, but in an impairment of the intelligibility or reception quality that often occurs beyond recognition, u. between the fact that the low-frequency modulation interferes.
If one does not consider the actual high-frequency oscillations, as in the above-mentioned example for the case of occurring interference, but one considers the transmitted low frequency, i.e. H. the actual sound or speech vibrations, one can simplify the following considerations
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However, with the difference that the speed of propagation is not equal to the speed of sound, but rather to the speed of electrical propagation of the high-frequency visual vibrations
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(3xlOS rn / see), which serve as carriers for the actual low frequency.
As is well known, this is where the essence of wireless telephony is based, in that the low frequency is sent from the sending to the receiving location by the high-frequency carrier wave, for which purpose the modulation at the transmitter and a corresponding demodulation at the receiver is necessary.
It has now been shown that distortions of speech and music occur to a much greater extent than could be explained by the high-frequency interference phenomenon shown in FIG. 1.
According to the knowledge on which the present invention is based, this is due to the fact that the low-frequency vibrations do not arrive at the receiving location at the same time, but rather with too great a time shift, similar to what would be the case in an acoustically very poor room
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The reason for this is that the recording room is mostly located in the vicinity of a single-frequency transmitter in question and is connected to this transmitter via a very short low-frequency transmission line (cable) and correspondingly to the other transmitters via relatively very long low-frequency transmission lines.
Let a simple example make this clear. If the stations A and B are 100 km away from each other, if the modulation is given simultaneously at both transmitters in the middle between the two, the modulation wave arrives at the same time, but in the vicinity of one of the two transmitters with a time difference of up to 100 km Can be propagation time. This means that in the latter case, interference can also occur for the low frequency if the number of oscillations is correspondingly high, in the example mentioned from 1500 periods upwards, the propagation from one transmitter is zozo seconds later than from the other. So this results in a half period more.
In the immediate vicinity of one transmitter, reception from the remote transmitter will be so weak that it does not interfere. But for those cases in which the receiving location is closer to one transmitter than the other, but not too far apart from the two transmitters, this can be very annoying, especially if there is also the fact that the transmitters are not at the same time, but be modulated with a certain time lag that may be considered.
In FIG. 1, for example, the receiving space is designated by C, from which a short cable line b leads to the single-frequency transmitter B located in close proximity and a relatively long line a to the single-frequency transmitter A located at a distance. For a receiving point E results
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of the same low-frequency oscillation emitted by station B, apart from the difference in the distance from E to A and B, arrives later by an amount equal to the time it takes for the low frequency to propagate on the longer cable section a compared to the shorter cable section b needed.
This propagation time is now on the basis of the distances in question for practice (assumption about 90 km) for the low frequencies in question (from 1500 per second upwards) equal to or greater than a repetition half-cycle so that it can occur in extreme cases, for example that a certain low-frequency sound arrives at the receiving point E from both stations A and B with such a time difference that it cancels out completely, whereby the speech or music can be distorted. On the other hand, if, for example, the recording space 0 is at exactly the same distance from the two transmission points A and B, then such a time shift at B does not take place.
In this case, the receiving location E rather receives an almost simultaneously modulated reception. In practice, even a slight time shift does no harm; rather, under certain circumstances, it can artificially create the pleasant quality of so-called sustainability, which is lost in most of the recording rooms used for radio stations.
From a certain amount of time shift on, however, the language or music begins to become indistinct or to arrive completely distorted and distorted.
The object of the present invention is now to remedy the disadvantage described above. The essential feature of the invention is that means, in particular in the form of the inclusion of artificial lines in the low-frequency transmission lines (a and b according to Fig. 1) are provided, through which a simultaneously modulated or almost simultaneously modulated reception at those of the interference most exposed places (hatched area according to Fig. 1) is guaranteed. In the arrangement according to FIG. 1, this is done according to the invention, for example, by. that an artificial line in the form of a known chain structure is switched into the shorter transmission line b, this is illustrated in more detail by FIG.
It is assumed in this case that the transmission point A of a smaller city is 100 μm away from the recording room C, which is located, for example, within a large city, while the large city transmission point B is only a distance of 10 from the recording room &)? should own. E is in turn a receiving point located between the two stations iL and B, in the area that is preferably exposed to the disturbances mentioned, i. H. an area within which there is noticeable reception from both stations A and B at the same time. Assume now that stations A and B have the same strength and B
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90 km line, d. H. corresponds to the difference in the distance from a to b.
If the two transmission points A and B have different transmission strengths, the main interference area moves, as already mentioned, towards the area of the weaker station. According to a further part of the invention, in this case, when dimensioning the artificial line 1, the difference between the distances A 'and B' of the receiving point E from the two single-frequency transmitters A and B can also be taken into account, i.e. H. In such a case, the arrangement can also be made so that the electrical distance of the receiving space C from the receiving point E in both directions of transmission, i.e. H. is the same or approximately the same both over the transmission point A and over the transmission point B.
In the example given in FIG. 2, a reception area for E is considered which lies approximately in the middle between the two transmitters. However, there can also be cases in which the location of the area that is mainly to be protected from disturbances is elsewhere. This is especially the case when the vast majority of the receiving center. n is not evenly distributed over the area between the two stations A and B, but when the large number of receiving points is concentrated around the two stations A and B and especially when the transmitters are of different strengths. FIG. 3 serves to explain this case.
It is assumed here that A represents a central transmitter located in a large city, with which further transmitters B, D, E, F are simultaneously designated as secondary transmitters in contrast to the previously known intermediate transmitters operated with different waves, in surrounding small towns and the like. Zw. Preferably operated with lower energy.
The areas occupied for the most part with receiving stations will be the individual urban areas (shown hatched in FIG. 3), while the areas in between will in most cases have fewer receiving systems. In this case, the mainly disturbed points can then be located on the periphery p of the large city coverage area if there is still sufficient noticeable reception from the smaller transmitters for a disturbance of the type mentioned.
In this case, according to the invention, the time shift of the modulation of the main transmitter 4 (connection of an artificial cable between C and A) will therefore be adjusted so that an interference-free, i.e. H. simultaneously or almost simultaneously modulated reception from transmitter A and transmitter B or D and E takes place.
PATENT CLAIMS:
1. A method for wireless single-frequency transmission, characterized in that a time shift of the modulation is produced by switching on suitable means in the transmission lines to the individual transmitters.