-
Verfahren zur Änderung des Verhältnisses der großen zu den kleinen
Amplituden eines Frequenzgemisches Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung
des Verhältnisses der großen zu den kleinen Amplituden eines. Frequenzgemisches.
Eine Amplitudenverzerrung bzw. -entzerrung wird bei der Nachrichtenübertragung häufig
notwendig. !Bekannt sind beispielsweise Anordnungen, die eine Dynamikverzerrung
ergeben, in ihrer Anwendung als Amplitudenpresser, Amplitudendehner oder Amplituden
begrenzer. Die Arbeitsweise der bekannten Anordnungen ist im wesentlichen durch
die größte Amplitude bestimmt. Beispielsweise kann ein in einem F"requenzgemisch
vorhandenes. Störgeräusch kleiner Amplitude dann, wenn es allein, vorhanden ist,
z. B, in übertragungspausen, unterdrückt werden. Sind jedoch Nutzfrequenzen größerer
Amplitude vorhanden, so wird das Störgeräusch einschließlich der Nutzfrequenzen
übertragen. Den bekannten Anordnungen zur Amplitudenverzerrung haftet also allgemein
der Nachteil an, daß sie nicht gleichzeitig zwischen großen und kleinen Amplituden,
unterscheiden können. Man hat zwar vzrschiedentlichversucht, diesen Nachteil zu
verringern., jedoch ergab sich hierbei ein verhältnismäßig großer Aufwand,
ohne
daß der durch die zugrunde gelegten bekannten Prinzipien bedingte Nachteil zum Verschwinden
gebracht werden konnte. Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, nach einem
neuen Weg zur AmplitudenverzeTrung zu suchen, der die gleichzeitige Unterscheidung
zwischen großen und kleinen Amplituden gestattet.
-
Gemäß der Erfindung wird zur Änderung des Verhältnisses der großen
zu den kleinen Amplituden eines Frequenzgemisches. das Frequenzgemisch in einer
Modulatoranordnung mit einer Trägerfrequenz konstanter Frequenz und innerhalb oder
dicht an den Grenzen der Amplitudenverteilung des. Frequenzgemisches liegender Amplitude-
moduliert und eines der bei der Modulation entstehenden höheren Seitenbänder über
eine Filteranordnung gewonnen. Es ist dabei dafür Sorge zu tragen, daß durch geeignete
Wahl der Trägerfrequenz und der Frequenzlage .des Frequenzgemisches keine unerwünschten
Modulationsprodukte in das ausgesiebte Seitenband hineinfallen. Im allgemeinen kann
es. hierzu notwendig werden, das Frequenzgemisch zuvor in einen höheren Frequenzbereich
zu verschieben. Die Amplitude der Trägerfrequenz ist dabei vorzugsweise konstant
zu wählen.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren übernehmen die Frequenzen des
Gemisches., deren Amplituden größer als die der Trägeramplitude sind, die Rolle
der Trägerfrequenz, -während für die Frequenzen des Gemisches, deren Amplituden
kleiner als die Trägeramplitude sind, die Trägerfrequenz ihre dominierende Rolle
beibehält. Bei einem derarf betriebenen Modulator ergibt sich eine Änderung des
Verhältnisses der großen zu den kleinen Amplituden eines F'requenzgemisches jedoch
nur dann, wenn man höhere Modulationsprodukte verwendet, da das Hauptmodulationsprodukt
(Modulationsprodukt zweiter Ordnung) eine Ausnahmestellung einnimmt.
-
Das verschiedene Verhalten der Modulationsprodukte sei an Hand der
Fig. i bis q. erklärt. Sämtliche Amplitudenangaben sind dabei in Neper-Maß, also
als natürlicher Logarithmus. der Amplitude gegeben. In der Fig. i ist eine Schaltungsanordnung
dargestellt, die zur Untersuchung des verschiedenen Verhaltens der Modulätionsprodukte
benutzt worden ist. Bei den Versuchen wurden eine Trägerfrequenz S2 mit der konstanten
Amplitude - o,2 Neper und zwei weitere Frequenzen co und co" benutzt. Die Amplitude
der Frequenz ai war konstant gewählt, und zwar gleich-3 Neper, während die Amplitude
der Frequenz co zwischen - 3,5 und + 0,5 Neper geändert wurde. Die Frequenzen co
und co" wurden. dabei über einstellbare Dämpfungsnetzwerke N und
N' und den Verstärker h1 dem Eigang des Modulators M zugeführt, wobei vor
den Modulator noch ein Widerstand R von z. B. 5 k 0 geschaltet war. Die Amplituden
am Eingang des Modulators M wurden durch den Pegelzeiger P, gemessen. Nach Verstärkung
der Modulationsprodukte im Verstärker V wurden durch einen Bandpaß BP nacheinander
einmal das Hauptmodulätionsprodukt (untere Seitenfrequenzen) und einmal ein höheres
Modulatiänsprodukt, und zwar 3.Q-co-und 3 9-ui , ausgesiebt. Die Ausgangsamplituden
wurden dabei durch den Pegelzeiger P2 gemessen. Es ergaben sich für die verschiedenen
Modulationsprodukte die in den Fig. 2, 3 und q. in Kurvenform dargestellten Verhältnisse
der Eingangs- zu den Ausgangsamplituden. Die Ordinaten zeigen dabei die Amplitude
des. Modulationsproduktes am Ausgang des Modulators in Neper, während auf der Abszisse
die Amplitude der Frequenz co am Eingang des Modulators ebenfalls in Neper aufgetragen
ist.
-
Aus Fig. z ist zu ersehen, daß in bekannter Weise eine vollkommene
Linearität zwischen den Amplituden, am Eingang und den entsprechenden des Hauptmodulationsproduktes
am Ausgang des Modulators nur dann besteht, wenn man auf dem geradlinigen Teil derb:eid@enKuxvenQ-co
undD-co' arbeitet. Aber selbst indem übrigen Teil der Kurven, die offenbar von der
Linearität abweichen, ist das Amplitudenverhältnis sehr wenig verändert. So ist
beispielsweise an den angekreuzten Punkten für (o =+ 0,5 N.eper das Verhältnis der
Amplituden von c) : c)' vor der Modulation i :0,0302 und (,Q-co) : (n-co
')
nach der Modulation i : o,o29i. Es ergibt sich hieraus, da3 das Verhältnis
der Amplituden beim normalen Modulationsprodukt (Modulationsprodukt zweiter Ordnung)
am Ausgang im wesentlichen das gleiche bleibt wie am Eingang des Modulators, selbst
für den Fall, daß der Modulator nicht mehr amplitudenlinear arbeitet.
-
Bei der Messung der Amplitudenverhältnisse des Hauptmodulatibnsproduktes
wurde der Modulator ohne Vorspannung betrieben. Unter den gleichen Voraussetzungen
ergeben sich für - das höhere Modulationsprodukt 3 0-«co und 3#2-(0 die in
der Fig. 3 dargestellten Verhältnisse, wenn der Modulator ebenfalls ohne Vorspannung
betrieben wird. Für die angekreuzten Punkte der Kurven 3D-a) und 32-co', die der
Eingangsamplitude - o,65 der Frequenz co entsprechen, ergibt sich vor der-Modulation
das Amplitudenverhältnis der Frequenzen co : cci = i,o : o,io und nach der Modulation
für die entsprechenden Modulätionsprodukte = i,o : o,o6i. Das Verhältnis der Amplituden
ist also bei höheren
ModülatiäksPrödukten am Eingang und. Ausgang
des. Moidulators, vollständig verschieden. Bei" Benützung einer.-Vorspannung für
den Modulator, wobei die Vorspannüngsamplitude gleich der Trägeramplitude gewählt
wurde, ergaben sich -für die Eingangsamplitude i,5 Neper der Frequenz a) als Verhältnis
der; - Frequenzen-c co', vor der- Modulation i; o' : o-,223 und -als ezhältnis für-
die entsprechendzn -Modulationspro,dukte= nach 'der Modulation i,o : o,o9j, - ,
Aus den.-vorsteherlä"hehändelten Versuchsergebnimen ist zu ersehen; -däß. für das
Hauptmodulationsp:rodukt keine nennenswerte Änderung des Verhältnisses der großen
-zu -den kleinen Amplituden zu erwarten ist, saß sich hingegen bei Benutzung höherer
Modulationsprodukte wesentliche Änderungen dieses Verhältnisses erzielen lassen.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrenst ist es dahermöglich, FreqüenzenkleinerAmplituden
bei Gegenwart größerer zu dämpfen; Frequenzen verschiedener Amplituden unter Umständen
einzuebnen und auch größere Amplituden -stärker zu dämpfen als kleinere, da das
Verfahren. gestattet, große und kleine Amplituden gleichzeitig zu unterscheiden
und somit aus einem Frequenzgemisch die verschiedenen Frequenzen gesondert nach
"ihrer Amplitude behandelt und verzerrt werden können. Das Verfahren ermöglicht
also beispielsweise eine Verbesserung. der Qualität 'von mit kleinen Störamplituden
Überlagerten, Sprachübertragungen von Geräten und von Verbindungen schlechter übertragungsgute
und kann somit auch zur Verminderung von Störgeräuschen bei Telegraphie- und Funksprechverbindungen
herangezogen werden.. Wesentlich bei dem Verfahren ist die .Höhe der Amplitude der
Trägerfrequenz. und das. ausgesiebte Modulationsprodukt (Seitenband). Je nachdem,
welches. Modulationsprödukt ausgesiebt wird, kann eine bestimmte gewünschte Verzerrung
erreicht werden, da die Verzerrung abhängig ist von dem Grade des Modulations.produktes.
-
Man kann der Modulatoranordnung außer dem Frequenzgemisch und der
normalen Trägerfrequenz noch eine 'zusätzliche Hilfsträgerfrequenz zusetzen. Derenr
Frequenz ist dann jedoch so zu bemessen, da,ß keine ihrer Modulationsprodukte mit
dem Frequenzgemisch in den Bereich des benutzten höheren Seitenbandes fallen. Der
Hilfsträger wirkt allein durch seine Anwesenheit amplituden- . verzerrend, so saß
durch Zusatz eines. Hilfsträgers wählbarer Amplitude die Amp.litudenverzerrungen,
die durch. die Auswahl be-9timmter Modülationsprodukte gegeben sind, noch im-gewünschten
Sinn beeinflwßt werden-, können.
-
Für die Arnplitudenverzerrung von Sprachgemischen benutzt man Modülatiönsprodukte
der: Former a - H ± b - n, bei denen zweckmäßig b = i und
a >_ 2 und eine ganze Zahl ist, da die anderen Modulationsprodukte die Sprache
um den. Faktor b gedehnt enthalten. Diese Dehnung kann jedoch, wenn sie für eine
bestimmte -gewünschte Amplitüden-Üerzerrung mit- in Kauf genommen .werd-en tnuß,
beispielsweise durch Aufzeichnung auf ein Speichermittel, z. B.. eine Schallplatte,
die für Aufnahme und Wiedergabe- verschiedene Drehgeschwindigkeiten zeigt, vor der
Ämpiitudenverzerzung- oder nachher aufgehoben werden.
-
-- Eine -Anordnung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung
zeigt beispielsweise die Fig. 5. Dem ModulatocM wird ein Frequenzgemisch n, z. B.
Sprache, mit einer Amplitudenverteilung von beispielsweiss - q. bis o Neper und
eine Trägerfrequenz H konstanter Frequenz und konstanter Amplitude; z. B. von -:2
Neper, zugeführt. Das Frequenzgemisch n ist vorzugsweise aus der niederfrequenten
Lage vorher in einen anderen Frequenzbereich verschoben worden..- Ebenso ist die
Trägerfrequenz H mit einer so, hohen Frequenz gewählt, saß. in das. durch den Bandpaß.BP
ausgesiebte Modulationsspektrum keine anderen als beispielsweise das. Modulationsprodukt
3 H; I- n fallen. Das so, gewonnene amplitudenverzerrte. Frequenzgemisch
kann wieder in den ursprünglichen Frequenzbereich umgesetzt werden, indem es. im
Modulator M1 mit einem entsprechend geswählten Träger H, moduliert wird. Nach eventueller
Verstärkung durch den Verstärker P wird das Frequenzgemisch im ursprünglicAen Frequenzbereich
wieder ausgesiebt (BP1). Gegebenenfalls kann aber auch nach der Änderung der Amplitudenverhältnisse
eine Umsetzung in einen anderen: Frequenzbereich oder auch unter Umständen keine
weitere Umsetzung erfolgen. Wie gestrichelt angedeutet, kann dem Mo:dulator 1VT
außerdem noch ein Hilfsträger H' zugeführt werden, dessen Frequenz außerhalb des
zu verzerrenden Frequenzgemisches liegt und so gewählt ist, saß die durch ihn entstehenden
Modulationsprodukte nicht in das, benutzte Modulatiönsspektrum fallen. Die Größe
der Amplitude dieses Hilfsträgers ist nach Bedarf wählbar und kann. sich gegebenenfalls
auch zeitlich verändern.