DE758221C

DE758221C - Carrier frequency telephony system

Info

Publication number: DE758221C
Application number: DEI64290D
Authority: DE
Inventors: V J Terry
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1938-04-08
Filing date: 1939-04-05
Publication date: 1953-11-02
Also published as: FR852820A; GB513533A

Description

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, billige und wirksame Vorrichtungen zu schaffen, um über normale Sprechkanäle zusätzliche Zeichen übertragen zu können. Die zusätzlichen Zeichen können entweder Wählerimpulse und Überwachungszeichen sein, wie sie im Betrieb von Trägerfrequenzsystemen erforderlich sind, oder sie können aus TeIegrafierzeichen bestehen.The invention has set itself the task of cheap and effective devices create in order to be able to transmit additional characters via normal speech channels. the additional characters can be either voter pulses and monitoring characters, such as they are required in the operation of carrier frequency systems, or they can be made up of graphic characters exist.

Bei Trägerfrequenztelefoniesystemen mit einem oder mehreren Kanälen werden die Zeichen dadurch übertragen, daß die Amplitude des übertragenen TrägerfrequenzstromesIn carrier frequency telephony systems with one or more channels, the Character transmitted by the fact that the amplitude of the transmitted carrier frequency current

gesteuert wird. Dies kann dadurch geschehen, daß die Zeichenströme den Sprechströmen vor der Mischung in einem Modulator überlagert werden. Der Modulator muß dabei natürlich für den ganzen Frequenzbereich, der von den Sprachschwingungen und den Zeichenfrequenzen umfaßt wird, geeignet sein. Die Amplitudensteuerung des Trägerfrequenzstromes kann man auch dadurch erzielen, daß ein Teil der Trägerwelle, die von Sprachschwingungen moduliert ist, mit einem anderen Teil, der durch die Zeichensignale moduliert ist, gemischt wird und beide Teileis controlled. This can be done by placing the streams of characters in front of the streams of speech superimposed on the mixture in a modulator. The modulator must of course for the entire frequency range, that of speech vibrations and symbol frequencies will be suitable. The amplitude control of the carrier frequency current can also be achieved in that part of the carrier wave modulated by speech vibrations with another Part modulated by the character signals is mixed and both parts

sodann einer Übertragungsleitung oder einem andersartigen Übertragungsmedium entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Filtern und Verstärkern zugeführt werden. Wegen der Frequenzselektivität der Mikrofone und der übertragenden Schaltungsanordnungen sind in einem Bereich von Null bis ιoo Hz keine Teilfrequenzen der Sprachschwingungen vorhanden, so daß Filter oder ίο andersartige 'Vorrichtungen zur Unterdrückung dieses Bereiches, der für die Telegrafierzeichen reserviert werden soll, im Sprachband nicht nötig ist, es sei denn, daß die Anforderungen an die Sicherheit besonders groß sind.then either a transmission line or some other type of transmission medium be supplied directly or with the interposition of filters and amplifiers. Because of the frequency selectivity of the microphones and the transmitting circuitry there are no partial frequencies of the speech oscillations in a range from zero to ιoo Hz present, so that filters or ίο other types of 'devices for suppression of this area, which is to be reserved for the telegraph characters, is not necessary in the voice band, unless that the security requirements are particularly high.

Bei der üblichen Trägerfrequenztelefonie ist bei Abwesenheit irgendwelcher Zeichen gewöhnlich der übertragene Trägerfrequenzstrom außerordentlich klein, und das Verao hältnis vom Träger zu den Seitenbändern wird bei Einseitenbandübertragung durch Bandfilter noch weiter reduziert.In common carrier frequency telephony, the absence of any signs is common the transmitted carrier frequency current is extremely small, and the ratio of the carrier to the sidebands is further reduced by band filters in the case of single sideband transmission.

In derartigen Fällen wird in der Empfangsstation zur Demodulation der Seitenbänder oder des Seitenbandes für Sprache eine Trägerwelle örtlich erzeugt. Diese örtlich erzeugte Trägerfrequenz kann durch einen Steuerstrom mit dem für die Modulation verwendeten Träger synchronisiert werden; aber im allgemeinen läßt sich eine exakte Phasenbeziehung für die Demodulation nur durch spezielle Anordnungen erzielen.In such cases, the side bands are demodulated in the receiving station or the sideband for speech generates a carrier wave locally. This locally generated Carrier frequency can be controlled by a control current with that used for modulation Carriers are synchronized; but in general an exact phase relationship can be found for demodulation can only be achieved by special arrangements.

Diese beiden (sende- und empfangsseitig erzeugten) Trägerfrequenzen sind für die Übertragung von Sprachschwingungen hinreichend gleich, wenn die Differenz zwischen ihnen kleiner als 20 Hz ist. Bei der Übertragung niedriger Frequenzen, wie sie den Telegrafierzeichen entsprechen, ist jedoch eine derartige Synchronisierung der Träger nicht hinreichend, weil hier die Abweichungen in den Frequenzen ja schon dieselbe Größenordnung haben, wie die zu übertragenden Frequenzen. Derartige Abweichungen würden demnach unzulässige Verzerrungen der Zeichen hervorrufen, ja sogar einen Vorzeichenwechsel der Zeichen, der sich so oft in der Zeiteinheit wiederholt, als die Abweichung der beiden Trägerfrequenzen.beträgt, weil ja ebenso oft jeder Phasenunterschied in den Trägern auftritt. These two carrier frequencies (generated on the transmit and receive side) are for the Transmission of speech vibrations is sufficiently equal if the difference between them is less than 20 Hz. When transmitting low frequencies, such as the telegraph characters correspond, however, such a synchronization of the carriers is not sufficient, because here the deviations in the frequencies are of the same order of magnitude as the frequencies to be transmitted. Such deviations would therefore cause impermissible distortion of the characters, yes, even a change in sign of the signs, which occurs so often in the unit of time repeated than the difference between the two carrier frequencies, because it is just as often any phase difference occurs in the carriers.

Erfindungsgemäß sollen nun zur Vermeidung dieser Störung die Telegrafierzeichen in der Empfangsstation unter Zuhilfenahme einer örtlich erzeugten Trägerwelle demoduliert werden, die beträchtlich von der Frequenz abweicht, .die zur Demodulation der Sprachschwingungen hinzugefügt wird. Hierdurch entsteht für diese Zeichen ein Frequenzband, das von dem Seitenband der Sprechströme in der Frequenz verschieden ist und den obigen Nachteil nicht aufweist. Das Frequenzband der Telegrafierzeichen wird also, wie es an sich beim Überlagerungsempfang bekannt ist, verschoben. Dieses Band kann leicht, beispielsweise durch Filter, von den Frequenzen, die bei der Demodulation der Sprachschwingungen entstehen, getrennt werden. Diese neuen Seitenbänder der Zeichenmodulation, die auf diese Weise aus dem übrigen Frequenzgemisch herausgefiltert werden, ergeben nach Gleichrichtung wieder die ursprünglichen Zeichen, vorausgesetzt, daß die Gleichrichtung linear erfolgt.According to the invention, the telegraph characters in demodulated by the receiving station with the aid of a locally generated carrier wave which deviates considerably from the frequency, the demodulation of the speech vibrations will be added. This creates a frequency band for these characters that differs from the sideband of the speech streams in the frequency is different and does not have the above disadvantage. The frequency band the telegraph character is, as it is known per se with heterodyne reception, postponed. This band can easily, for example by filtering, from the frequencies that arise during the demodulation of the speech vibrations, are separated. These new ones Sidebands of the character modulation, which in this way result from the rest of the frequency mixture are filtered out, result in the original characters again after rectification, provided that the rectification takes place linearly.

Polaritätsänderungen des ursprünglichen Zeichens gehen in den Polaritätsumkehrungen, die durch den nichtsynchronen Träger erzeugt werden, verloren, wenn keine Trägerfrequenz übertragen wird. Wenn die Trägerfrequenz mit übertragen wird oder wenigstens ein Trägerrest vorhanden ist, so ergibt sich eine Gleichstromkomponente; falls diese genügend groß ist, können auch Polaritätsumkehrungen unterschieden werden.Polarity changes of the original sign go in the polarity reversals, generated by the nonsynchronous carrier are lost when there is no carrier frequency is transmitted. If the carrier frequency is also transmitted or at least one residual carrier is present, then results a direct current component; if this is sufficiently large, polarity reversals can also be used can be distinguished.

Für die Demodulation mit asynchroner Frequenz kann jeder geeignete Träger verwendet werden. Praktisch ist bei sämtlichen Trägerfrequenztelefoniesystemen irgendeine geeignete Frequenz vorhanden, die für die Demodulation oder Modulation in einem anderen Sprechkanal oder für die Rückleitung dient. Diese Frequenz kann zur Demodulation der Telegrafierzeichen verwendet werden.Any suitable carrier can be used for asynchronous frequency demodulation will. Practically all carrier frequency telephony systems will use any suitable one Frequency available that is used for demodulation or modulation in another speech channel or for the return line. This frequency can be used to demodulate the telegraph characters.

Bei den üblichen Trägerfrequenztelefoniesystemen folgt dem Demodulator ein Verstärker. Diesen gleichen Verstärker kann man auch zur Verstärkung der nach der Gleichrichtung entstandenen Telegrafierzeichen verwenden. Zu diesem Zweck müssen die gleichgerichteten Telegrafierzeichen von den höheren Teilfrequenzen, beispielsweise durch Filter, befreit werden.In conventional carrier frequency telephony systems, the demodulator is followed by an amplifier. This same amplifier can also be used to amplify after rectification use resulting telegraphic characters. For this purpose, the rectified Telegraph characters are freed from the higher partial frequencies, for example by filters.

In Fig. ι werden auf der Senderseite Sprachschwingungen und Telegrafierzeichen einem Modulator M zugeführt, dem von einem einfachen Oszillator O trägerfrequente Schwingungen aufgedrückt werden. Die Modulationsprodukte, die aus den Seitenbändern für den Sprech- und den Telegrafierzeichenkanal bestehen, werden dem Sendefilter 5F₁ zugeführt, welches eines der Sprachseitenbänder beseitigt und das andere sowie die beiden Zeichenseitenbänder durchläßt. 5F₂ und SF₃ sind Sendefilter für andere Kanäle, die der gleichen Übertragungsleitung L aufgedrückt werden.In Fig. Ι voice vibrations and telegraph characters are fed to a modulator M on the transmitter side, to which carrier-frequency vibrations are impressed by a simple oscillator O. The modulation products, which consist of the sidebands for the speech and telegraphic character channels, are _{fed to the transmission filter 5F 1} , which removes one of the speech sidebands and lets through the other and the two character sidebands. 5F ₂ and SF ₃ are transmission filters for other channels that are pushed onto the same transmission line L.

In der Empfangsstation werden das Sprachseitenband und die Telegrafierzeichenseitenbänder durch das Empfangsfilter RF₁ abgetrennt. RF₂ und RF₃ sind Filter für andere Kanäle. Die abgetrennten Seitenbänder werden den zwei Demodulatoren DMf₁ und DMs₁ entweder unmittelbar oder über ein Brücken-In the receiving station, the speech sideband and the telegraph character sidebands are separated _{by the reception filter RF 1.} RF ₂ and RF ₃ are filters for other channels. The separated sidebands are fed to the two demodulators DMf ₁ and DMs ₁ either directly or via a bridge

netzwerk BN, das gegenseitige Störungen durch die Schwingungen in DMf₁ und DMs₁ verhütet, zugeführt.network BN, which prevents mutual interference from the vibrations in DMf ₁ and DMs ₁ , supplied.

DMf₁ in Verbindung mit einem Oszillator O₁, der die gleiche Frequenz hat wie der Oszillator 0 in dem Sender, und ein Verstärker A stellen eine normale Schaltung für die empfangenen Sprachschwingungen dar. Die Seitenbänder der Telegrafierzeichen werden DMf ₁ in connection with an oscillator O ₁ , which has the same frequency as the oscillator 0 in the transmitter, and an amplifier A constitute a normal circuit for the received speech oscillations. The sidebands of the telegraph characters become

ίο dem Demodulator DMf₁ zusammen mit dem Seitenband der Sprachschwingungen zugeführt. An den Eingang des Verstärkers A gelangen Sprachschwingungen und Telegrafierzeichen, die durch mangelnde Synchronisierung zwischen den Oszillatoren O₁ und 0 gestört sind. Wegen der niedrigen Frequenz dieser Telegrafierzeichen und ihrer geringen Wirksamkeit für derartige Schaltungen werden die Sprachschwingungen durch sie nur wenig gestört. Ein Filter F_x kann dazu dienen, die restlichen Störungen zu beseitigen.ίο the demodulator DMf ₁ supplied together with the sideband of the speech oscillations. Applied to the input of the amplifier A voice vibrations and Telegrafierzeichen that are disturbed by a lack of synchronization between the oscillators _O1 and 0th Because of the low frequency of these telegraph characters and their low effectiveness for such circuits, the speech vibrations are only slightly disturbed by them. A filter F _x can serve to remove the remaining interference.

Die Seitenbänder für SpcrachschwingungenThe sidebands for speech oscillations

und Telegrafierzeichen werden gleichfalls dem Demodulator DmS₁ zugeführt, welcher seine Trägerfrequenzspannung von dem für einen anderen Kanal dienenden Oszillator O_n über eine Zweigleitung B_n (die Zweigleitung B_n dieses anderen Kanals entspricht der Zweigleitung B₁ von Oszillator O₁) erhält. Oderand telegraph characters are also fed to the demodulator DmS ₁ , which receives its carrier frequency voltage from the oscillator O _n serving another channel via a branch line B _n (the branch line B _{n of} this other channel corresponds to the branch line B ₁ of oscillator O ₁ ). or

der Oszillator O_n kann ein Oszillator sein, der zur Modulation von Sprachschwingungen verwendet wird, die in der Gegenrichtung übertragen werden. Die Ausgangsströme von DMs₁ enthalten Frequenzen, die der Differenzthe oscillator O _n can be an oscillator which is used to modulate speech oscillations which are transmitted in the opposite direction. The output currents _{from DMs 1} contain frequencies that are equal to the difference

zwischen den Frequenzen von O und O_n gleich sind, wobei die Amplitude dem restlichen Träger vom Modulator M und der augenblicklichen Größe der Seitenbänder des Telegrafierzeichenkanals proportional ist.between the frequencies of O and O _{n are} equal, the amplitude being proportional to the remaining carrier from modulator M and the instantaneous size of the sidebands of the telegraphic character channel.

Außerdem ist noch das Sprachfrequenzband vorhanden, das durch die .gleiche Differenzfrequenz, verschoben ist. Diese sämtlichen Ströme werden dem Filter RFs₁ zugeführt, welches nur einen schmalen FrequenzbereichIn addition, the voice frequency band is still present, which is shifted by the same difference frequency. All of these currents are fed to the filter RFs ₁ , which has only a narrow frequency range

♦5 in der Nähe der Differenzfrequenz durchläßt. Da bei den Sprachschwingungen die Frequenzen unterhalb 100 Hz sehr schwach sind, ist das Filter RFs₁ in der Lage, praktisch alle Demodulationsprodukte der Sprachschwingungen auszuschließen. D ist ein Detektor, der z. B. aus einzelnen Trockengleichrichtern besteht. Sein Ausgang ist mit dem Eingang des Verstärkers A durch eine Leitung verbunden, die nur für niedrige Frequenzen betriebsfähig ist. Die durch den Verstärker^ verstärkten niedrigen Frequenzen können dazu dienen, in bekannter Weise ein Relais R zu betätigen, durch dessen Kontakte besondere ' Kreise gesteuert werden.♦ 5 passes near the difference frequency. Since the frequencies below 100 Hz for speech oscillations are very weak, the filter RFs _{1 is} able to exclude practically all demodulation products of speech oscillations. D is a detector which e.g. B. consists of individual dry rectifiers. Its output is connected to the input of amplifier A by a line which is only operational for low frequencies. The low frequencies amplified by the amplifier ^ can be used to operate a relay R in a known manner, through whose contacts special 'circuits are controlled.

In Fig. 2 ist die schematische Schaltungsanordnung der Fig. 1 näher erläutert. Insbesondere sind die Schaltungen für das Filter RFs₁, den DetektorD und den Verstärker^ dargestellt. Für das Filter RFs₁ wird in der Fig. 2 ein bekanntes Transformationsbandfilter verwendet, und der Detektor D besteht aus einer Brückenschaltung von vier Gleichrichtern. The schematic circuit arrangement of FIG. 1 is explained in more detail in FIG. 2. In particular, the circuits for the filter RFs ₁ , the detector D and the amplifier ^ are shown. A known transformation band filter is used for the filter _{RFs 1} in FIG. 2, and the detector D consists of a bridge circuit of four rectifiers.

Die Eingangsschaltung für Sprachschwingungen besteht aus dem Transformator T₁, der für niedrige Frequenzen unwirksam ist. Seine Sekundärwicklung ist auf der einen Seite mit dem. Steuergitter der Röhre V₁ und auf der anderen Seite mit der Kathode durch den Kondensator C₁ verbunden. Die Ausgangsschaltung für die Sprachschwingungen besteht aus dem Ausgangstransformator T₂.The input circuit for speech vibrations consists of the transformer T ₁ , which is ineffective for low frequencies. Its secondary winding is on one side with the. Control grid of the tube V ₁ and on the other hand connected to the cathode through the capacitor C ₁ . The output circuit for the speech oscillations consists of the output transformer T ₂ .

Dia Eingangsschaltung für die Telegrafierzeichen besteht aus den Widerständen D₁, D₂, dem Kondensator C₁ und der Sekundär wicklung von T₁. Die Widerstände D₁ und D₂ ermöglichen die Zuleitung des Gitterpotentials. In Verbindung mit dem Kondensator C₁ wird die Eingangsschaltung für Telegrafierzeichen für hohe Frequenzen unwirksam. Der Kondensator C₂ dient dazu, die hohen Frequenzen von dem Relais R fernzuhalten.The input circuit for the telegraph characters consists of the resistors D ₁ , D ₂ , the capacitor C ₁ and the secondary winding of T ₁ . The resistors D ₁ and D ₂ enable the grid potential to be fed in. In conjunction with the capacitor C ₁ , the input circuit for telegraph characters for high frequencies is ineffective. The capacitor C ₂ is used to keep the high frequencies away from the relay R.

Wenn keine gleichgerichteten Spannungen von dem Detektor D geliefert werden, ist die Gitterspannung der Röhre V₁ derart, daß sich eine ausreichende Verstärkung der Sprachschwingungen ergibt. Gleichgerichtete, von D gelieferte Potentiale können entweder diesen Wert der Gitterspannung vergrößern oder ihn verkleinern. Dadurch treten im Anodenstrom der Röhre Änderungen auf, die ausreichen, das Relais R in Übereinstimmung mit den Telegrafierzeichen zu betätigen, ohne dabei die Verstärkung der Sprachschwingungen zu beeinflussen. .If no rectified voltages are supplied by the detector D , the grid voltage of the tube V _{1 is} such that there is sufficient amplification of the speech vibrations. Rectified potentials supplied by D can either increase this value of the grid voltage or decrease it. This causes changes in the anode current of the tube which are sufficient to operate the relay R in accordance with the telegraphic characters without affecting the amplification of the speech vibrations. .

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Carrier-frequency telephony system in which voice vibrations on a single Sideband are transmitted and the carrier wave for the transmission of telegraph characters, voter pulses or Monitoring characters is keyed, characterized in that the telegraph characters, the dialing impulses or monitoring signals in the receiving station are demodulated with the help of a locally generated carrier wave, which considerably deviates from the frequency used to demodulate the speech vibrations will be added.

2. carrier frequency telephony system according to claim 1, characterized in that the locally added carrier waves for demodulating the telegraph characters etc. be taken from a generator, the carrier waves for demodulation

tion or for modulating speech sidebands or speech frequencies of a other channel or the same or a different channel of the return line.

3. Carrier frequency telephony system according to claim 1, characterized in that the demodulated voice vibrations and the rectified telegraph characters are amplified in a common amplifier, whose input and / or output circuits for the speech frequencies and the telegraph frequencies are separate.

4. carrier frequency telephony system according to claim 3, characterized in that the rectified telegraph currents are used to bias a To change the tube of the amplifier whose anode current actuates a relay or other arrangement.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting process is in progress the following publication has been considered:

Lehmann, Die Rundfunk- und Tonfilmtechnik, 3rd edition, 1935, p. 278.

1 sheet of drawings