DE761407C - Mehrfachtraegerfrequenzsystem - Google Patents

Description

• Mehrfachträgerfrequenzsystem Die Erfindung bezieht sich auf Mehrfachträgerfrequenzsysteme der Art, bei denen eine oder mehrere Pilotfrequenzen zusammen mit den Nachrichten übermittelt werden. Pilotfrequenzen sind solche Schwingungen, bei denen im Gegensatz zu den Trägern keine Modulation durch Signale vorgenommen wird. Sie dienen vorzugsweise den beiden nachstehenden Zwecken i. um zu gewährleisten, daß. zur Demodulation der hochfrequenten Nachrichten an der Empfangsstation genau die gleichen Frequenzen vorhanden sind, die senderseitig beim Modulationsvorgang vorhanden waren; 2. um zu erzielen, daß der Pegel der Signale an der Emp:f angsstation nicht in Abhängigkeit von der Temperatur oder anderen Faktoren, die die Dämpfung und die Übertragungscharakteristik der Leitung verändern, in weitem Umfange schwankt. Letzteres wird durch eine Kompensation in Abhängigkeit von dem Empfangspegel der Pilotfrequenz erreicht. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem erstgenannten Zweck der Pilotfrequenzen, doch schließt sie deren gleichzeitige Verwendung für den zweiten Zweck nicht aus. , Die Synchronisierung macht insbesondere bei Mehrfachträgerfrequenzsystemen beachtliche Schwierigkeiten. Es ist erforderlich, daß zur Demodulation der trägerfrequenten Nachrichten genau die gleichen Träge@r-

  frequenzen vorhanden sind, die auf der Gegen-

  seite zur Modulation benutzt -wurden.

  Bei der bisher üblichen Übertragung der

  Grundfrequenz ergeben sich Schwierigkeiten

  in der Dimensionierung der Filter und Ver-

  stärker, da in diesem Fall die Pilotfrequenz

  im allgemeinen sehr verschieden ist von dem

  mit trägerfrequenten Nachrichten belegten

  Frequenzgebiet. Die Leitungsverstärker und

  Filter müssen dann so bemessen werden, daß

  sie auch diese entfernt liegende Frequenz noch

  durchlassen. Es ergibt sich hieraus ein be-

  deutender llehraufc:-and.

  Vielfach ist es aber auch schwierig. wenn

  nicht ganz unmöglich. die Pilotfrequenz in

  diesem Bereich zu übertragen. Oft ist dieser

  Bereich anderweitig ausgenutzt, z. B. von

  niederfrequenten Nachrichtenbändern belegt.

  Ein etwa vorhandenes niederfrequentes Über-

  tragungsscstem hat nun im allgemeinen gar

  nicht die Reichweite, die das mehrfachträger-

  frequente System aufweist, so daß schon aus

  dieseln Grunde bezüglich der Übertragung

  der P il-otfrequenz Schwierigkeiten auftreten.

  Häufig iverd.en die niederfrequenten Kanäle

  attchztveidralitmäßig ausgenutzt, dann ergeben

  sich z. B. durch vorhandene Echosperren neue

  Schwierigkeiten für die Übertragung einer

  Pilotfrequenz, die ja dauernd übertragen

  werden muß.

  Nenn in mehrfachträgerfrequenten Syste-

  men eine Ausnutzung des niederfrequenten

  Bereiches erfolgt. so wird dieser Bereich im

  allgemeinen auch nur für Gespräche geringe-

  rer Häufigkeit. z. B. für Betriebsgespräche.

  venvwendet. Wird nun .eine Pilotfrequenz in

  diesem Bereich übertragen, dann ist es erfor-

  derlich, daß dieVerstärkereinrichtungen nicht

  nur während der Gesprächsdauer, sondern

  dauernd in Betrieb sind. Es ergibt sich also

  auch schon hieraus wieder ein größerer Auf-

  wand.

  Bei der Übertragung der Grundfrequenz ist

  weiterhin die gleichzeitige Verwendung der

  Pilotfrequenz zur Pegelkontrolle ausgeschlos-

  sen. da sie für diesen Zweck im allgemeinen

  innerhalb oder in der Nähe des Bereiches

  liegen muß, der durch die Nachrichtenkanäle

  in Anspruch genommen ist.

  Das '-#lehrfachträgerfrequenzsvstem gemäß

  der Erfindung, bei dem eine oder sämtliche

  Trägerfrequenzen als Harmonische einer

  Grundfrequenz erzeugt werden, die außerhalb

  des zu übertragenden Bereichs liegt. ist da-

  durch gekennzeichnet, daß zwei Pilotfrequen-

  zen verwendet werden, deren Differenz gleich

  der Grundfrequenz ist und die innerhalb oder

  in der Nähe des zu übertragenden Frequenz-

  bereiches liegen. Dadurch, daß die Pilot-

  frequenzen innerhalb oder in die Nälie des

  zu übertragend#-u Frequenzbereiches gelegt

  «-erden. wird keine Überdimensionierung der

  Leitungsfilter und Verstärker in dem Maße

  .wie bei Verwendung der Grundfrequenz als

  Pilotfrequenz erforderlich. Andererseits kön-

  nen aber auch bezüglich eines etwa ausgenutz-

  ten Niederfrequenzbereiches keine Schwierig-

  keiten auftreten. Hierdurch wird es schließ-

  lich auch möglich. die Pilotfrequenzen bei-

  spielsweise zur Pegelregelung zu verwenden,

  was bei Vertvendung der Grundfrequenz als

  Pilotfrequenz nicht möglich ist.

  Die Verwendung von mehreren Pilot-

  frequenzen zur Pegelregelung bzw. zur Ent-

  zerrung ist an sich bekannt. Desgleichen ist

  es bei finit unterdrücktem Träger arbeitenden

  Trägerfreduenz@ibertragtitigssysternen bekannt,

  zur Synchronisierung eines Generators zwei

  oder mehr Pilotfrequenzen zu übertragen, die

  empfangsseitig nach Überlagerung mit je

  einer konstanten Frequenz zur Steuerung je

  einer z. B. durch eine Gasentladungsröhre

  gebildeten Impedanz benutzt «-erden und so

  die Frequenz eines örtlichen Generators nach-

  stellen. Die Gitterpotentialverlagerung der

  die Impedanz bildenden Röhre ist dabei durch

  die besondere Ausbildung der Schaltungs-

  anordnung von der Änderung der Scliwebungs-

  frequenz abhängig gemacht.

  Bei dieser Art der Nachstellung örtlicher

  Generatoren wird durch die Verwendung

  mehrerer Pilotfrequenzen ein möglicher

  Fadingeffekt weitgehend unschädlich gemacht.

  Die gleichz:itige Vertvendung der Pilot-

  frequ,eiizen für die Zwecke der Pegelregelung

  erscheint auch hiel-iYi möglich; jedoch ist der

  für die Synchronisierung erforderliche Auf-

  wand gegenüber dem erfindungsgemäßen

  i4Ielirfachträgerfreqtienzsysteni außerordent-

  lich hoch. Bei dem erfindungsgemäßen System

  kann empfangsseitig die Grundfrequenz in

  einfachster Weise durch eine Differenzbildung

  zwischen den beiden Pilotfrequeiizen f1 und f2

  gewonnen werden. Diese kann z. B. durch

  ein nicht lineares Netzwerk erfolgen, in -,wel-

  chem die Frequenzen f1 und f2 miteinander

  moduliert werden, in Kombination mit einem

  Filter, welches die obere Seitenfrequenz ent-

  fernt und nur die untere hindurchläßt.

  Um den bei Übertragung der Grundfrequenz

  als Pilotfrequenz auftretenden Schwierigkeiten

  aus dem Wege zu gehen, könnte auch eine

  höhere Harmonische der Grundfrequenz allein

  als Pilotfrequenz benutzt werden. Dann würde

  aber die Notwendigkeit auftreten, besondere

  Frequenzteil_ungsvorrichtungen auf der Gegen-

  seite vorzusehen. um so die Grundfrequenz

  zu gewinnen. llan könnte diese Pilotfrequenz

  ebenfalls zur Pegelregelung heranziehen,

  jedoch wäre dann zusätzlich eilte zweite

  Pilotfrequenz erforderlich. wenn in an sich

  b°kannterWeise die Neigung derDämpfungs-

  frequenzcharakteristik eindeutig bestimmt sein soll. ' Durch die erfindungsgemäße Verwendung zweier Pilotfrequenzen, deren Differenz gleich der Grundfrequenz, ist, werden nun einerseits besondere Frequenzte:ilungsvorrichtungen überflüssig; die Grundfrequenz kann vielmehr, wie bereits dargelegt wurde, in einfachster Weise gewonnen werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit einer Pegelregelung unter Berücksichtigung der Neigung der Dämpfungsfrequenzcharakteristik, ohne daß noch eine weitere besondere Hilfsfrequenz erforderlich wird.
• Die Frequenzen f1 und f2 können durch ein Paar aufeinanderfolgender Harmonischen der Grundfrequenz fo gebildet werden und so zur selben Frequenzfolge, wie die Trägerfrequenzen gehören. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung, vielmehr können sie auch davon unabhängige Frequenzen sein. Schließlich könnten sie auch selbst Trägerfrequenzen sein, doch dieses würde Schwierigkeiten bei der Aussonderung der Pilotfrequenzen von den Seitenbändern bereiten. Vorteilhaft werden die Frequenzen f1 und f2 daher als zwei dem Übertragungsbereich dicht benachbarte Harmonische gewählt, die z. B. oberhalb desselben liegen. Wenn die beiden Frequenzen nicht Harmonische der Grundfrequenz fo sind, dann erfolgt ihre Bildung am einfachsten aus einer dem Übertragungsbereich benachbarten Frequenz F durch Modulation mit f.. Die zu übertragenden Pilotfrequenzen können dann durch F und (F + f.) oder (F- f o) gebildet werden. Jede von beiden oder beide Pilotfnequenzen können nun außer zur Synchronisierung am Empfangserde auch zur Pegelkontrolle verwendet werden.
• An einem. Beispiel und den nachfolgenden Ausführungen soll der Erfindungsgedanke näher erläutert werden. In der Zeichnung sei mit S1 ... S," eine Reihe von rn Sende- und Empfangsstationen an dem. einen Ende der Leitung, mit Si . . . Sm die entsprechenden an dem anderen Ende bezeichnet. Dargestellt sind hiervon nur die Stationen S1, SM, Si und 4 ', doch kann eine beliebige Zahl zwischen diesen liegen, wie. durch die punktierten Verbindungsleitungen des einpolig gezeichneten Schemas dargestellt ist.
• Auf der Seite der Station S1 befinde sich ein Generator Q, der vorzugsweise so ausgebildet ist, daß er durch Rechteckwellen die erforderlichen Harmonischen erzeugt und selbst von einer Grundfrequenz fo fremdgesteuert wird. Ausgangsseitig sind dann alle Harmonischen (Zn-r) - f. vorhanden, wobei n eine ganze positive Zahl ist. Durch die Filter, die in der Figur mit den entsprechenden Durchlaßfrequenzen bezeichnet sind, werden nun die m Trägerfrequenzen f1... f", ausgewählt und eine weitere Frequenz fpi als Pilotfrequenz.. Die m Trägerfrequenzen werden im allgemeinen aufeinanderfolgende Harmonische sein unter Ausschluß der Grundfrequenz. Ist also z. B. fo = 2 kHz, dann werden die Frequenzen f 1 ... f," durch die Harmonischen zo kHz ... 54 kHz im Abstand von je 4 kHz gebildet, und fpi ist beispielsweise gleich 58 kHz.
• Die durch die Filter f1 ... f", ausgewählten Trägerfrequenzen gelangen nun zu, den Modulatoren M1 . . . M",. Die Anordnung ist in an sich bekannter Weise so getroffen, daß die gleiche Trägerfrequenz auch der entsprechenden Demodulationseinrichtung Dl' ... Dm' zugeführt wird wobei zwischen Modula.tions-und Demodulationseinrichtungen Ausgleichsübertrager Hl ... H", und Nachbildungsnetzwerke Ni. . . N", vorgesehen sind. Die Teilnehmerstationen selbst sind, wie oben bereits angedeutet, mit S1 ... S", bezeichnet.
• Die Modulatoren sind, ebenfalls in an sich bekannter Weise, vorzugsweise so ausgebildet, daß die Trägerfrequenzen unterdrückt werden und durch nachgeschaltete Filter F, evtl. unter Gruppenzusammenfassungen, ein Seitenband ausgewählt wird und die Gesamtheit der zu übertragenden Nachrichtenbänder dem Verstärker TA zugeführt wird.
• Die zweite Pilotfrequenz. wird erfindungsgemäß in einem Abstand von fo von der Frequenz f p i gewählt und dies am einfachsten durch Modulation von fpl mit f. erzielt.
• f p 2 ist dann selbst eine Harmonische von f o, aber bei der Aussonderung ist ein Filter gespart und statt dessen nur eine einfache Modulationseinrichtung vorgesehen. Dieses Verfahren empfiehlt sich besonders dann, wenn, wie oben angenommen, der Generator Q Rechteekwellen liefert und dann nur jede zweite Harmonische vertreten ist. Doch können f p i und f p 2 auch durch entsprechende Filter aus dem Ausgang des Generators als zwei aufeinanderfolgende Harmonische ausgewählt werden.
• Die Pilotfrequenz fpi wird in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel dem Modulator Mp zugeführt, an dessen zweitem Klemmenpaar die Grundfrequenz fo liegt. Der Modulator soll vorzugsweise so arbeiten, daß zwar f. im Ausgang unterdrückt wird, nicht aber fpl und letztere Frequenz zusammen mit f p 2 über das Filter Fp, das die unerwünschte Kombinationsfrequenz ausscheidet, dem bereits erwähnten gemeinsamen Ausgangsverstärker TA zugeführt wird.
• In der Figur ist zwischen den gestrichelten Linien ein Zwischenverstärker LA dargestellt auf der Leitung zwischen dem Ausgangsverstärker TA und dem Empfangsverstärker RA. Vor den Eingangsklemmen des Zwischenverstärkers befindet sich ein Entzerrer E, um in an sich bekannter Weise die. Dämpfungsunterschiede der Leitung in dem benutzten Frequenzgebiet zu kompensieren. Die Dämpfung variiert in Abhängigkeit von der Temperatur und anderen physikalischen Bedingungen der Leitung. Die Pilotfrequenz f p l oder fp2 oder auch beide werden gemäß weiterer Erfindung gleichzeitig zur Kompensation herangezogen im Sinne des eingangs erwähnten zweiten Verwendungszweckes. Zu diesem Zweck ist die Leitung vor dem Entzerrer E angezapft. Durch ein Filter C p wird die Pilotfrequenz bziv. die Pilotfrequenzen von den Nachrichtenbändern getrennt, um in bekannter Weise bei E zur Regelung zu dienen, wobei nicht nur Vorwärts-, sondern auch Rückwärtsregelung möglich ist. Dieselbe Frequenz bzw. Frequenzen können auch, wie ebenfalls dargestellt, für die Ausgleichseinrichtung E' in der Rückrichtung verwendet werden.
• Von dem Zwischenverstärker LA gelangen die zu übertragenden Frequenzen zum Empfangsverstärker RA, wo in an sich bekannter Weise die modulierten Nachrichtenbänder über Bandfilter G1 ... G,n getrennt und Demodulatoren Dl ... D,n zugeführt werden. Das Filter GP erfaßt die beiden Pilotfrequenzen und führt sie gemeinsam dem Demodulator Dp zu. Ein nachgeschaltetes Netzwerk LP, z: B. ein Tiefpaß, wählt die entstandene Differenzfrequenz fo aus, welche ihrerseits einen Generator O', der vorzugsweise Rechteckwellen erzeugt, steuert. Die Harmonischen f,'. . . fm' werden wieder durch Filter getrennt und den Demodulatoren D1 ... D,n zugeführt. Die Nachrichten gelangen dann unter Zwischenschaltung von Ausgleichsübertragern Hl' ... Hm' und LeitungsnachbildungenlV1'...Ihni zu den Teilnehmerstationen S1... Sm.
• Die Anordnungen für den Verkehr in der Gegenrichtung gleichen den vorstehend beschriebenen. und die Signale von Si'. . . S;n' gelangen über die Ausgleichsübertrager zu den Modulatoren 3f1' ... 31,n' und über Filter F1'... Fm' evtl. unter nochmaliger Modulation und Gruppenbildung zu dem Sendeverstärker TA'. Auf der Leitung können sich wieder ein oder mehrere Zwischenverstärker LA' und Ausgleichseinrichtungen E' befinden. Bei der empfangenden Station wird das Frequenzband über den Empfangsverstärker RA', Filter Gi . . . G., Demodulatoren D,'. .. Dm' und Ausgleichsübertrager den obengenannten Stationen S1 ... S,n zugeführt. Die mit f bezeichneten Filter müssen eine große Selektivität haben und können vorzugsweise piezoelektrische Kristalle in einem oder mehreren Zweigen einer Brückenschaltung aufweisen. Wenn LA und LA' negativ rückgekoppelte Verstärker sind, dann können E und E' in den Rückkopplungsweg an Stelle des Hauptweges gelegt werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPIt CGHE: i.
2. Mehrfachträgerfrequenzsystem, bei dem eine oder sämtliche Trägerfrequenzen als Harmonische einer Grundfrequenz erzeugt «erden, die außerhalb des zu übertragenden Bereiches liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pilotfrequenzen verwendet werden, deren Differenz gleich der Grundfrequenz ist und die innerhalb oder in der Nähe des zu übertragenden Frequenzbereiches liegen. . 2 Mehrfachträgerfrequenzsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Station, in der die Pilotfrequenzen nicht erzeugt «-erden, eine Differenzbildung stattfindet und daß die Differenzfrequenz als Steuerfrequenz für die Trägerfrequenzen dieser Station verwendet wird. 3. .
3. Mehrfachträgerfrequenzsystem nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der Pilotfrequenzen gleichzeitig zur Pegelkontrolle verwendet werden. .
4. Mehrfachträgerfrequenzsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotfrequenzen als Harmonische einer Grundfrequenz gewonnen sind, die zur Trägererzeugung dient.
5. 5. 1Zelirfachträgerfrequenzsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pilotfrequenz durch Modulation der ersten mit der zur Trägererzeugung dienenden Grundfrequenz gewonnen wird.
6. 6. Mehrfachträgerfrequenzsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussiebung der Pilotfrequenz bzw. -frequenzen und/oder Trägerfrequenzen 'Netzwerke in Brückenform unter Verwendung von piezoelektrischen Kristallen dienen.