DE548910C - Schaltungsanordnung zum Modulieren elektrischer Schwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Modulieren elektrischer Schwingungen und bezweckt insbesondere die Transformierung der Frequenzen bzw. ihre Ver-Schiebung innerhalb des Frequenzgebietes. Es ist bekannt, die Verzerrung von Sprechschwingungen bei ihrer Übertragung über lange Leitungen durch eine Transformierung oder Verschiebung der Sprechfrequenzen zu beseitigen. Diese bekannte Maßnahme wird in der Weise ausgeführt, daß eine gerade Anzahl von Modulatoren in die Leitung eingeschaltet wird, von denen jeder die höheren Frequenzen in niedrigere umwandelt und umgekehrt; bei diesen bekannten Schaltungen ist die Summe der Abstände zwischen jedem ungeraden Modulator oder Frequenzwandler und dem unmittelbar darauffolgenden im wesentlichen gleich der Hälfte der Leitungslänge. In jedem Modulator erfolgt eine derartige Transformierung oder Verschiebung der Frequenzen, daß die unter einer gewissen mittleren Frequenz liegenden Frequenzen über diese Mittelfrequenz heraufgeschoben und die oberhalb der genannten mittleren Frequenz liegenden Frequenzen entsprechend herabgeschoben werden. In jedem zweiten Modulator werden die Frequenzen wieder in ihren früheren Zustand zurückverwandelt, so daß also die Schwingungen die halbe Strecke in transformiertem und die andere Hälfte in normalem Zustand zurücklegen.

Zum Modulieren von Sprechschwingungen werden manchmal in der Fernsprechtechnik Modulatoren verwendet, die aus zwei in Gegentakt geschalteten Elektronenröhren bestehen. Wenn die beiden Röhren nicht völlig gleich sind, was praktisch niemals erreicht werden kann, so wird die Schaltung unsymmetrisch und wirkt dabei gewissermaßen auch als Verstärker, der auch unmodulierte Sprechschwingungen hindurchläßt, die störend wirken können. Diese Schwierigkeit kann in an sich bekannter Weise dadurch beseitigt werden, daß die Sprechschwingungen zweimal hintereinander in zwei kaskadengeschalteten Modulatoren moduliert werden. Die dem ersten Modulator zugeführte Trägerfrequenz wird dann ziemlich hoch gewählt, so daß die modulierten Schwingungen mittels eines Bandfilters vollständig von den unmodulierten getrennt werden können. Im zweiten Modulator werden die Frequenzen dann wieder herabgesetzt. Wenn man z. B. dem ersten Modulator eine Trägerfrequenz H₁ zuführt und durch Filtrierung nur die Summenfrequenzen n_t -f- η der Trägerfrequenz und der Sprechfrequenzen η herausnimmt, so erhält man durch Modulierung des so entstandenen Frequenzbandes mittels einer zweiten Trägerfrequenz n₂ im zweiten Modulator eine resultierende modulierte Frequenz von n„ — W₁ — n. Die gesamte Anordnung arbeitet also derart, als ob man in einem ein-

zigen vollständig symmetrischen und fehlerfreien Modulator die Sprechschwingungen η mit einer verhältnismäßig niedrigen Trägerfrequenz M₂ — W₁ moduliert hätte. Die Verwendung von solchen Doppelmodulatoren ist aber in manchen Fällen kostspielig, und zwar insbesondere, wenn man z. B. in einer Zwischenverstärkerstation ο. dgl. in mehreren Stromkreisen solche Modulierungsanordnungen vorsehen muß. Gemäß der Erfindung kann man in solchem Falle die erforderliche Anzahl von Doppelmodulatoren dadurch bedeutend verringern, daß ein Doppelmodulator zwei Stromkreisen gemeinsam derart zugeordnet wird, daß jeder der beiden Teilmodulatoren als Eingangsmodulator in einem Stromkreis und als Ausgangsmodulator im anderen Stromkreis wirkt.

Diese Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Das in der Zeichnung dargestellte Schaltungsschema zeigt einen Teil einer Fernsprechanlage mit zwei Leitungen L, L', die beispielsweise je einen Sprechkanal einer Sprechverbindung bilden und denen ein Doppelmodulator der beschriebenen Art gemeinsam so zugeordnet ist, daß er die in jeder Leitung übertragenen Sprechschwingungen unabhängig von den Vorgängen in der anderen Leitung moduliert. Angenommen, auf der Leitung L kommen Sprechschwingungen mit den Frequenzen η von links an. Sie gehen dann zuerst durch ein Bandfilter F₁ hindurch, das nur Schwingungen mit zwischen den Werten ο und 3 ooo Hz liegenden Frequenzen hindurchläßt. Die Schwingungen η gelangen dann an die Eingangsklemmen a_t eines Modulators M₁, wo ihnen eine verhältnismäßig hohe Trägerfrequenz H₁ überlagert wird, die von einem Wechselstromerzeuger G₁ dem Modulator zugeführt werden. Die an den Ausgangsklemmen b_t des Modulators heraustretenden Schwingungen bilden zwei Frequenzbänder H₁ -j- κ und H₁ — w und enthalten außerdem, wegen der angenommenen Unsymmetrie des Modulators M₁, auch unmodulierte Schwingungen n. Diese gemischten Schwingungen gelangen zu einem Bandfilter F₂, das nur das obere Frequenzband H₁ + η hindurchläßt. Dieses Frequenzband wird nun den Eingangsklemmen a₂ des zweiten, ebenfalls beiden Leitungen gemeinsam zugeordneten Modulators M₂ zugeführt. In diesem Modulator wird dem Frequenzband K₁ -f- η eine Trägerfrequenz H₂ überlagert, die höher ist als H₁. Von den an den Ausgangsklemmen b„ des Modulators Ai₂ heraustretenden Schwingungen H₂ -j- H₁ -J- η und W₂ — H₁ — n, die mit Schwingungen M₁ + η gemischt sind, werden durch ein hinter M., in die Leitung L eingeschaltetes Bandfilter F. nur die Differenzschwingungen H₂ — H₁ — η hindurchgelassen, die jetzt auf der Leitung L weiterlaufen.

Es sei weiterhin angenommen, auf der anderen Leitung L' laufen Schwingungen mit der Frequenz n' in der entgegengesetzten Richtung, also von rechts nach links, und zwar beispielsweise bereits doppelmodulierte Sprechschwingungen. Die von rechts nach links in der Leitung L' laufenden Schwingungen durchlaufen den Doppelmodulator in solcher Weise, daß der Modulator M₂, der den Ausgangsmodulator der Leitung L bildet, nun für die Schwingungen der Leitung L' als Eingangsmodulator dient, während der Modulator M₁ für die Schwingungen der Leitung L' als Ausgangsmodulator wirkt. Die Schwingungen mit der Frequenz h' gehen zuerst durch ein Eingangsfilter F'\, das nur Schwingungen mit innerhalb des Sprechfrequenzbereiches liegenden Frequenzen hindurchläßt, und gelangen dann zur Eingangsseite a₂ des Modulators M₃, wo ihnen die höhere Trägerfrequenz H₂ überlagert wird. Von den ausgehenden Schwingungen werden nur die Differenzschwingungen H₂ — n' durch ein hinter dem Modulator M₂ in die Leitung L' eingeschaltetes Bandfilter F'., hindurchgelassen. Diese Differenzschwingungen werden den Eingangsklemmen Ci₁ des Modulators M₁ zugeführt, wo ihnen die niedrigere Trägerfrequenz H₁ überlagert wird. Von den bei b_x austretenden Schwingungen werden wiederum nur die Differenzschwingungen W₂ — M₁ — w' durch ein hinter M₁ in die Leitung L' eingeschaltetes Bandfilter F'₃ hindurchgelassen.

Wenn, wie vorher beispielsweise angenommen, die von rechts auf der Leitung U zum Doppelmodulator gelangenden Schwingungen n' durch Transformierung von normalen Sprechschwingungen in der in bezug auf die Schwingungen η der Leitung L beschriebenen Weise entstanden sind, so hat man also

H = H., H_n H.

Als Ergebnis der Modulierung der Schwingungen n' im Doppelmodulator erhält man demnach die Frequenzen

H₂ H₁ Η' = H₂ Tl₁ H₂ -f- H₁ -j- « = n,

und es folgt daraus, daß die Frequenzen der Leitung L' nun ihre normalen Werte zurückerhalten haben.

Es sei hervorgehoben, daß der Doppel- n₅ modulator in etwas verschiedenartiger Weise für die beiden verschiedenen Sprechrichtungen wirkt. Für die eine Sprechrichtung, Leitung L, werden dem ersten Modulator, bei dem die niedrigere Trägerfrequenz zugeführt wird, die Summenschwingungen H₁ + η und dem zweiten Modulator die Differenzschwin-

gungen η., — M₁ — η entnommen, während für die entgegengesetzte Sprechrichtung beiden Modulatoren nur die Differenzschwingungen entnommen werden. Das Endergebnis wird jedoch in beiden Fällen analog.

Durch die eingeschalteten Bandfilter F sind die beiden Stromkreise, obwohl sie den Doppelmodulator M₁, M₂ gemeinsam enthalten, voneinander derart getrennt, daß sie sich ίο gegenseitig nicht beeinflussen. Die Filter F₁, F_s, F\, F'_s trennen die Leitungen von den Modulatorstromkreisen so ab, daß die in diesen vorkommenden höheren Frequenzen sich nicht auf die Leitungen fortpflanzen t5 können. Jedes der beiden Bandfilter F₂, F'₂ verbindet die Ausgangsseite b_i bzw. b„ des einen Modulators mit der Eingangsseite a., bzw. U₁ des anderen Modulators und trennt die verhältnismäßig hochfrequenten Schwingungen des einen Stromkreises, die nur noch durch den einen Modulator (als Eingangsmodulator) hindurchgegangen sind, von den Schwingungen niedrigerer -Frequenz des anderen Stromkreises, die schon durch beide Modulatoren hindurchgegangen sind. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Schwingungen jedes Stromkreises beim Durchlaufen des Doppelmodulators an jedem Verzweigungspunkt durch ein Bandfilter des anderen Stromkreises sich nach diesem zu verzweigen verhindert werden.

Als Beispiel sei angenommen, daß beide ankommenden Frequenzen n, n', z. B. Sprechschwingungen, innerhalb des Signalfrequenzbereiches ο bis 3 000 Hz liegen. Ferner sei angenommen, daß die Trägerfrequenzen M₁ = 6000 Hz und M₂ = 9000 Hz betragen. Die Eingangs- und Ausgangsfilter F₁, F_s bzw. F\, F'₃ sollen nur Schwingungen des Signalfrequenzbereiches durchlassen, während jedes der Bandfilter F₂, F'., das Frequenzband 6 000 bis 9 000 Hz hindurchläßt. Die auf der Leitung L von links ankommenden Schwingungen mit Frequenzen zwischen ο und 3 000 Hz sind dann durch das Filter F'₂ vom anderen Stromkreis abgesperrt. Die vom Modulator M₁ austretenden Schwingungen liegen oberhalb des Signalfrequenzbereiches und sind durch das Filter F'₃ vom anderen Stromkreis abgesperrt. Ebenso werden die zum zweiten Modulator M₂ gelangenden Schwingungen des Stromkreises L durch das Bandfilter F'_a vom Stromkreis IJ ferngehalten, und die den Modulator M₂ verlassenden Frequenzen sind teils zu niedrig und teils zu hoch, um durch das Filter F'., hindurchzugehen.

Die beschriebene Schaltungsanordnung zur Doppelmodulierung kann auch bei passender Wahl der Trägerfrequenzen und der Bandfilter zu anderen Zwecken benutzt werden, nämlich um eine Verschiebung des Frequenzbereiches der zu übertragenden Schwingungen zu bewirken. Allen Verwendungsarten ist es ' gemeinsam, daß eine Verschiebung des Frequenzbereiches durch doppelte Modulierung bewirkt wird. Auch die beschriebene Transformierung, die man als Frequenzwendung bezeichnen kann, ist eine Frequenzverschiebung, und zwar eine Verschiebung in den negativen Frequenzbereich hinein.

Eine Verschiebung in den unteren Teil des Frequenzbereiches von Signalschwingungen, die über eine lange Leitung übertragen werden sollen, kann z. B. manchmal sehr erwünscht sein, weil dadurch eine stärkere Pupinisierung der Leitung ermöglicht wird. Im allgemeinen versucht man, die Fernsprechleitungen so stark als möglich zu pupinisieren, um die Dämpfung der Leitung klein zu halten und dadurch die Anzahl der kostspieligen Zwischenverstärker herabsetzen zu können. Die Stärke der Pupinisierung ist aber dadurch begrenzt, daß die Grenzfrequenz der Leitung bei Erhöhung des Pupinisierungsgrades immer mehr gegen den Sprechfrequenzbereich herabgedrückt wird. Die betreffende Grenzfrequenz muß aber immer etwas oberhalb der höchsten in Betracht kommenden Sprechfrequenzen liegen, damit go die Dämpfung über den ganzen Sprechfrequenzbereich möglichst konstant ist. Im allgemeinen kann man rechnen, daß die wesentlich in Betracht kommenden Sprechschwingungen zwischen 400 und 2700 Hz liegen. Verschiebt man nun den ganzen Signalfrequenzbereich vermittels der beschriebenen Anordnung so weit nach unten, daß die wichtigen Sprechfrequenzen innerhalb des Bereiches 100 bis 2400 Hz zu liegen kommen, so kann offenbar die Grenzfrequenz der Leitung in entsprechendem Maße herabgedrückt, d. h. die Pupinisierung der Leitung entsprechend verstärkt werden. Die Anlage- und Unterhaltungskosten lassen sich auf diese Weise bedeutend herabsetzen. Wenn die beschriebene Vorrichtung für diesen Zweck benutzt werden soll, so werden die beiden Trägerfrequenzen H₁, n„ derart gewählt, daß deren L^nterschied n„ — M₁ gleich der ge- no wünschten Frequenzverschiebung, z. B. 300 Hz ist. Beispielsweise können die Trägerfrequenzen 9000 bzw. 9300 Hz betragen. Die Bandfilter F₂, F'₂ werden entsprechend bemessen, und zwar so, daß F₂ das Frequenzband M₁ -f- η und F'„ das Frequenzband M., — η hindurchläßt. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen dieselbe wie in dem vorher beschriebenen Falle. Die zweimal modulierten Schwingungen jedes Stromkreises setzen sich mit der Frequenz η — (»₂ — M₁), also als Frequenzband 100 bis 2400 Hz, auf der Lei-

t'ungL bzw. IJ fort und werden mit diesen herabgesetzten Frequenzen über die Leitung übertragen. Am anderen Ende der Leitung werden die Schwingungen dann mittels eines entsprechenden Doppelmodulators wieder um denselben Betrag nach oben verschoben, so daß sie folglich ihre ursprünglichen Werte wieder annehmen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zum Modulieren elektrischer Schwingungen mittels zwei hintefeinandergeschalteten, eine Ver-Schiebung der Frequenzen bewirkenden Modulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Modulatoren zwei Stromkreisen gemeinsam derart zugeordnet sind, daß jeder Modulator in den einen Stromkreis als Eingangsmodulator und in den anderen Stromkreis als Ausgangsmodulator eingeschaltet ist und die beiden Stromkreise durch Filter oder Sieb- - kreise o. dgl. voneinander getrennt sind, so daß sie sich gegenseitig nicht beeinflussen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite (b_lt b„) jedes Modulators (JlZ₁, M.,) mit der Eingangsseite (a₂, Ct₁) des anderen Modulators über ein Bandfilter (Fo, F'_s) verbunden ist, die je einem der Stromkreise angehören und die Schwingungen im anderen Stromkreis nicht durchlassen.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der beiden Stromkreise Bandfilter (F₁, F₃ bzw. F₁, F'₃) zu beiden Seiten des Doppelmodulators eingeschaltet sind, die die Schwingungen des Signalfrequenzbereiches hindurchlassen.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Modulatoren zugeführten Trägerfrequenzen (n_Jt M₂) derart gewählt sind, daß durch die Frequenzverschiebung die höheren Frequenzen herabgesetzt und die niedrigeren erhöht werden.
5. 5. Schaltungsanordnung zur wiederholten Modulierung von Signalschwingungen bei ihrer Übertragung über eine pupinisierte Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche am Anfang der Leitung eingeschaltet ist, durch den die Frequenzen herabgesetzt werden, und ein zweiter Modulator am Ende der Leitung, durch den die Frequenzen wieder auf ihre normalen Werte erhöht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen