DE856609C - Verfahren zur Vermeidung der Beeinflussung von tonfrequenten Signalempfaengern durchim gleichen UEbertragungskanal vorhandene beliebige Tonfrequenzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung der Beeinflussung von tonfrequenten Signalempfängern durch im gleichen Ubertragungskanal vorhandene beliebige Tonfrequenzen Bei der gleichzeitigen Übertragung von mehreren Tonfrequenzvorgängen, z. B. Zeichensignale und Sprache, die im gleichen Übertragungskanal sich in ihrem Frequenzspektrum beliebig über-(leck-en, muß auf der Empfangsseite die Möglichkeit bestehen, diese verschiedenen Vorgänge mit hinreichender Sauberkeit zu trennen. Die Ausfilterung durch Frequenzsiebe versagt in diesem Fall, da die Frequenzen des einen Vorganges auch in dem &nderen enthalten sind.
• Zur Erläuterung dieser Tatsache und zur Kennzeichnung der Bedeutung der nachstehenden Erfindung sei als Beispiel die Tonfrequenzwahl in der Fernsprechtechnik angeführt. Die tonfrequenten Steuerzeichen liegen im Sprachkanal und werden mit demselheii Pegel übertragen. Um hier ein Ansprechen des Zeichenempfängers durch Sprache zu vermeiden müssen eine Reihe von komplizierten und kostspieligen Maßnahmen getroffen werden, die aber dabei trotzdem den heute gestellten technischen Anforderungen insbesondere bei der Fernwahl nicht zufriedenstellend gerecht werden.
• Um eine sichere Zeichenübertragung zu gewährleisten, trennen die bisher bekannten Systeme bei der Zeichengabe die Leitung nach rückwärts auf, damit Störtöne des Mikrophons den fernen Tonfrequenzempfänger nicht beeinflussen. Die Auftrennung ist jedoch nur bei den Steuerzeichen des Verbindungsaufbaues möglich. Die nach der Sprachdurchschaltung zu übertragenden Zeichen unterliegen in allen Tonfrequenzwahlsystemen der Sprachbeeinflussung. Sie werden daher zeit- und frequenzverschlüsselt, d. h. aus einem Vorsignal und einem Hauptsignal verschiedener Länge, bestimmter Pause und verschiedener Frequenz zusammengesetzt. Wird nur eine Zeitverschlüsselung angewandt, dann muß das Schaltkennzeichen auf mehrere Sekunden verlängert werden.
• Die Verschlüsselung der Zeichen hat zur Folge, daß die Übertragungsschaltungen in abgehender und ankommender Richtung sehr verwickelte und teuere Gebilde darstellen. Sie müssen die Zeichen umbilden bzw. rückbilden, sie müssen die zeitlichen Längen genau abzählen. Außer hohen Anschaffungskosten verursacht diePflege der komplizierten technischen Einrichtung und der Störungsdienst erhebliche Aufwendungen.
• Alle die geschilderten Schwierigkeiten könnte man durch Anwendung von Frequenzmodulation für die Signalgabe vermeiden, wenn es gelingen würde, einen Empfänger zu schaffen, der nur auf das Signal aber nicht auf die in Sprache und anderen akustischen Lautbildungen auch enthaltene Frequenzmodulation anspricht.
• Erfindungsgemäß wurde für die Lösung dieser Aufgabe folgende Schaltungsanordnung benutzt: Am Eingang des Empfängers (s. Abb. i) findet zuerst eine Amplitudenbegrenzung in bekannter Weise statt, so daß nach dem Begrenzer B der Pegel des frequenzmodulierten Signals und der maximale Sprachpegel gleich sind. Im Modulationswandler D wird die frequenzmodulierte Schwingung an der Flanke eines Parallelschwingkreises 1_C in eine amplitudenmodulierte Tonfrequenz umgewandelt, deren Frequenz innerhalb des Hubbereiches veränderlich ist und deren Amplitude im Rhythmus der Modulationsfrequenz schwankt. Diese Schwingung wird im Verstärker VV verstärkt, um die für eine einwandfreie Demodulation (Gleichrichtung) erforderliche Leistung zu gewinnen. Dann erfolgt im Gleichrichter Gl r die Demodulation der amplitudenmodulierten Schwingung. Im Anschluß hieran wird zur weiteren Verstärkung und zur schärferen Ausfilterung der Modulationsfrequenz ein auf diese abgestimmter Verstärker verwendet.
• Das genauere Schaltbild des beschriebenen Empfängers zeigt Abb. 2. Zur Vereinfachung kann die Verstärkung der amplitudenmodulierten Schwingung und die durch deren Demodulation gewonnene Schwingung in einer einzigen Verstärkerstufe nach dem Reflexprinzip erfolgen. Zur Übertragung verschiedener Signalgebungen können verschiedene Modulationsfrequenzen benutzt werden, wenn man zu ihrer getrennten Ausfilterung nach der Demodulation mehrere auf diese abgestimmte Verstärker benutzt oder die Aussiebung in einem Verstärker durch mehrfache Anwendung des Resonanzprinzips vornimmt (Frequenzweiche). Hierdurch ist der Empfang verschiedener Schaltkennzeichen mit demselben Empfänger möglich.
• Die Versuche haben ergeben, daß, wenn der Empfänger alle Forderungen nach einer einwandfreien Zeichenwiedergabe erfüllt und auch der Zeichenhub groß gegen die Modulationsfrequenz gewählt ist, um in bekannter Weise die Störbeeinflussung der frequenzmoduliert übertragenen Zeichen zu verringern, noch nicht die Forderung des Nichtansprechens des Empfängers auf Sprachschwingungen bzw. anderer akustisch erzeugter Tonfrequenzen allein, d. h. bei nicht vorhandenen Zeichen erfüllt ist. Es muß vielmehr verhindert werden, daß in dem durch Sprache und andere akustische Lautbildungen am Ausgang des Modulationswandlers auftretenden Frequenzge-misch die Modulationsfrequenz enthalten ist, da sie im auf diese abgestimmten Endverstärker bevorzugt verstärkt wird und so zur Auslösung des Relais führt. Es kann sich hierbei entweder um in den Mod'ulationswandler eindringende .Amplitudenschwankungen im Rhythmus der Modulationsfrequenz handeln, die unmittelbar in den Lautbildungen enthalten sind oder sie können auf dem Wege der Umwandlung einer in periodischen Lautbildungen enthaltenen Frequenzmodulation in einer Amplitudenmodulation am Modulationswandler entstehen. Um dieses zu erreichen, muß der Modulationswandler in besonderer Weise gestaltet werden. Er muß zunächst für die Modulationsfrequenz selbst undurchlässig sein, d. h. er muß bei niedrigen Frequenzen großeDämpfung aufweisen. Für dieUnterdrückung der aus der Frequenzmodulation von Lautbildungen am Modulationswandler entstehenden Störspannung gilt folgende Überlegung: Die für einen kleinen Störhub du)" an der Charakteristik des Modulationswandlers bei der Frequenz 04 entstehende Amplitude ist Die maximal auftretende Störleistung entspricht U,;," wobei U"" die Störamplituden bei den Frequenzen c)" sind. Sie ist neben der Verteilung des Störhubes im Spektrum von der Gestalt der Kurve (Steilheit und Krümmung) abhängig. Um sie weitgehend zu unterdrücken, muß der Modulationswandler eine über den ganzen Frequenzbereich möglichst flach verlaufende Charakteristik besitzen, die aus dem Störhub nur geringe Amplituden entstehen läßt, während durch den gegen den Störhub sehr großen Signalhub die Charakteristik voll ausgesteuert und damit die volle zur Auslösung des Relais erforderliche Signalspannung erzielt wird.
• Die vorstehend geschilderten Anforderungen werden erreicht, wenn man die Umwandlung der frequenzmodulierten Schwingung in eine amplitudenmodulierte an derjenigen Flanke eines stark gedämpften Parallelschwingkreises LC vornimmt, die frequenzmäßig unterhalb der Resonanzfrequenz liegt und bei der der halbe Resonanzwert etwa in die Mitte des Sprachfrequenzbandes fällt, so daß am Signalempfänger ankommende Frequenzen in der Größenordnung der verhältnismäßig niedrig gewählten Modulationsfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung noch vor der Demodulation (Gleichrichtung) der aus der frequenzmodulierten Schwingung gewonnenen amplitudenmodulierten Schwingung durch denselben Parallelschwingkreis I_C stark gedämpft werden. Da die bei derUmwandlung der frequenzmodulierten Schwingung in eine amplitudenmodulierte als Demodulationskennlinie aufzufassende Schwingkreischarakteristik zu beiden Seiten des Trägerwertes mit geringer Steilheit zunächst geradlinig verläuft und am Anfang und Ende des Sprachfrequenzbandes bereits in Parallele zur Abszissenachse umgebogen ist, kann ein bei Lautbildungen auftretender Störhub, der immer klein gegen den Signalhub ist, da letzterer die Charakteristik des Modulationswandlers voll aussteuert, nicht die durch den Resonanzwert des Kreises gegebene Signalamplitude erreichen. Der schematische Verlauf einer solchen Charakteristik des Modulationswandlers ist in Abb. 3 dargestellt (b Dämpfungsverlauf).
• Der beschriebene Modulationswandler unterdrückt einerseits den kritischen unteren Teilbereich des Sprachspektrums, andererseits macht er den Störhub der Sprache und anderer Lautbildungen optimal unwirksam unter der Voraussetzung, daß gleichzeitig auch bei einem der vollenAussteuerung entsprechend großen Signalhub eine einwandfreie Zeichengabe erzielt wird. Die Versuche ergaben, daß die Störspannung auf diese Weise weitgehend herabgesetzt wird und damit ein Ansprechen des Relais durch Sprache und andere Lautbildungen einwandfrei verhindert wird. Für das Verhältnis Zeichenpegel zii Nutzpegel am Ausgang des Empfängers wurden etwa :4 bis 5 N erreicht. Wesentlich ist dabei noch die Tatsache, daß in der angegebenen Schaltungsanordnung die gesamte Verstärkung erst nach der Frequenzdemodulation erfolgt und auf diese Weise bei Sprache usw. die Entstehung neuer Oberwellen durch Verzerrungen im Begrenzer möglichst vermieden wird, die eine Vergrößerung des Störhubes hervorrufen.

Claims (6)

1. PATFNTANSPRUCHE: i. Schaltungsanordnung zur Verhinderung der fälschlichen Auslösung eines Signalempfängers für Frequenzmodulation am Ende eines sowohl zur Sprach- wie zur Signalübertragung dienenden Übertragungskanals durch ein Frequenzspektrum, das von Sprachlauten herrührt, wobei das zur Signalübertragung benötigte Frequenzband ebenfalls im Sprachfrequenzband liegt und die Sprachlaute aus einem Gemisch von amplituden- und frequenzmodulierten Schwingungen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung durch eine frequenzmodulierte Schwingung mit großem Frequenzhub erfolgt, der den Modulationswandler voll aussteuert, und der Träger größenordnungsmäßig dem arithmetischen Mittelwert aus der unteren und oberen Grenzfrequenz des Sprachfrequenzbandes entspricht und die frequenzmodulierte Schwingung im Signalempfänger an derjenigen Flanke eines stark gedämpften Parallelschwingkreises (LC) in eine amplitudenmodulierte Schwingung umgewandelt wird, die frequenzmäßig unterhalb der Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises (LC) liegt und bei der der halbe Resonanzwert etwa in die Mitte des Sprachfrequenzbandes fällt, so daß am Signalempfänger ankommende Frequenzen in der Größenordnung der verhältnismäßig niedrig gewählten Modulationsfrequenz der freque-nzmodulierten Schwingung noch vor der Demo,dulation (Gleich17ichtung) der aus der frequenzmodulierten Schwingung gewonnenen amplitudenmodulierten Schwingung durch denselben Parallelschwingkreis (LC) stark gedämpft werden und die bei der Umwandlung der frequenzmodulierten Schwingung in eine amplitudenmodulierte als Demodulationskennlinie aufzufassende Schwingkreischarakteristik zu beiden Seiten des Trägerwertes mit geringer Steilheit zunächst geradlinig verläuft und am Anfang und Ende des Sprachfrequenzbandes bereits in Parallele zur Abszissenachse umgebogen ist, so daß ein bei Lautbildungen auftretender Störhub, der immer klein gegen den Signalhub ist, nicht die durch den Resonanzwert des Kreises bedingte Signalamplitude erreichen kann.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Parallelschwingkreis zur Umwandlung der frequenzniodulierten Schwingung in eine amplitudenmodulierte die für eine einwandfreie Demodulation (Gleichrichtung) der gewonnenen amplitudenmodulierten Schwingung erforderliche Leistung durch ein Verstärkersystem, beispielsweise eine gittergesteuerte Elektronenröhre, erzeugt wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Demodulation (Gleichrichtung) der amplitudenmodulierten Schwingung zur weiteren Verstärkung und schärferen Ausfilterung der Modulationsfrequenz ein auf diese abgestimmtes Verstärkungssystem, beispielsweise eine gittergesteuerte Elektronenröhre, benutzt wird. .
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung verschiedener Signalgebungen verschiedene Modulationsfrequenzen benutzt werden und dabei nach der Demodulation (Gleichrichtung) der amplitudenmodulierten Schwingung durch mehrere abgestimmte Verstärkungssysteme, beispielsweise gittergesteuerte Elektronenröhren, oder durch mehrfache Anwendung des Resonanzprinzips im gleichen Verstärkungssystem die durch verschiedene Modulationsfrequenzen bewirkten Signalgebungen getrennt ausgesiebt werden (Frequenzweiche).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der amplitudenmodulierten Schwingung und der durch deren Demodulation gewonnenen Schwingung in einer einzigen Verstärkerstufe nach dem Reflexprinzip beispielsweise in einer einzigen gittergesteuerten Elektronenröhre, erfolgt.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß eine übermäßige Hubvergrößerung durch u. a. im Begrenzer entstehende Oberwellen vor dem Frequenzdemodulator dadurch vermieden wird, daß die gesamte Verstärkung erst nach der Frequenzdemodulation erfolgt.