DE2508083C2

DE2508083C2 - Verfahren zur uebertragung eines amplitudenmodulierten signals ueber ein einen harten bandpass-begrenzer enthaltendes geraet

Info

Publication number: DE2508083C2
Application number: DE19752508083
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl-Ing Lehmann; Friedrich Dipl-Ing Muenzel; Helmut Dipl-Ing Strobel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1977-03-03
Also published as: DE2508083B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines amplitudenmodulierten Signals über ein einen harten Bandpaß-Begrenzer enthaltendes Gerät der elektrischen Nachrichtentechnik.

Ein harter Begrenzer ist ein nichtlineares Bauteil, dessen momentane Ausgangsspannung Ui (t) von der Eingangsspannung wie folgt abhängt:

U₂(O =

+ U₀, wenn l/,(f) > 0

O, wenn U₁U) = 0

-LZ₀, wenn t/,(i) < 0

Die Spannung Uc ist dabei durch den Begrenzer bestimmt. Beispiele für Begrenzer sind stark übersteuerte Verstärker, antiparallelgeschaltete Dioden oder ähnliches, wobei die in Gleichung (1) aufgestellte Bedingung praktisch nur näherungsweise erreicht werden kann. Legt man an den Eingang des Begrenzers eine sinusförmige Spannung beliebiger Amplitude und Frequenz, so ist die Ausgangsspannung eine rechteckförmige Schwingung derselben Frequenz mit der Amplitude U₀ (zwischen 0 und dem Spitzenwert). Die Grundschwingung der Ausgangsspannung läßt sich mit Hilfe eines Bandpasses ausfiltern und hat die Amplitude —^. Eine solche Hintereinanderschaltung von Begrenzer und Bandpaß wird als »Bandpaß-Begrenzer« oder »harter Bandpaß-Begrenzer« bezeichnet, wenn die Einhaltung der Bedingung nach Gleichung (1) besonders hervorgehoben werden soll. Ein solcher harter Bandpaß-Begrenzer ist in Fig. 1 in einem Prinzip-Blockschaltbild dargestellt
Die wichtigste Eigenschaft eines harten Bandp'aß-Be-

,o grenzers ist die Unabhängigkeit des Ausgangspegels vom EingangspegeL Diese Fähigkeit ermöglicht die Stabilisierung von schwankenden Pegeln. Nachteilig ist es jedoch hierbei, daß eine eventuelle auf dem Sinusträger vorhandene Amplitudenmodulation unter-

drückt wird. Eine solche Anordnung ist daher auf die

Übertragung unmodulierter Träger oder auf Träger mit

Frequenz- oder Phasenmodulation beschränkt, da diese

durch den Begrenzer nicht beeinflußt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren anzugeben, das auch die Übertragung eines amplitudenmodulierten Signals über ein einen harten Bandpaß-Begrenzer enthaltendes Gerät ermöglicht

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der vVeise gelöst daß das Signal nahezu 100% amplituden-

moduliert und die Bandbreite des amplitudenmodulierten Signals wesentlich kleiner als die Bandbreite des betreffenden harten Bandpaß-Begrenzers bemessen wird und daß dem harten Bandpaß-Begrenzer zusätzlich eine Rauschspannung mit konstanter spektraler Leistungsdichte zugeführt wird. Diese zusätzliche Rauschspannung ist vorteilhafter Weise eine in dem betreffenden Nachrichtensystem ohnehin vorhandene Rauschquelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in vorteilhafter Weise angewendet, wenn ein amplitudenmoduliertes Signal über einen Kanal übertragen werden soll, der einen harten Bandpaß-Begrenzer enthält Hierzu sind besonders pulsamplitudenmodulierte Signale geeignet da sie gegenüber nichtlinearen Verzerrungen unempfindlich sind. Eine weitere wesentliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Messung der Gruppenlaufzeit von Prüflingen, die einen harten Bandpaß-Begrenzer enthalten. Eine hierfür besonders vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß einem ampiitudenmodulierbaren Meßsender ein Richtungskoppler zur Auskopplung eines Referenzsignals nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang der Durchgangsleitung der Prüfling angeschaltet ist, de ι über einen Bandpaß wesentlich kleinerer Bandbreite als die Bandbreite des betreffenden harten Bandpaß-Begrenzers, einen Demodulator und ein NF-Filter mit dem einen Eingang eines Anzeigeinstruments verbunden ist und daß der Ausgang des Richtungskopplers für das Referenzsignal über einen Demodulator und ein NF-Filter mit einem weiteren Eingang des Anzeigeinstruments verbunden ist. Als Meßsender wird dabei insbesondere ein mit einem Rechteck modulierbarer Meßsender verwendet.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen

to Verfahrens ergibt sich eine besonders einfache Messung der Gruppenlaufzeit eines Prüflings, der einen harten Bandpaß-Begrenzer enthält. Ein Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit mit einem Sinusträger, der von einer rechteckförmigen Spannung getastet, d.h.

amplitudenmoduliert wird und wobei nach dem Prüfling dieser Träger wieder demoduliert wird und wobei sich die Phasenverschiebung des demodulierten Signals gegenüber dem modulierenden als ein Maß für die

Gruppenlaufzeit des Prüflings ergibt, ist demgegenüber auf lineare Systeme beschränkt Prüflinge, die einen harten Bandpaß-Begrenzer enthalten, würden nämlich die Amplitudenmodulation des Testsignals unterdrükken. Es wird in solchen Fällen dann auf Frequenz- oder Phasenmodulation ausgewichen die jedoch einen wesentlich höheren gerätetechnischen Aufwand sowohl für die Modulation als auch für die Demodulation erfordern. Demgegenüber ergibt sich, wie vorstehend bereits ausgeführt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Desonders einfache Messung der Gruppenlaufzeit eines Prüflings.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip-Blockschaltbild eines harten Bandpaß-Begrenzers,

Fig.2 den einen harten Bandpaß-Pegrenzer enthaltenden Übertragungsweg für einen amplitudenmodulierten Träger,

Fig.3 das Leistungsdichte-Spektrum am Ausgang des Übertragungsweges gemäß F i g. 2,

F i g. 4 das Prinzip-Blockschaltbild einer Anordnung zur Gruppenlaufzeitmessung und

F i g. 5 den Verlauf eines getasteten HF-Signals.

Der in Fig. 1 in einem Prinzip-Blockschaltbild gezeigte harte Bandpaß-Begrenzer besteht aus der Reihenschaltung eines harten Begrenzers 1 und eines nachfolgenden Bandpasses 2. Diesem harten Pandpaß-Begrenzer 1,2 wird zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu dem nahezu 100% amplitudenmodulierten Signal eine Rauschspannung mit konstanter spektraler Leistungsdichte zugeführt und ausgangsseitig ein weiterer Bandpaß 3 nachgeschaltet, dessen Bandbreite wesentlich kleiner als die Bandbreite des betreffenden harten Bandpaß-Begrenzers ist (vgL F i g. 2). Als Rauschquelle für die zusätzliche Rauschspannung ist in F i g. 2 ein Rauschgenerator 4 eingezeichnet jedoch kann diese Rauschspannung auch aus einer in dem betreffender. Nachrichtensystem ohnehin vorhandenen Rauschquelle stammen. Diese zusätzliche Rauschspannung bewirkt, daß am Ausgang des Begrenzers eine Aufteilung der abgebbaren Leistung zwischen Signal und Rauschen eintritt.

Liegt kein Sinusträger am Eingang des harten Bandpaß-Begrenzers 1, 2 an, so wird die verfügbare Ausgangsleistung des im folgenden kurz als Begrenzer bezeichneten harten Bandpaß-Begrenzers in Form von Rauschen abgegeben. Diese Leistung ist jedoch über die Bandbreite des Begrenzers 1, 2 verteilt. Beim Anlegen eines Sinusträgers, dessen Leistung wesentlich größer ist als die Eingangsrauschleistung, wird die verfügbare Ausgangsleistung im wesentlichen in Form von Trägerleistung abgegeben. Spektral betrachtet verteilt sich diese Leistung aber nicht mehr über die Bandbreite des Begrenzers, sondern konzentriert sich auf die Trägerfrequenz. Dieser Unterschied kann ausgenutzt werden, um eine Amplitudenänderung, die das Signal vor dem Begrenzer hat, auch nach dem Begrenzer nachzuweisen. Dazu ist dem Begrenzer 1, 2 mit der Bandbreite B der schmalbandige Bandpaß 3 mit der Bandbreite b und der Mittenfrequenz gleich der Trägerfrequenz /₀ nachgeschaltet. Bei abgeschaltetem Träger läßt sich nach diesem Bandpaß 3 die Leistung

N γ messen, wobei N die verfügbare Ausgangsleistung und B die Bandbreite des Begrenzers 1, 2 ist Bei eingeschaltetem Träger steigt diese Leistung auf N. Da Ein- und Ausschalten eines Trägers lediglich eine besondere Form der Amplitudenmodulation ist lassen sich mit dieser Anordnung auch andere Formen der Amplitudenmodulation nach dem Begrenzer 1, 2 nachweisen. Voraussetzung ist jedoch, daß die Bandbreite des modulierten Signals wesentlich kleiner ist als die Bandbreite des Begrenzers, damit die Bedingung

ίο b< Berfüllbar bleibt

Die beschriebenen Vorgänge sind in dem Diagramm in F i g. 3 wiedergegeben, in dem die Leistungsdichte S als Funktion der Frequenz / aufgetragen ist Die Kurvenverläufe α und β gelten dabei für die Zustände, daß der Sinusträger eingeschaltet bzw. abgeschaltet ist Mit 5 ist die Leistungsdichte, mit N die Nutzleistung und mit k die Trägerfrequenz bezeichnet die gleich der Mittenfrequenz des Bandpasses 3 der Bandbreite b ist. Für die Impuls-Funktion δ gilt die Beziehung

χ für x = 0

0 für χ φ Ο

h(x)dx = 1

In Fig.4 ist in einem Prinzip-Blockschaltbild eine Anordnung zur Messung der Gruppenlaufzeit eines Prüflings dargestellt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet Hierbei ist ein mit einem Rechteck modulierbarer Meßsender 5 vorgesehen, in dem ein HF-Signal in regelmäßigen Abständen aufgetastet und abgeschaltet wird (vgl. F i g. 5). Dem Meßsender 5 ist ein Richtkoppler 6 nachgeschaltet in dem ein Teil des Signals als Referenzsignal ausgekoppelt wird. Das ausgekoppelte Signal wird einem Demodulator 7 zugeführt, dem ein NF-Filter 8 nachgeschaltet ist in dem die Grundwelle der Rechteckschwingung ausgefiltert wird. Diese Grundwelle wird als Referenzsignal einem Anzeigeinstrument 9, im vorliegenden Fall ein Phasenmesser, zugeführt Über die Durchgangsleitung des Richtkopplers 6 gelangt das Meßsignal auf den Prüfling 10, der neben Laufzeit erzeugenden Bauelementen einen harten Bandpaß-Begrenzer enthält. Der Prüfling soll ferner vor dem Begrenzer eine Rauschquelle enthalten, die bei Abwesenheit eines Eingangssignals den Begrenzer voll aussteuert Diese Eigenschaft wird

z. B. dann erreicht, wenn dem Begrenzer ein Verstärker mit hoher Verstärkung vorgeschaltet ist; das thermische Rauschen der ersten Stufe bildet dann die Rauschquelle. Darüber hinaus darf der Prüfling Frequenzumsetzer enthalten. Dem Prüfling 10 ist der Bandpaß 3 nachgeschaltet, der auf die Frequenz des Testträgers abgestimmt ist. Seine Bandbreite ist, wie vorstehend bereits erläutert, größer oder gleich der Signalbandbreite des modulierten Trägers, andererseits aber kleiner als die Bandbreite des Begrenzers. In dem nachfolgenden Demodulator 11 wird der Testträger demoduliert und aus der so wiedergewonnenen Rechteckschwingung erhält man in dem nachfolgenden Bandpaß 12 die Grundschwingung und trennt diese hierin zugleich von Störsignalen. Die Phase dieser Grundschwingung wird mit dem Phasenmesser 9 mit der Phase des Referenzsignals verglichen. Die Phasendifferenz ist ein Maß für die Gruppenlaufzeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung eines ampütudenmodulierten Signals über ein einen harten Bandpaß-Begrenzer enthaltendes Gerät der elektrischen Nachrichtentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal nahezu 100% amplitudenmoduliert und die Bandbreite des amplitudenmodulierten Signals wesentlich kleiner als die Bandbreite des betreffenden harten Bandpaß-Begrenzers bemessen wird und daß dem harten Bandpaß-Begrenzer zusätzlich eine Rauschspannung mit konstanter spektraler Leistungsdichte zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Rauschspannung einer in dem betreffenden Nachrichtensystem ohnehin vorhandenen Rauschquelle entsta^r.iTit

3. Anordnung zur Messung der Gruppenlaufzeit eines einen harten Bandpaß-Begrenzer enthaltenden Prüflings mit einem amplitudenmodulierten Signal nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem amplitudenmodulierbaren Meßsender ein Richtungskoppler zur Auskopplung eines Referenzsignals nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang der Durchgangsleitung der Prüfling angeschaltet ist, der über einen Bandpaß wesentlich kleinerer Bandbreite als die Bandbreite des betreffenden harten Bandpaß-Begrenzers, einen Demodulator und ein NF-Filter mit dem einen Eingang eines Anzeigeinstruments verbunden ist und daß der Ausgang des Richtungskopplers für das Referenzsignal über einen Demodulator und ein NF-Filter mit einem weiteren Eingang des Anzeigeinstruments verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsender ein mit einem Rechteck modulierbarer Meßsender ist