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Überwachungssystem für elektronische Baugruppen oder Geräte in draht
gebundenen Fernmeldeanlagen Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem
für elektronische Baugruppen oder Geräte in drahtgebundenen Fernmeldeanlagen, insbesondere
Kabelfernsehanlagen, bei dem jeder überwachten Baugruppe eine Überwachungseinrichtung
zugeordnet ist, die Informationssignale über den Betriebszustand der zugeprdneten
Baugruppe abgibt.
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In größeren Fernmeldeanlagen und insbesondere in Kabelfernsehanlagen
besteht das Bedürfnis, die im Verlauf der Anlage verwendeten elektronischen Baugruppen,
insbesondere Verstärker, ständig auf ihren ordnungsgemäßen Betriebszustand zu überwachen.
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Es ist dafür ein Überwachungssystem der eingangs angegebenen Art bekannt.
Bei diesem bekannten Überwachungssystem ist jeder Überwachungseinrichtung eine für
diese Überwachungseinrichtung kennzeichnende Trägerfrequenz zugeordnet, die mit
den Informationssignalen dieser Überwachungseinrichtung moduliert wird.
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Es handelt sich demgemäß um ein sogenanntes Frequenzmultiplexsystem.
Die
Trägerfrequenzen werden in einem bestimmten begrenzten Frequenzband von z.B. 4 bis
6 NHz für die einzelnen Überwachungseinrichtungen gewählt, und es hat jede irberwachungseinrichtung
für ihre Informationssignale eine bestimmte Bandbreite von z.B. 4 kHz zur Verfügung.
Ein derartiges Überwachungssystem weist wesentliche Nachteile auf. Es benötigt zunächst
jede überwachungseinrichtung filr jede dieser Einrichtung zugeordnete Baugruppe
einen individuellen, genauen und stabilen Oszillator filr die jeweils zugeordnete
Trägerfrequenz.
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Es ist ferner infolge der geschilderten Zuordnung der einzelnen Trägerfrequenzen
die Anzahl der verwendbaren ilberwachungseinrichtungen und damit die Anzahl der
überwachbaren Baugruppen durch die zur Verfügung stehende Bandbreite des Frequenzbandes
für die einzelnen Trägerfrequenzen beschränkt. Eine Ausweitung der Anzahl der zu
überwachenden Baugruppen würde nur über eine praktisch kaum tragbare Erweiterung
der Bandbreite für die Trägerfrequenzen führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß der für die Auswertung der Informationssignale zu verwendende Empfänger ein
Vielkanalempfänger sein muß, der daher verhältnismäßi0 aufwendig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein überwachungssystem der
eingangs angegebenen-Art zu schaffen, das in der Anzahl der überwächbaren Baugruppen
nahezu unbegrenzt ist, verhältnismäßig geringe Selektionsprobleme aufwirft und einen
geringeren Aufwand an aufwendigen und komplizierten elektronischen Bauteilen und
Baueinheiten mit sich bringt. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
alle überwachungse-inrichtungen zeitlich aufeinanderfolgend die Informationssignale
über den- Betriebs zustand der zugeordneten überwachten Baugruppe auf der gleichen
Tr,agerfrequenz zu einer Zentrale senden, wobei der Zeitpunkt fUr den Beginn der
Aufeinanderfolge der Signalabgabe der fWberwachungseinrichtungen von einem gemeinsamen
Takt geber vorgegeben wird. hierdurch werden wesentliche Vorteile erzielt: Sämtliche
Informationssignale
der einzelnen überwachten Baugruppen bzw.
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der einzelnen überwachungseinrichtungen werden auf einer einzigen
Trägerfrequenz gesendet, so daß insgesamt eine geringe Bandbreite für die Informationssignale
erforderlich ist. Es treten schon dadurch wesentlich geringere Selektionsprobleme
auf. Die Anzahl der überwachbaren Baugruppen und damit der überwachungseinrichtungen
ist nur durch die maximal zulässige Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Informationssignalen oder Prüfungen begrenzt, was in der Praxis jedoch praktisch
keine Einschränkung bedeutet. Da nur eine einzige zentralerzeugte Trägerfrequenz
benötigt wird, ergeben sich praktisch keine Driftprobleme und keine Interferenzen,
wie dies beim bekannten überwachungssystem zu beftlrchten ist. Schließlich werden,
was für die bauliche Seite einerseits und fi3r die Betriebssicherheit andererseits
wesentlich ist, keine gesonderten Oszialltoren für die einzelnen überwachungseinrichtungen
benötigt. Ferner kann die gleiche und einzige Trägerfrequenz gleichzeitig als Takt
für den Prüfvorgang verwendet werden, so daß vom System her bereits für eine Koinzidenz
in allen Überwachungseinrichtungen gesorgt ist. Für die Informationssignale selbst
ist ein hoher Informationsinhalt möglich, so daß mehrere Aussagen ber den Betriebszustand
der überwachten Baugruppen gemacht werden können. Insgesamt werden daher der Aufbau
des überwachungssystems vereinfacht und seine Betriebssicherheit sowie seine Informationsfähigkeit
erhöht.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
jede überwachungseinrichtung einen digitalen Impulszähler und einen Empfänger für
ein von der Zentrale auf einer Leitfrequenz ausgesendetes Synchronisierungssignal
enthält, mit dem der Impulszähler auf Null gestellt wird, und daß dem Zähler ein
Auswertglied nachgeschaltet ist, das bei Erreichen der filr die zugehörige überwachungseinrichtung
maßgebenden Zählerstellun den Sendevorgang auslöst. Unter Einhaltung bestrnöglicher
Koinzidenz kann die Phasenlage der Überwachunseinrichtung innerhalb
der
Gesamtheit aller aufeinanderfolgenden Informationssendungen durch den Zähler exakt
bestimmt werden, und es wird über die Leitfrequenz ebenso exakt der jeweilige Prfzeitraum
bestimmt.
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Nach einer weiteren Ausffthrungsform der Erfindung ist die Leitfrequenz
ein ganzzahlig Vielfaches von der Trägerfrequenz und wird die Trägerfrequenz durch
Frequenzteilung aus der Leitfrequenz gewonnen. Dadurch ist es möglich, innerhalb
der Zentrale lediglich einen einzigen gemeinsamen. Oszillator filr die Leitfrequenz
vorzusehen.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Leitfrequenz
ein ganzzahlig Vielfaches der Differenz zwischen einer für andere Zwecke ständig
vorhandenen Freauenz (Pilotfrequenz) und der Leitfrequenz und wird die Trägerfrequenz
durch Mischung der Leitfrequenz und der für andere Zwecke ständig vorhandenen Frequenz
(Pilotfrequenz) gewonnen. Hierdurch kann unmittelbar eine in der zu itberwachenden
Anlage vorhande Frequenz, insbesondere eine fÜr andere Zwecke ohnehin vorzusehende
Pilotfrequenz, fixr den Betrieb der t;Tberwachungseinrichtungen ausgenutzt werden.
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Zweckmäßig wird in weiterer Ausbidlung der Erfindung die Dauer der
einzelnen Informationssignale als das 2n-fache einer Periodendauer der Trägerfrequenz
gewählt, wobei n ganzzahlig ist.
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Nach einer weiteren AusfÜhrungsform der Erfindung gibt jede überwachungseinrichtung
mehrere Informationssignale innerhalb ihres Sende zeitraums in digitaler Modulation
ab und ist die Struktur der Informationssignale von mehreren Betriebszuständen der
überwachten Baugruppe abhängig. Hierdurch kann in ein facher Weise i3ber verschiedenen
Betriebszustände innerhalb eines Sendezeitraums Auskunft gegeben werden, und zwar
stets durch Modulation auf der gleichen Trägerfrequenz für sämtliche über wachungseinrichtungen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist in der Zentrale eine Einrichtung
vorgesehen, mit der die von den überwachungseinrichtungen zurückgesandten Informationssignale
auf die Leitfrequenz moduliert werden, so daß die Informationssignale in der gesamten
Anlage empfangen werden können. Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß
unter Verwendung eines portablen überwachungsempfängers an jeder Stelle der ilberwachten
Anlage eine PrÜfung durchgeführt werden kann, so kann z.B.
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in Kabelfernsehanlagen der Überwachungsempfnger an eine Antennensteckdose
oder eine eßbuchse angeschlossen werden.und kann den Zustand der gesamten überwachten
Anlage speichern, woraufhin die Auswertung z.B. während der Fahrt zum Fehlerort
vorgenommen werden kann.
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In der Zeichnung sind zwei Rusflihrunr,sbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar anhand eines überwachungssystems fiir eine Kabelfernsehanlage. Es zeigen
+ Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Teils des tiberwachungssystems, nämlich
der Zentrale, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer aus einer zu Uberwachenden Baugruppe
und einer überwachungseinrichtung bestehenden Schaltungsanordnung, die sich in wiederholter
Anordnung an die Zentrale nach Fig. 1 anschließt, und zwar in einer ersten Ausffihrungsform,
Fig. 3 ein Blockschaltbild entsprechend Fig. 2 für eine zweite Ausführungsform der
Erfindung, Fig. 4 ein schematisches Pegeldiagramm einer Prüfperiode des überwachungssystems
nach der Erfindung,
Fig. 5 ein schematisches Pegeldiagramm für die
Modulation der Trägerfrequenz und die Modulation der Leitfrequenz für einen Ausschnitt
aus der Prüfperiode nach Fig. 4.
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Eine erste Ausführungsform des Überwachungssystems nach der Erfindung
wird im folgenden anhand der Blockschaltbilder gemäß Fig. 1 und 2 erläutert, und
zwar zugleich unter Beschreibung des Aufbaus und der jeweiligen Funktion.
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In der in Fig. 1 dargestellten Zentrale des Überwachungssystems werden
die Ausgangssignale eines Pilotgenerators 1, der im Pegel an den gewünschten Systemsegel
angepaßt ist, ilber den durch die gestrichelte Umrahmung herausgehobenen Leitfrequenzgeber
2 geführt und zugleich in das sogenannte Koppelfeld 3, eine Summiereinrichtung,
eingespeist. Dieses Konpelfeld ist in der Regel Bestandteil der Kopfstelle einer
Fernsehanlage. Die Pilotfrequenz beträgt im Ausführungsbeispiel 80 MHz. Über den
Verstärker 4 des Leitfrequenzgebers 2 wird diese filr andere Zwecke ständig vorhandene
Pilot frequenz zunächst im Prequenzteiler 5 auf die später gewünschte Trägerfrequenz
geteilt, im Ausführungsbeispiel auf 5 MHz; und in einem Mischer 6 mit der direkten
Pilotfrequenz gemischt, so daß in dem modulator 7 eine Summenfrequenz als Leitfrequenz
von 85 MHz entsteht. Diese Leitfrequenz aus dem Modulator 7 wird auf einen freien
Eingang des Koppelfeldes 3 gegeben, und zwar in einer Signalform, wie sie, hier
im zeitlichen Verlauf gemeint, in Fig. Lt schematisch dargestellt ist. Das Signal
besteht aus 16/20 Teilen einer Prüfperiode fiir den späteren Modulationsbereich,
1/20 der Prüfperiode für zusätzliche Signalzwecke und 3/20 der Prüfperiode ohne
Signalpegel, nämlich der Austastlücke. Im gewählten Ausführungsbeispiel erGibt sich
eine Prüfperiode von 1,283, ungefähr gleich 2,1 sec.
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In die Gesamtanlage sind somit silber das Koppelfeld die für die Überwachung
notwendigen Signale, nämlich die Pilotfrequenz von 80 MHz und die getaktete Leitfrequenz
von 85 W!Hz,eingegeben.
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Im Ausführungsbeispiel sollen die Verstärker 8 innerhalb der Strecke
einer Kabelfernsehanlage als elektronische Baugruppen überwacht werden. Es wird
nunmehr Bezug genommen auf Fig. 2, in der für eine dieser Baugruppen 8 der weitere
Bestandteil des Überwachungssystems beschrieben wird.
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Am Ausgang eines Streckenverstärkers 8, also der zu ;iberwachenden
Baugruppe, werden die HF-Sig;nale über ein Koppelelement 9a abgenommen und zur mit
9 allgemein bezeichneten fJberwachungseinrichtung dieser Baugruppe geleitet. Über
ein Filter lo innerhalb dieser Überwachungseinrichtung werden die Pilotfrequenz
von 80 MHz und die Leitfrequenz von-85 MHz herausgefiltert, über den Verstärker
11 verstärkt und schließlich in dem Detektor 12 gemischt, wobei die Differenz dieser
beiden S;gnale, nämlich die Trägerfrequenz von 5 MHz erzeugt wird Die Ausgangssignale
des Detektors 12 werden einerseits über ein Synchronisationsglied 17 einem Zähler
14, z.B. einem Zähler mit der Kapazität 224 zugeführt, der in der Austastlücke des
Signals gemäß Fig. 4 zurückgesetzt wird und mit Beginn des Prüft~aktes, also mit
Beginn des Wiedererscheines der Leitfrequenz von 85 MHz, startet. Die Trägerfrequenz
von 5 MHz wird von Detektor 12 her einem weiteren Filterglied 15 zugeführt, das
sein Ausgangssignal einerseits dem Zähler 14 als Taktfrequenz und andererseits einem
Hochfrequenzschalter 16 zuführt . Über ein Stellglied 17 wird die jeweilige Nummer
der zu Überwachenden Baugruppe 8 fÜr jede Uberesachungseinrichtung individuell eingestellt,
was bedeutet, daß hierdurch der Zeitpunkt des Beginns des Aussenden dieser bestimmten
Uberwachtungseinrichtung 9 für diese spezielle Baugruppe seit Beginn des PrÜfsignals
über die Leitfrequenz bestimmt wird. Die letzter, z.B.
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lo Stellen des Zählers 14 werden Über das Einstellglied 17
mit
einem Treiber 18 für den Hochfrequenzschalter 16 verbunden.
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Es wird wiederholt; daß die für diese spezielle Überwachungseinrichtung
9 maßgebliche Zählerstelle durch das Stellglied 17 vorgegeben ist. Diese Bauglieder
bilden also insgesamt einen Kodierschalter oder Zeitmultiplexselektor.
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Da infolge der Einstellung dieses Kodierschalters sämtliche Baugruppen
verschiedene Nummern und damit verschiedenen Zeitpunkte für den Sendebeginn haben,
wird das Ausgangssignal dieses Zeitmultiplexselektors auch zu einer speziell für
die Baugruppe bzwo diese Überwachungseinrichtung maßgebenden individuellen Zeit,
nämlich dem Überwachungs- oder Sendezeitraum, während einer Prüfperiode gemäß Fig.
4 zur Verfügung stehen.
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Über eine Leitung 19 wird die Betriebszustandsinformation der zu überwachenden
Baugruppe 8 einem Coder 18a zugeleitet, der sie in eine digitale Modulation umsetzt
und zu dem durch das Stellglied 17 vorgegebenen Sendezeitraum über den Treiber 18
den Hochfrequenzschalter 16 steuert.
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Über den Treiber 18 wird der Hochfrequenzschalter 16 in dem durch
den Zahler 14 und die Einstellung 17 vorgegebenen Sendezeitraum aufgetastet. Nach
dem Passieren eines Filters 20 wird das nunmehr mit den Informationssignalen gemäß
dem Betriebszustand der Baugruppe 8 modulierte Trägerfrequenzssignal von 5 MHz über
das gleiche Koppelelement 9a auf den Verstärker 8 gegeben und über den unteren Rückwärtsverstärker
8 in die Strecke zurückgeleitet.
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Das obere Diagramm der Fig. 5 zeigt das Pegeldiagramm für die Trägerfrequenz
und darunter die quasi zeitgleiche Modulation der Le itfrsquenz für eine mögliche
Informationsaiifteilung für eine Anzahl von Baugruppen. Hier ist zur Anzeige des
Pegelzustands der zu überwachenden Baugruppe 8 folgendes Verhalten der Gleichspannung
auf der Leitung 19 gewählt:
a) vollständiges Signal über den gesamten
Sendezeitraum - gewünschter Pegel, in Ordnung (z.B. Nrn. 436, 438 und 440 in Fig.
5) b) die erste Hälfte des Sendezeitraums führt Signal = Pegel zu niedrig (z.B.
Nr. 439 in Fig. 5) c) die zweite Hälfte im Sendezeitraum führt Signal = Pegel zu
hoch (z.B. Nr. 437 in Fig. 5) d) es fehlt die Trägerfrequenz ganz = Totalausfall
der Baugruppe 8 (z.B. Nr. 441 in Fig. 5).
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Die auf diese Weise gemäß dem Ablauf der Zähler 14 der einzelnen ü.berwachungseinrichtungen
aufeinanderfolgenden Informat lonssignale auf der Trägerfrequenz gelangen gesammelt
zur Zentrale, nämlich zum Koppelfeld 3 zurck, und zwar Über die Strecke S.
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Hier werden diese Signale dem Leitfrequenzgeber 2 erneut zugeführt,
und zwar an einen Empfänger 21 für die modulierte TrSCerfrequenz von 5 MHz. Über
den modulator 7 wird die dort vorhandene Leitfrequenz von 85 Miz mit dem Ausgangssignal
des Empfängers 21 moduliert und somit den Koppelfeld und der Gesamtanlage Über die
Strecke S wieder zugeführt (siehe Fig. 5).
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Zweckmäßig wird hierbei eine Modulationstiefe von ungefähr 3o bis
50 % gewählt. Dies bedeutet, daß die Funktion der Überwachungseinrichtungen, insbesondere
der Impulszahler, durch die Modulation nicht gestört wird, da sie durch geeignete
Begrenzung abgeschnitten werden kann.
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Die mit den Informationssignalen in beschriebener Weise modulierte
Leitfrequenz von 85 MHz enthält jetzt eine lÜckenlose zu Information Über den Zustand
aller überwachenden Baugruppen und steht im gesamten Anlagennetz zur Verfilmung
und kann somit an praktisch ender Stelle der Gesamtanlage durch einen Oberwachungsempfänger.entnommen
werden z.B. auch an jeder Antennensteckdose
einer Kabelfernsehanlage.
Fig. 5 zeigt im unteren Diagramm die geschilderte Modulation der Leitfrequenz von
85 MHz entsprechend der Modulation der Trägerfrequenz von 5 MHz, wie sie von den
einzelnen Überwachungseinrichtungen ausgesandt worden ist.
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Ein angeschlossener überwachungsempfänger wertet sowohl den Zeitpunkt
der Aussendung (Nr. der überwachten Baugruppe) als auch den Modulationsinhalt (Betriebszustand
der überwachten Baugruppe) aus, ordnet beide einander zu und speichert dies Ergebnis
aller überwachten Baugruppen einer Prüfperiode. Die Auswertung kann dann auf der
Fahrt zum Fehler wort vorgenommen werden.
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Zweckmäßig werden von den einzelnen Zählern 14 der Überwachungseinrichtungen
die letzten Stellen auf die tTr.-Sinstellung 17 geführt, z.B. die letzten lo Stellen
des jeweiligen Zählers. Daraus ergeben sich im Ausführungsbeispiel 210 Möglichkeiten,
woraus sich eine Überwachungskapazität von 210 Baugruppen ergibt. Es wird deutlich,
daß durch entsprecnende ahl von Zählerkapazität und Zählerstellen fÜr die Auswertung
bei der Nr. Einstellung 17 die Anzahl der Überwachbaren Baugruppen praktisch unbegrenzt
ist.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfilhrungsform der Erfindung, bei der
die Trägerfrequenz von im Beispiel 5 MH2 durch Frequenzteilung aus der Leitfrequenz
von im Beispiel 85 Hz gewonnen wird.
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Gleiche Bestandteile werden im folgenden mit gleichen Bezugszeichen
versehen, die Funktion, soweit. sie sich nicht aus dem folgenden als anders ergibt,
stimmt mit der beschriebenen Funktion bereit, insbesondere auch die Signalformen
gemäß Fig. 4 und 5.
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Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen in Fig.
3 wiedergegeben. In Fig. 1 sind ,jedoch zur Anpassung an dieses Ausführungsbeispiel
der Verstärker 4, der Frequenzteiler 5 und der Mischer 6 zu entnehmen und statt
dessen an den in der Zeichnung linken Eingang des Modulators 7 ein Oszillator, insbesondere
ein Quarzoszillator fÜr die Leitfrequenz von 85 MHz im Ausführungsbeispiel anzuschließen.
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Die Pilotfrequenz wird für das {}berwachungssystenn selbst nicht mehr
benötigt, der Pilotgenerator 1 bleibt jedoch weiterhin in der dargestellten Weise
mit dem Koppelfeld 3 verbunden, ebenso wie der Modulator 7 und der Empfänger 21.
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Wie ein Vergleich zwischen Fig. 3 und Fig. 2 zeigt, bleibt die Schaltungsanordnung
bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen enthalten, es sind jedoch folgende
Änderungen auszuführen: Anstelle des Detektors 12 ist ein Frequenzteiler 22 zwischen
den Verstärker 11 für die Leitfrequenz und die Synchronisationseinheit 13 eingeschaltet.
In diesem Frequenzteiler 22 wird die Leitfrequenz von 85 MHz im Ausführungsbeispiel
auf die Trägerfrequenz von 5 MHz im Ausführungsbeispiel geteilt. Diese Trägerfrequenz
kann dann unmittelbar dem Zähler 14 und dem Hochfrequenzschalter 16 einerseits und
dem Synchronisationsglied 13 für den Betrieb des Zählers 14 zugeführt werden. Im
Ubrigen stimmen Aufbau und Funktion mit dem anhand Fig. 1 und 2 beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel überein.
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Es kann in bestimmten Anwendungsfällen die Leitfrequenz gleich einer
für andere Zwecke in der Gesamtanlage vorhandenen Frequenz gewählt werden, insbesondere
gleich einer Pilotfrequenz 1, insbesondere der unteren Pilotfrequenz. Hierdurch
wird die Einführung einer zusätzlichen gesonderten Leitfrequenz in geeigneten Fällen
vermieden.
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Anstelle der als Beispiel beschriebenen Amplitudenmodulation können
auch andere Modulationsformen, z.B. Frequenz oder Phasenmodulation, für die Modulation
der Leitfrequenz, und zwar auch in Kombination, angewandt werden.