DE845219C

DE845219C - Anordnung zur Mehrkanaluebertragung von Signalen mittels frequenzmodulierter Traegerwellen

Info

Publication number: DE845219C
Application number: DEA1744A
Authority: DE
Inventors: Edwin Howard Armstrong
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-06-01
Filing date: 1950-05-28
Publication date: 1952-07-31
Also published as: US2630497A; NL83428C; GB668030A; FR1021365A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. JULI 1952

A 1744 VlHaI2i al·

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an mit Frequenzmodulation arbeitenden Mehrfachübertragungssy stemen.

Durch die Erfindung wird angestrebt, die Wechselwirkung zwischen den Kanälen eines mit Frequenzmodulation arbeitenden Mehrfachübertragungssystems zu verringern, so daß mehr Kanäle wirksam betrieben werden können und ein höheres Verhältnis Signal zu Geräusch erreicht wird. Des weiteren bezweckt die Erfindung die Verwendung von gegenüber den bisher bekannten Systemen einfacheren Mitteln zur Durchführung des Mehrfachbetriebs.

Die Figuren erläutern die Erfindung schematisch.

Fig. ι zeigt die Gesamtanordnung eines Mehrfachübertragungssystems, wie es bei dem Sender Verwendung findet;

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten der Anordnung durch die zusätzliche Kanäle der Trägerwelle des Hauptkanals überlagert werden können;

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Ausführung eines mit Frequenzmodulation arbeitenden Mehrfachübertragungssystems;

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung eines oder mehrerer Hilfskanäle beim Sender für den Hauptkanal;

Fig. 5 zeigt eine Anordnung für den Empfang des Hauptkanals und der Hilfskanäle, die durch eine der Anordnungen der Fig. ι bis 3 erzeugt sind.

In Fig. ι ist ein Sender des bekannten Doppelkanals Phasenverschiebungstype gezeigt. Dieser besteht aus einem Kristalloszillator ι mit der Frequenz Z₁, der Strom in zwei Zweige 2, 4 und 6 bzw. 3, 5 und 7 gibt. In diesen beiden Zweigen wird die

Frequenz in den Frequenzvervielfachern 4 bzw. 5 in gleicher Weise vervielfacht. An die Ausgänge der Frequenzvervielfacher sind Mischstufen 6 bzw. 7, deren erster die Frequenz η · f_x zugeführt wird, angeschlossen. Ein zweiter Kristalloszillator 8, der eine Frequenz von f₂ erzeugt, liefert Strom der Frequenz /₂ an die Mischstufe 7, so daß unter anderem eine Differenzfrequenz η · f_i bis f₂ entsteht, die durch ein Filter 9 ausgewählt und mit dem ίο Strom der Frequenz η' f_t in der Mischstufe 6 vereinigt wird. Die Frequenz f₂ ist so gewählt, daß die Endfrequenz, welche der Sender zu senden bestimmt ist, ein vielfaches Ganzes von f₂ beträgt. Die Differenzfrequenz wird wiederum mittels eines Filters 10 •5 ausgesiebt, um die Frequenz /₂ wieder zu erhalten; letztere wird in einer Reihe von Vervielfachern 11 bis 14 auf die gewünschte Endfrequenz vervielfacht, durch einen Verstärker 15 verstärkt und von der Antenne 16 gesendet.

Die Modulation in dem Hauptkanal erfolgt in üblicher Weise durch eine modulierende Welle, die von dem Mikrofon 17 aus durch ein System 18, 19, 20, 21 und 22 übertragen wird. Die korrigierte Welle wird differentiell an Phasenverschiebungsmodulatoren 2 und 3 gelegt. Es wird daher die Frequenz an einer Seite durch die Phasenverschiebung vergrößert, an der anderen Seite verkleinert, so daß die Frequenzabweichung am Ausgang der Mischstufe 6 doppelt so groß ist als die Abweichung in jeder der beiden Ketten allein. Dieser bekannte Doppelkanalmodulator findet auch im Rundfunkbetrieb Verwendung. Es ist aber auch ein Mehrfachübertragungssystem bekannt, bei welchem die Hilfskanäle in dem Hauptkanalmodulationssystem moduliert werden. Die vorliegende Erfindung weicht von dieser Ausführung ab durch Anordnung eines Phasenverschiebungsmodulators 12, der den Zweck hat, die Hilfskanäle der Trägerwelle an einem Punkt zu überlagern, der wesentlich näher an der ausgestrahlten Endfrequenz liegt, so daß die Möglichkeit der Kreuzmodulation zwischen den Kanälen, welche primär eintritt infolge des Mangels an Linearität in den Phasencharakteristiken der verschiedenen Stromkreise, auf ein Minimum reduziert wird.

Infolge der verhältnismäßig hohen Frequenz der Hilfskanäle im Vergleich zu den tiefen Tönen des Niederfrequenzbandes ist eine verhältnismäßig geringe Phasenverschiebung erforderlich, so daß die Zwischenmodulationsergebnisse auf einem sehr niedrigen Wert gehalten werden können. Dies ist besonders wichtig wegen der niedrigen Anfangsverzerrung in dem Hauptmodulationskreis des 1 )oppelkanalmodulators.

Ein günstiges Verhältnis Signal zu Geräusch wird in dem Hilfskanal durch den Umstand erreicht, daß das bei Verwendung nur eines Modulators für den Mehrfachbetrieb in dem Hilfskanal zurückbleibende normale Sendergrundgeräusch durch die Frequenzvervielfacher außerhalb des zweiten Kanals gehalten wird, da das Frequenzübertragungsband des Vervielfachers nicht über den normalen zweifachen Wert der höchsten Modulationsfrequenz des Hauptkanals erweitert zu werden braucht. Als Folge davon wird das Geräusch der Hilfskanäle, welche bei Rundfunksendern über der hörbaren Grenze liegen, nicht durch das des Hauptschwingungs- und Modulationssystems vergrößert.

Der genaue Punkt bzw. die genaue Frequenz, bei welcher Hilfsphasenverschiebung am wirksamsten stattfindet, hängt im wesentlichen ab von dem Charakter der Hauptfrequenz und der Hilfsfrequenzen der übertragenen Wellen. In dem üblichen, bei Frequenzmodulation sich ergebenden Rundfunkband, welches die Größenordnung von 100 MHz hat, wird die Hilfsphasenverschiebung zweckmäßig bei einem Punkt vorgenommen, an welchem die Frequenz bis zur Größenordnung von 2 MHz vervielfacht worden ist.

Wegen der verhältnismäßig geringen erforderliehen Phasenverschiebung an diesem Punkt können Geräte beliebigenTyps wirksam zurPhasenverschiebung Verwendung finden. Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit. In dieser Figur bezeichnen 30, 31 einen abgestimmten Eingangskreis; 32, 33 ist der Phasen- oder Spannungsteiler, der um 90⁰ phasenverschobene Spannungen an die Gitter der Röhren 34, 35 legt; 36, 37 ist ein gemeinsamer abgestimmter Ausgangskreis der zwei Röhren.

Die Hilfsmodulationsfrequenz wird einer der beiden Röhren aufgedrückt, und zwar durch Veränderung der Gitterspannung einer der beiden Röhren mittels des Stromkreises 38, 39. Die resultierende Phasenverschiebung ergibt sich im Ausgangsstromkreis nach bekannten Prinzipien. Wenn größere Phasenverschiebungen, als für das vorliegende System gezeigt, erforderlich sind, wird in ebenfalls bekannter Weise ein Gegentaktmodulator in der Weise verwendet, daß die Modulationsspannung nicht nur an das Gitter der Röhre 35, wie gezeigt, sondern auch an das Gitter 34 der Röhre gelegt wird, und zwar mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Die erfindungsgemäße Hilfsmodulation ergibt bei dem unter dem Namen Serrasoid bekannten Frequenzmodulationssystem erhebliche Vorteile. Das Serrasoidsystem erzeugt von einem Kristallgenerator eine sägezahnförmige Spannungswelle, die eine genaue lineare Neigung besitzt. Bei einem bestimmten Potential wird während eines jeden dieser linearen Anstiege ein Impuls erzeugt, wenn kein Modulationspotential vorhanden ist. Bei Überlagerung eines Modulationspotentials über die sägezahnförmige Welle wird die Phase des Impulses längs des linearen Anstiegs verschoben, so daß die resultierende Impulsreihe genau phasenmoduliert ist. Diese Methode der Modulation weist niedrigere Verzerrungskomponenten und ein geringeresGrundgeräusch des Kristallgenerators und der Modulationselemente auf als irgendein bisher bekanntes Modulationssystem.

Fig. 3 zeigt die Art der Anwendung des Hilfsmodulators bei einem Serrasoidsystem. Wegen der großen Eingangsphasenverschielmng dieses Systems kann eine durchgehende Frequenzvervielfachung angewendet werden, ohne daß die Rückführung auf eine niedrigere Frequenz erforderlich ist. Als

Folge davon kann dieMehrfachübertragung mit verhältnismäßig einfachen Geräten ausgeführt werden. In Fig. 3 bezeichnet 40 den üblichen Kristalloszillator; 41 ist der Serrasoidmodulator; 42 ist eine Kette von Frequenzvervielfachern mit Transformatoren (nicht gezeichnet), welche die Eingangsfrequenz (in der Größenordnung von 100 kHz) bis in die Nähe von 2 bis 4 M Hz bringen. 43 bezeichnet den Hilfsphaseiischieber, der von der in Fig. 2 gezeigten Ausführung sein kann; 44 ist ein zusätzlicher Frequenzvervielfacher, der die Frequenz am Ausgang des Phasenverschiebers 43 auf die zu sendende Frequenz bringt. 45 und 46 sind der übliche Verstärker und das Sendesystem. Der Hauptkanal 47 bis 52 entspricht dem Kanal 17 bis 22 der Fig. 1. In Übereinstimmung mit der üblichen Standardanordnung werden die Bandbreiten der Transformatoren in dem Vervielfacher 42 so geregelt, daß sie das Doppelte der Modulationsfrequenz des Hauptkanals umfassen und nicht mehr, so daß ein äußerst niedriges Grundgeräuschverhältnis im Hilfskanal erreicht wird.

Mit der beschriebenen Anordnung kann irgendein System von geeigneter Bandbreite wirksam in ein Mehrfachsystem verwandelt werden; die Teilung des Spektrums durch Auswahl eines einzigen Seitenbandes bringt gewisse Vorteile. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt. Diese lehnt sich im wesentlichen an die übliche Ausführung mit einem einzigen Seitenband, bei welcher Kristallbandpaßtilter Verwendung rinden, an.

In Fig. 4 sind 60 ein Kristalloszillator, 61 ein Gegentaktmodulator des Typs, bei welchem die Amplitude moduliert wird, 62 ein Bandpaßkristallfilter, welches eine Frequenz von ungefähr 100 kHz überträgt, 63 ein Mischstufe, 64 ein Kristalloszillator zur Erzeugung einer Frequenz für die Mischung mit der durch das Kristallfilter übertragenen Frequenz, um eine resultierende Frequenz von für die . 40 Mehrfachübertragung geeignetem Wert, z. B. von 20 bis 25 kHz zu erhalten; 65 ist ein Filter für den Durchlaß eines Bandes von irgendeiner vorbestimmten Breite, das einen Mittelpunkt von 20 bis 25 kHz besitzt. 66 ist ein Korrektionssystem zur Erzielung einer gleichmäßigen Frequenzverschiebung in den Hilfsmodulationskreisen.

67, 68, 69 und 70 zeigen das übliche Modulationssystem mit einem Tiefpaßfilter 71 zur Aussiebung von Frequenzen über der Größenordnung der zu sendenden Frequenzen. Auf diese Weise läßt sich irgendeine gewünschte Frequenzschwingung im Hilfskanal innerhalb der Grenzen der Bandbreite erzielen, um das geforderte Verhältnis von Signal oder Zeichen zu Geräusch in diesem Kanal zu erhalten.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung zum Empfang und zur Trennung des Hauptkanals und des Hilfskanals. 80 bis 85 ist eine übliche Empfängerschaltung. Die Trennung hinter dem Diskriminator 85 des Hauptkanals erfolgt durch ein Tiefpaßfilter 86; in dem Hauptkanal befinden sich der übliche Entzerrer 87 und ein Niederfrequenzverstärker 88. Am Ausgang des Bandpaßfilters 89 im Hilfskanal liegt ein Verstärker 90, der an eine Mischstufe 91 angeschlossen ist. Auf letztere wirkt die Trägerwelle des Oszillators 92. Ein Tiefpaßfilter 93, ein Entzerrer 94 und ein Niederfrequenzverstärker 95 vervollständigen das zur Wiedergabe des Originalhilfssignals (Zeichens) dienende Gerät.

Unter gewissen Bedingungen (wenn eine mehr symmetrische Wiedergabe erwünscht ist) kann als Mischstufe 91 eine Gegentaktmischstufe Verwendung finden, obgleich im allgemeinen diese Verfeinerung nicht notwendig erscheint. Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, ein sehr hohes Verhältnis von Signal zu Geräusch zu gewährleisten; dies in Verbindung mit einer erheblichen Verringerung der Kreuzmodulation. In den Beispielen wurde nur ein einziger Hilfs'kanal gezeigt und erläutert. Selbstverständlich können zusatzliehe Kanäle innerhalb der Grenzen einer Bandbreite Verwendung finden, ohne daß damit der Grundgedanke der Erfindung verfassen würde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: ^8j

ι. Anordnung zur Mehrkanalübertragung von Signalen mittels frequenzmodulierter Trägerwellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Phasenverschiebungsmodulator, von denen jeder einen Trägerwelleneingangskreis, einen getrennten Modulationswelleneingangskreis und einen Ausgangskreis für die resultierenden, modulierten Trägerwellen besitzt, mit einem zwischen den beiden Modulatoren angeordneten Frequenzvervielfacher in der Weise hintereinander arbeiten, daß die Trägerwellenfrequenz im Ausgang des ersten Modulators vervielfacht und die resultierenden Wellen von vervielfachter Frequenz auf den Trägerwelleneingangskreis des zweiten Modulators übertragen werden, wobei ein erster Kanal an den Modulationswelleneingangskreis des ersten Modulators und ein zweiter Kanal an den Modulationswelleneingangskreis des zweiten ^1O5 Modulators angeschlossen ist und im Ausgangskreis des zweiten Modulators Wellen erzeugt werden, welche entsprechend den Modulationsströmen in dem ersten und zweiten Kanal frequenzmoduliert sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang des zweiten Modulators ein Frequenzvervielfacher verbunden ist, welcher die Frequenz der frequenzmoduliert«) Welle in diesem Ausgangsstromkreis auf die zu übertragende Frequenz vervielfacht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den zweiten Kanal den) zweiten Modulator zugeführten Modulationsströme von höherer Frequenz sind als die durch den ersten Kanal dem ersten Modulator zugeführten Modulationsströme.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seitenband einer Trägerwelle durch den zweiten Kamal dem zweiten

Modulator zugeführt und das andere Seitenband unterdrückt wird.
5. Anordnung nadi Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Modulator im Vergleich zum ersten bei einem Modulationssignal gleicher Stärke eine verhältnismäßig geringe Phasenverschiebung hervorruft.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Frequenzen, die außerhalb des für die Übertragung der Modulationen des ersten Kanals erforderlichen Bandes liegen, aus den auf den zweiten Modulator übertragenen Wellen von vervielfachter Frequenz ausgesiebt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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