CH634699A5 - Traegerfrequente nachrichtenuebertragungsanlage mit vormodulation. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine trägerfrequente Nachrichten- im unteren Sperrbereich des Kanalfilters auftreten, mindestens Übertragungsanlage mit einem, oberhalb der Übertragungslage40 12 kHz unterhalb der unteren Grenze des Übertragungsbands der Grundprimärgruppe von 60 bis 108 kHz liegenden Vormo- der Grundprimärgruppe liegen, und dass als elektromechani-dulationsband unter Anwendung von mechanischen Filtern als sches Wandlermaterial Piezokeramik verwendet ist.

Kanalfilter sowie einem gemeinsamen Gruppenfilter zur Durch diese Massnahmen erhält man eine Vormodulations-

Aussiebung der Grundprimärgruppe. anlage, die mit einem als Tiefpass ausgebildeten Gruppenfilter

Zur Umsetzung von zwölf Sprachkanälen in die Grundpri- 45 aufgebaut werden kann. Dadurch ist das Gruppenfilter in sei-märgruppenlage einer TF-Anlage hat sich die Vormodulations- ner Herstellung und im Aufbau wesentlich vereinfacht. Gleichtechnik als vorteilhaft erwiesen. Bei der Vormodulationstech- zeitig wird dadurch gegenüber der bekannten Vormodulations-nik wird das Frequenzspektrum eines Eingangssignals in einer anlage mit Torsionsfiltern der Vorteil erreicht, dass störende ersten Umsetzungsstufe in die Vormodulationslage verscho- Nebenwellen, die im unteren Sperrbereich des Kanalfilters lieben. Ein dem Modulator dieser Stufe nachgeschaltetes Kanal- 3o gen, keinen störenden Einfluss mehr auf Übertragungsbänder, filter begrenzt das übertragene Frequenzband und unterdrückt z.B. auch in den höheren Frequenzlagen, ausüben, unerwünschte Modulationsprodukte. In einer zweiten Umset- Durch das günstige Nebenwellenverhalten der erfindungs-

zungsstufe wird das Frequenzspektrum in die Frequenzlage der gemässen Anlage ist es auch möglich, die elektrischen End-Grund-Primärgruppe, das sind 60 bis 108 kHz, verschoben. Die kreise als einfach abgestimmte Übertrager auszubilden, die unerwünschten Modulationsprodukte der zweiten Umset- 55 dann im wesentlichen der optimalen Anpassung der Filter an zungsstufe werden im Gruppenfilter unterdrückt. die Modulatoren dienen.

Aus der DAS 1 274 663 ist es bereits bekannt, das Vormodu- Gleichzeitig lässt sich vorteilhaft die Eigenschaft der Biege-lationsband in den Frequenzbereich von 48 bis 52 kHz zu legen schwinger ausnützen, dass der untere Resonatorpol der mecha-und die Kanalträgerfrequenzen oberhalb der Grundprimär- nischen Resonatoren höher liegt als bei Torsionsresonatoren, gruppe anzuordnen. Auch hier wird ein gemeinsames Gruppen- so wodurch seine versteilernde Wirkung auf die untere Filterfilter zur Aussiebung des in Kehrlage angeordneten Grundpri- flanke, die zur Unterdrückung des Trägers und des unteren Sei-märgruppenbandes verwendet, das als Bandpass ausgebildet tenbandes stets sehr steil sein muss, besonders gross ist. Die ist. Als Kanalfilter werden hierbei mechanische Filter, die als mechanische Stabilität ist durch die beim Biegeschwinger längsgekoppelte Biegeschwinger ausgebildet sind, verwendet. gegebene Möglichkeit, Haltedrähte an zwei räumlich getrenn-

Eine derartige Anlage hat den Vorteil, dass keine Vielfa- 65 ten Biegeschwingungsknoten zu befestigen, erheblich grösser chen des Eingangssignals oder unerwünschte Summen- oder als beim Torsionsresonator.

Differenzprodukte des Eingangssignals mit den Trägerfrequen- Die Befestigung des Koppeldrahtes in Schwingermitte ist zen bei weiteren Umsetzungen in die höheren Übertragungs- beim Biegeschwinger im Bereich des flachsten Verlaufs der lagen fallen. Gleichzeitig sind die Biegeschwinger in diesem Ausschlagskurve möglich im Gegensatz zum Torsionsschwin-

ger, wodurch eine wesentlich kleinere Toleranzempfindlichkeit bei kleineren Abmessungen gegenüber dem Torsionsschwinger erreicht wird.

Eine optimale Lösung erhält man dann, wenn der Vormodulationsträger bei 132 kHz liegt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeschwinger des Kanalfilters durch an oder nahe ihrer Mitte befestigte Koppeldrähte miteinander gekoppelt sind, dass die Biegeschwinger rückwirkungsarm über mindestens je zwei Haltedrähte gehalten werden, die an den Biegeknoten befestigt sind, und dass zum Antrieb piezoelektrische Wandler vorgesehen sind.

Bei besonders hohen Anforderungen ist dabei ein Biegeschwingerfilter mit versteilertem Anstieg durch wenigstens eine Polstelle vorteilhaft.

Anhand der Fig. 1 bis 5 wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild der Vormodulationsanlage gezeigt. Das Sprachsignal in der NF-Lage wird dem Eingangs-tiefpass 1 zugeführt und gelangt zum Vormodulator 2, wo es in die Vormodulationslage zwischen 132 und 136 kHz umgesetzt wird. Das mit Biegeschwingern ausgebildete Kanalfilter 3 siebt das obere Seitenband aus, welches dann den jeweiligen Kanalmodulatoren 4 zugeleitet wird, wobei in den Kanalmodulatoren 4 eine Umsetzung in das Grundprimärgruppenband von 60 bis 108 kHz mit einem der Träger 196 bis 240 kHz erfolgt.

Fig. 2 zeigt das Modulationsschema. Die in der NF-Lage von 0 bis 4 kHz liegenden zwölf Fernsprechkanäle werden mit Hilfe des Trägers 132 kHz in die Vormodulationslage von 132 bis 136 kHz gebracht. Unterhalb des Vormodulationsbandes liegt die zweite Modulationslage im Frequenzbereich zwischen 60 und 108 kHz, während die dazugehörigen Träger oberhalb des Vormodulationsbandes im Frequenzbereich von 196 bis 240 kHz liegen.

Fig. 3 zeigt ein mechanisches Kanalfilter, das mit Biegeschwingern aufgebaut ist und bei dem keine besonderen Massnahmen zur Versteilerung der Filterflanken getroffen sind. Das mechanische Filter nach den Fig. 3 und 4 besteht aus mehreren mechanischen Resonatoren 6, die im Ausführungsbeispiel als Biegeschwingungen ausführende Resonatoren ausgebildet sind. Zur Anregung bzw. zur Abnahme der mechanischen Schwingungen, d. h. also zur Umwandlung elektrischer Schwi-nungen in mechanische Schwingungen und umgekehrt, sind die Endresonatoren 6' vorgesehen. Die Resonatoren 6 und die Endresonatoren 6' sind in einer Ebene derart angeordnet, dass ihre Kopplung über einen durchgehenden Koppeldraht 8 erfolgen kann, der vorzugsweise in Bereichen grosser Bewegungsamplitude an den Resonatoren angreift. Für einen in der Grundschwingung betriebenen Biegeresonator ist dies beispielsweise die Resonatormitte, wie dies auch aus dem Quer-schnittsbild der Fig. 4 zu erkennen ist. Die Resonatoren 6,6' bestehen aus Stäben kreisförmigen Querschnitts, die entlang einer Mantelfläche mit einer Abflachung 9 versehen sind. Die Ebene dieser Abflachung liegt bei den eigentlichen Filterresonatoren parallel zu einer von der zur Halterung des gesamten Systems vorgesehenen Grundplatte, während die Endresonatoren 6' derart angeordnet sind, dass die von der Abflachung gebildete Ebene senkrecht auf der von der Grundplatte 1 gebildeten Ebene steht. Auf diese Weise lässt sich das Koppelelement 8 sowohl an den Filterresonatoren 6 als auch an den Endresonatoren 6' an solchen Stellen befestigen, an denen die Umfangsbegrenzung der Resonatoren einen kreisförmigen Verlauf hat, wodurch für das Koppelelement 8 praktisch eine punktförmige Auflagefläche an den Resonatoren 6 und 6',

deren Längsachse senkrecht zur Richtung des Koppelelements 8 verläuft, zustande kommt. Diese nahezu punktförmige Verbindung zwischen Koppelelement und den einzelnen Resonatoren trägt wiederum dazu bei, dass sich hinsichtlich der geforderten Koppelwirkung zuverlässige und reproduzierbare Ver-

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hältnisse ergeben, die für eine moderne Serienfertigung wesent -lieh sind, wenn die nach dem Zusammenbau des Filters erforderliche Abgleicharbeit auf ein Minimum beschränkt werden soll.

Die Schwingungsanregung bzw. die Schwingungsabnahme erfolgt über aus elektrostriktivem Material bestehenden Plättchen 10, die an den Abflachungen der Resonatoren 6' nach an sich bekannten Verfahren befestigt sind und die an der dem metallischen Resonator abgewandten Seite mit einer Metallisierung versehen sind, mit der ein zu einer Anschlussklemme 11 bzw. 12 führender dünner Draht verbunden ist. Ein weiterer Anschlussdraht ist beispielsweise mit einem Halteorgan 4 verbunden und führt zu einer Anschlussklemme 11 ' bzw. 12'. Legt man an die Anschlussklemmen 11 und 11 ' eine elektrische Wechselspannung, dann wird das aus elektrostriktivem Material bestehende Plättchen 10 Dehnungen und Verkürzungen in der Richtung des wirksamen elektrischen Feldes unterworfen. Wegen dieser Längenänderungen entstehen über den bekannten Querkontraktionseffekt auch Dehnungen und Verkürzungen senkrecht zur Richtung des elektrischen Feldes, d. h. also, in Richtung der Längsachsen der Resonatoren 6'. Aufgrund dieser Bewegungen wird beispielsweise der mit den Klemmen 11 und 11 ' verbundene Endresonator 6' dann zu Biegeschwingungen angeregt, wenn seine Biegeeigenfrequenz mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung genau oder zumindest näherungsweise übereinstimmt. Diese Biegebewegung wird über das Koppelelement 8 auch auf die übrigen Resonatoren 6 und den zweiten Endresonator 6' übertragen, die somit ebenfalls Biegeschwingungen parallel zur Grundplatte 1 ausführen. Wegen dieser Biegeschwingungen des mit den Klemmen 12,12' verbundenen zweiten Endresonators 6' entsteht wegen der piezoelektrischen Wirkung des Plättchens 10 zwischen der dem Resonator abgewandten Metallisierung und dem Resonator 6' eine Wechselspannung, die an den Klemmen 12,12' als Ausgangswechselspannung abgenommen werden kann. Die elektrische Wechselspannung lässt sich leicht und in gut zugänglicher Weise an die Klemme 11 heranführen bzw. von der Klemme 12 abnehmen, wenn die von den Metallisierungen der elektrostriktiven Plättchen 10 ausgehenden flexiblen Drähte an eine isolierende Durchführung herangeführt werden, die in der Grundplatte 1 befestigt ist. Die Grundplatte 1 bzw. die Resonatoren 6,6' wirken dabei selbst als die zur Ausbildung eines erdungsymmetrischen Vierpols erforderliche durchgehende zweite Leitung. Auf diese Weise kann das Filter vollständig fertiggestellt und abgeglichen werden und danach das Gehäuse 7 fest mit der Grundplatte verbunden werden. Zur Halterung des Systems sind verhältnismässig kurze metallische Stifte 4 vorgesehen, die wenigstens an einem Teil der Resonatoren angebracht sein müssen. Diese als Halteorgane wirkenden Stifte 4 sind in Schwingungsknoten an den Resonatoren 6,6' befestigt, wobei unter Schwingungsknoten neutrale Bereiche zu verstehen sind, in denen beim Schwingungsvorgang praktisch kein Ausschlag auftritt. In der Grundplatte 1 ist wenigstens eine nut-förmige Vertiefung 2 vorgesehen, die derart ausgebildet ist,

dass eine Vergussmasse 3 auch im flüssigen Zustand darin gehalten wird.

Ein Filter mit versteilerten Flanken, das bei erhöhten Anforderungen benötigt wird, ist in Fig. 5 gezeigt. Das Filter enthält ebenso Schwinger BR, die durch den Hauptkoppler HK miteinander verbunden sind. Die Versteilerung wird bei diesem Filter durch einen zusätzlichen Koppler UK2 erzeugt, der die Schwinger ARi, HR und AR2 verbindet. Die Phasenumkehr, die zur Polerzeugung mittels des Koppler UK2 erforderlich ist, wird durch die besondere Ausbildung des Resonators HR als Hantelresonator bewirkt. Bei diesem Hantelresonator ist die Bewegung an der Stelle, an der er mit dem Überkoppler UK2 verbunden ist, entgegengesetzt gerichtet zur Bewegung an der Verbindungsstelle mit dem Hauptkoppler HK, im Gegensatz zu den Bewegungen an den Biegeschwingern, die an einander gegenüberliegenden Seiten stets gleich gerichtet sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

634699 2 PATENTANSPRÜCHE Frequenzbereich klein in ihren Abmessungen und können

1. Trägerfrequente Nachrichtenübertragungsanlage mit rationell gefertigt werden.

einem oberhalb der Übertragungslage der Grundprimär- Aus dem Artikel «Mechanische Filter für die Trägerfre-

gruppe von 60 bis 108 kHz liegenden Vormodulationsband quenztechnik», von M. Börner, veröffentlicht in der Zeitschrift unter Anwendung von mechanischen Filtern als Kanalfilter 5 «NTF», 19,960, Seiten 34 bis 37, wird ausserdem eine Vormodu-sowie einem gemeinsamen Gruppenfilter zur Aussiebung der lationsanlage mit mechanischen Filtern beschrieben, bei dem Grundprimärgruppe, dadurch gekennzeichnet, dass als mecha- das Vormodulationsband bei 200 kHz, d.h. also oberhalb des nische Filter Biegeschwinger mit Längskopplung verwendet Grundprimärgruppenbandes liegt, wobei als mechanische Fil-sind, und dass der Frequenzbereich des Vormodulationsbandes ter Torsionsschwinger mit longitudinaler Kopplung verwendet an seiner unteren Grenze durch einen Abstand von mindestens 10 werden. Aufgrund der wesentlich grösseren Abmessungen von 4 kHz von der oberen Bandgrenze des Primärgruppenbands mechanischen Filtern mit Torsionsschwingern gegenüber festgelegt ist und die obere Grenze des Frquenzbereichs des mechanischen Filtern mit Biegeschwingern ist ihre Verwen-Vormodulationsbandes dadurch bestimmt ist, dass die stören- dung in einem Frequenzband unterhalb der Grundprimär-den Eigenschwingungen, soweit sie im unteren Sperrbereich gruppe nicht möglich, wenn man an vorgegebene Masse, die des Kanalfilters auftreten, mindestens 12 kHz unterhalb der 15 insbesondere durch die genormten gedruckten Schaltungsplat-unteren Grenze des Übertragungsbandes der Grundprimär- ten gegeben sind, gebunden ist. Auch bei dieser bekannten Vorgruppe liegen, und dass als elektromechanisches Wandlermate- modulationsanlage wird zur Aussiebung der Grundprimär-rial Piezokeramik verwendet ist. gruppe ein gemeinsames Gruppenfilter verwendet.

2. Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, Aus der deutschen Patentschrift 15 41 975 ist ferner ein dadurch gekennzeichnet, dass der Vormodulationsträger bei 20 mechanisches Filter mit Biegeschwingern bekannt, die durch 132 kHz liegt. an oder nahe der Mitte befestigte Koppeldrähte miteinander

3. Nachrichtenübertragungsanlage nach einem der vorher- gekoppelt sind, deren Haltung rückwirkungsarm über j e zwei gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biege- Haltedrähte erfolgt, die an dem Biegeknoten befestigt sind und schwinger des Kanalfilters durch an oder nahe ihrer Mitte befe- die beispielsweise durch piezoelektrische Wandler angetrieben stigte Koppeldrähte miteinander gekoppelt sind, dass die Bie- 23 werden.

geschwinger rückwirkungsarm über mindestens je zwei Halte- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine trägerfre-

drähte gehalten werden, die an den Biegeknoten befestigt sind, quente Nachrichtenübertragungsanlage mit Vormodulation zu und dass zum Antrieb piezoelektrische Wandler vorgesehen schaffen, die bezüglich der verwendeten mechanischen Filter sind. ein verbessertes Nebenwellenverhalten hat.

4. Nachrichtenübertragungsanlage nach einem der vorher- 3o Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäss der Erfindung die gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Biege- trägerfrequente Nachrichtenübertragungsanlage derart ausge-schwingerfilter mit wenigstens einer Polstelle in der Dämp- bildet, dass als mechanische Filter Biegeschwinger mit Längs-fungscharakteristik verwendet ist. kopplung verwendet sind, und dass der Frequenzbereich des

Vormodulationsbandes an seiner unteren Grenze durch einen 35 Abstand von mindestens 4 kHz von der oberen Bandgrenze des

Primärgrupppenbands festgelegt ist und die obere Grenze des

Frequenzbereichs des Vormodulationsbandes dadurch bestimmt ist, dass die störenden Eigenschwingungen, soweit sie