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Übertragungssystem zur Übertragung von Information in einem vorgeechriebenen
Frequenzband Zusatz zu Patentanmeldung P 1537638.2.
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Das Hauptpatent.. (Anmeldung P 1537638.2) bezicht sich auf ein Übertragungssystem
nit einer Sendevorrichtung und einer Empfangsvorrichtung zur Übertragung von Informationen
in einem vorgeschriebenen Frequenzband, bei dem die insgesamt zu übertragende Information
von einer Hauptinformationsquelle und von einer zugehörigen Hilfsinformationsquelle
mit einem geringeren Informationsinhlat als die Hauptinformations quelle herrithrt.
Die Übertragung der Inforiationasignale kann dabei entweder direkt oder nach Modulation,
z.B. Amplitudenmodulation oder Irequenzmodulation, erfolgen.
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In diesem Übertragungssystem wird das Hilfsinformationssignal durch
ein innerhalb des Frequenzbandes des Hauptinformationssignals
liegendes
und mit desem Hauptinformfationssignal unkorreliertes periodisches Impulsmuster
gebildet, das von der als Impulsmustergenerator ausgebildeten Hilfsinformationsquelle
herrührt, und das in der Sendevorrichtung in einer linearen Zusammenfügungsvorrichtung
ohne Frequenztrennung und ohne Zeittrennung mit dem Hauptinformationssignal zusammengefügt
wird während in der Empfangsvorrichtung das Hauptinformationssignal und das innerhalb
des Frequenzbandes dieses Signals liegende und mit diesem Signal linear zusammengefügte
Impulsmuster zusammen an eine Modulationsvorrichtung gelegt sind, an die auch das
örtlich erhaltene von einem den Impulsmustergenerator in der Sendevorrichtung entsprechenden
ortlichen Impulsmustergenerator herrührende Impulsmuster gelegt ist, wobei der Ausgang
der Modulationsvorrichtung mit eine, Glättungsfilter verbunden ist, das zur autonatisohen
Phasenkorrektur an ein frequenzbestimmendes Glied des ortlichen Impulsmustergenerators
angeschlossen ist.
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Die Erfindung hat den Zweck, ein Übertragungssystem der erwähnten
Art zu schaffen, bei den die genaue Übertragung des Hilfsinformationssignals auch
gesichert ist bei Übertragung der Informationssignale über Übertragungswege, in
denen die Informationssignale sich unregelmässig änderden Frequenzverschiebungen
unterworfen werden.
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Das Übertragungssystem nach der Zusatz-Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass in der Sendevorrichtung der Impulsmustergenerator an den Eingang eines Frequenzmodulators
angeschlossen ist, dessen Aussang sit der linearen Zusammenfügungsvorrichtung verbunden
ist, während in der Empfangsvorrichtung die eingehenden Informationssignale über
einen Frequenzdemodulator der Modulationsvorrichtung zugeführt werden.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden nunmehr an Hand der Zeichnung
naher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Übertragungssystem nach der
Zusatz-Erfindung, und Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
See Übertragungssystems nach Fig. 1.
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Fig. 1 neigt ein Übertragungssystem nach der Zusatz-frfindung mit
einer Sendevorrichtung und einer Empfangsvorrichtung zur Ubertragung eines Sprachsignals,
dem ein Frequenzband mit einer Breite von 3t5 kz zugeteilt ist. Die Übertragung
erfolgt dabei unter Verwendung von Einseitenband-Amplitudenmodulation. In der Sendevorrichtung
wird zu diesem Zweck das von einen Mikrophon 1 herrührende Sprechsignal nach Ve
stärkung in einem Verstärker 2 über einen Teifpass 3 mit einer Grenzfrequenz von
3,5 kHz an einen Übertragungsweg 4 weitergeleitet. Am Eingang dieses Ubertragungsweges
4 ist ein Amplitudenmodulator 5 angebracht, der von einem Trägerfrequenzoszillator
6 von 64 kHZ gespeist wird und mit einem Einseitenbandfilter 7 mit einem Durchlassbereich
von 64,0 - 67,5 kHz versehen ist, während am Ausgang dieses Übertraglungsweges 4
ein Selektrionsfilter 8 gleichfalls mit einem Durchlassbereich von 64,0-67,5 kHz
vorgesehen ist, an das ein Amplitudendemodulator 9 angeschlossen ist! der von einem
Tragerfrequenzoszillator 10 von 64 kHz gespeist wird und mit einem Einseitenbandfilter
11 in Form eines Tiefpasses mit einer Grenzfrequenz von 3,5 kHz versehen ist. Das
über diesen Übertragungsweg 4 übertragene Sprachsignal wird in der Empfangsvorrichtung
nach Verstärkung im Verstärker 12 einer Wiedergabevorrichtung 13 zugeführt.
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Neben dem Sprachsignal wird in diesem Übertragungssystem ein Adressensignal
übertragen, damit wischen der Sendevorrichtung und der durch eine bestimmte adresse
gekennzeichneten Empfangsvorrichtung eine Verbindung hergestellt wird, wobei diese
Empfangsvorrichtung lediich bei Empfang ihrer eigenen Adresse mittels eines Schalters
14 die Wiedergabevorrichtung
13 mit dem Verstärker 12 verbindet.
Die insgesamt zu übertragende Information besteht also aus dem von einer Ilauptinformationsquelle
in Form eines Mikrophons 1 herrihrenden Sprachsignal und aus dem von einer Hilfsinformationsquelle
in Form eines Adressengebers herrührenden Adressensignal, wobei der Informationsinhalt
des Adressensignals viel geringer als der des Sprachsignais ist.
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Um im dargestellten Ubertragungssystem eine besonders effek tive
Informationsübertragung zu erzielen, wird nach dem Hauptpatent das als Adressensignal
dienende Hilfsinformationssignal durch ein innerhalb des dem Sprachsignal zugeteilten
Frequenzbandes mit einer Breite von 3,5 kEs liegendes und mit dem Sprachsignal unkorreliertes
periodisches Impulsmuster gebildet, das von dem als Impulsmustergenerator 15 ausgebildeten
Adressengeber herrührt, und das in der Sendevorrichtung in einer linearen Zusammenfugungsvorrichtung
16 ohne Frequenz trennung und ohne Zeittrennung mit dem Sprachsignal zusammengefügt
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Impulsmustergenerator
15 als ein rückgekoppeltes Schieberegister 17 mit einer Anzahl Schieberegisterelemente
18, 19, 20, 21, 22 augebildet, deren Inhalt mit einer konstanten Schiebeperiode
D unter der Steuerung eines Schiebeimpulsgenerators 23 weitergeschoben wird, Nährend
ferner zwischen den Schieberegisterelementen 20 und 21 ein Modulo-2-Summenerzeuger
24 angeordnet ist, wobei der Ausgang des Schieberegisters 17 einerseits mit dem
zweiten Eingang des Modulo-2-Summenerzeugers 24 und andererseits mit dem Eingang
des Schieberegisters 17 verbunden ist, an den auch eine Startr impulaquelle 25 angeschlossen
ist. Der Schiebeimpulsgenerator 23 wird dabei duroh einen zentralen Iaktimpulsgenerator
2t von 1,2 kHz gebildet, an den ein Frequenzteiler 27 mit einem Teilfal-tor 2 anbeschlcssen
ist,
der also Schiebeimpulse mit einer Schiebeporiode D von 1,67
msek liefert Gibt nun beim Einschalten des Impulsmustergenerators 15 die Startimpulsquelle
25 einen Startimpuls ab, so wird das Schieberegister 17 infolge der Rückkopplung
eine Impulsreihe mit einer sich stets wiederholenden Periode T erzeugen, die, wie
im Hauptpatent erläutert wurde, beim Schieberegister 17 in Fig. 1 eine Dauer T =
(25 - 1) 1 1 31 D hat. In der dargestellten Ausführungsform hat das Impulsmuster
am Ausgang des Sohieberegisters 17 die in Fig. 2 dargestellte Form, und dieses Impuismuster
wird in dem bisher beschriebenen Übertragungssystem in der linearen Zusammenfügungsvorrichtung
10 mit einem z.B. 20 dB unter dem Pegel des Sprachsignais liegenden Pegel ohne Frequenztrennung
und ohne Zeittrennung mit dem Sprachsignal zusammengefügt.
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In der Fmpfangsvorrichtung werden das Sprachsignal und das innerhalb
des diesem Signal zugeteilten Frequenzbandes liegende und mit diesem Signal linear
zusammengefügte Impulsmuster zusammen an eine Modulationsvorrichtung 28 gelegt,
der gleichfalls das örtlich erhaltene, von einem dem Impulsmustergenerator 15 in
der Sendevorrichtung entspreohenden örtlichen Impuismustergenerator 15' herrührende
Impulsmuster zugeführt wird, wobei der Ausgang der Modulationsvorrichtung 28 mit
einem Glättungsfilter 29 verbunden ist, das zur automatischen Phasenkorrektur an
ein frequenzbestimmendes Glied 30 des örtlichen Tmpulsmustergenerators 15' angeschlossen
ist.
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Bei der in Fig, 1 dargestellten Empfangsvorrichtung ist der örtliche
Impulsmustergenerator 15' ebenso wie der Inpulßmuctorgenerator 15 in der Sendevorrichtung
ausgebildet, wobei entsprechend. Elemente mit den gleichen, aber auf der Etnpfangsaeite
mit einem Index versehenen Bezugs ziffern bezeichnet sind. Ferner wird die Modulationsvorrichtung
28
durch einen Modulo-2-Summenerzeuger 31 gebildet, dem ein Begrenzer 32 vorangeschaltet
ist, der die eingehenden Informationssignals in ein zweiwertiges Signal umwandelt.
Der zweite Eingang des Modulo-2-Summenerzeugers 31 ist an den örtlichen Impulemustergenerator
15' angeschlossen, während der Ausgang mit einem Glättungsfilter in Form eines integrierenden
Netzwerkes 29 verbunden ist, dessen Ausgangsspannung einen s.B. als veränderliche
Reaktanz ausgebildeten Frequenzkorrektur 30 steuert, der an einen als örtlichen
Taktimpulsgenerator wirkenden Oszillator 26' angeschlossen ist. Dem Kodulo-2-Summenerzeuger
31 wird dann einerseits das eingehende aus dem Sprachsignal und dem als Adressensignal
dienenden Impuismuster bestehende Informationssignal und andererseits das ortliche
Impulsmuster zugeführt, das die gleiche Form, aber nicht die gleiche Phase wie das
auf der Senderseite erzeugte Impulsmuster hat.
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Wie im Eauptpatent ausführlich dargelegt, wird infolge der Tatsache,
dass das Sprachsignal und das Impulamuster untorreliert sind, am Ausgang des integrierenden
Netzwerkes 29 eine Integrationsspanung erzeugt, die bei Koinzidenz des örtlich erhaltenen
Impulsmusters und den auf der Senderseite erzeugten Impulsmusters einen Maximalwert
annimmt, die ferner bei gegenseitiger Zeitverschiebung der Impulsmuster unterhalb
D dieser Zeitverschiebung proportional ist, die jedoch bei grösserer gegenseitiger
Zeitverschiebung einen konstanten Minimalwert aufweist. Wenn diese Integrationespannung
als Regelspannung dem Frequenzkorrektur 30 zugeführt wird, wird eine genaue Phasenstabilisierung
aes ortlichen Taktiipulsgenerators 26' auf die Phase des auf der Senderseite erzeugten
Impulsmusters erhalten.
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Gleichzeitig wird die bei Koinzidenz auftretende Zunahme
der
Integrationsspannung am integrierenden Netzwerk 29, die , wie aus obenstehendem
hervorgeht, ein Mass für die Stabilisierung des örtlichen Taktimpulsgenerators 26'
ist, zur Steuerung des der Wiedergabevorrichtunq 13 vorangehenden Schalters 14 benutzt.
Zu diesem Zweck ist das inte grierende Netzwerk 29 ueber eine Schwellenvorrichtung
an den Steuerkreis des Schalters 14 angeschlossen. Auf diese Weise wird lediglich
bei Empfang des für die Empfangsvorrichtung kennzeichnenden Adressensignals die
Verbindung zwischen der Sendevorrichtung und der Wiedergabevorrichtung hergestellt.
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Auf diese Weise erfolgt in dem bisher beschriebenen Übertragungssystem
die Übertragung des Adressensignals ohne Frequenztrennung und ohne Zeittrennung
im Sprachband, wobei trotzdem die SprachgSte nur in geringe1 Mass durch das Adressensignal
beeinflusst wird, das einen sehr niedrigen Pegel aufweist, z.3. 20 dB unterhalb
des Pegeln des Sprachsignals liegt.
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Es hat sich herausgestellt, dass sich in der Praxis bei der Ubertragung
der Informationssignale uber Ubertragungswege, in denen die Informationssignale
sich unregelmassig ändernden Frequenzverschiebungen unterworfen werden, Schwierigkeiten
ergeben, die z.3. bei der in Fig. 1 dargestellten Einseitenbandübertragung durch
unregelmässige Unterschiede zwischen den Trägerfrequenzen der Trägerfrequenzoszillatoren
G und 10 am Eingang bzw. sm Ausgang des Übertragungsweges 4 herbeigeführt werden
können, wobei diese Unterschiede bei Ubertrage@@@@sgegen von unbefriedigender Güte
z.B. auf 100 Hz ansteigen können. Insb @@@@ e re stellt sich heraus, dsss die Ubertragung
des als Adressensignal wirkenden Impulsmusters durch diese unregelmässigen Frequenzverschiebungen
beeinträchtigt wird.
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Um im dargestellten Übertragungssystem auch bei Übertragungswegen,
in denen unragelmässige Frequenzverschiebungen der Informationssignale auftreten,
eine zuverlässige Übertragung des Impulsmusters zu erzielen, ist gemäße der Erfindung
in der Sendevorrichtung der Impulsmustergenerator 15 an den Eingang eines Frequenzmodulators
33 angeschlossen, dessen Ausgang mit der linearen Zusammenfügungsvorrichtung 16
verbunden ist, während in der Empfangsvorrichtung die eingehenden Informationssignale
über einen Frequenzdemodulator 34 der Modulationsvorrichtung 28 zugeführt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform wird der Frequenzmodulator 33
durch zwei UND-Tore 35,36 gebildet, deren Ausgänge über ein ODER-Tor 37 an die lineare
Zusammenfügungsvorrichtung 16 angeschlossen sind, wobei jedem der b.id.n UND-Tore
33,36 das vom Impulsgenerator 15 herrührende Impulsmuster über eine Zuführleitung
zugeführt wird, während eine dieser Zuführleitung Fit einer Invertierstufe 38 versehen
ist und ausserdem an eines der UND-Tore 35,36 eine erste vom zentralen Taktimpulsgenerator
26 abgeleitete Trägerschwingung und an das andere UND-Tor eine zweite gleichfalls
vom zentralen Taktimpulsgenerator 26 abgeleitete Trägerschwingung gelegt wird. Insbesondere
wird an das UND-Tor 35 die erste Trägerschwingung mit einer sequenz fc1 von. z.B.
2,4 kRz gelegt, die mit Hilfe eines Frequenzvervielfachers 39 aus dem zentralen
Taktimpulsgenerator 26 hergeleitet ist, während an das UND-Tor 36 die zweite Trägerschwingung
mit einer Frequenz fc2 von z.B. 1,2 kHz gelegt wird; hierzu wird in diesem Falle
die vom zentralen Taktimpulsgenerator 26 erzeugte Taktimpulsreihe direkt benutzt.
Der Frequenzdemodulator 34 auf der Empfangsseite wird z.B. durch einen Foster-Seely-Diskriminator
gebildet.
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Im Übertragungssystem nach der erfindung wird das als Adres sensignal
wirkende Impulsmuster des Impulsmustergenerators 15 mit Hilfe von Frequensverschiebungsmodulation
("frequency shift keying") bertragen. Je nachdem im zu dbertraganden zweiwertigen
Impulemußter ein Impuls vorliegt oder fehlt wird eine Impuisreihe mit einer Trägerfrequenz
fol von 2,4 kHz über das UND-Tor 35 und das ODER-Tor 37 bzw. eine Impulsreihe mit
einer Trägerfrequenz fc2 von 1,2 kHz über das UND-Tor 36 und das ODER-Tor 37 der
linearen Zusammenfügungsvorrichtung 16 zugeführt.
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Das am Ausgang des Frequenzmodulators 33 erhaltene frequenzmoudulierte
Impulsmuster liegt innerhalb des dem Sprachsignal zugeteilten Frequenzbandes von
3,5 kHz und wird mit einem z.B. 20 dB unter dem Pegel des Sprachsignals liegenden
Pegel ohne Fr.quenztrenrrung und ohne Zeittrennung in der linearen Zusammenfügungsvorrichtung
16 mit dem Sprachsignal zusammengefügt. In der Empfangsvorrichtung werden das Sprachsignal
und das innorhalb des diesem Signal zugeteilten Frequenzbandes liegende und mit
diesem Signal linear zusammengefügte frequenzmodulierte Impulemuster zusammen dem
Frequenzdemodulator 34 zugeführt. Im Ausgang dieses Frequenzdemodulators treten
dann das ursprünglich auf der Senderseite erzeugte Impulsmuster und das frequenzdemodulierte
Sprachsignal auf, welch letzteres ebenso wie das ursprüngliche Sprachsignal nicht
mit dem Impulsmuster korreliert ist. Auch in diesem Falle wird auf die obenbesohriebene'
Weise eine genaue Phasenstabilisierung des örtlichen Taktitpulsgenerators 26' auf
die Phase des auf der Sondersette erzeugten Ispulsmusters erhalten.
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Wenn in diesem Übertragungssystem nach der Erfindung sich unregelmässig
ändernde Frequenzverschiebungen im Übertragungsweg 4 auftreten, wird die Phasenstabilisierung
des örtlichen Taktimpulsgenerators
26' auf die Phase des auf der
Senderseite erzeugten Impulsmusters nahesu gar nicht durch die durch dies Frequenzverschiebung
herbeigeführten sich unregelmässig ändernden Verzerrungen beeinträchtigt. Diese
unregelmässigen. Frequenzverschiebungen des frequenzmodulierten Impulsmusters ergeben
nämlich am Ausgang des Frequenzdemodulators 34 unregelmässige Amplitudenänderungen
des demodulierten Impulsmusters, für die die beschriebene Schaltungsanordnung zur
automatischen Phasenkorrektur an sich bereits ziemlich unempfindlich ist, und die
ausserdem durch die Anwendung des Begrenzers 32-in der Modulationsvorrichtung 28
noch weite: geschwächt werden4 Ferner ist dem Begrenzer 32 noch ein JCondensator
40 zur Sperrung der durch eine konstante Frequenzverschiebung herbeigeführten Gleichspannung
am Ausgang des Frequenzdemodulators 34 vorangeschaltet. Ohne Anwendung der Masenahmen
nach der Erfindung würden diese Frequenzverschiebungen erhebliche und unregelmässige
Impulsverzerrungen im empfangenen Impulsmuster infolge gegenzeitiger Phasenverschiebungen
der Komponenten im Impulsspektrui zur Folge haben, wodurch einerseits die Zuverlässigkeit
des übertragenen Impulsmusters und somit der Phasenstabilisierung abnimmt, während
andererseits die bei Übertragung der Informationssignale über Übertragungswege von
unbefriedigender Güte bereize niedrige Storungsapanne noch weiter herabgesetzt wird.
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Durch Anwendung der Massnahmen nach der Erfindung ist erreicht, dass
auch über Übertragungswege, in denen unregelmässig ändernde Frequenzverschiebungen
auftreten, eine zuverlässige Übertragung des Adressensignals ohne Frequenztrennung
und ohne Zeittrennung innerhalb des Frequenzbandes des Sprachsignals erfolgt, während
ausserdem durch den völlig digitalen Aufbau des Frequenzmodulators 33 der von Adressensignal
auf die Sprachgüte ausgeübte Einfluss weitgehend herabgesetzt
werden
kann.
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Die infolge des niedrigen Pegels des frequenzmodulierten Impulsmusters
bereits geringe Beeinflussung des Sprachsignals kann nämlich noch weiter dadurch
herabgesetzt werden, dass in der Empfangsvorrichtung das örtliche Impulsmuster gleichfalls
einem Frequenzmodulator 33' zugeführt wird, der ebenso wie der Frequenzmodulator
33 in der Sende vorrichtung ausgebildet und gesteuert wird, wobei entsprechende
Elemente in der Figur mit den gleichen, aber auf der Empfangsseite mit einen Inder
versehenen, Bezugsziffern bezeichnet sind, wonach das dann örtlich erhaltene frequenzmodulierte
Impulsmuster in einem linearen Differenzerzeuger 41 von den eingehenden Informationssignalen
subtrahiert wird. Infolge der völlig gleichen digitalen Bauart der Frequenzmodulatoren
33 und 33' und der genauen Phasenstabilisierung des örtlichen Taktimpulsgenerators
26' auf die Phase des auf der Senderseite erzeugten Impulsmusters sind die am Ausgang
der Frequenzmodulatoren 33, 33' auftretenden frequenzmodulierten Impulsmuster stetz
gleich geformt und gleichphasig, so dass die nach der Differenzerzeugung übrig gebliebene
Leistung des Adressensignals stark verringert wird. Ausserdem ermöglicht die durch
diese Differenzerzeugung herbeigeführte Verschiebung der Leistung im Frequenzspektrum
des restlichen Adressensignals zu hoheren Frse quenzen eine weitere Herabsetzung
unter Verwendung eines "De-emphasis"-Netzwerkes 42. Auf der Senderseite soll dabei
ein entsprechendes nPreemphasis"-Netzwerk 43 fdr das Sprachsignal verwendet werden.
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Auf diese Weise wird im Übertragungssystem nach der Erfindung das
Adressensignal ohne Frequenztrennung und ohne Zeittrennung im Sprachband übertragen,
wobei auch zur fTbertragungswege, die sich unregel mässig ändernde Frequenzverschiebungen
der Informationssignale herbeiführen,
eine zuverlässige Übertragung
des Adressensignals erfolgt, während trotzdem die Sprachgute durch das Adressensignal
nahezu nicht beeinträchtigt wird; z.B. bleibt in der Wiedergabevorrichtung 13 der
Pegel des restliahen Adressensignals 50 bis 60 dX unter dem Pegel des Sprachsignals.