DE1111681B

DE1111681B - Drahtloses Nachrichtenuebertragungs-system mit Mehrfachbesetzung von UKW-FM-Frequenzkanaelen

Info

Publication number: DE1111681B
Application number: DER10401A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Conrad; Dr Gerhard Pilz
Original assignee: RUNDFUNK BETR STECHNIK GmbH
Current assignee: RUNDFUNK BETR STECHNIK GmbH
Priority date: 1952-12-02
Filing date: 1952-12-02
Publication date: 1961-07-27

Description

Drahtloses Nachrichtenübertragungssystem mit Mehrfachbesetzung von UKW-FM-Frequenzkanälen Die Praxis hat gezeigt, daß beim UKW-FMm-Rundfunk infolge der überreichweiten in diesem Frequenzgebiet und infolge des großen Bedarfs an Sendestellen ein erheblicher Mangel an Sendekanälen aufgetreten ist. Der Vermehrung der Kanäle durch Verringerung des Kanalabstands ist praktisch dadurch eine Grenze gesetzt, daß insbesondere bei den billigen Rundfunkempfängern die Oszillatorstabilität für diesen Zweck nicht weit genug getrieben werden kann.
Es besteht daher größtes Interesse daran, auch für den UKW-FM-Betrieb, ähnlich wie beim Mittelwellen-AM-Betrieb, zu einem Gleichwellenverfahren überzugehen. Die Versuche, mit UKW-FM-Sendern im Gleichwellenbetrieb zu arbeiten, sind schon sehr alt, wurden aber restlos aufgegeben wegen der außerordentlich starken Verzerrungen, die schon bei relativ geringem Unterschied der Ausbreitungswege für die einzelnen Sender auftreten.
Um derartige Störungen zu beseitigen, werden bei einem bekannten Übertragungssystem die Trägerfrequenzen zweier Sender gegeneinander um einen Betrag versetzt, der größer ist als das Zweifache der höchsten auszusendenden Modulationsfrequenz, jedoch kleiner als die Breite eines Sendekanals.
Dieses System soll z. B. noch ein. Fünffaches der störenden Feldstärke gegenüber dem Fall der absoluten Gleichheit beider Trägerfrequenzen zulassen.
Die vorliegende Erfindung soll dieses Verhältnis noch wesentlich günstiger gestalten, so daß auch ein Feldstärkeverhältnis beider Sender von 1:1 am Empfangsort nicht zu untragbaren Störungen führt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem drahtlosen Nachrichtenübertragungssystem mit Mehrfachbesetzung von UKW-FM-Frequenzkanälen durch je zwei oder mehrere in ihren Trägerfrequenzen um einen geringen Betrag gegeneinander versetzte Sender die Sender jedes Kanals mit der gleichen Nachricht moduliert sind, daß der Frequenzversatz größer als die höchste Modulationsfrequenz, aber kleiner als die Nennhubfrequenz der Sender ist, und daß die Empfänger eine solche Empfangsbandbreite besitzen und so abgestimmt sind, daß sie gleichzeitig jeweils zwei der frequenzversetzten Trägerfrequenzen einschließlich ihrer nutzbaren Modulationsseitenbänder aufnehmen können.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, die Modulation in für FM-Übertragung an sich bekannter Weise den Sendern gleichphasig zuzuführen, da dann auch bei einem Feldstärkenverhältnis 1:1 beider Sender nur kaum hörbare Störungen auftreten.
Eine lückenlose Versorgung zwischen zwei derartigen Sendern ist dann gewährleistet. Um ein Minimum an hörbaren Störungen zu erzielen, wird es manchmal zweckmäßiger sein, bei verschiedenen Ausbreitungsbedingungen für die Orte mit dem Feldstärkenverhältnis 1: 1 oder für besonders dicht besiedelte Gebiete durch eine geringe Phasenverschiebung der Modulation an den Sendern die Gleichphasigkeit der Modulation an den obenerwähnten Empfangsorten herbeizuführen. Auch diese Betriebsweise ist für echte Gleichwellensysteme an sich bekannt.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung kann folgendes gesagt werden: Bei ungefähr gleichphasiger Modulation zweier Sender, insbesondere bezüglich der die großen Amplituden enthaltenden niedrigen Frequenzen, ist die momentane Differenzfrequenz beider Sender relativ wenig frequenzmoduliert. Die im Empfänger auftretenden Störspitzen entstehen bekanntermaßen nur dann, wenn die Differenzfrequenz beider Sender momentan von positiven zu negativen Werten überspringt. Wesentlich ist also, daß die momentane Differenzfrequenz beider Sender stets positiv bzw. negativ bleibt und nie bzw. höchst selten ihr Vorzeichen ändert.
Eine Durchrechnung dieses Empfangs zweier erfindungsgemäß betriebener Sender bei Verwendung eines idealen FM-Empfängers (keine Bandbreitenbegrenzung; vollkommener Begrenzer) ergibt folgendes Störspektrum bei sinusförmiger Modulation mit einer Frequenz: wobei a = Amplitudenverhältnis beider Sender am Empfängereingang, _ . m = Modulationsindex, r = niederfrequenter Gangunterschied, to = hochfrequenter Gangunterschied, d = Frequenzversatz l beides.
m =Modulationsfrequenz J Kreisfrquenzen, bedeutet.
Diese Formel besagt, daß die Störfunktion Frequenzspektren um die Versatzfrequenz und deren Vielfache herum aufweist mit Seitenlinien im Abstand der Modulationsfrequenz und deren Vielfachen. Die Stärke der einzelnen Spektrallinien ist proportional den Bessel-Funktionen erster und höherer Ordnung mit einem Argument, das proportional dem Produkt aus Modulationsindex und dem Sinus des halben niederfrequenten Laufzeitwinkels ist. Dies bedeutet, daß bei nicht vorhandenem Laufzeitunterschied der Modulation (a =0) gar kein Störspektrum auftritt, daß ferner bei kleinen Beträgen des Arguments die Seitenlinien höherer Ordnung sehr rasch abnehmen.
Geht man zur Modulation mit mehreren Tönen über, wie es bei wirklichem Programm der Fall ist, so steht an der Stelle der einzelnen Bessel Funktionen ein Produkt von Bessel-Funktionen verschiedener Ordnung und verschiedenen Arguments, wobei nunmehr das Argument nur dem Teihnodulationsgrad der Einzelfrequenz proportional ist. Auf diese Art entsteht zwar eine wesentlich größere Anzahl störender Spektrallinien, die für sich dann aber bedeutend kleiner sind. Auf diese Art und Weise kann der überraschende Erfolg der erfindungsgemäßen Anordnung vielleicht plausibel gemacht werden.
Um dem oben erörterten Fall der Anwendung eines idealen FM-Empfängers möglichst nahe zu kommen, ohne die zur Selektion gegen Nachbarkanäle erforderliche Trennschärfe aufzugeben, sind an die Empfänger die oben aufgeführten Forderungen zu stellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drahtloses Nachrichtenübertragungssystem mit Mehrfachbesetzung von UKW-FM-Frequenzkanälen durch je zwei oder mehrere in ihren Trägerfrequenzen um einen geringen Betrag gegeneinander versetzte Sender, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender jedes Kanals mit der gleichen Nachricht moduliert sind, daß der Frequenzversatz größer als die höchste Modulationsfrequenz, aber kleiner als die Nennhubfrequenz der Sender ist, und daß die Empfänger eine solche Empfangsbandbreite besitzen und so abgestimmt sind, daß sie gleichzeitig jeweils zwei der frequenzversetzten Trägerfrequenzen einschließlich ihrer nutzbaren Modulationsseitenbänder aufnehmen können.
2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere beteiligte Sender die Modulation gleichphasig zugeführt erhalten.
3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere beteiligte Sender mit unterschiedlicher Strahlungsleistung derartig laufzeitverschobene Modulation erhalten, daß in den Gebieten mit gleicher Empfangsfeldstärke von diesen Sendern gleiche Modulationsphasen eintreffen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 480 368; schweizerische Patentschrift Nr. 242 962; USA.-Patentschrift Nr. 2 429 504; Telefunkenzeitung, H. 96, S. 175.