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Schaltung zur empfängerseitigen Rückgewinnung des Trägers von nach
dem Restseitenbandverfahren modulierten elektrischen Hochfrequenzschwingungen Die
Erfindung betrifft eine Schaltung zur empfängerseitigen Rückgewinnung des Trägers
von nach dem Restseitenbandverfahren modulierten elektrischen Hochfrequenzschwingungen,
bei der die empfangene Schwingung dem einen Eingang eines ersten Modulators zugeführt
ist, dessen Ausgang über ein Filter mit dem einen Eingang eines zweiten Modulators
verbunden ist, dessen Ausgang über ein Filter mit dem anderen Eingang des ersten
Modulators verbunden ist, und bei der die empfangene Schwingung außerdem dem anderen
Eingang des zweiten Modulators zugeführt ist.
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Es ist bekannt, daß bei der übertragung amplitudenmodulierter Schwingungen
die Sendeleistung wesentlich besser dadurch ausgenutzt werden kann, daß der Träger
nicht ausgestrahlt wird. Zur Demodulation muß der Träger am Empfänger allerdings
wieder in der richtigen Phasenlage zugesetzt werden, was jedoch mit einigen Schwierigkeiten
verbunden ist. Um nichtlineare Verzerrungen bei - der Demodulation zu vermeiden,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Träger aus den empfangenen Signalen zurückzugewinnen.
Es ist weiter bekannt, daß die Sendeleistung und auch die zur übertragung erforderliche
Bandbreite des übertragungskanals wesentlich vermindert werden kann, wenn von den
bei der Modulation auftretenden beiden Seitenbändem nur eines ausgestrahlt wird.
Um die Vorteile der Trägerrückgewinnung aus den empfangenen Signalen ausnutzen zu
können, findet in letzter Zeit ein Restseitenbandverfahren stärkere Anwendung, bei
dem als Abart des Einseitenbandverfahrens zusätzlich zu dem einen Seitenband ein
kleiner, dem Träger benachbarter Teil des zweiten Seitenbandes gesendet wird.
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Nach der französischen Patentschrift 803 109 ist es bekannt,
in einer nach diesem Verfahren arbeitenden Empfangssehaltung einen ersten Modulator
sowie einen auf diesen rückgeführten zweiten Modulator vorzusehen. Nachteilig bei
dieser Anordnung ist jedoch, daß dem zweiten Modulator die gesamte empfangene Hochfrequenz
zugeführt wird. Dadurch entsteht an dessen Ausgang ein sehr reiches Gemisch mit
unerwünschten Modulationsprodukten. Die gewünschte deutliche Anhebung der Trägerfrequenz
unter gleichzeitiger Ausscheidung unerwünschter Frequenzen tritt nicht auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zur Trägerrückgewinnung
bei der übertragung von Signalen nach dem Restseitenbandverfahren anzugeben, die
die genannten Nachteile ' der bekannten Schaltung vermeidet, nichtlineare
Verzerrungen weitgehend ausschaltet, praktisch rauschfrei arbeitet und sich mit
verhältnismäßig geringem Geräteaufwand verwirklichen läßt.
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- Dies wird für'eine eingangs erwähnte Schaltung erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß dem anderen Eingang des zweiten Modulators ein Filter mit einem
zum senderseitigen Restseitenbandfilter komplementären Dämpfungsverlauf vorgeschaltet
ist und daß das zwischen dem Ausgang des ersten Demodulators und dem einen Eingang
des zweiten Modulators liegende Filter einen Dämpfungsverlauf aufweist, der dem
des senderseitigen Restseitenbandfilters gleicht.
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Die Schaltung -gemäß der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen
im einzelnen erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung arbeitenden Empfängers, F i g. 2 Frequenzspektren
an verschiedenen Stellen des Empfängers, F i g. 3 das Frequenzspektrum des
Signals am Ausgang des ersten Begrenzers und F i g. 4 den Phasenverlauf des
ersten und zweiten Filters.
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Das in F i g. 1 gezeigte Blockdiagramm des Empfängers umfaßt
einen ersten Gegentaktmodulator 1,
der als Demodulator arbeitet und auf seinem
Eingang la die Signale von der übertragungsleitung L empfängt.
über
den zweiten Eingang 1 b werden dem Modulator die rückgewonnenen Signale zugeführt,
wie es später beschrieben wird.
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Ferner umfaßt die Schaltung ein Tiefpaßfilter (drittes Filter) 2,
das mit dem Ausgang des ersten Gegentaktmodulators 1 verbunden ist. Schaltung
3 überführt die Ausgangssignale des Tiefpaßfilters 2 in Rechtecksignale,
welche zur Weiterverarbeitung an der Klemme 3 a zur Verfügung stehen. Ein
zweites Filter (Tiefpaß) 4 ist dem Eingang des Filters 2 parallel geschaltet. Ferner
enthält der Empfänger ein erstes Filter (Hochpaß) 5, dessen Dämpfungsverlauf
komplementär zu demjenigen des Restseitenbandfilters auf der Senderseite gewählt
ist. Das bedeutet, daß die Charakteristik in bezug auf die Trägerfrequenz spiegelbildlich
zu derjenigen des senderseitigen Restseitenbandfilters sein muß. Ein erster Begrenzer
6
begrenzt die vom ersten Filter 5 kommenden Signale. Ein zweiter Gegentaktmodulator
7 bekommt über einen seiner Eingänge 7 a. die vom zweiten Filter 4
kommenden Signale zugeführt und über den zweiten Eingang 7 b die Ausgangssignale
des ersten Begrenzers 6. Ein auf die Trägerfrequenz abgestimmter Bandpaß
8 erhält die Ausgangssignale des zweiten Gegentaktmodulators 7. Ein
nachgeschalteter zweiter Begrenzer 9 begrenzt die Ausgangssignale des Bandpasses
8 auf einen konstanten Spannungspegel. Die Ausgangssignale des zweiten Begrenzers
9 werden dem Eingang 1 b des ersten Gegentaktmodulators
1
zugeführt, wo sie zur Demodulation der Eingangssignale benutzt werden.
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In F i g. 2 sind die Frequenzspektra der verschiedenen Filter
sowie das Frequenzspektrum an verschiedenen Punkten der Schaltung dargestellt. Als
Trägerfrequenz sei 2400 Hz gewählt und als Bandbreite der modulierten Signale auf
der Senderseite 1800 Hz (das entspricht einer übertragungsgeschwindigkeit
von 3000 Baud). Es sei bemerkt, daß alle genannten Zahlenwerte nur Ausführungsbeispiele
darstellen.
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F 1 aus F i g. 2 stellt das Frequenzspektrum
des Restseitenbandfilters am Sender dar und F2 den Verlauf des Komplementärfilters
5 im Empfänger. Das aus beiden Kurven resultierende Frequenzspektrum wird
durch die Kurve F dargestellt, die zu der als vertikale Linie dargestellten Trägerfrequenz
symmetrisch ist.
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Die Kurve S stellt das von dem senderseitigen Modulator abgegebene
Signal dar. Kurve L repräsentiert den von dem übertragungskanal übertragenen Frequenzbereich
(nach Passieren des senderseitigen Restseitenbandfilters). Die Kurve L stellt gleichzeitig
das am Eingang des Empfängers auftretende Spektrum dar, wenn das Rauschen unberücksichtigt
bleibt. Nach Durchlaufen des ersten Filters 5 hat das Signal die durch die
Kurve A angedeutete Form. Die Kurven S und F sowie die Kurve
A sind symmetrisch in bezug auf die Trägerfrequenz.
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Am Ausgang des ersten Begrenzers 6 erscheint das Ausgangssignal
des ersten Filters 5 verzerrt, und zwar erscheinen ungeradzahlige Harmonische.
Das sich bildende Frequenzspektrum wird durch Kurve B in F i g. 3 dargestellt.
Dabei entspricht der Frequenzmaßstab nicht demjenigen aus F i g. 2. In der
Nähe der Trägerfrequenz ist die Frequenzverteilung weiterhin symmetrisch.
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Die in F i g. 2 gezeigte Kurve C zeigt den Frequenzverlauf
nach dem Demodulationsvorgang des Eingangssignals im ersten.Gegentaktrnodulator
1. Wegen der ungeradzahligen Harmonischen der Trägerfrequenz, die in dem
Signal am Eingang 1 b des ersten Modulators enthalten sind, umfaßt das Frequenzspektrum
an dieser Stelle zusätzlich die Frequenzen 0
bis 1800 Hz, die sich
als Produkt aus Eingangssignal und Trägerfrequenz ergeben, sowie aus höheren Frequenzen,
die sich als Produkt von Eingangssignal mit den genannten Harmonischen ergeben.
Diese Frequenzen sowie die Frequenzen oberhalb 1800 Elz werden vom zweiten
Filter 4 unterdrückt.
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Das zweite Filter 4 dient zwei getrennten Aufgaben. Es soll das Rauschen
vermindern sowie unerwünschte Modulationsprodukte unterdrücken. Ferner soll es diejenigen
Frequenzkomponenten am Ausgang des zweiten Gegentaktmodulators 7, die der
Trägerfrequenz entsprechen, verstärken.
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Das erste Ziel wird dadurch erreicht, daß die obere Grenzfrequenz
des zweiten Filters 4 um einen Betrag, der etwas größer als die Bandbreite des Restseitenbandes
ist, heraufgesetzt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei die Bandbreite
500 Hz. Die obere Grenzfrequenz kann bei 550 Hz angenommen werden.
Bei Benutzung eines einstufigen Filters mit dieser Grenzfrequenz (gemeint ist der
3-db-Abfall bei dieser Frequenz) erscheint am Ausgang des zweiten Filters 4 ein
Signal, das durch die Kurve D dargestellt wird.
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Das zweite Ziel wird dadurch erreicht, daß als Phasenverlauf des zweiten
Filters 4 genau derjenige des Komplementärfilters 5 gewählt wird, wobei allerdings
die Charakteristik um den Betrag der Trägerfrequenz verschoben ist. Es seien wo
die der Frequenz f entsprechende Phase, (01 die einer bestimmten Modulationsfrequenz
entsprechende Phase, A (w) die Amplitude des Restseitenbandfilters
irn Sender, wobei der Phasenverlauf innerhalb des Filters als linear angenommen
sei und eine eventuell auftretende Phasenverzögerung in der folgenden Betrachtung
vernachlässigt werden soll, 0 (w) der Phasenverlauf des Komplementärfilters5
auf der Empfängerseite. Das am Empfänger ankommende Signal habe die Form: VL
= A (wo + col) - cos (wo + w1)
t
+ A (wo - w1) - cos (wo - col)
Die Charakteristik des ersten Filters 5 ist derart, daß für eine Phase (wo
+ wl) die Amplitude A (wo - ü.)1) ist und für die Phase
(co col) die Amplitude A
«00 + w1), Das am Ausgang des ersten Filters
5 auftretende Signal VA hat dann die Form VA = A (wo
+ a» - A (wo - w1) - VA
V'A
sei die Summe: Y'A = cos [(wo + wl) t (wo + w1)] + cos
[(wo + (01) t + 0 (wo - w,).
Für den Fall,
daß der Phasenverlauf des ersten Filters 5 in der Nähe der Trägerfrequenz
angenähert linear ist, gilt: 0 (oio + «)1) = 0 (WO)
+ A (P, 0 (c00 - (91) = (» (0)0) - A 0
Somit
wird: VA = cos [(COO + 0)1) t (0)0) +
+
cos (Wo - 0)1) t + 0 (OJO) - A 0]
Das Modulationssignal
V, des zweiten Filters 4 hat die Form: VO = cos (W.t + 0',),
worin
-»" die Phasenverschiebung bedeutet, die das zweite Filter 4 bei der Frequenz co.
verursacht.
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Bei Vernachlässigung der Wirkung des ersten Begrenzers 6 sei
angenommen, daß der zweite Gegentaktmodulator 7 die Ausgangsspannung VB habe.
Die Komponente VD hat fär die Frequenz fo die Form: cos [(0 ot+
0 (Wo) +A 0 -01] + cos [wt + 0 (coo)
-A 0 + 01]
= 2 cos coot + 0 (600) - cos
(A 0 - 0')
Dieses Produkt hat ein Maximum für AO = 013
d. h. wenn die durch das zweite Filter 4 verursachte Phasenverschiebung für
eine Frequenz f, gleich ist dem Phasenunterschied zwischen der von dem Filter
5 für die Frequenzen f. + fl und f. entstehende Phasenverschiebung.
Die Bedingung ist also erfüllt, wenn der Phasenverlauf des zweiten Filters 4 die
gleiche Form hat wie derjenige des ersten Filters 5
bei einer Frequenzverschiebung
um f. und einer beliebigen Phasenverschiebung.
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In F i g. 4 ist unter Ziffer 4 der Phasenverlauf des zweiten
Filters 4 gezeigt, unter Ziffer 5 dagegen derjenige des ersten Filters
5. Die Kurve 5 kann in vertikaler Richtung beliebig verschoben werden,
ohne daß die Arbeitsweise der Anordnung beeinflußt wird.
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Ferner ist aus der letzten Gleichung zu erkennen, daß sich auch dann
eine saubere Demodulation ergibt, wenn zwischen dem Ausgang des Modulators
7
und dem Eingang des Modulators 1 eine Phasenverschiebung
- 0 (co.) auftritt.