DE1215223B

DE1215223B - Anordnung zur UEbertragung einer frequenz-modulierten Welle

Info

Publication number: DE1215223B
Application number: DEC25307A
Authority: DE
Inventors: Henri De France; Gerard Melchior
Original assignee: CFT COMP FSE TELEVISION; Compagnie Francaise de Television SA
Current assignee: CFT COMP FSE TELEVISION; Compagnie Francaise de Television SA
Priority date: 1960-10-28
Filing date: 1961-10-19
Publication date: 1966-04-28
Also published as: GB991643A; CH406296A; DK129110B; OA00443A; NL270705A; ES271429A1; NL135377C; FR1278157A; BE609202A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:.

H04b

Deutsche Kl.: 21 a4 - 54

C25307IXd/21a4
19. Oktoher 1961
28.April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von Informationen mittels einer frequenzmodulierten Trägerwelle oder Unterträgerwelle.

Zur Verbesserung des Rauschabstandes beim Empfang ist es bekannt, eine Vorverzerrung durchzuführen, d. h. vor der Modulation die spektrale Verteilung des Modulationssignals mit Hilfe von selektiv wirkenden Schaltungen zu verändern. Hierzu werden z. B. sendeseitig die relativen Pegel der tieferen Frequenzen in bezug auf die relativen Pegel der höheren Frequenzen abgeschwächt. Auf der Empfangsseite werden die Empfänger mit einem Entzerrungsfilter versehen, welches die erforderlichen relativen Pegel zwischen den verschiedenen Frequenzen in der ursprünglichen Weise wiederherstellt.

Dieses Verfahren weist einen doppelten Nachteil auf: Einerseits hat es eine Verringerung der Modulationskapazität für die frequenzhöheren Komponenten zur Folge, andererseits ruft es eine Vergrößerung der für die Übertragung der modulierten Welle erforderlichen Bandbreite hervor. Wenn der Modulationsindex gering ist, ist diese Bandbreitenvergrößerung sehr beträchtlich; ferner begrenzt sie praktisch den Grad der anwendbaren Vorverzerrung sowie die maximale für die frequenzhöheren Komponenten der Modulation zulässige Amplitude.

Die Erfindung bezweckt, im Fall einer Frequenzmodulation mit geringem Modulationsindex eine Verbesserung des Rauschabstandes beim Empfang ohne die zuvor genannten Nachteile zu erreichen.

Gemäß der Erfindung enthält der Sender hinter dem Frequenzmodulator ein Codierungsfilter, das die mittleren Frequenzen stärker als die seitlichen Frequenzen des Spektrums der modulierten Welle dämpft; der Empfänger enthält vor dem Demodulator ein Element, dessen Amplituden-Frequenz-Kennlinie in dem Bereich der nutzbaren Frequenzen zu der Kennlinie des Filters im Sender invers ist und so die entsprechenden Pegel der Spektralkomponenten der modulierten Welle wiederherstellt.

Es ist zu bemerken, daß die Verwendung eines Codierungsfilters und eines Decodierungsfilters mit Kennlinien der angegebenen Art bei einem amplitudenmodulierten Farbfernsehunterträger bereits bekannt ist.

Bei einer amplitudenmodulierten Welle ist dieses Verfahren dem bekannten Verfahren äquivalent, bei dem die höheren Frequenzen des Modulationssignals sendeseitig durch Vorverzerrung verstärkt werden und das entsprechende demodulierte Signal empfangsseitig wieder vorentzerrt wird (vorausgesetzt,

Anordnung zur Übertragung einer frequenzmoduliertenWelle

Anmelder:

Compagnie Francaise de Television, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

~ Als Erfinder benannt: . '
Henri de France,
Gerard Melchior, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 28. Oktober 1960 (842447)

daß bei diesem Verfahren keine Ubermodulation stattfindet und empfangsseitig keine Synchrondemodulation angewendet wird). Insbesondere kann man sowohl bei Verwendung eines Codierungsfilters für die modulierte Welle als auch bei Verwendung eines Vorverzerrungsfilters für das Modulationssignal jeweils genau das* gleiche endgültige Spektrum der modulierten Welle erhalten. Die Verbesserung des Rauschabstandes ist daher in beiden Fällen gleich, und die Bandbreite des modulierten Signals wird nicht beeinflußt.

Bei der Frequenzmodulation trifft dies nicht zu, da hier das Spektrum der modulierten Welle nicht in gleicher Weise wie bei der Amplitudenmodulation von dem Modulationssignal abhängt. Wie experimenteil festgestellt wurde, ergibt die erfindungsgemäße Verwendung eines Codierungsfilters für die frequenzmodulierte Welle auf der Sendeseite und eines entsprechenden Decodierungsfilters für die frequenzmodulierte Welle auf der Empfangsseite das überraschende Ergebnis, daß ohne Vergrößerung der Bandbreite ein besserer Rauschabstand erhalten wird als bei einer sendeseitigen Vorverzerrung des Modulationssignals mit entsprechender Vorentzerrung des demodulierten Signals auf der Empfangsseite, die im Fall der Frequenzmodulation stets eine Vergrößerung der erforderlichen Bandbreite des Übertragungskanals zur Folge hat.

609 560/192

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher Erstens erleidet die zulässige Amplitude für die

erläutert. Darin zeigt höherfrequenten Komponenten des Modulations-

Fig. 1 die Kennlinie eines sendeseitig verwende- signals keine Verminderung;

ten Codierungsfilters, zweitens ist bei gleicher Verzerrung des endgülti-

Fig. 2 die Kennlinie des Decodierungsfilters, das 5 gen Signals eine Vergrößerung der Bandbreite, die

in Verbindung mit dem Codierungsfilter zu verwen- für die Übertragung des frequenzmodulierten Signals

den ist, dessen· Kennlinie in Fi g. 1 dargestellt ist, vorgesehen ist, in bezug auf die entsprechende Band-

Fig. 3 die Blockschaltbilder für eine Anordnung breite bei einer Übertragung ohne Veränderung der zur Übertragung von Signalen durch eine frequenz- relativen Pegel der-Spektralkomponenten nicht notmodulierte Trägerwelle mit einer Sende- und Emp- io wendig.

fangsstelle, die die erfindungsgemäße Anordnung Die erfindungsgemäße Anordnung kann also ententhalten, und . weder in vorteilhafter Weise dazu angewendet wer-

Fig. 4 die Blockschaltbilder eines Sendekanals den, bei gleicher Sendeleistung eine Verbesserung

und eines Empfangskanals mit der erfindungsgemä- des Rauschabstandes des Empfängers zu erzielen

ßen Anordnung für ein Farbfernsehübertragungs- 15 oder bei gleichem Rauschabstand Sendeleistung ein-

system, bei dem eine frequenzmodulierte Unter* zusparen,

trägerwelle verwendet wird. In beiden Fällen erfolgt dies ohne Vergrößerung

In Fig. 1 ist als Beispiel die Kennlinie eines der Bandbreite und ohne Verminderung des für die

JCodierungsfilters dargestellt, das beim Senden in dem höheren Modulationsfrequenzen zulässigen maxima-

nutzbaren Frequenzbereich verwendbar ist. Die Fre- 20 len Modulationsgrades.

quenzen sind auf der Abszisse aufgetragen, wobei Wie bereits angegeben worden ist, kann die erfin-

die Mittelfrequenz auf dem Schnittpunkt der x-Achse dungsgemäße Anordnung mit besonderem Vorteil

mit der y-Achse liegt, während die relativen Ampli- bei Frequenzmodulation mit geringem Modulations-

tuden auf der Ordinate aufgetragen sind. Die Fre- index verwendet werden. In' diesem" Fall, weist das

quenzen und die relativen Amplituden sind in einem 25 Spektrum der modulierten Welle vor dem Durch-

lineären Maßstab dargestellt. F₃ und F₄ geben die gang durch das Codierungsfilter einen zentralen Teil

Grenzfrequenzen des Spektrums der nicht vernach- mit starker Energiekonzentration auf. Dieser Teil,

lässigbaren Komponenten der modulierten Welle an. der dem Frequenzhubintervall entspricht, ist von

Die. Kennlinie des .Codierungsfilters, ist. so gewählt,. Seitenbändern umgeben, die verhältnismäßig aus-

daß die mittleren Frequenzen stärker als die seit- 30 gedehnt sind, aber einen sehr viel niedrigeren Ener-

lichen Frequenzen des Spektrums gedämpft werden. giepegel haben.

Ferner sind in der Darstellung die Frequenzen F₁ Dies ist unter anderem bei der Übertragung von

und F₂ angegeben, die den Grenzfrequenzen des videofrequenten Signalen durch eine frequenzmodu-

Frequenzhubs entsprechen. Es ist bekannt, daß bei lierte Höchstfrequenzwelle, beispielsweise mittels

einem geringen Modulationsindex das IntervallF₃-F₄ 35 Richtfunkverbindungen, der Fall. Es gilt in gleichem

beträchtlich über das Intervall F₁-F₂ hinausgeht. Maße für die Übertragung von Farbsignalen mittels

Vorzugsweise wird in diesem Fall die Filterkennlinie eines frequenzmodulierten Unterträgers bei Farb-

so gewählt, daß die Frequenzen des Intervalls F₁-F₂- fernsehsystemen.

mit einem Dämpfungsfaktor übertragen werden, der Diese beiden Fälle werden daher als Beispiele im

in diesem Intervall im wesentlichen konstant ist. 4° einzelnen erläutert.

F i g. 2 zeigt die Kennlinie des Decodierungsfilters, F i g. 3 bezieht sich auf die Übertragung von das dem zuvor beschriebenen Codierungsfilter zu- videofrequenten Signalen durch eine frequenzmoduzuordnen ist. Diese Kennlinie ist-.— wie schon er- lierte. Trägerwelle. Die darin dargestellte Sendestelle wähnt — zu der vorhergehenden in dem nutzbaren ist mit einer Videosignalquelle 1," einem Frequenz-Frequenzband invefs. 45 modulator 2, einem Codierungsfilter 3, einem Lei-Wenn eine Welle nacheinander durch das Codie- stungsverstärker 4 und einer Antenne 5 aufgebaut,
rungsfilter und durch das Decodierungsfilter hin- Die Empfangsstelle enthält in Hintereinanderdurchgeht, so werden offensichtlich die relativen schaltung eine Antenne 6, einen Verstärker 7, ein Pegel der verschiedenen Frequenzen des Spektrums Decodierungsfilter 8 und einen Demodulator 9 mit wiederhergestellt- Die Erfahrung hat gezeigt (wie 50 Ausgang 10.

auch durch theoretische Überlegungen bestätigt wor- Das Codierungsfilter 3 des Senders besitzt die in

den ist), daß durch die beschriebene Maßnahme bei Fig. 1 gezeigte Kennlinie, und das Decodierungs-

sonst gleichen· Verhältnissen das dem empfangenen filter 8 hat die Kennlinie von F i g. 2.

Signal anhaftende Rauschen — entweder Eigen- Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:

rauschen des Empfängers öder durch Störsignale bei 55 Die von der Videoquelle 1 gelieferten Signale bewir-

der Übertragung hervorgerufenes Rauschen — ver- ken eine Frequenzmodulation einer Höchstfrequenz-

mindert und folglich der Rauschabstand beim Emp- welle in dem Modulator 2. Die modulierte Welle

fang vergrößert wird. durchläuft das Codierungsfilter 3 und wird nach

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß das am Aus- Leistungsverstärkung in dem Verstärker 4 über die

gang des Codierungsfilters erhaltene Spektrum der ⁶° Antenne 5 ausgesendet.

modulierten Welle sich sehr stark gegenüber dem Beim Empfang wird die empfangene Welle nach

Spektrum unterscheiden kann, welches mit einer Verstärkung in dem Verstärker 7 dem Decodierungs-

Vorverzerrung und anschließender Modulation er- filier 8 zugeführt. An dessen Ausgang erhält man

halten wird. . eine modulierte Welle, deren Spektrum die gleichen

Die erfindungsgemäße Anordnung weist gegen- 65 relativen Pegel wie die am Ausgang des Modula-

über dem üblichen Verfahren mit Vorverzerrung und tors 2 erhaltene Welle aufweist. Diese Welle wird

anschließender Modulation die beiden wesentlichen in der Anordnung 9 demoduliert, und das video-

Vorteile auf: frequente Signal wird bei 10 abgenommen.

wird ein Videofarbsignal abgenommen, das eines von zwei sequentiell übertragenen Farbsignalen sein kann. Der Ausgang 11 .ist mit dem Eingang eines Frequenzmodulators 12 verbunden, auf den nacheinander ein 5 Codierungsfilter 13, eine Mischstufe 15 (deren einer Eingang mit dem Filter 13 verbunden ist), ein Sender 16 und eine Antenne 17 folgen. Der zweite Eingang der Mischstufe 15 ist an den Ausgang 23 der Videosignalquelle 14 angeschlossen.

Der Empfangskanal; enthalt in Hintereinanderschaltung eine Antenne 18, einen Empfänger 19 und eine Trennstufe 20 mit zwei Ausgängen. Der eine dieser Ausgänge ist an ein Decodierungsfilter 21 angeschlossen, während der andere zu einem Anschluß

Das Codierungsfilter 13 und das Filter 21 weisen zueinander inverse Kennlinien auf, die beispielsweise der Darstellung von Fi g. 1 und 2 entsprechen.

Beim Senden wird.mit dem am Ausgang 11 der Videosignalquelle 14 gelieferten Farbsignal in dem Modulator 12 ein Unterträge,r frequenzmoduliert. Die "dadurch erhaltene modulierte Welle wird der Codierungsanordnung 13 zugeleitet und gelangt von

Die Einfügung des Codierungsfilters und des Decodierungsfilters erlaubt insbesondere bei einer Übertragung mit Richtfunk entweder eine Vergrößerung der Reichweite oder eine Verbesserung des Rauschabstandes bei gegebener Sendeleistung und Bandbreite.

Es ist zu bemerken, daß die Codierungsfilterung auf der Sendeseite — vorausgesetzt, daß sie nach der Modulation durchgeführt wird — nicht notwendigerweise auf der Sendefrequenzebene erfolgen io muß. Sie kann auch bei einer beliebigen Zwischenfrequenz durchgeführt werden, falls der Sender mit Frequenzumsetzungen arbeitet.

Ebenso muß die Decodierung nicht notwendigerweise auf der Empfangsfrequenz oder auf der glei- 15 24 führt. Auf das Decodierungsfilter folgt ein Demochen Frequenz wie die Codierungsfilterung durchge- dulator 22. führt werden, sofern die Bedingung erfüllt ist, daß
sie vor der Demodulation erfolgt. Beispielsweise kann
die Codierungsfilterung bei der Übertragungsfrequenz
vorgenommen werden, während die Decodierungs- 20
filterung in einem Empfänger, der eine oder mehrere
Zwischenfrequenzstufen enthält, auf einer Zwischenfrequenz durchgeführt wird. In diesem Fall entspricht
die Kennlinie des Decodierungsfilters immer noch

dem inversen Verlauf der Kennlinie des Codierung?-, 35 da zur Mischstufe 15, in der sie mit dem am Ausfilters, jedoch mit einer FrequenzvefSchiebung,;;; gang 23 von der Videosignalquelle 14 gelieferten welche in den beiden Fällen die nutzbaren Frequenz- Helligkeitssignal gemischt wird. Das Ausgangssignal bereiche, die jeweils auf die entsprechenden Träger- der Mischstufe stellt das durch die Trägerwelle zu frequenzen zentriert sind, in Übereinstimmung bringt. . übertragende Signal dar, das dem Sender 16 zuge-

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Empfänger 30 führt wird, der von beliebiger Art sein kann, muß nicht unbedingt ein Decodierungsfilter enthalten. Beim Empfang wird die Trägerwelle in dem Emp-

Es genügt, den Frequenzgang der Hochfrequenz- fänger 19 empfangen und demoduliert. Das Ausoder Zwischenfrequenzverstärker so zu verändern, gangssignal dieses Empfängers wird der Trennstufe daß das Gesamtfrequenzverhalten vor der Demodu- 20 zugeführt, die an ihrem einen Ausgang 24 das lation mit dem Frequenzverhalten identisch ist, das 35 Helligkeitssignal und an ihrem anderen Ausgang den man durch Hinzufügen eines Filters erhalten würde. modulierten Unterträger abgibt. Dieser durchläuft Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei das Decodierungsfilter 21 und wird dann in dem einem aus einer Sende- und Empfangsstelle bestehen- 'Demodulator 22 demoduliert, worauf das Farbsignal den Farbfernsehübertragungssystem, bei dem gleich- am Ausgang 25 abgenommen werden kann. Die zeitig zwei Videosignale übertragen werden, von 40 Signale 24 und 25 werden dann in an sich bekannter denen das eine direkt die Trägerwelle moduliert, Weise zur Wiederherstellung des Farbbildes verwährend mit dem anderen ein Unterträger frequenz- wendet.

moduliert wird, der innerhalb des dem ersten Signal Auch hier kann die Decodierung (vor der Demoentsprechenden Frequenzbandes liegt. dulation) bei einer Frequenz erfolgen, die gegenüber

Die Verwendung eines solchen Unterträgers mit 45 derjenigen, bei der die Codierungsfilterung sendeden an sich bekannten Vorteilen ergibt andererseits seitig stattgefunden hat, unterschiedlich ist. Vorausden Nachteil, daß gewisse störende Effekte bei der setzung ist jedoch, daß das dem modulierten Unter-Bildwiedergabe auftreten. Insbesondere gilt dies bei träger entsprechende Frequenzspektrum zuvor von den Bildern von Einfarbenempfängern, die ein direkt dem Rest des Frequenzspektrums der Trägerwelle die Trägerwelle modulierendes Signal, beispielsweise 50 getrennt wird. Die Decodierungsfilterung kann auch ein Helligkeitssignal, zur Bildwiedergabe verwenden. hier, wie bei der zuvor beschriebenen Schaltung,

Wenn dieser Unterträger in bezug auf das direkt
übertragene Signal einen verhältnismäßig hohen
Pegel aufweist, kann das in dem Helligkeitssignal
erzeugte Nebensprechen sehr störend werden. Wenn 55
er dagegen einen zu kleinen Pegel aufweist, hat das
Signal einen zu geringen Rauschabstand und unterliegt ferner dem durch das vom Helligkeitssignal erzeugten Nebensprechen. Andererseits lassen Bandbreitenüberlegungen nicht zu, den verwendeten 60 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Ins-Frequenzhub zu vergrößern. Für diesen Fall ermög- besondere kann die erfindungsgemäße Anordnung licht nun die Anwendung der Lehre gemäß der Er- mit einer Vorverzerrung kombiniert werden. Ferner findung die Verminderung der Amplitude des Über- kann bei Vorhandensein einer Unterträgerwelle und trägers ohne Vergrößerung des Rauschens. einer Trägerwelle die erfindungsgemäße Maßnahme

Bei der Anordnung von F i g. 4 enthält der Sende- 65 bei beiden Trägerwellen angewendet werden, kanal eine Videosignalquelle 14, die an ihrem Die Erfindung ist auch für den Fall anwendbar,

Ausgang 23 ein Videosignal liefert, das ein Hellig- daß die Übertragung mit einem einzigen Seitenband keitssignal darstellt. An einem weiteren Ausgang 11 oder mit asymmetrischen Seitenbändern erfolgt. In

durch entsprechende Einstellung des Amplituden-Frequenzganges des ohnehin vorhandenen Verstärkers erfolgen.

Diese Anordnung erfordert offensichtlich keine Veränderung der Einfarbenempfänger, welche das Signal verwerten, mit dem die Trägerwelle direkt moduliert ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und

diesem Fall sind natürlich unter dem Ausdruck »mittlere Frequenzen« die in der Nähe der Trägerfrequenz liegenden Frequenzen und unter dem Ausdruck »seitlichen Frequenzen« die in dem beibehaltenen Spektrum bestehenden Seitenfrequenzen zu -verstehen.

Die Erfindung ist ferner nicht nur für eine Funkübertragung verwendbar. Die modulierte Welle kann beispielsweise ein Magnetaufzeichnungsgerät, insbesondere für Fernsehsignale, speisen. Bei der' Schaltung von Fig. 3 würde· dies bedeuten, daß die Sendeantenne 5 und die Empfangsantenne 6 durch -den Aufzeichnungskopf bzw. den Wiedergabekopf ■eines Magnetaufzeichnungsgeräts ersetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

= ' 1. Anordnung zur-Übertragung eines Signals mittels einer frequenzmoduHerten Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender ao hinter dem Frequenzmodulator ein Filter enthält, das die mittleren Frequenzen stärker als die seitlichen Frequenzen des Frequenzspektrums der vom Modulator gelieferten Welle dämpft, und daß der Empfänger vor dem Demodulator ein Element enthält, dessen Amplituden-Frequenz-Kennlinie in dem Bereich der nutzbaren Frequenzen zu der Kennlinie des Filters im Sender invers ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element im Empfänger ein Filter ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element im Empfänger ein Verstärker ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß die modulierte Welle mit einem geringen Modulationsindex frequenzmoduliert ist, und daß die von dem Filter des- Senders bewirkte Dämpfung in dem dem Frequenzhub entsprechenden Frequenzbereich verhältnismäßig konstant ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die modulierte Welle ein Unterträger in einem Farbfernsehsystem ist.

Hierzu !Blatt Zeichnungen

609 560/192 4.66 © Bundesdruckerei Berlin