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Verfahren zur Übertragung von Impulsfolgen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Übertragung von Impulsfolgen über einen Weg, der möglichst frei
von nichtlinearen Verzerrungen ist.
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Die Übertragung impulsförmiger Signalspannungen erfordert oftmals
eine Sendeeinrichtung, die kurze Impulse hohen Energieinhalts an einen Verbraucher,
beispielsweise eine Antenne, abgibt. Hierbei erweist es sich insbesondere bei kleinem
Tastverhältnis der Impulsfolgen als außerordentlich nachteilig, daß die letzte Stufe
des Sendeverstärkers entsprechend der abzugebenden Impulsspitzenleistung bemessen
werden muß, obgleich die im Mittel abzugebende Leistung wesentlich unter diesem
Spitzenwert liegt. Hinzu kommt, daß die Endröhre vielfach noch nicht einmal ganz
durchgesteuert werden darf, weil ansonsten die in der Regel an die Verzerrungsfreiheit
der Impulse gestellten Forderungen nicht eingehalten werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und vorteilhafte
Lösung des geschilderten Problems aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulse auf
ddr Sendeseite durch einen Laufzeitverzerrer abgeflacht und verbreitert und auf
der Empfangsseite durch einen Laufzeitentzerrer in ihrer ursprünglichen Form wiederhergestellt
werden.
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Es sind bereits Sendeanordnungen bekannt, bei denen sendeseitig in
den Signalweg ein impulsformendes Netzwerk eingefügt ist, das seinem Eingang zugeführte
kurze steile Impulse in sogenannte Glockenimpulse umwandelt. Glockenimpulse eignen
sich bekanntlich für die Übertragung zur Empfangsseite der Nachrichtenverbindung
wesentlich besser als Rechter.kimpulse. Abgesehen davon, daß Anordnungen dieser
Art völlig anders arbeiten als der Erfindungsgegenstand, sind sie auch zur Lösung
des letzterem zugrunde liegenden Problems völlig ungeeignet.
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Ferner ist ein Verfahren zur Nachrichtenübermittlung durch Impulse
bekannt, bei dem eine Trägerschwingung sendeseitig mit Impulsen bestimmter Breite
und bestimmter Amplitude moduliert wird. Dabei ist es wesentlich, daß die Trägerschwingung
in ihrer Phase verzerrt wird. Die Phasenverzerrung der Trägerschwingung soll es
nämlich ermöglichen, die Impulse beispielsweise auf der Empfangsseite in einem Impulsformungsnetzwerk
in ihrer Breite zu verkürzen und in ihrer Amplitude zu strecken. Man könnte daher
bei dem bekannten Verfahren zwar den Sendeverstärker für eine relativ kleine Impulsspitzenleistung
auslegen. Doch ist das bekannte Verfahren nur dann geeignet, wenn die der Trägerschwingung
aufzumodulierenden Impulse eine breite, abgeflachte Form aufweisen. Offensichtlich
läßt sich die auf der Empfangsseite durchzuführende Verkürzung und Streckung der
Impulse mit Erfolg nur dann durchführen, wenn der Frequenzhub der Trägerschwingung
innerhalb eines Impulsintervalls ausreichend groß gewählt werden kann. Diese Voraussetzung
ist aber in der Regel nur bei relativ breiten Impulsen gegeben. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann demgegenüber gerade bei Impulsfolgen mit großem Tastverhältnis und
hohem Energieinhalt der einzelnen Impulse zur Anwendung kommen. Der sendeseitige
Laufzeitverzerrer, der einen wesentlich geringeren technischen Aufwand verlangt
als der Frequenzmodulator der bekannten Anordnung, gestattet es in einfachster Weise,
die sendeseitigen Impulse auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Amplitude abzuflachen
und entsprechend zu verbreitern. Damit ist erreicht, daß der Sendeverstärker in
außerordentlich vorteilhafter Weise für ein den Wert 1 wenig überschreitendes
Verhältnis von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung ausgelegt werden kann.
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Außer der wesentlich günstigeren Bemessung des Sendeverstärkers hat
das erflndungsgemäße Verfahren den Vorzug, daß bei ihm der Störabstand hinsichtlich
impulsförmiger Störungen, die in den übertragungskanal eindringen, wesentlich verbessert
ist.
Auch eignet sich dieses Verfahren zur Geheimhaltung von Nachrichten,
deren Signale einen impulsförmigen Verlauf haben, z. B. von Fernseh-, Radar-, Bildtelegraße-,
Fernschreib- und anderen Codesignalen.
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Die Geheimhaltung wird gemäß weiterer Erfindung verbessert, wenn die-
Laufzeitverzerrung zeitlich verändert wird.
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Es ist bereits bekannt zur Geheimhaltung gesprochener Nachrichten
eine frequenzabhängige Phasenverzögerung, d. h. also eine Laufzeitverzerrung
vorzusehen. Da jedoch das menschliche Ohr gegenüber Laufzeitverzerrung sehr unempfindlich
ist, so sind für eine ausreichende Wirkung sehr umfangreiche Verzögerungsnetzwerke
erforderlich. Demgegenüber verlangen die Laufzeitverzerrer und -entzerrer gemäß
der Erfindung keinen großen Aufwand, da schon verhältnismäßig geringe Laufzeitunterschiede
innerhalb des breiten, für die Impulsübertragung erforderlichen Frequenzbandes genügen,
die Impulse stark zu verformen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem einfachen
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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In der Figur stellt G eine Nachrichtenquelle dar, die kurze,
rechteckförmige Impulse liefert. Die Impulse werden in einem Laufzeitverzerrer LV
abgeflacht und verbreitert, etwa so, wie dies in der Figur angedeutet ist.
Die verzerrten Impulse werden vom Sender S entweder in ihrer urspränglichen
Frequenzlage oder nach Modulation in einer höheren Frequenzlage mit der erforderlichen
Leistung ausgesendet.
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Auf der Empfangsseite werden die genannten Vorgänge in umgekehrter
Reihenfolge durchlaufen. Der Empfänger E, der gegebenenfalls einen Demodulator
enthält, liefert abgeflachte und verbreiterte Impulse, die im Laufzeitentzerrer
LE wieder ihre ursprüngliche Rechteckform erhalten. Im Falle der zusätzlichen Modulation
der Impulse kann der Laufzeitverzerrer LV auch nach dem Modulator und der Laufzeitentzerrer
LE vor dem Demodulator liegen.
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Die Abflachung und Verbreiterung der Impulse durch die Laufzeitverzerrung
kommt dadurch zustande, daß die einzelnen Teilschwingungen, aus denen sich jeder
Impuls zusammensetzt zeitlich gegeneinander verschoben werden. Da sämtliche für
den Impulsaufbau wesentlichen Teilschwingungen übertragen werden - die Übertragungsbandbreite
ist dieselbe wie bei einem System ohne künstliche Laufzeitverzerrung -, ist es möglich,
die ursprüngliche zeitliche Lage der Teilschwingungen und damit die ursprüngliche
Impulsform wiederherzustellen.
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Als Laufzeitverzerrer und -entzerrer sind Allpaßnetzwerke und Netzwerke
minimaler Phase, insbesondere solche mit konstantem Wellenwiderstand, oder eine
Kombination beider Netzwerke geeignet. Der Laufzeitentzerrer LE muß die Laufzeitverzerrungen
des eigentlichen Laufzeitverzerrers LV und die des zwischen LV und LE liegenden
übertragungsabschnittes ausgleichen. Dämpfungsverzerrungen, die im Laufzeitverzerrer
oder im folgenden übertragungsabschnitt auftreten, sind empfangsseitig ebenfalls
zu
entzerren. Wie schon erwähnt, soll der zwischen LV und LE liegende übertragungsabschnitt
frei von nichtlinearen Verzerrungen sein.
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Eine Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist z. B. das Gebühren-Femsehen,
bei dem gewisse Programme phasenverzerrt ausgestrahlt werden und nur von Teilnehmern
empfangen werden können, die gegen eine besondere Gebühr einen Lauftzeitentzerrer
gemietet haben.
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Eine bessere Geheimhaltung der Nachricht wird erzielt, wenn die Laufzeitverzerrung
zeitlich verändert wird. Dazu können z. B. in unregelmäßiger Zeitfolge mehrere Laufzeitverzerrer
und -entzerrer einzeln oder in bestimmten Kombinationen in Kettenschaltung betrieben
werden.
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Eine weitere Verbesserung der Geheimhaltung kann auf folgende Weise
erzielt werden: Auf der Sendeseite werden den verzerrten Nutzimpulsen steile Störimpulse
zugefügt, z. B. am Eingang des Senders S. Diese Störimpulse werden
empfangsseitig im Laufzeitentzerrer LE abgeflacht und verbreitert, so daß die wiederhergestellten
Nutzimpulse mit Hilfe eines Amplitudenhochpasses H ausgesiebt werden können. Das
Verfahren gemäß der Erfindung ergibt also ganz allgemein bei impulsförmigen Störungen
eine Verbesserung des Störabstandes.
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Außerdem ist es möglich, den Sendepegel so weit -zu senken, daß am
Empfängereingang die unvermeidlichen Stör- und Rauschspannungen und die verzerrten
Nutzimpulsspannungen etwa in der gleichen Größenordnung sind. Am Ausgang des Laufzeitentzerrers
LE heben sich dann die wiederhergestellten Nutzimpulse deutlich aus den unregelmäßigen
Rauschspannungen und den Störspannungen heraus und können mit Hilfe des Amplitudenhochpasses
H ausgesiebt werden.
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Eine Variante der Erfindung stellt folgender Fall dar: Liegt ein übertragungsweg
mit erheblicher Laufzeitverzerrung vor, so wird zweckmäßig die »Entzerrung« sendeseitig
mit dem Laufzeitverzerrer LY in der Weise vorgenommen, daß die Laufzeitverzerrung
des übertragungsweges die Vorverzerrung des Laufzeitverzerrers LY gerade aufhebt.
Hierdurch kann der Laufzeitentzerrer LE auf der Empfangsseite wegfallen. Man erreicht
so eine, kleinere Aussteuerung des Senders S bzw. des Endverstärkers. Handelt
es sich z. B. um ein Kabel, das ein Netzwerk minimaler Phase mit Dämpfungs- und
Laufzeitverzerrung darstellt, so können beide Verzerrungen gemeinsam mit einem auf
der Sendeseite angeordneten Netzwerk minimaler Phase ausgeglichen werden.