DE1091623B - Nachrichtenuebertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenübertragungssystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit Puls-Code-Modulation.

Die derzeit üblichen Nachrichtenübertragungssysteme arbeiten in einem Frequenzbereich, in dem sich kontinuierliche Schwingungen mit Elektronenröhren noch ausreichend verstärken lassen. Praktisch ist die Grenze da gegeben, wo die maximal erzeugbare Senderleistung so gering ist, daß ein wirtschaftlicher Betrieb in Frage gestellt ist. Bei Radarsystemen mit geringem Aktionsradius, beispielsweise Radarsysteme für Flugfeldüberwachung u. dgl., die mit sehr kleinen Senderleistungen auskommen, liegt diese Grenze bei etwa 60 GHz, das ist eine Wellenlänge von 5 mm im freien Raum. Von diesem Sonderfall abgesehen, ist es bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt jedoch nicht gelungen, das Millimeterwellengebiet der elektrischen Nachrichtenübertragung zu erschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht;, das praktisch bisher der Nutzung verschlossene Millimeterwellengebiet zugänglich zu machen.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Nachrichtenübertragungssystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit Puls-Code-Modulation vorgeschlagen, daß die Modulationsgrößen ein Spektrum von inkohärenten Wellen beeinflussen und daß dieses Spektrum breiter gewählt ist als das Spektrum eines Zeichenimpulses der Puls-Code-Modulation. Durch die USA.-Patentschrift 1 798 415 ist es bekannt, bei Rundfunkprogrammen, die im Bereich kurzer elektromagnetischer Wellen übertragen werden, den auftretenden, empfangsortabhängigen Einfluß der Ionosphäre auf die Empfangsfeldstärke (Fading-Effekt) dadurch zu beseitigen, daß man mehreren Hochfrequenzträgern, die sich hinsichtlich ihrer Frequenz voneinander unterscheiden, jeweils das auszustrahlende Programm aufmoduliert. Eine andere Möglichkeit, den Fadingeffekt unwirksam zu machen, besteht nach der deutschen Patentschrift 436 307 darin, daß an der Sendestelle eine Reihe von Frequenzen bzw. ein Frequenzband erzeugt und mit dem Programm moduliert wird. Am Empfangsort werden alle diese Frequenzen dann zusammen auf den Empfänger zur Wirkung gebracht. Von diesen bekannten Anordnungen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand grundsätzlich dadurch, daß die Frequenzen bzw. das Frequenzband, auf das die Modulationsgrößen einwirken, ein inkohärentes Spektrum von endlicher Bandbreite ist, also ein Frequenzband, das sich aus mehreren bzw. einer Vielzahl gleichzeitig vorhandenen Wellen verschiedener Länge darstellt, die hinsichtlich Amplitude, Phase und Länge keine Beziehung zueinander haben.

Nachrichtenübertragungssystem

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Hans-Georg Unger, Redbank, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Anwendung der an sich bekannten und auch bei Richtfunksystemen mitunter bereits verwendeten Puls-Code-Modulation auf ein inkohärentes Wellenspektrum als Träger die Möglichkeit bietet, Nachrichten im Bereich der Millimeterwellen auch über größere Streckenabschnitte einwandfrei zu übertragen, sofern nur die Breite des Spektrums größer gewählt ist als das Spektrum des Zeichenimpulses der Puls-Code-Modulation.

Einrichtungen zur Erzeugung inkohärenter Wellen, die auch im Millimeterwellenbereich noch ausreichend leistungsstark sind, stehen der Technik seit längerer Zeit zur Verfügung. Schwingungserzeuger dieser Art sind beispielsweise: die bekannten Massenstrahler; Vorrichtungen, die Elektronenstrahlen abbremsen und bei denen nach dem Cherenkow-Effekt inkohärente Wellen entstehen; der sogenannte Undulator, bei dem.

eine Elektronenströmung hoher Geschwindigkeit durch senkrecht zu ihrer Bahn liegende statische Magnetfelder, die mit alternierender Polarität aufeinanderfolgen, auf einer etwa sinusförmigen Bahn geführt wird und dabei strahlt; Einrichtungen, in denen Plasmaschwingungen ausgenutzt werden, usw. Für die Übertragungsgüte des Erfindungsgegenstandes ist es, wie bereits oben angedeutet, von erheblicher Bedeutung, daß das modulierte inkohärente Spektrum breiter gewählt ist als das Spektrum eines Zeichenimpulses der Puls-Code-Modulation, weil dadurch die Entstehung unkontrollierbarer Sekundärimpulse bei der Modulation und damit eine störende Beeinflussung der zu übertragenden Nachricht vermieden wird.

009 629/313

Das Übertragungssystem läßt sich in Weiterbildung der Erfindung auch als Übertragungssystem mit Zwischenverstärkereinrichtungen ausführen, beispielsweise auf die im nachstehenden näher beschriebenen Ausführungsbeispiele gezeigte Weise.

In der Zeichnung ist ein Übertragungssystem dargestellt, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist und mit Puls-Code-Modulation arbeitet. Zweckmäßig wird der Generator dieses Systems, der eine der bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung inkohärenter Wellen sein kann, in an sich bekannter Weise derart ausgebildet, daß sein Frequenzspektrum möglichst dicht um eine Zentralfrequenz konzentriert ist. Das Spektrum ist dabei breiter gewählt als das Frequenzspektrum des Zeichenimpulses der Puls-Code-Modulation.

Aus einem Generator 1 wird über ein das Frequenzspektrum in der vorstehend geschilderten Weise beschneidendes Filter 2 eine Folge inkohärenter Wellen einem Modulationsschalter 3, beispielsweise einem Brückenmodulator mit Kristalldioden, zugeführt. Dieser Modulationsschalter wird außerdem mit einer im Geräteteil 4 in an sich bekannter Weise in Puls-Code-Modulation umgesetzten Nachricht aufgetastet. Das Ausgangsprodukt des Modulationsschalters 3, das ist die mit der PCM-Nachricht getastete inkohärente Wellenfolge, wird dem Übertragungswegs, zweckmäßig einem Hohlleiter, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts und insbesondere für die H₍₎₁-Schwingungsart, zugeführt.

Da der Übertragungsweg 5 bei großer Länge die übertragenen Wellen unter Umständen relativ stark abschwächt, wird eine Verstärkung des Signals in der Weise vorgenommen, daß das übertragene Signal in einer Mischstufe 6, z. B. einer Gegentaktmischstufe mit Kristalldioden, in eine Frequenzlage umgesetzt wird, die noch mit üblichen Elektronenröhren beherrscht werden kann. Die Mischspannung wird zweckmäßig ebenfalls von einem Generator 7 für inkohärente Wellen abgeleitet, dessen Frequenzspektrum in der vorstehend geschilderten Weise durch ein nachgeschaltetes Filter begrenzt ist. Die in Zwischenfrequenzlage wiedergewonnene Nachricht kann in einem Breitbandverstärker 8, insbesondere in einer Wanderfeldröhre, hinreichend verstärkt werden. Die so verstärkten Signalimpulse steuern nach Gleichrichtung in einer Stufe 9, d. h. Wiedergewinnung der Nachricht, und Regenerierung auf die ursprüngliche Modulationsform in einer Stufe 10 (analog zur Stufe 4) einen Modulationsschalter 3'. Der Modulationsschalter 3' wird von einem mittels eines nachgeschalteten Filters im Frequenzspektrum begrenzten Generator 11 für inkohärente Wellen hinreichender Leistung gespeist, dessen Frequenzspektrum zweckmäßig wiederum breiter als die Nachrichtenbandbreite gewählt ist, so daß an den Ausgang des Modulationsschalters 3' ein weiterer Übertragungsweg 5' angeschaltet werden kann. Die Verstärkung geschieht beim Ausführungsbeispiel in einer Zwischenfrequenzlage von z. B. einigen hundert bis zu einigen tausend MHz.

Da der Übertragungswegs bzw. 5', insbesondere bei der Ausbildung als Hohlleiter, nur in einem geringen Teil seines nutzbaren Frequenzbereiches für die Übertragung der Nachricht verwendet ist, ist es möglich, mittels einer Frequenzstaffelung eine Vielzahl von Nachrichtenkanälen, die mittels inkohärenter Wellen arbeiten, zu einem gemeinsamen Übertragungsweg zusammenzufassen. Es kann dies in der Weise geschehen, daß beispielsweise von mehreren Modulationsschaltern 3 kommende Übertragungswege 5 zu einem gemeinsamen Übertragungsweg zusammengefaßt werden, der sich vor einem Zwischenverstärker oder vor der Endstelle in die einzelnen Übertragungswege wieder aufgabelt, an die sich die Zwischenverstärker bzw. Demodulatoren anschließen. Bei der Umsetzung kann an Stelle der inkohärenten Wellen des Generators 7 auch die Oberwelle eines einen kontinuierlichen Wellenzug aussendenden üblichen Oszillators, beispielsweise einer Magnetfeldröhre oder eines Klystrons, verwendet werden, da die für die Umsetzung erforderliche Energie wegen der nachfolgenden Verstärkung des eigentlichen Signals in einer Zwischenfrequenzlage gering sein kann.

Die Wiedergewinnung der ursprünglichen Nachrichten aus den pulscodemodulierten inkohärenten Wellen geschieht zweckmäßig in der Weise, daß die inkohärenten Wellen zunächst, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel, in eine Zwischenfrequenzlage umgesetzt werden, in der mit normalen Elektronenröhren gearbeitet werden kann, und daß dann aus der Zwischenfrequenz in an sich bekannter Weise die der Puls-Code-Modulation entsprechenden Nachrichten wiedergewonnen werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Nachrichtenübertragungssystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit Puls-Code-Modulation, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsgrößen ein Spektrum von inkohärenten Wellen beeinflussen und daß dieses Spektrum breiter gewählt ist als das Spektrum eines Zeichenimpulses der Puls-Code-Modulation.

2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inkohärenten Wellen durch Aussiebung eines schmalen Frequenzspektrums aus einem breiteren Frequenzspektrum eines Generators für inkohärente Wellen gewonnen sind.

3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung mehrerer Nachrichten in verschiedenen Frequenzbereichen gelegene inkohärente Trägerwellen vorgesehen sind.

4. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet.

daß zur Übertragung der inkohärenten Wellen ein Wellenleiter, vorzugsweise ein Hohlleiter insbesondere kreisförmigen Querschnitts, für den Betrieb in der H₀₁-S chwingungsart vorgesehen ist.

5. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergewinnung der Nachricht aus den impulsmodulierten inkohärenten Wellen, diese einer Überlagerungsstufe zugeführt werden, der als Überlagerungsspannung inkohärente Wellen derartiger Frequenzlage zugeführt sind, daß im Ausgang der Überlagerungsstufe die Nachricht in einer mit üblichen Elektronenröhren zu beherrschenden Zwischenfrequenzlage erscheint.

6. Nachrichtenübertragungssystem nach An-Spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zwischenfrequenzlage befindliche Nachricht in Form der Puls-Code-Modulation, neu gewonnenen inkohärenten Wellen für die weitere Übertragung aufgeprägt ist.

7. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Überlagerungsspannung dienenden inkohärenten Wellen frequenzmäßig derart bemessen sind, daß die gebildete Zwischenfrequenz im Bereich der sehr kurzen elektromagnetischen Wellen, ins-

besondere der Ultrakurzwellen und Zentimeterwellen, liegt.

8. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Modulatoren und Überlagerungsstufen Kristalloden als Modulations- bzw. Überlagerungsorgane vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 151733, 126 558, 307;

USA.-Patentschrift Nr. 1798 415;

österreichische Zeitschrift für Telegrafie-, Telefon-, Funk- und Fernsehtechnik, 1950, S. 116 bis 122; Funk und Ton, 1954, S. 509, 510 und 517.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 009 629/313 10.60