DE1566883B2 - Verfahren zur nachrichtenuebertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung mittels optischer Strahlung, wobei die Strahlungsintensität sinus- oder impulsförmig mit hoher Frequenz moduliert wird.

Die auf der Verwendung der modulierten Strahlung einer elektrischen Lichtquelle basierenden Verfahren zum Übertragen von Signalen und Nachrichten lassen sich überall dort anwenden, wo der Empfänger in Sichtweite des Senders liegt und zwischen Sender und Empfänger keine den Strahlengang unterbrechenden Hindernisse vorhanden sind. Der besondere Vorteil der Nachrichtenübertragung mit sogenannten Lichtsprechgeräten liegt darin, daß diese nur schwierig abgehört werden können und zu ihrem Betrieb im Gegensatz zu einer Übertragung mit Funk keine Sondergenehmigung der Bundespost erforderlich ist.

Aus der deutschen Patentschrift 588 754 ist bereits ein Verfahren für die Nachrichtenübermittlung mittels infraroter Strahlung bekannt, bei dem durch eine tonfrequente Wechselspannung die Stromstärke im Entladungskreis einer Gasentladungsglimmlampe itnd damit die infrarote Strahlung der Lampe entsprechend der Tonfrequenz moduliert wird. Bei diesem Verfahren wird die infrarote Strahlung amplitudenmoduliert. Auch in der deutschen Patentschrift 733 072 wird ein Lichtsprechgerät beschrieben, bei dem die von einer Glimmlampe erzeugte Strahlung im Rhythmus der Modulationsfrequenzen, beispielsweise Spachfrequenzen amplitudenmoduliert wird.

Ein in der USA.-Patentschrift 3 136 893 beschriebenes Übertragungssystem macht ebenfalls von der Amplitudenmodulation der Lichtstrahlung zur Nachrichtenübertragung Gebrauch. Bei diesem System wird das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht durch eine Linse gebündelt; durch einen Modulator erfolgt die Intensitäts- bzw. Amplitudenmodulation der Lichtstrahlung. Dabei geschieht die Amplitudenmodulation im Rhythmus der Ton- bzw. Ultraschallfrequenzen der im Modulator auftretenden Ton- bzw. Ultraschallwellen.

Der Nachteil dieser bekannten, auf der Amplitudenmodulation der Lichtstrahlen zur Nachrichtenübertragung beruhenden Verfahren besteht darin, daß durch in der Übertragungsstrecke vorhandene, zeitlich veränderliche Dämpfungen, beispielsweise hervorgerufen durch Staub oder Nebel, das empfangene Signal mit unkorrigierbaren Fehlern behaftet ist, denn die Dämpfungen bewirken eine Schwächung der Intensität bzw. der Amplitude der Strahlung, so daß die in der Amplitude enthaltene Nachricht ebenfalls verändert und damit fehlerhaft wird. Dieser Nachteil macht sich besonders dann bemerkbar, wenn es sich bei der zu übertragenden Nachricht um einen zeitlich veränderlichen Meßwert handelt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die zuvor erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren zu beheben und insbesondere ein Verfahren zur Nachrichtenübertragung mittels optischer Strahlen zu schaffen, mit dessen Hilfe unabhängig von in der Übertragungsstrecke vorhandenen zeitlich veränderlichen Dämpfungen ein Nachrichtensignal unverfälscht übertragen werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die als Träger dienenden Strahlungs- und Intensitätsschwankungen in einer ihrer zeitlichen Bestimmungsgrößen (Frequenz, Phasenlage, Impulsdauer) im Takte des zu übertragenden Signals moduliert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich demnach um eine Frequenz-, Phasen- oder Impulsdauermodulation des aus einer Schwingung oder aus einzelnen Impulsen bestehenden Trägers. Bei dieser Modulation ist die zu übertragende Nachricht in der sich ändernden Frequenz, Phasenlage oder Impulsdauer des Trägers enthalten, wobei jedoch dessen Schwingungsamplitude oder Impulshöhe im nicht modulierten und im modulierten Zustand gleich und

ίο konstant bleibt. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe der Frequenz-, Phasen- oder Impulsdauermodulation eine Nachtricht übertragen wird und bei diesen Modulationsarten die zeitlichen Bestimmungsgrößen einer Übertragungsfunktion bzw. des Trägers verändert werden, muß zunächst ein diese Größen enthaltender Träger, beispielsweise eine Schwingung oder eine Impulsfolge erzeugt werden. Aus diesem Grunde wird zunächst eine Strahlungsintensitätsschwingung oder -impulsfolge mit konstanter Amplitude und Frequenz durch Amplituden- bzw. Intensitätsmodulation erzeugt. Erst dann erfolgt zur eigentlichen Nachrichtenübertragung die Modulation einer der zeitlichen Bestimmungsgrößen (Frequenz, Phase, Impulsdauer) des Trägers im Takte des zu übertragenden Signals. Bei der Erfindung wird also die als Träger dienende Strahlung zweifach moduliert.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß, da die zeitlichen Bestimmungsgrößen des Trägers, in denen die Nachricht enthalten ist, nicht durch Veränderungen der Luftbeschaffenheit auf der Übertragungsstrecke beeinflußt werden können, größtmögliche Sicherheit in der Nachrichtenübermittlung erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einem . Sender durchgeführt, der aus einem einem Schallaufnehmer nachgeschalteten Modulator, einem Verstärker und einer Strahlungsquelle besteht. Der Empfänger besteht dabei aus einem photoelektronischen Bauelement, einem Verstärker, einem Impulsformer, einem Tiefpaß, einem Entzerrer und einem Ausgabegerät, beispielsweise einem Lautsprecher.

Vorzugsweise ist der Ausgang des Empfängerverstärkers über eine Rauschsperre mit einem zwischen Impulsformer und Tiefpaß liegenden Torkreis verbunden, so daß bei einer Beeinträchtigung der Übertragung auf Grund einer sich dem Rauschpegel nähernden Intensität der Signal nuß im Empfänger unterbrochen wird und dies optisch oder akustisch angezeigt werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich auf Grund der Verwendung eines entsprechend der zu übertragenden Nachricht in einer ihrer zeitlichen Bestimmungsgrößen modulierten zuvor sinus- oder impulsförmig modulierten Strahlungsintensität am Empfängerausgang auch bei starker Amplitudenschwankung ein unverfälschtes Signal. Ändert man eine zeitliche Bestimmungsgröße einer sinusförmigen Trägerschwingung, dann ergibt sich eine frequenz- oder phasenmodulierte Intensitätsschwankung, wenn der Strahler mit dieser Trägerschwingung gespeist wird. Bei Betrieb mit impulsförmig moduliertem Träger erfolgt die Übertragung entsprechend mit einer Pulslängen-, Pulsphasen- oder Pulsfrequenz-Modulation.

Dabei liefert der Empfänger so lange ein unverfälschtes Signal, wie das photoelektronische Bauelement noch Intensitätsschwankungen aufnimmt und die Amplituden der entsprechenden Strom- bzw. Span-

nungsschwankungen sich vom Rauschpegel des Empfängers genügend abheben. Die Verwendung rauscharmer Verstärker führt dabei zu einem sicheren Betrieb selbst bei äußerst ungünstiger Atmosphäre, während die Rauschsperre bei Absinken der Amplitude s der Strom- bzw. Spannungsschwankungen unter einen bestimmten Schwellenwert die Unterbrechung der Übertragung anzeigt und gegebenenfalls den Empfänger ausschaltet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für die Nachrichtenübertragung mit einem impulsförmig modulierten Träger des näheren erläutert.

Das in der Zeichnung dargestellte Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Schallaufnehmer 1, beispielsweise einem Mikrofon, das am Eingang eines Pulsmodulators 2 angeordnet ist. Die im Pulsmodulator 2 erzeugte phasenmodulierte Pulsfolge gelangt über einen Senderverstärker 3 auf das Gitter einer (nicht dargestellten) Verstärkerröhre, in deren Anodenkreis die Strahlungsquelle, beispielsweise eine Glimmodulationsröhre 4 oder Lumineszenzdiode, liegt, deren impulsförmig modulierte Strahlungsintensität entsprechend der Pulsfolge des Modulators 2 phasenmoduliert wird. Die Strahlen der Glimmodulationsröhre 4 werden mittels einer Sammellinse 5 gebündelt und gelangen zu einem im Brennpunkt einer Empfängersammellinse 6 angeordneten fotoelektrischen Bauelement 7, dessen elektrische Impulse über einen Empfängerverstärker 8 zu einem Impulsformer 9 gelangen. Der Ausgang des Impulsformers 9 ist über einen Torkreis 10 und einen Tiefpaß 11 mit einem Entzerrer, beispielsweise mit einem Integrator 12 verbunden. Der Ausgang des Empfängerverstärkers 8 ist über eine Rauschsperre 13 mit einem "Torkreis 10 verbunden.

Dem Entzerrer 12 ist ein Ausgabegerät 14, beispielsweise ein Lautsprecher oder eine Hörkapsel, nachgeschaltet. Am Ausgabegerät 14 fällt unabhängig von Nebel- und Rauchdichteschwankungen auf der Übertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger ein fehlerfreies Signal an, sofern nicht die Amplitude der am Ausgang des Empfängerverstärkers anfallenden Strom- bzw. Spannungsschwankungen unterhalb eines an der Rauschsperre 13 eingestellten Schwellenwertes liegt. Wird der Schwellwert unterschritten, so schaltet ein von der Rauschsperre 13 ausgehender Stop-Impuls den Torkreis 10 aus, so daß die Übertragung empfängerseitig völlig unterbrochen wird. Übersteigen die Amplituden der Strom- bzw. Spannungsschwankungen am Ausgang des Empfängerverstärkers 8 wieder den Schwellwert, dann schaltet ein Start-Impuls der Rauschsperre 13 den Torkreis 10 wieder ein.

Ein weiterer Vorteil der strahlungsgebundenen Nachrichtenübertragung nach der Erfindung liegt darin, daß als Sender auch solche Strahler verwendet werden können, bei denen kein linearer Zusammenhang zwischen der intensität und dem Quellenstrom besteht. Ebenso können im Empfänger fotoelektronische Bauelemente verwendet werden, bei denen der Zusammenhang zwischen aufgenommener Strahlung und abgegebenem Strom nicht linear ist.

Claims (3)

* Patentansprüche:

1. Verfahren zur Nachrichtenübertragung mittels optischer Strahlung, wobei die Strahlungsintensität sinus- oder impulsförmig mit hoher Frequenz moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Träger dienenden Strahlungsintensitätsschwankungen in einer ihrer zeitlichen Bestimmungsgrößen (Frequenz, Phasenlage, Impulsdauer) im Takte des zu übertragenden Signals moduliert werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einem einem Schallaufnehmer (1) nachgeschaiteten Modulator (2), einem Senderverstärker (3), einer Strahlungsquelle (4) und der Empfänger aus einem fotoelektronischen Bauelement (7), einem Verstärker (8), einem Im-

. pulsformer (9), einem Tiefpaß (11), einem Entzerrer (12) und einem Ausgabegerät (14) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Empfängerverstärkers (8) über eine Rauschsperre (13) mit einem zwischen dem Impulsformer (9) und dem Tiefpaß (11) liegenden Torkreis (10) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen