<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé et dispositif pour la transmission sans fil de nouvelles, à commande de l'onde porteuse et des bandes laterales"
Dans la transmission sans fil de nouvelles, on connaît déjà divers dispositifs ayant pour but de reduire les frais d'installa- tion et d'exploitation du côté de l'émetteur. Dans les émetteurs de radiodiffusion à grande puissance, on a par exemple realise des économies de courant en améliorant le rendement moyen de l'étage final. Selon une méthode connue, on réduit par exemple Inonde porteuse en cas de faible émission, ce qui a pour effet de diminuer la radiation élevée en marche à vide et d'améliorer ainsi le rendement moyen.
Un désavantage de cette méthode consiste toutefois encore en ce que la pleine puissance d'émission n'est exploitée que pendant les pointes de transmission relativement rares. Puisque l'émetteur doit être construit pour ces pointes de puissance, le degré d'exploitation est relativement faible pendant les niveaux moyens de transmission qui se presentent de loin le plus frequemment.
Des installations d'émission de haute qualité, telles que par exemple des émetteurs de radiodiffusion, doivent en outre être capables de transmettre parfaitement des niveaux de transmission fortement différents. Dans les concerts d'orchestre, il existe très fréquemment un rapport dynamique de 1000 : 1. L'expérience a prouvé que de si fortes différences d'amplitude peuvent à peine être transmises dans des conditions parfaites moyennant des òpen-
<Desc/Clms Page number 2>
ses éeconomqieument raisonnables. Dans le cas de grandes amplitu- des, il se produirait une émission excessive, et dans le cas de petites amplitudes les bruits perturbateurs resserviraient trop.
Four cette raison, on a monté des régulateurs de dynamique dans le côté basse fréquence d'émetteurs, lesquels réduisent par exemple le rapport dynamique original d'une émission, de 1000: 1 à 100: 1. Dans ces systèmes, la limite de puissance de l'emet- teur est également fonction des pointes d'émission qui ne se présentent que rarement et pendant de courtes durées. Pendant l'émission moyenne, qui se présente de loin le plus fréquemment, il n'existe par conséquent qu'une très faible exploitation de la puissance réelle des tubes.
On connaît encore un procède dans lequel le degré d'amplifi- cation de l'étage final de l'émetteur est diminué lorsque le niveau d'émission augmente. De cette façon, on parvient bien à diminuer la puissance, tant de l'onde porteuse que des bandes latérales, en cas démissions fortes, mais cet avantage ne se manifeste toutefois que lors des pointes d'émission qui se pré- sentent plutôt rarement. La pleine énergie de l'onde porteuse est malgré tout radiée lors des émissions moyennes qui se presen- tent de loin le plus fréquemment'. Il faut donc donner à l'émetteur des dimensions qui suffisent, au moins, pour la pleine puissance de l'onde porteuse, plus une fraction pour la puissance des bandes latérales.
Ce procédé ne permet donc qu'une économie limitée de puissance, de sorte que son application n'apporte pratiquement que de faibles avantages.
L'objet de l'invention consiste en un procédé pour la trans- mission de nouvelles à fréquence porteuse, au moyen d'oscillations modulées en amplitude. et onde porteuse réduite, dans lequel, selon l'invention, une variation d'amplification commence dans l'émetteur à partir d'une fraction de l'émission maximum du modulateur, de sorte que, à la sortie de l'émetteur, l'amplitude de l'onde por- teuse décroît avec l'accroissement de l'émission et que la valeur moyenne instantanée de l'amplitude des bandes latérales croît moins que proportionnellement avec l'émission, tandis que, dans le récepteur, aussi bien l'amplitude de l'onde porteuse que celle des bandes latérales est soumise à une commande qui est l'inverse de celle qui a lieu dans l'émetteur.
L'invention permet de réaliser une économie très appréciable, aussi bien en énergie qu'en dépense dans l'étage d'émission et dans le couplage de sortie.
Dans ce procédé d'émission et de réception, qui convient particulièrement à la transmission sans fil de la parole et de la musique, la puissance maximum de l'émetteur est déjà atteinte ,
<Desc/Clms Page number 3>
aux degrés d'émission moyens qui se présentent le plus frequemment.
Aux pointes d'émission occasionnelles, dépassant de 1... Neper le niveau moyen, il n'est pas émis d'énergie d'émission plus elevee.
Afin que, dans le récepteur, la présentation puisse être transmise sans distorsion et dans sa dynamique originale, des commandes de l'onde porteuse et des bandes latérales sont effectuées dans l'émetteur et dans le récepteur.
Au cours de la modulation en amplitude, il se produit encore des fréquences de bande latérale , en plus de la fréquence porteuse.
L'amplitude de l'onde porteuse reste alors constante, tandis que celle des bandes latérales varie proportionnellement au degré d'émission de la tension de modulation (taux de modulation). Le taux de modulation m = 1 peut être considéré comme la limite de la transmission sans distorsion ; ce cas, la somme des valeurs instantanées des amplitudes des bandes laterales devient egales à l'amplitude de l'onde porteuse. Là se trouve également la limite de l'émetteur en ce qui concerne la puissance par rapport à la transmission sans distorsion. Cela vaut aussi bien pour les transmissions à deux bandes latérales que, avec certaines limita- tions, pour celles à bande latérale unique, ce qui ne limite cependant pas la portée de l'invention.
Les deux procedés peuvent être appliqués dans le but visé par l'invention.
Selon l'invention, l'onde porteuse est, après que la modula- tion a eu lieu,d'abord réduite de la manière connue en soi à une fraction déterminée -!- Le facteur de réduction peut par exemple être choisi de telle façon qu'il corresponde environ au rapport entre le niveau moyen d'émission et les plus hautes pointes d'émission. Dans ce cas, n se trouvera, comme l'expérience le prouve, entre 3 ... 10. Selon l'invention, on n'est toutefois pas lié à ces limites. Un émetteur de ce genre atteint, par rapport à la sortie, déjà le taux de modulation m = 1 pour un degré d'émission n fois plus petit.
Si maintenant, conformément à l'idée fondamentale du procédé, on réduit l'onde porteuse et les bandes latérales lorsque le taux de modulation m = 1 est dépassé, notamment du fait que le degré d'amplification, donc le facteur de transmission entre le modulateur et la sortie de l'émet- teur, est réduit par exemple proportionnellement à m, on peut obtenir que, pour des émissions dans l'entrée du modulateur, qui sont plus élevées que m = 1, donc m 1 n, il ne faut pas d'émissions plus élevées d'intensité et de tension, par exemple dans l'amplificateur de sortie de l'émetteur.
Si des mesures correspondantes sont prises dans le récepteur, le procédé de transmission selon l'invention permet d'atteindre déjà le taux de modulation m = 1, et donc la puissance maximum de l'émetteur,
<Desc/Clms Page number 4>
dans la zone des niveaux moyens de transmission qui se presentent le plus fréquemment, et de dépasser considérablement ce degré en cas de pointes d'émission élevées, sans que des distorsions appré- ciables se produisent de ce fait à la réception des signaux haute fréquence. Selon l'invention, il est donc possible de construire l'émetteur et le récepteur de telle façon que, à l'endroit de ré- ception, on peut recevoir avec une intensité phonique de réception sensiblement plus élevée que ce ne serait le cas si l'émetteur travaillait, pour une même puissance en watts, avec une modulation en amplitude normale.
Un récepteur établi conformément à l'inven- tion est aussi directement en état de recevoir parfaitement des émetteurs à modulation en amplitude normale. Cela est également vrai lorsque l'émetteur travaille avec onde porteuse réduite.
Il est particulièrement avantageux de réaliser la réduction de façon inversement proportionnelle au dépassement du taux de modu- lation m = 1. Dans la zone m> 1, les amplitudes des bandes latéra- les, qui croissent sinon proportionnellement avec m, restent alors au moins approximativement constantes. Il va de soi que l'on peut réaliser aussi une variation autre qu'inversement proportionnelle; la variation d'amplification pourrait par exemple, être choisie de telle manière qu'il se produise encore un certain accroissement des amplitudes des bandes latérales. Cet accroissement est possible sans émission excessive de l'émetteur, au prix de la diminution de puissance de l'onde porteuse pour une emission croissante.
Afin que la transmission de l'entrée de l'émetteur à la sortie du récepteur soit fidèle à la nature, on réalise dans le récepteur des opérations de commande analogues, mais inverses de celles exécutées dans l'émetteur. Si l'émetteur est établi de telle façon que la puissance maximum est déjà atteinte au 1/5 du degré maximum d'émission, cet émetteur peut être reçu, à la sortie du récepteur, avec une même intensité phonique qu'un émetteur à modulation en amplitude normale, dont la puissance est toutefois 25 fois plus grande.
Une limite de la réduction de l'onde porteuse peut être donnée par les conditions existant dans le recepteur. Cela dépend de la mesure dans laquelle il est possible de rétablir dans le récepteur, par des moyens économiquement admissibles, les rapports originaux d'amplitude et de phase pour l'onde porteuse et les bandes laterales, tels qu'ils existaient dans l'émetteur, En particulier, l'onde porteuse réduite du signal reçu doit encore suffire pour la syncnro- nisation de l'oscillateur du récepteur. En outre, son amplitude doit être au moins égale à la somme des amplitudes maxima transmises des bandes latérales. Un dépassement de cette valeur n'est pas un désavantage.
Il.faut, au contraire, éviter autant que possible de
<Desc/Clms Page number 5>
rester au-dessous de cette valeur, afin d'empêcher les distorsions.
Le réglage subséquent du degré d'amplification des tensions d'onde porteuse et de bandes latérales peut s'opérer d'une manière similaire à ce qui est connu par le réglage de fading à la réception. Pour une émission moyenne et faible, donc pour m > 1, il ne se produit pas encore d'influence sur l'onde porteuse dans l'émetteur. L'onde porteuse reçue est également constante et donc aussi le degré d'amplification dans le récepteur. Pour des émissions dont m > 1, le processus de transmission correspond à celui d'une modulation en amplitude normale dans l'émetteur, ou d'une démodulation normale dans le récepteur. L'onde porteuse constante et donc aussi l'amplification constante, subsistent jusqu'au taux de modulation m = 1.
Si l'émission depasse cette valeur, donc si m> 1, une réduction de tension, proportionnelle à la valeur 1 : m, de l'onde porteuse et des bandes latérales commence dans l'émetteur. L'opération exactement inverse se produit dans le récepteur, du fait que, lorsque le taux de modu- lation m = 1 est dépassé, il s'y produit de nouveau une augmenta- tion, proportionnelle à la valeur m, de l'onde porteuse et des bandes latérales. Si l'on renonce à la transmission fidèle au point de vue dynamique, pour atteindre par exemple une compression ou une expansion dynamique, le réglage subséquent ne doit pas s'opérer proportionnellement à 1 : m, mais il peut être effectue suivant une autre loi quelconque.
Le montage et le fonctionnement d'un émetteur selon l'inven- tion sont représentés schematiquement en Fig. 1 et dans le dia- gramme selon Fig. 2 du dessin annexé.
Les tensions d'entrée ul de fréquence tonique arrivent au modulateur M par la conduite d'entrée L. Le modulateur reçoit sa tension porteuse du générateur G. Les tensions haute fréquence engendrées dans le modulateur M se composent normalement de la tension porteuse u. et des tensions de bandes latérales uS A cet endroit, le taux de modulation maximum admissible est = 1.
Les tensions accédent au réducteur d'onde porteuse T. Dans celui-ci, la tension porteuse originale uo est réduite à une valeur n fois plus faible, ut Par contre, les tensions de bandes latérales uS sont maintenues à leur valeur originale.
Après le réducteur T il existera donc une bande de fréquence dans laquelle l'amplitude de bande latérale peut dépasser sensi- blement l'amplitude porteuse. Par rapport à l'onde porteuse, il se présente donc des taux de modulation < 1. La modulation maximum m devient tout au plus égale au facteur de réduction n.
La réduction de Inonde porteuse peut s'effectuer en prenant une tension partielle u au générateur G qui est ajoutée à la tension
<Desc/Clms Page number 6>
porteuse originale uo' aussi exactement que possible en opposition de phase. Le facteur de réduction n peut être avantageusement choisi de telle manière qu'il corresponde à la valeur maximum prévue dont la somme des tensions de bandes latérales dépasse la tension porteuse. On peut également considérer n comme le rapport moyen des amplitudes entre les hautes émissions occasionnelles et les émissions moyennes fréquentes. Dans la pratique, la gran- deur n peut atteindre environ 3 à 10, mais ne doit pas rester limitée à ces valeurs. Les tensions de sortie du réducteur d'onde porteuse T sont amenées au régulateur de transmission R.
Dans le comparateur de tension s, les amplitudes des tensions de bandes latérales, qui se présentent au réducteur T, sont compa- rées à l'amplitude de l'oncïe porteuse, conformeÛlent aux valeurs instantanées de leurs courbes enveloppantes. Si pour une émission déterminée la somme des tensions de bandes latérales atteint la hauteur de la tension porteuse, le taux de modulation m = 1 est atteint par rapport à la sortie de l'émetteur. Le taux de modula- tion, mesuré à la sortie de 1'émetteur, peut être dépasse jusqu'à n fois sa valeur, sala qu'il ne se produise de distorsions. Ce n'est que lorsque cette émission est dépassée qu'il se produit des distorsions.
Celles-ci sont alors dues au modulateur M, puisque le taux de modulation maximum admissible pour celui-ci est dépasse.
Si l'émission dépasse le taux de modulation m = 1, le régula- teur de transmission R doit, selon l'invention, être actionné et la mesure de transmission doit être diminuée. Cela se fait en engendrant, dans le comparateur de tension S, une tension regualtri- ce uR comme mesure de la. surélévation de la tension de bandes latérales, dès crie la somme de toutes les tensions des bandes late- rales atteint la hauteur de la tension porteuse ou dépasse celle-ci.
L'opération de reglage suit couraient les transmissions de musique ou de la parole, à peu près suivant la courbe enveloppante aes tensions de modulation, et est donc soumise à des fluctuations continuelles. La rapidité avec laquelle l'opération de réglage suit la courbe enveloppante dépend des constantes de temps du réglage, Celle-ci peut se trouver entre une et plusieurs centaines de millisecondes. Conformenent à l'allure momentanée de m, le facteur de transmission du régulateur de transmission R subit donc continuellement un réglage subséquent par la tension de commande uR. En cas de faibles émissions, donc pour m < 1, le facteur de transmission de R est constant; de plus, il possède alors sa valeur maximum.
Une variation, notamment une réduction, se produit lorsque le taux de modulation devient m > 1. Le comparateur de tension S et le régulateur de transmission R sont utilement ajustés l'un par rapport à l'autre de telle façon que le facteur de trans-
<Desc/Clms Page number 7>
mission diminue de manière inversement proportionnelle au taux de modulation. Par conséquent, la tension porteuse decroit de façon inversement proportionnelle au taux de modulation, mais par contre, les tensions de bandes laterales uS restent constantes dans la zone m > 1. Les tensions ainsi réglées atteignent l'ampli- ficateur de sortie V et, de là, la couplage de sortie, par exemple une antenne A.
Le processus de réglage du degré d'amplification est illustré d'une manière plus détaillée dans le diagramme de Fig 2. Le taux de modulation est porté en abscisses, tandis que toutes les autres grandeurs intéressantes de l'émetteur sont portées en ordonnées.
Le comparateur de tension et le régulateur d'amplification sont ajustés de telle façon l'un par rapport à l'autre qu'après avoir dépassé un taux de modulation m = 1, il se produit une diminution du facteur de transmission, qui est inversement proportionnelle au taux de modulation instantané. Dans la zone d'émission à @aible modulation, donc m<1, la tension porteuse ut après reduction de la tension porteuse uo du modulateur au n lement de sa valeur, est constante. Les tensions des bandes latérales croissent pro- portionnellement avec le taux de modulation, et ce jusqu'au point d'intersection avec la ligne de niveau de la tension porteuse u. du modulateur. Lorsque le taux de modulation m = 1 a été dépasse, le régulateur de transmission R entre en action, ce qui dorme lieu à une variation du facteur de transmission.
Les grandeurs qui sont modifiées de ce fait sont marquées d'un * - La tension porteuse uT ne reste plus constante, mais diminue suivant la courbe uT = UT pour la même raison, la tension de bande late- rale uS* ne varie plus proportionnellement à l'émission, comme uS' mais reste à la valeur constante uS*.
Comme comparateur de tension, deux dispositifs de mesure de la tension de pointe peuvent être couplés ensemble, de la manière connue en soi. L'un d'eux suit la courbe enveloppante de la tension basse fréquence et l'autre suit celle de la tension por- teuse du modulateur. La durée de réglage doit être choisie telle que la tension régulatrice uR suit aussi fidèlement que possible la courbe enveloppante de la tension d'entrée. Elle doit être aussi faible que possible, tandis qu'il faut toutefois tenir compte du fait qu'elle ne peut pas encore suivre immédiatement les fréquences d'entrée les plus basses.
Par une polarisation constante on peut obtenir que la tension régulatrice devient seulement active lorsque le taux de moaulation m = 1 est dépassa.
Comme régulateur d'amplification R, on peut par exemple utiliser, de la manière connue en soi, des pentodes de réglage, par l'emploi de résistances dépendant du courant, il est toujours possible d'accorder le degré d'amplification du régulateur d'amplification
<Desc/Clms Page number 8>
de telle façon sur l'appareil de mesure de l'émission, que le fac- teur de transmission devient au moins approximativement propor- tionnel à 1/m pour tout degré d'émission pour lequel m > 1.
Le montage selon l'invention du recepteur et son fonctionne- ment sont illustrés en Fig. 3. Les oscillations haute fréquence ul parviennent de l'antenne E à l'amplificateur haute fréquence V1 et y sont amplifiées de la manière connue en soi. La tension amplifiée de réce-ption u2 arrive à un régulateur de transmission R et, de là, elle atteint le démodulateur D sous la forme d'une tension u5 réglée d'une manière déterminée. Depuis le démodula- teur, les oscillations basse fréquence obtenues u7 arrivent à l'amplificateur basse fréquence V2 et, de là, dans le circuit de consommation, par exemple un haut parleur L. En outre, une tension de récuption u, préalablement amplifiée, est prise à l'amplificateur haute fréquence V1.
Cette tension de réception contient l'onde porteuse haute fréquence qui est utilisée pour le réglage du régulateur de transmission R et pour la synchronisation du générateur d'onde porteuse G. La régulation du régulateur de transmission R peut par exemple s'operer en amenant la tension de réception u3 à un modulateur M. La tension auxiliaire constante requise u8, ayant la même fréquence que l'onde porteuse, est prise au générateur d'onde porteuse G. Au modulateur M, on peut maintenant enlever une tension continue u9 comme tension régula- trice pour le régulateur R. Après avoir traversé un filtre passe- bas T, servant à éviter les influences perturbatrices des bandes latérales, la tension u9 arrive au régulateur de transmission R.
Le facteur de transmission de ce régulateur R est donc réglé en dépendance de la grandeur de la participation de la tension por- teuse dans la tension de réception u3. Etant donné que, dans l'émetteur, l'onde porteuse reste constante pendant les faibles émissions donc pour des taux de modulation compris entre 0 et 1, il ne se produit pas de variation de l'amplification dans le récepteur. Lorsque le taux de modulation m = 1 est dépasse, l'onde porteuse dans l'émetteur est, suivant la courbe ut * de Fig.
2, réduite de manière inversement proportionnelle au taux de modu- lation, ce qui a pour conséquence que dans le récepteur le facteur de transmission du régulateur est également modifié. Le régula- teur R travaille de telle manière que son facteur de transmission croît à peu près dans la même proportion que l'amplitude uT de l'onde porteuse décroît. Les tensions de bande latérale qui sont comprises dans la tension de réception amplifiée u2 et présentent en général un niveau constant pour une émission dont m > 1, sont maintenant amplifiées dans le régulateur proportionnellement à l'émission m de l'émetteur. Dans la zone inférieure d'émission m <1, cette proportionnalité existe déjà au préalable, puisque
<Desc/Clms Page number 9>
dans ce cas le processus normal de modulation en amplitude n'est pas changé.
Il en résulte que les tensions de bande latérale evo- luent linéairement avec le taux de modulation de l'ementteur, sur toute l'émission de o ... m. Pour la démodulation de la tension haute fréquence u5, une tension porteuse constante u6 doit être amenée au démodulateur D. Cette tension porteuse est prise à un générateur interne d'onde porteuse G. Par une tension de commande u provenant d'un dispositif F, le générateur G est synchronise en fréquence et en phase avec la part d'onde porteuse de la tari- sion u3.
Depuis le générateur G, le fréquence engendrée fg est ramenée, cornne grandeur de comparaison, au dispositif ae syncnro- nisation F. La tension porteuse u6 qui est amenée, au modulateur D, doit toujours être plus grande que la tension d'entrée u5. afin d'éviter sûrement des distorsions non linéaires. La tension u5 contient également encore une fraction de tension porteuse, laquelle s'ajoute simplement à la tension porteuse u6. La cons- truction de l'amplificateur V1 est en fait arbitraire. Il peut par exemple être établi comme amplificateur direct, mais pourrait l'être aussi sous la forme d'un amplificateur de fréquence inter- médiaire. L'amplificateur peut aussi comporter un réglage auto- matique de fading.
Dans ce cas, ce réglage doit par exemple être monté dans les étages d'entrée de l'amplificateur V1' et ce de telle façon qu'il entre en action avant le point de prise pour la tension régulatrice u3. Pour une faible émission, le réglage de fading est influencé principalement par l'onde porteuse, et pour une forte émission principalement par les fréquences des bandes latérales. De cette manière, le réglage de fading ne dépend que très peu, pratiquement dans une mesure négligeable, de l'émission.
Le point de prise pour la tension de commande u3 est choisi tel que la fraction porteuse soit suffisamment grande pour permettre une synchronisation sûre du génerateur G.
L'invention s'étend encore à d'autres possibilités de reali- sation. Dans l'émetteur, il est par exemple possible d'omettre l'amplificateur V faisant suite au régulateur R. Dans ce cas, le régulateur R agit directement sur le circuit de sortie A.
Par ailleurs, la réduction de l'onde porteuse uo' après le modu- lateur M, peut aussi s'effectuer en prévoyant, après celui-ci, des moyens de filtration qui sont accordés sur l'onde porteuse et exercent un effet d'amortissement sur celle-ci.
En outre, le réglage des amplitudes des bandes latérales peut également être opéré de telle façon que leur valeur moyenne momen- tanée pour une émission m > 1 s'accroît quelque peu avec l'émis- sion. De cette façon on réalise encore une meilleure exploitation de l'émetteur. Cela peut se faire sans émission excessive, puisque la puissance porteuse décroît lorsque l'émission croît.
<Desc/Clms Page number 10>
D'autres dispositions peuvent encore être appliquées au récepteur. Dans les cas oû il importe d'économiser les frais, il est par exemple possible de combiner le réglage pour la commande inverse par rapport à l'émetteur, avec le reglage de fading. On tient alors en même temps compte des variations dynamiques. dans le cas le plus simple, il suffit d'utiliser dans le récepteur un réglage simple de compensation de fading, qui est connu en soi.
Far suite de l'onde porteuse réduite, le récepteur doit cependant être pourvu d'un généra.teur synchronisé avec l'onde porteuse, afin que le démodulateur reçoive une amplitude porteuse suffi- samment élevée.
Darzs le couplage émetteur selon Fig. 1, la tension de compa- raison u', qui est constante en soi, ne doit pas nécessairement être prise au réducteur d'onde porteuse T ou au générateur G-. A sa place, on peut utiliser une tension continue constante qui est fournie par une source de tension speciale. Si l'on maintient cette tension à une valeur invariable, on peut, par la variation de la réduction d'onde porteuse, obtenir que la courbe uT' qui représente l'évolution de l'onde porteuse, vient occuper une position plus haute ou plus basse ; partie de courbe uT présenete une allure correspondante. Les deux cas de fonctionnement sont illustrés en Fig. 2a.
La courbe n montre la hauteur de l'onde porteuse en cas de faible réduction, tandis que la courbe à la montre dans le cas d'une forte réduction. Le cas a. présente u intérêt pratique lorsque la dépense d'énergie pour l'onde porteuse doit encore être réduite davantage par rapport à l'énergie des bandes latérales.
Dans divers buts, il peut être avantageux d'utiliser l'émetteur et le récepteur selon l'invention, ensemble avec le régulateur dynamique connu. De tels régulateurs modifient la mesure de transmission du côté basse fréquence. Leur commande s'opère généralement en dépendance de la tension de passage qui doit être réglée. Selon l'invention, ce réglage peut cependant s'effectuer également en dépendance de la tension régulatrice de 1'émetteur. ou du récepteur.
R E V E L D I C A T I O N S .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"Method and device for the wireless transmission of news, controlled by the carrier wave and sidebands"
In wireless news transmission, various devices are already known for the purpose of reducing installation and operating costs on the transmitter side. In high power broadcast transmitters, for example, power savings have been achieved by improving the average output of the final stage. According to a known method, for example, the carrier wave is reduced in the event of low emission, which has the effect of reducing the high radiation in idle operation and thus improving the average efficiency.
A further disadvantage of this method, however, is that the full transmit power is only utilized during relatively rare transmission peaks. Since the transmitter must be constructed for these power peaks, the degree of exploitation is relatively low during the medium levels of transmission which by far occur most frequently.
High-quality transmission installations, such as for example broadcast transmitters, must also be able to transmit perfectly different transmission levels. In orchestral concerts there is very often a dynamic ratio of 1000: 1. Experience has shown that such large amplitude differences can hardly be transmitted under perfect conditions by means of òpen-
<Desc / Clms Page number 2>
its economically reasonable. In the case of large amplitudes, an excessive emission would occur, and in the case of small amplitudes the disturbing noises would be used too much.
For this reason, dynamic regulators have been fitted in the low frequency side of transmitters, which for example reduce the original dynamic ratio of a transmission, from 1000: 1 to 100: 1. In these systems, the power limit emitter is also a function of emission peaks, which occur only infrequently and for short periods. During the average emission, which is by far the most frequent, there is therefore only very little use of the real power of the tubes.
A method is also known in which the degree of amplification of the final stage of the transmitter is reduced as the level of transmission increases. In this way, it is possible to reduce the power, both of the carrier wave and of the sidebands, in the event of strong transmissions, but this advantage is however only manifested at the time of emission peaks, which occur rather rarely. In spite of everything, the full energy of the carrier wave is radiated during the average emissions which occur by far the most frequently '. It is therefore necessary to give the transmitter dimensions which are sufficient, at least, for the full power of the carrier wave, plus a fraction for the power of the side bands.
This method therefore allows only a limited saving of power, so that its application brings practically only small advantages.
The object of the invention consists of a method for the transmission of news at carrier frequency by means of amplitude modulated oscillations. and reduced carrier wave, in which, according to the invention, an amplification variation begins in the transmitter from a fraction of the maximum emission of the modulator, so that, at the output of the transmitter, the The amplitude of the carrier wave decreases with increasing emission and the instantaneous mean value of the amplitude of the sidebands increases less than proportionally with the emission, while, in the receiver, both The amplitude of the carrier wave than that of the sidebands is subjected to a control which is the reverse of that which takes place in the transmitter.
The invention makes it possible to achieve a very appreciable saving, both in energy and in expenditure in the transmission stage and in the output coupling.
In this transmission and reception method, which is particularly suitable for wireless transmission of speech and music, the maximum power of the transmitter is already reached,
<Desc / Clms Page number 3>
at the most frequently occurring average degrees of emission.
At occasional peaks of emission, exceeding the average level by 1 ... Neper, no higher emission energy is emitted.
In order that in the receiver the presentation can be transmitted without distortion and in its original dynamics, carrier wave and sideband controls are carried out in the transmitter and in the receiver.
During amplitude modulation, sideband frequencies still occur in addition to the carrier frequency.
The amplitude of the carrier wave then remains constant, while that of the sidebands varies in proportion to the degree of emission of the modulation voltage (modulation rate). The modulation rate m = 1 can be considered as the limit of transmission without distortion; in this case, the sum of the instantaneous values of the amplitudes of the side bands becomes equal to the amplitude of the carrier wave. There is also the limit of the transmitter with regard to the power compared to the transmission without distortion. This applies equally to transmissions with two sidebands and, with certain limitations, to those with a single sideband, which does not however limit the scope of the invention.
The two methods can be applied for the purpose of the invention.
According to the invention, the carrier wave is, after the modulation has taken place, first reduced in a manner known per se to a determined fraction -! - The reduction factor can for example be chosen in such a way that it corresponds approximately to the ratio between the average emission level and the highest emission peaks. In this case, n will lie, as experience has shown, between 3 ... 10. According to the invention, however, these limits are not bound. A transmitter of this type already achieves, with respect to the output, the modulation rate m = 1 for a degree of emission n times smaller.
If now, in accordance with the fundamental idea of the method, the carrier wave and the sidebands are reduced when the modulation rate m = 1 is exceeded, in particular because the degree of amplification, therefore the transmission factor between the modulator and the output of the emitter, is reduced for example in proportion to m, we can obtain that, for emissions in the input of the modulator, which are higher than m = 1, therefore m 1 n, it does not need no higher current and voltage emissions, for example in the output amplifier of the transmitter.
If corresponding measurements are taken in the receiver, the transmission method according to the invention already makes it possible to reach the modulation rate m = 1, and therefore the maximum power of the transmitter,
<Desc / Clms Page number 4>
in the region of the average transmission levels which occur most frequently, and to exceed this degree considerably in the event of high transmission peaks, without appreciable distortions therefore occurring on reception of the high frequency signals. According to the invention, it is therefore possible to construct the transmitter and the receiver in such a way that, at the place of reception, it is possible to receive with a reception sound intensity appreciably higher than would be the case if the transmitter worked, for the same power in watts, with normal amplitude modulation.
A receiver established in accordance with the invention is also directly capable of perfectly receiving transmitters with normal amplitude modulation. This is also true when the transmitter works with reduced carrier wave.
It is particularly advantageous to carry out the reduction inversely proportional to exceeding the modulation rate m = 1. In the zone m> 1, the amplitudes of the side bands, which otherwise increase proportionally with m, then remain at least approximately constant. It goes without saying that one can also achieve a variation other than inversely proportional; the variation in amplification could, for example, be chosen in such a way that there still occurs a certain increase in the amplitudes of the sidebands. This increase is possible without excessive emission from the transmitter, at the cost of the decrease in power of the carrier wave for an increasing emission.
In order for the transmission from the input of the transmitter to the output of the receiver to be true to nature, control operations which are analogous to, but the reverse of those performed in the transmitter, are carried out in the receiver. If the transmitter is established in such a way that the maximum power is already reached at 1/5 of the maximum degree of transmission, this transmitter can be received, at the output of the receiver, with the same sound intensity as a modulating transmitter in normal amplitude, the power of which is however 25 times greater.
A limit of the reduction of the carrier wave can be given by the conditions existing in the receiver. This depends on the extent to which it is possible to restore in the receiver, by economically acceptable means, the original amplitude and phase ratios for the carrier wave and sidebands, as they existed in the transmitter. In particular, the reduced carrier wave of the received signal must still be sufficient for the synchronization of the oscillator of the receiver. In addition, its amplitude must be at least equal to the sum of the maximum amplitudes transmitted from the sidebands. Exceeding this value is not a disadvantage.
On the contrary, it is necessary to avoid as much as possible
<Desc / Clms Page number 5>
stay below this value, in order to prevent distortions.
The subsequent adjustment of the degree of amplification of the carrier wave and sideband voltages can be effected in a manner similar to what is known from the reception fading adjustment. For an average and weak emission, therefore for m> 1, there is not yet any influence on the carrier wave in the transmitter. The received carrier wave is also constant and therefore also the degree of amplification in the receiver. For emissions for which m> 1, the transmission process corresponds to that of normal amplitude modulation in the transmitter, or normal demodulation in the receiver. The constant carrier wave and therefore also the constant amplification, remain up to the modulation rate m = 1.
If the emission exceeds this value, therefore if m> 1, a voltage reduction, proportional to the value 1: m, of the carrier wave and the sidebands begins in the transmitter. The exact opposite operation takes place in the receiver, because when the modulation rate m = 1 is exceeded, there again occurs an increase, proportional to the value m, of the wave. carrier and side bands. If one renounces the dynamically faithful transmission, for example to achieve dynamic compression or expansion, the subsequent adjustment should not be made in proportion to 1: m, but it can be carried out according to another law. any.
The assembly and operation of a transmitter according to the invention are shown schematically in FIG. 1 and in the diagram according to FIG. 2 of the accompanying drawing.
The tonic frequency input voltages ul arrive at modulator M through the input line L. The modulator receives its carrier voltage from generator G. The high frequency voltages generated in modulator M normally consist of the carrier voltage u. and sideband voltages uS At this point, the maximum allowable modulation rate is = 1.
The voltages access the carrier wave reducer T. In this, the original carrier voltage uo is reduced to a value n times smaller, ut On the other hand, the sideband voltages uS are maintained at their original value.
After the reducer T there will therefore exist a frequency band in which the sideband amplitude can significantly exceed the carrier amplitude. Compared to the carrier wave, there are therefore modulation rates <1. The maximum modulation m becomes at most equal to the reduction factor n.
Carrier wave reduction can be done by taking a partial voltage u at generator G which is added to the voltage
<Desc / Clms Page number 6>
original carrier uo 'as exactly as possible in phase opposition. The reduction factor n can be advantageously chosen such that it corresponds to the maximum value expected, the sum of the sideband voltages of which exceeds the carrier voltage. We can also consider n as the average ratio of amplitudes between occasional high emissions and frequent average emissions. In practice, the magnitude n may reach approximately 3 to 10, but should not remain limited to these values. The output voltages of the carrier wave reducer T are fed to the transmission regulator R.
In voltage comparator s, the amplitudes of the sideband voltages, which present themselves to the reducer T, are compared to the amplitude of the carrier uncle, conforming to the instantaneous values of their enveloping curves. If for a given emission the sum of the sideband voltages reaches the height of the carrier voltage, the modulation rate m = 1 is reached with respect to the output of the transmitter. The modulation rate, measured at the output of the transmitter, can be exceeded up to n times its value, so that no distortions occur. It is only when this emission is exceeded that distortions occur.
These are then due to the modulator M, since the maximum allowable modulation rate for the latter is exceeded.
If the transmission exceeds the modulation rate m = 1, the transmission regulator R must, according to the invention, be actuated and the transmission measure must be reduced. This is done by generating, in the voltage comparator S, a regualtri- ce voltage uR as a measure of the. increasing the tension of the side bands, as soon as the sum of all the tensions of the side bands reaches the height of the load-bearing tension or exceeds it.
The tuning operation follows the current of music or speech transmissions, roughly following the enveloping curve of the modulation voltages, and is therefore subject to continual fluctuations. The speed with which the adjustment operation follows the enveloping curve depends on the time constants of the adjustment. This can be between one and several hundred milliseconds. In accordance with the momentary shape of m, the transmission factor of the transmission regulator R therefore continuously undergoes a subsequent adjustment by the control voltage uR. In the case of low emissions, therefore for m <1, the transmission factor of R is constant; in addition, it then has its maximum value.
Variation, especially reduction, occurs when the modulation rate becomes m> 1. The voltage comparator S and the transmission regulator R are usefully adjusted relative to each other so that the trans factor -
<Desc / Clms Page number 7>
mission decreases in inverse proportion to the modulation rate. Consequently, the carrier voltage decreases inversely proportional to the modulation rate, but on the other hand, the sideband voltages uS remain constant in the area m> 1. The voltages thus adjusted reach the output amplifier V and, from there, the output coupling, for example an antenna A.
The process of adjusting the degree of amplification is illustrated in more detail in the diagram of Fig. 2. The modulation rate is plotted on the abscissa, while all other values of interest for the transmitter are plotted on the ordinate.
The voltage comparator and the amplification regulator are adjusted in such a way with respect to each other that after exceeding a modulation rate m = 1, there is a decrease in the transmission factor, which is vice versa. proportional to the instantaneous modulation rate. In the low modulation transmission zone, therefore m <1, the carrier voltage ut after reduction of the carrier voltage uo of the modulator to the end of its value, is constant. The sideband voltages increase in proportion to the modulation rate, up to the point of intersection with the level line of the carrier voltage u. of the modulator. When the modulation rate m = 1 has been exceeded, the transmission regulator R comes into action, which results in a variation of the transmission factor.
The quantities which are modified as a result are marked with an * - The carrier voltage uT no longer remains constant, but decreases along the curve uT = UT for the same reason, the side web tension uS * no longer varies proportionally on transmission, like uS 'but remains at the constant value uS *.
As a voltage comparator, two peak voltage measuring devices can be coupled together, in a manner known per se. One of them follows the enveloping curve of the low frequency voltage and the other follows that of the modulator carrier voltage. The adjustment time must be chosen such that the regulating voltage uR follows as closely as possible the enveloping curve of the input voltage. It should be as low as possible, however it should be taken into account that it cannot yet immediately follow the lower input frequencies.
By constant polarization it is possible to obtain that the regulating voltage becomes active only when the moaulation rate m = 1 is exceeded.
As amplification regulator R, one can for example use, in the manner known per se, control pentodes, by the use of resistors dependent on the current, it is always possible to adjust the degree of amplification of the regulator d 'amplification
<Desc / Clms Page number 8>
in such a way on the emission measuring device, that the transmission factor becomes at least approximately proportional to 1 / m for any degree of emission for which m> 1.
The assembly according to the invention of the receiver and its operation are illustrated in FIG. 3. The high frequency oscillations ul arrive from the antenna E to the high frequency amplifier V1 and are amplified there in the manner known per se. The amplified receive voltage u2 arrives at a transmission regulator R and from there it reaches the demodulator D in the form of a voltage u5 regulated in a determined manner. From the demodulator, the low frequency oscillations obtained u7 arrive at the low frequency amplifier V2 and, from there, into the consumption circuit, for example a loudspeaker L. In addition, a reception voltage u, previously amplified, is taken to the high frequency amplifier V1.
This reception voltage contains the high-frequency carrier wave which is used for the adjustment of the transmission regulator R and for the synchronization of the carrier wave generator G. The regulation of the transmission regulator R can for example be operated by bringing the receive voltage u3 at a modulator M. The required constant auxiliary voltage u8, having the same frequency as the carrier wave, is taken from the carrier wave generator G. At the modulator M, we can now remove a DC voltage u9 as voltage regulator for the regulator R. After passing through a low-pass filter T, used to avoid the disturbing influences of the side bands, the voltage u9 arrives at the transmission regulator R.
The transmission factor of this regulator R is therefore adjusted in dependence on the magnitude of the participation of the carrier voltage in the reception voltage u3. Since, in the transmitter, the carrier wave remains constant during low emissions, therefore for modulation rates between 0 and 1, no variation in amplification occurs in the receiver. When the modulation rate m = 1 is exceeded, the carrier wave in the transmitter is, according to the curve ut * in Fig.
2, reduced in an inversely proportional manner to the modulation rate, which has the consequence that in the receiver the transmission factor of the regulator is also modified. The R regulator works in such a way that its transmission factor increases approximately in the same proportion as the amplitude uT of the carrier wave decreases. The sideband voltages which are included in the amplified receive voltage u2 and generally have a constant level for a transmission of which m> 1, are now amplified in the regulator in proportion to the emission m from the transmitter. In the lower emission zone m <1, this proportionality already exists beforehand, since
<Desc / Clms Page number 9>
in this case the normal amplitude modulation process is not changed.
As a result, the sideband voltages evolve linearly with the modulation rate of the transmitter, over the entire emission of o ... m. For the demodulation of the high frequency voltage u5, a constant carrier voltage u6 must be supplied to the demodulator D. This carrier voltage is taken from an internal carrier wave generator G. By a control voltage u from a device F, the generator G is synchronized in frequency and in phase with the part of the carrier wave of the tariff u3.
From the generator G, the generated frequency fg is returned, as a comparison quantity, to the synchronization device F. The carrier voltage u6 which is supplied to the modulator D must always be greater than the input voltage u5. in order to surely avoid non-linear distortions. The voltage u5 also still contains a fraction of the carrier voltage, which is simply added to the carrier voltage u6. The construction of amplifier V1 is in fact arbitrary. It can for example be set up as a direct amplifier, but could also be set up as an intermediate frequency amplifier. The amplifier may also have an automatic fading adjustment.
In this case, this adjustment must for example be mounted in the input stages of amplifier V1 'and this in such a way that it comes into action before the tap point for the regulating voltage u3. For low emission, the fading setting is influenced mainly by the carrier wave, and for strong emission mainly by sideband frequencies. In this way, the fading setting depends very little, almost to a negligible extent, on the emission.
The tap point for the control voltage u3 is chosen such that the carrier fraction is large enough to allow safe synchronization of the generator G.
The invention also extends to other embodiments. In the transmitter, it is for example possible to omit the amplifier V following the regulator R. In this case, the regulator R acts directly on the output circuit A.
Furthermore, the reduction of the carrier wave uo 'after the modulator M, can also be effected by providing, after the latter, filtration means which are tuned to the carrier wave and exert an effect of. depreciation on it.
In addition, the adjustment of the amplitudes of the sidebands can also be operated in such a way that their momentary mean value for an emission m> 1 increases somewhat with the emission. In this way, even better use of the transmitter is achieved. This can be done without excessive emission, since the carrier power decreases as the emission increases.
<Desc / Clms Page number 10>
Other provisions can still be applied to the receiver. In cases where it is important to save costs, it is for example possible to combine the setting for the reverse control with respect to the transmitter, with the fading setting. Dynamic variations are then taken into account at the same time. in the simplest case, it suffices to use in the receiver a simple fading compensation setting, which is known per se.
As a result of the reduced carrier wave, the receiver must however be provided with a generator synchronized with the carrier wave, so that the demodulator receives a sufficiently high carrier amplitude.
Darzs the transmitter coupling according to Fig. 1, the comparison voltage u ', which is constant in itself, does not necessarily have to be taken at the carrier wave reducer T or at the generator G-. Instead, a constant DC voltage can be used which is supplied by a special voltage source. If we maintain this voltage at an invariable value, we can, by the variation of the carrier wave reduction, obtain that the curve uT 'which represents the evolution of the carrier wave, comes to occupy a higher position or lower ; part of curve uT presents a corresponding shape. The two operating cases are illustrated in Fig. 2a.
Curve n shows the height of the carrier wave in the case of weak reduction, while the clockwise curve in the case of strong reduction. The case a. is of practical interest when the energy expenditure for the carrier wave is yet to be further reduced compared to the energy of the sidebands.
For various purposes, it may be advantageous to use the transmitter and receiver according to the invention, together with the known dynamic regulator. Such regulators modify the transmission measurement on the low frequency side. They are generally controlled as a function of the pass voltage which must be adjusted. According to the invention, however, this adjustment can also be effected in dependence on the regulating voltage of the transmitter. or the receiver.
R E V E L D I C A T I O N S.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.