DE2516743C2 - Empfänger für ein System zur elektrischen Nachrichtenübertragung mit herabgesetzter Bandbreite - Google Patents

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Empfänger für ein System zur elektrischen Nachrichtenübertragung mit herabgesetzter Bandbreite, innerhalb der von dem zu übertragenden Frequenzband das tieferliegende Basisband direkt und der höherliegende Obertonbereich in Form von im Frequenz- oder Zeitmultiplex übertragenen Steuersignalen für empfangsseitig vorgesehene Obertonquellen übertragen wird, wobei die Obertöne in Abhängigkeit von der im Basisband mitübertragenen Sprachgrundfrequenz durch einen Generator erzeugt und nach Einstellen ihrer Amplitude mittels der Steuersignale mit dem übertragenen Basisband vereint werden. Ein solches System wird in dem Aufsatz von M. R. Schröder und E. E. David: »A vocoder for transmitting lOkc/s soeech over a 35 kc/s channel«, erschienen in der Zeitschrift »ACUSTICA« Bd. 10 Nr. 1 (1960) S.35 ... 43, beschrieben. Weitere Beispiele enthalten die US-PS 28 17 711, die US-PS 3030450 = DE-PS 1114851, die US-PS 31 39 487 = DE-PS 11 51 285 und die DE-PS 10 79 118. - Die Qualität der mit diesen Systemen erzeugten Sprache beruht vor allem auf der Verwendung des Basisbandes des ursprünglichen Signals zur Wiederherstellung der höherfrequenten Anteile, wodurch die !Eigentümlichkeiten des ursprünglichen Sprachsignals auch in den wiederhergestellten Anteilen wiederzufinden sind. Hierzu werden aus dem geeignet verzerrten jJasisband die einzelnen Obertöne durch Bandfilter ausgesiebt und ihre Lautstärke durch dir Steuersignale ^eingestellt Hierbei ist es prinzipiell ohne Belang, wie ein solches Verzerren erfolgt, ob etwa durch die Nulldurchgänge des Basisbandsignals ein Impulsgenerator getriggert wird oder rb die Verzerrung durch Kennlinienknikke z. B. durch Übersteuerung oder Gleichrichtung erfolgt Maßgebend ist allein, daß Schwankungen der Sprachgnindfrequenz ebensolche der wiederhergestellten Obertöne verursachen. Nachteilig ist der für das Ausfiltern der Obertöre empfangsseitig notwendige Einsatz von Filtermitteln für jeden einzelnen Oberton, der die Realisierungskosten in die Höhe treibt

Aufgabe und Vörte«!e

Aufgabe der Erfindung ist es, auf der Empfangsseite den Einsatz dieser Filtermittel zu vermeiden oder doch wenigstens auf einen Bruchteil zu verringern, ohne daß dadurch die Abhängigkeit der Frequenzlage der Obertöne von der der Sprachgnindfrequenz aufgegeben wird und dadurch die übertragene Sprache an Qualität und Natürlichkeit verliert Die Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zu entnehmen.

Dadurch, daß die Obertonfrequenzen durch Frequenzteilung einer gerneinsamen Obertongrundfrequenz gewonnen werden, werden Siebmittel jetzt nur noch für die Erzeugung dieser Grundfrequenz benötigt.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung soii nun an Hand der in den Figuren dargestellten Beispiele eingehend beschrieben werden. Es zeigt dabei

Fig. 1 als Blockschaltbild ein System zur Nachrichtenübertragung mit herabgesetzter Bandbreite, bei dem Hie erfindungsgemäße empfangsseitige Erzeugung der jpbertöne gestrichelt umfändet ist;

Fig.2 als Blockschaltbild ein Realisierungsbeispiel für diese Erzeugung der Obertöne;

Fig.3 und 4 ebenfalls als Blockschaltbild je ein weiteres Realisierungsbeispiel.

in Fig. 1 ist links der sendeseitige Teil des Systems

zur Nachrichtenübertragung aufgetragen und mit E bezeichnet, während sich auf der rechten Seite der mit R bezeichnete empfangsceitige Teil befindet An den Eingang IT wird das zu übertragende Signal angelegt Für das zu beschreibende Beispiel sei angenommen, daß dieses Signal eine maximale Bandbreite von 1OkHz, dagegen die Übertragungsleitung eine obere Grenzfrequenz von 3400 Hz aufweist Durch einen Tiefpaß LP werden von dem Signal die T eile bis 3000 Hz der Übertragungsleitung über ein Summennetzwerk züge leitet Die Signalteile von 3000 ... 10000 Hz werden durch Bandpässe BPi... BPn in n- Kanäle aufgeteilt die Ausgangssignale der Bandpässe gleichgerichtet und die Gleichspannungswerte mittels eines Abtastschalters D_e im Zeitmultiplex abgetastet. Mittels der ANastwerte wird z.B. ein durch Spannungen in der . .*._Muenz steuerbarer Oszillator G moduliert, dessen Nuiit (equenz bei etwa 3100 Hz liegt und der durch die Abtastwerte Frequenzen zwischen 3100 und ³VO Hz annehmen ^nöge. Von <?e« Abtaslwerten bHH.. beispielsweise ~in - unveränderlicher (λ + l)ter V.: rt ein Synchronisationszizeichen für die Empfangsseite. Lie also zwischen 3100 -und 3400 Hz Hegenden Ausgangssignale des Oszillators ~G werden ebenfalls über das Summennetzwerk der ^Übertragungsleitung zugeleitet ^

τ Auf der Empfangsseite R wi>-d dem empfangenen ^Signal mittels eines Tiefpasses LP_r das Band bis 3C00 Hz r:entnommen und über ein Summennetzwerk dem -Ausgang OTzugeführt Über einen Bandpaß 5Pwerden jnittels eines Frequenzdiskriminators FD die sendeseiti :Jgen, den Ausgangspegeln der Bandpässe BPi ... BPn rentsprechenden Gleichspannungswerte wiedergewonnen und über einen Verteiler D_r, der durch das von einer ^Synchronisiereinheit SU verarbeitete mitgesandte Synxnronjsierzeichen mit dem sendeseitigen Abiastschalter — De synchronisiert wird, Speicherkondensatoren Cs f... Csa zugeführt die die Abtastwerte während eines Umlaufes des Verteilers A- gespeichert halten. Durch die Ladespannungen dieser Speicherkondensatoren werden mittels elektrisch einstellbarer Dämpfungsglieder die Amplituden der empfangsseitig erzeugten Obertöne eingestellt, bevor sie über das Summennetziwerk dem Basisband zugesetzt werden und so das wiederhergestellte Signal an den Ausgang OT gelangt Nun zu der Erzeugung der Obertöne selbst In einem Obertongrundgenerator MHG wird eine Frequenz erzeugt die ein ganszahliges Vielfaches der benötigten Obertöne ist so daß diese durch Frequenzteilung aus der Obertongrundfrequenz gewonnen werden können. Der Obertongrundgenerator MHG wird durch die Sprachgrundfrequenz des Basisbandes derart mitgesteuert daß ein Schwanken der Sprachgrundfrequenz auch ein Schwanken der Obertongrundfrequenz und damit auch der einzelnen Obertöne selbst verursacht. Die verschiedenen Realisierungsmöglichkeiten des Obertongrundgenerators MHG werden an Hand der F i e. 2... 4 besprochen.

Fig.2 zeigt nun eine Realisierungsmöglichkeit des Obertongrundgenerators MHG nr.it nachgeschalteten Frequenzteilern FD. also den in F i %. Ί gestrichelt umrandeten Teil. Der Obertongrundgenerator MHG selbst ist in F i g. 2 strichpunktiert jmrandet und besteht aus einem Bandpaß 1, dessen Bandbreite so gewählt ist, daß mit ihm entweder die Sprachgrundfrequenz oder eine Oberwelle ausgesiebt wird. In einem Schwellwerk schaltkreis 2 wird die ausgesiebte Sinuswelle in eine Rechteckwelle konstanter Amplitude umgewandelt, aus der mittels eines Frequenzdiskriminators 3 eine der Sprachgrundfrequenz proportionale Steuergleichspannung für einen spannungsgesieuertLn Oszillator 4 gewonnen wird, der an seinem Ausgang die Obertongrundfrequsnz /ö liefert, aus der mittels der Frequenzteiler FD die Obertonfrequenzen /i ... f„ gewonnen werden. Eine solche Anordnung kann z. B. auch entsprechend der Fig. S-2 auf Seite i 71 des Buches von W. R. Bennet: »Data Transmission« New York 1065 aufgebaut sein, bei der au? der zu diskriminierenden Welle durch Differentiation etwa der Lage der Nulldurchgänge entsprechende, Nadelimpulse gewonnen werden, durch die ein monostabiler Multivibrator gesteuert wird, dessen Ausgangsimpulse konstanter Amplitude und Impulsbreite in einem Kondensator integriert werden, der so eine von der Folgefrequenz der Impulse und damit von der Frequenz der Welle abhängige Ladespannung aufweist. Mit dieser Ladespannung wird dann der Oszillator 4 gesteuert Bei Anordnunger, deren Prinzip dem nach F i g. 2 entspricht, ist die Frequenz des spannungsgesteurrten ^Oszillators 4 nicht starr mit der Sprachgrundfrequenz Verknüpft jedoch ändert sich seine Ausgangsfrequenz im gleichen Sinne wie sich die Sprac' ^rundfrequenz Rändert, wobei sich das Verhältnis zwischen Hub der ^Sprachgrundfrequenz und dem der Obertongrundfre- ^guenz einstellen läßt Bedingt durch die Frequenzteilung mittels der Frequenzteiler FD ist der normierte Hub ^Hann bei Obertongrundfrequenz und allen Obertönen rgleich.

zz Nun zu der Anordnung nach Fig.3. In einem rFrequenzvervielfacher tO wird aus der Sprachgrundfre-3juenz durch Vervielfachen um den Faktor m die Obertongrandfrequenz f_g gewonnen und mittels eines :Bandpasses 11 ausgefiltert Ein Schwellwertschalter TS formt die ausgefihertc Sinasirequenz in eine Rechteckwelle konstanter Amplitude und der Folgefrequenz f_g um, aus der dann durch die Frequenzteiler FD die Obertöne f\, h ... f„ durch Teilung gewonnen werden. Infolge des benötigten hohen Vervieifachungsverhälfnisses 1 : m erfordert die Vervielfacherstufe 10 verhältnismäßig viel Aufwand, wenn auch die Vervielfachung durch Ableiten von steilen Nadelimpulsen und Aussieben der gewünschten Frequenz eine bekannte und beherrschte Technik ist

Zu günstigeren Ergebnissen dürfte man allerdings kommen, wenn man zum Ableiten der Obertongrundfrequenz fg von der Sprachgrundfrequenz eine Anordnung nach F i g. 4 einsetzt, die aus der anglo-amerikanischen Literatur als »phase-locked loop« bekannt ist Die Ausgangsfrequenz /feines spannungssteuerbaren Oszillators 24 wird in einem Frequenzteiler 20 um den Faktor m geteilt und in einer Vergleichseinrichtung 23 mit der Sprachgrundfrequenz bzw. einer Oberwelle verglichen. Bei Abweichen von der Frequenzgleichheit liefert die V ?rgLichseinrichtung 23 ein Differenzsignal, das für geringe Phasenunterschiede eine Gleichspannung, für größere Frequenzunterschiede eine Differenzfrequenz öf ist. Ein Tiefpaß 21 begrenzt das Ausgangssignal der Vergleichseinrichiung 23 auf die aus dem Vergleich der Sprachgrundfrequenz bzw. einer Oberwelle der geteilten Ausgangsfrequenz des Oszillators 24 herrührenden Anteile, die dann den Oszillator 24 nachsteuern. Aus dem Ausgangssignab^des^Oszillpprs^-.werden dann durch Frequenzteilung mittels der Freqüerizteiler FD die Obertöne /j, h ... („ gewonnen. Bei einer Abwandlung dieser Anordnung könnte die Sprachgrundfrequenz zunächst um den Faktor m vervielfacht und der vervielfachte Wert dann in einer Vergleichsein-

richtung of direkt mit der Ausgangsfrequenz f_g des spannungsgesteuerten Oszillators verglichen werden. Allerdings durfte dabei die Teilung technisch der Vervielfachung vorzuziehen sein.

Allen beschriebenen Realisationen des Obertongrundgenerators MHG ist gemeinsam, daß ein Schwanken der Sprachgrundfrequenz auch ein Schwanken in gleicher Richtung der Obertongrundfrequenz f„ und damit auch der Obertöne /i, f₂... f„ bewirkt. Während bei der Anordnung nach"F i g. 2 kein festes ganzzahliges Verhältnis zwischen Sprachgrundfrequenz und Ober· tongrundfrequenz (_f besteht, ist ein solches bei der Anordnung nach F i g. 3 und 4 vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1
Patentansprüche:

25

I. Empfänger für ein System zur elektrischen Nachrichtenübertragung mit herabgesetzter Bandbreite, innerhalb der von dem zu übertragenden Frequenzband das tieferliegende Basisband direkt und der höherliegende Obertonbereicb in Form von im Frequenz- oder Zeitmultiplex übertragenen Steuersignalen für empfangsseitig vorgesehene Obertonquellen übertragen wird, wobei die Obertöne in Abhängigkeit von der im Basisband mitübertragenen Sprachgnindfrequenz durch einen Generator erzeugt und nach Einstellen ihrer Amplitude mittels der Steuersignale mit dem übertragenen Basisband vereint werden, dadurch gekenn- '5 zeichnet, daß ein Obertongrundgenerator (MHG) auf eine ein gemeinsames ganzzahliges Vielfaches aller benötigten Obertöne (f\ ... f„) bildende Frequenz (Q nachgesteuert wird und daß laus dieser Frequenz (f_g) durch Teilung in Frequenz- 2" Suern (FD)die Obertöne (fi...f_n) erzeugt werden.
-ζξζ Z Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekenn- - ^:^2.eichneu da'3 zum Realisieren des Obertongrundzzzgenerators (MHG) mittels eines Bandpasses (1) die ^Sprachgnindfrequenz oder eine vorgegebene Ober-"-"welle ausgesiebt und hiermit ein Schwellwertschalt- ::kreis (2) gesteuert wird, und daß ein Frequenzdiskri- ^minator (3) aus der Folgefreqcenz der Ausgangssirignale des Schwellwertschaltkreises (2) ein Steuersignal für einen spannungsgesteuerten Oszillator (4) ^liefert, dessen Ausgangssignal (f_g) den Frequenztei-

tern (FD) 2 -geführt wird (F i g. 2).
.-.-— 3. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß zum Realisiere" des Obertongrund- :-.- generators (MHG) in einem Frequenzvervielfacher :(10) die Sprachgrundfrequan/: vervielfacht, mittels -eines Bandpasses (11) das in den Bereich der Obertongrundfrequenz fallende Vielfache ausgesiebt und damit ein Schwellwertschalikreis (12) gesteuert wird, dessen Ausgangssignal (f_g) den —Frequenzteilern (FD) zugeführt wird (F i g. 3).
-:.~ 4. Empfänger n2ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Realisieren des Obertongrund- :.: !generators (MHG) die Sprachgrundfrequenz bzw. ^: ^eine ihrer Oberwellen in einer Vergleichseinrichtung (25) mit der in einem Frequenzteiler (2ö) um den Faktor m geteilten Ausgangsfrequenz (f_g) eines spannungsgesteuerten Oszillators (24) verglichen und mit dem Vergleichsergebnis der Oszillator (24) auf das m-te Vielfache der Sprachgrundfrequenz bzw. ihrer Oberwelle nachgeregelt wird (Fig. 4).

5. Empfänger nach Ansprach ί, dadurch gekennzeichnet, daß zum Realisieren des Obertongrundgenerators (MHG) die Sprachgnindfrequenz bzw. eine ihrer Oberwellen in einem Frequenzvervielfa- ^5S eher urn den Faktor m vervielfacht wird, daß dieses Vielfache in einer Vergieichseinrichtung (23; mit der Ausgangsfrequenz (f_g) eines spannungsgesteuerten Oszillators (24) verglichen und mit dem Vergleichsergebnis der Oszillator (24) auf das m-te Vielfache der Sprachgrundfrequenz bzw. ihrer Oberwelle inachgeregelt wird.