DE1256709B - Verfahren zur Frequenzstabilisierung der Traeger durch Mituebertragen einer Steuerfrequenz in Traegerfrequenzsystemen - Google Patents

Description

DEUTSCHES VM9W> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT H04j

Deutsche Kl.: 21 a2 - 39/10

Nummer: 1 256 709

Aktenzeichen: St 22549 VIII a/21 a2

J 256 709 Anmeldetag: 17. August 1964

Auslegetag: 21. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Frequenzstabilisierung der Träger durch Mitübertragen einer Steuerfrequenz in Trägerfrequenzsystemen.

In der Trägerfrequenztechnik haben sich Systeme mit Trägerunterdrückung, insbesondere Einseitenband-Systeme allgemein durchgesetzt. Da hierbei der Nachtrichteninhalt ohne Träger in Form der Seitenbänder, insbesonders eines Seitenbandes übertragen wird, ist es notwendig, zur Demodulation den unterdrückten Träger wieder zuzusetzen. Diese zur Demodulation zugesetzten Träger müssen in der Frequenz mit den bei der aussendenden Endstelle zur Modulation verwendeten Trägern innerhalb sehr enger Grenzen übereinstimmen, da sonst eine Frequenzverschiebung der Nachricht erfolgt, was insbesonders bei über Trägerfrequenzkanäle betriebenen Wechselstrom Telegraphieeinrichtungen erhebliche Verzerrungen verursachen kann.

Zur Verringerung des Nebensprechens wird bei Zweidraht-Getrenntlage-Trägerfrequenzsystemen der Gruppentausch bei Zwischenverstärkerstellen eingesetzt. Hierbei wird z. B. bei einem Z-12-System das in der Frequenzlage 6... 54 kHz in Regellage ankommende Nachrichtenband der Ost-West-Richtung in das Frequenzband 60 ... 108 kHz in Kehrlage umgesetzt.

Ebenso erfolgt für die Ost-West-Richtung der entsprechende Umtausch. Für diesen Gruppentausch wird ein Gruppenträger von 114 kHz benötigt, dessen Frequenz ebenfalls aus den bereits geschilderten Gründen nur sehr geringe Abweichungen von dem Sollwert aufweisen darf.

Es werden deshalb in der Trägerfrequenztechnik die benötigten Trägerfrequenzen durch hochkonstante, quarzstabilisierte Generatoren erzeugt bzw. von der Frequenz eines solchen Generators durch Vervielfachung, Teilung und Mischung abgeleitet. Da auch diese Generatoren einen gewissen zeitlichen, wenn auch geringen Frequenzgang aufweisen, müssen sie von Zeit zu Zeit nachgeregelt werden. Hierzu ist es bekannt, von einer Endstelle aus einen Hilfspilot bzw. Meßfrequenzen dauernd oder zeitweise mitzuübertragen, mit Hilfe derer eine Einregelung der verschiedenen Trägerversorgungen erfolgen kann.

Als Auswirkung der durch die Transistorisierung von Trägerfrequenzanlagen sich ergebenden Raumverringerung neigt man in neuerer Zeit dazu, Zwischenverstärkerstellen grundsätzlich fernzuspeisen und unter der Erde zu verlegen. Eine solche Bauweise bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß man auch nur mit erheblich geringeren Schwankungen der Verfahren zur Frequenzstabilisierung der
Träger durch Mitübertragen einer Steuerfrequenz in Trägerfrequenzsystemen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Walter Zaiser, Stuttgart;

Dipl.-Ing. Hans Löffler, Ludwigsburg;

Dipl.-Phys. Ottomar Kolb, Stuttgart-Weilimdorf

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Umgebungstemperatur zu rechnen braucht. Zum Nachtrimmen eines Gruppenträgers in einer solchen unterirdischen Zwischenverstärkerstelle müßte diese aber freigelegt und geöffnet werden. Dieses ist nicht nur zeitraubend und schwierig, führt auch unvermeidlich zu Änderungen der Umgebungstemperatur und damit auch zu Änderungen der Frequenz des Gruppenträgers. Für solche Zwischenverstärkerstel-Ien wäre also eine automatische Frequenzkonstanthaltung des Gruppenträgers wünschenswert und brächte eine erhebliche Wartungsvereinfachung.

Aber auch für die Endstellen wäre eine automatische Frequenzkonstanthaltung von Vorteil. Das Nachtrimmen der Frequenz der Träger erfordert qualifiziertes Fachpersonal, wobei selbst in diesem Fall Einstellfehler nicht ausgeschlossen werden können. Besonders für einen Einsatz von Trägerfrequenzstrecken in unteren Netzebenen spielt diese Personalto frage eine beträchtliche Rolle.

Nun enthält die deutsche Patentschrift 956 521 die Lehre, von einer Endstelle aus die Trägergrundfrequenz oder ein Vielfaches hiervon als Steuerfrequenz zur anderen Endstelle mit zu übertragen. Hier wird dann die empfangene Trägergrundfrequenz bzw. bei Mitübertragung eines Vielfachen von ihr die durch Teilung wiedergewonnene Trägergrundfrequenz auch als Trägergrundfrequenz für die Trägererzeugung dieser Endstelle verwendet. Diese mitübertra- ;o gene Steuerfrequenz muß dazu außerhalb des Nutzbandes, jedoch innerhalb der Ubertragungsbandbreite der Ubertragungsstrecke liegen und darf keiner

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Frequenzumsetzung unterworfen werden. Hierdurch wird zusätzliche Übertragungsbandbreite benötigt, und es tritt unvermeidlich ein höherer Filteraufwand auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einmal die Nachteile einer manuellen Frequenznachstellung durch Mitübertragen einer Steuerfrequenz zu vermeiden, diese dabei aber so zu wählen, daß hierdurch praktisch kein erhöhter Filteraufwand und keine größere Übertragungsbandbreite benötigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Frequenzstabilisierung der Träger durch Mitübertragung einer Steuerfrequenz in Trägerfrequenzsystemen eingesetzt und die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Systemen mit Trägerunterdrückung, insbesondere bei Einseitenbandsystemen in einer der Endstellen, dem ausgesendeten Gruppenband in der Aufbaugruppenlage als Steuerfrequenz ein Frequenzpilot in einer Frequenzlage, die den Eck- oder Kanalnullfrequenzen, vorzugsweise jedoch den Eckfrequenzen, die nicht gleichzeitig Kanalnullfrequenzen sind, entspricht, zugesetzt wird, daß ferner in den Zwischenverstärkerstellen aus dem empfangenen Frequenzpiloten der Träger für den Gruppentausch abgeleitet bzw. durch ihn ein selbständiger Trägergenerator synchronisiert oder nachgeregelt wird, daß schließlich in der anderen Endstelle aus dem empfangenen Frequenzpiloten die benötigten Trägerfrequenzen entweder direkt abgeleitet bzw. durch ihn ein selbständiger Trägergrundgenerator synchronisiert oder nachgeregelt wird.

In weiterer Fortbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, diesen Frequenzpiloten gleichzeitig auch als Piloten für die Pegelregelung zu verwenden.

Es ist an sich bekannt, einen Generator mit einer Normalfrequenz zu synchronisieren bzw. aus einer Normalfrequenz eine andere durch Vervielfachen, Teilen und Mischen abzuleiten. Diese Maßnahmen sind auch bei Trägerfrequenzgeräten zur Trägererzeugung in den Endstellen seit langem üblich, wobei aus der Frequenz eines Grundgenerators üblicherweise durch Vervielfachen, Teilen und Mischen, seltener durch Synchronisieren, auf Oberwellen des Grundgenerators die benötigten Trägerfrequenzen erzeugt werden.

Es ist ebenfalls bekannt, in ein Primärgruppenband in der Sendestelle eine Pilotfrequenz einzufügen, deren empfangener Pegel als Maß für Dämpfungsänderungen der Strecke und Verstärkungsänderungen der Verstärker überwacht wird und dessen Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert zur automatischen Pegelregulierung dient. Als Frequenz für diesen Pegelüberwachungspiloten dient die Frequenz 84,08 bzw. 84,14 kHz, also eine Frequenz, die innerhalb des Primärgruppenbandes 60 ... 108 kHz liegt, aber weder Eckfrequenz noch Kanalnullfrequenz ist.

Die Erfindung soll am Beispiel eines Zweidraht-Getrenntlage-Trägerfrequenzsystems der Z-12-Type mit Hilfe der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigen hierbei

Fig. 1 a bis Id ein solches Trägerfrequenzsystem gemäß dem bereits abgehandelten Stand der Technik,

Fig. 2a bis 2d die erfindungsgemäße Ausbildung dieses Trägerfrequenzsystems,

F i g. 3 ein Frequenzschema der Sendeseite,

F i g. 4 Prinzipschaltbilder von Zwischenverstärkerstellen mit Gruppentausch gemäß der Erfindung,

Fig. 5 zwei Beispiele für eine von 60 auf 54 kHz umschaltbare Erzeugung des 114-kHz-Trägers für eine vom A- auf den B-Typ umschaltbare Zwischenverstärkerstelle,

Fig. 6 die Ableitung der benötigten Träger aus dem mitübertragenen Hilfspiloten bei der synchronisierten Endstelle.

Fig. la zeigt ein zum Stand der Technik gehöriges Zweidraht-Getrenntlage-Trägerfrequenzsystem der Z-12-Type. Von einer »West«-Endstelle W wird in Ostrichtung eine Zwölfkanalgruppe in der Frequenzlage 6 ... 54 kHz übertragen, wobei die Kanäle in dieser Gruppe Regellage aufweisen.

In einer Zwischenverstärkerstation RSt findet Gruppentausch statt, und das ankommende Gruppenband 6 ... 54 kHz wird in die Frequenzlage 60 ... 108 kHz mit Kehrlage der Kanäle umgesetzt und zur »Ost«-EndsteIle E übertragen. Entsprechend findet ebenfalls die Übertragung in der Ost-West-Richtung von der Endstelle E zur Endstelle W statt. In den Fig. Ib und 1 d sind zwei der üblichen Trägererzeugungseinrichtungen skizziert.

In Fig. Ib werden die benötigten Träger von einem hochstabilisierten 4-kHz-Generator abgeleitet, während nach Fig. Id hierzu ein hochstabilisierter 1,2-MHz-Generator verwendet wird. Vor- und Nachteile beider Arten sind hinreichend bekannt. Für den Aufbau des zur Aussendung gelangenden Gruppenbandes kann Fig. 3 zur Erläuterung dienen, wenn in dieser Figur zunächst die Pilotfrequenzen 60 und 54 kHz nicht berücksichtigt werden. Fig. Ic zeigt nun eine Zwischenverstärkerstelle mit Gruppentausch. Das von der West-Endstelle W ankommende Gruppenband 6 ... 54 kHz in Regellage wird mit Hilfe des Trägers 114 kHz in die Frequenzlage 60 ... 108 kHz in Kehrlage umgesetzt und zur Ost-Endstelle ausgesendet. Die Technik des Gruppentausches ist so bekannt, daß eine genauere Beschreibung der Fi g. Ib sich deshalb erübrigt.

Fig. 2a bis 2d und Fig. 3 zeigen nun das bisher beschriebene Trägerfrequenzsystem unter Anwendung der Lehren der Erfindung. Hierbei soll W die West-Endstelle sein, von der aus alle weiteren benötigten Träger in ihrer Frequenz stabilisiert werden. Hierzu wird außer den üblichen Trägern 12, 16, 20, 84, 96, 108, 120 und 114 kHz noch eine Pilotfrequenz 60 kHz von der Frequenz des hochstabilisierten Grundgenerators, z. B. 1,2MHz, wie in Fig. 2b dargestellt, oder 4 kHz abgeleitet. Dieser 60-kHz-Pilot wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich, der Grundgruppe 60 ... 108 kHz zugeführt. Nach Umsetzung der Grundgruppe in das Band 6 ... 54 kHz erhält dieser Pilot die Frequenzlage 54 kHz. In der Zwischenverstärkerstelle (Fig. 2c) wird aus dem ankommenden Gruppenband die Pilotfrequenz 54 kHz ausgesiebt und von ihr der zum Gruppentausch benötigte Träger 114 kHz abgeleitet. Mit Hilfe dieses Trägers wird das von der West-Endstelle W empfangene Gruppenband 6 ... 54 kHz in die Frequenzlage 60 .. . 108 kHz umgesetzt, wobei der empfangene Pilot 54 kHz durch die Umsetzung die Frequenz 60 kHz erhält.

In der Ost-Endstelle E wird diese Pilotfrequenz 60 kHz dann ausgesiebt und aus ihr die benötigten Trägerfrequenzen entweder direkt abgeleitet oder es wird ein in der Ost-Endstelle vorhandener Grundgenerator durch Frequenzvergleich mit der Pilotfrequenz nachgeregelt.

Claims (1)

Obwohl für die Ost-West-Richtung eine solche Pilotfrequenz zur Trägerstabilisierung nicht benötigt wird, so kann ihre Aussendung zu Überwachungszwecken vorteilhaft sein, da sich in der West-Endstelle W dann durch Vergleich des zugesetzten Piloten mit dem empfangenen in einfacher Weise die ordnungsgemäße Funktion der Trägerstabilisierung überprüfen läßt. In dem bisherigen Beispiel wurden als Pilotfrequenz zur Frequenzstabilisierung die Frequenzen 60 und 54 kHz gewählt. Diese beiden Frequenzen haben den Vorteil, daß sie nicht gleichzeitig Nullfrequenzen, also nicht wertgleich mit den Frequenzen des unterdrückten Kanalträgers sind und so nicht durch etwaige Trägerreste beeinflußt werden. Es können hierfür aber auch das andere Eckfrequenzpaar 108 und 6 kHz gewählt werden, das aber gleichzeitig Nullfrequenz ist, oder andere entsprechende Nullfrequenzpaare, z. B. 76 und 38 kHz usw. Maßgebend für die Wahl der Pilotfrequenzen ist auch die Frage, ob sich aus der gewählten Fre- so quenz in einfacher Weise in der Zwischenverstärkerstation der zum Gruppentausch benötigte Träger von 114 kHz ableiten läßt bzw. ob sich mit Hilfe der empfangenen Pilotfrequenz in der synchronisierten Endstelle die benötigten Träger einfach ableiten lassen oder der dort vorhandene Grundgenerator einfach nachregeln läßt. In der Fig. 4 sind nun je zwei Beispiele für das Ableiten des 114-kHz-Trägers für den Gruppentausch in einer Zwischenverstärkerstelle aus den Pilotfrequenzen 60 bzw. 54 kHz dargestellt. Hierbei zeigen die Beispiele A1... A 2 die Ableitung des 114-kHz-Trägers aus 60 kHz und B1... B2 die aus 54 kHz. Allen vier Beispielen gemeinsam ist, daß das umzusetzende Gruppenband über eine aus Hoch- und Tiefpaß bestehende Richtungsweiche einem Verstärkungsregler mit nachgeschaltetem Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgang einerseits mit einem Modler, andererseits mit einem Bandpaß zum Aussieben der Pilotfrequenz verbunden ist. Aus dieser Pilotfrequenz wird dann in unterschiedlicher, später beschriebener Weise die Trägerfrequenz 114 kHz abgeleitet, die nach Siebung in einem Bandpaß und Verstärkung dem anderen Eingang des Modlers zugeführt wird, dessen Ausgang über einen Bandpaß das umgesetzte Gruppenband entnommen und nach Verstärkung über eine Richtungsweiche auf die Übertragungsleitung gegeben wird. Beim Beispiel A1 wird die Pilotfrequenz 60 kHz nach der Aussiebung mittels eines Bandfilters verstärkt und dem einen Eingang einer ersten ModIers zugeführt, an dessen anderem Eingang die um den Faktor 10 geteilte Pilotfrequenz anliegt. Am Ausgang dieses Modlers wird die Differenzfrequenz 54 kHz mittels eines Bandfilters entnommen und dem Eingang eines zweiten Modlers zugeführt, an dessen zweitem Eingang die Pilotfrequenz 60 kHz liegt, so daß dem Ausgang dieses zweiten Modlers die Frequenz 114 kHz als Summenfrequenz entnommen werden kann. Beispiel A2 zeigt eine Modifikation der Anordnung A1, derart, daß die Frequenz 54 kHz aus der Frequenz 60 kHz nach dem Prinzip der Rückmischung gewonnen wird. In der Trägerfrequenztechnik ist es üblich, die Zwischenverstärkerstellen zwischen den beiden möglichen Lagen des ankommenden Gruppenbandes (6 ... 54 bzw. 60 . . . 108 kHz) umschaltbar zu machen. Entsprechend muß also der Gruppenträger 114 kHz von der Pilotfrequenz 54 bzw. 60 kHz abgeleitet werden. Fig. 5 zeigt nun eine derartige umschaltbare Erzeugung des Gruppenträgers 114 kHz. Hierbei wird, wie in Fig. 5a dargestellt, die Anordnung A 1 der F i g. 4 durch Umschaltung in die Anordnung B1, bzw. die Anordnung A2 in die Anordnung B 2 übergeführt. Falls die Forderung gestellt wird, daß die Anlage auch nach Ausfall der Pilotfrequenz weiterhin in Betrieb bleibt, so kann mit Hilfe der aus der Pilotfrequenz abgeleiteten Frequenz in der Zwischenverstärkerstelle auch ein 114-kHz-Generator synchronisiert werden, der dann nach Ausfall der Pilotfrequenz frei weiterschwingt. F i g. 6 zeigt nun ein Beispiel für die Frequenzstabilisierung der Träger in der anderen (Ost-)Endstelle E. Und zwar zeigt Fig. 6a eine automatische Nachregelung der Frequenz eines 1,2-MHz-Generators, von dem dann durch Teilung die Grundfrequenz 4 kHz abgeleitet wird, aus der dann in an sich bekannter Weise die übrigen benötigten Kanal-, Vorgruppen- und Gruppenträger erzeugt werden, während in Fig. 6b die direkte Ableitung der Grundfrequenz 4 kHz aus der Pilotfrequenz 60 kHz dargestellt ist. Während im letzten Fall von dem aus dem empfangenen Gruppenband 60 .. . 108 kHz ausgesiebten 60-kHz-Pilot durch Teilung 5:1 und 3:1 die Grundfrequenz direkt erhalten wird, wird in der Anordnung nach Fig. 6a die in einem quarzstabilisierten Generator erzeugte Frequenz 1,2 MHz mittels zweier Teiler 4:1 und 5:1 auf 60 kHz heruntergeteilt. Diese 60 kHz werden in einem Phasendiskriminator mit der empfangenen Pilotfrequenz 60 kHz verglichen. Dieser Diskriminator liefert bei Abweichungen eine Regelspannung AFC, die zur Nachregelung des 1,2-MHz-Generators verwendet wird. Die Weiterverarbeitung der so stabilisierten 60-kHz-Frequenz erfolgt entsprechend der Anordnung nach Fig. 6b. Für welche der beiden Anordnungen, die natürlich nur ein Beispiel von vielen möglichen ähnlichen Teilerschaltungen darstellen, man sich entscheiden wird, hängt davon ab, ob die Forderung gestellt ist, daß auch bei Ausfall des 60-kHz-Piloten die Trägerversorgung weiterarbeiten soll, oder ob hierauf verzichtet werden kann. Daß der gemäß der Erfindung zur Frequenzstabilisierung dienende Pilot gleichzeitig auch zur automatischen Pegelregelung eingesetzt werden kann, braucht wohl nicht besonders ausgeführt zu werden. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Frequenzstabilisierung der Träger durch Mitübertragen einer Steuerfrequenz in Trägerfrequenzsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Systemen mit Trägerunterdrückung, insbesondere bei Einseitenbandsystemen in einer der Endstellen (W bzw. E) dem ausgesendeten Gruppenband in der Aufbaugruppenlage als Steuerfrequenz ein Frequenzpilot in einer Frequenzlage, die den Eck- oder Kanalnullfrequenzen, vorzugsweise jedoch den Eckfrequenzen, die nicht gleichzeitig Kanalnullfrequenzen sind, entspricht, zugesetzt wird, daß ferner in den Zwischenverstärkerstellen (RSt) aus