DE1816884A1 - Einrichtung zur Signaluebertragung - Google Patents

Description

. August äoshart . Walter Jackisch

tfiJitoMstom^^ abgesandt 23. Dez,

Western Electric Company Inc·- - 20. Dezember 1968

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3Di© Erfiaärang "beteifft ©ia© Binricsfttung aus? Signalübertragung mit einem Hiasen^ergleie&sr MEd ©Inen Oscillator, der ©ine fg-ägerselwisgtmg sur Modulation mit ©Isaem im Form ©ines a©taliert©ii, fWägers au übertragenden Signal liefert, w©fe©i" der Aiasgaag ä©s Oszillators an äen Phasenvergleicher aag©s©lal@ss'en' ist twa wofedi ferner ¥er"bin6wEg©n für- die ti"b@E"feiragimg" eine® ©mpfeag©n©a modulierten Ti?äg&T& am dem Phaseiiirergleieh'sr imd 3^2· Weiterleitung d@a Ansgangesignals dieses Phasenirergleieli®!¹© fits? di© Frequenzsteuerung des Oszillators >orges©h©n sind_o Ein spt^itllee Anwendungsgebiet derartiger Einrieiitmsgon mixiä laeteiclitenlfbertragiiagsanla« gea mit "b©£dseitig(im "ÖTbssi-teagimgs&etEleb 1?sw_e G-egenverkehrs-

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anlagen beeinträchtigt werden, und zwar hauptsächlich . infolge der Amplitudenabhängigkeit des Phasenregelkreises und wegen der entsprechenden Veränderung der Sohleifenver-Stärkung. Bei Verwendung von Phasenregelkreisen in Gegenverkehrsanlagen mit stark gedämpftem Übertragungsweg kann die Amplitudenabhängigkeit des Systems durch Kompensation der im Übertragungsweg hervorgerufenen Dämpfung vermindert werden.

Ein besonderer Anwendungsfall der Nachrichtenübermittlung durch trägerfrequente Systeme ergibt sich in Gebieten mit bereits überlastetem Fernsprech-Leitungsnetz und zunehmendem Bedarf an Fernsprechverbindungen. Mit entsprechenden Übertragungswegen zwischen einem Vermittlungsamt und den einzelnen Teilnehmeranschlüßsen. Wenn die Verlegung zusätzlicher Leitungen unwirtschaftlich oder aus sonstigen Gründen unerwünscht ist, so können gegebenenfalls zusätzliche Übertragungswege durch Ausnutzung der bereits vorhandenen Fernsprechleitungen zur trägerfrequenten Übertragung geschaffen werden. Auch bei der Versorgung abgelegener Gebiete mit Anschlüssen kann gegebenenfalls mit Vorteil eine zusätzliche trägerfrequenz Übertragung auf vorhandenen Fernsprechleitungen eingeführt werden, sofern diese Leitungen für eine Übertragung in den entsprechenden Frequenzbereichen geeignet sind. Tatsächlich sind Fernsprechleitungen im allgemeinen mit einer starken Dämpfung für die übliche trägerfrequente Signalübertragung behaftet, woran die erwähnte zu-

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ORIGINAL

eätsliohe Leltungsausnutzung scheitern kann. Der Gegenverkehrebetrieb mit Phäeenregelkreis in den beiderseitigen Umsetzern wird bei der erwähnten Saehriohtenttbertragung in ternsprechanlagen im allgemeinen zwischen einem sentra·» len Vermittlungsamt und den einzelnen Xeilnehmeransehlttssen eingerichtet. Hierbei wird jedem Seilnehmeransohluß im Amt ein Phasenregelkreis sug&ordnet« Die Entfernung »wischen d.^|jMnt und den einseinen $eilnehmeraneehlüeeen und damit auch die Geeamtdämpfung in den sugehürigen übertragungswe* gen ist bei den ei&selnen üeilnehmeraneohlÜBeen natargemkd in weiten ßrensen unterschiedlich. Diese Unterschiede können zwar bei des Erstellung der Anlage durch entsprechende Zueatseinrichtungen und Abgleiohma8nahiaen barücScelohtlgt werden, erwünscht wäre jedoch ®in Femepreohempfanger, welcher die im Übertragungsweg hervorgerufene Dämpfung des modulierten Xrägers selbsttätig ausgleicht· Bin bus* Frequenzdemodulation verwendbarer Phasenregelkreis umfaßt Üblicherweise einen epannungsgesteuerten Ossiilator und eiaeh Phaienvergleicher. Der Ausgang 4es Osaillators wird hinaioiitXich seiner Phasenlage mit dem vom Phaeenregellcrtie empfangenen modulierten Träger verglichen, wobei der PhAftentergieiener ein der Phasendifferenz zwischen den beiden sugefifhrtexL Vergleichssignalen proportionales Äusgangesignal Kur ßteuerung der Ausgangefrequenz des Oszillators liefert«

Die Wirkungsweise des Phasenvergleichers beruht auf einer Multiplikation der zugeführten Vergleichseignale und ist

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OBK3INAI.

daher amplitudenabhängig. Um nun die Schleifenterstärkung des Phasenregelkrelses im Interesse einer genauen Arbeitsweise einigermaßen konstant asu halten, wäre eine m&gliohst weitgehende Verminderung der auf Amplitudenahsohwächung im Übertragungsweg eurückeuftthrenden Ungenaulgkeiien im Arbeitssuetand des Phasenregelkreisee erwünscht. Ferner wäre eine möglichst weitgehende Konstant und Unabhängigkeit der Schleifenverstärkung des Phasenregelkrelses von der im übertragungsweg hervorgerufenen Dämpfung des modulierten trägers anzustreben·

Aufgabe der Erfindung ist in diesem Zusammenhang die Schaffung einer Signalübertragungseinrichtung, mit der sich ein Sämpfungsausgleich der erwähnten Art für Zwecke des irägerfrequensbetriebes einstellen und aufrechterhalten läßt· Sie erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennselehnet sich bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art hauptsächlich dadurch, daß der PhaeonvergleIcher ein Summenfreciue%-vaaA Dlfferfnifregnens-Signalkoiiponenten aufweisendes Aus» gangssignal erseugt und daß ein an den Ausgang des Phasen-▼etglelchere angeschlossener Steuerrerstärker mit in Abhängigkeit von einer der genannten Signalkomponenten steuerbarer TftretÄrkuiig sur Kompensation einer bei der Übertragung ■xuCgettfettiitn Absohwäohung des empfangenen modulierten Trägers Torgeeeben ist. ,

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.jtxt..^*, ,- BAD ORIGINAL

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in einer Gegenverkehrsanlage an einem Ende des Übertragungsweges ein Umsetzer mit üblichem Phasenregelkreis und am anderen Ende ein Phasenregelkreis mit selbsttätiger Verstärkungsregelung vorgesehen. Der zweite Umsetzer umfaßt in an sieh Üblicher Weise einen Phasenvergleieher und einen spannungsgesteuerten Oszillator, mit dessen Ausgang das vom zweiten Umsetzer empfangene Signal . verglichen wird. Der Phasenvergleicher erzeugt duroh Multiplikation der zugeführten Vergleichesignale ein von dessen Amplitude abhängiges Auegangssignal, welches Summenfrequenz- und Differenzfrequenzkomponenten enthält. Bei seiner multiplikativeh Wirkungsweise arbeitet der Phaeenvergleieher in einem linearen Kennlinienbereich und kann als lineares Element betrachtet werden. Wegen der gleichen Übertragungsweglänge unterliegen der Träger und der modulierte Träger der gleichen Dämpfung. Die Suiamenfrequenzkomponente im Ausgang des Phasenverglelehers wird zur Regelung eines Steuerverstärkers verwendet. In dieser Weise läßt sich die auf dem Übertragungsweg erzeugte Dämpfung des modulierten Trägers ausgleichen und die 3 ehleifeisverstärkung des Phasenrege!kreises im wesentlichen konstant halten.

In dem Verstärkungsregelkreis kann ein Hochpaß vorgesehen werden, der hauptsächlich den abgeschwächten« zur Verstärkungsregelung dienenden Träger durchläßt» wobei der Steuerverstärker dem Phasenvergleich©*⁰ nachgeschaltet ist. Mit einem solchen Hilfsregelkreis für di© Verstärkungsregelung können beträchtliche Dämpfungen im Übertragunsweg ausgeglichen und dadurch auch stark bedampfte Übertragungskanäle zumTrägerfrequenzbetrieb herangezogen werden.

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Weitere Vorteile und Merkmal· der Erfindung ergeben sieh aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbelsplele, das in den Zeichnungen anhand von Schaltbildern schematisch angedeutet ist. Hierin zeigt

Pig. 1 das Blockschaltbild eines zur DMmpfungskonpensation in einer Trägerfrequenzanlag* vorgesehenen Sende-Krapfangsgeräte» nach der Erfindung*

Flg. 2 das Blockschaltbild einer Trägerfrequenzanlage mit Phasenregelkreis am einen Ende und Umsetzer gemäß Fig.l an anderen Ende des Übertragungsweges und

Pig. 3 das Prinzipschaltbild eines Phasenvergleich©!·« zur Verwendung in der erflndungsgemäSen Einrichtung nach Fig.l und 2, während

Fig. k das Prinzipschaltbild eines zur Verwendung in einer erflndungsgeiaäßen Einrichtung vorgesehenen Steuerverstürkere wiedergibt.

too

Bei dem Umsetzer/nach Fig.l werden die ankommenden und abgehenden modulierten Trägerschwingungen durch eine Gabelschaltung 101 voneinander getrennt, wobei der modulierte Träger vom Aus« gang eines spannungsgesteuerten Oszillators 102 übertragen wird. Zweckmäßig ist die Verwendung eines Oszillators mit linearer Frequenz-Spannungskennlinie, wofür sich Beispiele In der Literatur finden, z.B. in "Phaseloek Techniques'* von P. M. Gardner, Verlag John Wiley & Sons, Inc., 1966* Seite

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iäS um ■ BAD OFUGlMAL

Die Gabelschaltung besteht aus einem übertrager mit Primär» wicklung 10> «ad Sekundärwicklung 104. Srstere 1st an ti»» Eingang eines Phasenverglelchers 105, letztere einseitig an eine Absehlufilmpedans und andererseits an eine Ader einer als Übertragungekanal, und zwar als OegenverkehrslGanal vorgesehenen £weidrahtleitung angeschlossen. Bins Mittelanzapfung 108 der Sekundärwicklung ist mit dem Auegang des Oscillators 102 verbunden.

Der vom Umsetzer 100 empfangene moduliert« Träger wird ebenso wie der Ausgang des Oscillators 108 den Ph&senyergleleher IO5 sugefUhrt, der diese Signale multipliziert und ein Ausgangssignai mit Sunaen» und Differensfrequenslcoeponenten liefert» welches über eine Reihenschaltung von Steuerverstirleer 109 und Tiefpaß IiO weitergeleitet wird·

Zwischen dem 8teuereingang und de» Ausgang äes 8teu*rv«r· stHrkers 109 ist ein Verstlr]amg»rtgellap«ie 111 «ngesehloaeen« der einen Hochpaö ng und eine Diode il> uefafit. Der Ausgang des Steuerverstarleere 1st mit den Eingang von RoobpaJ 112 verbunden» wüirend sein Steuerelogaag Über Diode 113 aa den Ausgang von Hoehpafi 112 angeeehloaset* ist. Der Boobpal llflt nur SuBiaenfrequenilcovponente ia Ausgang des Pharlelob*r« 105 sur Verstltrkungeregeiung des Steiierveretlirleers 109 dureh» Der Ausgang von Tiefpafi 110 ist über eines Yerstlrlo·* 114 und einen Übertrager 116 mit «ine» Benutje»rger»t 115» bei· spielsweise einen Fernspreohapparat verbunden.

Der Phasenvergleioher 105 liefert ein sur Phasen» und Fraqueas*

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differenz der zugefUhrten Vergleidhssignale, d.h. dee vom Umsetzer empfangenen modulierten Trägers und des Ausgangs des Oszillators 102, proportionales Auagangseignal. Wenn eine Frequenzdifferenz betsöht, so wird eine entsprechende Spannung vom Ausgang des Fhaeenvergleiehers 105 zum Steuereingang des Oszillators rückgekoppelt« und zwar in gegenkoppelndem Wirkungssinn, so daß der Oszillatorausgang in Synchronismus, d.h. in FrequenzUbereinstlmmung mit dem vom Umsetzer 100 empfangenen modulierten Träger gebracht wird.

Kit Hilfe der Sumenfrequenzkoniponente des Phaeenvergleicherausgangee kann die AbsehwäOhung des modulierten Trägere auf dem Übertragungekanal kompensiert werden, wobei dann wegen der gleichen Dämpfung von Träger und modulierte« Träger auf dem Übertragungekanal auoh ersterer wirkungsvoll wad genau ent» dampft wird. Auf dies· Weise ist dl· Schleifenverstärkung des Umsetzers unabhängig von der Dämpfung auf de« übertragungekanal.

Der empfangene modulierte Träger* der Über Gabelschaltung cua Phasenvergleich«· 103 gelangt» sei durch

ein (ftJt + I₁J (l)

wiedergegeben Bach einer aufanglichen Einregelphase, wahrend deren die Ausgangefrequenx dea Oszillator« 102 zur übereinetiaesung mit derjenigen des empfangenen oodulierten Trägers gebracht wird, liefert der Oszillator zu Phasenvergleioher ein Signal

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cos (hit + 5j>). (2)

Die den Phasenvergleleher erreichenden Signale haben die gleiche Trägerfrequenz (ι) , jedoeh unterschiedliche Phasenlage. Durch die Multiplikation im Phasenvergleich«»? entsteht hieraus ein Signal ·'■-■_:-'■

1/2 sin (I₁ - ig) + 1/2 sin (2Ot + S₁ + $₂)

Dieses Ausgangssignal gelangt über den Steuerverstärlcer 109 zum TiefpaS 110, in dem die durch den zweiten Term in Gleichung (3) bestinante Signalkomponente unterdrückt wird. Wegen der linearen Wirkungsweise des Fhasenvergleichers ist das Ausgangssignal, auch dasjenige des Verstärkers 114, proportional zur Phasendifferenz zwischen den Slngangsslgnalen des Phasen* vergleichers. .Da die Information in der Phasenlage des modulierten Trägers enthalten 1st, tritt somit am Ausgang des Verstärkers 114 eis dieser Information entsprechendes Signal auf» das aüSer zur Benutzereinrichtung 115 teilweise auoh zum Steuereingang des Oszillators 102 gelangt und durch öegenkopplung die Phasenlage des Oszillators der jenigen des modulierten Trlgere angleicht.

Der Hochpaß 112 Im VerstSrkungsregelkreis Hl läßt von dem durch Gleichung (3) gegebenen Ausgangssignal des Phasenverglelehers I05 nur die de» zweiten Term entsprechende Komponente durch» die nach Gleichrichtung in der Diode 113 «ja den Steuereingang des Steuerverstärkers 109 gelangt und dem in der Phase

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verschobenen Träger entspricht. Wegen der Übereinstimmend* Absohwäohung von Träger und moduliertem Träger im Übertragung» kanal wird diese genau kompensiert.

Der Oszillator 102 besorgt ferner die Modulation des von Umsetzer 100 abgehenden Signals, Indem seine Ausgangsfrequens zu einem Teil von seinem Eingangssignal bestimmt wird. Das Ausgangssignal der Benutzereinrlehtung 115 wird hierau duroh den Übertrager 116 sum Oszillator Übertragen und moduliert dessen Ausgangssignal, das über die Gabelschaltung 101 sum

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Übertragungskanal 107 gelangt. Die Ctegenverkehrsanlage gemäß Fig.δ umfaßt außer den

100 gemMS Fig.l einen stark bedampften Ubertragungslcanal 201, z.B. wieder eine Pernspreehleltung oder «inen anderen Ctogen·

200 verkehrskanal, sowie einen weiteren Umsetzer/mit Fhasenregel· kreis. Beide umsetzer wirken Im erläuterten Sinne als. Sende« Empfangsgeräts für den Oegenverkelirsbetrieb.

Auch der Umsetzer 200 weist eine Gabelschaltung 2OJ zur Trennung der ankommenden und abgehenden modulierten Träger, auf, wobei das abgehende Signal von einer Benutzereinrlehtung 213 über einen übertrager 214 zu einem spannungsgesteuerten Oszillator 204 sowie von hier in Form eines modulierten Trägers zur Mittelanzapfung 209 der Wicklung 206 der Oabel~ sohaltung und weiter zum tfrmrtragungskanal 201 gelangt. Sin Ende der Sekundärwicklung 1st auch hier an eine Abechlußimpedans 208, das andere an eine Ader des ühertragungskanals angeschlossen» die Primärwicklung 205 der Oabelsohaltung

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entsprechend a» den Eingang eines Fhasenvergleiohers 807.

vom Umsetzer 200 empfangen· moduliert· TrHger gelangt wie der Ausgang des Ossiilatore 204 zu entsprechenden Eingängen des Fhaeenvergleieii&rs 207, dessen Auegang über Verstärker 210« TiefpaS 211 und TerstSrtcer 212 an den übertrager 214 aage» schlössen ist und das demodulierte Signal zur Benutsereinrleh» tung 21> leitet.

Der Ausgang des Fhaeearergleiohers liefert ein« zu Phasen· und Trequenzdlfferatozen der sugefUhrten VerglMobsalgoal» proportional· Signalspannung» deren ViederfrequeniE· bzw. Qleioh· kcsipon»nte dem Oscillator 204 gegenkoppslnd ansteuert und dessen Ausgangsföequens in UbereinetlBBRmg alt der frequent des von Umsetzer 200 eapf&ngenen modulierten Trägers bringt. Die an den SiEg&ag&E des fhasenvengleiehers stehenden Tergleiehsslgnale haben daher gleloh* frequenz· Jedoch unter* sehiedilohe Hiasenlage. m&oh Hultlplikation erzeugt der PhasenverglelehBr ein Attsgangesignal der Vom

1/2 sin <i_r ^₂) φ 1/2 sin (2Wt + fj + B₂). (H)

Die dea zweiten Ter» la Olelohung (4) entspreohende Sigaal· tEompone&te «ird im fiefseJ 211 wnterdrUokt, so daft der Abs* gang de· Veretftrteer« 218 proportional sur Pfaae«mdiff*re*s BWieehon/den ^ergieienssignalen moduliert . . let. Sin . der in dieser Phasenlage enthaltenen Xnforaation entspreehend·· Signal gelangt zup Benutzereinriehtung 213 sowie in der bereits

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Steuereingang dee Oszilators 204, dessen Ausgang dadurch in der Phasenlage dem empfangenen modulierten Träger angeglichen wird.

Die übertragung des abgehenden Signals von der Benutzereinrichtung 21? zum Umsetzer 100 auf der Gegenseite des Ober· tragungskanals SOl erfolgt In der bereits erwähnten und Im übrigen dem SIg. 1 entsprechend zu entnehmenden Welse über Oszillator 204, Gabelschaltung 203 «to..

Die Einrichtung gemäß Pig.2 kompensiert selbsttätig die Dämpfung bor· Absohwächung auf dem übertragungsKanal, wobei infolge des Veratarkungsregelkreises 111 im umsetzer 100 keine Abgleiehmaßnahmen erforderlich sind. Beim Einsatz in einer fernsprechanlage wird z.B. der Phasenregelkreis des Umsetzers 200 im Vermittlungsamt und der Umsetzer 100 beim Teilnehmer angeordnet. Für mehrere TeilnehiaeransohlUsee ist eine entsprechende Anzahl von Pnasenregelkreisen la Ast vorzusehen« wobei dl· den Teilnehmerleitungen entsprechenden, unterschiedlichen Dämpfungen selbsttätig ausgeglichen werden.

BtI den Ale Phasenvergleieher für die Zwecke der Erfindung

de, geeigneten Rifignodulator nach Fig.? werden die Vergleiohs slgnale 71 und V2 an den Klemmen JOl, 302 bzw» 304, 3O5 von Elcgangeübertragern 303 und 3O6 zugeführt, deren Sekundär-Wicklung«» in üblicher Weise durch eine Dioden-Brüokensohaltung

«it Sm MiIg gleichsinnig angeordneten Dioden 307» 308, 309 und ·.·■■■ * ·

319 verbunden sind. Das der Phasendifferenz der Vergleichseigaale proportionale Ausgangesignal V_a tritt zwischen Mittel-

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BAD ORtGINAt.

anzapfungen 311 und 312 der Eingangsübertrager auf. Bei Phasengleiohheit der Vergleiehssignale ist, wie sich ohne weiteres aus der Diodenpolung ablesen läßt, die zwischen gleichen Punkten der übertr^erwloklungen liegende Spannung Null, während bei vorhandener Phasendifferenz zwischen den Vergleichssignalen ein mit dieser gleichsinnig zeitlieh schwankendes Ausgangssignal auftritt, welches sich durch die iQultipllkative Wirkungsweise gemäß Gleichungen (3) und (4) ergibt.

Der über Diode 113 gemäß Flg.l mit dem Ausgangssignal vom' HochpaS 112 beaufschlagte Steuereingang des Steuerverstärkers 109 nach Fig.4 wird durch den Steuerelektrodenanschluß 400 eines Feldeffekt-Transostors 401 gebildet, dessen Quellen-Senkenimpedanz von der Steuerspannung abhängig ist. Als Eingangssignal V_E wird dem Steuerverstärker an den Klemmen 402, 403 der Ausgang des Phasenvergleichers 105 zugeführt. Zwischen Klemme 402 und Transistor 401 ist ein Vorwiderstand 405 eingeeehlelft, der mit der Quellen-Senkenstrecke einen Spannungsteiler mit veränderlichem» durch die Steuerspannung einstellbaren Teilerverhältnis bildet. Das Ausgangssignal V_A eines dem Transistor bzw. Spannungsteiler nachgesohalteten Verstärkers 404» der das Ausgangsglied des Steuerveratärkers bildet, wird dem Eingang von Hochpaß 112 und Tiefpaß 110 zugeführt. Durch Veränderung des Teilerverhältnisees wird die wirksame Eingangsspannung des Verstärkers und damit die Verstärkung des Steuerverstärkers 109 entsprechend der Steuerepannung eingestellt und damit die im Verstärkungsregelkrei* festgestellte Leitungsdämpfung kompensiert.

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Claims (1)

1. Western Electric Company Inc. 20. Dezember 1968

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   Ansprüche

   1o Einrichtung zur Signalübertragung mit einem Phasenvergleicher und einem Oszillator, der eine Trägerschwingung zur Modulation mit einem in Form eines modulierten Trägers zu Übertragenden Signal liefert, wobei der Ausgang des Oszillators an den Phasenvergleicher angeschlossen ist und wobei ferner Verbindungen für die Übertragung eines empfangenen modulierten Trägers zu dem Phasenvergleicher und zur Weiterleitung des Ausgangssignals dieses Phasenvergleichers für die Frequenzsteuerung des Oszillators vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleicher (105) ein Summenfrequenz-und Differenzfrequenz-Signalkomponenten aufweisendes Ausgangssignal erzeugt und daß ein an den Ausgang des Phasenvergleichers (105) angeschlossener Steuerverstärker (109) mit in Abhängigkeit von einer der genannten Signalkomponenten steuerbarer Verstärkung zur Kompensation einer bei der Übertragung aufgetretenen Abschwächung des empfangenen modulierten Trägers vorgesehen ist.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Siebschaltung (112) zur Fernhaltung einer unerwünschten .Signalkomponente von dem Steuerverstärker (109) vorgesehen ist.

   =» 2" —

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   3ο Einrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Steuerverstärker (109) wenigstens ein veränderliches, spannungsabhänglges Impedanzelement (11?) mit in Abhängigkeit von der Amplitude einer der genannten Signal» komponenten steuerbaren Impedanzwert vorgesehen ist.

   4. Einrichtung nach einem der Ansprüohe 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Steuerverstärkere (109) in Abhängigkeit von der Amplitude der Summenfrequenz-Signalkomponente steuerbar ist.

   5ο Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein spannungsgesteuerter Oszillator (102) vorgesehen ist, dessen AuBgangefrequene susätzlich durch die Amplitude des als modulierter Träger zu übertragenden Signals steuerbar ist·

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