-
Geheimhaltungsverfahren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verschlüsselungsverfahren
für Sprach- oder sonstige Signalübertragung, bei dem unter Anwendung eines gewobbelten
Trägers eine wechselnde Frequenzverschiebung des Signalba@ndes erreicht wird.
-
Es ist bereits bekannt, eine Geheimhaltung dadurch herbeizuführen,
daß man eine Wobbelung des Trägers und die Unterdrückung des Trägers bei der Modulation
(Gegentaktmodulation) oder nach der Modulation vornimmt. Bei dem bekannten Verfahren
wird nur ein Seitenband übertragen und am Empfänger .der durch irgendwelche Maßnahmen
zum Sender synchron gewobbelte Träger wieder zugesetzt.
-
Auf diese zuletzt angeführte Vorkehrung kann auch bei einem verbesserten,
an sich bekannten Verfahren nicht verzichtet werden, nach welchem eine feste Zwischenfrequenz
in Verbindung mit einer veränderlichen Frequenz .als Träger benutzt wird.
-
Bei dem Verfahren nach der Erfindung jedoch ist die bisher immer notwendig
gewesene schwierige örtliche Synchronisation .des gewobbelten Trägers auf der Empfangsseite
überflüssig. Erfindungsgemäß werden nämlich bei der Nachrichtenübertragung unter
Verwendung einer gewobbelten Trägerfrequenz die Variationen dieser Trägerfrequenz
verschlüsselt durch eine Hilfsfrequenz mit übertragen. Der gewobbelte Träger kann
dabei entweder dem verschlüsselten oder dem unverschlüsselten Signalband überlagert
werden. Zur weiteren Sicherstellung der Geheimhaltung kann der gewobbelte Träger
nicht nur schlechthin, sondern nach Durchlaufen einer Frequenzvervi.elfachungs-
oder Frequenzteilungsvorrichtung dem Signalband überlagert werden. In gleicher Weise
kann bei Benutzung einer festen und einer veränderlichen Frequenz zur Bildung des
gewobbelten Trägers der Träger hinsichtlich seiner Frequenz beliebig vervielfacht
oder geteilt sein. In ähnlicher Weise kann der veränderliche Bestandteil des Trägers
hinsichtlich der Frequenz in ein beliebiges Vervielfachungs- oder Teilungsverhältnis
zur Hilfsfrequenz unter Verwendung entsprechender Frequenzwandler gebracht sein.
Zweckmäßig werden für die beiden zuletzt genannten Fälle die Frequenzwandlungszahlen
verschieden groß gewählt.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für im Sinne der geschilderten
Erfindung wirkende Einrichtungen -dargestellt. Die Figuren r a und r b geben in
schemati-. scher Darstellung Sender und Empfänger einer Anordnung wieder, bei der
die gewobbelten Trägerbestandteile dem verschlüsselten Signalband überlagert werden.
In den Figuren 2a und zb sind. die dabei auftretenden
Frequenzverhältnisse
dargestellt. Bei der in den Figuren 3-a und 3 b veranschaulichten Anordnung erfolgt
die Überlagerung .der gewobbelten Trägerbestandteile bereits auf das unverschlüsselte
Signalband. Die Fig. d. zeigt die Frequenzverteilung der Anordnung nach den Fig:
3 a und 3 b.
-
In der Fig. i a werden hinter dem Mikrophon i die Signalfrequenzen
durch das Filter 2 auf das Band s begrenzt. In dem ModulatOr 3 moduliert das Bands
die aus dem Hochfrequenzgenerator d. stammende gleichbleibende Frequenz c. Für den
Modulator 3 wird vorteilhaft ein Gegentaktmodulator verwendet, bei dem der Träger
unterdrückt wird. An den Modulator 3 schließt sich die Siebkette 5 an, welche nur
das obere Seitenband (c + s) zum zweiten, vorzugsweise ebenfalls nach dem Gegentaktprinzip
arbeitenden Modulator 6 hindurchläßt. In diesem Modulator 6 wird eine Trägerfrequenz
(a-b)-;t moduliert, die .durch Frequenzvervi,elfachung oder Frequenzteilung einer
Frequenz (a-b) in der Frequenzvervielfachungsanordnung 7 entsteht. Durch die Schalterreihe
9 kann wahlweise eine Siebkette der Siebkettenanordnung 8 eingeschaltet werden und
so das jeweils erforderliche (a-b) - n gewählt werden.
-
Die Frequenz (a - b) wird vorher durch Modulation einer konstanten
im Generator io hergestellten Frequenz a mit einer aus dem Generator i i stammenden
veränderlichen Frequenz b im Modulator 12 neben anderen Frequenzen erzeugt und darauf
mit dem Sieb 13 herausgefiltert.
-
Zwischen der Schalterreihe 9 und dem Modulator 6 sind noch die Verzögerungseinrichtung
14 und der Verstärker 15 eingebaut. Durch die Verzögerungseinrichtung soll eine
zeitliche Verschiebung zwischen dem gewobbelten Träger und dem dazugehörigen Signalband
erreicht werden. Die Verschiebung kann zeitlich veränderlich sein, z. B. abhängig
sein von der Trägerfrequenz.
-
Hinter dem Modulator 6 ist eine Siebkette 16 angeordnet, die nur das
untere Seitenband (a - b) - tt - (c + s) hindurchtreten läßt.
Zwischen der Siebkette 16 und dem Sendegerät 17 wird die veränderliche Frequenz
b dem Band (a-b) -it- (c + s) überlagert und gemeinsam mit ihm dem Sender
17 zugeführt. Durch die Schalterreihe 18 kann an Stelle von b auch,die mit beliebigerFrequenzvervielfä.chungs-
oder Teilungszahl at behaftete Kombination (a-b) zur Mitsendung benutzt werden.
-
Selbstverständlich kann man abweichend von der dargestellten und beschriebenen
Anordnung hinter dem zweiten Modulator 6 auch das obere Seitenband (a
- b) il + (c - s)
zur Übertragung benutzen. Man erhält dann nur eine
wechselnde Frequenzv erschiebung und keine Frequenzumkehr (Inversion).
-
Ohne das Wesen der Erfindung zu berühren, kann,die im vorstehenden
beschriebene Sendeanordnung auch dadurch verändert werden, ;daß in der ersten Modulationsstufe
als Träger der feste Trägerbestandteil a des Trägers (a - b) yt der zweiten
11odulationsstufe benutzt wird. Auf die erste 1Todulationsstufe kann auch überhaupt
verzichtet werden.
-
Die Hinzufügung der Modulationsstufe 3 bringt aber nicht nur den Vorteil
mit sich, daß man dadurch eine neueVerschlüsselungsmöglichkeit durch Abänderung
der Frequenz c erreicht, sondern vor allem den Vorzug, daß durch die Vorrichtung
eine günstige Lage des Signalbandes hergestellt werden kann. Es kann somit nach
dem Vorstehenden unter Umständen vorteilhaft sein, das bei der ersten Modulation
auftretende untere Seitenband (c-s) statt des oberen Bandes zur Modulation von (a
- b) n zu verwenden. Je nachdem man das Sieb hinter der zweiten Modulationsstufe
für das obere oder untere Seitenband. bemißt, erzielt man eine Frequenzverschiebun.g
und eine Frequenzumkehr oder nur eine Frequenzverschiebung.
-
Die Empfangsanordnung ist in der Fig. il) dargestellt. Hinter dem
Empfänger i9 ist das Band (a- b) - n - (c--@ s) und z. B. die
veränderliche Frequenz b vorhanden. Die Frequenz b wird in dem Filter 2o ausgesiebt
und moduliert, die im Generator 21 örtlich erzeugte Frequenz a im Modulator 22.
Die Siebkette 23 läßt das untere Seitenband (a-b) durch, welches darauf durch die
Frequenzv ervielfachungsanordnung 24 und durch die Siebanordnung 25, deren einzelne
Siebe für verschiedene (a - b) - n durchlässig sind, als (a - b) -
st über einen entsprechenden geschlossenen Schalter der Schalterreihe 26 hindurchtritt.
Das jeweilig notwendige (a -b) # st wird über eine Verzögerungseinrichtung
27, die der auf der Sendeseite entspricht, und einen Verstärker 28 zum Modulator
29 geführt, wo es mit dem aus dem Filter 3o heraustretenden Band (a - b) -
zt T (c + s) moduliert wird. Das Filter 31 löst aus .den dabei entstehenden
Frequenzgruppen das untere Seitenband (c -r s) heraus, dem in dem Modulator 32 der
in dem -Generator 33 örtlich erzeugte Träger c zugegeben wird. Das Endfilter 3..
läßt schließlich nur noch die Sprachfrequenz s hindurch, welche darauf im Telephon
oder Lautsprecher 36 wahrgenommen werden kann.
-
Für eine einwandfreie Wirkungsweise der Empfangseinrichtung ist es
nur erforderlich, daß die Generatoren 2i und 33 angenähert die
gleichen
Frequenzen wie die Generatoren io und 3 der Sendeseite liefern.. Natürlich muß auch
dafür gesorgt werden, daß bezüglich za im Sender und Empfänger Übereinstimmung besteht.
-
Die sende- und empfangsseitig benutzten Siebe müssen so bemessen sein,
daß- sie für jeden Schlüssel die gesamte Bandbreite hindurchlassen. Es können dabei
insbesondere für (a.- b) - n- (c + s) sehr große Durchlaßbereiche
erforderlich werden. Aus diesem Grunde bedient -man sich zweckmäßig solcher Siebe,
die ihren Durchlaßbereich mit dem Schlüssel ändern. _ Um die Geheimhaltung noch
weiterzutreiben, kann man eine un sich bekannte Einrichtung verwenden, die zweckmäßig
rotierender Inverter genannt wird. Senderseitig führt man hinter dem Sieb 5 noch
ein anderes Seitenband hinzu, das durch Modulation eines anderen Trägers c' durch
das Signalband s entstanden ist, wobei c' uni Signalbandbreite von c verschieden
ist. Die beiden oberen Seitenbänder c -f -- s bzw. c'+ - s ergeben
ein Band von der doppelten Sprachbandbreite, mit dem man (a - b) - n moduliert.
Aus dem unteren Seitenband der erzeugten Frequenzgruppen schneidet man dann eint
Band von Signalbandbreite heraus. Vorteilhaft legt man die mittlere Frequenz dieses
Bandes in die Mitte des gewobbelten Bandes auf ein mittleres (a -- b) - n.
Das auf diese Weise hergestellte Band enthält alle Signalfrequenzen. Sie sind jedoch
teilweise verschoben. Auch bei diesem -Verfahren kann es notwendig werden, Siebe
zu verwenden, die ihren Durchlaßbereich mit dem Schlüssel verschieben. Es ist aber
auch möglich, für die einzelnen (a - b) - n verschiedene Siebe zu verwenden.
-
Die Fig. 2a und 2b veranschaulichen noch einmal die Frequenzverhältnisse,
die sich für die Einrichtungen nach den Fig. ia und ib nach den verschiedenen Modulationsstufen
ergeben. Die ursprüngliche Lage :des Schallbandes ist dabei mit s bezeichnet. In
der Fig. 2a ist .die Versetzung des Sprachbandes nach der ,ersten Modulation (s')
und ,die Aussiebung des oberen Seitenbandes dargestellt. In der Fig. 2b ist die
endgültige Lage des Sprachbandes nach der zweiten Modulation (s") durch .das benutzte
untere Seitenband und die Lage von b wiedergeben. Bei der Fig.2b ist noch die Schwankung
des Trägers b und außerdem der Bereich,der Schwankung der Trägerfrequenz (d
- b) - n angedeutet. Die Schwankung dieser Trägerfrequenz hat auch eine fortlaufende
Verlagerung des Sprachbandes zur Folge, deren Bereich in der Fig. zb über dem eigentlichen
Sprachband s" durch eine- durch Pfeile begrenzte Strecke dargestellt ist. -Man erkennt
aus der Darstellung deutlich, daß .sich-die Schwankungen des mitgesandten Trägers
b einerseits und andererseits das Gebiet, in dein die Sprachfrequenz verlagert wird,
nicht überlappen können. Hieraus folgt, daß es keine Schwierigkeiten bietet, die
genannten Frequenzbereiche scharf voneinander zu trennen.
-
In der Fig.3a ist eine Sendeanordnung dargestellt, die sich von .der
in der Fig. ra veranschaulichten Einrichtung dadurch unterscheidet, daß die gewobbelten
Trägerbestandteile bereits dem unverschlüsselten Signalband überlagert werden.
-
Der in dem Mikrophon 37 aufgenommene Schall wird durch das Sieb 38
auf das Nutzband s begrenzt. Diesem Nutzband s wird darauf die im Generator 4o erzeugte
veränderliche Frequenz b als solche oder in der Form einer beliebigen Vielfachen
zugesetzt. Duxch Schließen des Schalters 42 wird auch die im Generator 43 erzeugte
konstante Frequenz a beigegeben. Durch die Siebe 39 und 41 wird ein Einwirken der
Signalfrequenzen auf die Modulationsstufe 44 verhütet. In dem Modulator 44 wird
die konstante Frequenz a mit der veränderlichen Frequenz b
moduliert,
und in dem Sieb 45 wird aus den entstehenden Frequenzgruppen das untere Seitenband
(a - b) ausgesondert. 46 stellt wieder in der üblichen Weise eine Frequenzvervielfachungsanordnung
dar, -die über eine geeignete Siebkette der Si.ebkettenanordnung 47 und einen entsprechenden
Schalter der Schalterreihe 48 die gewünschte vervielfachte oder geteilte Frequenz
(a - b) - n liefert. An den in Frage kommenden Schalter. der Schalterreihe
48 schließt sich dann noch der Verstärker 49 t.n, dessen Ausgangsleitung zu dem
Modulator 50 führt; in dem die in der geschilderten Weise erzeugte Trägerfrequenz
(a - b) - zt mit der Sprachfrequenz und den mitzusendenden Trägerfrequenzen
a und b moduliert wird. In der Siebkette 5 1 werden die unteren Seitenbänder
(a - b) - yi - s,
(a - b) - n - ct und (a - b) -
yz- b der durch den Modulator erzeugten Frequenzgruppen abgesondert und dem
Sender 5_2 zugeführt.-In der in der Fig. 3 b veranschaulichten Empfangsanordnung
für die vorn Sender 52 (Fig. 3 a) stammenden Nachrichten sind hinter dem Empfänger
53 nicht nur ,das das Nutzband verschlüsselt enthaltene Frequenzband (a - b) - n
- s, sondern auch noch die ,die Trägertrequenz.en verschlüsselt enthaltenden Frequenzen
(d - b) - ia - a und
(a - b) - zi - b vorhanden.
In dem Demodulator 54 wird dann die Differenzfrequenz-a- b gebildet und in der Siebkette
55 als größte Differenzfrequenz ausgesondert. -Die rrequenz
(a-
b) wird indem Frequenzvervielfacher 56 dann Zn der mit der Sendeseite verabredeten
Weise verändert und aus dem Frequenzgemisch durch ein Sieb der Siebkettenanordnung
57 durch Umlegen des entsprechenden Schalters der Schalterreihe 58 die jeweils notwendige
Frequenz (a - b) n
ausgesiebt. Die Frequenz (a - b) # it wird dann
einem Modulator 59 zugeführt, in dem sie mit der aus der Siebkette 6o austretenden
Frequenz (a - b) # n - s moduliert wird. Unter den durch diese Überlagerung
entstehenden Frequenzen befindet sich auch die Nutzfrequenz s, welche dann durch
das Sieb 61 ausgesondert wird und dem. Wiedergabe-Er 6a zugeführt wird.
-
In der Empfangseinrichtung, welche nach der Fig. 3b :aufgebaut
ist und in der geschilderten Weise wirkt, kann man auch gegebenenfalls unter Verwendung
der schon erwähnten, mit dem Schlüssel den DurchlaB-bereich ändernden Siebe ;die
Frequenzen a und b einzeln aussieben, dann über eine Modulationsschaltung und eine
Siebkette die Frequenz (a-b) bilden und diese Frequenz schließlich auf eine Frequenzvervielfachungsanordnung
einwirken lassen. Dieses Verfahren wird dann vorteilhaft Anwendung finden, wenn
die Frequenzen a und b so gewählt sind, daß (a-b) nicht die größte auftretende Differenzfrequenz
ist.
-
Die Fig. 4 läßt noch einmal die Lage der verschiedenen Frequenzen
und Frequenzbänder nach den Modulationsstufen erkennen. Das ursprüngliche Sprachband
ist wieder mit s bezeichnet. Links und rechts von diesem Sprachband liegen einerseits
die veränderliche Trägerfrequenz b, ,anderseits die feste Trägerfrequenz a. Diese
Trägerfrequenzen brauchen jedoch keineswegs zu beiden Seiten des Sprachbandes zu
liegen, sondern können ebensogut auch beide unterhalb oder beide oberhalb dieses
Sprachbandes angeordnet wenden. Unter Umständen kann es sogar vorteilhaft sein,
aus dem Sprachband einen schmalen Bereich herauszuschneiden und in diesen die feste
Frequenz a zu legen. Die modulierenden Frequenzen bestehen also in diesem Falle
aus dem Sprachband s und den beiden Frequenzen a und b. Nach Modulation der Trägerfrequenz
(a- b) # n, ,die in dem durch die mit Pfeilen begrenzte Strecke dargestellten
Bereich schwankt, sind mit diesen Frequenzen in dem entstehenden Frequenzgemisch
auch die folgenden unteren Seitenbänder enthalten: (a-b) # it-s, (a-b) # it-a und
(a-b) # it-b. Diese Frequenzgruppen werden durch das in der Fig. 3a mit 51 bezeichnete
Sieb ausgeschieden und überdecken einen Bereich, der in der Fig. 4 mit x bezeichnet
ist. In diesem Bereich x sind dann also die feste Trägerfrequenz a, -die veränderliche
Trägerfrequenz b und die Signalfrequenz s als ä , b' und s' vorhanden und
können dann in der geschilderten Weise voneinander getrennt werden.
-
In den in den Fig. 3a und b dargestellten Anordnungen ist im Vergleich
mit den Einrichtungen nach den Fig. ia und ib auch noch der Vorteil vorhanden, däß
beim Empfänger mit Ausnahme einer Gleichlaufanordnun.g für n jede weitere Synchronisation
fortfällt, denn .die lauf der Seite des Empfängers zum Zwecke ,der Entschlüsselung
zu überlagernden Frequenzen a und b sind ja mitgesandt worden und brauchen deshalb
auf der Empfangsseite nicht besonders erzeugt zu werden. Außerdem kann bei dieser
Anordnung (a-b) 7t in besonders weiten Grenzen schwanken.
-
Der Erfindungsgedanke ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen
dargestellten Anwendungsarten beschränkt. Er kann in gleicher Weise bei der drahtlosen
Übertragung wie auch bei der Leitungsübertragung Anwendung finden. Das verschlüsselte
Signalband kann dabei auch direkt übertragen werden.