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Trägerfrequenz-Zweidrahtsystem Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Trägerfrequenz-Zweidrahtsystem für Fernsprechübertragung mit besonders vorteilhafter
Wahl der Frequenzlage des Vorkanals in bezug auf die benutzten Frequenzbänder für
die beiden Gesprächsrichtungen. , Ein wesentlicher Vorteil der trägerfrequenten
Mehrkanalübertragung von Nachrichten über Leitungen oder über drahtlose Verbindungen
ist der, daB man, auch bei Benutzung nur eines einzigen Übertragungsmediums (z.
B. Doppelleitung) für beide Verkehrsrichtungen, der Übertragung einen Vierdrahtcharakter
verleihen kann, und zwar versteht man unter Trägerfrequenz-Zweidrahtsystemen solche,
die zur Übertragung über ein Aderpaar für die beiden Übertragungsrichtungen verschiedene
Frequenzbänder benutzen, wobei mittels Frequenzweichen eine einfache Trennung der
beiden Gesprächsrichtungen möglich ist. Trägerfrequenz-Zweidrahtsysteme werden immer
dann eingesetzt, wenn aus irgendwelchen Gründen Leitungen nur in beschränkter Zahl
zur Verfügung stehen (z. B. in Seekabeln) oder wenn sich wegen der Kosten die Auslegung
von zwei getrennten Kabeln für beide Gesprächsrichtungen nicht lohnt. Die Entwicklung
der Trägerfrequenztechnik hat als zweckmäßig erwiesen, bei Mehrkanalübertragungen
das niederfrequente Sprachband (im Frequenzbereich o ... 3 kHz oder bei erhöhten
Anforderungen auch o ... 4 kHz entsprechend den CCIF-Empfehlungen) nicht
unmittelbar durch einfache Modulation in den endgültigen Übertragungsfrequenzbereich
zu verlagern, sondern ein-oder mehrstufige Zwischenmodulation vorzunehmen.
Der
Vorteil liegt darin, daß die Siebmittel zur Unterdrückung von Träger und zweitem
Seitenband (bei der allgemein üblichen Einseitenbandübertragung mit unterdrücktem
Träger) wirtschaftlicher und technisch einfacher sind, wenn einerseits der Vorkanalträger
bei verhältnismäßig niedrigen Frequenzen liegt, und anderseits infolge der Vormodulation
bei der nächstfolgenden Modulationsstufe ein größerer Frequenzabstand der beiden
Seitenbänder erhalten wird. Im folgenden soll einheitlich unter Vorkanal die Lage
sämtlicher Niederfrequenzgespräche (Grundkanäle) nach der ersten Modulation (Vormodulation),
unter Zv ischenkanal bzw. Zwischengruppe die Lage der Vorkanäle nach der zweiten
Modulation (Zwischenmodulation) und unter Endkanal bzw. Endgruppe die endgültige
Übertragungslage der Zwischenkanäle bzw. der Zwischengruppe nach der dritten Modulation
(Endmodulation) verstanden werden.
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Hinsichtlich der Wahl von Vorkanal-, Zwischenkanal- und Endkanalträger
sind nun bereits verschiedene Verfahren bekannt und benutzt worden. Es wurde z.
B. vorgeschlagen, als Vorkanalträger für ein System von 15 Grundkanälen 6 kHz zu
benutzen und jeweils das untere Seitenband auszusieben, in der Zwischenmodulationsstufe
dann die Träger 21, 24, 27 ... 54 kHz zu verwenden und dabei den Vorkanälen jeweils
das untere oder obere Seitenband der einzelnen Zwischenträger zuzuweisen. Dadurch
wird eine geschlossene Gruppe von 15 nebeneinanderliegenden Zwischenkanälen erhalten,
die schließlich durch eine oder zwei Endumsetzungen in das für die Übertragung erwünschte
Frequenzgebiet verlagert wird. Abb. 1 soll dieses Modulationsverfahren schematisch
erläutern. Die Einzelkanäle sind dabei, wie in der Trägerfrepuenztechnik vielfach
üblich, durch dreieckige Kästchen mit von niederen nach höheren Grundfrequenzen
ansteigenden Oberkanten und die Trägerfrequenzen durch senkrecht stehende Pfeile
angedeutet. Für die schematische Betrachtung sind die zwischen den aneinanderstoßenden
Einzelkanälen naturgemäß vorhandenen Lücken unberücksichtigt gelassen. Nachdem also,
wie Abb. t a zeigt, durch die Zwischenmodulation eine geschlossene Zwischengruppe
von 15 ... 6o kHz erhalten worden ist, kann diese gemäß Abb. t b durch Gruppenumsetzung
an 171 kHz als erstem Endträger in die erste Endgruppe 111 ... 156 kHz und
durch eine weitere Gruppenumsetzung dieser ersten Endgruppe am zweiten Endträger
204 kHz in die zweite Endgruppe 48 ... 93 kHz gebracht werden. Die beiden
Endgruppen stellen dann die beiden Verkehrsrichtungen in einem Zweidraht-Trägerfrequenzsystem
dar.
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Ein dem vorstehend beschriebenen ähnliches, ebenfalls bekanntes Trägerfrequenzsystem
wird in Abb. 2 schematisch erläutert. Dabei wird eine verhältnismäßig hohe Vorkanalträgerfrequenz
von 72 kHz benutzt und das obere Seitenband weiter verarbeitet. Als Niederfrequenzgrundkanal
ist bei diesem System das Frequenzband zwischen 0 ... 4 kHz vorgesehen. Die
Zwischenmodulation mit den Trägern 92, 96 ... 136 kHz (untere Seitenbänder) ergibt
zunächst eine geschlossene Zwischengruppe von 16... 64 kHz (vgl. Abb. 2a). Eine
erste Gruppenumsetzung mit 176 kHz als Endträger ergibt die erste Endgruppe 1t2...
160 kHz, und eine zweite Gruppenumsetzung dieses Bandes mit 2o8 kHz als zweiten
Endträger ergibt schließlich die zweite Endgruppe von 48 ... 96kHz.
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Hinsichtlich des Filteraufwandes bestehen bei beiden Systemen wesentliche
Unterschiede. Zunächst benötigen beide Systeme ein Vorfilter je Grundkanal zur Aussiebung
der Vorkanäle; dabei ist das System gemäß Abb. 2 gegenüber dem System gemäß Abb.
t wegen der hohen Frequenzlage des Vorkanals benachteiligt. Das erste System erfordert
nun ein weiteres Filter je Vorkanal zur Aussiebung der 15 Zwischenkanäle, wobei
außerdem auf genaue Symmetrierung der Modulatoren zu achten ist, weil sämtliche
Zwischenträger im Frequenzbereich der Zwischengruppe liegen. Das zweite System ist
demgegenüber im Vorteil; es kommt mit einem Filter für sämtliche Zwischenkanäle
aus, weil die zu unterdrückenden Seitenbänder (einschließlich der Zwischenträger)
außerhalb des Zwischenkanalbandes liegen. Der Aufwand für die Gruppenfilter der
ersten und zweiten Endumsetzung ist dann für beide Systeme im wesentlichen der gleiche.
Während also das System gemäß Abb. t insgesamt 26 Filter von 15 verschiedenen Filtertypen
benötigt, kommt das System gemäß Abb. 2 mit 15 Filtern von vier verschiedenen Typen
aus, wenn, zur Vereinfachung der Betrachtung, vergleichsweise immer von 12 Grundkanälen
ausgegangen wird.
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Abweichend von diesen beiden Systemen mit Einzelkanalvormodulation
wurde bereits ein weiteres System mit Gruppenvormodulation zwecks Verringerung des
Filteraufwandes vorgeschlagen (vgl. Abb. 3). Dabei wird nicht jeder Grundkanal mit
der gleichen Trägerfrequenz moduliert, sondern es werden jeweils z. B. drei Grundkanäle
über die Trägerfrequenzen 16, 20, 24 kHz (untere Seitenbänder) zu einer Vorgruppe
vereinigt. Wie Abb. 3 zeigt, werden damit z. B. bei 12 Grundkanälen im Frequenzbereich
o ... 4 kHz vier Vorgruppen im Frequenzbereich von jeweils 12 ...
24kHzerhalten. In der nun folgenden Zwischenmodulation werden die vier Vorgruppen
durch Modulation beispielsweise mit den Trägern 94, 96, 1o8, 12o kHz zu einer Zwischengruppe
von 12 nebeneinanderliegenden Einzelkanälen vereinigt, wobei nur vier Zwischenfilter
aufzuwenden sind. Durch eine oder zwei Endumsetzungen können dann die erforderlichen
Übertragungsrichtungen für den Zweikanalbetrieb erhalten werden. Diese weiteren
Stufen sind, als unwesentlich für die vorliegenden Betrachtungen, nicht mehr in
einer besonderen Abbildung niedergelegt.
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Das Trägerfrequenzsystem gemäß der Erfindung schlägt nun, in Abweichung
von den oben beschriebenen Systemen, einen günstigeren Systemaufbau sowie eine besonders
vorteilhafte Wahl der einzelnen Trägerfrequenzen vor und vermeidet damit
wesentliche
Mängel der bisher bekannten Systeme. Es ist in erster Linie für Trägerfrequenz-Zweidrahtsysteme
gedacht. Abb.4 soll das erfindungsgemäß Neue an Hand eines Zahlenbeispiels erläutern.
Es sei angenommen, daß acht Sprechkanäle übertragen werden sollen, deren Grundfrequenzen
im Bereich o ... 3 kHz (etwa zwischen 0,3 ... 2,7 kHz) liegen mögen.
Durch eine erste Modulation mit dem Vorkanalträger 33 kldz werden alle Grundkanäle
in die Vorkanallage 30 ... 33 kHz gebracht, während Träger und oberes Seitenband
unterdrückt werden. Die nächste Modulationsstufe (Zwischenmodulation) baut mit den
Trägern 69. 72, 75 ... 9o kHz unter Aussiebung der unteren Seitenbänder
eine geschlossene Gruppe von acht Zwischenkanälen im Bereich 36 ...6o kHz auf. die
bereits die Endgruppe in der einen X erkehrsrichtung darstellt. Eine Gruppenumsetzung
finit dem Endträger 66 kHz ergibt, wieder nach Aussiebung der unteren Seitenbänder,
die zweite Endgruppe 6 . . . 3o kHz für die andere Übertragungsrichtung. Für ein
Übertragungssystem beispielsweise von 12 Sprechkanälen würden sich folgende Träger-,verte
ergeben: Für den Vorkanal 45 kHz, für die Zwischenkanäle (erste Endgruppe) 93, 96
... 126 kHz und für die Gruppenumsetzung (zweite Endgruppe) 9o kHz. Das erfindungsgemäße
Trägerfrequenzsvstem läßt sich in dieser Hinsicht auch auf eine größere Zahl von
Grundkanälen oder auf Grundkanäle mit breiteren Frequenzband ausdehnen.
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Das Wesentliche und erfindungsgemäß Neue dieses Trägerfrequenzsvstems
besteht darin, daß die verwendeten Trägerfrequenzen, sowohl der Vorkanalträger als
auch die Träger für Zwischen-und Gruppenumsetzung, so gewählt sind, daß keiner der
Träger im Nutzübertragungsband, d. h. innerhalb der Übertragungsbänder für die beiden
Verkehrsrichtungen, liegt. Damit wird ein mögliches Durchschlagen der Trägerfrequenzen
in die Nutzbänder vermieden, so daß bei der hier vorliegenden Einseitenbandiibertragung
mit unterdrücktem Träger die Trägerunterdrückung nicht mehr kritisch ist. Durch
Lage der Vorkanalträgerfrequenz in der Lücke zwischen den beiden Übertragungskanälen
wird außerdem erreicht, daß einerseits der Träger hoch genug liegt, um eine mühelose
Abtrennung der nicht benötigten Seitenbänder zu ermöglichen, daß anderseits aber
nicht durch allzu hohe Frequenzlage des Vorkanalträgers die Filter unnötig verteuert
werden. Das System gemäß Abb. 4 kommt also, vergleichsweise wieder bezogen auf 12
Übertragungskanäle, mit insgesamt 14 Filtern bzw. mit drei Filtertypen aus, die
sich in 12 gleichartige Bandfilter für die 12 Vorkanäle und je ein Tiepaßfilter
für die Zwiscliengruppe (ersteEndgruppe) und die zweiteEndgruppe aufgliedern. Es
wird demnach eine beträchtliche Einsparung an Filtern und Filtertypen gegenüber
den bisher bekannten Trägerfrequenz-Zweidrahtsvstemen erreicht. Ein weiterer Vorteil
der erfindungsgemäßen Wahl der Trägerfrequenzen ist der, daß keines der unterdrückten
Seitenbänder (weder bei der Vor-, bei der Zwischen- noch bei der Endmodulation)
innerhalb der Nutzbänder für die Fernübertragung liegt. Der wesentliche Vorteil
des erfindungsgemäßen Systems gegenüber den bekannten Verfahren in gerätetechnischer
Hinsicht liegt also in einer Ersparnis sowohl an Filtermitteln als auch an Maßahmen
zur unbedingten Svmmetrierung der IVlodulatoren.