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. Anordnung zum Empfang eines Sprechfrequenzbandes und überlagerter
Meßfrequenzen auf Leitungen Beim Übertragen von Hochfrequenz ist es wichtig, daß
das übertragene Frequenzband für eine gewisse Anzahl von Teilübertragungen so schmal
wie möglich ist, weil die Anordnung um so verwickelter und teurer wird, je breiter
der Übertragungsbereich ist. Das beruht darauf, daß die Vorrichtung zum Trennen
der verschiedenen Frequenzen entsprechend kompliziert und umfangreich werden. Dies
gilt für alle Arten von Hochfrequenzverbindungen, aber ganz besonders für Hochfrequenzverbindungen
über Kraftleitungen.
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Es hat sich außerdem gezeigt, daß die Meßkanäle Störungen ausgesetzt
sind. Diese Störungen können jedoch in hohem Grade dadurch vermindert werden, daß
das eine Meßfrequenzseitenbandunterdrückt wird. Hierdurch werden Störungen vermieden,
die auf Grund verschiedener Phasendämpfungsverzerrungen für die beiden Seitenbänder
entstehen. Die Verminderung des Übertragungsbandes setzt auch Störungen, die durch
Wanderwellen und Cofona hervorgerufen werden, herab.
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Eine derartige Verminderung des übertragungsbandes ist jedoch mit
großen Schwierigkeiten verbunden, da auch das eine Fernsprechseitenband gleichzeitig
unterdrückt werden muß, ohne daß Störungen in dem Fernsprechkanal entstehen. Diese
Schwierigkeiten sind besonders groß bei Übertragung über Kraftleitungen, wo es sich
herausgestellt hat, daß die Verwendung einer verhältnismäßig höhen Trägerfrequenz
(über ioo kHz) für die Übertragung am günstigsten ist.
ach der Erfindung
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Empfänger für den Fernsprech -und den Meßfrequenzkanal
gesonderte Demodulatoren vorgesehen sind und daß in dem hWß, frequenzkanal vor dem
=Demodulator ein dfilter liegt, das von den übertragenen Frequeen im wesentlichen
nur das eine Meßfrequenz= Seitenband durchläßt.
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Durch die obigen :Maßnahmen braucht man bei der Unterdrückung des
einen 'Ießfrequenzseitenbandes keine Rücksicht auf die Fernsprechseitenbänder zu
nehmen. Das neben dem zu verwendenden Meßfrequenzband liegende Fernsprechseitenband
darf also von dem Sperrfilter beeinflußt werden. Hierdurch kann also für die Unterdrückung
des einen Meßfrequenzbandes entweder ein Filter mit weniger steiler Dämpfungskurve,
d. h. ein billigeres Filter, oder ein Filter mit steilerer Dämpfungskurve verwendet
werden, daß einen entsprechend größeren Teil des übertragenen Frequenzspektrums
unterdrückt.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. z zeigt schematisch eine Anordnung zum Übertragen von Fernsprechschwingungen
und Meßfrequenzschwingungen, mittels einer gemeinsamen Trägerwelle, wobei die Meßfrequenzschwingungen
vier verschiedene 'Ießwerte darstellen, Fig.2 veranschaulicht schematisch die Frequenzverteilung
beim erfindungsgemäßen Übertragen von Fernsprechschwingungen und Meßfrequenzschwingungen,
Fig.3 veranschaulicht den Empfang eines Sprechfrequenzbandes und überlagerter Meßfrequenzen
bei einem Empfänger gemäß der Erfindung, und Fig. q. zeigt als Beispiel einen Empfänger
besonderer Art.
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In Fig. z ist links ein Sender und rechts ein Empfänger für Fernsprechschwingungen
und Meßfrequenzschwingungen, die durch einen Hochfrequenzkanal übertragen werden
sollen. Sender und Empfänger sind durch eine Leitung L verbunden, die beispielsweise
eine Hochspannungsleitung sein kann. Der besseren Übersicht wegen sind auf der Zeichnung
nicht die Filteranordnungen gezeigt, die zum Trennen der Hochfrequenz von anderen
auf der Leitung L befindlichen Frequenzen, z. B. von der Kraftstromfrequenz, dienen.
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Sender besteht aus einem Modulator Z.Wo für die Fernsprechverbindung
und einem Modulator.'LTlL7o für den Meßkanal, einem gemeinsamen Trägerfrequenzoscillator
0 und einem Ausgangsverstärker Im Meßkanal liegt außerdem hinter dein Modulator
MMo ein
Filter 1'<7F1. Der Empfänger besteht aus einem Eingangsverstärker
I'., einem Detektor TD für die Fernsprechverbindung und einem Deteltoi MD für den
Meßkanal und zwei Filtern TF bzw. 11F für die Aussiebung der tonfrequenten Fernsprech-
bzw. Meßfrequenzen. Außerdem ist vor den Modulator aID ein Filter 11F1 eingeschaltet
und an den Demodulator ein Träger-: . frequenzoscillator 0 angeschlossen.
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Die Anordnung dient zum Übertragen von Fernsprechschwingungen in einer
Richtung von einem Apparat T im Sender nach einem Apparat T im Empfänger und von
Meßfrequenzschwingungen, die vier verschiedene NIeßwerte i, 2, 3, 4. darstellen,
von a1 im Sender nach 31 im Empfänger. Der Fernsprechkanal umfaßt den Frequenzbereich
zwischen 3:I0 und 2.I00 Perioden pro Sekunde, und die Meßfrequenzen liegen oberhalb
dieses Bereiches bei 2580, 2700, 2820 und 2940 Perioden pro Sekunde.
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Fernsprech- und Meßfrequenzen werden in dem betreffenden 1Iodulator
durch eine gemeinsame Trägerfrequenz von dem Oscillator 0 moduliert. Die hierbei
entstehenden 1lodulationsprodukte sind in Fig. 2 schematisch dargestellt, wie sie
auf der gemeinsamen Leitung L vorhanden sind. Sie bestehen aus ein--in unteren und
einem oberen Sprechfrequenzseitenband Tu
bzw. T%; hinter dem Modulator T'lIo
und einem unteren und einem oberen Meßfrequenzband 1'1u bzw. Mg hinter dem Modulator
1,711".
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Die unteren und oberen Seitenbänder sind symmetrisch zu beiden Seiten
der Trägerfrequenz gruppiert. Die Sprechfrequenzbänder mit der Trägerwelle nebst
dem Teil der Modulationsprodukte in dem 3Zeßkanal die von dem Filter 117F1 durchgelassen
werden, werden also im Verstärker T'1 verstärkt, über die Leitung L übertragen,
in V. wieder verstärkt und in den Demodulatoren TD bzw. AID im Empfänger demoduliert.
Die bei der Demodulation entstehenden, niedrigen Frequenzen werden mittels der Filter
TF bzw. MF ausgesiebt.
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Die Begrenzung der Ausdehnung des Fernsprechbandes nach unten bei
ungefähr 340 Perioden je Sekunde hat sich als günstig erwiesen, um dadurch zu vermeiden,
daß störende Frequenzen, die durch Intermodulierung zwischen den verschiedenen lIeßfrequenzen
entstehen, mit allzu großer Amplitude in dasselbe hineinkommen. Die in Fig. z dargestellte
Anordnung ist von größter Bedeutung bei Schwingungsübertragung über Kraftleitungen,
kann aber auch beim Übertragen über gewöhnliche Fernsprechleitungen, und zwar sowohl
über Luftleitungen als auch Kabel, mit Vorteil verwendet werden.
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Eine Unterdrückung des einen Meßfrequenzbandes wird ohne Beeinflussung
der Sprechverbindung dadurch bewirkt, daß die Sprechschwingungen und die iMeßfrequenzschwingungen
im Empfänger in gesonderten Demodulatoren TD und 17B demoduliert werden und daß
das Seitenband 141tr mittels der im 3leßfrequenzkanal
angebrachten
Filter MF, gedämpft wird.
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Diese Filter, die zweckmäßig aus Bandfiltern bestehen, sind so bemessen,
daß ihre Dämpfungskurve beispielsweise der Kurve K in Fig. 2 folgt, wobei die Trägerfrequenz
im Meßfrequenzkanal mehr oder weniger gedämpft wird und im Empfänger eventuell von
einem besonderen Oscillator 0 aus zugeführt werden muß. Um Filteranordnungen zu
sparen, kann das Filter MF, im Sender, das dem MF, im Empfänger ähnlich ist und
hauptsächlich den Zweck hat, die Belastung.des Ausgangsverstärkers zu vermindern,
weggelassen werden.
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Fig. 3 zeigt die Empfängerseite gemäß Fig. x mit einem Verstärker
V2 und zwei getrennten Demodulationseinrichtungen für Telefonie- und Meßfrequenzen.
Die auf den verschiedenen Stellen der Übertragungswege vorhandenen Frequenzbänder
sind in derselben Weise wie in Fig.2 schematisch dargestellt. In der ankommenden
Leitung, d.-h. bis zum Fernsprechdemodulator TD in dem einen Zweig und bis zum Filter
MF, in dem anderen Zweig, enthält das Hochfrequenzspektrum die beiden Meßfrequenzbänder
Mu und M6, die beiden Fernsprechfrequenzbänder Tu und Tö und die Trägerfrequenz
B. Im Fernsprechzweig wird dieses Frequenzspektrum demoduliert in TD, wodurch die
beiden .Niederfrequenzbänder T und M entstehen. Die Eigenschaften dieser Bänder
beruhen auf dem ganzen ankommenden Frequenzspektrum, wobei also z. B. Hochfrequenzstörungen
in Mu auch in M vorhanden sind. Dies hat in diesem Zweig keine Bedeutung, da M im
Filter TF gesperrt wird und nur das Fernsprechband T verwendet wird.
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Würde man aber versuchen, das Frequenzband M hier auszusieben und
zu verwenden, so würden Störungen, die von dem Band Mu herrühren, eine gute Meßfrequenzübertragung
erschweren.
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In dem Meßfrequenzzweig wird das Frequenzspektrum im -Filter MF, derart
gedämpft, daß im wesentlichen nur das Band Mo unbeeinflußt passieren kann und das
untere Meßfrequenzband Mu eine große Dämpfung erfährt. Die Frequenzen zwischen Mu
und Mö sind mehr gedämpft, je näher sie Mu liegen, wie schematisch dargestellt ist.
In dem Demodulator MD
wird nun dieses Frequenzgemisch demoduliert, gegebenenfalls
durch Hinzufügung einer verstärkten Trägerwelle, falls die durch das Filter ATFl
durchgelassene Trägerwelle eine zu niedrige Amplitude besitzt. Die Eigenschaften
des auf der Ausgangsseite des Demodulators entstehenden Frequenzbandes M hängen
hierbei nur von dem Hochfrequenzband Mö ab und sind unabhängig von Frequenzen in
dem Gebiet Mu. Die Störungen werden hierdurch vermindert und eine störungsfreie
Übertragung von den Meßfrequenzen wird ermöglicht. Die Meßfrequenzen werden im Filter
MF getrennt, wie aus der Skizze hervorgeht.
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Aus dem Obigen folgt, daß bei einer ausschließlichen Trennung der
Fernsprech- und Meßfrequenzbänder auf der Niederfrequenzseite, die Störungen in
dem erhaltenen niederfrequenten Meßfrequenzband von den beiden übertragenen Hochfrequenzbandern
Mu, Mö herrühren und deshalb groß sind. Aus diesem Grund muß also eine Unterdrückung
des einen Meßfrequenzseitenbandes auf der Hochfrequenzseite vorgenommen werden.
Dies kann wie bis jetzt dadurch geschehen, daß ein Filter vor dem gemeinsamen Demodulator
geschaltet wird. Ein derartiges Filter muß so bemessen sein, daß die gewünschte
Dämpfung ß für das zu unterdrückende Meßfrequenzband, in diesem Fall Mu, vorhanden
ist, ohne daß das Fernsprechfrequenzband Tö oder das Meßfrequenzband Mö berührt
wird. Der Verlauf der Dämpfungskurve eines derartigen Filters würde also ganz schematisch
durch die strichpunktierte Linie mit zwei Punkten veranschaulicht werden können.
Das Frequenzband Tö darf hierbei natürlich nicht berührt werden, da sonst der Fernsprechkanal
gesperrt wird.
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Durch die Trennung der beiden Kanäle auf der Empfangsseite gemäß der
Erfindung, und die Einschaltung des Filters MF, vor dem Meßfrequenzdemodulator kann
die Dämpfungskurve des Filters der gestrichelten Linie bei denselben Dämpfungsbedingungen
für das Band Mu folgen. Bei einer Schaltung gemäß der Erfindung kann also ein Filter
mit weniger steiler Dämpfungskurve, d. h. ein billigeres Filter, verwendet werden.
Man kann aber auch gemäß der Erfindung ein Filter mit steilerer Dämpfungskurve verwenden
gemäß der strichpunktierten Linie, wobei eine höhere Dämpfung für ein größeres Gebiet
des Frequenzspektrums erzielt wird, was im allgemeinen einem höheren Grad von Störungsfreiheit
für Mö entspricht.
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Bei dem in Fig. q. dargestellten Empfänger hat das Filter MF, eine
solche Dämpfungskurve, daß die Trägerwelle unterdrückt wird, so daß die Trägerfrequenz
dem Demodulator MD des Meßfrequenzkanals besonders zugeführt werden muß.
Diese Trägerfrequenz wird im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht wie in Fig.
z von einem besonderen Oscillator 0 zugeführt, sondern sie wird dem Fernsprechkanal
hinter dem Demodulator TD entnommen und über ein Filter F, welches hauptsächlich
nur die Trägerfrequenz hindurchläßt, auf den Demodulator MD des Meßfrequenzkanals
übertragen.
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Wenn eine Regulierung des Pegels mit Hilfe des Verstärkers Ire bewirkt
werden soll,- so werden die Trägerfrequenzen in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
hinter dem
Demodulator TD entnommen. Bei einer Anordnung nach Fig.
4 kann die zwischen F und 3ID befindliche Spannung der Trägerfrequenz unmittelbar
verwendet werden, was bei dieser Schaltung sehr vorteilhaft ist. Die so erhaltene
Trägerfrequenz läßt man in an sich bekannter Weise nach Gleichrichtung auf den Verstärkungsgrad
des Verstärkers V. einwirken.