DE1591557A1 - Nachrichtenuebertragungssystem - Google Patents

Description

2 R SEB1967

SIEIiBNS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2,

l/ittelsbaeherplatz 2

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Nachrichtenübertragungssystem

Die Erfindung betrifft oin Nachrichtenübertragungssystem mit Frequenzmodulation für großen Modulationsindex mit einen) Eroquenzraodulator und einem l'requenzdiskriminalioy.

Bei derartigon Nachrichtonübortragungssystenien, boispiels¹- vieiBQ für Rundfunk, werden an das Signalgeräuschverhältnis große Anforderungen gestellt. Diese konnten bisher nur tnit großem Aufwand zufriedenstellend.erfüllt werden. Ein gutes Signälgeräuschvorhültnis wird bei FM-Übortragung durch sehr

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(Art. 7 11 Ab». 2 Nr. 1 Satz-3 dee Änderunowe·. V. 4.9,1967)

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großen Phasenhub, hohen Sendepegol sowie günstige Erapfängerrau3chzahl angestrebt. Diesen Größen sind jedoch durch 3?re~ quenzbandökonomie, Interferenzstörungen anderer Signale und den erforderlichen Aufwand Grenzen gesetzt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Signalgeräuschverhältnis bei angemessenem Aufwand gegenüber den bisher erreichten Werten unter Beibehaltung oder gegebenenfalls Verringerung der Breite des Frequenzbandes zu verbessern.

Ausgehend von einem Nachrichtenübertragungssystem der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgomäß dadurch gelöst, daß eine Kompandierung in den Basisband-Irequenzlagcn sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig vorgesehen ist.

In Mehrkanal-Pulsmodulationssyatemen ist es bekannt, Moraentanlcompander zur Verbesserung des Grundgeräusches bzw. Geräuschabstandes bei kleinerer Signalspannung anzuwenden. Der Momentankotnpandor erhöht die Übortragungsbandbreite für das Zeitraultiplexsignal nicht und hat gegenüber dero Silbenkorapandor den Vorteil, keine Einschwingvorgänge durch die Zoitkonstanton der Regolglieder zu verursachen.

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Bei kontinuierlicher Übertragung der Signalspannung ist dies anders. Durch den* Momcntankoropander wird die Bandbreite wesentlich erhöht, und es müssen, um eine Entzerrung (Dehnung) auf der Empfangeseit0 zu ermöglichen, alle Frequenzkomponenten des gepreßten Signals frei von linearen und nichtlinearen Vorzerrungen übertragen v/erden. Insbesondere dürfen keine Phasenverzerrungen auftreten. Diese Forderung kann bei NF- oder TF-Systemen im allgemeinen nicht erfüllt v/erden.

Bei Frequenzmodulation mit Modulationsindex größer Eins liegen jedoch die Verhältnisse anders. Die Übertragungsbandbroito wird zum größeren Teil durch den maximalen Frequenzhub bestimmt, so daß besonders, wenn die höheren Harmonischen des gepreßten NF-Signals klein gegen die Grundv/olle sind, wie ea bei Momentankompandorn mit kleinem Gewinn der Fall ist, nur eine vergleichsweise unwesentliche Zunahme der Bandbreite auftritt. Die Verformung des Spannungsverlaufs den gepreßten Signals durch lineare Verzerrungen ist bei FM-Übertragung sehr gering, so daß das Basisband verzerrungsfrei ijurückgewonnen werden kann. Der Modulator muß dabei so bouioüscn sein, daß er die wesentlichen Komponenten dos gepreßten Analogsignals verarbeitet, d.h. ein breiteres Frequenzband als daß ungopreMo Analogsignal.

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Vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäflen Nachrichtenübertragungßsystems alo Richtfunk- oder Satellitensystem, z.B. für die Simultanübertragung von Bild und Ion oder auch für Übertragung eines Tonsignals über Satellitensysteme bei möglichst kleiner RF-Bandbreite und Sondeleistung im Satelliten. Z.B. erfolgt die Übertragung des Fernsehsignal und wenigstens eine3 Tonsignals in benachbarten Kanälen über einen Radiofrequenzkanal mit einem Modulationsteil, in dem durch das Tonsignal in einem ersten Modulator ein Hilfsträger und durch den frequenzmodulierten Hilfsträger zusammen mit dem Fernsehsignal als Basisbandsignal, in einem zweiten Modulator der RF-Träger in der Frequenz moduliert werden. In einem Demodulationstoil wird in einera ersten Diskriminator das Fernsehsignal zusammen mit dem frequenzmodulierten Hilfsträger und in einem zweiten Diskriminator das Tonsignal zurückgewonnen. Ein Presser wird dabei dem ersten Modulator vor- und ein Dehner dem zweiten Diskriminator nachgeschaltet.

Geeignete Moraentankompandor mit Press.or- und Dehnerschaltungen sind allgemein bekannt, da sie in der Literatur mehrfach boschrieben worden sind.

Da auch Nutzsignalo von mittlerer Amplitude mit tiefen Fre-· quenzen subjektiv da3 Geräusch schlecht verdecken, ist es

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vorteilhaft, dem Presser oinc Preomphasis-Schaltung vor- und den Dehner oino Deeraphasis-Schaltung nachzuschalten.

Diese Maßnahme, dio an 3ich bei tiefen Frequenzen dem Koropandergcwinn entgogonv;irkt, ist "bei PM im allgemeinen zulässig, weil der Phasenhub hier der Modulationsfrequonz umgekehrt proportional ist und somit nur wenig Geräusch bei tiofen Frequenzen entstehen läßt.

Anhand von Au3führungsboispielen v/ird dio Erfindung nachstehend näher orläutort«

Die Pig. 1 zeigt ein Ausführungsboispiol dos erfindungsgeraäßen Nachrichtonübortragungssysteras, das'nur-die für die Erklärung dor Erfindung wesentlichen Eleraento enthält. Das Nachrichtenübertragungssystem enthält sondesoitig einen Eingang E, oinen Prossor Pr, oinon Modulator M, eino Sendestufo S und oino Sendeantenne SA. Empfangssoitig enthält das System oino Irapfangsantonno EA₁ einen Verstärker V, einen Diskriminator D₁ oinon Dehnor Do und oinon Ausgang A»

Dio Wirkungsweise dor Anordnung ist folgende. Ein am Eingang anliegendes Analogsignal v/ird im Prossor Pr gopreßt und im Modulator M in dor Frequenz raoduliort. Das froquonzmodulierte Sißnal wird in dor Sondostufo S vorotärkt und über die An-

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tenne SA abgostrahlt. Der Empfang deo frequenzmodulierten Signals erfolgt mittels der Empfangsantenne EA₀ Bas Signal v/ird im Verstärker V verstärkt und im Diskriminator D dercoduliert. Im Dehner De v/ird daü ursprüngliche Analogsignal zurückgewonnen und steht am Ausgang unvorzerrt zur Verfügung«

Die Verbesserung dos Signalgoräuschvorhältnisses ist möglich, v/eil bei einem FM-System die Radiofrequenzbandbreite im wesentlichen durch den Frequenzhub bestimmt v/ird, so daß für die durch die Pressung entstehenden Verzorrungsprodukte der Modulationsschv/ingungen keine v/esontlichc Radiofrequenzbandorv/oitorung gefordert v/orden muß.

Bei Vorv/ondung eines Knickkompanders ist es vorteilhaft, den Knick der Presserkonnlinio auf den Bereich geringer Aussteuerung zu logen, jedoch nicht so tief, daß schon Froradspannungon, die noch zulässig sind, den Prossor bis über den Knick aussteuern können»

Die Fig. 2 zeigt oin Ausführungsboispiol eines orfindungsgeraäßen Richtfunksystoms zur Simultanübertragung eines Pcrnsoh3ignals und eines Tonsignals. Der Sendotoil enthält einonEingang Ni¹ für das Tonsignal und oinon Eingang TV für das Fernsehsignal, eine Proemphasis-Schaltung PE, einen

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Presser Pf, einen ersten Modulator MI, eine Frequenzweiche W1 _t einen zweiten Modulator M2, eine Sendeotufo S und eine Sen- ; doantcnno SA. Der kopf angst eil·., enthält eine Erapfangsantonne ΕΛ, einen Verstärker V, einen ersten Diskriminator D1, eine Frequenzweiche V/2, einen zweiten Diskriminator D2, einen Dehner Do, eine D'eeraphasis-Schaltung DE, einen Ausgang NF^f für das Tonsignal und einen Ausgang TV¹ für das Fernsehsignal. In der Darstellung sind nur die für die Erklärung der Erfindung erforderlichen Bestandteile des Systeras dargestellt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. An den Eingang NF v/ird das Tonsignal angelegt, dessen tiefe Frequenzen relativ zu den höheren Frequenzen durch die Preemphasis-Schaltung abgesenkt werden. Das derart vorbereitete Tonsignal wird dora Presser Pr und anschließend dem Modulator M1 zugeführt.

Das jetzt froquonzmoduliortc Tonsignal und das am Eingang TV anliegende Fernsehsignal v/erden der Frequenzweiche W1 zugeführt; dein Ausgang der Weiche V/1 ist der Modulator M2 nachgeschaltet, in dem für das Tonsignal eine zweite und für das Fernsehsignal eine erste Frequenzmodulation erfolgt, tibor die Sendeatufo S und die Sendeantenne SA wird das zu übertragende frequenzmoduliertο Signal abgestrahlt.

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Das übertragene Signal v/ird von dor Empfangsantonne EA empfangen, in dem VeratUrkor V verstärkt und dem ersten Diskriminator D1 zugeführt. An der nachgoschaltoton Frequenzweiche \!2 steht an einem Ausgang das demodulierte Fernsehsignal und am anderen Ausgang das bereits einmal dercoduliorto Tonsignal zur Verfügung. Dieses v/ird im zv/eiten Diskriminator D2 zum zv/eiten Mal demoduliort. Dieses deicodulierto Tonsignal v/ird dom Dehner De, in dem die von dem Presser Pr gegebene Signalform v/iederhergestollt v/ird_/ und anschließend der Decrophasis-Schaltung DE zugeführt, in der die am Eingang NF gegebene Signalforra v/ioderhergestellt v/ird. Am Ausgang WF¹ steht das ursprüngliche Tonsignal und am Ausgang TV¹ da3 ursprüngliche Fernsehsignal v/iodor zur Verfügung.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen eine vorv/endbare Korap anders ehalt ung mit zugehörigen Konnlinien,,

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsboispiel einer Prossorschaltung mit einer Signalquollo Q, einer au3 einem Transistor T1 und einem spannungsabhUngigon Außenv/idorstand R1 bestehenden Stromquelle sowie einem Kondensator C1, einem Verzorrer-' netzwerk VN und einer Ausgangsklemme a. Das Vor- .j.v acrrcrnetzwork VN enthält zwei Dioden D1 und D2 sov/ie einen Widerstand R2.

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Die fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiol einer Dehnerschaltung mit einem Eingang e, einem !Transistor 12, Widerständen R3 und R4, einem Kondensator 02, einem Verzorrernetzworlc VlI und einer Ausgangslclemme a'.

Bei kloinen Spannungen ist dio Spannung an der Klemme a U1 = i · R1, wobei i der Kolloktorstrom des Transistors 11 ist. Mit steigender Spannung U1 in positiver odor negativer Richtung schaltot sich zum Widerstand R1 der kleiner werdende Diodeninnenwidcrstand der Dioden D1 odor D2 je nach der anliegenden Halbwolle in Sorio mit R2 parallel, was eine spannungsabhängigo Kennlinie K entsprechend dor I¹Ig₀ 5 ergibt. Diese Kennlinie K bewirkt oino Pressung der Signalspannung ITe, so daß oino verzerrte Spannung U1 entsteht„ Zur Entzerrung ist das Vorzorrornotzwork VN in den Gegenkopplungswog des Transistors T2 eingeschaltet. Die Pig« 6 zeigt auf der Empfangsseito, wie über dio dor Kennlinie K entsprochenden Kennlinie K' dio vorzerrto Spannung U1 in die entzerrte (gedehnte) Spannung U2 umgeformt wird»

Der Crcräuschgowinn. bei vorschwindend kloinor Signalspannung Ue ist dein in dor Pig. 5 dargestellten Tangens ex proportional, so daß auch da3 Grundgoräusch um dioson Wort verringert wird. Wio man aus dor Fig. 5 orsieht, ist dieloistung der durch die Pressung entstehenden Oborwollon umso geringer, je weniger

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sich dor Winkel λ von 45° unterscheidet. Bei kleinem Korapandergouinn v/ordon deshalb auch die Oberv/ollcnantoile kloin sein, so daß die Forderung nach kleinem Signalgeräuschvorhältnis toi der Übertragung über die FM-Strecko erfüllt \/ird<

4 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims (4)

ΪΛ 9/430/2909. - 11 - Patentansprüche

1. Nachrichtenübertragungssystem mit Frequenzmodulation für großen Modulationsindex mit einem Frequenzmodulator und einem Frequonzdiskriminator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koropandierung in den Basisband-Froquenzlagen sowohl scndesoitig als auch erapfangssoitig vorgesehen ist =

2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vorwendung als Richtfunk- oder Satellitcnsystem, toi dem zur übertragung eines FernsohDignals und wenigstens eines Tonsignals in benachbarten Kanälen über einen Radiofrequenzkanal unter Verwendung eines' Hodulationstoils, in dem durch das Tonsignal in einem ersten Modulator (M1) ein Hilfsträger und der durch den frequenzmodulierton Hilfsträger zusammen mit dem Fernsehsignal in einem zweiten Modulator (M2) den RF-Träger in der Frequenz moduliert worden und eines

in ■

Demodulationstoils, in dem einem ersten Diskriminator (D1) das Fernsehsignal zusammen mit dem frequenzmoduliorten Hilfsträger und in einem zweiton Diskriminator (D2) das Tonsignal zurückgewonnen v/erden,

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3. lfächrichtcniibortragungGGystern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Presser (Pr) dem ersten Modulator (M1) vor- und ein Dehner (Do) dem zv/oiten Diskriminator (D2) nachgeschaltot Bind.

4. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, daß dom Presser (Pr) eine Preemphasis-Schaltung (PE) vor- und dem Dehner (Do) eine Deemphasis-Sohaltung (DE) nachgoschaltot sind.

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