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Vielfachträgerstromsystem für Hochfrequenz.
Bei Vielfachträgerstromsystemen für Hochfrequenz bilden die einzelnen Trägerstromkanäle zusammen ein breites Frequenzband von beispielsweise 100 bis 500 kHz. Dabei soll der Abstand zwischen den einzelnen Gesprächen möglichst klein, z. B. 4 kHz, sein. Die unmittelbare Trennung dieser Gespräche durch Filter verlangt eine grosse Anzahl verschiedener schmaler Filter mit sehr steilem Flankenanstieg.
Da die mittleren Durchlassfrequenzen dieser Filter alle im Hochfrequenzgebiet liegen, kommen nur Kristallfilter in Betracht, die aber bei diesen Anforderungen technisch nur schwer zu realisieren sind. Um die Trennung der einzelnen Gesprächskanäle zu erleichtern, ist vorgeschlagen worden, eine Doppelmodulation bzw.-demodulation vorzunehmen. Dadurch verlegt man die Trennung der Kanäle durch Filter in ein Frequenzgebiet, in welchem sich Filter mit der erforderlichen Flankensteilheit besser herstellen lassen.
Die Wirkungsweise eines Vielfachträgerstromsystems der bekannten Art ist ungefähr folgende :
Als Beispiel sei angenommen, dass 100 Gespräche gleichzeitig auf einer Leitung übertragen werden sollen. Jedes der vom Teilnehmer ausgehenden niederfrequenten Gespräche gelangt auf einer eigenen Leitung zu einem besonderen ersten Modulator. Hier erfolgt nun eine Zusammenfassung zu zehn unter sich gleichen Gruppen von Modulatoren. Innerhalb jeder derartigen Gruppe werden die zehn verschiedenen Trägerfrequenzen so gewählt, z. B. 64,68, 72... 100 M ? s, dass sich die entstehenden oberen bzw. unteren Seitenbänder dicht aneinanderreihen. Zur Übertragung wird jedoch jeweils nur ein Seitenband, beispielsweise das untere, benutzt.
Für die Unterdrückung des andern Seitenbandes sind daher innerhalb einer Gruppe zehn verschiedene hochwertige Filter notwendig. Ihre Durchlassbereiche müssen zwischen 60 und 100 kHz liegen. Um die nötige Flankensteilheit der Filter in diesem Frequenzbereich zu erhalten, können sie nur als kostspielige und komplizierte Quarzfilter ausgebildet werden. Schematisch ist dieser Vorgang in dem unteren Teil der Frequenzskala der Fig. 1 dargestellt.
Die so entstehenden zehn Gruppen von Seitenbändern, die eine Breite von 40 kHz besitzen, werden zehn zweiten Modulatoren auf zehn getrennten Leitungen zugeführt. Deswegen müssen alle Filter einer Gruppe unter sich parallelschaltbar sein, was eine weitere Erschwerung der Schaltungausbildung bedeutet. Die Trägerfrequenzen dieser zweiten Modulatoren sind so gewählt, nämlich 200,240, 280... 560 kHz, dass sich die je zehn Gespräch enthaltenden Seitenbänder aller zehn Modulatoren in regelmässigem Abstand lückenlos aneinanderreihen, dargestellt im oberen Teil der Fig. 1. Sie bilden dann ein Frequenzband von 100 bis 500 kHz. Zur Unterdrückung der nicht benutzten oberen Seitenbänder sind wieder zehn verschiedene Filter nötig, die einen Durchlassbereich von 40 kHz besitzen müssen.
Dabei ist der Durchlassbereich dieser Filter in derselben Grössenordnung wie der Abstand des Durchlassbereiches zur nächsten zu sperrenden Frequenz. Daher müssen auch diese Filter wie die der ersten Modulationsstufe hochwertig sein.
Der Nachteil dieses bekannten Systems ist demnach, dass in beiden Modulationsstufen hochwertige, also teure Filter, insbesondere Eristallfilter, von verschiedener Type nicht zu umgehen sind.
Es entsteht dadurch ein erheblicher Aufwand für die Siebmittel.
Gegenstand der Erfindung ist ein Vielfaehträgerstromsystem, das die gleiche technische Wirkung mit gleichartigen und einfachen Filtern erzielt, dem bekannten System gegenüber daher wesentliche wirtschaftliche und betriebliche Vorteile besitzt. Diese Vorteile werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Trägerfrequenz der ersten Modulationsstufe so gewählt wird, dass erstens die Selektion
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in der ersten Modulationsstufe in einem Frequenzgebiet vorgenommen wird, in dem sich die genügende Flankensteilheit bei einfachem Aufbau des Filters und unter Verwendung normaler Schaltelemente erreichen lässt und dass zweitens der Abstand der Seitenbänder in der zweiten Modulationsstufe ihre
Bandbreite grössenordnungsgemäss übertrifft.
Dadurch ist auch in dieser Modulationsstufe die Verwendung einfacher Filter, z. B. gekoppelter Schwingungskreise, ermöglicht.
Das System gemäss der Erfindung soll nun im einzelnen erläutert werden. Von allen Teilnehmern gelangt das Gespräch auf je einen ersten Zwisehenfrequenzmodulator, durch den es in das Band von beispielsweise 20 bis 22. 4 kHz verlegt wird. Die untere Modulationsfrequenz ist hier für alle Teilnehmer die gleiche, u. zw. werden alle Modulatoren von einem gemeinsamen Generator mit der Trägerfrequenz 19. M ? s gespeist. Eine Wahl der Zwisehenträgerfrequenz in dieser Grösse macht es möglich, sowohl die Zwischenfrequenzfilter als auch die nach dem Modulator folgenden Hochfrequenzfilter unter einem Minimum an Aufwand aus einfachen Schaltelementen aufzubauen.
Auf den ersten Modulator folgt alsdann nach Aussiebung des gewünschten beispielsweise oberen
Seitenbandes für jeden Einzelkanal ein besonderer zweiter Modulator. Die Trägerfrequenzen haben voneinander den Abstand von je 4 : Hfs, beispielsweise die Werte 80,84... kHz. Die oberen Seitenbänder werden ausgesiebt, so dass sich nach der zweiten Modulation die Lage der Bänder, wie in Fig. 2 gezeichnet, ergibt.
Dadurch, dass im Gegensatz zu dem bekannten System vor der zweiten Modulationsstufe keine Zusammenfassung der Gesprächskanäle zu Gruppen erfolgt, ergibt sich für die Filter der ersten Modulationsstufe nicht die erschwerende Bedingung, dass ihre Ausgänge parallelschaltbar sein müssen und anderseits brauchen die Filter der zweiten Modulationsstufe nur eine Durchlassbreite von 2400 kHz, d. h. die Breite eines niederfrequenten Gespräehskanals, zu besitzen. Der Abstand zwischen dem oberen und unteren Seitenband ist infolge der Grösse der ersten Trägerfrequenz gross genug, etwa 40 kHz, um eine Unterdrückung des einen Seitenbandes durch einfache Filter F2, die in der Form der bekannten gekoppelten Schwingungskreise ausgeführt werden, zu ermöglichen.
Die hiezu notwendigen Filter F2 werden bei Verwendung veränderlicher Abstimmelemente weitgehend durch gleiche Einheiten erhalten. Sie brauchen bei geringer Lochbreite nur einen geringen Flankenanstieg zu besitzen.
Da es, wie im folgenden noch gezeigt werden soll, keine Schwierigkeiten macht, die 100 ver- schiedenen hoehfrequenten Trägerwellen der zweiten Modulationsstufe mit Hilfe einiger weniger stabilisierter Gnmdfrequenzgeneratoren herzustellen, wird der Vorteil, den die Anordnung gemäss der Erfindung durch die Vereinfachung der Siebmittel liefert, nicht durch einen etwaigen Mehraufwand an andern Sehaltelementen erkauft.
Als Trägerfrequenzen in der zweiten Modulationsstufe, in der an die Konstanz der Trägerfrequenz sehr hohe Anforderungen gestellt werden, werden zweckmässig nicht die Oberwellen irgendwelcher Grundsehwingungen benutzt, sondern die Seitenbänder einiger weniger modulierter Grundfrequenzgeneratoren. Zur Erzeugung dieser Seitenbänder stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. So kann man den Grundfrequenzgenerator, der mit der Frequenz 10 arbeitet, mit einer sinusförmigen Spannung von der Frequenz 1 modulieren. Steuert man dabei den Generator so weit aus, dass ein Modulationsgrad von mehr als 100% erreicht wird, so nimmt die Begrenzungskurve der Trägerfrequenz rechteckige Form an, d. h. zwischen einer Anzahl hochfrequenter Schwingungen tritt immer eine längere Pause ein.
Macht man diese Pausen lang genug gegenüber den Zeiten, in denen hochfrequente Schwingungen bestehen, was sich durch einen genügend hohen Modulationsgrad leicht erreichen lässt, so treten in einem grossen Bereich in der Umgebung der Grundfrequenz die Seitenbänder verschiedener Ordnung mit etwa derselben Amplitude auf. Die Seitenbänder haben dann folgende Frequenzen :
EMI2.1
Zweckmässig wird der Grundfrequenzgenerator durch Kristalle stabilisiert.
Der Grundfrequenzgenerator kann aber auch durch gesondert hergestellte Frequenzen/, 2/... M/ moduliert werden, wobei dieselben Seitenbänder entstehen.
Die gleiche Wirkung wird ferner erzielt, wenn die Grundfrequenz 10 mit einer stark verzerrten Spannung von der Frequenz 1 moduliert wird.
Ausser diesen eben beschriebenen Arten der Amplitudenmodulation kann auch eine Frequenzoder Phasenmodulation zur Erzeugung der Seitenbänder angewendet werden. Die Wobbelfrequenz ist wiederum f. Wählt man den Wobbelhub geeignet, so treten ebenfalls eine genügende Anzahl von
Seitenbändern auf.
Diese Verfahren haben aber alle den Nachteil, dass die entstehenden Trägerfrequenzen wegen ihres geringen Abstandes voneinander durch hochwertige Selektionsmittel ausgesiebt werden müssen.
Dieser Nachteil wird vermieden, wenn man die Trägerfrequenzen in Gruppen erzeugt. Zu diesem Zweck verwendet man mehrere Grundfrequenzgeneratoren mit den Frequenzen 11... Ik, die einen gewissen Abstand, z. B. 4 ks, voneinander haben. Moduliert man diese Grundfrequenzgeneratoren nach einem der oben beschriebenen Verfahren mit der Frequenz z. B. 40 kHz, so entstehen folgende
Seitenbänder.
1. Generator
EMI2.2
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2. Generator
EMI3.1
k. Generator
EMI3.2
EMI3.3
EMI3.4
EMI3.5
<tb>
<tb>
G <SEP> unteres <SEP> Seitenband <SEP> oberes <SEP> Seitenband
<tb> Generator <SEP> fo
<tb> 6. <SEP> 5. <SEP> 4. <SEP> 3. <SEP> 2. <SEP> 1. <SEP> 1. <SEP> 2. <SEP> 3. <SEP> 4. <SEP> 5. <SEP> 6.
<tb>
1 <SEP> 120 <SEP> 160 <SEP> 200 <SEP> 240 <SEP> 280 <SEP> 320 <SEP> 360 <SEP> 400 <SEP> 440 <SEP> 480 <SEP> 520 <SEP> 560 <SEP> 600
<tb> 2 <SEP> 124 <SEP> 164 <SEP> 204 <SEP> 244 <SEP> 284 <SEP> 324 <SEP> 364 <SEP> 404 <SEP> 444 <SEP> 484 <SEP> 524 <SEP> 564 <SEP> 604
<tb> 3 <SEP> 128 <SEP> 168 <SEP> 208 <SEP> 248 <SEP> 288 <SEP> 328 <SEP> 368 <SEP> 408 <SEP> 448 <SEP> 488 <SEP> 528 <SEP> 568 <SEP> 608
<tb> 4 <SEP> 132 <SEP> 172 <SEP> 212 <SEP> 252 <SEP> 292 <SEP> 332 <SEP> 372 <SEP> 412 <SEP> 452 <SEP> 492 <SEP> 532 <SEP> 572 <SEP> 612
<tb> 5 <SEP> 136 <SEP> 176 <SEP> 216 <SEP> 256 <SEP> 296 <SEP> 336 <SEP> 376 <SEP> 416 <SEP> 456 <SEP> 496 <SEP> 536 <SEP> 576 <SEP> 616
<tb> 6 <SEP> 140 <SEP> 180 <SEP> 220 <SEP> 260 <SEP> 300 <SEP> 340 <SEP> 380 <SEP> 420 <SEP> 460 <SEP> 500 <SEP> 540 <SEP> 580 <SEP> 620
<tb> 7 <SEP> 144 <SEP> 184 <SEP> 224 <SEP> 264 <SEP> 304 <SEP> 344 <SEP> 384
<SEP> 424 <SEP> 464 <SEP> 504 <SEP> 544 <SEP> 584-
<tb> 8 <SEP> 148 <SEP> 188 <SEP> 228 <SEP> 268 <SEP> 308 <SEP> 348 <SEP> 388 <SEP> 428 <SEP> 468 <SEP> 508 <SEP> 548 <SEP> 588-
<tb> 9 <SEP> 152 <SEP> 192 <SEP> 232 <SEP> 272 <SEP> 312 <SEP> 352 <SEP> 392. <SEP> ? <SEP> 2 <SEP> 472 <SEP> 512 <SEP> 552 <SEP> 592-
<tb> 10 <SEP> 156 <SEP> 196 <SEP> 236 <SEP> 276 <SEP> 316 <SEP> 356 <SEP> 396 <SEP> 436 <SEP> 476 <SEP> 516 <SEP> 556 <SEP> 596-
<tb>
Tabelle IL
EMI3.6
EMI3.7
<tb>
<tb> unteres <SEP> Seitendband <SEP> oberes <SEP> Seitenband
<tb> Gene- <SEP> fo
<tb> rator
<tb> 3. <SEP> 2. <SEP> 1. <SEP> 1. <SEP> 2. <SEP> 3.
<tb> <SEP>
1 <SEP> 130 <SEP> 210 <SEP> 290 <SEP> 370 <SEP> 450 <SEP> 530 <SEP> -
<tb> 2 <SEP> 134 <SEP> 214 <SEP> 294 <SEP> 374 <SEP> 454 <SEP> 534 <SEP> -
<tb> 3 <SEP> 138 <SEP> 218 <SEP> 298 <SEP> 378 <SEP> 458 <SEP> 538-
<tb> 4 <SEP> 142 <SEP> 222 <SEP> 302 <SEP> 382 <SEP> 462 <SEP> 542 <SEP> -
<tb> 5 <SEP> 146 <SEP> 226 <SEP> 306 <SEP> 386 <SEP> 466 <SEP> 546-
<tb> 6 <SEP> 150 <SEP> 230 <SEP> 310 <SEP> 390 <SEP> 470 <SEP> 550-
<tb> 7 <SEP> 154 <SEP> 234 <SEP> 314 <SEP> 394 <SEP> 474 <SEP> 554 <SEP> -
<tb> 8 <SEP> 158 <SEP> 238 <SEP> 318 <SEP> 398 <SEP> 478 <SEP> 558-
<tb> 9 <SEP> 162 <SEP> 242 <SEP> 322 <SEP> 402 <SEP> 482 <SEP> 562-
<tb> 10 <SEP> 166 <SEP> 246 <SEP> 326 <SEP> 406 <SEP> 486 <SEP> 566-
<tb>
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