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Trägerfrequenzsystern zur gleichzeitigen Übertragung von Frequenzbändern
-mit, stark frequenzabhängiger und solchen mit frequenzunabhängiger durchschnittlicher
Energieverteilung Bei Mehrbandträgerstrornsystemen, bei denen über ein mit Zwischenverstärkern
aus-- ge rüstetes Breitbandkabel gleichzeitig 23 ein Fernsehband und ein
zweites, eine Vielzahl von Nachrichtenkanälen, z. B. Telephoniekanälen, umfassendes
Band übertragen werden sollen, treten bei Verwendung der Zwischenverstärker zur
gemeinsamen Verstärkung beider Bänder bezüglich des zu wählenden Sendepegels, der
Verstärkerfeldlängeund der -Ausgangsleistung der Zwischenverstärker insofern .,Z
t' Schwierigkeiten auf, als die durchschnittliche Energieverteilung innerhalb des
Fernsehbandes e-inen sehr ungleichmäßigen Verlauf aufweist. Wie angestellte Versuche,
die- sich über längere Zeiträume erstreckten, ergeben haben, verteilt sich die E,
nergie innerhalb des im allgemeinen aus dem Träger und dem unteren Seitenband bestehenden,
zur Übertragung gelangend-en Frequenzbandes auf die einzelnen Frequenzen für den
Fall eines 440-Zeilen-Bildes durchschnittlich entsprechend der Kurve a der Fig.
i, in welcher ZD auf der Abzisse die Frequenz in MHz und auf der Ordinate die Energie
im Pegelmaß (N) aufgetragen sind. Die Hauptenergie Z,
liegt beim Träger
(4,3 MHz) und bei den unmittelbar benachbarten Seitenfrequenzen, die der Bildwechselfrequenz
(50 Hz) und der Zeilenwechselfrequenz (i i ooo Hz) entsprechen.
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Da nun die Forderung besteht, daß die kleinste vorkommende und für
die einwandfreieÜbertragung desFernsehbildes erforderliche Amplitude noch einen
genügenden Ab-
stand vom Störpegel besitzt, der sieh aus dem Widerstands-
und Röhrenrauschen und den Nichtlinearitäten der Verstärker ergibt, müßte man den
Sendepegel und die Ausganggsleistung der Zwischenverstätker mit Rücksicht auf die
Fernsehbandübertragung bedeutend höher wählen als bei den bekannten Vielkanalträgerfrequenzsystemen,
bei denen die Nachrichtenkanäle in der sendeseiti--en Endapparatur auf den gleichen
Pegel eingeregelt werden und somit das alle Kanäle
ninfasseitle,
auf die Übertragungsleitung gelaii" ii(le Frequenzband eine über seine ganze Breite
praktisch gleichmäßige durchschnittliche Energl;everteilung aufweist. Das Erfordernis
eines hohen Sendepegels un-1 einer größeren Aus-angsleistung der Zwischenvi##--stärker
stellt natürlich einen großen wirt-7 schaftlichen Nachteil dar. Vor allein aber
sind bei derart großen Amplituden, selbst wenn man, wie es bei so hochwertigen Chürtragungen,
wie sie die- Fern.seh- und Mehrfachträgerfrequenzübertragungen darstellen, # all-
gemein üblich ist, weit unterlialb der eigentlichen -C1),rsteuertings,-renze der
Verstärker arbeitet, bei gemeinsamer Verstärkung des Fernseh- und Vielkanalbändes
in den Zwischenverstärkern infolge der Nichtlinearititen dieser 'Verstärker Klirrstörungen
unvermeidlich. Bei den großen Ampliturlen des'Fernsehbandes tritt nämlich eine so
große Aus#steuerung der Zwischenverstärker ein, claß Kombin ations- bzw. Differenzfrequeimen
entstehen. die in das Vielkanalband hineiniallen und diesesBand in unzulqssigein'-\lafe
st8ren.
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Die Erfindung hat sich nun die Auf- abe gestellt, diese Nachteile
bzw. Schwierigkeiten zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft ein Trii,-erfrequc,.izil-)ertragung von svsterii
zur gleich7,eitigen C
Frequenzhändern init starlz frequenzabhängit# ,rer und
solchen mit freqi-ienzuiiabliän-i,-r durchschnittlicher Energieverteilun- über ein
mit Zwischenverstärkern ausgerüstetes Kabel. Erfindungsgemäß wird für die Bänder
mit stark: frequenzabhängiger Energieverteilung durch auf der Sendeseite eingeschaltete
lineare Vierpole frequenzabhänIgiger Dänipfung unt& Herab,-lärtipfung der amplitudenniaii-
starken Frequenzen eine Vergleichc mäßiglung der Eiiergieverteilung bewirkt und
auf derEnipfangsseite mittels entsprechender Kompleinentärvierpole die ursprüngliche
Energieverteilung wiederhergestellt.
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Die Einschaltung von linearen, frequenzp abhängigen Däin fungsnetz#verk:en
in tragerfrequenten Übertraggungssystemen ist an sieh bekannt; auch beim Erfindunggsg
ge genstand finden solche NTetzwerke in den Zwischenverstärkern Verwendung. Diese
Netzwerke dienen aber dem Ausgleich der linearen Verzerrungen, die das übertragene
Band insbesondere durch die Frequenzabhängigkeit der Leitungs- bzw. K-abeldampfung
erfährt. Dabei kommt es auf eine Kompensation der stärkeren Dämpfung 'der hohen
gegenüber ,len tiefen Frequenzen des Übertragun,-s-1 bandes an. Die -Möglichkeit
der Anwendung dieser -Netzwerke züi dein g#änzlich anderen Zweck aber, eine gegebene,
starke Ungleichmäßigkeit der durchschnittlichen Z#- Energ-e- `# verteiltim.1 innerhalb
eines zu übertragenden breiten Frequeimbanfles durch Abdämpfung der frequenzgebundenen
großen Amplituden g -w. zu beseitigen und (la züi verringern bz
durch
init ein.-in kleineren SündeKgel und u,iiier kleineren Jurchschnittlichen Aiisl,-ali"#-1
- der Zwischeiverstärker auszukoni-Ivistunz# nien, ist bisher nicht erkannt
wor-len.
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Es ist eine Anlage zur direlztcn Cbertragung eines Sprachbanf-les
über lange belastete l# tn F#ernsprechleitungen bekanntgeworden, bei der die lineare
Entzerrung des zur (1)##rtra#gung gelangenden Bandes auf Sende- und Empfangsseite
verteilt wird. Dabei wird auf
Zn der Seildeseite vorverzerrt und auf (1#,r
Empfangsseite nachentzerrt. Bei dieseniVerfahren werden die kleinen Aniplituden
der hohen Frequenzen des Bandes angehol)#ii, und zwar derart weit, daß sie die stark-,en
Aniplituden der tiefen Frequenzen überragen. Es wird also eine Umkehrung der Energieverteilung
des Bandes bewirkt. Im Ge-ünsatz hierzu werden beim Erfiii(Itingsgegen-I el stand
auf der Sendeseite gerade die großen Amplituden gegenüber den kleinen lierabger
l* inipft und. hierdurch eine zwar el -leichiiiäßi,#er,e. ihren ursprünglichen Charakter
aber beibelialtende Energieverteilun- erzielt. Die bei der bekannten Anlage empfangsseitigl
durch,-eführte Nachentzerrun--1 stellt im übrigen keinen Kompleinentärvorgang zür
sendeseitigen Vorverzerrung dar: es wird nämlich ii;ch# die sendeseitig erfolgte
Anhebung der kleinen Amplituden wieder rückgängig get' ;# t, z# macht. sondern
die sendeseitig bereits angehobenen Aniplituden werden im Gegenteil auf (1 -er Empfangsseite
nochmals an - e hoben.
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Es handelt sich bei der bekannten Anlage also um eine nach gänzlich
anderen Gesichtspunkten erfolgende Beeinflussung der 1--,ner-,gievert,eilun'-.
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Es ist außerdem ein elelztrischcs übertra-uii-ssvstein bekannt, bei
dem auf der Sencle- und Einpfangsseite hinsichtlich der Diimpfung komplementäre
Netzwerke frequenzabhängiger Dämpfung eingeschaltet el e# el sind. Diese Netzwerke
dienen jedoch eineni gänzlich anderen Zweck- als die l#,omplcmentärvierpole beim
Erfindungsgegenstand; sie sollen nämlich die Wirkung der von aulJen in das Cbertragungssystern
hineingelangenzn I el den Störströme verringern, die von atmosphärischen Störtin-cii,
benachbarter Starkstroinanlagen, Stromversorgungsanlag"en oder voin -Nelbensprechen
herrühren. Dementsprechend werden die -N#etzwcrk-e auch gänzlich anders bemessen,
und zwar wird die Dämpfung der Netzwerke in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage
der StÖrfrequenz innerhalb des übertragenen Frequenzgebietes gewählt. Das sendeseitige
'-,1,lJetzwerl, soll dabei
im Frequenzgebiet der Störströme nur
eine geringe Dämpfung aufweisen, so daß die Signalströme in diesem Frequenzgebiet
mit. großer Amplitude auf das Übertragungssystem gelangen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in Fig. 2 schematisch,dargestellten
Ausführungsb,eispiels unter gleichzeitiger Zuhilfenahme weiterer in Fig. i veranschaulichter
Kurven näher erläutert. Dabei ist in Fig.:2 der Fall gezeigt, daß ein Fernsehband
und das eine Vielzahl von Nachrichtenkanäle umfassende Band einesMehrfachträgerstromsystems
gleichzeitig über ein Breitbandkabel übertragen werden.
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Das von der sendeseitigenFernsehendapparatur FS gelieferte, durch
Modulation transponierte Fernsehband f, das den Träger (z. B. 4,3 MHz) und
das untere Seitenb#and umfaßt und sich bei einem 44o-Zeilen-Bild (vgl. Fig. i) beispielsweise
von 4,3 bis etwa 2,3 MHz erstreckt, wird einem linearen Verzerrernetzwerk
TIS zugeführt. Dieses ist in bekannter Weise aus Blindwiderständen und gegebenenfalls
noch zusätzlichen Ohmschen Widerständen aufgebaut und besitzt eine derart frequenzabhängige
Dämpfung, daß die großen, denFrequenzen oberhalbet-%va4MHz zugehörigen Ainplituden
des Fernsehbandes entsprechend der gestrichelten Kurve d (z. B. 'im maximal
2,5 Neper) stärker gedämpft werden als die Amplituden der unterhalb -t MHz
liegenden Frequenzen. Am Ausgang des linearen frequenzabhängigen Energiebereichspressers
wie man das Netzwerk 17s auch bezeichnen könnte - tritt ;daher das Fernsehband
mit einer Energieverteilung gemäß Kurve b auf. Diese unterhalb etwa 4 MHz
in die Kurve a übergehende Kurve b
läßt erkennen, daß die Energieverteilung,
hinter dein Vi-erpol Vs zwar schon wesent-]ich gleichmäßiger verläuft, aber noch
immer eine # vom Träger zu den tieferen Frequenzen gesehen - fallende Tendenz
hat.
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Das vom Vierpol Vs kommende Band gelangt über den Hochpaß HPS einer
Frequenzweiche WS auf ein mit beispielsweise zehn Zwischenverstärkern ZVI bis ZVI,
ausgerüstetes Breitbandkabel K. Gleichzeitig wird diesem Kabel Über den Tiefpaß
TPS dieser Weiche das von der sendeseitigen Endapparatur BS eines Vielkanalträgerfrequenzsystems
gelieferte transponierte Bandf2 zugeführt. Dieses Band, das beispielsweise 2ooKanäle
in einem Bereich von ioo bis 7oo KHz umfassen möge, weist infolge der sendeseitig
durchgeführten Pegelreggelung eine äußerst gleichmäßige Energieverteilung auf. Beide
Bänder werden in den Zwischenverstärkern gemeinsam verstärkt; die bisher üblicheAuftrennung
der beiden Bänder an den Zwischenverstärkerpunkten durch jeweils zwei Frequenzweicheil
kommt also in Fortfall.
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Die Energieverteilung des im Vierpol VS gepreßten Fernsehbandes nach
Durchlaufen der ersten Kabellänge (Verstärkerfeld) zeigt die Kurve c in Fig. i,
wobei die größere prak:-f-isch vorkommende Kabellänge von 21 km zugrunde gelegt
ist. Wie ersichtlich, weist diese Kurve zwar einen noch flacheren Verlauf als die
Kurve b auf, es liegt jedoch noch immer die Hauptenergie am Träger. Dies
ist zweckmäßig, damit die für die einwandfreie Übertrag ung außerordentlich wichtigen
Bild- und Zeilenwechselfrequenzen von Störfrequenzen völlig freigehalten werden
können.
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Die durch #die Kabellängen bewirkte Verflachano, der Energieverteilungskurve
wird durch eine entsprechende lineare Entzerrung in jedem Zwischenverstärker in
bekannter Weist wieder ausgeglichen, so daß am Ausgang dieser Verstärker jeweils
wieder eine Energieverteilung entsprechend der Kurveb der Fig. i vorhanden ist.
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Auf der Ernpfangsseite werden beide Bänder zweckmäßigerweise zunächst
in einem EinpfangsverstärkerEf' auch noch gemeinsam verstärkt. Hinter diesem Verstärker,
der ebenso wie die Zwischenverstärker also die Frequenzen innerhalb des breiten
Bandes von 100 kHz bis 4,3 lH7- verarbeitet und dabei gleichzeitig, insbesondere
für die Frequenzen des Vielkanalbandes, eine hote Linearität aufweist, wird dann
aber durch eine Frequenzweiche Tfl'E eine Trennung der Bänder bewirkt. Das Fernsehbandf,
gelangt über den HochpaßEPE dieser Weiche und Über den Energiebereichsdehner VE
zur Fernsehempfangsapparatur Fr;. Das Vielkanalbandf, dagegen gelangt über
den Tiefpaß TPE zur empfangsseitigen EndapparaturBE des Vielfachträgerstromsystems.
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Das sendeseitige Netzwerk VS wird zweckmißigerweise so beinessen,
daß durch seine Wirkung die großen Amplituden des Fernsehbandes auf der Sendeseite
etwa auf den Normalpegel des Vielkanalbandes herabgez# z5
drückt werden.
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Der Vierpol VE korrigiert die Eii-ergieverteilung des Bandes fl derart,
daß es wieder seine ursprüngliche Energieverteilung entsprechend der Kurve a der
Fig. i aufweist. Zu diesem Zweck hat der Komplementärvierpol TIE, der ebenso wie
der sendeseitige Vierpol VS aus Blindwiderständen und gegebenenfalls zusätzlich-en
OhmschenWiderständen aufgebaut ist, eine derart frequenzabhängig-- Dämpfung, daß
die hohen, etwa oberhalb' 4 MHz liegenden Frequenzen verhältnismäßig schwach, die
tieferen Frequenzen dagegen stark gedämpft werden.
Durch die im
VerstärkerEV für alle Frequenzen des Fernsehbandes bewirkte Anhebun,- des Pegels
wird dabei vermieden, daß der an sich schon verhältnismäßig tiefliegelide Pegel
der niedrigen Frequenzen durch die für sie besonders starke Dämpfungswirkung
b cl des Vierpols V_, unzulässig nahe an den Störpegel herangebracht wird.
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Es ist möglich, auf die Verwendung eines besonderen Komplen-lentärvierpols
Vr zu verzichten und dafür den Verstärker EV derart selektiv auszubilden, daß er
selbst als Kompleinentärvierpol wirkt. In diesem Fall müssen die Verstärkungskurve
des Verstärkers EV und die Dämpfungskurve des sendeseitigen Vierpols Vs völlig gleichen
Verlauf haben, so daß die Hintereinanderschaltung,dieser beiden Vierpole einen neuen
Vierpol ergibt, der den reellen Teil des Cbertragungsmaßes im Bereich des Fernsehbandes
nicht verändert.
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Wie bereits angedeutet, bringt die Erfindung den Fortfall der bisher
üblichen Frequenzweichen an den Zwischenverstärkerpunkten der Übertragungsleitung
mit sieh. Dies stellt einen -wesentlichen Vorteil dar. Ganz abgesehen nämlich von
dem Aufwand, den die Weichen an sich schon darstellen, bedingen sie auch einen erheblichen
Aufwand an Entzerrungsmitteln zum Ausgleich der durch sie verursachten Unebenheiten
im Übertragungsmaß. Insbesondere aber bringen die Weichen für die Fernsthübertraglillu
eine fast unüberwindliche Schwierigkeit durch die von ihnen verursachten Laufzeitverzerrungen
mit sich. Für eine einwandfreie Übertrazung eines 44o-Zeilen-Bildes darf z. B. der
c. Laufzeitunterschied e' zwischen den einzelnen Frequenzen des Fernsehbandes an
einem Verstärkerpunkt höchstens i o-1 Sek. betragen. Die Einhaltung dieser Fordertin--1
führt zuaußerordentlichaufwändigenPhasenausgleichselententen, da. die Frequenzweichen
besonders an ihrenübertragungsgrenzen sehr starke Laufzeitverzerrungen hervorrufen.