DE1541098B2

DE1541098B2 - Schaltungsanordnung zur verarbeitung eines breitbandsignals

Info

Publication number: DE1541098B2
Application number: DE19661541098
Authority: DE
Inventors: Harold Fanwood N J Seidel (V St A )
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1965-11-18
Filing date: 1966-11-10
Publication date: 1973-02-15
Also published as: GB1170787A; US3426292A; BE687389A; NL6614779A; DE1541098A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung eines Breitbandsignals in Gestalt von η Teilbändern kleiner Bandbreite, wobei η eine ganze Zahl größer als 1 ist, welche Schaltungsanordnung ein Bandaufteilungsfilter zur Trennung des Breitbandsignals in nTeübänder, ein Bandrekombinationsfilter zur Vereinigung der Signale der nTeübänder, um ein Breitbandausgangssignal zu bilden, sowie η Signalverarbeitungswege aufweist, welche die Bandaufteilungsfilter und Bandrekombinationsfilter miteinander verbinden.

In der USA.-Patentschrift 2 531 419 ist eine Vielkanalanordnung aus Mikrowellenhybriden und zugehörigen Bandpaßfiltern beschrieben, um ein ankommendes Breitbandsignal in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Teilbändern zu trennen, die in Kanälen mit begrenzter Bandbreite verarbeitet werden können. Das Eingangssignal wird einer Eingangshybride des ersten Kanals zugeführt und in zwei Signalkomponenten geteilt, die das gleiche breite Spektrum wie das ankommende Signal haben. Diese Komponenten sind einzeln über einen ersten und einen zweiten gleichen Übertragungsweg mit einem Paar von konjugierten Zweigen einer Ausgangshybride im ersten Kanal gekoppelt. Die Übertragungswege sind jeweils mit Bandpaßfiltern versehen, die auf das erste Teilband abgestimmt sind. Sie haben jeweils einen Abstand von einer Viertelwellenlänge. Die Teile der Signalkomponenten mit Frequenzen innerhalb des Durchlaßbandes der Filter in den Übertragungswegen werden direkt zur Ausgangshybride geleitet, wo sie vereinigt werden, um das erste Teilband zu liefern. Die Teile der Signalkomponenten außerhalb der Durchlaßbänder der Filter werden zur Eingangshybride reflektiert, wo sie vereinigt und zur Eingangshybride eines zweiten Kanals geleitet werden. Der letztgenannte gleicht dem ersten Kanal, doch ist er auf das zweite zu entnehmende Teilband abgestimmt. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis alle gewünschten Teilbänder entnommen sind. Wegen der Symmetrie der Anordnung können alle Teilbänder getrennt durch geeignete schmalbandige Einrichtungen verarbeitet und dann durch Umkehr des obigen Verfahrens wieder vereinigt werden, um das breitbandige Signal wiederherzustellen.

Die Schaltungsanordnungen nach dem Stand der Technik sind jedoch nur zur Verarbeitung eines

3 4

Breitbandsignals nützlich, welches sich aus einer Abschneidfrequenz besitzen, die einer Frequenz in Anzahl von unabhängigen Informationskanälen zu- dem Überlappungsbereich der beiden angrenzenden sammensetzt, welche als nichtüberlappende Teil- Teilbänder gleich ist; ein Ausgang des Vier-Portbänder erscheinen. Die bekannten Schaltungen setzen Filters umfaßt ein Teilband, der die übrigen Teilalso voraus, daß angrenzende Kanäle durch ein 5 bänder umfassende zweite Ausgang ist mit dem Ein-Schutzband von Frequenzen voneinander getrennt gang des nächstfolgenden Vier-Port-Filters verbunsind, in welchem keine Information übertragen den, und der zweite Ausgang des letzten Vier-Portwird. Demnach gibt der Stand der Technik nicht an, Filters umfaßt das n-te Teilband und ist mit dem wie ein einzelnes Breitbandsignal verarbeitet werden η-ten Signalverarbeitungsweg verbunden. Wenn diese kann, wenn beispielsweise Signalverarbeitungs- io Schaltungsanordnung in umgekehrter Richtung beeinrichtungen zur Verarbeitung der gesamten Band- trieben wird, wirkt sie als Bandrekombinationsfilter, breite nicht verfügbar sind. Wenn beim Stand der Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Technik die Teilbänder sich einander überlappend Zeichnung beschrieben. Es zeigt gemacht werden, würde die Phasenkohärenz in den Fig. 1 eine erste Ausführung einer Bandauftei-Überlappungsbereichen zerstört werden, und starke 15 lungs- und Rekombinationsschaltung, Verzerrungen und Interferenzerscheinungen würden F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführung eines erhalten werden. doppelt symmetrischen Vier-Port-Filters,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fig. 3 ein Dreifachbandaufspaltungs- und Re-

Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art kombinationsnetzwerk für dreifache Bandaufteilung,

so auszubilden, daß ein solches einzelnes Breitband- 20 F i g. 4 ein Netzwerk für vierfache Bandaufteilung,

signal verarbeitet werden kann, dessen Frequenz- Fig. 5 einen annähernd kohärenten Bandteiler

umfang die Kapazität einer einzelnen Verarbeitungs- mit η Abschnitten und

einrichtung übersteigt. F i g. 6 ein Bandaufteilungs- und Rekombinations-

Die gestellte Aufgabe wird durch die Kombination netzwerk, das Frequenzumsetzeinrichtungen enthält,

folgender Merkmale gelöst: 25 um alle Teilbänder in die gleichen Frequenzen um-

a) Die Bandaufteilungsfilter und Bandrekombi- zusetzen. . nationsfilter erzeugen und rekombinieren η Teil- ....^F ¹ 8· ¹^m ein Blockschaltbild eines ersten Ausbänder· fuhrungsbeispiels eines Bandaufteilungs- und Re-

' kombinationsnetzwerks gemäß der Erfindung dar.

b) aneinander angrenzende Teilbänder überlappen ₃₀ wie dargestellt, besteht das Netzwerk aus zwei sich teilweise und weisen gemeinsame Fre- doppelt symmetrischen Vier-Port-Filtern 10 und 11, quenzteile auf; die mit Hilfe zweier Signalwege 12 und 13 mitein-

c) eine Phasensteuerschaltung ist in einzelne der ^ander verbunden sind. Insbesondere verbindet der Verarbeitungswege der Teilbänder eingeschaltet Signalweg 12, der einen Verstärker 14 enthält, den und dient zur Einstellung der Phase des Signals 35 Port 2 des Filters 10 mit dem Port 2 des Filters 11. in dem jeweiligen Signalverarbeitungsweg; Iⁿ gleicher Weise verbindet der Signalweg 13, der

,.,._,.,. , _ .„ , einen zweiten Verstärker 15 und einen 180°-Phasen-

d) die Signale einander angrenzender Teilbander _schieber 16 enthält, den Port 3 des Filters 10 mit werden im wesentlichen in kohärenter Weise _{dem Port3 des Füters u Der Port4 des Füters 10} durch das Bandrekombmationsfilter mitein- _{und der Port4 des Filters n sind} ^ Hi_{lfe von} ander kombiniert, um das Breitbandausgangs- Dämpfungsabschlüssen 17 und 18 angepaßt abgesignal zu erzeugen. schlossen. Das Eingangssignal wird dem Porti des

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind Ein- Filters 10 zugeführt, und das Ausgangssignal wird

richtungen zum ausreichenden Ausgleich der Über- dem Port 1 des Filters 11 entnommen,

tragungszeiten der nicht benachbarten Teilband- 45 Bei der Ausführung der Fig. 1 und bei den ver-

signale über das Netzwerk vorgesehen. schiedenen später beschriebenen anderen Ausfüh-

Nach einer zweiten Weiterbildung der Erfindung rangen werden die Vier-Port-Filter stets als Paare

weisen die Signalverarbeitungswege erste Frequenz- von gleichen Filtern verwendet, um ein Signal zuerst

Umwandlungsschaltungen zur Verschiebung der Teil- in zwei Teilbander zu teilen und dann die Teilbänder bänder auf ein gemeinsames Frequenzband zum 50 nach der Verarbeitung in irgendeiner Weise wieder

Zwecke der Verarbeitung und zweite Frequenz- zu vereinigen. Dementsprechend werden in der nach-

umwandlungsschaltungen zur Verschiebung der ver- folgenden Schilderung diese Filter entweder als

arbeiteten Signale des gemeinsamen Frequenzbandes »Bandaufteiler« oder »Bandwiedervereiniger« be-

auf einen Satz von Teilbändern mit teilweise sich zeichnet, wenn diese Bezeichnung das Verständnis überlappenden Frequenzbereichen auf. 55 der Arbeitsweise der Schaltung unterstützt. Anderer-

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist durch fol- seits können sie allgemeiner als »Filter« oder als gende Merkmale gekennzeichnet: Das Bandauftei- »Vier-Port-Filter« bezeichnet werden, um die lungs- bzw. Rekombinationsfilter umfaßt n—l Vier- Schaltelemente bei einem bestimmten Ausführungs-Port-Filter, wovon jedes einen mit einem ersten beispiel einzuordnen.

Port einer ersten Hybridverbindung verbundenen 60 Der Zweck des Bandaufteil- und Wiedervereini-

Eingang, einen Ausgang von einem zweiten Port der gungsnetzwerks der F i g. 1 besteht darin, die Ver-

ersten Hybridverbindung sowie einen Ausgang von arbeitung von Breitbandsignalen in Einrichtungen

einem zweiten Port einer zweiten Hybridverbindung mit unzulänglicher Bandbreite zu ermöglichen. Zum

aufweist, wobei ein erster Port der zweiten Hybrid- Beispiel wird bei dem Ausführungsbeispiel der verbindung mit einem Anschluß verbunden ist und 65 Fig. 1 die Funktion der Verstärkung durch die

entsprechende dritte und vierte Porte der beiden Verstärker 14 und 15 wahrgenommen, wobei jeder

Hybridverbindungen durch im wesentlichen iden- der Verstärker selbst nicht in der Lage ist, das ge-

tische Zwei-Port-Filter verbunden sind, welche eine samte Frequenzspektrum, das das angelegte Signaf

einnimmt, zu verstärken. Durch Aufspalten des Spektrums wird es jedoch auf zwei sich teilweise überlappende Spektren verringert, von denen jedes innerhalb des Frequenzbereichs der Verstärker liegt.

In Fig. 1 wird ein zugeführtes Signal mit der Bandbreite f_t bis J₃ an den Port 1 des Vier-Port-Filters 10 angelegt. Das Filter 10 hat die Eigenschaft, daß es das Signal in zwei sich teilweise überlappende Teilbänder teilt. Eines dieser Teilbänder, das sich zwischen den Frequenzen Z₁ und /₂ erstreckt, ist über den Port 2 mit dem Signalweg 12 gekoppelt. Das andere Teilband, das sich zwischen den Frequenzen /₂ und /₃ erstreckt, ist über den Port 3 mit dem Signalweg 13 gekoppelt.

Selbstverständlich sind die Bezeichnungen J₁, J₂ und /₃, welche die Grenzen der verschiedenen Frequenzbänder definieren, nur willkürliche Bezeichnungen. Typischerweise wird die Bandbreite eines Signals durch seine Punkte halber Energie definiert. Bekanntlich erstreckt sich jedoch das Frequenzspektrum für jedes Teilband über diese bezeichneten Frequenzen hinaus. Insbesondere besteht eine Überlappung der Teilbänder um die Frequenz/₂ herum derart, daß in beiden Teilbändern eine wesentliche Energie mit den gleichen Frequenzen vorhanden ist. Offensichtlich muß also das System, wenn das Signal so wiedervereinigt werden soll, daß am Ausgang ein naturgetreues Abbild des Eingangssignals entsteht, in solcher Weise mit den beiden Teilbändern arbeiten, daß die Phasenkohärenz erhalten bleibt.

Nun hat ein doppelt symmetrisches Vier-Port-Filter die Eigenschaft, daß

S₁₁ — S₁₄ — 0,

(1)

und S₁, und S₁₅ haben im ganzen Frequenzbereich eine konstante Phasendifferenz von 90°, wobei S₁₁, S₁₂, S₁₃ und S₁₄ die Übertragungsfaktoren zwischen den Porten sind, die mit den Indexpaaren bezeichnet sind. .. .

Die Gleichung (1) stellt fest, daß bei Anpassung keine Energie zum Port 1 reflektiert wird (S₁₁ = 0) und daß keine Energie zwischen dem Port 1 und dem Port 4 gekoppelt wird (S₁₄ = Qi). Die Gesamtenergie wird daher zu den anderen beiden Porten geleitet.

Die Ausdrücke S₁₂ und S₁₃ sind im allgemeinen frequenzabhängig. Sie kennzeichnen in der Tat das gesuchte Filterverhalten. Jeder Teil des Frequenzbandes, der bei einem Port gesperrt wird, wird vom anderen durchgelassen. Wenn man keine wesentliche Dämpfung innerhalb des Filters selbst annimmt, erfordert der Energieerhaltungssatz, daß

4-

12 —

Die Gleichung (2) . stellt fest, daß die gesamte ankommende Energie zwischen den Porten 2 und 3 aufgeteilt wird.

Ein Blockschaltbild, das sämtliche notwendigen Elemente eines derartigen Filters darstellt, ist in F i g. 2 gezeigt. Grundsätzlich besteht es aus zwei 90°-Hybriden 20 und 21, die mit HiUe von zwei im wesentlichen gleichen Signalwegen 22 und 23 miteinander verbunden sind, von denen jeder ein Zwei-Port-Bandpaßfilter 24 bzw. 25 enthält. Die Zwei-Port-Filter 24 und 25 sind gleich. Sie sind so bemessen, daß sie eine Grenzfrequenz /₂ aufweisen, die irgendwo innerhalb des vom Eingangssignal eingenommenen Frequenzbandes liegt.

Der Ausdruck »90°-Hybride« bezieht sich auf den Typ von Energieteilern mit vier paarweise angeordneten Porten, bei denen die Porte, die ein Paar bilden, zueinander konjugiert sind und mit den Porten des anderen Paares gekoppelt sind. Ferner sind bei einer 90°-Hybride die beiden Signalkomponenten 90° zueinander phasenverschoben.

ίο In F i g. 2 bilden die Porte α und b sowie c und d die beiden Paare von konjugierten Porten der 90°-Hybriden 20 und 21. Der Signalweg 22 verbindet die Porte c der beiden Hybriden, während der Signalweg 23 die Porte d der beiden Hybriden verbindet. Der Port α der Hybride 20, welcher der Eingangsport ist, entspricht dem Port 1 des Kopplers 10 der Fig. 1. Der Porti» der Hybride21, der einer der Ausgangsporte ist, entspricht dem Port 2 des Kopplers 10, während der Port b der Hybride 20, der ein zweiter Ausgangsport ist, dem Port 3 des Kopplers 10 entspricht. Der Port α der Hybride 21 entspricht dem Port 4 des Kopplers 10 und ist, wie in Fig. 1, durch den Widerstand 17 abgeschlossen.

Im Betrieb wird ein Signal mit der Bandbreite Z₁

as bis f₃ an den Port α der Hybride 20 angelegt, wo es in zwei Komponenten von gleicher Amplitude in den Porten c und d geteilt wird. Diese beiden Komponenten laufen zur Hybride 21. Wegen des Vorhandenseins der Filter 24 und 25 erreicht jedoch nur der Teil des Signals zwischen den Frequenzen Z₁ und f₂ die zweite Hybride, wo sie im Port b wiedervereinigt werden. Der Teil des Signals zwischen den Frequenzen /₂ und /₃ wird zur Hybride 20 reflektiert, wo er wiedervereinigt wird und über den Port b austritt.

Zusätzlich ist eine 90°-Phasendifferenz zwischen den Signalen, die den Port b der Hybride 21 und den Port b der Hybride 20 verlassen, vorhanden. Somit ist das Netzwerk der Fig. 2 in jeder Hinsicht das Äquivalent der Bandaufteiler 10 und 11 der Fig.l.

Nach Teilung des ankommenden Signals in zwei sich teilweise überlappende Teilbänder ist es nunmehr möglich, die Teilbänder unabhängig voneinander zu verarbeiten. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind die Verstärker 14 und 15 in die jeweiligen Signalwege 12 und 13 zu diesem Zweck eingefügt. Selbstverständlich können jedoch andere Signalverarbeitungseinrichtungen, z. B. Verzögerungsleitungen, verwendet werden. Die Benutzung der Verstärker in Fig. 1 dient nur zur Erläuterung..

Zur Aufrechterhaltung der Phasenkohärenz ist es notwendig, daß die beiden Signalwege 12 und 13, die die Verstärker 14 und 15 enthalten, die gleiche Phasenverzögerung in demjenigen Teil des Frequenzspektrums haben, das beiden Teilbändern gemeinsam ist. Dies ist typischerweise eine leicht zu

erfüllende Forderung. _ _; .

Nach der Verstärkung werden die beiden Teilbänder im Port 1 des Filters 11 wiedervereinigt.

Es kann leicht gezeigt werden, daß die Gleichung (2) auch geschrieben werden kann

I <? 2 _ C Sl — 1

Bei Anwendung des Prinzips der Reziprozität, nämlich S₁₂ = S₂₁ und S₁₃ = S₃₁, sieht man, daß die Schaltung der F i g. 1 eine Übertragung vom

Port 1 des Bandaufspaltfilters 10 zum Port 1 des Bandwiedervereinigungsfilters 11 (über den Signalweg 12) ergibt, die gleich

ist. Ebenso ist die Übertragung vom Port 1 des Bandaufspaltfilters 10 zum Port 1 des Bandwiedervereinigungsfilters 11 (über den Signalweg 13) gleich

Durch das Vorhandensein des Phasenschiebers 16 "entsteht jedoch eine 180°-Phasenverschiebung, die das Vorzeichen von S in — S₁₃ ² ändert. Somit hat das wiedervereinigte Signal am Port 1 des Kopplers 11 eine Größe von

! C 2

°13

die — wie sich aus Gleichung (3) ergibt — gleich Eins ist. Somit sieht man, daß die Schaltung der Fig. 1 Bandaufteileigenschaften besitzt und daß die ankommende Energie, die in den beiden Teilbändern übertragen wird, ohne Energieverlust in den sich überlappenden Gebieten -wiedervereinigt wird.

Das Prinzip der Erfindung kann dahingehend erweitert werden, daß ..eine größere Anzahl von phasenkohärenten Teilbändern vorhanden ist. Als Beispiel ist in Fig. 3 ein. Dreifachbandauf teiler dargestellt. Diese Ausführung, der Erfindung besteht aus einem Eingangsbandauft'eilfilter 30 und einem im wesentlichen gleichen v'Bandwiedervereinigungsfilter 38. Diese beiden Filter; die gleich sind, haben die gleichen Frequenzkeimtinien. Jeder der Signalwege 3-3 und 2-2 Zwischenhäfen Filtern 30 und 38 enthält ein zweites Paar von ^::Vier-Port-Filtern 32 und 45 sowie 36 und .37. Diese vier Filter sind untereinander im wesentlichen^s|»leich. - Sie sind jedoch von den Filtern 30 und 38 ^verschieden. ■ ■ :

Im Betrieb wird ein Eingangssignal, das sich über den Frequenzbereich zwischen Z₁ und Z₄ erstreckt, im Eingangsfilter 30 in zweJ^Teilbänder geteilt. Ein Teilband Z₁-Z₂ geht durch" irgendein Signalbearbeitungselement, z. B. eine 'akustische Gitterdispersionsverzögerungsleitung 31,'^"während das restliche Teilband Z₂-Z₄ an ein;.Filtertet zweiten Gruppe32 angelegt wird, das das Te.ilbarid Z₂Z₄Ui zwei getrennte Teilbänder f₂-f₃ und Z₃^jS aufspaltet. Die beiden Teilbänder Z₂-Z₃ und Z₃Z₄ gehen durch .die Verzögerungsleitungen 33 und 34 und "werden dann im Filter 45 wiedervereinigt,^: um SM vereinigte Teilband j^-f^ wiederherzustellen.

Um die Phasenverzögerung in den beiden Teilbändern Zi^-Z₂ ^un<i fz~fi beizubehalten, wird dem' Signalweg 3-3 zwischen dem Eingangsfilter 30 und dem Ausgangsfilter 38 das Filterpaar 36 und 37 (ohne Verzögerungsleitungen) zugefügt. Die Filter 36 und 37 werden nur zu dem Zweck zugefügt, um die erforderliche Phasenverzögerung in den beiden Teilbändern Z₁-Z₂ und Z₂ ^-Z₄ beizubehalten. Auf diese Weise enthält das vom Filter 38 gelieferte wiedervereinigte Signal ohne Energieverlust infolge einer Phasenkohärenz die gesamte Energie, die zu den Frequenzkomponenten innerhalb der beiden Teilbänder gehört.

Die 180°-Phasenschieber 39 und 40 sind zwischen die Filterpaare 36 und 37 und 32 und 45 eingefügt, um der Gleichung (3) zu genügen. Ein dritter 180°- Phasenschieber 41 ist zum gleichen Zweck zwischen die Filter 30 und 38 eingefügt.

F i g. 4 stellt eine Ausdehnung der Erfindung auf eine Anwendung dar, bei der das Eingangssignal in vier Teilbänder geteilt wird. In dieser Figur und in F i g. 5 werden die eingekreisten Buchstaben A, B, C usw. innerhalb der Blocks verwendet, um die verschiedenen Filterpaare zu kennzeichnen, welche die

ίο gleichen Bandaufteil- und Bandwiedervereinigungseigenschaften haben. Wie im Zusammenhang mit der Fig. 3 erklärt wurde, müssen zur Sicherstellung der Phasenkohärenz für alle Frequenzen die beiden Signalwege 3-3 und 2-2, welche die Eingangs- und Ausgangsfilter verbinden, die gleiche Phasenverzögerung für alle Frequenzkomponenten haben, die den beiden Teilbändern gemeinsam sind. Offensichtlich ist dies eine besonders wichtige Betrachtung im Hinblick auf benachbarte Teilbänder, die einen sich überlappenden Bereich gemeinsam haben, der Frequenzkomponenten von wesentlicher Amplitude enthält.

In F i g. 4 soll das Eingangssignal in vier Teilbänder Z₁-Z₂, Z₂-Z₃, 1-i-h ^und ich 8^eteilt werden, von denen das Teilband Z₁-Z₂ durch den Weg 3-3 zwischen den beiden A-Filtern 46 und 51 geht, während die restlichen drei Teilbänder durch den anderen Signalweg 2-2 zwischen diesen beiden Filtern laufen. Nach der ersten Bandaufspaltung Zi-Z₂ und Z₂-Z₅ im A-Filter 46 findet eine weitere Unterteilung im Signalweg 2-2 im B-Filter 47 statt, das das Teilband Z₂-Z₃ abteilt, und schließlich eine weitere Unterteilung im C-Filter 48, das die Teilbänder Z₃-Z₄ und f_A-f_s bildet. Da die letzteren beiden Teilbänder be-

nachbarte Teilbänder sind, enthalten sie einen gemeinsamen, sich überlappenden Bereich. Daher ist ein C-Filterpaar 74, 76 im Signalweg 3'-3' zwischen dem B-Füterpaar 47, 50 enthalten, um das C-Filterpaar 48, 49 im Signalweg 2'-2' zwischen den B-FiI-

tern 47, 50 zu kompensieren. Da der Signalweg 2-2 ein B-Filterpaar 47, 50 und die äquivalente Phasenverschiebung eines C-Filterpaares enthält, sind im Signalweg 3-3 außerdem ein phasenkompensierendes B-Filterpaar 55, 57 und ein phasenkompensierendes C-Filterpaar 58, 73 enthalten. Es sei jedoch bemerkt, daß die C-Filter auf die Teilbänder f₃-f_i und.Z₁-Z₅ wirken, die dem Teilband Zi^-Z₂ nicht benachbart sind, das über den Signalweg 3-3 geleitet wird. Da es sich um nicht benachbarte Teilbänder handelt, "haben diese C-Filter .eine sehr, geringe Wirkung auf die Phasenstreuung der Frequenzkomponenten. innerhalb des Teilbandes Z₁ ^-Z₂- " " ^Pl -^ -■ -· ■ Die Zeitverzögerung und weitere Sekundäreffekte

■ _;,,30ηηεη durch Einfügen eines Netzwerks berück-

' 55^iÄsichtigt "werden, um die Arbeitsweise der nicht benachbarten Teilbandfilterpaare außerhalb des Bandes anzunähern, so daß eine drastische Herabsetzung der Kosten und der Größe in einem großen phasenkohärenten Multiplexsystem erreicht wird. Die entstehende Vereinfachung der Schaltung ist in F i g. 5 dargestellt, die einen annähernd kohärenten Bandaufspalter mit η Abschnitten zeigt, bei dem die gesamte, durch alle nicht benachbarten Teilbandfilterpaare hervorgebrachte Phasenverzerrung durch einen geeigneten Phasenentzerrer berücksichtigt wird. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist eine genaue Phasenentzerrung nur durch benachbarte Teilbandfilterpaare vorgesehen, d. h., durch B-Filterpaare, die

9 10

einem Α-Filter 41 folgen usw. Die gesamte weitere die beiden Teilbänder 15MHz beträgt, wird ein

Phasenentzerrung ist annähernd durch die Phasen- Zeitverzögerungsnetzwerk 68 in den 75- bis 90-MHz-

entzerrer φ_ν φ₂ usw. vorgesehen. Kanal eingefügt, um eine feste Zeitverzögerung

In den oben beschriebenen verschiedenen Aus- ^_f

führungsbeispielen der Erfindung sind die Signal- 5 r = 15 · —

Verarbeitungseinrichtungen (Verstärker und Verzöge- d/

rungsleitungen) auf verschiedene Teile des Frequenz- hinzuzufügen.

spektrums abgestimmt, die den verschiedenen Teil- Bei der Entzerrung der Zeitverzögerung kann bändern entsprechen. Bei manchen Anwendungen noch eine Kompensationsphasenverschiebung zwikann es jedoch vorteilhaft sein, die gleiche Signal- io sehen der Signalenergie in den beiden Teilbändern Verarbeitungseinrichtung für alle Teilbänder zu ver- notwendig sein. Diese kann durch einen Phasenwenden. Bei der nachfolgend beschriebenen Aus- schieber 69 erfolgen, der dem Signal des örtlichen führung der Fig. 6 werden zu diesem Zweck ko- 22-MHz-Oszillators, das zum nach oben umsetzenhärente Frequenzumsetzungsverfahren verwendet. den Mischer 70 geht, eine zusätzliche Phasen-

Fig. 6 zeigt ein Paar von Bandaufteilungsfiltern 15 verschiebung von q>° verleiht. In ähnlicher Weise 60 und 61, um das ankommende Signal in zwei Teil- wird die Phasenverschiebung von 180°, die vorher bänder zu teilen. Zur Erläuterung und Erklärung durch einen Phasenschieber in einem der die beiden wird ein 60- bis 90-MHz-Signal in zwei sich über- Bandaufspaltfilter verbindenden Signalwege erfolgte, läppende Teilbänder von 60 bis 75 MHz und 75 bis nunmehr durch einen Phasenschieber 71 in der ört-90 MHz geteilt. Bei NichtVorhandensein einer wei- 20 liehen Oszillatorschaltung hervorgebracht, die dem teren Signalverarbeitung würden zwei Verstärker Signal des örtlichen 7-MHz-Oszillators, das zum erforderlich sein, die auf die beiden verschiedenen nach unten umsetzenden Mischer 72 geht, eine Frequenzbereiche abgestimmt sind, um die beiden Phasenverschiebung von 180° verleiht. Die Mischer Teilbänder zu verstärken. Um die Verwendung von 70 und 72 bringen die Teilbänder vor der Wiederzwei verschiedenen Verstärkern zu vermeiden, wer- 25 vereinigung im Ausgangsfilter 61 wieder in ihre den die Teilbänder in den beiden Mischern 62 und ursprünglichen Frequenzen.

63 einem Uberlagerungsvorgang unterworfen, der Der Umsetzermultiplexer der Fig. 6 kann auf

sie nach unten in das gleiche Frequenzband 53 bis eine Weise, die dem für die Ausführung der F i g. 5

68 MHz umsetzt. Zu diesem Zweck wird ein 7-MHz- angewandten Verfahren vollständig analog ist, zu

Signal, das von einem 7-MHz-Oszillator stammt, zu- 30 einem Bandaufteiler mit η Abschnitten erweitert

sammen mit dem 60- bis 75-MHz-Teilband an den werden. Ein Umsetzermultiplexer hat gegenüber dem

Mischer 62 angelegt, während ein 22-MHz-Signal, einfachen Bandaufteiler den Vorteil, daß nur eine

das von einem 22-MHz-Oszillator 65 stammt, zu- Signalverarbeitungseinrichtung gebaut zu werden

sammen mit dem 75- bis 90-MHz-Teilband an den braucht, um ein beliebig breites Frequenzband zu

Mischer 63 angelegt wird. Die beiden 53- bis 35 umfassen, und daß das verhältnismäßig schmale

68-MHz-Teilbänder können nunmehr mit Hilfe von Band, in dem die Signalverarbeitung stattfindet, mit

zwei gleichen Verstärkern 66 und 67 verstärkt wer- einer zweckmäßigen Mittelfrequenz gewählt werden

den. Vor der Rückumsetzung in die ursprünglichen kann. Ferner braucht der 180°-Phasenschieber 71

Frequenzen müssen die Zeitverzögerungen für die nur so gebaut zu werden, daß er bei einer einzigen

beiden Teilbänder korrigiert werden. Wenn die Ver- 40 Frequenz arbeitet und nicht bei einem Frequenz-

zögerungskennlinie (zeitabhängig von der Frequenz) band. ; . _rj

für die beiden Signalwege eine Neigung hat, die Es wurde vorher erwähnt, daß es zwei Typen von

j , d/ . , .T ^Vj ο j· ir · Vier-Porten gibt. In der obigen Schilderung wurde

durch _w gegeben ist, dann muß die Verzögerung ^ _sogenanme »₉0°«-Vier-Port betrachtet Es soll

des nach unten umgesetzten 75- bis 90-MHz-Teil- 45 jedoch bemerkt werden, daß sämtliche vorher ge-

bandes durch eine zusätzliche Verzögerung korrigiert schilderten Ausführungen ebenso leicht unter Ver-

werden, die gleich der Differenz der tatsächlichen Wendung der sogenannten »0°«- oder »180°«-Vier-

Verzögerung, die das 75- bis 90-MHz-Band bei der Porte ermöglicht werden können. Die Ausführungen

nach unten umgesetzten Frequenz erleidet, und der sind in jeder Hinsicht die gleichen, abgesehen davon,

Verzögerung ist, die es erlitten hätte, wenn die Ver- 50 daß die zusätzliche 180°-Phasenverschiebung, die

Stärkung bei den ursprünglichen Teilbandfrequenzen in einen der die Vier-Port-Paare , verbindenden

stattgefunden "hätte. Da die Umsetzungsdifferenz für Signalweg eingefügt wird, weggelassen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verarbeitung eines Breitbandsignals in Gestalt von η Teilbändern kleinerer Bandbreite, wobei η eine ganze Zahl größer als 1 ist, welche Schaltungsanordnung ein Bandaufteilungsfilter zur Trennung des Breitbandsignals in η Teilbänder, ein Bandrekombinationsfilter zur Vereinigung der Signale der η Teilbänder, um ein Breitbandausgangssignal zu bilden, sowie η Signalverarbeitungswege aufweist, welche die Bandaufteilungsfilter und Bandrekombinationsfilter miteinander verbinden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Bandaufteilungsfilter (10, 32, 46, 47, 48, 80 bis 83, 60) und Bandrekombinationsfilter (11, 38, 45, 49, 50, 51, 84 bis 87, 61)

erzeugen und rekombinieren η Teilbänder;

b) aneinander angrenzende Teilbänder überlappen sich teilweise und weisen gemeinsame Frequenzteile auf;

c) eine Phasensteuerschaltung (19, 36, 37, 39, 40, 41, 52 bis 57, 74 bis 76, 92 bis 106, 68, 69, 71) ist in einzelne der Verarbeitungswege der Teilbänder eingeschaltet und dient zur Einstellung der Phase des Signals in dem jeweiligen Signalverarbeitungsweg;

d) die Signale einander angrenzender Teilbänder werden im wesentlichen in kohärenter Weise durch das Bandrekombinationsfilter (11, 38, 45, 49, 50, 51, 84 bis 87, 61) miteinander kombiniert, um das Breitbandausgangssignal zu erzeugen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungswege Einrichtungen (58, 59, 73, 88 bis 91) zum ausreichenden Ausgleich der Übertragungszeiten der nicht benachbarten Teilbandsignale durch das Netzwerk aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Verarbeitungswege erste Frequenzumwandlungsschaltungen (62 bis 65) zur Verschiebung der Teilbänder auf ein gemeinsames Frequenzband zum Zwecke der Verarbeitung und zweite Frequenzumwandlungsschaltungen (64, 65, 70, 72) zur Verschiebung der verarbeiteten Signale des gemeinsamen Frequenzbandes auf einen Satz von

Teilbändern mit teilweise sich überlappenden

Frequenzbereichen aufweisen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Das Bandaufteilungs- bzw. Rekombinationsfilter umfaßt η — 1 Vier-Port-Filter, wovon jedes einen mit einem ersten Port (α) einer ersten Hybridverbindung (20) verbundenen Eingang (Ausgang 1), einen Ausgang (Eingang) von einem zweiten Port (b) der ersten Hybridverbindung (20) sowie einen Ausgang (Eingang) von einem zweiten Port (&) einer zweiten Hybridverbindung (21) aufweist, wobei ein erster Port (a) der zweiten Hybridverbindung (21) mit einem Anschluß (17) verbunden ist und entsprechende dritte (c) und vierte (d) Porte der beiden Hybridverbindungen (20, 21) durch im wesentlichen identische Zwei-Port-Filter (24, 25) verbunden sind, welche eine Abschneidefrequenz besitzen, die einer Frequenz in dem Überlappungsbereich der beiden angrenzenden Teilbänder gleich ist; ein Ausgang (Eingang) jedes Vier-Port-Filters . umfaßt ein Teilband, der die übrigen Teilbänder 'umfassende zweite Ausgang (Eingang) ist mit dem Eingang (Ausgang) des nächstfolgenden (vorhergehenden) Vier-Port-Filters verbunden, und der zweite Ausgang (Eingang) des letzten (ersten) Vier-Port-Filters umfaßt das n-te Teilband und ist mit dem «-ten Signalverarbeitungsweg verbunden.