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Trägerfrequenzmehrfachübertragungssystem In Mehrfachübertragungssystemen
besteht aus wirtschaftlichen Gründen der Wunsch, gemeinsame Verstärker für mehrere
Kanäle zu verwenden. Infolge der unvermeidbaren Nichtlinearitäten der Verstärker
treten Obertöne und Differenztöne auf, die Störungen hervorrufen können. Um die
Störtöne in zulässigen Grenzen zu halten, müssen besondere Maßnahmen zur Linearisierung
der Verstärker getroffen werden. Die Anforderungen an die Linearisierung werden
geringer, wenn die Trägerfrequenzen der verschiedenen Bänder so gewählt werden,
daß die Kombinationstöne in genügenden Abstand von den Trägerfrequenzen fallen.
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Diese Bedingung ist, sofern lediglich die zweiten Harmonischen betrachtet
werden, verhältnismäßig einfach zu erfüllen. So ist beispielsweise bei dem für Trägerfrequenzdrahtfunk
hauptsächlich in Frage kommenden Frequenzband von i5o bis 35okHz im wesentlichen
von den zweiten Harmonischen nur die Oberschwingung eines Trägers zu vermeiden,
der zwischen 150 und i 75 kHz liegt. Ist die tiefste Trägerfrequenz i5okHz,
so wird also zweckmäßig eine Trägerfrequenz in unmittelbarer Nähe von 3oo kHz vermieden.
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Schwieriger liegen die Verhältnisse für die Kombinationstöne dritter
Ordung. Sind -fi und fit zwei Trägerfrequenzen, so ist hauptsächlich die
Frequenz fik=Zfi-fk zu beachten. Eine einfache Umformung ergibt, daß fi das arithmetische
Mittel aus den Frequenzen fii; und fiz ist. Damit nun die störenden Kombinationstöne
dritter Ordnung nicht in die Nähe von Trägerfrequenzen fallen, werden diese gemäß
der Erfindung so gewählt, daß ihre Abstände in einer Richtung, z. B. von der tiefsten
bis zur höchsten Frequenz, ständig zunehmen. Auf diese Weise kann erreicht werden,
daß keiner der Kombinationstöne dritter Ordnung mit irgendeiner Trägerfrequenz zusammenfällt.
In welcher Richtung die Abstände zwischen den einzelnen Trägerfrequenzen vergrößert
werden, ist an sich belanglos. Beim Träg@erfrequenzdrahtfunk ist es wegen der mit
der Frequenz stark ansteigenden Dämpfung vorteilhaft, die Träger bei den tiefen
Frequenzen zusammenzudrängen. Infolgedessen empfiehlt sich eine Staffelung in dem
Sinne, daß die Abstände nach den hohen Frequenzen hin vergrößert werden.
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Es ist bereits ein Mehrfachübertragungssystem bekanntgeworden, bei
dem mit Rücksieht
auf die Laufzeitenunterschiede die Breite der
Übertragungskanäle nach den hohen Frequenzen hin systematisch verkleinert worden
ist. Dabei ergibt sich, wenn man die einzelnen Seitenbänder den Trägerfrequenzensämtlich
in gleicher Weise zuordnet, ebenfal` eine systematische Verringerung der Abstände,
der einzelnen Trägerfrequenzen. Bei diesem System, bei dem im übrigen in keiner
Weise die Störwirkungen von Obertönen beachtet werden, fallen die Kombinationstöne
dritter Ordnung in die einzelnen Frequenzkanäle hinein. Bei dem System gemäß der
Erfindung dagegen wird die Zunahme der Abstände zwischen den Trägerfrequenzen unter
Berücksichtigung der gegebenen Breite der übertragenen Signalfrequenzbänder so gewählt,
daß die Kombinationstöne dritter Ordnung nicht in die Signalfrequenzbänder fallen.
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Andere bisher bekannte Systeme arbeiten entweder mit gleichem Abstand
zwischen den einzelnen Trägerfrequenzen oder nehmen bei. der Wahl der Trägerfrequenzen
keime Rücksicht .auf Störungen durch Kombinationstöne dritter Ordnung. Diese Kombinationstöne
müssen aber insbesondere bei Trägerfrequenzdrahtfunksystemen auf jeden Fall vermieden
werden, da hier deinerseits wesentlich höhere Anforderungen ,an die Übertragungsgüte
gestellt werden als bei normalen Systemen und andererseits infolge des großen Amplitudenbereiches
starke Amplituden auftreten, die zu übersteuerungen und Obertonbildungen führen.
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Eine einfache Ausführungsform ergibt sieb dann, wenn man den Abstand
zwischen zwei Frequenzen jeweils um ein bestimmtes Stück b größer macht als den
zwischen den vorhergehenden Frequenzen. Bezeichnet man mit a den Abstand zwischen
den beiden tiefsten Frequenzen, so ergibt sich auf :diese Art folgendes Schema:
fl=fv f2 = fi J-,a, /3 = f1 + 2 a + b,
f4 = f1 + 3 a
-i- 3 b, f5 = h+4aJ-6b.
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Bildet man bei der vorstehenden Frequenzverteilung die Differenzen
benachbarter Trägerfrequenzen, so erhält man folgende Abstände zwischen den einzelnen
Trägern: Al = f2-11 = a, A2 = f3-/2 = a+b,
A3 = /4 - /3 = a 'T 2 b,
A4=fs-/4=a+3b. Es zeigt sich
also, d@aß der Abstand zwischen nvei benachbarten Frequenzen je um den Wert b zunimmt:
Aus diesen Gleichungen berechnen sich dann die Störfrequenzen. Brei Verwendung von
vier Trägerfrequenzen sind z. B. störend f28 = il - b, f34 -`- 12 - b, f21
= f3-b, f32 = /4 - b# Die störenden Frequenzen liegen also in diesem Falle
üm den zur Staffelung benutzten Frequenzäbstand b 'unter den Trägerfrequenzen der
vier Bänder.
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a und b müssen nun so gewählt werden, daß die höchste Trägerfrequenz
genügenden Abstand von der zweiten Harmonischen der tiefsten Trägerfrequenz hat.
Im folgenden sollen noch zwei Zahlenbeispiele angeführt werden Wählt man f 1 = i
5o kHz, a = so kHz, b = 15 kHz, so bekommt man die Folge f1 .- 150, /2 =
180, fJ - -225' f4 = z85. -Die Störfrequenz zweiter Ordnung ist 2f1=300, und die
Störfrequenzen dritter Ordnung ergeben sich zu f23 = 13 5, 1,34 = 165, 121
= 2 10,
f32 = 27o.
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Die Störfrequenzen liegen also um mindestens 15 kHz von den
benachbarten Trägerfrequenzen ab.
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Ein anderes Beispiel ergibt sich mit den Zahlen fi=i5okHz, a=4okHz,
b=2okHz., Die vier Trägerfrequenzen sind dann i 5o, 190, 250, 33okHz. Die Störfrequenz
zweiter Ordnung ist wieder 300 kHz. Die Stör-Frequenzen dritter Ordnung sind iso,
170,
230, Vo kHz. Der Abstand der Störfrequenzen von den Trägerfrequenzen
ist in diesem Falle 2o kHz.
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Im folgenden soll an Hand eines Beispieles gezeigt werden, daß sich
die durch die Erfindung angestrebten Vorteile auch dann erzielen lassen, wenn die
Abstände der Trägerfrequenzen mit fallenden Frequenzen größer werden. Es sei folgende
Frequ.enävertnilung vorausgesetzt: f1 = f1 /2 _ /1 + a, .
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f3 = fl+2a-b, f4 = fi -i- 3 a - 3 b; fs:=fl+4a-6b.
Die
Kombinationstöne dritter Ordnunghaben folgende Werte: fl2=2f, -f2=f,-a, fa3=2f2-f:;=2f,+2a-f,-2a+
b=f,+b, fs4=2fs-f4=2f,+4a-2'b-f,-3a+3b=fa+b. Es zeigt sich also, daß die Kombinationstöne
dritter Ordnung auch dann einen gewissen Abstand von den Trägerfrequenzen haben,
wenn der Frequenzabstand mit fallenden Frequenzen zunimmt.
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Bei den vorhergehenden Betrachtungen sind zunächst nur diejenigen
Kombinationstöne dritter Ordnung berücksichtigt worden, die bei gleichem Abstand
der einzelnen Trägerfrequenzen unmittelbar stören würden. Die übrigen Kombinationstöne
dritter Ordnung, die an sich auftreten können, liegen sämtlich unterhalb der kleinsten
Trägerfrequenz, wie dies aus der folgenden Aufstellung zu ersehen ist: f1,'. -'
2 f1 - ß@ = 2f, -f,--za-b, = /,L- 2a-b, f14 = 2
il - f4, = 2fm7`1-3a-3v=fl-3a-3b, f24 = 2/2-14, ='2fifi@a@fl-3'a-3b@
--. fl-a-3b.
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Es zeigt sich also, daß diese Kombinationstöne einen wesentlich größeren
Abstand von dien Trägerfrequienzen haben als die weiter vorn aufgeführten. Durch
geeignete Bemessung von b ist es auch ohne weiteres möglich, die störenden Kombinationstöne
so zu legen, daß sie nicht in die Seitenbänder fallen.