DE577155C - Telegrafenanlage mit Gleichstrom- oder Traegerfrequenzbetrieb - Google Patents

Description

Man hat für Telegrafenanlagen zur Nachrichtenübermittlung Anordnungen benutzt, bei denen ein Frequenzband von ο bis zur Größe der Telegrafierfrequenz zur Übermittlung der Nachrichten verwendet wurde. Es ist auch weiterhin schon vorgeschlagen worden, dieses für die Nachrichtenübertragung benutzte Frequenzband schmaler zu machen, wobei als obere Grenze dieses Frequenzbandes die TeIegrafierfrequenz selbst benutzt wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nähere Angaben über eine Telegrafenanlage mit Gleichstrom- oder Trägerfrequenzbetrieb gemacht, bei der das zur Nachrichtenübermittlung benutzte Frequenzband eine ganz bestimmte, von der Telegrafierfrequenz und der Zeitdauer des einzelnen Signalelements abhängige Breite besitzt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung sollen die Frequenzen der ao unerwünschten und Störungen verursachenden Seitenbänder unterdrückt werden.

Zur Vereinfachung der theoretischen Ableitung der entsprechenden Formel werden in der nachfolgenden Beschreibung die folgenden Ausdrücke eingeführt:

Eine sogenannte Nachrichteneinheit (z. B. ein Buchstabe oder ein anderes Zeichen) setzt sich aus einer Anzahl (z. B. N) von Zeichenelementen, die sich über eine Gesamtzeit von T-Sekunden erstrecken, zusammen.

Als Zeichenelement wird dabei derjenige

Spannungs- oder Stromzustand verstanden, der eine bestimmte Zeit lang, d. h. während der Dauer einer Zeiteinheit, anhält. Da bei der Anordnung gemäß der Erfindung alle Zeiteinheiten gleiche Dauer besitzen und die Nachrichteneinheit N Signalelemente innerhalb einer Gesamtzeit von T Sekunden enthält, so ergibt sich für eine Zeiteinheit der Wert von TjN-Sekunden. 4<>

Die Telegrafierfrequenz ergibt sich als eine Frequenz von dem Werte N/2 T Hertz, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Telegrafiergeschwindigkeit, gemessen in Bauds, gleich dem doppelten Wert der Telegrafierfrequenz ist.

Es wird weiterhin zur Vereinfachung der Rechnung die Größe Nt eingeführt, die folgende Bedeutung hat: Wird ein einzelnes Signalelement übertragen, so beträgt die Gesamtzeit vom Beginn des empfangenen Signals bis zu dem Augenblick, wo der Stromwert im wesentlichen vernachlässigt werden kann, d. h. die Zeit eines Signalelements einschließlich der Ein- und Ausschwingvorgänge, Nt Zeiteinheiten. Als Signalfrequenzen sind weiterhin die Frequenzen zu verstehen, die durch den mit Hilfe einer Gleichstromquelle angetriebenen Sender erzeugt werden.

Jedes einzelne Zeichen von rechteckiger Form kann man sich aus einer großen Zahl verschiedener Frequenzen zusammengesetzt denken, die alle zusammen als das Frequenzspektrum dieses Zeichens angesprochen werden können.

Das Wesen der Erfindung und andere Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen klarer hervor.

Die Abb. 1, 2, 3, 4 dienen dazu, die der Erfindung zugrunde liegende Theorie zu erläutern.

Abb. 5 zeigt in gedrängter Form ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Abb. 6 und 7 stellen andere ähnliche Ausführungsformen dar.

Abb. 8 zeigt die für gewisse Siebketten erforderlichen Kennlinien.

Ehemals war man der Meinung, daß zur Übertragung einer formvollendeten Nachricht das Frequenzband in dem Bereich von ο bis s Hertz erforderlich ist, wo s die Telegrafierfrequenz bedeutet. Es wird nunmehr gezeigt, daß man unter gewissen Bedingungen ein derart weites Frequenzband nicht zu übertragen braucht.

An Hand der Abb. 1 soll nun der Ausdruck E(t) betrachtet werden, der durch folgende 65 Gleichung gegeben ist:

E(t) =0, t<t_lt

= £, t₁<t<h> = 0, t>t₂.

Dieses kann in Form eines Fourierschen Integrals dargestellt werden:

wo

+ oo E (α) cos q (a — t) da = \cp (q) dq,

(k-h)

E(t) =^
E (cc) cos q (a — t) da ~ — sin q — ~ cos q \t

— OO

20 Setzt man t₂ — ^₁ = TfN (d.h. eine Zeiteinheit), dann wird (i)

cc

E(i) = |— sin (?r/2iV) cos? \t — h±hL\ i_q.

(3)

Gleichung (3) zeigt, daß man hier ein kontinuierliches Frequenzspektrum hat von der Amplitude

S(q) = (zE/nq) sin (qT/₂N) (4)

mit einer Frequenz qJ2 π = f und einer Phasenkonstante

(k +

(5) ■

Der Wert von S (q) ist als Funktion der Frequenz in Abb. 2 gezeigt.

Es soll nunmehr der Wert von S (q) in verschiedenen Zeitaugenblicken geprüft werden, wobei daran erinnert wird, daß N/q T = s ist, S(q) =0 bei q = 2¹MTiN/T mit Ausnahme, wenn m — 0 entsprechend dem Werte f — m N/T = 2ms.

S (q) erreicht seinen größten Wert unmittelbar vor dem Wert (2m + 1) s, wobei «φα S(o) =E T JnN = E/2 ms,

S(s) = (E /ans) —,
η

S (3S) =

S(5s) = (Efens)' — usw. 5π

Nehmen wir an, daß ein Signal, wie in Abb. 3 gezeichnet, durch folgende Gleichungen gegeben ist:

E(t) =0, t<o,

= a₂, T/N<t<2T/N,

φ a_N, (N-1) T/N <t<T. ■

Durch die Überlagerung von Signalen, wie sie 105 durch (3) gegeben sind, erhält man

E(t) = (2/π) (i/2) sin (qTJ2N) V a_m cosq · [i — (m —1/2) TjN]

(6) 110

= {A (q) cos qt + B (q) sin qf] dq,

wo A(q) = sin (qT/zN)

\a_m cos q-(m —1/2) T/N],

(7)

2 ^N

B(q) = — sin (qT/zN) JT fesin q ■ (m—1/2) TfN].

" ΪΗ =rr I

Die ersten Faktoren in beiden Ausdrücken von (7) sind mit 5 (q), wie in (4) gegeben, identisch und bilden den Formfaktor für die Gleichstromwelle. Die zweiten Faktoren in den Aus- 120 drücken sind die Unterscheidungsfaktoren und verkörpern die, durch die Signale übertragene

Nachricht. Der Formfaktor kann beliebig sein, solange er bekannt ist, und verschwindet bei einer Frequenz, in der man die Unterscheidungsfaktoren kennenlernen will. Die Unterscheidungsfaktoren sind folgende:

JV

C(S) = 2 [a_mcosq(m—τ/2) T/N],

(8)

JV *■ '

S(q) = "X [a_msinq (m —1/2) T/N].

m — ι

Es sei daran erinnert, daß die Telegrafiergeschwindigkeit gegeben ist durch

s=N/2T.

(9)

Man ersieht, daß C (q) und 5 (q) in den Frequenzbändern von der Breite s, welche durch ungleiche oder gleiche Vielfache von s begrenzt wird, wiederholt werden. Es ist deshalb nicht erforderlich, ein breiteres Band als dieses zu übertragen, aber andererseits ist es theoretisch nicht nötig, ein derart breites Band auszusenden, weil Gleichung (6) unendlich viele Frequenzen in einem begrenzten, jedoch engen Bande enthält. Es würde genügen, ein Band so eng, wie wir es wünschen, auszusenden, und ein derartiges Band würde uns die formvollendete Nachricht übermitteln. Hierbei treten zwei Nachteile auf: erstens ist es schwierig, aus einer Welle von so engem Frequenzbereich die darin enthaltene Nachricht herauszuziehen, zweitens stören die vorhergehenden und nachfolgenden Signale das wahrzunehmende Signal. Die Wirkung der vorhergehenden und nachfolgenden Signale besteht darin, das Spektrum in der Nähe gewisser Frequenzen zu vereinigen. Die unangenehmste Störung tritt auf, wenn die vorhergehenden und nachfolgenden Signale mit dem mittleren Signal übereinstimmen. In diesem Falle findet die Vereinigung in denjenigen Frequenzen vollkommen statt, wie sie durch die Frequenzen der Fourierschen Reihen dargestellt werden. Überall sonst fällt die Amplitude auf den Nullwert.

In diesem Falle muß man ein endliches Frequenzband von einer gewissen Mindestbreite in einem besonderen Teil des Frequenzspektrums annehmen.

Die vorhergehende Theorie befaßt sich mit dem unendlichen Frequenzspektrum, welches durch einen einzelnen Signalimpuls, wie in Abb. ι dargestellt, erzeugt wird. Es ist unmöglich, mit einer unendlichen Anzahl von Gleichungen zu arbeiten; deshalb zieht man es vor, sich mit einem Signal zu beschäftigen, welches die Einschwing- und Ausschwingvorgänge unberücksichtigt läßt.

Es soll nun gezeigt werden, wie man das Problem der Einschwingvorgänge auf das Problem des Signals in eingeschwungenem Zustande überträgt.

Es ist angenommen worden, daß nach dem Verlauf von N_t Zeiteinheiten, vom Beginn des empfangenen Signals an gerechnet, der Strom im wesentlichen zu vernachlässigen ist. Wenn man das zu einer beliebigen Zeiteinheit auf-"tretende Signal betrachten will, so kann man annehmen, daß alle Signale, welche in Nt oder mehr Zeiteinheiten vor ihm ausgesandt sind, keine störende Wirkung darauf ausüben. Deshalb können diese früheren Signale beliebig ersetzt werden. Sie können so gewählt werden, daß sie mit den Zeichen in den Nt Zeiteinheiten übereinstimmen, welche unmittelbar vor dem betrachteten Signal, welches unendlich oft wiederholt wird, liegen. So kommt es, daß man nur ein Signal von Nt Elementen, welches unendlich wiederholt wird, zu betrachten braucht.

Wenn das Signal, welches dem in Abb. 3 dargestellten ähnlich ist, aber eine Dauer von Nt Zeiteinheiten hat, unendlich oft von der Zeit i = — 00 bis t = -f- 00 wiederholt wird, so kann man die Funktion E (t) durch eine Fourier sehe Reihe darstellen, deren Koeffizienten auf gewöhnlichem Wege gefunden werden können.

Man findet, daß

E(t) = 1/2 A₀ + ]>) A_n cos (2πηί/Τ) + B_n sin (2πκΙ/Τ),

B= I

wo A_n — jB_n = F(n)Jß_n — JS_n),

wo / = γ— ι F(n) = 2Νι/πη sin (ηπ/Nt),

N_t

C_n = (τ/Ni) ^V a_m · cos (2m — 1) ηπ/Nt,

WZ=I

S_n — (τ/Nt) 2 a_msin (2m — 1) ηπ/Nt.

Mi=I (10)

Die der Größe η entsprechende Frequenz ist

f(n) = n/T = 2ns/Nt, ■ deshalb ist auch η ₌M&L_m (12)

F(n) ist der Formfaktor und hat dieselbe Bedeutung wie für das nicht wiederholte Signal, mit dem Unterschied, daß hier F(n) nur für besondere Frequenzen 2s/Ni, 4.s/N_t, 6s/N_t usw. vorhanden ist, während, er vorher für alle

Frequenzen mit Ausnahme der Frequenzen 2s, 4S, 6s existiert. Es ist deshalb so, als ob das kontinuierliche Spektrum des nicht wiederholten Signals in bestimmten Frequenzen vereinigt wird, an allen anderen Stellen aber auf den Wert ο gesunken ist. Es bleibt weiterhin noch zu beachten, welche von diesen Frequenzen benötigt werden, um das Signal eindeutig zu übertragen. Zu diesem Zweck soll ein Folgesignal betrachtet werden, wenn N₁ ungerade ist, z. B. 5 oder s = 2¹I₂ Perioden.

Aus den Gleichungen (ii) und (12) ersieht man, daß F (n) = (zNt/n) sin (n/Nt) und in Frequenzen auftritt, die durch f(n) = 2nsJNt gegeben sind. Deshalb nimmt für Nt = 5, die Größe f(n) die Werte 2^s/5, 4^/5, 6^s/5, 8*/5 usw. an. So ergibt sich, daß die Frequenzen s, 3 s,

5 s nicht auftreten, was auch immer der

Formfaktor für einen Wert gehabt hat. Da der Formfaktor für eine Welle von rechteckiger Form in den Frequenzen 2 s, 4s, 6 s verschwindet, so sind diese Frequenzen ebenfalls nicht vorhanden. Der Unterscheidungsfaktor ist durch C_n —JS_n gegeben,

wo C_n ~ 1/3 a₁ cos {ηπ/ζ) + «₂ cos (3»π/5) + «₃ cos (5«π/5)

+ «₄ cos (7«π/5) + «5 ^cos (9^ηπΐ5) und S₁₁ = 1/5 a₁ sin (κ π/5) + a₂ sin (3 «π/5) + «₃ sin (5«π/5)

+ Ci₁ sin (7»π/5) + a_B sin (9«π/5). Hieraus folgt, daß

C_n +5 = — C_n,

C₀ — Ci₁ + a₂ + «₃ -f «₄ -j- a₅ — — C₅, 1

C₁ = Ci₁ cos (π/5) — Ci₂ cos (3 π/5) — «₃ — «₄ cos (2 π/5) + «₅ cos (π/5) = — C₄, C₂ = O₁ cos (2 π/5) — a₂ cos (π/5) + «₃ — «₄ cos (π/5) + «₅ cos (2 π/5) = — C₃,

5₀ — ο = S₅,

5₁ = O₁ sin (π/5) + «₂ sin (2π/5) — α₄ sin (2π/5) — a₅ sin (2π/5) = S₄,

5₂ == Ci₁ sin (2 π/5) — Ct₂ sin (π/5) + α₄ sin (π/5) — a₅ sin (2 π/5) = S₃.

(13)

Da der Formfaktor in den Frequenzen 2 s, 4s, 6s usw., d. h. bei « == 5, 10, 15 usw., verschwindet, kann man Σα von keiner Frequenz außer der Nullfrequenz bestimmen. Auch sieht man, daß die einzigen anderen unabhängigen Funktionen der «-Werte die Größen S₁, S₂, C₁ und C₂ sind, welche in verschiedenen Frequenzen gefunden werden können, wie sie durch Gleichung (14) gegeben sind. Wenn man daher nicht die Nullfrequenz aussendet, hat man nicht die genügende Anzahl von Gleichungen, um die 5 «-Werte zu bestimmen. Dieses kommt bei den gewöhnlichen Gleichstromtelegrafen vor. Aber bei den gewöhnlichen Doppelstromsystemen sind die «-Werte bekanntlich je einer der beiden Stromwerte. Diese Nachrichtenart braucht kein Frequenzspektrum zum Übertragen, und' von diesem Gesichtpunkt soll deshalb noch einmal die Gleichung im Lichte dieser Tatsache betrachtet werden.

Die einzigen unabhängigen Funktionen der «-Werte sind C₀, C₁, C₂, S₁, S₂. Die Größe C₀ ist insofern bemerkenswert, als sie niemals wieder erscheint, denn sie könnte nur auftreten, wenn η = 5, ίο, 15 ... ist, dann aber verschwindet der Formfaktor. Die Größe C₀ enthält die Summe der «-Werte. Die Größen C₁, C₂, S₁, S₂ treten wieder^ auf entsprechend der in obiger Gleichung (14) niedergelegten Gesetzmäßigkeit. Sie besitzen die Eigentümlichkeit, daß sie unverändert bleiben, wenn die «-Werte je um dieselbe konstante Größe zunehmen.

Bei der Anwendung der vier Gleichungen, die durch C₁, C₂, S₁ und S₂ gegeben sind, ersetzt man den Wert O₁ durch a\, a\ usw. und fügt eine Entscheidungsgleichung hinzu:

a\+a\+ a\ + a\ + a\ — 0

und ermittelt hieraus die «!-Werte.

Die Werte von O₁, a₂, a_s usw. sind offenbar ^al + ϊ/5 C₀, a\ + 1/5 C₀ usw., denn erstens werden die Gleichungen C₁, C₂, S₁, S₂ befriedigt, da die «!-Werte in ihnen durch einen konstanten Betrag ohne Änderung ihrer Werte zunehmen können, und zweitens

(a\ + 1/5 C₀) + (al + 1/5 C₀)

= Σα¹ + C₀ = C₀,

da Σα¹ = ο gesetzt wurde.

Wendet man die Gleichungen C₁, C₂, S₁, S₂ und die Entscheidungsgleichung Σα¹ = ο an, so erhält man die Werte für die «-Werte mit Ausnahme einer Konstanten. Man könnte Σα¹ = K setzen und würde dann die Werte erhalten, die um die Konstante 1/5 (C₀-K) kleiner werden. Wenn beispielsweise die «-Werte + 1, +1, +1, — i, — ι wären, dann wurden die Gleichungen C₁, C₂, S₁ und S₂ und Σα¹ — ο aller «-Werte ergeben, nämlich 4/5, 4/5, 4/5, -6/5, -6/5.

Bei einem Doppelstromsystem kommt es darauf an, daß man den Unterschied zwischen den aufeinanderfolgenden «-Werten kennt, ob

sie gleich oder ungleich auf Grund der gegebenen Bedingungen sind. Aus oben angeführtem Zahlenbeispiel ergibt, sich, daß die Differenz zwischen den aufeinanderfolgenden «-Werten des absoluten Signals, d. h. -f- i, + i, + i, — i, — i, den Wert o, o, 2, 0 hat; diese Unterschiedswerte sind selbstverständlich dieselben wie die Differenzen zwischen den aufeinanderfolgenden «-Werten des Signals 4/5, 4/5, 4/5, — 6/5, — 6/5. Nimmt man deshalb an, daß ein Empfangsapparat gebaut werden könnte, der infolge des Wechsels der «-Werte anspricht, so ist klar, daß man nur die beiden in den Gleichungen C₁, C₂, S₁, S₂ vorkommenden Frequenzen zu übertragen braucht. Ein derartiges Empfangsgerät kann beispielsweise ein Siphonrekorder oder ein Oszillograph sein.

In diesem angeführten Beispiel erfüllen die Werte der Frequenzen 275 und 475 oder 675 und 875 oder 2—275 und 2—475 oder im allgemeinen (2^ + 2/5) s und (2r + 6/5)s und (2r + 8/5) s, wie in Abb. 4 dargestellt, die Gleichung. Diese entsprechen den Werten η = ι und 2, 3 und 4, 6 und 7 ($r -f- 1) und (5r + 2), [5? + 3) und (57- + 4).

Daraus geht hervor, daß es genügen würde, ein Band von folgender Breite zu übertragen:

[—s bis —si oder {—s bis —si oder 12?" +-Is 15 SJ \S SJ \ S)

bis 12^+ — Js oder Izr -\—Js bis Izr -)—Js,

wo r eine ganze Zahl bedeutet.
Es sei bemerkt, daß es nicht genügt, irgend zwei ähnliche beieinander liegende Frequenzen zu übertragen, z. B. die Frequenzen 475, 675 entsprechend den Werten η = 2 und η = 3; da sie denselben Unterscheidungsfaktor haben, so sind nicht genügend unabhängige Funktionen für die «-Werte vorhanden, um die «-Werte ' zu bestimmen.

Eine weitere Betrachtung zeigt jedoch, daß eine besondere Eigentümlichkeit der Frequenz des dem ungeraden Vielfachen von s näher liegenden Bandes die Bandbreite verändert, die im allgemeinen dazu erforderlich ist, die formvollendete, in einer Aufeinanderfolge von Signalen enthaltene Nachricht zu übertragen. Diese Eigentümlichkeit soll im folgenden erklärt werden:

Wenn ein Signal von N Einheiten unendlich oft wiederholt wird, so kann das oben entwickelte Verfahren für das Signal des eingeschwungenen Zustandes angewandt werden.

Man findet dann, daß das erforderliche Frequenzband außer von N auch noch davon abhängt, ob N gerade oder ungerade ist. Wenn N ungerade ist, so tritt die Frequenz s nicht auf, wie für den Fall N = Nt = 5 gezeigt worden ist. Wenn N gerade ist,' so tritt die Frequenz s auf. Analog dem Fall N = 5 kann gezeigt werden, daß, wenn N = 4 ist, die Bandbreite den Wert hat s/2 bis s, für N — 5 den Wert 2 75 bis 475. für N = 6 den Wert s/3 bis s, für N = 7 den Wert 2 77 bis 677 usw. Man kann leicht erkennen, daß, wenn N unbegrenzt groß wird, die Bandbreite dem Wert ο bis s zustrebt, unabhängig davon, ob N gerade oder ungerade ist.

Der wichtigste Punkt hierbei ist, daß, wenn man das unterste Band, welches die Nachricht überträgt, betrachtet, die untere Frequenz des ' erforderlichen Bandes beständig abnimmt, während N zunimmt, die obere Frequenz dagegen in der Nähe des Wertes s liegt, wobei mit den zunehmenden Integralwerten von N die Abweichung von s abnimmt. Ähnliche Betrachtungen kann man bei allen anderen Bändern anstellen.

Auf diese Weise kommt man dazu, für das unterste Frequenzband den wichtigen Satz auszusprechen,, daß die obere Frequenz des erforderlichen Seitenbandes den Wert s hat und die untere erforderliche Frequenz ganz abhängig ist von der Zeit, gemessen in Zeiteinheiten, die sich über den ganzen Bereich des Signalelementes mitsamt seinem Ein- und Ausschwingvorgang erstreckt, d. h. über den WertiV/.

Bei Laboratoriumsversuchen hat man festgestellt, daß für alle praktischen Zwecke ein Signalelement mit den Ein- und Ausschwingvorgängen in einer Zeit gegeben werden könnte, welche den fünf Zeiteinheiten entspricht. Daher hatte die untere Grenze des betrachteten Frequenzbandes den Wert 275·

Wenn beispielsweise diese Zeit sich über sechs Signalelemente erstrecken würde, würde die untere Grenze den Wert (2/6)s (= s/3) haben. Das erforderliche Band liegt deshalb zwischen den Werten 2s/2V"t bis s.

Abb. 5 zeigt ein Gleichstromsystem in gedrängter Übersicht. Der Gleichstromsender DCT₁ arbeitet mit einer Telegrafierfrequenz von S₁ und benutzt ein Band von der durch das

Filter BPF₁ ausgesiebten Breite ~~ bis S₁.

Der Sender DCT₃ arbeitet mit derselben Telegrafierfrequenz, benutzt aber ein Band von der Breite 2S₁ -\-zsJNt bis 3S₁. Alle übrigen ungeraden Kanäle benutzen die Telegrafier- "» frequenz S₁ und entsprechende Bandbreiten 2S₁ besonders.

Der Gleichstromsender DCT₂ und alle geraden Kanäle arbeiten mit einer anderen Telegrafierfrequenz S₂, welche größer ist als S₁, um zu verhindern, daß die Ränder der Frequenzbänder zusammenfallen, d. h. wenn S₁ — S₂ = s, so wurden die Kanäle 1 und 2 in der Frequenz s zusammenfallen, was zu einer Störung und Verzerrung der Nachricht führen würde.

Gegebenenfalls schließen sich gerade bei dieser Differenz zwischen S₁ und s_g, sobald mehr

Kanäle in Benutzung genommen werden, di aufeinanderfolgenden ungeraden und geraden Kanäle enger zusammen und überlappen sich schließlich.

Es ist festgestellt, daß bei einem Sechswegesystem, welches die in der Praxis üblichen Siebketten verwandte, das Verhältnis der Werte bis s₂ ungefähr den Wert 23/27 hat, um zu verhindern, daß die Abstände der einzelnen Kanäle zu nahe beieinander liegen.

Der Weg 1 von dem Sender DCT₁ nach dem Empfänger R₁ entspricht mehr oder weniger dem Weg eines gewöhnlichen Gleichstromtelegrafen, nur mit dem Unterschied, daß die Frequenzen unterhalb des Wertes Zs₁JNt nicht zum Senden benötigt werden. Obwohl die anderen Kanäle mittels Gleichstromsenders betrieben werden, so ähneln sie doch mehr den Wegen eines mit Trägerfrequenz betriebenen Telegrafen. Hieraus ergibt sich eine Ersparnis insofern, als nur ein Modulator benötigt wird, um diese Kanäle zu betreiben, während in der gewöhnlichen Trägerfrequenztelegrafie jeder Kanal in der Sendestelle einen Modulator benötigt.

Es werden jedoch frequenzändernde Einrichtungen, z. B. Demodulatoren D₂ und D₃ usw. in den Kanälen 2, 3 usw. an der Empfangsstelle, wie gezeigt, benötigt. Die Entzerrerketten CN₁, CN₁,, CN₃ regeln die Dämpfung und die Phasenverschiebung der Empfangswelle in bekannter Weise.

Aus der obigen Auseinandersetzung hat sich ergeben, daß das Wesentliche in dem Spannungsunterschied der aufeinanderfolgenden Signalelemente und nicht in den Absolutwerten der Spannung liegt. Dieses trifft für Anlagen sowohl mit Doppelstrom- als auch mit Trägerfrequenzbetrieb hinreichend zu, da die jeder Zeiteinheit zugeteilte Spannung bekannt ist insofern, als sie den Wert + 1 oder — 1 hat bzw. die Trägerfrequenz an- oder abgeschaltet wird. Dies führt zu der Erkenntnis einiger weiterer Übertragungsbedingungen.

Es kann gezeigt werden, daß, wenn eine Wechselstromquelle an die Leitung angelegt und dann wieder abgeschaltet wird in derselben Weise wie eine Gleichstromquelle, der Formfaktor der sich ergebenden Welle, falls die Wechselstromquelle eine genügend hohe Frequenz hergibt, derselbe ist wie der Formfaktor für den Gleichstrom, wobei er in dem Frequenzspektrum nach rechts um einen Betrag verlagert wird, der gleich ist der Frequenz der Wechselstromquelle. Deshalb ist die Zerlegung des Gleichstromzeichens auch hierauf anwendbar. Wenn die Trägerfrequenz gegenüber der Telegrafierfrequenz nicht hoch genug ist, so ist der Formfaktor nicht derselbe wie für Gleichstrom, aber die Unterscheidungsfaktoren bleiben dieselben, und die Theorie hinsichtlich der Bandbreite, die zur Übertragung einer formvollendeten Nachricht erforderlich ist, ergibt sich in derselben Weise. Daher ist es, sobald die erforderliche unterste Frequenz von der Trägerfrequenz um einen endlichen Betrag verlagert wird, nunmehr möglich, das Frequenzspektrum des einzelnen Seitenbandes auszuwählen; diese Bandbreite ist ebenso groß wie für den Gleichstrombetrieb, d. h. sie hat den Wert asJNt bis s mit dem Unterschied, daß es in einem Teil des Frequenzspektrums liegt, der von der Trägerfrequenz abhängig ist.

Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung. Anstatt daß die Frequenzen über die Wege i, 2, 3 usw. unmittelbar auf die Leitung gelangen, können sie zu einem Modulator einer bestimmten Trägerfrequenz fc gebracht und dann in dem Frequenzspektrum durch eine Frequenz fc geändert werden. Es ist nun verhältnismäßig leicht, ein einzelnes Seitenband für jeden Kanal auszusenden, weil die Nachricht tragenden Bänder von der Trägerfrequenz, die auf diese Weise leicht unterdrückt werden kann, getrennt werden. In Abb. 6 ist angenommen, daß das obere Seitenband zu übertragen ist, und der Gleichstromsender DCT schickt die Signale zu dem Filter BPF_a, welches ein Band von der entsprechenden Breite 2 s/Nt bis s aussiebt. Dieses Band gelangt zu dem Modulator M, der mit einer Trägerfrequenz fc gespeist wird. Das Filter BPF _b siebt ein Seitenband fc -\-2s/Ni bis fc-{-s aus und überträgt es auf die Leitung L. Hinter dem Empfänger gelangt das ankommende Frequenzband über ein ähnliches Filter BPF_c, wobei das Band in dem mit einer Frequenz fc gespeisten Demodulator DM demoduliert wird. Hinter dem Demodulator gelangt das Band zu einem Filter BPFd, welches das gewünschte Band von der Breite zsjNt bis s aussiebt, wobei es nach dem Durchgang durch die Entzerrungskette CiV zu dem Empfänger R gelangt.

Ein Verfahren, welches besser ist als das in Abb. 6 erläuterte, besteht darin, die Trägerwelle unmittelbar vom Signal modulieren zu lassen und darauf das gewünschte Seitenband auszusieben, welches dann ohne Modulator in die Leitung gelangt. Die Vorteile dieser Anordnung sind folgende: Man spart für jeden Sendekanal ein Filter. Es werden keine Harmonischen der Gleichstromwelle, wie bei der Modulatormethode, erzeugt. Auch werden die durch den Modulator hervorgerufene Dämpfung und Phasenverschiebung vermieden.

Ein anderes Sendeverfahren be'ruht darauf, eine besondere Nachricht in jedem der Seitenbänder einer einzelnen Trägerwelle auszusenden und hierbei außer den Seitenbändern gleichzeitig einen Teil des unmodulierten Trägers mit zu übertragen.

In Abb. 7 bedeutet ο den Erzeuger der erforderlichen Trägerfrequenz. Letztere gelangt

in zwei Sender T₁ und T₂ und auch unmittelbar über das Filter BPF in die Leitung L. Das Filter SPF₁ läßt das untere, das Filter BPF₂ das obere Seitenband hindurch. Die Phasenschieber dienen dem Zweck, die durch die Filter in den verschiedenen Frequenzen hervorgerufenen Änderungen zu berichtigen". Man ersieht hieraus, daß ein Teil des unmodulierten Trägers und zwei besondere Seitenbänder mit verschiedenen Nachrichten in die Leitung gelangen. Am Empfangsende läßt jedes der Filter BPF₃ und BPF₄^ ein Seitenband mit einem Teil des unmodulierten Trägers hindurch. Die durch die Leitung und die Filter BPF₃ und BPF₄ hervorgerufene Dämpfung und Phasenverschiebung werden in den Seitenbändern durch die Entzerrer E₃ und E₄ und die Phasenschieber PS₃ und PS₄ ausgeglichen. Jedes Signal wird nunmehr durch den Detektor D₃ oder D₄ demoduliert, und die sich ergebenden Ströme lassen die Empfänger R₃ und R₄ ansprechen, um die Signale aufzuschreiben.

Um die Störung zwischen den Kanälen zu vermindern, gleichzeitig aber eine möglichst breite Trägerwelle und ein möglichst starkes Signal zum Demodulieren zu erhalten, sollten die Filter BPF₁ und BPF₂ auf der Sendeseite die in Abb. 8 dargestellten Begrenzungslinien besitzen; die Form der Kennlinien von BPF₁

30-und BPF₂ ist nämlich so beschaffen, daß die Störung zwischen den Kanälen vermindert wird, während die Form der Kennlinien BPF₃ und BPF₄ derart ist, daß die Bänder getrennt werden und nun ein mäßig breiter Teil der Trägerwelle zu jedem Kanal hindurchgelassen wird.

Obwohl gewisse Verfahren, die Erfindung in die Tat umzusetzen, beschrieben sind, so können doch Fachleute andere Anwendungsarten der dargelegten Grundzüge unmittelbar daraus ableiten; deshalb soll der Erfindungsbereich nicht auf die oben ausführlich angegebenen Anordnungen beschränkt bleiben.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Telegrafenanlage mit Gleichstrom- oder Trägerfrequenzbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachricht in einem Signalfrequenzband von der Breite s(N_t —2)/Nf übertragen wird und daß ein ungerades ganzesVielfaches derTelegrafierfrequenz s eine der Grenzen bildet, wobei Nt die Zahl der die Zeitdauer des Signalelements mitsamt seinen Ein- und Ausschwingvorgängen überdeckenden Zeiteinheiten bedeutet.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalfrequenzband unmittelbar ausgesandt oder mit Hilfe von frequenzändernden Mitteln in eine beliebige Lage innerhalb des von einem Telegrafierzeichen überdeckten Frequenzspektrums gebracht wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Nachrichten in Frequenzbändern von der Breite s (Nt—2)/Nt ausgesandt und über das ganze Frequenzspektrum so verteilt werden, daß aufeinanderfolgende Bänder aufeinanderfolgende ungerade ganze Vielfache von s einschließen.

4. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Nachricht eine andere Telegrafierfrequenz benutzt wird.

5. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Nachrichten in einer bestimmten Telegrafierfrequenz und eine andere Gruppe von Nachrichten in einer anderen Telegrafierfrequenz übermittelt werden, indem die Nachrichten in den Gruppen der unteren Telegrafierfrequenz in den mit der ersten beginnenden Frequenzbändern und die Nachrichten in den Gruppen der höheren Telegrafierfrequenz in den mit der zweiten beginnenden Frequenzbändern übertragen werden.

6. Anlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gleichstromtelegrafiesender an eine Übertragungsleitung derart angeschlossen sind, daß zwischen jeden Sender und die Leitung ein Filter zum Hindurchlassen der erforderlichen Frequenzbandbreite eingeschaltet ist und daß jedes Frequenzband in einem anderen Teil des Frequenzspektrums liegt und daß auf der Empfangsseite eine ähnliche Anordnung der Filter mit frequenzändernden Mitteln für alle Wege vorgesehen ist mit Ausnahme des Weges, der die unterste Frequenz überträgt.

7. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalfrequenzband von einer Frequenz begrenzt wird, welche denselben Wert hat wie die Trägerfrequenz plus oder minus einem ungeraden ganzen Vielfachen der Telegrafierfrequenz s.

8. Anlage nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen in Frequenzbändern von der Breite s (Nt—2)/N_t ausgesandten Nachrichten in dem Frequenzspektrum zu jeder Seite der Trägerfrequenz getrennt liegen, so daß aufeinanderfolgende Signalfrequenzbänder solche Frequenzen einschließen, die denselben Wert haben wie die Trägerfrequenz plus oder minus entsprechende ganze Vielfache von s.

9. Anlage nach Anspruch 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der

unmodulierten Trägerfrequenz von dem Sender über die Leitung ausgesandt und auf der Empfangsseite zur Demodulation und Frequenzänderung benutzt wird.

io. Anlage nach Anspruch ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kunstschaltungen an den Stellen in die Stromkreise eingeschaltet sind, wo die durch einen Teil des Stromkreises erzeugten Änderungen in der Dämpfung und Phase ausgeglichen werden müssen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen