DE549274C

DE549274C - Procedure for secret telephony using high-frequency vibrations

Info

Publication number: DE549274C
Application number: DE1930549274D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Moser
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1930-11-16
Filing date: 1930-11-16
Publication date: 1933-09-14
Also published as: GB379586A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine neue Methode zur Geheimtelephonie mittels hochfrequenter Schwingungen. Es sind viele Methoden bekannt, zum Zwecke der Geheimhaltung von Nachrichten auf der Sendeseite die zu übertragenden niederfrequenten Schwingungen so zu verzerren, daß die verzerrten Schwingungen eine an sich unverständliche Sprache geben. Diese verzerrten Schwingungen kann man zur Modulation einer Trägerhochfrequenz benutzen, um dann auf der Empfangsseite nach erfolgter Demodulation die niederfrequente Verzerrung wieder rückgängig zu machen. Eine übliche Art der Verzerrung, der sogenannten Verschlüsselung des Textes, besteht darin, daß das zu übertragende gesamte Frequenzband eine Umkehrung in der Zuordnung der- jeweiligen Amplituden zu den einzelnen Fre-The invention relates to a new method for secret telephony by means of high frequency Vibrations. Many methods are known for the purpose of secrecy of messages on the transmission side to distort the low-frequency vibrations to be transmitted so that the distorted Give vibrations a language that is incomprehensible in itself. These distorted vibrations can be used for modulation use a carrier high frequency to then on the receiving side after demodulation to reverse the low-frequency distortion. A common type of distortion called encryption of the text, consists in the fact that the entire frequency band to be transmitted is a reversal in the assignment of the respective Amplitudes for the individual fre-

ao quenzen erfährt, oder es kann eine Frequenzverlagerung bezüglich der Tonhöhe ohne Umkehrung erfolgen. Schließlich besteht die Möglichkeit, daß das zu übertragende Frequenzband in Einzelbänder aufgeteilt wird, und daß mit jedem dieser Einzelbänder für sich die obengenannten Verzerrungsmaßnahmen in gleicher oder verschiedener Weise vorgenommen werden. Es ist wichtig zu betonen, daß dabei die Verschlüsselungsapparatür eine reine Niederfrequenzapparatur vorstellt, die wegen der Verwendung von scharf . trennenden Siebketten und amplitudenmäßig fein abgestimmten Niederfrequenzüberlagerern, insbesondere bei Aufteilung der Sprache in Einzelbänder, recht kompliziert ist. Ebenso läßt sich naturgetreue Entschlüsselung einwandfrei vornehmen nur mit einer entsprechenden niederfrequenten Entschlüsselungseinrichtung, die hinter der Demodulationsstufe des Hochfrequenzempfängers den Verzerrungsvorgang in umgekehrter Reihenfolge rückgängig macht.ao experiences sequences, or there may be a frequency shift with respect to the pitch without reversal take place. Finally, there is the possibility that the frequency band to be transmitted is divided into individual bands, and that with each of these individual bands the above-mentioned distortion measures be carried out in the same or different ways. It is important to emphasize that the encryption apparatus represents a pure low-frequency apparatus, the because of the use of sharp. separating sieve chains and low-frequency superimposers that are finely tuned in terms of amplitude, especially when dividing the language into individual bands, is quite complicated. as well lifelike decryption can only be carried out properly with an appropriate one low-frequency decryption device behind the demodulation stage of the high-frequency receiver Undo the distortion process in reverse order.

Es hat sich nun aber in der Praxis gezeigt, daß das soeben beschriebene Verfahren nicht ausreicht, um ein Abhören durch einen Unbefugten zu verhindern. Dabei sei unter einem Unbefugten ein solcher verstanden, der die niederfrequente Entschlüsselungseinrichtung nicht besitzt und der sie auch nicht nachbauen kann. Es zeigt sich nämlich, daß das Ohr bei einiger Übung imstande ist, selbst bei sehr unvollkommener, also keineswegs formgetreuer Wiedergabe von niederfrequenten Tönen die wichtigsten ursprünglichen Töne herauszuhören und die einzelnen Worte wahrzunehmen. Es genügt zu diesem Zweck, wie die Versuche gezeigt haben, einfach auf der Empfangsseite einen Empfänger mit Hochfrequenzüberlagerer zu verwenden, dessen Eigenfrequenz in passender Lage zum verzerrt übertragenen Sprachseitenband ' gewählt wird. Der empfangene Schall, der be-However, it has now been shown in practice that the method just described does not sufficient to prevent eavesdropping by an unauthorized person. An unauthorized person is understood to be someone who who does not own the low-frequency decryption device and who does too cannot recreate. It turns out that with some practice the ear is able to even with very imperfect, so by no means faithful reproduction of low frequency To hear the most important original tones and to perceive the individual words. It suffices for this Purpose, as the experiments have shown, simply a receiver on the receiving side to be used with high-frequency superimposers whose natural frequency is in a suitable position for the distorted transmitted voice sideband 'is selected. The received sound that

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Wilhelm Moser in Berlin.Dr. Wilhelm Moser in Berlin.

kanntlich die Frequenz besitzt, die sich aus der Differenz der Frequenz des hochfrequenten Seitenbandes und der Uberlagererfrequenz ergibt, kann dann, wenigstens für ein Teilband, in gewisser Annäherung, die nicht verzerrte, von der Sendeseite zu übertragene Sprache wiedergeben.known to have the frequency, which is the difference in the frequency of the high frequency Sideband and the superimposed frequency results can then, at least for a subband, to a certain approximation, the reproduce undistorted speech transmitted by the transmitting end.

Um den physikalischen Vorgang dieserTo the physical process of this

Möglichkeit des Abhörens näher zu erläutern, sei auf die zeichnerische Darstellung in den Abb. ι und 2 hingewiesen.The possibility of eavesdropping is explained in more detail on the graphic representation in the Fig. ι and 2 pointed out.

Den einfachsten Fall der Verzerrung, lediglich durch Umkehrung -der Frequenzen, zeigt Abb. 1.The simplest case of distortion, simply by reversing the frequencies, Fig. 1 shows.

ig Es sei unter α ein Tongemisch mit den Frequenzen von M₁ bis M₂ dargestellt, dessen Amplitude von M₁ bis M₂ geradlinig abnehme. Unter Anwendung eines niederfrequenten Überlagerers kann für diese Frequenzen die umgekehrte Verteilung der Amplituden leicht erzielt werden. In b ist dieses Tongemisch mit vertauschten Frequenzen bzw. Amplituden dargestellt. Wird eine Trägerhochfrequenz ω verwendet, so erzielt man durch Modulation mit der verzerrten Niederfrequenz ein Seitenband mit den Großfrequenzen ω + M₁ und ω -j- M₂, wie dies unter c dargestellt ist. Die Differenz dieses Seitenbandes gegenüber der Trägerfrequenz gibt die verzerrte Niederfrequenz. Verwendet man nun zum Empfang ein Schwingaudion, dessen Eigenfrequenz nicht ω, sondern ω + th + ^fl2 ist, so sieht man aus d, daß neben dem starken Differenzton zwischen Trägerwelle ω und der Audionfrequenz W₁ + M₂ + ω auch die Differenz zwischen der Überlagerungsfrequenz und den Frequenzen des Seitenbandes auftritt, die den frequenzmäßig unverzerrten ursprünglichen Ton wie in α angegeben ergibt.ig Let a tone mixture with frequencies from M ₁ to M _{2 be} shown under α , the amplitude of which decreases in a straight line _{from M 1} to M _2. By using a low-frequency superimposer, the reverse distribution of the amplitudes can easily be achieved for these frequencies. In b this tone mixture is shown with interchanged frequencies or amplitudes. If a high frequency carrier ω is used, a sideband with the high frequencies ω + M ₁ and ω -j-M _{2 is} obtained by modulation with the distorted low frequency, as shown under c . The difference between this sideband and the carrier frequency gives the distorted low frequency. If you now use a vibrating audion for reception, the natural frequency of which is not ω, but ω + th + ^fl 2, you can see from d that in addition to the strong difference tone between the carrier wave ω and the audio frequency W ₁ + M ₂ + ω , the difference between the superposition frequency and the frequencies of the sideband occurs, which results in the frequency-wise undistorted original tone as indicated in α.

Ebenso leicht verständlich ist die Möglichkeit unbefugten Abhörens bei reiner Verlagerung des Sprachbandes ohne Umkehrung. Abb. 2 zeigt (in analoger Weise wie Abb. 1 bei a) wieder das Tongemisch, dessen Amplitude beispielsweise von M₁ bis M₂ geradlinig abnehme und das in b auf die Frequenz n\ bis m'„ in an sich bekannter Weise verlagert ist. Dabei sei n'.₂ — n\ = M₂ — M₁. In c erscheint das Tongemisch als Seitenband von ω + m'o des hochfrequenten Trägers ω. Dieses Seitenband kann durch Zusatz der Hilfsüberlagerungsfrequenz ω + n\ — M₁ wieder in den normalen Bereich zurückverlagert, also verständlich gemacht werden. Auch jetzt tritt wieder ein starker Störton, nämlich die Differenz ω + n\ — M₁ — ω = n'_t — M₁ auf, ein Ton, der zwar sehr unangenehm mitten in der Sprache liegen kann, aber, wie die Erfahrung zeigt, das Abhören keineswegs unmöglich macht.Just as easy to understand is the possibility of unauthorized eavesdropping simply by shifting the voice band without reversing it. Fig. 2 shows (in a manner analogous to Fig. 1 at a) again the tone mixture, the amplitude of which, for example, decreases in a straight line _{from M 1} to M ₂ and which in b is shifted to the frequency n \ to m '"in a manner known per se . Where n '. ₂ - n \ = M ₂ - M ₁ . In c, the tone mixture appears as a sideband of ω + m'o of the high-frequency carrier ω. This sideband can be shifted back into the normal range, i.e. made understandable, by adding the auxiliary superimposition frequency ω + n \ - M _1. Now, too, there is a strong interfering tone, namely the difference ω + n \ - M ₁ - ω = n ' _t - M ₁ , a tone that can be very uncomfortable in the middle of speech, but, as experience shows, does not make eavesdropping impossible.

Grundsätzlich genau so liegen die Verhältnisse, wenn die Sprache erst in Teilbänder aufgetrennt wird und wenn dann mit jedem Teilband einzeln die oben dargestellten Verzerrungen vorgenommen werden. Stets wird sich eine hochfrequente Hilfsüberlagerungsfrequenz finden lassen, mit der sich zumindest ein Teilband in die richtige Frequenzlage und Frequenzfolge zurückführen und damit abhörbar machen läßt. Hohe Ansprüche an Geheimhaltung lassen aber die Abhörmöglichkeit auch nur eines Teilbandes unerwünscht erscheinen.Basically the same is the case when the language is first divided into sub-bands is separated and if then with each subband individually the distortions shown above be made. There will always be a high-frequency auxiliary superimposition frequency can be found with which at least one sub-band can be returned to the correct frequency position and frequency sequence and can thus be intercepted. High demands on secrecy, however, leave the possibility of eavesdropping on only one part of the band appear undesirable.

Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, die durch Verwendung eines Überlagererempfängers gegebene unbefugte Abhörmöglichkeit zu verhindern. Zu diesem Zweck wird die Trägerhochfrequenz des Senders nicht konstant behalten, sondern regelmäßig oder unregelmäßig verändert. Hierdurch wird ein doppelter Effekt erzielt: Erstens ist die für das unbefugte Abhören notwendige präzise Einstellung eines hochfrequenten Überlagerers nicht mehr möglich; zweitens wird der, wie oben gezeigt, stets auftretende starke Differenzton zwischen Träger und Überlagerer zu einem in der Frequenz schwankenden und dadurch in seiner Störwirkung beträchtlich gesteigerten Heul- go ton.The present invention now consists in that through the use of a superimposed receiver to prevent unauthorized eavesdropping. For this purpose, the radio frequency of the transmitter is used not kept constant, but changed regularly or irregularly. Through this a double effect is achieved: firstly, the precise setting of a high frequency, which is necessary for unauthorized eavesdropping, is achieved Overlay no longer possible; secondly, as shown above, there is always a strong difference tone between carriers and superimposers to a howling that fluctuates in frequency and is therefore considerably increased in its disruptive effect volume.

Das neue Verfahren für Geheimtelephonie besteht demnach in der Kombination zweier Mittel: Erstens in der niederfrequenten Verzerrung der zu übertragenden Sprache und zweitens in einer absichtlichen Variation der Frequenz der zur Übertragung dienenden hochfrequenten Schwingungen. Die Variation der Hochfrequenz muß natürlich in einem Bereich erfolgen, der den Überlagerungsempfang unmöglich macht und eine genügend starke Heulwirkung erreicht. Es genügen also praktisch. Schwankungen, im Bereich des Sprachseitenbandes; ist die Sprache sowieso schon in Teilbänder zerlegt, besteht also nur noch die Gefahr, daß lediglich ein Teilband unbefugt abgehört wird, so reduziert sich die notwendige Breite der Trägerfrequenzschwankung auf die Größenanordnung der Frequenzbreite des Teilbandes. Der Rhythmus dieser Frequenzschwankungen kann recht langsam sein, da schon bei ganz langsamen Schwankungsfrequenzen (etwa unter iner Schwingung pro Sekunde) ein Arbeiten mit Überlagerer unmöglich wird. Die Langsamkeit der Frequenzschwankungen ist gerade ein Kennzeichen der Erfindung, da nur bei langsamen Schwankungen keine Änderungen der Sprache nach Art der Wobbeieffekte entstehen und da ferner dann die Möglichkeit besteht, durch normale Gleichrichtung am Empfänger die niederfrequente Modulations-The new method for secret telephony therefore consists of a combination of two Medium: First, in the low-frequency distortion of the speech to be transmitted and second, in an intentional variation of the frequency of the transmission used high frequency vibrations. The variation of the high frequency must of course in one Area that makes heterodyne reception impossible and sufficient strong howling effect achieved. So practically enough. Fluctuations, in the area of the speech sideband; the language is already broken down into sub-bands anyway thus only the risk that only a partial tape is eavesdropped on without authorization is reduced in this way the necessary width of the carrier frequency fluctuation on the order of magnitude of the frequency width of the sub-band. Of the The rhythm of these frequency fluctuations can be quite slow, since they are already very slow Fluctuation frequencies (about under one oscillation per second) working with superimposers becomes impossible. The slowness the frequency fluctuations is precisely a characteristic of the invention, since only with slow fluctuations no changes the language according to the type of wobble effects arise and then there is also the possibility consists, through normal rectification at the receiver, the low-frequency modulation

frequenz, so wie sie auf den Sender gegeben wurde, wieder herzustellen. Dabei kann jeder Audion- oder Detektorempfänger in bekannter Weise verwendet werden; Empfänger mit Filterwirkung (z. B. Zwischenfrequenzempfänger) müssen dann lediglich eine um den Betrag der Frequenzschwankung breitere Durchlaßkurve besitzen. Eine zur Senderschwankung etwa synchron arbeitende Einrichtung am befugten Empfänger ist aber nicht notwendig.frequency as it was given to the transmitter. Here can any audio or detector receiver can be used in a known manner; recipient with a filter effect (e.g. intermediate frequency receiver) then only need one to the amount of frequency fluctuation have a wider transmission curve. One about the station fluctuation but is approximately synchronously working device at the authorized recipient unnecessary.

Um das unbefugte Abhören noch mehr zu erschweren, ist es gemäß der Erfindung ratsam,; die Schwankungen der Hochfrequenz nicht periodisch, sondern irgendwie unregelmäßig vorzunehmen.In order to make unauthorized eavesdropping even more difficult, it is advisable according to the invention to; the fluctuations in the high frequency are not periodic, but somehow irregular to undertake.

Die Anordnung, die zur Ausübung des Verfahrens erfindungsgemäß verwendet wird, enthält auf der Sendeseite die an sich bekannten und bei den aus Umkehr oder Verlagerung oder aus der Kombination von Umkehr und Verlagerung des Sprachbandes bzw. der Teile des Sprachbandes bestehenden, bereits bekannten Geheimtelephonieverfahren verwandten Mittel zur Verschlüsselung des Klartextes, wie z. B. niederfrequente überlagerer, Filter u. dgl., und ferner eine Vorrichtung, welche die Frequenzschwankungen der Trägerwelle bewirkt. Derartige Vorrichtungen sind ja auch aus der Hochfrequenzpraxis bekannt; sie können z. B. in der Hinzufügung eines zusätzlichen Abstimmelementes (eines Kondensators oder einer Spule) zu den frequenzbestimmenden Elementen des taktgebenden Schwingungskreises bestehen, wobei der Scheinwiderstand (Kapazität oder Selbstinduktion) dieser Zusatzelemente z. B. auf mechanische Weise während des Betriebes verändert wird. Ebenso könnte eine elektrische Änderung, z. B. Änderung einer Zusatzselbstinduktion, durch schwankende Vormagnetisierung des Eisenkernes vorgenommen werden.The arrangement that is used according to the invention to carry out the method, contains on the transmission side the known per se and those from reversal or relocation or from the combination of reversing and relocating the voice band or parts of the voice band that already exist known secret telephony methods for encrypting the Plain text, such as B. low-frequency superimposed filters, etc., and also a device which causes the frequency fluctuations of the carrier wave. Such devices are also known from high-frequency practice; you can z. B. in the addition of an additional tuning element (a capacitor or a coil) to the frequency-determining elements of the clock-generating oscillating circuit exist, the impedance (Capacity or self-induction) of these additional elements z. B. in a mechanical way is changed during operation. Likewise, an electrical change, e.g. B. Change in additional self-induction due to fluctuating premagnetization of the iron core be made.

Eine beispielsweise Schaltung einer Sender-An example circuit of a transmitter

♦5 anordnung gemäß der Erfindung ist schematisch in Abb. 3 dargestellt. Die im Mikrophon α erzeugten Sprechströme laufen über eine Verschlüsselungseinrichtung b, die in an sich bekannter Weise eine Verzerrung des Sprachbandes in der oben beschriebenen Art bewirkt. Die verschlüsselte Sprache moduliert nun über den Sprachtransformator c den Hochfrequenzgenerator d nach der Abbildung beispielsweise in Gitterspannungsmodulationsschaltung. Ebenso könnte jede andere lineare Modulationsart angeordnet sein. Mit dem Zwischenkreis des Senders ist die Antenne e gekoppelt. Dem die Frequenz mitbestimmenden Zwischenkreiskondensator/ ist eine variable Zusatzkapazität parallel geschaltet. Nach der Abbildung ist diese Zusatzkapazität ein Drehkondensator, der durch den Motor h in Rotation versetzt wird. Dabei ergeben sich die oben beschriebenen, zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Schwankungen der Hochfrequenz. Für eine Frequenzschwankung in unperiodischem Rhythmus müßte der Drehteil des Variationskondensators in an sich bekannter Weise mit vielen Zähnen versehen sein, die in ungleichem Abstand voneinander stehen und eine untereinander ungleiche Kapazitätsänderungswirkung erzeugen.♦ 5 arrangement according to the invention is shown schematically in FIG. The speech streams generated in the microphone α run through an encryption device b which, in a manner known per se, causes a distortion of the voice band in the manner described above. The encrypted speech now modulates the high-frequency generator d via the speech transformer c according to the illustration, for example in a grid voltage modulation circuit. Any other type of linear modulation could also be arranged. The antenna e is coupled to the intermediate circuit of the transmitter. A variable additional capacitance is connected in parallel to the intermediate circuit capacitor, which also determines the frequency. According to the figure, this additional capacitance is a variable capacitor that is set in rotation by the motor h. This results in the above-described fluctuations in the high frequency that are necessary to implement the method according to the invention. For a frequency fluctuation in a non-periodic rhythm, the rotating part of the variation capacitor would have to be provided in a manner known per se with many teeth which are at an unequal distance from one another and produce an unequal capacitance change effect.

Andere Schaltanordnungen sind nach dem obigen und an sich bekannten Verfahren leicht angebbar.Other switching arrangements are based on the above and per se known method easily specified.

Claims

Patent claims:

1. Method for secret telephony by means of high-frequency vibrations, thereby characterized that on the transmission side both a distortion of the to be transmitted Low frequency in a manner known per se, such as. B. Division or Reversal of the frequency band is made, and that also the high frequency used for transmission Vibration is varied in frequency during transmission.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that means are provided on the transmission side to distort the low frequency to be transmitted to achieve such. B. Filters and superimposers, and that also a device is available, which changes the carrier frequency during operation.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the change the Hochfreqenz an additional tuning element is used, which with a constant tuning element of a frequency-determining circle is connected and through its periodically regular or irregular changes that cause frequency fluctuations.

1 sheet of drawings