DE2738624A1

DE2738624A1 - System zur zweiseitigen uebertragung zwischen einer hauptstation und n nebenstationen

Info

Publication number: DE2738624A1
Application number: DE19772738624
Authority: DE
Inventors: Rene Lechevin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: JPS53127213A; GB1550731A; US4155039A; FR2363244B1; FR2363244A1; DE2738624C2; IL52793A0; NL7709270A; CA1092261A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing Dipt.-Chem Dipt-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THOMSOH - CSP 25. August 1977

173, Bd. Haueeaann

75008 PARIS/ Frentereloh

Unser Ze lohen; T 224-0

System zur zweiseitigen übertragung zwischen einer Hauptstation und η Nebenstationen

Die Erfindung betrifft zweiseitige Funkübertragungen zwischen einer Hauptstation und η Nebenstationen, die um die Hauptstation verteilt sind.

Solche Verbindungen sind häufig erforderlich, und zwar entweder zum Aufbauen eines lokalen autonomen Netzes zwischen einem Knotenpunkt und Einzelbenutzerstandorten oder als Endstruktur von regionalen oder nationalen Multiplexfernmeldenetzen, wenn die herzustellenden Verbindungen Einkanalverbindungen werden.

Diese Verbindungen, die eine geringe Länge (im allgemeinen unter 10 km) und eine geringe Nachrichtenkapazität (beispielsweise ein einfacher Fernsprechkanal) haben, werden selten

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aus üblichen Funkeinrichtungen aufgebaut, weil ihre Verwendung zu hohen Kosten führt und weil die Vervielfachung der Verbindungen verzwickte Frequenzplanprobleme mit sich bringen würde. Sie werden daher im allgemeinen mit Hilfe von Kabeln aufgebaut.

Letztere weisen aber ebenfalls große Nachteile auf, denn sie sind zerbrechlich, müssen geschützt werden (beispielsweise vor dem Fahrzeugverkehr) und eignen sich vor allem schlecht für halbfeste Anschlüsse (zum Beispiel Baustellenverbindungen).

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser verschiedenen Machteile unter Ausnutzung der Eigenschaften der Wellen mit sehr kurzen Wellenlängen und Schaffung einer einfachen und wenig kostenden Funkanlage.

Gemäß der Erfindung ist das System zur zweiseitigen übertragung zwischen einer Hauptstation und η Nebenstationen mit getrennten Nennsendefrequenzen, wobei η eine ganze Zahl ^. 1 ist und wobei jede Station einen Eingangsmischer und einen modulierten Höchstfrequenzoszillator enthält, der sowohl als Sendeoszillator als auch als Empfangsoszillator benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation, die eine einzige Nennsendefrequenz hat, eine Gruppe von η Kanalschaltungen, welche η Zwischenfrequenzempfanger mit Frequenzen F₁ bzw. F₂ bzw. ... F aufweisen, die parallel durch den Eingangsmischer gespeist werden, und eine Multiplexierungsschaltung mit η Eingängen enthält, die die Nachrichten empfangen, welche für die η Nebenstationen bestimmt sind, und deren Ausgangssignal den Oszillator moduliert, und daß die η Nebenstationen jeweils eine Kanalschaltung mit einem Zwischenfrequenzempfanger, dessen Mittenfrequenz auf die Frequenz F- bzw. F, bzw. ... bzw. F abgestimmt ist, und eine Demultiplexierungsschaltung enthalten, mittels welcher eine der η Nachrichten entnommen werden kann, wobei jeder Empfänger eine Folgeregelschaltung enthält, die

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seinen Höchstfrequenzoszillator derart regelt, daß die Mittenfrequenz des Ausgangssignals des Mischers gleich der Mittenfrequenz ist, und wobei der Ilöchstfrequenzoszillator durch die zu der betreffenden Station gehörenden Nachrichten direkt moduliert wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Hauptstation eines Ubertragungssystems nach der Erfindung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Nebenstation dieses Systems,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Station von Fig. 1, und

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Station von Fig. 2.

In Fig. 1 speist ein Höchstfrequenzoszillator 1 über seinen Hauptausgang 2 eine Antenne 3 über zwei Tore eines Zirkulators 4, von welchem ein drittes Tor 5 mit einem ersten Eingang eines Mischers 7 verbunden ist, dessen zweiter Eingang 8 einen Teil des von dem Oszillator 1 gelieferten Signals empfängt. Der Ausgang 9 des Mischers 7 speist parallel acht Zwischenfrequenz (ZF)-Enpfanger, von welchen lediglich der erste Er.pfar.7er 10 und der achte Empfänger 11 dargestellt sind. Der Oszillator 1 wird durch das Signal frequenzmoduliert, das er an seinem Eingang 12 aus einer Addierschaltung 13 empfängt, die acht Eingänge hat, welche mit den Ausgängen von acht Modulatoren verbunden sind, von denen lediglich zwei, nämlich die Modulatoren 14 und 15. daraestellt sind. ELr. 1e?er2Ίtr "3

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für acht gleichzeitige und unterschiedliche Trägerfrequenzen speist parallel die acht Modulatoren und insbesondere die Modulatoren 14 und 15, deren Eingänge 16 bzw. 17 jeweils getrennte Nachrichten empfangen.

In dem beschriebenen Beispiel sind diese Nachrichten die Sprachsignale von verschiedenen Fernsprechbenutzern.

Der Generator 18 gibt eine getrennte Trägerfrequenz an jeden Modulator ab, der sie mit den zu übertragenden Sprachsignalen zweiseitenbandamplitudenmoduliert und den Träger unterdrückt.

Die acht Trägerfrequenzen, die beispielsweise 162,5-175...250 kHz betragen, d.h. mit einem Schritt von 12,5 kHz gewählt sind, werden in der Addierschaltung 13 nebeneinander angeordnet, so daß sie ein Frequenzmultiplex bilden, wobei 162,5 kHz die dem Modulator 14 zugeordnete Frequenz und 250 kHz die dem Modulator 15 zugeordnete Frequenz ist. Die Frequenzmultiplexsignale nehmen eine Frequenzmodulation des Oszillators 1 vor, dessen Nennruhefrequenz F ist, also beispielsweise 50 GHz. Diese Modulation kann beispielsweise mit Hilfe einer Kapazitätsdiode erfolgen.

Derselbe Oszillator 1 dient dazu, in dem Mischer 7 die Zwischenfrequenzumsetzung der Signale vorzunehmen, die über die Antenne 3 aus Nebpnstationen empfangen worden sind, und zwar auf acht regelmäßig verteilte Frequenzen, beispielsweise in einem Bereich von 50.015,9 bis 50.018,7 MHz (also mit einem Schritt von 0,4 MHz), dem für jeden der acht Empfänger, wie den Empfängein 10 und 11, eine der acht Nennzwischenfrequenzen 15,9 bzw. 16,3 bzw. ... 18,7 MHz entspricht.

Diese Empfänger sind herkömmliche Frequenzmodulationsempfänger und sie demodulieren die Sprachsignale ihrer Gegenstationen.

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Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer der acht Nebenstationen, die mit der oben beschriebenen Hauptstation in Verbindung stehen.

In Fig. 2 sind die Einheiten 21, 23, 24 und 27 die gleichen Einheiten wie die Einheiten 1 bzw. 3 bzw. 4 bzw. 7 von Fig. 1 und sie sind auch in gleicher Weise miteinander verbunden. Der Mischer 27 speist in Reihe einen selektiven Verstärker 25 und einen Diskriminator 26, der einerseits über einen Demultiplexierer 28 mit einem Demodulator 29 und andererseits mit dem Oszillator 21 über eine Schaltung 22 verbunden ist, die an ihrem Eingang 30 die zu übertragende Nachricht empfängt, während die zu empfangende Nachricht an dem Ausgang 31 des Demodulators 29 abgegeben wird.

Das System arbeitet folgendermaßen: der Verstärker 25 und der Diskriminator 26 sind auf eine Nennmittenfrequenz abgestimmt, die gleich einer der acht Zwischenfrequenzen der Hauptstation ist, beispielsweise 15,9 MHz, und haben eine Bandbreite, die auf den Minimalwert begrenzt ist, der für eine korrekte übertragung der durch sie hindurchgehenden modulierten Signale erforderlich ist.

Diese Zwischenfrequenz, die für die betreffende Nebenstation kennzeichnend ist, stellt außerdem den Frequenzhub dar, den der Oszillator 21 zwischen seiner Ruhefrequenz und der empfangenen Frequenz mit Hilfe einer durch die übertragungsschaltung 22 geschlossenen Folgeregelschleife konstanthalten soll. Letztere enthält ein Tiefpaßfilter, das aufgrund des Ausgangssignals des Diskriminators 26 die erforderliche Korrekturspannung bildet, die gleichzeitig mit den in der Schaltung 22 verstärkten Sprachsignalen an den Oszillator 21 angelegt wird. Die übertragungsschaltung 22 enthält außerdem eine herkömmliche Sucheinrichtung, die, wenn sie an Spannung gelegt wird oder nach einer Unterbrechung einen Frequenzhub des Oszillators

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21 verursacht, um das Intrittfallen der Regelschleife zu gestatten. Der Zwischenfrequenz von 15,9 MHz entspricht die Auswahl der Trägerfrequenz 162,5 kHZ durch den Demultiplexierer 28, die durch den Synchrondemodulator 29 demoduliert wird, der an seinem Ausgang 31 die dieser Station zugeordneten Sprachsignale wiedergibt.

Auf diese Weise erkennt jede Nebenstation nur denjenigen Kanal, der ihr zugeordnet ist, und in der Hauptstatlon ist dem Empfang aus jeder Nebenstation ein gesonderter Kanal zugeordnet.

Jede Nebenstation, die nur ein und dieselbe Gegenstation (die Hauptstation) hat, sollte eine Antenne besitzen, die so gerichtet wie möglich ist. Dagegen wird die Hauptstation mit einer Antenne ausgerüstet sein, deren Öffnungswinkel den gesamten Sektor überdeckt, in welchem die Nebenstationen verteilt sind. Im Grenzfall wird dieser Sektor 360° überdecken und das Strahlungsdiagramm der Antenne wird ungerichtet sein.

Die Wahl der Fequenzmodulation als Modulationstyp für die Höchstfrequenzoszillatoren ist nicht unbedingt erforderlich. Sie ist in dem beschriebenen Beispiel wegen ihrer Einfachheit und der Qualität ihrer Linearität, welche besser ist als die der Amplitudenmodulation, getroffen worden. Dasselbe gilt für die Wahl der Art der Modulation der Trägerfrequenzen der Hauptstation, für die ohne Schwierigkeit die Frequenzoder Einseitenbandmodulation benutzt werden kann.

In dem einen oder in dem anderen Fall kann diese Wahl keine beschränkende Auswirkung auf den Rahmen der Erfindung haben.

Es sei angemerkt, daß die Benutzung des Sendeoszillators als Empfangsoszillator kein Vermischen der gesendeten und emfangenen Nachrichten verursacht, da das Modulationsspektrum in jeder

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übertragungsrichtung vollkommen verschieden ist.

Stattdessen kann vorzugsweise die aus dem Oszillator 1, dem Zirkulator 4 und dem Mischer 7 von Fig. 1 oder die aus dem Oszillator 21, dem Zirkulator 24 und dem Mischer 27 von Fig. 2 bestehende Schaltungsgruppe durch einen einzigen Höchstfrequenzhohlraumresonator ersetzt werden, der mit einer modulierbaren Schwingdiode ausgerüstet ist, welche außerdem als Mischer dient, und der direkt mit der Antenne verbunden sein kann.

Diese Variante wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung benutzt, die im folgenden beschrieben ist.

In Fig. 3 empfängt ein Höchstfrequenzhohlraumresonator 32, der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgerüstet und mit einer Antenne 33 verbunden ist, Modulationssignale einer Addierschaltung 34 und gibt ZF-Signale an seinem Ausgang ab. Einer der Eingänge 36 der Addierschaltung 34 empfängt das Ausgangssignal eines Referenzgenerators 37, der eine Nennfrequenz von 100 kHz hat.

Die vorstehende Gruppe von Schaltungseinheiten stellt die Hauptelemente der bevorzugten Ausführungsform der Hauptstation des Systems dar. Die Betriebsweise und der Frequenzplan sind mit denen der entsprechenden Einheiten der bereits beschriebenen Hauptstation identisch, mit Ausnahme des in den Modulationssignalen enthaltenen Referenzsignals, dessen Aufgabe im folgenden erläutert wird.

Diese Hauptstation ist, wie die vorhergehende, für den Verkehr mit acht Nebenstationen vorgesehen.

In Fig. 3 ist allein die Kanalschaltung dargestellt, die der ersten der acht Stationen entspricht. Diese Schaltung empfängt

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an ihren Eingängen 38 und 39 die ZF-Signale bzw. das Referenzsignal und gibt an ihrem Ausgang 40 eine modulierte Trägerfrequenz ab, die für diesen ersten Kanal kennzeichnend ist.

Diese Schaltung enthält einen Hochfrequenzsignalgenerator 41, der über einen Phasenvergleicher 42 so geregelt wird, daß er mit einem Vielfachen η der Referenzfrequenz schwingt, wobei eine Frequenzteilerstufe im Verhältnis 1:n, die mit 43 bezeichnet ist, das Signal empfängt, das an dem Ausgang 44 des Generators 41 abgegeben wird, und einen der Eingänge des Vergleichers 42 versorgt, dessen anderer Eingang die Referenzfrequenz empfängt.

Das Ausgangssignal des Generators 41 wird außerdem mit Ober-. lagerungsfrequenz einem Mischer 45 zugeführt, der sie in eine zweite Zwischenfrequenz umsetzt, welche für alle Kanäle gleich ist und den Standardwert 10,7 MHz hat, wobei der ZF-Träger zu dem betreffenden Kanal gehört. Diese Zwischenfrequenz wird in der Schaltung 46 gefiltert und verstärkt und dann in dem Diskriminator 47 demoduliert, der an seinem Ausgang 50 die entsprechende empfangene Nachricht abgibt.

Der Generator 41 versorgt außerdem einen Frequenzteiler 48, der seine Frequenz im Verhältnis 1:32 teilt und an den Modulator 49 einen Träger abgibt, den dieser mit der zu übertragenden Nachricht moduliert, die der Klemme 51 zugeführt wird, wobei das modulierte Signal an dem Ausgang 40 abgegeben wird. Es sei (in Megahertz) FI. die Mittenfrequenz eines beliebigen ZF-Signals (i = 1, 2 ...8), 0,1η die Frequenz des Oszillators 41 und P. die von der Teilerstufe 48 abgegebene Frequenz.

Durch Wählen einer Uberlagerungsrichtung in dem Mischer 45 derart, daß gilt FI. - 0,1n = 10,7, und unter Beachtung, daß gilt Ρ_± = 0,1n/32#ergibt sich: (1) FI₁ - 32 P₁ = 10,7

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was die notwendige und konstante Beziehung zwischen FI. und P. ausdrückt, wobei η beliebig ist.

Die Werte, die als Beispiel bei der Beschreibung von Fig. 1 angenommen worden sind, werden daher für folgende Werte von η erhalten:

FI₁ = 15,9 P₁ = 0,1625 für η = 52 FI₂ = 16,3 P₂ = 0,175 für η = 56

FI₈ = 18,7 P₈ = 0,250 für η = 80

Die obige Gleichung (1) muß offenbar durch die Nebenstationen erfüllt werden, von denen diejenige, die dem ersten Kanal entspricht, im folgenden beschrieben ist:

In Fig. 4 haben die Antenne 63 und die Schaltung 72 den gleichen Aufbau wie die Schaltungseinheiten 23 bzw. 22 von Fig. 2. Ebenso sind die Einheiten 61, 64, 65, 66, 67, 68 und 74 in gleicher Weise aufgebaut wie die Einheiten 41 bzw. 42 bzw. 45 bzw. 46 bzw. 47 bzw. 43 bzw. 48 von Fig. 3 und arbeiten mit den gleichen Frequenzen, die dem ersten Kanal entsprechen, wobei mit der Bezugszahl 70 der Eingang für die zu übertragende Nachricht und mit der Bezugszahl 71 der Eingang für die in der Hauptstation über einen Synchrondemodulator 79 empfangene Nachricht bezeichnet ist.

Der Höchstfrequenzhohlraumresonator 62 hat den gleichen Aufbau wie der Hohlraumresonator von 32 von Fig. 3, seine Sendemittenfrequenz ist aber gleich F +FI₁ statt F , d.h. in dem gewählten Beispiel 50.015,9 MHz, wobei es sich um die Frequenz handelt, auf die er mit Hilfe einer Schleife eingeregelt wird, die aus dem Diskriminator 67 und der Schaltung 72 besteht, welche wie diejenige arbeitet, in der die entsprechenden gleichen Einheiten von Fig. 2 benutzt werden.

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Der Generator 61 ist, wie der ihm entsprechende Generator 41 von Fig. 3, auf die Nennfrequenz η χ 0,1 = 5,2 MHz eingestellt,auf die er durch die Regelschleife genau eingeregelt wird, welche aus der Teilerstufe 68, die in dem gewählten Beispiel den Koeffizienten 52 hat, und dem Vergleicher 64 besteht, der die Referenzfrequenz eines Oszillators 69 empfängt, welcher nominell mit 100 KHz schwingt und durch die Referenzfrequenz synchronisiert ist, die er aus der Hauptstation über den Diskriminator 67 und ein Bandpaßfilter 73 empfängt.

Diese bevorzugte Ausführungsform des Systems nach der Erfindung hat den zusätzlichen Vorteil, daß die besonderen Teile der Hauptstation und der Nebenstationen gleich sind und daß insbesondere alle selektiven ZF-Verstärker 46 und 66 sowie die Diskriminatoren 47 und 67 ^uf den Standardwert von 10,7 MHz abgestimmt sind.

Jeder Kanal unterscheidet sich nur durch die Programmierung der Teilerstufen im Verhältnis 1:n, die mit den Bezugszahlen 43 und 68 bezeichnet sind, wenn die Bandbreite der Generatoren 41 und 61 ausreichend ist.

Außerdem gestattet die Ausbreitung einer Referenzfrequenz, die Umsetzungsfrequenzen der Nebenstationen denen der Hauptstation nachzuregeln, was gestattet, die Bandbreite der Filter genau auf den erforderlichen Wert zu begrenzen und zur Durchführung der Demodulation der mit Trägerunterdrückung amplitudenmodulierten Signale über synchrone Signale zu verfügen, die nur noch in der Phase nachzuregeln sind, wie es in der Synchrondemodulation bekannt ist.

Die Ausführungsformen sind für acht Kanäle beschrieben worden. Diese Zahl kann zwar beliebig sein, die bevorzugte Ausführungs-

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form eignet sich jedoch insbesondere für eine begrenzte Zahl von Nebenstationen.

Die Erfindung kann bei einem System angewandt werden, das eine große Anzahl von Nebenstationen enthält, indem das im Fernsprechwesen bekannte Konzentratorprinzip angewandt wird. In diesem Fall bestehen die η Kanäle aus einem spezialisierten Kanal, dem Semaphorenkana1, und n-1 verallgemeinerten Kanälen. Zu diesem Zweck werden die Teilerstufen im Verhältnis 1:n der Nebenstationen so ausgebildet, daß sie von der Hauptstation aus durch Nachrichten fernsteuerbar sind, die sich in dem Semaphorenkanal bewegen. Im Ruhezustand sind alle Nebenstationen auf den Semaphorenkanal eingestellt.

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Claims

Patentanwälte

Dipt (ng Dtp)-Chem Dipt-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbef yer str asse 19

8 München 60

THOMSON - CSF 25. August 1977

173» Bd. Hauesnann

75008 PARIS / Frankreloh

Unser Zeichen; T 2240

Patentansprüche :

λ J System zur zweiseitigen übertragung zwischen einer Hauptstation und jeder von η Nebenstationen mit getrennten Nennsendefrequenzen, wobei η eine ganze Zahl ^1 ist und wobei jede Station einen Eingangsmischer und einen modulierten Höchstfrequenzoszillator enthält, der sowohl als Sendeoszillator als auch als Empfangsoszillator benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation, die eine einzige Nennsendefrequenz hat, eine Gruppe von η Kanalschaltungen, welche η Zwischenf requenzempfanger mit Frequenzen F.. bzw. F- bzw. . . . F aufweisen, die parallel durch den Eingansmischer gespeist werden, und eine Multiplexierungsschaltung mit η Eingängen enthält, die die Nachrichten empfangen, welche für die η Nebenstationen bestimmt sind, und deren Ausgangssignal den Oszillator moduliert, und daß die η Nebenstationen jeweils eine Kanalschaltung mit einem Zwischenfrequenzempfanger, dessen Mittenfrequenz auf die Frequenz F.. bzw. F„ bzw. ... bzw. F abgestimmt ist, und eine Demultiplexierungsschaltung enthalten, mittels welcher eine der η Nachrichten entnommen werden kann, ; wobei jeder Empfänger eine Folgeregelschaltung enthält, die

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ORIGINAL INSPECTED

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seinen Höchstfrequenzoszillator derart regelt, daß die Mittenfrequenz des Ausgangssignals des Mischers gleich der Mittenfrequenz ist, und wobei der Höchstfrequenzoszillator durch die zu der betreffenden Station gehörenden Nachrichten direkt moduliert wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer und der Oszillator jeder Station aus einem einzigen Höchstfrequenzhohlraumresonator bestehen, der ein Halbleiterelement enthält und mit einer Sende-Empfangsantenne direkt verbunden ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexierungsschaltung enthält: einen Generator für η getrennte Trägerfrequenzen, η Modulatoren, die jeweils eine der Trägerfrequenzen und ein getrenntes Nachrichtensignal empfangen, und eine Addierschaltung für die Ausgangssignale der Modulatoren.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren die Trägerfrequenzen mit Trägerunterdrückung zweiseitenbandamplitudenmodulieren, daß die Jlöchstfrequenzoszillatoren jeder Haupt- und Nebenstation frequenzmoduliert sind und daß die Demultiplexierungsschaltung einen Synchrondemodulator enthält.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstation außerdem einen Referenzfrequenzgenerator enthält, daß die Multiplexierungsschaltung einen zusätzlichen Eingang hat, der das Ausgangssignal des Referenzgenerators empfängt, daß jede der η Kanalschaltungen der Hauptstation und die Kanalschaltung jeder Nebenstation einen Hochfrequenzsignalgenerator enthalten, der auf eine Frequenz geregelt ist, die gleich einem von η Vielfachen der Referenzfrequenz ist, daß
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jeder Empfänger der Hauptstation und der η Nebenstationen einen zusätzlichen Mischer enthält, der durch den Hochfrequenzsignalgenerator versorgt wird und die Zwischenfrequenz in eine feste zusätzliche Zwischenfrequenz umsetzt, daß der Generator für η Trägerfrequenzen aus η Teilerstufen besteht, welche jeweils durch einen der η Hochfrequenzsignalgeneratoren der Hauptstation versorgt werden, daß die Kanalschaltung jeder Nebenstation eine Teilerstufe für die Frequenz des Signals ihres Trägerfrequenzgenerators enthält und daß das Ausgangssignal der Teilerstufe jeder Nebenstation den Synchrondemodulator versorgt.
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