DE2543492B2 - Traegerfrequenzsystem in zweidraht-getrenntlage - Google Patents

Traegerfrequenzsystem in zweidraht-getrenntlage

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DE2543492B2 DE19752543492 DE2543492A DE2543492B2 DE 2543492 B2 DE2543492 B2 DE 2543492B2 DE 19752543492 DE19752543492 DE 19752543492 DE 2543492 A DE2543492 A DE 2543492A DE 2543492 B2 DE2543492 B2 DE 2543492B2
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Trägerfrequenzsystem für maximal vier Niederfrequenz-(NF-)Kanä!e zum Betrieb über symmetrische Zweidrahtleitungen im Getrenntlageverfahren, d. h., das abgehende und das ankommende Übertragungsband haben unterschiedliche Frequenzlagen. Das Trägerfrequenzsystem ist in erster Linie für den Einsatz auf Luftkabeln bestimmt, es kann aber auch auf Erdkabeln verwendet werden.
Anwendungsfälle der Trägerfrequenzsysteme mit einer niedrigen Kanalzahl, beispielsweise für vier Kanäle, gibt es sowohl im zivilen als auch im militärischen Bereich. Für viele dieser Anwendungsfälle, beispielsweise für Energieversorgungsunternehmen, stehen dabei vorwiegend Luftkabelstrecken zur Verfügung.
Ein bekanntes 4-Kanal-Trägerfrequenzsystem für Zweidraht-Getrenntlagebetrieb ist für einen Übertra gungsbereich von 4 ... 40 kHz ausgelegt (Druckschrift der Fa. Telefunken »Trägerfrequenzanlage VZ.4/12« AW/WB534bl2.65). Die Übertragung von der A-Endstelle zur B-Endstelle erfolgt dabei im Bereich 4 ... 20 kHz und in Gegenrichtung im Bereich 24... 40 kHz.
Die Dämpfung der Erd- und Luftkabel ist frequenzabhängig (Fig. 1), sie muß daher durch sogenannte Leitungsentzerrer wieder ausgeglichen werden. Die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung ist dabei von Kabeltype zu Kabeltype verschieden, wobei die gegenseitigen Abweichungen am unteren Ende des Frequenzbereiches 4 ... 4OkHz besonders stark sind. Wenn das genannte 4-Kanal-Trägerfrequenzsystem für mehrere gängige Kabeltypen geeignet sein soll, sind zur genauen Entzerrung der Frequenzabhängigkeit der verwendeten Kabel sogenannte Ausgleichsentzerrer notwendig. Aus Fig. 1 geht ferner hervor, daß die Temperaturabhängigkeit der Dämpfung im genannten Frequenzbereich auch frequenzabhängig ist. Zum Ausregeln dieses Temperaturganges ist deshalb eine weitere Einrichtung erforderlich, welche ebenfalls eine Entzerrercharakteristik aufweisen muß. Wird auf diese Charakteristik verzichtet, so müssen bei Änderungen der Kabeltemperatur größere Entzerrungsfehler in Kauf genommen werden. Zum automatischen Ausregeln der temperaturbedingten Dämpfungsänderungen des Kabels wird bei dem bekannten System im A-Amt die Pilotfrequenz 2OkHz und im B-Amt die Pilotfrequenz 24 kHz eingespeist, wobei beide Pilotfrequenzen empfangsseitig zur Betätigung eines Reglers wieder ausgekoppelt werden müssen. Dieses automatische Ausregeln ist besonders bei Luftkabelstrecken notwendig, da diese starken und häufigen Temperaturänderungen ausgesetzt sind. Die Pilotfrequenzen liegen bei dem bekannten System am Rande des Übertragungsbereiches und müssen daher mit Hilfe steiler Filter ausgesiebt werden. Durch die genannten Maßnahmen wird der Betrieb mit dem bekannten 4-Kanal-Trägerfrequenzsystem sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pilotgeregeltes Zweidraht-Trägerfrequenzsystem für maximal vier Niederfrequenzkanäle zur Übertragung über symmetrische Zweidrahtleitungen zu schaffen welches mit möglichst einfachen und billigen Mitteln zu realisieren sein soll und einen wirtschaftlichen Betrieh gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Übertragungsnutzband im Frequenzbereich 12 ... 48 kHz liegt und daß eine außerhalb des Übertragungsnutzbandes liegende Pilotfrequenz nur in einei Richtung übertragen und in einer Endstelle ausgewertet wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin dung besteht darin, daß bis zu vier Niederfrequenzkanä Ie mit der Trägerfrequenz 48 kHz in die Frequenzlage 48 ... 52 kHz und mit den Trägerfrequenzen 84 kHz 88 kHz, 92 kHz und 96 kHz in ein Übertragungsbanc mit der Frequenzlage 32 ... 48 kHz umgesetzt werdet und daß sie zur Übertragung in die Gegenrichtung au! dieser Frequenzlage mit der Trägerfrequenz 6OkH: gemeinsam in die Frequenzlage 12... 28 kHz umgesetz werden.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß bis zu vier Niederfrequenzkanäle mi
den Trägerfrequenzen 12 kHz, 16 kHz, 2OkH/. und 24 kHz in ein Übertiagungsband mit der Frequenzlage 12 ... 28 kHz umgesetzt werden und daß sie zur Übertragung in die Gegenrichtung aus dieser Frequenzlage mit der Trägerfrequenz 60 kHz gemeinsam in die Frequenzlage 32 - 48 kHz umgesetzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen aufgeführt.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigt
F i g. 2 das Frequenzschema für ein Vierkanal-Trägerfrequenzsyrlem gemäß der Erfindung unter Anwendung des Vormodulationsverfahrens,
F i g. 3 und 4 Blockschaltbilder für eine Schaltungsan-Ordnung zur Bildung des Übertragungsbandes 12 ... 48 kHz unter Anwendung des Vormodulationsverfahrens,
F i g. 5 ein anderes Frequenzschema für die Erzeugung der Übertragungsbänder des Vierkanal-Trägerfrequenzsystems gemäß der Erfindung.
Das Frequenzband eines zu übertragenden Niederfrequenzsignals reicht jeweils von 0,3 ... 3,4 kHz. Im folgenden soll zur Darstellung der Übertragungslage der Einfachheit halber ein Frequenzband von 0... 4 kHz angenommen werden. Das Niederfrequenzsignal (NF-Signal) kann dabei ein Sprach- oder ein Datensignal sein.
Es soll zunächst die Bildung und der Aufbau des Übertragungsbandes an einem Beispiel mit Vcrmodulation erläutert werden. In F i g. 2 ist das Frequenzschema für diese Art der Erzeugung der beiden Übertragungsbänder dargestellt. Die NF-Kanäle werden dabei mit . Hilfe der Trägerfrequenz 48 kHz in die Vormodulationslage 48 ... 52 kHz umgesetzt. Aus dieser Lage werden die Kanäle mit jeweils einer der Trägerfrequenzen 84 kHz, 88 kHz, 92 khz und 96 kHz umgesetzt und die dabei entstehenden unteren Seitenbänder als Nutzbänder zum Band mit dem Frequenzbereich 32 ... 48 kHz zusammengefaßt. Dieses Band hat die Übcrtragungslage zur Übertragung vom B-Amt zum A-Amt. Für die Übertragung vom Α-Amt zum B-Amt wird dieses Band in einer weiteren Modulationsstufe mit der auch als Pilotfrequenz benutzten Trägerfrequenz 6OkHz in die Übertragungslage 12 ... 28 kHz umgesetzt
Der mit »a« bezeichnete Ausgang von F i g. 3 ist mit dem mit »a« bezeichneten Eingang von F i g. 4 und der mit »6« bezeichnete Eingang von F i g. 3 mit dem mit »b« bezeichneten Ausgang von Fig.4 verbunden. Ist das erfindungsgemäße Trägerfrequenzsystem als Α-Amt geschaltet, so gelten in F i g. 4 die durchgezogenen Linien. Im Falle des B-Amtes gelten Jn Fig.4 die gestrichelten Linien.
Es soll zunächst die Umsetzung der NF-Signale in das SS Übertragungsband bei einem Α-Amt erläutert werden. Für jedes zu übertragende NF-Signa! ist sowohl im Α-Amt als auch im B-Amt ein Kanalumsetzer (KU 1 ... KU4) vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig.3 nur der Kanalumsetzer KU1 in Einzelheiten dargestellt, während die übrigen Kanalumsetzer KU2... KU4 angedeutet sind.
Das dem Klemmenpaar F2an des Kanalumsetzers KUX zugeführte NF-Signal wird über den Übertrager Ui dem Tiefpaß TPi zugeführt, der das Spektrum des NF-Signals nach oben begrenzt. Im Modulator M1 wird das NF-Signa! mittels der Trägerfrequenz /1 =48 kHz in die Vormodulationslage 48... 52 kHz umgesetzt und mit dem Bandpaß BPX von störenden Modulationsprodukten befreit. In einer weiteren Modulationsstufe wird es mit der Trägerfrequenz /2 = 84 kHz im Modulator M 2 aus der Vormodulationsiage in die Frequenzlage 32 .. 36 kHz umgesetzt. In den weiteren Kanalumsetzern KUl... KU4 werden für den Modulator Af2 jeweils die Trägerfrequenzen 88 kHz, 92 kHz und 96 kHz benutzt. Die jeweils in dieser Modulationsstufe erzeugten Bänder 32 ... 36 kHz, 36 ... 40 kHz, 40 ... 44 kHz und 44 ... 48 kHz werden am Sammelpunkt SP zum Frequenzband 32 ... 48 kHz vereinigt. Mit dem nachfolgenden Tiefpaß TP2 wird das in den Modulatoren M 2 der Kanalumsetzer KU1 ... KUA entstandene obere Seitenband 132 ... 148 kHz gesperrt und nur das untere Seitenband 32 ... 48 kHz als Nutzband durchgelassen. Die angegebenen Werte der Trägerfrequenzen für die zweite Modulationsstufe haben den besonderen Vorteil, daß die bei der Modulation entstehenden Seitenbänder zueinander einen großen Frequenzabstand besitzen. Der Tiefpaß 77*2 kann deshalb mit einfachen Mitteln verwirklicht werden.
Der Ausgang des Tiefpasses TP2 ist mit dem mit einer Trägerfrequenz /3 = 60 kHz arbeitenden Modulator M3 verbunden. Das entstandene Spektrum wird einem Tiefpaß TP3 zugeführt, welches das Nutzseitenband 12 ... 28 kHz von störenden Modulationsprodukten befreit und dem pilotgeregelten Verstärker Vl der Pilotregeleinrichtung PE zuleitet. Diese Pilotregeleinrichtung PE enthält einen weiteren pilotgeregelten Verstärker V4, welcher in die Empfangsrichtung eingeschaltet ist. Der Verstärker V 4 ist als frequenzunabhängiger Verstärker ausgebildet, dessen Verstärkung durch Steuern der an den Steuereingängen V 1.1 bzw. V 4.1 anliegenden Gleichspannungen verändert werden kann. Am Ausgang des Verstärkers V4 wird die Pilotfrequenz fp mit dem selektiven Pilotverstärker V3 ausgekoppelt. Dieser selektive Pilotverstärker V3 liefert an seinen beiden Ausgängen jeweils eine der Pilotspannung proportionale Gleichspannung zum Steuern der beiden Verstärker Vl und V4.
Die frequenzunabhängigen Änderungen der Kabeldämpfung, wie sie beispielsweise durch Temperatureinflüsse entstehen, werden also empfangsseitig mittels des pilotgeregelten Verstärkers VA und sendeseitig mittels des pilotgeregelten Verstärkers Vl ausgeglichen. Der Vorteil des sendeseitigen Ausgleichs der Kabeldämpfungsänderungen im Α-Amt ist, daß im B-Amt auf eine Pilotregeleinrichtung vollständig verzichtet werden kann. Beim Ausführungsbeispiel können Dämpfungsschwankungen im Bereich von Aa= ±4 dB ausgeglichen werden.
Das am Eingang des Verstärkers Vl auftretende Signal wird nach Durchlaufen des Verstärkers Vl mittels des Verstärkers V 2 nochmai verstärkt und über den Tiefpaßteil der Richtungsweiche RW sowie dem Hochpaßteil der Leitungsweiche LW der Übertra gungsleitung L zugeführt. |
Das von der Gegenstation ankommende, im Frequenzbereich von 32... 48 kHz liegende: Übertragungssignal wird über die Hochpaßteile von Leitungsweiche (LW) und Richtungsweiche (RW) einer aus einem Verstärker und einem Entzerrer bestehenden Empfangsverstärkereinheit V5 zugeführt. Mut dieser Einheit lassen sich getrennt eine frequenzunabhilngige Verstärkung und eine dem Kabeldämpfungsverlauf entgegengesetzte Schräglage der Verstärkung einstellen. Damit können die Dämpfungsverläufe der verwendeten Kabel optimal entzerrt werden. Nach Durchlaufen der
Empfangsverstärkereinheit V5 wird das Übertragungssignal dem Verstärker V4 der Pilotregeleinrichtung zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers V 4 ist mit dem Tiefpaß TP4 verbunden, welcher das Signal bei der als Α-Amt geschalteten Station ungehindert passieren läßt.
Der Ausgang des Tiefpasses TPA dient als Verzweigungspunkt VP für die vier Kanäle. An ihm treten die maximal vier NF-Signale wie am Sammelpunkt SP in den Frequenzlagen 32 ... 36 kHz, 36 ... 40 kHz, 40 ... 44 kHz und 44 ... 48 kHz jeweils in Kehrlage auf. Am Verzweigungspunkt VP ist jeweils der Eingang des Demodulators Di der Kanalumsetzer KUi ... KUA angeschlossen. Dieser Demodulator Di eines jeden Kanalumsetzers wird mit der gleichen Trägerfrequenz betrieben wie der zugehörige Modulator Ml und setzt jedes der vier in dem Frequenzband von 32 ... 48 kHz befindliche NF-Signal in die Vorniodulationslage 48 ... 52 kHz. Mit Hilfe des nachgeschalteten, wie Bandpaß BPl aufgebauten Bandpasses BP2 werden störende Modulationsprodukte unterdrückt. Anschließend wird jedes in dieser Vormodulationslage befindliche Signal in jeweils einem mit einer Trägerfrequenz von 48 kHz arbeitenden Demodulator D 2 und einem Tiefpaß TPS in die ursprüngliche NF-Lage umigesetzt. Nach Auskopplung über jeweils einen Übertrager ist dann jedes der maximal vier NF-Signale am Klemmenpaar F2ab des betreffenden Kanalumsetzers abnehmbar.
Die Kanalumsetzer KU1... KUA arbeiten unabhängig davon, ob die Station als Α-Amt oder als B-Amt geschaltet ist. Bei einem B-Amt entfällt die Pilotregeleinrichtung PE Anstelle des Verstärkers Vl der Pilotregeleinrichtung PE ist eine Piloteinkoppelstufe PK eingeschaltet, deren Eingang mit dem Tiefpaß TP 2 und deren Ausgang mit dem Verstärker V2 verbunden ist. Beim B-Amt wird also das am Ausgang des Tiefpasses TP 2 liegende Übertragungsnutzband 32 ... 48 kHz nicht mehr umgesetzt, sondern unmittelbar der Piloteinkoppelstufe PK zugeführt. In dieser wird dem Übertragungsnutzband eine Pilotfrequenz fp mit dem Wert von 60 kHz zugeführt. Das auch die Pilotfrequenz fp enthaltende Übertragungsband wird mit einem Verstärker V2 verstärkt und über die Hochpaßteile von Richtungsweiche RW und Leitungsweiche LW der Übertragungsleitung L zugeführt. Das von der Gegenstation ankommende, im Frequenzbereich von 12 ... 28 kHz liegende Übertragungssignal wird über den Hochpaßteil der Leitungsweiche L W und den Tiefpaßteil der Richtungsweiche R W der Empfangsverstärkereinheit V5 zugeführt. Der Ausgang der Empfangsverstärkereinheit ist jetzt mit dem Tiefpaß TP3 verbunden, welcher das entzerrte Überlragungssignal ungehindert passieren läßt. Dieses Signal wird anschließend im Modulator M3 mit Hilfe der Trägerfrequenz /3 = 60 kHz umgesetzt, wobei als Modulationsspektrum im wesentlichen die beiden Seitenbänder 32 ... 48 kHz und 72 ... 88 kHz auftreten. Der Tiefpaß TP3 und der Modulator M3 werden jetzt also in umgekehrter Richtung durchlaufen als in Senderichtung bei einer als Α-Amt geschalteten Station. Der Tiefpaß TP4 läßt das untere Seitenband durch und sperrt das bei 72 kHz beginnende obere Seitenband. Das am Ausgang des Tiefpasses TP4 auftretende Signal hat also den gleichen von 32 ... 48 kHz reichenden Frequenzbereich wie bei der als Α-Amt betriebenen Station. Die Gewinnung der maximal vier NF-Signale geschieht anschließend wie in der beim Α-Amt geschilderten Weise. Bei Anwendung der Erfindung gewinnt man also den Vorteil, daß als Kanalumsetzer KUi ... KU4 die Kanalumsetzer des Trägerfrequenzsystems der Bauweise 7 R verwendet werden können (Technische Mitteilungen AEG-TELE-FUNKEN [1974], Beiheft Trägerfrequenz). Diese Kanalumsetzer sind handelsüblich, sie werden in großer
S Stückzahl gefertigt und sind daher preisgünstig. Für das erfindungsgemäße Vierkanal-Trägerfrequenzsystem müssen daher besondere Kanalumsetzer weder neu entwickelt noch besonders gefertigt werden.
Ein Merkmal der Erfindung ist, daß sich der
■ο Frequenzbereich des Übertragungsnutzbandes von 12 kHz bis 48 kHz erstreckt mit einer zusätzlichen Pilotfrequenz fp außerhalb dieses Bandes. Innerhalb dse Frequenzbandes, welches das aus dem Übertragungsband und der zusätzlichen Pilotfrequenz bestehende gesamte Übertragungssignal beansprucht, haben die verwendeten Übertragungskabel zueinander einen ähnlichen, etwa linearen Verlauf der Dämpfungsschräglage. Ein Vorteil des genannten Merkmals ist daher, daß zur Entzerrung des Dämpfungsverlaufes der verwende-
ten Übertragungsleitung in diesem gesamten Übertragungsbereich nur ein einziger einstellbarer Schräglageentzerrer notwendig ist. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist, daß die temperaturbedingten Dämpfungsschwankungen der Übertragungsleitung mit einem regelbaren Verstärker ausgeglichen werden können, welcher frequenzunabhängig ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Pilotfrequenz fp nur in einer Richtung übertrager und an der Empfangsstelle ausgewertet wird. Dies hat den Vorteil, daß die Pilotregeleinrichtung, welche von der Pilotfrequenz fp sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig gesteuert wird, nur an der Empfangsstelle benötigt wird.
Beim geschilderten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Frequenz /3 von 6OkHz, auch Richtungsträgerfrequenz genannt, als Pilotfrequenz fp benutzt. Die Wahl dieser Frequenz als Pilotfrequenz hat den Vorteil, daß keine besondere Pilotfrequenz erzeugt werden muß. Ein weiterer Vorteil der Pilotfrequenz von 60 kHz ist, daß zur nächsten Signalfrequenz von 48 kHz ein großer Frequenzabstand herrscht. Es ist daher für Sperrung und Selektion der Pilotfrequenz kein besonderer Filteraufwand wie ein Quarzfilter oder ein elektromechanisches Filter notwendig.
In F i g. 5 ist das Frequenzschema für eine andere Art der Erzeugung der beiden Übertragungsbänder dargestellt. Die NF-Kanäle werden dabei mit Hilfe der Trägerfrequenzen 1.2 kHz, 16 kHz, 2OkHz und 24 kHz umgesetzt und jeweils die oberen Seitenbänder als Nutzbänder zum Band mit dem Frequenzbereich 12 ... 28 kHz zusammengefaßt. Dieses Band ha·, bereits die Übertragungslage zur Übertragung vom Α-Amt zum B-Amt. Für die Übertragung in die Gegenrichtung wird dieses Band in einer weiteren Modulationsstufe mit der auch als Pilotfrequenz benutzten Trägerfrequenz 6OkHz in die Übertragungslage 32 ... 48kHz umgesetzt.
Als Modulatoren für die Umsetzung der NF-Kanäle können die beispielsweise bei den bekannten TF-Systemen mit Vorgruppenmodulation bereits in größerer Stückzahl benutzten Kanalumsetzer verwendet werden, ebenso die dort benutzten Trägerfrequenzgeneratoren für die Trägerfrequenz 12 kHz, 16 kHz, 2OkHz und 24 kHz und Filter (»Philips Telecommunication Re- <>s view«, Vol. 29, Nr. 2, Aug. 1970, S. 64 ... 76). Auch diese Art der Erzeugung der Übertragungsbänder hat den Vorteil, daß im wesentlichen kostensparend auf bereits vorhandene Baugruppen zurückgegriffen werden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    t. Trägerfrequenzsystem nach dem Zweidraht-Getrenntlageverfahren mit Pilotregelung zum Übertragen von bis zu vier Niederfrequenzkanälen über symmetrische Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsnutzband im Frequenzbereich 12 ... 48 kHz liegt und daß eine außerhalb des Übertragungsnutzbandes liegend«: Pilotfrequenz nur in einer Richtung übertragen und in einer Endstelle ausgewertet wird.
  2. 2. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu vier Niederfrequenzkanäle mit der Trägerfrequenz 48 kHz in die Frequenziage 48 ... 52 kHz und mit den Trägerfrequenzen 84 kHz, 88 kHz, 92 kHz und 96 kHz in ein Übertragungsband mit der Frequenzlage 32 ...
    48 kHz umgesetzt werden und daß sie zur Übertragung in die Gegenrichtung aus dieser Frequenzlage mit der Trägerfrequenz 6t) kHz gemeinsam in die Frequenzlage 12 ... 28 kHz umgesetzt werden.
  3. 3. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu vier Niederfrequenzkanäle mit den Trägerfrequenzen 12 kHz, 16 kHz, 20 kHz und 24 kHz in ein Übertragungsband mit der Frequenzlage 12-28 kHz umgesetzt werden und daß sie zur Übertragung in die Gegenrichtung aus dieser Frequenzlage mit der Trägerfrequenz 60 kHz gemeinsam in die Frequenzlage 32 — 48 kHz umgesetzt werden.
  4. 4. Trägerfrequenzsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Endstelle (Α-Amt) zur anderen Endstelle (B-Amt) im Frequenzbereich 12 ... 28 kHz und in Gegenrichtung im Frequenzbereich 32 .., 48 kHz übertragen wird.
  5. 5. Trägerfrequenzsystem nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotfrequenz nur vom B-Amt zum Α-Amt gesendet und im Α-Amt ausgewertet wird.
  6. 6. Trägerfrequenzsystem nach einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotfrequenz den piloitgeregelten Verstärker sowohl der Empfangs- als auch der Senderichtung steuert.
  7. 7. Trägerfrequenzsystem nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, daß als Pilotfrequenz die auch als Trägerfrequenz zur Umsetzung in eine Übertragungslage benutzte Frequenz 60 kHz verwendet wird.
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