DE863105C - Verfahren fuer Einseitenbanduebertragung - Google Patents

Verfahren fuer Einseitenbanduebertragung

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DE863105C
DE863105C DES10291D DES0010291D DE863105C DE 863105 C DE863105 C DE 863105C DE S10291 D DES10291 D DE S10291D DE S0010291 D DES0010291 D DE S0010291D DE 863105 C DE863105 C DE 863105C
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DE
Germany
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filter
frequencies
sideband
transmitted
curve
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Expired
Application number
DES10291D
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English (en)
Inventor
Friedrich Dr-Ing Ring
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE863105C publication Critical patent/DE863105C/de
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/38Transmitter circuitry for the transmission of television signals according to analogue transmission standards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • Verfahren für Einseitenbandübertragung Es ist bekannt, bei der trägerfrequenten Übertragung von Telephonie oder Telegraphiesignalen nicht beidebei der Modulation der Trägerschwingung entstehenden Seitenbänder zu übertragen, sondern eines dieser Seitenbänder bei der Üb#ertragung ganz oder teilweise zu unterdrücken. Die hierbei auftretenden Verzerrungen sind nur bei kleinem Modulationsgrad zu vernachlässigen, insbesondere ergibt sich bei der Übertragung von Telegraphiesignalen, hierizu gehören auch die in der Fernsehtechnik vorkommenden Bildsignale, eine erhebliche Verzerrung der Ein- und Ausschwingvorgänge. Es ist bekannt, daß bei der Übertragung von solchen Signalen, d.h. Ein- und Aussehaltvorgängen, eine vollkommene Unterdrückung des einen Seitenbandes nicht möglich ist. Es wird vielmehr stets ein kleiner Rest des zweit-en Seitenbandes noch übertragen. Bei geringem Modulationsgrad werden die Verzerrungen klein, wenn die Abschneidung des zweiten Seitenbandes so vorgenommen wird, daß die Summe der Amplituden sich entsprechender Frequenzen in beiden Seitenbändern stets konstant bleibt (Nyquistb-edingung), d.h. also, man.muß zur Abschneidung ein Filter etwa nach Abb. i benutzen, dessen Amplitudenkurve a die genannte Bedingung erfüllt, wobei die Trägerfrequenz Trf auf halber Höhe der Filterflanke F zu liegen kommt. In der Zeichnung sei Aci) der Bereich des ursprünglichen Seitenbandes, öco der durch das Filter noch durchkommende Rest des abgeschnittenen Seitenbandes.
  • Der physikalische Grund für diese Abschneidebedingung geht aus folgender Betrachtung hervor: In der bekannten Vektordarstellung (Abb. 2) bedeutet a den Vektor der Trägerschwingung, b. und b. zwei Seitenbandfrequenzen, die zusammen den sinusförmig auf und ab gehenden Vektor c ergeben. Ist die Modulation nicht sinusförmig, so kann man in jedem Fall diese Modulation als eine Fouriersumme von Sinusschwingungen auffassen; für die übereinander gelagerten Einzelschwingungen gelten dann jeweils die gleichen Betrachtungen.
  • Man erkennt, daß die Amplitude des auf und ab gehenden Vektors. sich nicht -ändert, wenn man den im einen Seitenband liege4den Vektor b. verkleinert und dafüT den im anderen Seitenband liegenden Vektor b2 entsprechend vergrößert, wie es die genannte Nyquistbedingung zum Ausdruck bringt. Es wird jedoch izugleich eine Phasenmodulation des Trägervektors eintreten, da die Spitze des modulierten Trägervektors nicht mehr geradlinig, sondern auf einer Ellipse d zwischen den Punkten e und f hin und her geht.
  • Schwieriger sind die hier besonders wichtigen Verhältnisse bei der Übertragung einmaliger Ein-oder Ausschaltvorgänge (Telegraphiersignal#, Bildsignale, beim Fernsehen usw.). Ein solcher Einschaltvorgang kann bekanntlich als eine unendliche Summe von Sitiusschwingungen aufgefaßt werden, deren Frequenz von o bis zu der höchsten noch übertragenen Frequenz wo reicht und deren Amplitude mit der Frequenz abnimmt. Untersucht man für dies-en Fall, welchen Weg die Spitze -des Trägervektors bei der Übertragung des Einschaltvorganges, d. h. bei der Änderung von dem Wert a (Abb. 3) vor dem Einschalten auf den Wert b nach -dem Einschalten nimmt, so findet man ein-en Weg C, dessen Form weitgehend von der Form der Filterkurve abhängt, die zur Abschneidung des einen Seitenbandes benutzt wird.
  • Zusätzlich zu der bekannten Nyquistbedingung entsteht nun die Aufgabe, die Filterkun-- so zu wählen, daß bei gegebenem Frequenzbandrest für das zu unterdrückende Seitenband möglichst kleine Verzerrungen auftreten. Diese Bedingung ist z. B. besonders wesentlich bei der Übertragung von Fernsehbildern auf Kabelleitung, wo ein genau bestimmtes übertragbares Frequenzband möglichst vorteilhaft für die Bildmodulation ausgenutzt werden soll.
  • . Es wurden seither Filterkurven etwa gemäß Abb. i benutzt, bei der die Trägerfrequenz auf halber Höhe der Filterflanke lag. Diese Filter sind 'besonders einfach und ihre Verwendung daher naheliegend.
  • Eine wesentliche Verringerung der Verzerrungen wird erfindungsgernäß dadurch erzielt, daß ein Filter -verwendet wird, dessen Amplitudenkurve einen treppenförmigen Verlauf hat. Im folgenden wird begründet, warum die erfindungsgemäße Filterkurve wesentlich bessere Eigenschaften hat.
  • Für verschiedene Filterflanken der Form Abb. i ergibt die genaue Durchrechnung der Ortskurven für die Spitze des Trägervektors bei der Übertragung von Einschaltvorgängen die Kurven der Abb. 4. Der prozentual-, Rest des einen Seitenbandes beträgt bei der einen Kurve 40%, bei der anderen iol/o. Hieraus lassen sich leicht die tatsächlichen Amplitudenkurven des modulierten Trägers für verschiedene Modulations-,rade ermitteln. Für eine Filterflanke der Form Abb. 5a zeigt Abb. 5b,eine entsprechende Kurve. Trotzdem hier der Rest des Frequenzbandes für das zweite Seitenband nur iol/o des vollen Bandes beträgt, erhält man einen Einschwingvorgang, der etwa dem Restfrequenzband von 40'70 bei der Anwendung von Filterkurven der früheren Art entspricht. Man erreicht also durch die Verwendun- der erfindungsgemäßen Filterkurven bei gleich-er Toleranz für die Verzerrung eine ganz wesentlich bessere Ausnutzung des zur Übertragung verfügbaren Frequenzbandees.
  • Da die Trägerfrequenz genau in der Mitte der Treppenstufe liegt, ist zugleich auch die selbstverständlich ebenfalls notwendig-- Nyquistb-edingunerfüllt. Noch etwas günstiger liegen die Verhältnissee, wenn man in dem Frequenzbereich, in dem die tiefen Modulationsfrequenzen zweiseitenbandmäßig übertragen werden, das Seitenband bevorzugt, das bei den höheren Frequenzen unterdrückt wird. Die gleichen Betrachtungen gelten sinngzemäß auch für nicht sprunghaft, sondern abgerundet verlaufende Filterkurven. Ähnliche Verfahren sind bereits für Telephoniemodulation bekanntgeworden. So wurde vorgeschlagen, das Frequenzband z. B. der Musik in die tiefen und hohen Frequenzen aufzuteilen und die tiefen Frequenizen z-weiseitenbandmäßig, die hohen Frequenzen dagegen einseitenbandmäßig zu modulieren und dann zusammenzuschalten. Der physikalische Grund für die hierbei möglicheVerbesserung derÜbertragung ist etwa der gleiche, das Verfahren ist jedoch nur bei akustischen Übertragungen anwendbar, da das Ohr die dabei unvermeidlichenPhasenverzerrungen nicht empfindet. Für Signale, die formgetreu übertragen werden müssen, also z. B. Tel,-graphie- oder Bildsignale, kommt nur das erfindungsgemäß2 Verfahren in Frage.
  • Die Herstellung der treppenförinigen Filterkurven berei ' tet grundsätzlich keine größeren Schwierigkeiten als die Herstellung- von Filterkurven der früheren Form. Auch hier ist an das Filter die Anforderung zu stellen, daß die Phasenverzerrungen möglichst klein bleiben. Gemäß einem weiteren Teil der Erfindung wird die Herstellung eines Filters der hier gewünschten Form in folgender Weis-. erreicht: Durch eine Verzweigung werden die noch nicht gefilterten- Signale den beiden Filtern a und b (Abb. 6) zugeführt. Das Filter a schneidet bei der Frequenz fl, das Filter b bei der Frequenz f. ab, die an den beiden Enden dzr Treppenstufe liegen. Vereinigt man die beiden Wege, soergibt die Parallelschaltung zwischen den Punkten c und d ein Filter der gewünschten Filterkurve. Die Phasenverzerrungen werden hier besonders klein, da beim Abschneiden jeweils nur in einem Zweig Phasen,#erzerrungen auftreten.
  • Auch bei der Herstellung von phasenverzerrungsfreien Filtern der Form Abb. i kann man mit Vorteil von diesem Grundprinzip der Verzweigung b 0 auf mehrere Einzelfilter Gebrauch machen, also z. B. eine Anordnung gemäß Abb- 7 verwenden, bei der die Abschneidellgrenzen der einzelnen Filter a bis d gleichmäßig über dem Frcquenzbereich der Filterflanke verteilt sind. Auch hier werden besonders kleine Phasenverzerrungen für die zwischen den Punkten e und f gemessene Filterkurve erzielt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE.-i. Verfahren für Einseitenbandübertragung von Ein- und Ausschaltvorgängen, Telegraphieod. ä. Signalen, insbesondere Fernsehsignalen, unter Verwendung einer Frequenzfilteranordnung, die die Nyquistl>edingung -erfüllt und bei der die tiefen Modulationsfrequen#z-en möglichst vollkommen zweiseitenbandmäßig und die höheren Modulationsfrequenzen von einer bestimmten Frequenz ab rein tinseitenbandmäßig übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkurve ein-en dürartigen treppenförmigen Verlauf hat, daß nur geringe Phasenverzerrungen auftreten.
  2. 2. Filter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem die tiefen Frequenzen mit beiden Seitenbändern übertragen werden, eine geringe Bevorzugung des Seitenbandes eintritt, das bei den höheren Frequenzen unterdrückt wird. 3. Filter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gewöhnliche Filter verwendet werden, die in einer Verzweigung eingeschaltet sind und deren Abschneidefrequenzen den Frequenzen am Anfang und Ende der Treppenstufe entsprechen. 4. Filter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine beliebige gewünschte Filterkurve durch die Parallelschaltung mehrerer Einzelfilter ergibt, deren Abschneidefrequenzen der Form der gewünschten Filterkurve entsprechend auf verschiedene Frequenzen verteilt sind.
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