DE1462403A1

DE1462403A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ermitteln von Phasen- bzw. Frequenzverschiebungen,insbesondere fuer Traegerfrequenz-Telegrafenanlagen

Info

Publication number: DE1462403A1
Application number: DE19661462403
Authority: DE
Inventors: Galpin Robert Keith Portway
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1965-02-04
Filing date: 1966-02-03
Publication date: 1968-12-19
Also published as: GB1127451A

Description

PATENTANWALT *

DiPL-ING. ERICH SCHUBERT ^TeIefon:0271)32409

Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen Postecheckkonten: Köln 100931, Essen 20362 Bankkonten: Deutsche Bank AG.,

Ab», i Patentanwalt Dipl.-Ina. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Strafe 227 Filialen Siegen u Oberhausen (RhId )

Postfach 325

66 019 Kü/^Uchm 2. Febr. 1966

■.if . ■ .

Firma ASSOCIATED ELECTIiICAL INDUSTRIES LIMITED,

33 Grosvenor Place, L ο η'd ο η, SW1, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 4 895/65 vom 4. Febr. 1965 beansprucht.

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ermitteln von Phasen- bzw. Frequenzverschiebungen, insbesondere für Trägeri'requenz-Telegrafenanlagen

Die Erfingung bezieht sich auf Trägerfrequenz-Telegrafenanlagen und insbesondere auf Frequenzverschiebungs-Ermittlungsschaltungen /frequency-shift detection circuits/, wie sie in solchen Anlagen für die Ermittlung oder Feststellung der benötigten Verschiebungsfrequenzen von empfangenen Frequenzsignalen her verwendet werden können«

BAD

Zwei Grundverfahren der Frequenzverschiebungsermittlung
sind zur Zeit bekannt, ^iese sind:

1) Schmalband-Frequenzfilter-Trennung von Audio- bzw.
Hör- oder Schall frequenztönen, welche sich aus der Ermittlung oder Auswertung von zwei ßadiofrequenzsignalen ergibt;

2) die Verwendung eines -üiskrirtiinators, wie er bei der
Frequenzmodulationsermittlung ben_utzt wird, und zwar
entweder bei einer Zwischenfrequenz oder bei einer Höroder Schallfrequenz (Audiofrequenz).

Das erste dieser beiden Verfahren ist einfacher! doch
hat es den Nachteil, daß es eine hohe Frequenzstabilität erfordert, und zwar wegen der kleinen bzw. schmalen Bandbreite
der Schallfrequenzfilter. Die für das zweite Verfahren erforderliche Frequenzstabilität ist nicht so kritisch wie für das erste Verfahren; doch hat dieses zweite Verfunren den Nachteil, daß es für die Einführung oder das Einbringen einer
Telegrafen-Vorspannungs-Störung unter gewissen Umständen verantwortlich ist ο Jedoch liegt heutzutage der Schwerpunkt auf der Verwendung von Einzelseitenband-unterdrückten Trägerfrequenzanlagen und sehr hoher Frequenzstabilität, um Kanalraum zu
bewahren, zu konservieren bzw. einzusparen, wobei der Nachteil . des ersten Verfahrens viel weniger bedeutsam ist als er
es früher war.

BAD ORIGINAL

Ö09313/0883

H62403

Durch die vorliegende Erfindung werden ein Verfahren der Frequenzverschiebungsermittlun£ sowie ein Frequenzverschiebungsdetektor zur Ausführung eines solchen neuen Verfahrens geschaffen, welches bzw. welche die Durchführung einer Frequenzverschiebungsermittlung ermöglicht, ohne daß die Nachteile der oben erwähnten beiden Grundverfahren der Frequenzverschiebungsermittlung, berücksichtigt zu werden brauchen bzw. ins Gewicht fallen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Frequenzverschiebungsermittlung geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß gleichzeitig jedem von zwei effektiven Schaltmodulatoren oder Vervielfältigern das eine oder das andere von zwei ankommenden Signalen der Frequenz f + f_ra/2

US

und f - f_a/2, wobei f eine erwünschte Verschiebungsfrequenz

OS S

ist, sowie eine Trägerschwingung der Frequenz f_Q zugeführt bzw. übermittelt werden, wobei die Trägerschwingung oder das ankommende Signal, wie sie bzw. es dem einen der Modulatoren

oder Vervielfältiger zugeführt wird, eine 90°-Phasenversehiebung /in phase quadrature relation ship/ relativ zu seiner Zuführung zum anderen Modulator oder Vervielfältiger hat bzw. aufweist, daß ^ifferenzfrequenzkomponenten der beiden modulierten Signale, wie sie jeweils durch die beiden Modulatoren oder Vervielfältiger in Ausprecherwiderung auf die Trägerschwingung und das eine oder das andere der genannten ankommenden Signale erzeugt werden, um 90° /in phase quadrature relation ship/ zueinander phasenverschoben sind, und daß die

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phasenverschobenen Differenzfrequenzkomponenten der beiden modulierten Signale in solcher Weise kombiniert werden, daß entweder das eine Ausgangssignal, welches Frequenzkomponenten, f /2 enthält, wie sie aus dem einen der genannten ankommenden Signale ermittelt werden, oder ein anderes Ausgangssignal erzeugt wird, welches ähnliche Frequenzkomponenten f_/2 enthält, wie sie aus dem anderen der genannten ankommenden Signale ermittelt werden.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein Frequenzverschie-

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bungsdetektor geschaffen, der sich zusammensetzt aus zwei Schaltmodulatoren oder Vervielfältigern, von denen jeder eine Trägerschwingung der Frequenz f und das eine oder das andere der beiden ankommenden Signale von der Frequenz f+f/2 bzw. f - f_/2 empfängt, wobei f_ eine gewünschte Ver-

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echiebungsfrequenz ist, aus Mitteln zur Erzeugung einer Phasenquadraturbeziehung bzw. 9O°-Phasenverschiebung zwischen der Trägerschwingung oder dem ankommenden Signal, weiin es dem einen der Modulatoren oder Verfältlger zugeführt wird, relativ zu seiner Anwendung am oder Übermittlung zum anderen Modulator oder Vervielfältiger, aus Mitteln zur Phasenverschiebung der anderen Differenzfrequenzkomponenten der modulierten Signale um 90°, wie sie jeweils durch die beiden Modulatoren q der Vervielfältiger in Ansprecherwiderung auf die Trägerschwingung und das eine oder das andere der genannten ankommenden Signale erzeugt werden, sowie aus Mitteln zum ■

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Kombinieren der ph_asenverschobenen Differenzfrequenzkomponenten der beiden modulierten Signale, derart, daß am einen Ausgang derselben.ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches Frequenzkomponenten f„/2 enthält, wie sie aus einem der genannten* ankommenden Signale ermittelt werden, oder an einem anderen Ausgang derselben ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches ähnliche Frequenzkomponenten tj2 enthält, wie sie aus

dem anderen der genannten ankommenden Signale ermittelt werden.

Bei einem Frequenzverschiebungsdetektor nach der Erfindung sind die einzig erforderlichen Frequenzauswähltetzwerke zwei elementare Phasenverschiebungsnetzwerke, und war eines für die Phasenverschiebung der Trägerschwingung aäer des ankommenden Signals und ein weiteres für die Phasenverschiebung der Niederfrequenzkomponente eines der modulierten Signale. Niederfrequenzfilter können außerdem erforderlich sein, um unerwünschte Frequenzkomponenten zu unterdrücken, wie beispielsweise die Summenfrequenzkomponenten und angrenzende Kanalfrequenzen, die in den Ausgängen von den Kombinierungsmitteln her erscheinen. Die Verwendung von Sbhmalband-Frequenzfiltern, wie sie bei dem ersten der vorerwähnten bekannten Verfahren zur Frequenzverschiebungsermittlung erforderlich sind, ist nicht notwendig. Die Verwendung von Schaltmodulatoren, anstelle von Vervielfältigern, beim Detektor nach der Erfindung bringt keinen Nachteil mit sioh, da alle harmonischen Trägerfrequenzen

leicht unterdrückt werden können. Palis erwünscht, können auch Halleffekt-Vervielfältiger verwendet werden, denai von Haus aus diese Unterdrückung eigentümlich ist.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschreiben, und zwar zeigen die

Fign. 1 und 2 jeweilige Blockschaltbilder von zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Prequenzverschiebungsdetektors„

Der in Ii¹Ig. 1 dargestellte i'requenzverschiebungsdetektor weist zwei Schaltmodulatoren 1 und 2 für den gemeinsamen Empfang des einen oder anderen von zwei ankommenden Frequenzsignalen f.| und f₂, einen Oszillator 3 zur Erzeugung einer Trägerschwingung f zur Übermittlung an die beiden Modulatoren 1 und 2, ein Phasenverschiebungsnetzwerk 4 zur Phasenverschiebung der Trägerschwingung f um 90°, welche dem Modulator zugeführt wird, relativ zu dieser Schwingung, wie sie dem Modulator 1 zugeführt wird, ein weiteres Phasenverschiebungsnetzwerk 5 zur Phasenverschiebung der Differenzfrequenzkomponenten des durch den Modulator 1 erzeugten modulierten dignals um 90 , sowie eine Kombinierungsschaltung 6 auf, die zwei Eingänge 7 und 8, welche so geschaltet sind, daß sie jeweils die beiden durch die Modulatoren 1 und 2 erzeugten modu-

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lierten Signale empfangen, und zwei Ausgänge 9 und 10 aufweist. Hiederfrequenzfilter 11 und 12 können jeweils an den beiden Ausgängen 9 und 10 vorgesehen werden.

Im Betrieb empfängt der Frequenzverschiebungsdetektor gemäß Fig. 1 das eine oder "das andere der beiden ankommenden Frequenzsignale f-j und fp, von denen f.. = f + f_g/2 und f_o *= f_ - f_e/2 istf dabei ist f — als die Frequenzdifferenz

c. O B S

zwischen diesen beiden Signalen — die erwünschte Yerschiebungsfrequene eines Irägerfrequenzverschiebungs-Telegrafiesystems, in welches der Detektor eingebaut ist. Diese ankommenden Prequenzsignale können beispielsweise durch einen f.s.k.-Erreger übertragen werden, wie er z.B. in der deutschen Patentanmeldung A 48 570 .VIIIa/21a1 (Anwaltsakte 65 027) beschrieben ist. Ee folgt aus der Beziehung zwischen den ankommenden Frequenzsignalen f^ und f_2> daß die !Trägerschwingung

f+f

In Ansprecherwiderung auf das ankommende Frequenzsignal f- oder fp und die Trägerschwingung f_Q erzeugt jeder der Modulatoren 1 und 2 ein moduliertes Signal, welches Frequenzkomponenten f + JF₁, f_o - f.j oder f_Q + f₂, f_Q - f₂ enthält, von denen diejenigen in dem vom Modulator 1 herkommenden modulierten Signal gegenüber denjenigen in dem vom Modulator 2

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herkommenden Signal um 90° phasenverschoben sind. Das Vorhandensein der Komponenten f + f₁ und f + fρ kann ignoriert

werden, da sie entweder durdh die Anlage oder durch die Niederfrequenzfilter 11 und 12 unterdrückt werden. Die Differenzfrequenzkomponente f_/2 in dem vom Modulator 1 herkommenden modulierten Signal wird um weitere 90° durch das Phasenverschiebung snet ζ werk 5 phasenverschoben, so daß an den Eingängen 7 und 8 der Kombinierungsschaltung 6 die Differenzffequenzkomponenten, welche von den ankommenden Signalen f^ und fp abgeleitet werden, jeweils in Phase oder in Gegenphase sind. Auf diese Weise kann durch selektive additive oder subtraktive Kombination in der Kombinierungsschaltung 6 an einem der Ausgänge 9 und 10 ein Ausgangssignal erzeugt werden, das eine Frequenzkomponente f_/2 enthält, wie sie aus dem ankommenden Signa, f-, ermittelt wird, oder am anderen Ausgang ein Ausgangssignal, welches eine ähnliche Frequenzkomponente t /2

enthält, wie sie aus dem ankommenden Signal fp ermittelt wird. Jedes der Niederfrequenzfilter 11 und 12 ist so ausgelegt, daß es diese Frequenzkomponente im jeweiligen Ausgangssignal*durchläßt und andere, höhere Frequenzkomponenten blockiert, die ebenfalls im Ausgangasignal vorhanden sein können.

Auf diese toeise kann in Ansprecherwiderung auf zwei ankommende Frequenzsignale, die um eine erforderliche Verschiebungsfrequenz voneinander in Abstand gehalten sind und in einem

BAD OBlGiNAL

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Muster oder Code in Übereinstimmung mit einer f.s.k.-Telegrafieübertragung empfangen werden, der fiequenzverschiebungsdetektor das empfangene Muster oder den empfangenen Code auf drei verschiedene Weisen ermitteln, d.h. als ein entsprechendes Muster oder ein entsprechender Code von wirklichen Markier- und Raum-Ausgangssignalen der frequenz f.,/2,

wie sie zusammen aus den beiden Signalen f- und fp ermittelt werden, als ein entsprechendes Markier- und Raummuster oder -code, das bzw. der durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Ausgangssignale repräsentiert wird, welche aus

dem Signal f.. älleine abgeleitet werden, und als ein entsprechendes Markier- und Kaummuster oder -code, wie es bzw. er durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der aus dem Signal fp allein abgeleiteten Ausgangssigriale repräsentiert wird. Der besondere Weg der Ermittlung, der aus den drei möglichen ausgewählt wird, ist von verschiedenen Umständen abhängig. Beispielsweise kann es von Vorteil sein, die wirklichen Markier- und Raum-Ausgangssignale zu verwenden, im Vergleich zu Ausgangssignalen, welche Markierungen und Räume durch ihr Vorhandensein und Nicht^jrorhandensein repräsentieren. Wenn jedoch die empfangenen Signale f^ und f₂ weit voneinander abweichende Frequenzen hätten, dann könnten die iibertragungsbedingungen solcherart sein, daß ein besserer Empfang des einen dieser signale als des anderen vorhanden

• ist, so daS dann in der Verwendung des aus dem besser empfangenen Signal abgeleiteten Ausgangsignals allein für die Markier- und Raumerniittlung ein Vorteil gegeben wäre.

Öf9*13/060*

Auch der in Fig. 2 dargestellte Frequenzverschiebungsdetektor weist zwei Modulatoren 1 und 2, einen Oszillator 3 zur Erzeugung einer Trägerschwingung f , zwei Phasenverschiebungsnetzwerke 4 und 5, eine Kombinierungsschaltung 6 und möglicherweise Niederfrequenzfilter 11 und 12 auf. Bei diesem Detektor wird das ankommende Signal f., oder f„ um 90° phasenverschoben, bevor es einem der Modulatoren zugeführt wird,

und nicht die Trägerschwingung f , wie in Fig. 1. In jeder anderen Hinsicht arbeitet jedoch der Detektor der Fig. 2 in der gleichen Weise wie der Detektor nach ^ig. 1.

Bei jeder der beiden Ausführungsformen von Detektor, wie sie oben beschrieben sind, können die beiden Modulatoren 1 und 2 zwei separate herkömmliche Schaltmodulatoren oder HaIl-^ Vervielfältiger sein. Alternativ können die beiden Modulatoren 1 und 2 auch durch einen einzigen "Zwillings"-Vervielfaltiger ersetzt werden, wie er beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1 199 336 (Anwaltsakte 63 184) oder in der deutschen Patentanmeldung A 45 963 IXd/21a4, 14/01 (Anwaltsakte 64 075) beschrieben ist. Es kann außerdem auch anstelle der separaten Modulatoren ein einziges Halleffektgerät verwendet werden, wie es in der deutschen Patentschrift 1 206 496 (Anwaltsakte 61 281) oder in der deutschen Patentschrift 1 197 938 (Anwaltsakte 63 H9) beschrieben ist, welches ein einziges Hallelement verwendet.

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Waa die Phasenverschiebungsn^tzwerke 4 und 5 anbetrifft, so können dies-e relativ einfache,Netzwerke bekannter Ausführungsform, sein, da sie nur eine 9O°-PhasenverSchiebung bei Einzelfrequenzen zu erzeugen brauchen, d.h. eine Trägerschwingung f. und ein Signal f>/2. Es versteht sich jedoch,

daß zwei Phasenverschiebungsnetzwerke anstelle jedes dieser Netzwerke" 4 und 5 verwendet werden könnten, um die Quadraturbzw. 90 -Beziehung zu erzeugen.

Das Phasenverschiebungsnetzwerk 4 in 3?ig. 2, welches eine 90 -Phasenverschiebung zwischen den Signalen f.. oder f

liefert, kann von der Ausftihrungsform sein, wie sie in "The Design of Wideband Phase Splitting Networks", Proc. I.R.E., Juli 1950, Seiten 754 - 770 (W. Saraga), beschrieben ist. Die Kombinierungsschaltung 6 kann die i'orrn eines Hybrid- bzw. ; Ausgleichtransformators annehmen.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfiwaungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination" — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentanspruch.

Verfahren zur Frequenz-Verschiebungsermittlung, insbesondere für Trägerfrequenz-Telegrafenanlagen, dadurch gekennzeichnet, -daß jedem von zwei effektiven Schaltmodulatoren oder Vervielfältigern (1, 2) gleichzeitig das eine od|er das andere von zwei ankommenden Signalen (f_1ff„) der Frequenz f_n + f /2 bzw. f_-f_/2, wobei f

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eine gewünschte Verschiebungsfrequenz ist, sowie eine Srägersehwingung der Frequenz f übermittelt werden, wobei die Irägerechwingung oder das ankommende Signal, wenn sie bzw. es dem einen der Modulatoren oder Vervielfältiger (1 oder 2) zugeführt wird* realtiv zu seiner Übermittlung nach dem anderen Modulator oder Vervielfältiger (2 oder 1) um 90° phasenverschoben ist, da© Differenz-^· frequenzkomponenten der beiden modulierten Signale, wie sie jeweils durch die beiden Modulatoren oder Vervielfältiger (1, 2) in Ansprecherwiderung auf die Trägerschwingung und das eine oder das andere der genannten ankommenden Signale erzeugt werden, um 90 phasenverschoben werden, und daß die phasenverschobenen Differenz- ^ frequenzkomponenten der beiden modulierten Signale derart kombiniert werden, daß entweder ein Ausgangssignal, welches Frequenzkomponenten f_/2 enthält, wie sie aus dem einen der genannten an- j ⁸ ■ · f

kommenden Signale abgeleite-t werden, oder ein anderes Aus gangs signal erzeugt wird, welches ähnliche Frequenzkomponenten f_s/2 enthält,

wie sie aus dem anderen der beiden ankommenden Signale (f.,,fp) erzeust werden. 809813/QS83

wie sie aus dem anderen der genannten ankommenden Signale erzeugt werden.
2. Frequenzversehiebungsdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß er sich zusammensetzt aus zwei effektiven Schaltmodulatoren oder Vervielfältigern, von denen jeder eine Trägerschwingung der Frequenz f und das eine oder das andere von zwei ankommenden Signalen der frequenz f + f /2 bzw. f - f /2 empfängt, wobei

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■f eine erwünschte Versohiebungsfrequenz ist, aus Mitteln zur Erzeugung einer Quadratur- bzw. 90°-Phasenverschiebungsbeziehung zwischen der Trägers-chwingung oder dem ankommenden Signal, wie sie dem einen der Modulatoren oder Vervielfältiger zugeführt werden, relativ zu dessen Zuführung zum anderen Modulator oder Vervielfältiger, aus Mitteln zur Phasenverschiebung um 90° von Differenzfrequenzkomponenten der modulierten Signale, wie sie jeweils durch die beiden Modulatoren oder Vervielfältiger in Ansprecherwiderung auf die Trägerschwingung und das eine oder das andere der genannten ankommenden Signale erzeugt werden, sowie aus einer Einrichtung zum Kombinieren der phasenverschobanen Differenzfrequenzkomponenten der beiden modulierten Signale, derart,

aß am einen Ausgang derselben ein; Ausgangssignal erzeugt wird, welches Frequenzkomponenten f_o/2 enthält, wie sie aus dem einen der genannten ankommenden Signale ermittelt werden, oder am anderen Ausgang derselben ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches ahnliohe Frequenzkompoaenten f_/2 enthält, wie sie aus dem anderen der genannten au&oBÄenclen Signale ermittelt werden.