DE2307632A1 - ARRANGEMENT FOR CARRIER FREQUENCY TRANSMISSION OF AUDIO SIGNALS OVER SHORT DISTANCES - Google Patents
ARRANGEMENT FOR CARRIER FREQUENCY TRANSMISSION OF AUDIO SIGNALS OVER SHORT DISTANCESInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur trägerfrequenten Übertragung von Tonsignalen über geringe Entfernungen in der Größenordnung von einigen Netern.The invention relates to an arrangement for carrier-frequency Transmission of sound signals over short distances on the order of a few Netern.
Ein konkretes A Amwendungsgebiet einer derartigen Anordnung bildet die drahtlose Übertragung von Tonsignalen von einem Fermsehempfänger oder von einem Stereo - Rundfunkempfänger zu einem "drahtlosen Kopfhörer", der von Personen im gleichen Raus getragen werden kann. Derartige Kopfhörer er -weiden eine gegenseitige akustische delästigung und eriöglichen ungestörten Empfnag ohne Kabelverbindung Der Fernseh - bzw. Rundfunkempfänger übernimmt in diesen Fall für das Ton -signal die Rolle einer Relaisstation swischen den Sender und den Kopfhörer.A specific application area of such an arrangement forms the wireless transmission of audio signals from a television receiver or from a Stereo radio receiver to "wireless headphones" used by people in the can be carried out the same way. Such headphones feast on one another acoustic annoyance and enable undisturbed reception without a cable connection In this case, the television or radio receiver takes over for the audio signal the role of a relay station between the transmitter and the headphones.
Die bisher bekannten niederfrequenten, drahtlosen Übertragungsanordnungen bestehen entweder aus einer im Raum verlegten Induktionsschleife oder einer rerritantenne als " Senderantenne ", die von niederfrequenten Strom der Tonendstnfe des Fernseh - oder Rundfunkempfängers erregt werden.The previously known low-frequency, wireless transmission arrangements consist either of an induction loop laid in the room or a rerrit antenna as a "transmitter antenna", the low-frequency stream of the Tonendstnfe of the television - or radio receiver are excited.
Eine große Schwierigkeit bilden hier Sie Netzbrummeinstreuungen, die dazu zwingen den tiefen Frequenzbereich ( < 300Hz ) ii Kopfhörerempfänger zu unterdrücken.Mains hum interference is a major problem here to do this, force the low frequency range (<300Hz) ii headphone receivers to close suppress.
Durch die zunehmend verwendeten Thyristoren und Triacs in Phasenanschnitt -steuerung entstehen zahlreiohe Oberschwingungen der Netzfrequenz , die auch im mittleren Tonfrequenzbereich erheblich stören können, so daß eine hochwerte Übertragung in niederfrequenten Bereich nicht möglich ist.Due to the increasingly used thyristors and triacs in phase control -control, numerous harmonics of the mains frequency arise, which also occur in the can significantly interfere with the middle audio frequency range, so that a high-quality transmission is not possible in the low-frequency range.
Ferner ist eine trägerfrequente Übertragungsanordnung für geringe Entfernungen bekannt geworden, die zur Ansage auf Theaterbühnen und in Fernsehen verwendet wird. Hier wird das von Mikrofon gelieferte niederfrequente Signal eine Hoohfrequenzträger (Trägerfrequenz häufig 37,1 MHz) aufmoduliert, über eine in der Kleidung des Ansagers angeordnete elektrische Antenne ( entspricht einen verkürzten Dipol ) abgeetrrrlt und von einen Empfänger an Rande der Bühne aufgenommen.Furthermore, a carrier-frequency transmission arrangement for low Distances have become known that are used for announcements on theatrical stages and on television is used. Here the low-frequency signal supplied by the microphone becomes a High frequency carrier (carrier frequency often 37.1 MHz) modulated via an in the The electrical antenna arranged in the announcer's clothing (corresponds to a shortened Dipole) and recorded by a receiver on the edge of the stage.
Bei diesen bekannten, verwendeten Antennenanordnungen muß der Sender zus Erreichen einer ausreichenden Kahfeldstärke bereits so stark strahlen, daß bei der Wahl einer beliebigen Trägerfrequenz die Störstrahlungsgrenzwerte der Bundespost weit Überschritten vffrden. Deshalb müssen derartige Anordnungen bei frei gegebenen Trägerfrequenzen, z.B. 37,1 NR. , betrieben werden. Bisher durchgeführte Versuche, mit bekannnten Anordnungen eine ausreichende Übertra -gungsqualität bei gleichzeitiger Einhaltung der Störstrahlgrenzwerte zu erreichen, schlugen fehl.In these known, used antenna arrangements, the transmitter to achieve a sufficient kahfeld strength already radiate so strongly that with the choice of any carrier frequency, the interference radiation limit values of the Federal Post Office Far exceeded. Therefore, such arrangements must be given when released Carrier frequencies, e.g. 37.1 NR. , operate. Tests carried out so far, with known arrangements a sufficient transmission quality with simultaneous Achieving compliance with the stray radiation limit values failed.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ursache zus Scheitern derartiger Versuche in der für diese Zwecke nicht geeigneten elektrischen Dipolantenne lagen.The present invention is based on the knowledge that the Causes of failure of such attempts in the unsuitable for these purposes electric dipole antenna.
Zur U gehung dieser Schwierigkeit wird nach der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zur trägerfrequenten drahtlosen Ubertragung von nieder -frequenten Signalen über geringe Entfernungen, dadurch gekennseichnet , daß als Senderantenne ein Multipol, vorzugsweise ein Quadrupol oder ein Oktapol verwendet wird und durch Wahl der Wellenlänge#bzw. der Frequenz des modulierten trägerfrequenten Signals der Abstand zwischen Sender und panger in den Nahbereich der Senderantenne nach der Formel gelegt wird, vorgeschlagen Bein drahtlosen Kopfhörer tritt die Forderung auf, einen Abetand von einigen Metern zwischen Sender und Empfänger bei einwandfreier Empfangsqualität zu überbrücken. Die von diesen kleinen Sender erzeugte Strahlung in Fernfeld, z B. für Entfernungen größer als 3Oa, soll bei der Wahl beliebiger Frequenzen so gering bleiben, daß die Störstrahlungsbedingungen der Bundespost eingehal -ten werden. Perner soll die Empfangsantenne vorzugsweise als magnetische Antenne ( Ferritantenne ) ausgeführt werden , so daß bei kleinen Abmessungen und ohne nennenswerten Einfluß benachbarter Körperteile der diesen drahtlosen Kopfhörer tragenden Person eine zuverlässige Funktion gewbhrleistet ist.To overcome this problem, according to the present invention, an arrangement for the carrier-frequency wireless transmission of low -frequency signals over short distances is characterized in that a multipole, preferably a quadrupole or an octapole, is used as the transmitter antenna and, by choosing the wavelength # or. the frequency of the modulated carrier-frequency signal the distance between transmitter and panger in the vicinity of the transmitter antenna according to the formula It is proposed that wireless headphones be used to bridge a distance of a few meters between the transmitter and receiver with perfect reception quality. The far-field radiation generated by these small transmitters, e.g. for distances greater than 30a, should remain so low when choosing any frequencies that the interference radiation conditions of the Federal Post Office are complied with. Furthermore, the receiving antenna should preferably be designed as a magnetic antenna (ferrite antenna), so that with small dimensions and without significant influence of neighboring body parts, a reliable function is guaranteed for the person wearing these wireless headphones.
Bei der Wahl von frei gegebenen Frequenzbereichen (z.B. 13,56 MHz # 0,05% ; 27,12 MHz # 0,6% ; 40,68 MHz # 0,05%) sind die Anforderungen an das Antennensystem geringer, der Sender kann mit größerer Leistung betrieben werden.When choosing freely released frequency ranges (e.g. 13.56 MHz # 0.05%; 27.12 MHz # 0.6%; 40.68 MHz # 0.05%) are the requirements for the antenna system lower, the transmitter can be operated with greater power.
Allerdings sind mit Rücksicht auf gegenseitige Störungen in benachbarten Wohnungen Grenzen gesetzt, die z.T. durch Ausweichen auf einen anderen " Kanal vernieden werden können.However, with consideration for mutual interference in neighboring Flats have limits that are partially avoided by switching to another "channel" can be.
Der Sohwerpunkt der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt in einen draht -losen Übertragungsverfahren für kurze Entfernungen unter Einhaltung der Stör -strahlungsbedingungen der Bundespost. Durch Wahl der Wellenlänge wird zunächst der Abstand ( rNah ) zwischen Sender und Empfänger in den Nahbereich der Senderantenne gelegt Dann läßt sich der unterschiedliche Verlauf der Senderfeldstärke in Abhängig -keit von der Entfernung von Sender für das Nahfeld einerseits und für das Fernfeld andererseits für die hier besonders interessierenden Antennen " Dipol ", " Quadrupol "und " Oktupol " berechnen und den oben aufgestellten Forderungen s 1. einwandfreie Empfangsverhältnisse in Nahfeld 2. Einhaltung der Stbrstrahlungsbedingungen im rernfeld optimal anpassen.The main focus of the invention described below lies in a wireless transmission method for short distances in compliance with the interference radiation conditions of the Federal Post Office. By choosing the wavelength, the distance (rNah) between the transmitter and receiver is first placed in the vicinity of the transmitter antenna Then the different course of the transmitter field strength depending on the distance from the transmitter can be calculated for the near field on the one hand and for the far field on the other hand for the antennas "dipole", "quadrupole" and "octupole" of particular interest here and the requirements set out above s 1. Perfect reception conditions in the near field 2. Adhering to the radiation conditions in the near field optimally adapt.
Die räumlichen Absessungen der Senderantenne sind duroh die oben genannte # Bedingung für die Wellenlänge so klein gegenüber und im Vergleich zum 2# Abstand r, daß mit ausreichender Näherung die für den Hertzschen Dipol ab -geleiteten Formeln den folgenden Berechnungen zugrunde gelegt werden können, In diesen Porneln sind t I der Dipolwechselstrom ( in lipere ), die Wellenlänge ( in Meter ), h die effektive Antennenhöhe ( in Meter r der Abstand von Sender ( in Meter ) und der Vinkel zwischen Dipolachse und Meßpunkt Wird ein elektrischer Dipol mit der effektiven Antennenhöhe '1 von einem Strom I bei einer Frequenz f = c/# erregt , dann entsteht im Abstand r vom Mittelpunkt dieses Dipols , dessen Achse durch den zonalen Winkel # in ihrer Richtung festgelegt sei , die magnetische Feldstärke in azimutaler Richtung ( um die Dipolachse herum ) : Die magnetische Feldstärkekomponente in radialer ( Hr ) und zonaler ( H ) Richtung sind hier nicht vorhanden Im Nahfeld wird die metische Feldströke des Dipols Im Fernfeld ergibt sico für die mametische Feldstärke des Dipols: Die räumliche Anordung dises Dipols geht aus der FIG.1 bervor.The spatial distances of the transmitter antenna are so small compared to the above mentioned # condition for the wavelength and compared to the 2 # distance r that the formulas derived for the Hertzian dipole can be used as a basis for the following calculations with sufficient approximation Porneln are t I the dipole alternating current (in lipere), the wavelength (in meters), h the effective antenna height (in meters r the distance from the transmitter (in meters) and the angle between the dipole axis and the measuring point If an electric dipole with the effective antenna height ' 1 excited by a current I at a frequency f = c / #, then at a distance r from the center of this dipole, the axis of which is determined by the zonal angle # in its direction, the magnetic field strength in the azimuthal direction (around the dipole axis) : The magnetic field strength components in the radial (Hr) and zonal (H) directions are not present here In the near field becomes the metallic field currents of the dipole In the far field gives sico for the mametic field strength of the dipole: The spatial arrangement of this dipole is shown in FIG.
Betrachtet man nun eine Anordnung von gleich stark, jedoch gegensphasig erregten Dipolen gemäß FIG.2, von denen der Dipol D1 in Richtung # = 0 um die Strecke a\2 mit seinem Mittelpunkt vom Koordinatenrittelpunkt r = 0 des Kugelkoordinatensystems entfernt sei , und der Dipol D2 in Richtung # = # um um die Strecke -E- mit seinem Mittelpunkt vom Koordinatenmittelpunkt r = 0 entfert liege. Beide Dipole seinen zueinander antiparallel derart ausgerichtet , daß D1 z.B. mit seiner Achse in die zonale Richtung #= 0 und D3 z.B. mit seiner Achse in die zonale Richtung t x zeige Dann wirken sich die Differenzen der Feldstärken , Laufzeiten und Richtungen beider Dipolfelder in Abhängigkeit vom Dipolbstand a nach der folgenden Formel für das nagnetische Feld des aus diesen beiden Dipolen gebildeten Quadrupols aus Im Nahfeld folgt als azimutale magnetische Feldstärke des Quadropols: und als radiale magnetische Feldstärke des Quadropols Eine quadratische Rahnenantenne von der Soitelänge a läßt sioh darstellen als eine Kombination aus zwei senkrechten (#D1 = 0;#D1 = #) antiparallelen Dipolen D1 und D2 mit zwei waagerechten Dipolen D3 und D4 , die ebenfalls zueinander antiparallel liegen mit den Achsenrichtungen (#3 = 0 bei #3 = #\2 für D3 und #4 = # bei #4 = #\2 für D4) gemäß FIG.2.If one now considers an arrangement of equally strong, but in opposite phase excited dipoles according to FIG. 2, of which the dipole D1 is in the direction # = 0 by the distance a \ 2 with its center from the coordinate center point r = 0 of the spherical coordinate system, and the dipole D2 in the direction # = # by the distance -E- with its center point from the coordinate center point r = 0. Both dipoles are aligned antiparallel to each other in such a way that D1, for example, with its axis in the zonal direction # = 0 and D3, for example, with its axis in the zonal direction tx a according to the following formula for the magnetic field of the quadrupole formed from these two dipoles from In the near field follows as the azimuthal magnetic field strength of the quadrupole: and as the radial magnetic field strength of the quadrupole A square Rahn antenna of soitel length a can be represented as a combination of two vertical (# D1 = 0; # D1 = #) anti-parallel dipoles D1 and D2 with two horizontal dipoles D3 and D4, which are also anti-parallel to each other with the axis directions (# 3 = 0 with # 3 = # \ 2 for D3 and # 4 = # with # 4 = # \ 2 for D4) according to FIG. 2.
Die Peldstärkewerte dieser waagerechten Dipole entsprechen den Formeln für die senkrechten Dipole, wenn man # und # miteinander vertauscht Für den Vergleich verschiedener Antennenanordnungen interessiert vor allen die Feldstärke in der "Hauptstrahlrichtung" # = 0 # = #\2 (Äquatorzone; Länge Null) Für die Quadrupolantenne , d.h. für den Rahmen , wird in Nahfeld : Im Fernfeld der Quadrupolantenne , d.h. Rahmen - bzw Ferritantenne folgt die Amplitude der magnetischen Feldstärke für die Äquatorzone um den Längegrad Null herum der Formel: Ordnet man gemäß FIG.3 zwei Quadrupolantennen bzw. quadratische Rahmenantennen in gegenseitigen Abstand b derart antiparallel an , daß die Mitte des ersten Rahmes vom Nullpunkt des Kugelkoordinatensystems in Richtung # = 0 bei # = #\2 un die Strecke b\2 entfernt ist und die Mitte des zweiten Rahmens von Nullpunkt in Richtung #= # bei # umdie Strecke b entfernt liegt , dann erhält -n eine Oktupolantenne , deren azimutale magnetische Feldstärke in der Ungebung des Äquators im Nahfeld der folgenden Formel genügt Für die "Hauptstrahlrichtung" wird dann im Nahfeld die Amplitude der magnetischen Feldstärke der Oktupolantene: FUr das Fernield der Oktupolantenne ist die Amplitude der magnetischen Feldstärke in der "Hauptstrachlrichtung" Zum Vergleich der magnetischen Feldstärkeamplituden in der Hauptstrahlichtung für die Dipolantenne, Quadrupolantene und Oktupolantenne sein die Errregnugsströme ( #D ; #Q ; #Okt) so gewählt, daß im Fernfeld alle drei Antennen die gleiche Feldstärkeamplitude hervorrufen : Dann folgt : Unter diesen Voraussetzungen verhalten sich im Nshfeld 1. Die Quadrupolantenne zur Dipolantenne 2. Die Oktupolantene zur Dipolantenne Aus diesen Vergleich der drei Antennentypen folgt für das Nahfeld 1. Der Quadrupol erseugt im Vergleich zum Dipol eine um : mal größere Nahfeldstärke bei gleicher Fernfeldstärke : 2. Der Oktupol erzeugt im Vergleich zum Dipol eine um mal gößere Mahfeldstärks bei gleicher Fernfeldstärke : Nachdem der elektrische Dipol den Störstrahlungsmessungen zugrunde gelegt wird, bieten ii Nahfeld der Quadrupol und noch ausgeprägter der Oktupol die Möglichkeit erheblich größere Feldstärkewerte zu erzeugen und damit die Voraussetzung für eine drahtlose Nachrichtenübertragung nit gutem Rauschabstand Uber kurze Entfernungen zu schaffen , wenn gemäß den oben angegebenen Formeln die Wellenlänge und damit die Trägerfrequenz f so gewählt werden, daß bei der vorgegebenen maximalen " Nahnet -fernung" (z.B. r = 5 m) ausreichned hohe Werte von qQu bzw. qOkt enstehen. 300 Durch Unformen obigier Formeln für qQu und qOkt mit der Beziehung # = f(MHz) erhält man die maximale Trägerfrequenz bei vorgegebenem maximalen Abstand r im zu versorgenden Nahbereich und bei einem geforderten Wert q 1. Für den Quadrupol 2. FUr den Oktupol 2 So ergeben sich z.B. bei r = 5 m qQu = 100 = qOkt ; a = 0,1 m ; b = 0,2 m : 1.Für den Quadrupol : Das Stromverhältins wird : 2. FUr den Oktupol : Das Stroivirhältnis wird t Eine allgemeingültige, übersichtliche Ihrstellung der Ferglisch zum Dipol höheren Mahfeldstärke von Quadrupol und Oktupol ergibt sich durch Einführung des Gewinns GQn bzw. GOkt nach den Definitionsgleichungen : 1. Gewinn des Quadrupol - Mahfeldes : 2. Gewinn des Oktupol - Mahfeldes Trägt man in einer graphische 1 Darstellung diese Gewinne in Abhängigkeit vom Logarithmas der relativen Größe auf, so ergeben sich Ceraden mit den Steigungen 20 db / Dekade für und 40 db / Dekade für FUr die Größe ist nur der Bereich hier zutreffend , nachdem diese Betrachtungen sich auf das Nahfeld, also auf beschränken.The field strength values of these horizontal dipoles correspond to the formulas for the vertical dipoles if # and # are interchanged. When comparing different antenna arrangements, the field strength in the "main beam direction"# = 0 # = # \ 2 (equatorial zone; length zero) is of particular interest the quadrupole antenna, i.e. for the frame, is in the near field: In the far field of the quadrupole antenna, i.e. frame or ferrite antenna, the amplitude of the magnetic field strength for the equatorial zone around zero longitude follows the formula: If, according to FIG. 3, two quadrupole antennas or square frame antennas are arranged at a mutual distance b in antiparallel so that the center of the first frame is away from the zero point of the spherical coordinate system in the direction # = 0 at # = # \ 2 and the distance b \ 2 and the center of the second frame is away from the zero point in the direction # = # at # by the distance b, then -n receives an octupole antenna whose azimuthal magnetic field strength is in the vicinity of the equator in the near field the following formula is sufficient For the "main beam direction", the amplitude of the magnetic field strength of the octopole antenna in the near field is: For the remote field of the octupole antenna, the amplitude of the magnetic field strength in the "main direction" is To compare the magnetic field strength amplitudes in the main radiation direction for the dipole antenna, quadrupole antenna and octupole antenna, the excitation currents (#D; #Q; #Oct) are chosen so that all three antennas produce the same field strength amplitude in the far field: Then follows : Under these conditions, 1. The quadrupole antenna and the dipole antenna behave in the Nsh field 2. The octupole antenna to the dipole antenna From this comparison of the three antenna types it follows for the near field 1. The quadrupole differs from the dipole by one: times greater near-field strength with the same far-field strength: 2. Compared to the dipole, the octupole generates a Mah field strength that is times greater with the same far field strength: Since the electrical dipole is used as the basis for the interference radiation measurements, ii near field, the quadrupole and, even more pronounced, the octupole offer the possibility of generating considerably higher field strength values and thus creating the prerequisite for wireless communication with a good signal-to-noise ratio over short distances, if according to the formulas given above the wavelength and thus the carrier frequency f are chosen so that at the specified maximum "Nahnet distance" (eg r = 5 m) sufficiently high values of qQu or qOct are obtained. 300 By shaping the above formulas for qQu and qOkt with the relationship # = f (MHz), one obtains the maximum carrier frequency at a given maximum distance r in the close range to be supplied and at a required value q 1. For the quadrupole 2. For the Octupole 2 For example, with r = 5 m qQu = 100 = qOkt; a = 0.1 m; b = 0.2 m: 1. For the quadrupole: The current ratio becomes: 2. For the octupole: The stroke ratio is t A generally valid, clear presentation of Ferglish to the dipole higher Mahfield strength of quadrupole and octupole results from the introduction of the gain GQn or GOkt according to the definition equations: 1. Gain of the quadrupole Mahfield: 2. Winning the Oktupol Mahfeld field If one shows these profits in a graphic 1 representation depending on the logarithm of the relative size on, the result is cerades with a gradient of 20 db / decade for and 40 db / decade for For the size is just the area applicable here after these considerations apply to the near field, i.e. to restrict.
Aus der Darstellung von in Fig 4 folgen bei vorgegebenem Mindestgewinn, z.B. = 40 db, für die Wellenlänge # bei einen zu wählenden maximalen Abstand r ( s.B. r = 5i ) die unteren Grenzwerte und damit naoh der Foriel t die maximalen Trägerfrequenzen Bei Verwendung einer Rahmenantenne bzw. Forrtantenne als Empfagsantenne im Abstand r von der Senderantenne wird dann von der dort herrschenden magnetischen Senderfeldatärke H Nah die Empfangsspannung ( ohne Resonanzüberhöhung ) induziert , wenn f die Trägerfrequenz , /Ur die relative Permeabilität der Empfangsantenne (bei Ferritantenne ist hier die wirksame Stabpermeabilität /urod einzusetzen I ) , A die wirksame Fläche und N die Windungezahl der Empfangs = antenne bedeuten Rechnet an die magnetische Senderfeldstärke in die entsprechende elektrische Feldstärke ENah = 120.#.HNah um, dann folgt aus der obigen Formeö die effektive Antennenhöhe der Empfangs - Rahienantenne zu und daraus nach der üblichen Formel wieder die mit der oben abgeleiteten Formel ermittelte Eipfangespannung ( ohne ResonanzUberhöhung ) Zur Verwendung von handelsüblichen Ferritantennen ist für die Berechnung die vom Ferritmaterial (z.B Valvo Ferroxcube 3D3) und vom Schlankheitegrad, d.h. vom Verhältnis der Stabläge zum Stabdurchmesser, abhängige Stabpermeabilität /urod zu ermitteln. Aus der gemessenen effektiven Antennenhöhe von z.B. h - 8 mm bei einer Trägerfrequenz von f = 1 MHz und einer Windungszahl N = 37 läßt sich itt obiger Formel die äquivalente Seitenlänge einer hinsichtlich ihrer efektiven Antennenhöhe gleichwertigen quadratischen Rahmenantenne ermiteln zu a'=0,1 m FUr eine nur etwa 100 mm lange Ferritantenne ( /urod 1 70 ) folgt bei 1 Mai eine effektive Antennenhöhe von etwa h = 4 mm , bei f 5 3 MHz etwa 7 m Bei einer geforderten Banbreite von z.B. 130 KHz und einer Trägerfrequenz von 3 MHz ergibt sich eine Betriebsgüte für die Ferritantenne von Q = 23.From the representation of in Fig. 4 follow with a given minimum profit, for example = 40 db, the lower limit values for the wavelength # at a maximum distance r to be selected (sB r = 5i) and thus near the forum The maximum carrier frequencies When using a loop antenna or forward antenna as a receiving antenna at a distance r from the transmitter antenna, the received voltage is then derived from the magnetic transmitter field strength H Nah prevailing there (without resonance exaggeration) induced if f is the carrier frequency, / Ur is the relative permeability of the receiving antenna (for ferrite antenna, the effective rod permeability / urod is to be used here), A is the effective area and N is the number of turns of the receiving antenna Field strength ENah = 120. #. HNah um, then the effective antenna height of the receiving frame antenna follows from the above formula and from this, according to the usual formula, the egg-catching voltage determined with the formula derived above (without resonance exaggeration) For the use of commercially available ferrite antennas, the rod permeability / urod, which is dependent on the ferrite material (e.g. Valvo Ferroxcube 3D3) and the degree of slenderness, ie the ratio of rod lengths to rod diameter, must be determined. From the measured effective antenna height of e.g. h - 8 mm at a carrier frequency of f = 1 MHz and a number of turns N = 37, the equivalent side length of a square loop antenna with the same effective antenna height can be determined using the above formula to be a '= 0.1 m For a ferrite antenna only about 100 mm long (/ urod 1 70), an effective antenna height of about h = 4 mm at 1 May, at f 5 3 MHz about 7 m with a required bandwidth of e.g. 130 KHz and a carrier frequency of 3 MHz the operating quality for the ferrite antenna is Q = 23.
Dann folgt ein Q.hH- Produkt von : 23.7.10-³ = 0,16 m und daraus die Beziehung zwischen Empfangspannung ( al Hochpunkt der Ferritantenne 1 ) und der oben abgeleiteten elektrischen Feldstärke Zur Realisierung von Quadrupol - und Oktupolantonnen Dieelektrische Quadrupolantenne wird z.3. von einer Rahmenantenne oder einer Ferritantenne realisiert.Then follows a Q.hH product of: 23.7.10-³ = 0.16 m and from this the relationship between the receiving voltage (al high point of the ferrite antenna 1) and the electrical field strength derived above For the realization of quadrupole and octupole barrels The electric quadrupole antenna is z.3. realized by a loop antenna or a ferrite antenna.
Eine elektrische Oktupolantenne läßt sich dann z B. durch zwei gleichartige, nebeneinander angeordnete Rahmenantennen bzw Ferritantennen, die von einen trägerfrequenten Wechselstrom gleicher Amplitude und entgegengesetzter Phase erregt werden, verwirklichen.An electric octupole antenna can then, for example, be made up of two similar, side-by-side loop antennas or ferrite antennas, which are supported by a carrier-frequency Alternating currents of the same amplitude and opposite phase are excited.
Nachdem bei den hier verwendeten frequenzmodulierten Signalen und den nicht sehr hohen Trägerfrequenzen ( z.B. < 3 MHz ) relativ große Bandbreiten erforderlich sind, muß die Betriebsgüte Q der Antennen -kreise unter q = 30 gehalten werden. Der Vorteil der Ferritantennen , eine hohe Schwinngreisgüte ( Q # 150 ) und damit eine große Resonanz -überhöhung für die Empfangsspannung zu ermöglichen, kann daher hier nicht ausgeschöpft werden.After the frequency-modulated signals used here and the not very high carrier frequencies (e.g. <3 MHz) relatively large bandwidths are required, the operational quality Q of the antenna circuits must be kept below q = 30 will. The advantage of ferrite antennas, a high quality of Schwinngreis (Q # 150) and thus to enable a large increase in resonance for the receiving voltage, can therefore not be exhausted here.
Deshalb ist die Verwendung von Rahmenantennen ( Größe z.B. 100 x 100 2 ) in gedruckter Schaltungstechnik zur Realisierung der Quadrupol - und oktu -polantennen besonders geeignet.Therefore, the use of loop antennas (size e.g. 100 x 100 2) in printed circuit technology to implement the quadrupole and octupole antennas particularly suitable.
Die geringere Schwingkreisglte dieser eisenlosen Rahmenantennen fällt daher bei diesen Anwendungsfall nicht wesentlich ins Gewicht Die in FIG 5 angegebene Konstruktion einer aus 2 Rechteck - Rahmenantennen bestehenden Oktupol - Antenne in gedruckter Schaltungstechnik läßt sich preisgünstig herstellen, kann unmittelbar auf derselben Platte mit der E ettronik ( Sender - oder Empfängerschaltung ) angebracht werden und ermög -licht die für die reine Oktupol - Fernstrahlung charakteristische extrem niedrige Fernfeldstärke durch den priziesen symmetrischen Aufbau beider gegenphasig erregter Teilrahmen Bei s B. nicht ausreichend symetrischem Aufbau wUrde als Restfeld ein Quadrupolfeld zusätzlich entstehen, das, wie oben abgeleitet wurde, in Vergleich zur Oktupol eine erheblich gröbere Fernfeldstärke erzeugen wUrde und die Störstrahlbedingungen für einen zum Betrieb einer Oktupol - Senderantenne dimensionierten Sender verletzen könnte In FIG 5 ist die räniliche Anordnung eine kleinen Senders mit Oktupol -Antenne dargestellt. Die elektronische Schaltung S befindet sich in der Mitte zwischen den beiden Rahmenantennen R I und R II. Die Hauptstrahl -richtung ist durch den Pfeil angezeigt.The lower oscillating circuit quality of these ironless loop antennas falls Therefore, in this application, those indicated in FIG. 5 are not of major importance Construction of an octupole antenna consisting of 2 rectangular loop antennas in printed circuit technology can be produced inexpensively, can directly mounted on the same plate as the electronics (transmitter or receiver circuit) and enables the long-range radiation characteristic of pure octupole extremely low far field strength due to the priziesen symmetrical structure of both in phase opposition Excited subframe In the case of s B. insufficiently symmetrical structure, the residual field a quadrupole field also arise, which, as derived above, in comparison to the octupole a considerably coarser far field strength would generate and the interference radiation conditions for a transmitter dimensioned to operate an octupole transmitter antenna In FIG. 5, the räniliche arrangement is a small transmitter with an octupole antenna shown. The electronic circuit S is located in the middle between the both loop antennas R I and R II. The main beam direction is indicated by the arrow displayed.
FIG.6 zeigt die räumliche Anordung des Empfängern-Die elektronische Schaltung E ist her in der Mitte der Empfangerahmen -antenne angeordnet, se daß eine möglichst große Windungsfläche bei den gegebenen Gesamtabmessungen erztölt wtrd Die Leitungsfürung in der gedrckten Empfängerschaltung muß se ausgeführt werden, daß möglichst wenig HF-Schleifen, die als Kurzachlußwindungen die effektive fläche der Rahmenantenne beeinträchtigen würden, auftreten, indem z.B. die Masseleitung zentral angeordnet wird und sich nach allen Richtungen verzweigt, ohne nennen werte Schleifen zu bilden.FIG.6 shows the spatial arrangement of the receiver-die electronic Circuit E is arranged in the middle of the receiving frame antenna, see that Oiled as large a winding area as possible with the given overall dimensions wtrd The line routing in the pressed receiver circuit must be carried out, that as few HF loops as possible, the effective area as short-circuit windings the loop antenna would occur, e.g. by the ground line is arranged centrally and branches out in all directions, without naming values To form loops.
e Hierzu sind die Verzwigungen dieser Masseleitung derart zu legen, daß sie unterhalb der an den Zweugenden anzuschließenden Kondensatoren direkt längs der Projektion dieser Elemente auf die gedruckte Platte verlaufen. e For this purpose, the branches of this ground line are to be laid in such a way that that they are directly lengthways below the capacitors to be connected to the two ends the projection of these elements on the printed board.
Die in flG. 5 und FIG. 6 dargestellten Rahmenantennen von Sender und Empfänger sind beim praktischen Anwendungsfall einer drahtlosen Übertragung in Nahbereich derart zueinander auszurichten, daß für die as häufigsten vorkommende Richtung der Empfangsantonne eine maximale Empfangsspannung von Nahfeld dieses Senders induziert wird. Besonders geeignet ist die flache, horizontale Lage sowohl für die beiden Rahmenantennen des Senders als auch für die Rahmenantenne des Empängers. Hier sind die Magnetfelder in der Äquatorebene vorwiegend vertikal poäarisiert und ergeben eine relativ gleichmäßige Feldstärkeverteilung für verschiedene azimutale Abstrahlwinkel, wenn insbesondere die Hauptstrahlrichtung gemäß FIG.5 in die Richtung vom Sender zu sittleren Empfnagsort gewählt wird.The in flG. 5 and FIG. 6 shown loop antennas of the transmitter and In the practical application of wireless transmission, receivers are in close range to align with each other in such a way that for the as most frequently occurring direction the Receiving tonne induces a maximum receiving voltage from the near field of this transmitter will. The flat, horizontal position is particularly suitable for both of them Loop antennas of the transmitter as well as for the loop antenna of the receiver. Here are the magnetic fields in the equatorial plane are predominantly polarized vertically and result a relatively even field strength distribution for different azimuthal radiation angles, if in particular the main beam direction according to FIG. 5 in the direction from the transmitter is chosen to be the middle receiving place.
Dann entstehen nur für die zu dieser Hauptstrahlrichtung um +\- #\2 seitlich versetzten azimutalen Richt;ingen Nullstellen, in deren Ungebung die Empfangsspannung unzulässig weit absinkt.Then only arise for those to this main ray direction around + \ - # \ 2 laterally offset azimuthal direction; ingen zeros, in the vicinity of which the received voltage drops inadmissibly far.
Wenn der Empfänger z.B. in einem Korfhörer eingebaut ist, so muß damit gereohnet werden, daß die Empfangsantenne in ihrer Achse beliebige Winkel relativ zur vorwiegend vertikal polarlsierten Nahfeldstärke des Senders ein -nehmen kann. Dies tritt vor alle. as , wenn z B. die lit der Kopfhörer aus -gerüstete Person sich hingelgen bzw. den Kopf weit zurück lehnen würde.If the receiver is built into a Korf receiver, for example, it must be be reohnet that the receiving antenna in its axis any angle relative to the predominantly vertically polarized near field strength of the transmitter. This occurs before everyone. as if, for example, the lit of the headphones from -equipped person would lie down or lean your head far back.
Für diesen Zustand würde die proportional zum Kosinus des von der Empfangsantennenachse und der vertikal polarisierten, magnetischen Nahfeldstlrke des Senders eingeschlossenen Winkels verlaufende Empfangsspannung nahezu Null und damit der Emmpfang stark beeinträchtigt.For this state the would be proportional to the cosine of the Receiving antenna axis and the vertically polarized, magnetic near field strength of the transmitter included angle running reception voltage almost zero and so that the reception is severely impaired.
Dieses hier vorliegende Polarissatinonsproblem wird erfindungagemäß durch eine Drehfeldantennenanordnung für den Sender und/oder den Empfänger gelöst.This polarization problem present here becomes according to the invention solved by a rotating field antenna arrangement for the transmitter and / or the receiver.
Die zweidimensionale Drehfldantenne z.B des Senders besteht darin, daß zusätzlich zur Hauptantenne gemäß FIG.7 eine weitere Antenne der gleichen Art ( z.B. Oktupol ), jedoch mit einer anderen Richtung ( vorzugsweise um gegen die Richtung der Hauptantenne versetzt ) angeordnet wird, deren Erregungsstrom gegenüber demjenigen der Hauptanteme in seiner Phase verschoben (vorsugsweise um +\- #\2) wird.The two-dimensional rotating antenna, e.g. of the transmitter, consists of that in addition to the main antenna according to FIG. 7 another antenna of the same type (e.g. Oktupol), but with a different direction (preferably against the Direction of the main antenna offset) is arranged, the excitation current opposite that of the main antemes shifted in its phase (preferably by + \ - # \ 2) will.
In einer besondere einfachen erfindungsgemäßen Ausführung besteht diese Nebenantenne aus zwei gleichartigen, vol Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossenen Rahmentennen, die mit eine. Kondensator geeignet abgestimmt werden.In a particularly simple embodiment according to the invention there is this secondary antenna consists of two similar, vol stream in opposite directions flow through frame separators, which with a. Capacitor be suitably matched.
Die Einspeisung des Stroms in diese Nebenantenne kann hierbei vorteilhaft induktiv aus dem Streufeld der Hauptantenne erfolgen, so daß sich eine direkte Verbindungsleitung erübrigt. Die Hauptantenne bildet dann mit der Nebenantenne ein magnetisch gekoppeltes Bandfilter, so daß durch Abstimmen des Sekundärkreises die relative Phasenlage der Ströme in beiden Antennen eingestellt werden kann ( Anordnung gemäß FIG. 8 ) Analog zu der zweidimensionalen Drehfeldantenne läßt sich durch Hinzunahane einer zweiten Nabenantenne, deren Achse sowohl auf der Achse der Hauptantenne als auch der Nebenantenne senkrecht steht, eine dreidimensionale Drehteld -antenne realisieren. Hier sollten vorzugsweise die relativen Phasen der drei Antennenströne e um ja 60 Grad bzw. 120 Grad versetzt ein Unter diesen Voraussetzungen entstehen u Empfangstort im allgemeinen drei magnetische Feldstärkekomponenten von unterschiedlicher Richtung und ver -schiedener Phase, die sich vektoriell zur resultierenden Gesamfeldstärke addieren, so daß für jede beliebige Richtung der Empfangsantenne keine Null -stelle und damit kein unzulässiges Absinken der Empfangsspannung auftreten kann. Durch eine entsprechende zwei - oder dreidimensionale Drehfeldantenne auf der Empfängerseite kann ein noch gleichmäßigerer Verlauf der Eipfange -spannung in Abhängigkeit von der sozentanen Riohtung der Empangshauptantenne hergestellt werden, so daß durch diese Maßnshmen im gesuten Nahbereich des Senders, d.h. insbesondere innerhalb des Wohnraums, ein störungsfreier Empfang bei beliebiger momentaner Lage der den Kopfhörer tragenden Person sichergestellt ist.Feeding the current into this secondary antenna can be advantageous here take place inductively from the stray field of the main antenna, so that there is a direct connection line unnecessary. The main antenna then forms a magnetically coupled antenna with the secondary antenna Band filter, so that by tuning the secondary circuit, the relative phase position of the Currents in both antennas can be set (arrangement according to FIG. 8) analog the two-dimensional rotating field antenna can be added by adding a second Hub antenna, the axis of which is on the axis of both the main antenna and the secondary antenna standing vertically, create a three-dimensional rotating field antenna. Here should preferably the relative phases of the three antenna lines e by 60 degrees or 120 Degree offset a Under these conditions, u receiving sites generally arise three magnetic field strength components of different directions and different Phase that add vectorially to the resulting total field strength, so that for any direction of the receiving antenna is not a zero point and therefore not an impermissible one A decrease in the receiving voltage can occur. With a corresponding two - or three-dimensional rotating field antenna on the receiver side can be an even more uniform Course of the egg-catching voltage as a function of the social direction of the main receiving antenna be established so that by these measures in the general vicinity of the transmitter, i.e. especially within the living room, interference-free reception with any momentary position of the person wearing the headphones is ensured.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß für die Nahfeldübertragung als geeignete Modulationsarten die Frequenzmodulation (PM) oder die Phasenmodulation (PM) verwendet verden.Another feature of the present invention is that Frequency modulation is a suitable type of modulation for near-field transmission (PM) or phase modulation (PM) can be used.
Machdem sich im Mahfeld die magnetische Feldstärke bei einer Quadrupol-Senderntenne proportional, 1\T³ und bei einer Oktupol-Senderantenne proportional 1\T4 ändert und infolge der Richtungsabhängigkeit der Empfangsantenne zusätzliche Schwakungen der Empfangespannung enstehen könen, muß eine branchbare Modulationsart in der Lage sein kurzzeitige Schvakungen der Empfangsspannung in der Größenordnung von 40 db ohne hörabre Regelsignale absufagen. Die Amplitudenmodulation scheidet infolge ihrer ut hohen Regelzeitkonstanten aus. Dess hlb sind nur die oben genaMten Soda -lationswerfahren hier geeignet, wenn eine ausreichende Verstärkungereserve exakte Amplitudenbegrensung des hoch - bzw.zwischenfrequenten Empfangssignals sichergestellt sind.Make the magnetic field strength of a quadrupole transmitter antenna in the milling field proportional, 1 \ T³ and with an octupole transmitter antenna proportionally 1 \ T4 changes and additional fluctuations due to the directional dependence of the receiving antenna the receiving voltage can arise, a branchable type of modulation must be able to its short-term fluctuations in the received voltage in the order of 40 db Cancel without hearing control signals. The amplitude modulation differs as a result of it ut high control time constants. Only the soda lation processes mentioned above are included Suitable here if there is a sufficient gain reserve and exact amplitude limitation of the high or intermediate frequency received signal are ensured.
Bei Frequenzsmodulation wird der maximale Frequenzhub in der gleichen Größenordnung oder kleiner als beim Rundfunk - FM -Modulationsverfahren gewählt .With frequency modulation, the maximum frequency deviation is the same Order of magnitude or smaller than selected for the radio - FM modulation method .
Der kleinere Frequenzhub ist dann angebracht, wenn zur Erzielung eines hohen Gewinnes (GQU ; GOKT) eine niedrige Trägerfrequenz (z.B. 400 KHz ) gewählt werden.The smaller frequency deviation is appropriate when to achieve a high gain (GQU; GOKT) a low carrier frequency (e.g. 400 KHz) is selected will.
Wie beim IM - Rundfunk ist auch hier zur Verbesserung des Rauschanstandes eine Preemphasis, d.h. eine Anhebung der höheren Modulationfrequenzen durch eine Differenzierschaltung mit einer Zeitkonstanten T=50 µs, angebracht, die α empfängerseitig durch ein integrierendes RC - Glied mit der gleiche Zeitkonstanten (Deemphasis) wieder rückgängig gemacht wird.As with IM broadcasting, there is also here to improve intoxication a pre-emphasis, i.e. an increase in the higher modulation frequencies by a Differentiating circuit with a time constant T = 50 µs, attached, the α on the receiver side by an integrating RC element with the same time constant (Deemphasis) is reversed.
Eine Alternative zur Frequenzmodulation besteht in der Phasenmodulation, die durch Verstimmen eines Resonanskreises innerhalb seiner Bandbreite unter da Einfluß des niederfrequenten Modulationssignals erfolgt. Der maximale Phasenhub innerhalb des annähernd linearen Bereichs der Phasenkenlinie des veistimten Pilten beträgt etwa + R Im Empfänger wird hier erfindungsgemäß entweder ein Phasendemodulator nach den Phase - Leckes - Loop - System (PLL) oder ein Frequenzdemodulator mit anschließendem Tiefpaß verwendet.An alternative to frequency modulation is phase modulation, by detuning a resonance circuit within its bandwidth below da Influence of the low-frequency modulation signal takes place. The maximum phase deviation within the approximately linear region of the phase sink line of the sacred pilten is approximately + R In the receiver, according to the invention, either a phase demodulator is used here according to the phase leak loop system (PLL) or a frequency demodulator with subsequent Low pass used.
Der eines Frequenzdemodulators für don Lampfang einer phansenmodulierten Schwingung ist deshalb möglich, weil nach der Formel der Frequenzhub mit dem Phasenhub der Modulationsfrequenz verknüpft ist.A frequency demodulator for the Lampfang of a phansen-modulated oscillation is possible because according to the formula the frequency deviation is linked to the phase deviation of the modulation frequency.
Die lineare Zunahme des Frequenzhubs DF mit der Modulationsfrequenz fm entspricht hier einer extremen Preomphasis von der tiefsten Modulationsfrequenz ( z.B. 30 H. ) an aufrlrts.The linear increase in the frequency deviation DF with the modulation frequency Here fm corresponds to an extreme pre-phase from the lowest modulation frequency (e.g. 30 H.) to aufrlrts.
Die entsprechende Deemphsis über den gesamten Modulationsbereich von 30 Hz bis 15 KHz wird dann am Ausgang des Frequenzdemodulators durch ein entsprechendes integrierendes RC - Glied vorgenommen. Der maximale Frequenzhub wäre hiernach theoretisch bei : Diese Phasenmodulationsübertragung bringt einen außergewönlich hohen Rauschabstand, ist jedoch gegen Interferezstörungen vor allen in der unmittelbaren Ungebung der Trägerfrequenz anfälliger.The corresponding de-emphasis over the entire modulation range from 30 Hz to 15 KHz is then carried out at the output of the frequency demodulator by a corresponding integrating RC element. Theoretically, the maximum frequency deviation would be: This phase modulation transmission brings an exceptionally high signal-to-noise ratio, but is more susceptible to interference, especially in the immediate vicinity of the carrier frequency.
Eine Steigerung des Phasenhubs besteht in bekannter Weise darin, das die oben genante Phasen modulation an einer Sunharmonischen der abzustrahlenden Trägerfrequenz vorgenomen wird und nach erfolgter Phasenmodulation die Frequenzvevielfachnung durchgeführt wird.As is known, an increase in the phase deviation consists in the the above-mentioned phase modulation on a sunharmonic of the one to be emitted Carrier frequency is made and after the phase modulation has taken place the frequency multiplication is carried out.
Bei der N - ten Subharmonischen ergibt dann die N - fache Vervielfältigung der Frequenz auch einen N - fachen Phasenhub.In the case of the Nth subharmonic, the result is an N-fold multiplication the frequency also has an N-fold phase deviation.
Zur Stereeübertragung in Mahfeld wird erfindungewalß eine getrente Übertragung beider Kanäle vergesommen und nicht vom Hundfunk her übliche Stereonerm (Multiplez - Signal) mit ihrem ungüstingen Rauschbestand übernemen, machden für den verliegenden Anvedungsfall keine Kompatibilitäteferdeungen erfüllt werden müssen. Erfindungsgenmäß besteht dann ein Stereo-Übertragungesystem für das Mahfeld aus zwei Monosendern und Monoempfängern, die entweder an getrante Antemen eder über je eine Frequenzweibe an eine Simultan - Antenne angeschlossen werden, so daß beide Sender über eine gemeinsane Antenne abstrahlen und beide Empfünger ihre Empfangssignale von einer geweinsamen Simultan - Empfangsanteme erhalten.For stereo transmission in Mahfeld, a separate one is invented Transmission of both channels diminished and not the usual stereo terms from dog radio (Multiplez - Signal) with their unsuitable intoxication overuse, machden for Compatibility requirements do not have to be met in the current application case. According to the invention, there is then a stereo transmission system for the mowing field two mono transmitters and mono receivers, which are either connected to anterante antemes one frequency female each can be connected to a simultaneous antenna, so that both Transmitters broadcast via a common antenna and both receivers transmit their received signals received from a tied simultaneous receiving antenna.
Die Trägerfrequenzen für beide Kanäle sind dabei derart benachbart, daß einerseits eine einwandfreie Trennung beider Kanäle (geringes Übersprechen) gewährleistet ist und andererseits die Zusamenführung beider Kanäle an der Antenne mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Antennenweiche bei hohen Wirkungsgrad realisiert werden kn.The carrier frequencies for both channels are so adjacent that that on the one hand a perfect separation of both channels (low crosstalk) is guaranteed and on the other hand the merging of both channels at the antenna realized with the help of the antenna splitter described below with high efficiency will kn.
Der Vorteil dieses 2-Kanal-Übertragungsverfahrens im Vergleich zum Rundfunk-Stereo-Verfahren besteht darin, daß hier bei Stereo der gleiche optimale Rauschbstand wie bei Mono-Übertragung ersielt wird. Der Gewinn an Rauschbstand beträgt etwa 26 db und spielt bei den relativ shwaschen Empfangensignalen eine entscheidende Rolle.The advantage of this 2-channel transmission method compared to the Radio stereo method consists in the fact that here with stereo the same optimal Signal-to-noise ratio as obtained with mono transmission. The gain in noise margin is about 26 db and plays a decisive role in the relatively weak reception signals Role.
Bei der Übertragung eines Mono - Signals ( L + R ) über diese beiden Stereo -Kanäle verbessert sich sogar der Rauschabstand ul 3 db im Vergleich n einem einselnen Mono-Übertragungssystem, nachden sich hier die Mutssignalspannungen linsar addiren (uM=uL+uH ), während sich die nicht kerreliertem Rauschspannungen quadratisch addieren als Antennenweiche wird erfindungsgemäß entsprechned FIG.9 eine Riegger-Bandfilter-Anordung verwendet, wie sie in zahlreichen FM-Demodulatoren (z.B. Ratiodetektor ) vorhanden ist.When a mono signal (L + R) is transmitted over these two stereo channels, the signal-to-noise ratio ul 3 db is even improved in comparison with a single mono transmission system, after the mutant signal voltages add up linearly (uM = uL + uH), while the non-kerrelated noise voltages add quadratically According to the invention, a Riegger band filter arrangement is used as the antenna splitter in accordance with FIG. 9, as is present in numerous FM demodulators (for example ratio detectors).
Dieses Bandfilter besteht z.B. für den Empfänger aus der auf die geometrische Mitte zwischen beiden Trägerfrequenzen abgestimmten gemeinsamen Rahmenantene, die den Primärkreis dieses Bandfilters bildet. Als Sekmdärkreis wird ein auf die gleiche Frequenz abgestimter Sahwinkreis mit z.B. bifilargewickelter Spule verwendet, an dessen Mittelammpfung der Hochpunkt der mit der Rahnenantenne verkeppelten Tertiärspule angeschlossen ist.For the receiver, for example, this band filter consists of the one on the geometric center between the two carrier frequencies Matched common frame antenna, which forms the primary circuit of this band filter. As a secondary circuit, a viewing angle, tuned to the same frequency, with, for example, a bifilar-wound coil, is used, at the center of which the high point of the tertiary coil connected to the phantom antenna is connected.
Anstelle der Dioden einer Ratiodetektorschaltung, d.h. an oberen vra unteren Anschluß des Sekundärkreises, dessen Mitte auf dem Potential der Tertiär -spannung # t3 liegt, werden die Eingangeschaltungen für beide Empfangs -kanäle angeschlossen.Instead of the diodes of a ratio detector circuit, i.e. at the upper vra lower connection of the secondary circuit, the middle of which is at the potential of the tertiary -voltage # t3 is present, the input circuits for both receive channels connected.
Infolge der relativen, frequenabhängigen Phasenverschiebung zwischen der Spannung (u2 bzw.+##;##)des Sekundärkreises und der Spannung des Primäkreises erreicht an oberen Ausgang die maximale Spannumg z.B. bei fTL, am unteren Ausgang die maximale Spannung z.B. bei gemäß FIG.10. As a result of the relative, frequency-dependent phase shift between the voltage (u2 or + ##; ##) of the secondary circuit and the voltage of the primary circle reaches the upper exit the maximum voltage eg at fTL, at the lower output the maximum voltage eg at according to FIG.10.
Die Verkoppelung beider Bandfilterkreise erfolgt in diesem Beispiel durch den Koppelkondenstor Ck. In FIG.11 ist eine Antennenweiche für einen Stereosender angegeben. Hier wird gewissermaßen das Riegger - Bandfilter " rückwärts tu betrieben. Beide Senderendtransistoren sind hierdurch derart mit der gemeinsamen Oktupol - Senderantenne verkoppelt, daß die Impedanz des Primärkreises z.B. für den oberen Transistor bei der dem linken Kanal zugeordneten Trägerfrequenz fTL im Maximum ist, während sie für den unteren Transistor bei der dem rechten Kanal zageordneten Trägerfrequenz fTR ihren Maximalwert erreicht.The coupling of the two band filter circuits takes place in this example through the coupling capacitor Ck. In FIG.11 is an antenna splitter for a stereo transmitter specified. In a sense, the Riegger band filter is operated "backwards" here. Both transmitter end transistors are thus with the common octupole - Transmitter antenna couples that the impedance of the primary circuit e.g. for the upper Transistor is at its maximum at the carrier frequency fTL assigned to the left channel, while for the lower transistor it is at the carrier frequency assigned to the right channel fTR has reached its maximum value.
Wie aus FIG. 10 ersichtlich ist die gegenseitige Beeinflußung beider Kanäle hinsichtlich einer maximalen Aussteuerung der Endstufen bereits ausreichend gering Eine Alternative zur oben angegebenen Frequenzweiche besteht erfindunge -gemäß darin, daß die Rahienantenne mit einem weiteren Resonanszkreis, der entweder ebenfalls als Rahmenantenne aufgebaut sein kann oder mit einer abge -schirmten Filterspule üblicher Bauart realisiert sein kann, ein derart uberkritisch gekoppeltes Zweikreisbandfilter darstellt, daß der eine Höcker dieser Bandfilterdurchlaßkurve mit der Trägerfrequenz des einen Kanals (z.B. fTL ) und der andere Höcker mit der Trägerfrequenz des zweiten Kanals (z.B.fTR) übereinstimt.As shown in FIG. 10 shows the mutual influence of both Channels are already sufficient in terms of maximum control of the output stages low An alternative to the crossover specified above exists according to the invention in that the Rahienantenne with a further resonance circuit, which either also can be constructed as a loop antenna or with a shielded filter coil Conventional design can be implemented, such a supercritically coupled two-circuit band filter represents that the one hump of this bandpass filter transmission curve with the carrier frequency of one channel (e.g. fTL) and the other hump with the carrier frequency of the second Channel (e.g. fTR).
Die beiden Schwingkreise dieses Bandfilters besitzen dann als gemeinsame Resonansfrequenz das geometrische Mittel aus den beiden Höcker-Frequenzen Ein dritte Möglichtkeit der Antennenanordnung besteht erfindungsgemäß in der verwendung getrennter Rahmenantennen, deren magnetische Verkopplung durch eine zusätzliche, gleichstark wirkende und entgegengesetzt polarisierte Kopplung kompensiert wird.The two resonant circuits of this band filter then have a common Resonant frequency the geometric mean of the two hump frequencies A third According to the invention, it is possible for the antenna arrangement to be used separately Loop antennas, their magnetic coupling by an additional, equally strong acting and oppositely polarized coupling is compensated.
Der grundsätzliche Signalverlauf fUr dieses Nabssld - Übertragungs -Verfahren wird in FIG. 12 fur den Rundfunk - Tonsender, in FIG. 13 fUr den Fernseh - Tonsender und in FIG. 14 fur den Empfänger angegeben.The basic signal course for this Nabssld transmission -Procedure is shown in FIG. 12 for the radio sound transmitter, in FIG. 13 for television - Sound transmitter and in FIG. 14 specified for the recipient.
FUr den Rundfunk - Tensender besteht die Aufgabe ein niederfrequentes Signal, das entweder bei Rundfunkempfang vom PN oder AM - Demodulator des als Relaisstation hier wirkenden Rundfunkempfangsgerätes oder von einem Schall -platten - Tonahnehner oder von einem Tonbandgerät komen kann, in Frequenz -modulation (oder Phasenmodulation) auf dem hochfrequenten Träger aufsumodulieren und vorzugsweise über die Oktupol - Antenne in das Kahfeld absustrahlen Dieses Modulationssignal kann im Rundfunkempfänger vor dem Lautstäkeregler oder an der Diodenbuchse ab genommen werden.For the radio tens transmitter the task is a low frequency one Signal that is either received from the PN or AM demodulator as a relay station during radio reception radio receiver operating here or from a record - Tonahnehner or from a tape recorder, in frequency modulation (or phase modulation) modulate on the high-frequency carrier and preferably via the octupole - Radiate antenna into the field of vision. This modulation signal can be used in the radio receiver in front of the volume control or at the diode socket.
Für den Fernseh - Tonsender kann entweder grundsätzlich die gleiche Anordnung verwendet wie beim Rundfunk - Tonsender oder erfindlungsgemäß nach FIG. 13 die Fernseh -Ton - ZF ( 5,5 MHz ) entweder direkt oder in einen anderen Frequenzbereich mit Hilfe der gezeichneten Oszillatorstufe (Osz) und der Mischstufe (MST) ungesetzt und über die Senderstufe (HF-V) abgestrahlt werden.For the television sound transmitter, either basically the same Arrangement used as in the radio sound transmitter or according to the invention according to FIG. 13 the television sound IF (5.5 MHz) either directly or in a different frequency range unset with the help of the drawn oscillator stage (Osz) and the mixer stage (MST) and emitted via the transmitter stage (HF-V).
Hier wird die Modulation umgangen, so daß bei geringstmöglichem Schaltungsaufwand eine einwandfreie Übertragung der schon von der Fernseh - Ton = ZP her frequenzmoduliertes, trägerfrequenten Signale gewährleistet ist.Here the modulation is bypassed, so that with the least possible circuit complexity a flawless transmission of the already frequency-modulated by the television sound = ZP, carrier-frequency signals is guaranteed.
Der Empfänger gemäß FIG.14 ist grundsätzlich sowohl für Rundfunk, als auch für Fernsehtonübertragung im Nahnereich verwendbar.The receiver according to FIG. 14 is basically for broadcasting, as well as for television sound transmission in the vicinity usable.
Die Ausfürung als Überlagerungsempfänger mit dem Oszillator (Osz), der Mischstufe ( M@@), dem ZF - Verstärker ( Zv ) mit PN - Demodulator und dem NF - Verstärker enstspricht zunächst der üblichen Anordnung bekannter Empfänger. Durch Verwenden von Differenzverstärken in interierter Schaltungstechnik (z.B SO 42P;SO 41P) ist ein streng symetrischer Aufbau der Hochfrequenz - und Demodulatorstufen realisierbar, so daß ein extrem kompakter, räumlicher Aufbau der gesanten Empfängerschaltung einschießlich Antenne infolge der durch die Symetrie erzielten hohen Rückwirkungsfreheit erfindungegemäß ermöglicht wird.The execution as a heterodyne receiver with the oscillator (Osz), the mixer (M @@), the IF amplifier (Zv) with PN demodulator and the NF - The amplifier initially corresponds to the usual arrangement of known receivers. By Use of differential amplifiers in integrated circuit technology (e.g. SO 42P; SO 41P) is a strictly symmetrical structure of the high frequency and demodulator stages realizable, so that an extremely compact, spatial structure of the entire receiver circuit Including the antenna due to the high level of feedback freedom achieved by the symmetry according to the invention is made possible.
Bei der Schaltungstechnischen Ausführung des kleinen Rundfunk-Tonsenders wird erfindungegemäß eine preisgünstige und frequenzstabile Anordung bei extrem kompakten Aufbau dadurch ersielt, daß vorzugsweise ein als Stücsahl demodulator bei Fernseh - und Rundfunkempfängern s.zt in großer Stücsahl verwendeter IC (z.B. TBA 120), dessen Verstärkerteil für den Oszillator und dessen Detektorteil als Frequenzsverdoppler eingesetzt sind, vewendet wird.In the circuit design of the small radio sound transmitter is, according to the invention, an inexpensive and frequency-stable arrangement at extremely compact structure achieved by the fact that preferably a Stücsahl demodulator in television and radio receivers see large numbers of ICs used (e.g. TBA 120), its amplifier part for the oscillator and its detector part as a frequency doubler are used.
(Schaltungsanoerdnung gemäß FIG.17).(Circuit earthing according to FIG. 17).
Die Erfindung besteht hier vor allen darin, daQ in Detektorteil, der bus Differenz - Schaltverstärkern besteht, neben der fieber die interne Verbindung des IC's direkt eingekoppelten Oszillatorgrundschwingung auf den zweiten Eingang ( Kontakt 7 + 9 ) ein in der Phase entweder durch ein Differenzier -glied oder durch ein Integrierglied um mindestens + #\4 verschobenes Oszillatorsignal zugeführt wird, ( In FIG. 17 Differenzierglieder R @ ; C C ) Dann ensteht am Ausgang dieser Demodulatorstufe ein Signal mit der doppeltem Frequenz der Oszillatorgrundschwingung, das der Senderstufe zugeführt wird.The invention here consists primarily in the fact that in the detector part, the bus differential switching amplifiers exist, in addition to the fever, the internal connection of the IC's directly coupled fundamental oscillator to the second input (Contact 7 + 9) one in the phase either through a differentiator or through an integrator is fed to the oscillator signal shifted by at least + # \ 4, (In FIG. 17 differentiating elements R @; C C) Then arises at the output of this demodulator stage a signal with twice the frequency of the oscillator fundamental, that of the transmitter stage is fed.
und nach erfolgter Verstärkung über die Oktupol - Antenne abgestrahlt wird.and emitted via the octupole antenna after amplification will.
Die Oszillatorgrundschwingung ist durch den symmetrischen Aufbau des Demodulators am Ausgang gesperrt, so daß bei extrem kompakten Aufbau eine Beeinflussung der Oszillatorschwingung ( 2. Subharmonische ) durch die von der Antenne abgestrahlte Sohwingung doppelter Frequenz vermieden wird.The oscillator fundamental is due to the symmetrical structure of the Demodulator locked at the output, so that an influence in an extremely compact design the oscillator oscillation (2nd subharmonics) caused by the radiation emitted by the antenna So vibration of double frequency is avoided.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der gleichzeitigen Nutzung der im IC intern stabilisierten Gleichspannung von etwa + 4 V, die am zweiten Demodulatoreingang ( 73 9 ) abgenommen wird und als Vorspannung für die zur Frequenzmodulation eingesetzte und zum Oszillatorkreis parallel liegende Kapsaitätsdiode dient. Hierdurch wird der Einfluß von Batterie -spannungeschwankungen auf die Oszillatorfrequenz reduziert ohne kostspielige Referenzdioden benutzen zu müssen.Another feature of the invention is that it can be used simultaneously the DC voltage of approx. + 4 V stabilized internally in the IC, the one at the second demodulator input (73 9) is removed and used as a bias voltage for the frequency modulation and capacitance diode lying parallel to the oscillator circuit is used. This will the influence of battery voltage fluctuations on the oscillator frequency is reduced without having to use expensive reference diodes.
PUr den schaltungstechnischen Aufbau des Fernseh - Tonsenders kann als Oszillator - und Mischstufe erfindungagemäß ein aus Differenzverstärkern bestehender IC (z.3. SO 42P oder TBA 120 ) verwendet werden, wobei über eine symetrische Bandleitung oder über ein Koaxialkabel das Ton - ZF -Signal vom FM - Demodulator des Fernsehempfängers zum Eingang dieser Mischstufe geffihrt werden soll. ( Schaltungsanordnung gemäß FIG. 18 ) Vom Ausgang dieser Mischstufe gelangt dann über den Sender - Endtransistor das Summen - oder Differenzsignal zur Oktupol - Antenne Die kleinen Sender sollten erfindungsgemäß im Gehäuse des Fernsehespfängers bzw. Rundfunkempfängere untergebracht werden und an die entsprechenden Versorgungespannungen angeschlossen werden. Nachdem die gesamte Stromauf -nase eines derartigen Kleinsenders in der Größenordnung von 10 mA liegt wird hiedurch keine merliche Zusatzbelastung der Stromversorgungsteile harvorgerufen.PUr the circuit structure of the television sound transmitter can as an oscillator and mixer stage, according to the invention, one consisting of differential amplifiers IC (e.g. 3rd SO 42P or TBA 120) can be used, with a symmetrical ribbon cable or the audio IF signal from the FM demodulator of the television receiver via a coaxial cable to the input of this mixer stage. (Circuit arrangement according to FIG. 18) The output of this mixer then passes through the transmitter - output transistor the sum or difference signal to the octupole antenna. The small transmitters should housed according to the invention in the housing of the television receiver or radio receiver and connected to the corresponding supply voltages. After this the entire upstream nose of such a small transmitter in the order of magnitude of 10 mA, there is no significant additional load on the power supply components harvoked.
Erfindungegemäß soll de Empfänger einschließlich seiner Batterie vorzugsweise mit einem Kopfhörer ein mechanische Einheit bilden Ein weiteres Merknal der Erfindung besteht darin, daß sin Geradenus-Empfänger genäß FIG.15 mit hermetisch abgeschirmter HF- Verstäsrkerstufe und FM- Demodulatorstufe verwendet wird . Dieser bei eng benachtbarter Ferrit - bzw. Rahmen -antenne normalerweise schinganfällige Gersdeausempfänger wird hier dadurch ausreichend stabilisiert , daß für den HF - Verstärker und FM - Demodulator ein streng symettrisch aufgebauter IC ( z.B. SO 41 P ) in Verbindung mit einer herms -tischen Abschirnung eingesetzt wird Die Schaltung eines derartigen Geradeaus - Empfängers ist in FIG. 19 angegeben Sie besteht im wesentlichen aus dem IC SO 41 P , dessen BP - Verstärkerteil von der Empfangeantenne angesteuert wird und dessen FM - Demodulaterteil mit da auf die Empfangsfrequenz fE abgestimten Wandlerkreis W verbunden ist. Von Ausgang des FM - Demodulators gelangt das NF - Signal über den Lautstärkeregler (L.-ST), zu dem der Klangregeler ( KL.) parallel geschaltet ist , sum integrierten XF -Verstärker TAA 611 , der den Lautsprecher bzw. Kopfhöher antreibt . Das na Lautstärkeregler parallel liegende und mit seiner Anzapfung verbundene RC - Netz -werk dient in üblicher Weise der physiologischen Lautstärkeregelung , d.h. der Anhebung der tiefen und hohen tonfrequenten Schwingungsamplituden bei kleiner Lautstärke FIir den Ferseh - Tonsender ergibt sich erfindungsgemäß als weiter Variante eine Frequenzmsetzung der Ton - ZF ( 5,5 MHz ) in die abzustrahlende Trägerfrequenz fT mit Hilfe eines Frequenzteilers. Derartige Teiler sind von der Digitaltechnik in zahlreichen Variationen in integrierter Ausfürung auf dem Markt und können zu einem preisgtinstigen Senderaufbau bei großer Sicherheit gegen unerwünschte Rückwirkungen eingesetzt werden . ( FIG. 16 ) Bei einer solchen Frequenzteilung wird der Frequenzhub mit demselben Teilerfakter reduziert Als weiteres Morknal der Erfindung ist ein neuartiges Konzept für einen sehr espfindlichen Empfänger gemäß FIG.20 dadurch gekennzeichnet, daß in einen HF - Verstärker sunächt das Empfangssignal wie beim Geradeaus - Empfänger direkt verstärkt wird.According to the invention, the receiver including its battery, preferably with headphones, should form a mechanical unit. Another feature of the invention is that sin straight line receiver according to FIG. This radio receiver, which is normally susceptible to vibrations when the ferrite or frame antenna is closely located, is sufficiently stabilized here by using a strictly symmetrical IC (e.g. SO 41 P) in conjunction with a Hermetic shield for the HF amplifier and FM demodulator The circuit of such a straight-ahead receiver is shown in FIG. 19 It essentially consists of the IC SO 41 P, the BP amplifier part of which is controlled by the receiving antenna and the FM demodulator part of which is connected to the converter circuit W which is tuned to the receiving frequency fE. From the output of the FM demodulator, the LF signal passes through the volume control (L.-ST), to which the tone control (KL.) Is connected in parallel, plus the integrated XF amplifier TAA 611, which drives the loudspeaker or headphones. The RC network, which is parallel to the volume control and is connected to its tap, is used in the usual way for physiological volume control, i.e. to increase the low and high sound-frequency oscillation amplitudes at low volume - ZF (5.5 MHz) into the carrier frequency fT to be emitted with the help of a frequency divider. Such dividers are available from digital technology in numerous variations in an integrated design and can be used for an inexpensive transmitter structure with a high level of security against undesired feedback. (FIG. 16) With such a frequency division, the frequency deviation is reduced with the same division factor As a further feature of the invention, a new type of concept for a very sensitive receiver according to FIG. 20 is characterized in that the received signal is amplified directly in an HF amplifier as in the straight-ahead receiver.
Hier wird das verstärkte HF - Signal analog zur Schaltung FIG.17 in seiner Frequenzverdoppelt (2 fE) und nechmals verstärkt, FM - demoduliert und über den MF - Ver stärker den Kopfhörer bzw. Lautsprecher zugeführt. Der Verteil dieser Methode besteht in den geringen Schaltungsaufwand gemäß FIG.21 durch Verwendung von IC's.Here the amplified RF signal is applied analogously to the circuit of FIG. 17 in its frequency doubled (2 fE) and amplified again, FM - demodulated and over the MF amplifier is fed to the headphones or loudspeaker. The distribution of this Method consists in the low circuit complexity according to FIG. 21 through use of IC's.
Als Schwingkreise wirden neben dem abgestimten Antennenkreis ( Ferrit - bsw.In addition to the tuned antenna circuit (ferrite - bsw.
Rahmenantene ) nur der Wandlerkreis benötigt. Hier ist kein Oszillater vorhanden.Loop antenna) only the converter circuit is required. There is no oscillater here available.
Dises Konzept hat vor allen dann Vorteile, wenn nur relativ wenige Frequenzen empfangen werden , vor allen wenn , wie in vorliegenden Anwendungsfall , nur ein fest vorgegebene Frequenz empfangen wird , so daß variable Abstielemente entfallen.This concept has advantages above all, if only relatively few Frequencies are received, especially if, as in the present application , only a fixed predetermined frequency is received, so that variable Abstielemente omitted.
Claims (21)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732307632 DE2307632A1 (en) | 1973-02-16 | 1973-02-16 | ARRANGEMENT FOR CARRIER FREQUENCY TRANSMISSION OF AUDIO SIGNALS OVER SHORT DISTANCES |
| DE19732339850 DE2339850A1 (en) | 1973-02-16 | 1973-08-07 | Small sender for carrier frequency A.F. signals transmission - transmits over short distances and has device for its external control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732307632 DE2307632A1 (en) | 1973-02-16 | 1973-02-16 | ARRANGEMENT FOR CARRIER FREQUENCY TRANSMISSION OF AUDIO SIGNALS OVER SHORT DISTANCES |
Publications (1)
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| DE2307632A1 true DE2307632A1 (en) | 1974-08-22 |
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Family Applications (1)
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| DE19732307632 Pending DE2307632A1 (en) | 1973-02-16 | 1973-02-16 | ARRANGEMENT FOR CARRIER FREQUENCY TRANSMISSION OF AUDIO SIGNALS OVER SHORT DISTANCES |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2307632A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10329335B4 (en) * | 2003-05-28 | 2005-07-21 | Stauber, Siegfried, Dipl.-Ing. | Search antenna polarization instrument for a material detector device |
-
1973
- 1973-02-16 DE DE19732307632 patent/DE2307632A1/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10329335B4 (en) * | 2003-05-28 | 2005-07-21 | Stauber, Siegfried, Dipl.-Ing. | Search antenna polarization instrument for a material detector device |
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