Verfahren zur Verminderung der bei der Demodulation frequenzmodulierter
Schwingungen entstehenden Oberund. Differenzfrequenzen Bei der Übertragung von Trägerfrequenzbändern
in der Fernsprechtechnik sowie von Fernsehkanälen wird in zunehmendem Maße von der
Möglichkeit Gebrauch gemacht, an Stelle von Breitbandkabcln Funksysteme im Dezimeter-
und Zentimeterwellenbereich zu benutzen. Als Modulationsart wird bei der Übertragung
größerer Kanalzahlen mittels Funksystemen im allgemeinen die einfache Frequenzmodulation
FM verwendet (Abb. r).Method for reducing the frequency modulated during demodulation
Vibrations arising above and. Difference frequencies When transmitting carrier frequency bands
in telephony and television channels is increasingly being used by the
Opportunity made use of radio systems in the decimeter range instead of broadband cables
and centimeter wave range. The type of modulation used for transmission
larger numbers of channels by means of radio systems generally use simple frequency modulation
FM used (Fig.r).
Das Trägerfrequenzband, welches eine größere Anzahl einzelner Fernsprechkanäle
umfaßt, gelangt zunächst in den Modulator der Sendestelle und frequenzmoduliert
hier einen Oszillator, dessen Schwingungen in der folgenden Stufe verstärkt werden.
In einer Mischstufe werden dieselben dann in die eigentliche Sendefrequenz transponiert
und nach einer weiteren Verstärkung und Durchlaufen eines Selektionsgliedes von
der Senderichtantenne abgestrahlt. Diese Sendefrequenz liegt bei den bekannten Dezimeter-
und Zentimeterbreitbandsystemen im allgemeinen oberhalb rooo MHz.The carrier frequency band, which contains a large number of individual telephone channels
includes, first enters the modulator of the transmitting station and is frequency-modulated
here an oscillator whose vibrations are amplified in the following stage.
These are then transposed into the actual transmission frequency in a mixer stage
and after further amplification and passing through a selection element of
emitted by the directional antenna. This transmission frequency is at the well-known decimeter
and centimeter broadband systems generally above rooo MHz.
Auf der Empfangsendestelle wird ein Bruchteil der abgestrahlten Sendeleistung
empfangen, in einem Mischkreis auf die Zwischenfrequenz transponiert (weil sich
die hohen Frequenzen nicht zur Verstärkung eignen) und in einem Zwischenfrequenzverstärker
verstärkt. Hiernach folgt der Amplitudenbegrenzer, der die Amplituden oberhalb eines
bestimmten Wertes unterdrückt und somit Schwankungen des Übertragungsweges nicht
in Erscheinung treten läßt sowie Vorbedingung für eine geräuscharme Demodulation
ist. Zur Vermeidung von Nebensprechstörungen
zwischeh; 'den eirtzelrien-Kariälen'
des<. TZ-Bandes ist es nun notwendig, daß das TZ-Band einen möglichst geringen
Klirrfaktor auf seinem Weg über das Übertragungssystem erhält. Ganz vermeiden lassen
sich Nebensprechstörungen nicht, sie müssen sich jedoch innerhalb der. durch die
CCJF-Empfehlungen- ge---ge«benerr --Grenzen-- bewegen. Folgende Teile eines 7f"reqneniniddulierten
Übertragungssystems können Quellen von Nebensprechstörungen (Nichtlinearitäten)
sein. i. Der sendeseitige Modulator, 2. der Übertragungsvierpol (Sender, Empfänger
und Verstärker); 3. der Demodulator.A fraction of the transmitted power is transmitted to the receiving end point
received, transposed to the intermediate frequency in a mixing circuit (because
the high frequencies are not suitable for amplification) and in an intermediate frequency amplifier
reinforced. This is followed by the amplitude limiter, which controls the amplitudes above one
certain value is suppressed and therefore fluctuations in the transmission path are not
can appear as well as a precondition for low-noise demodulation
is. To avoid crosstalk interference
between; 'the Eirtzelrien-Kariälen'
des <. TZ band, it is now necessary that the TZ band is as small as possible
Distortion factor receives on its way through the transmission system. Let it be avoided altogether
There is no crosstalk interference, but it must be within the. through the
CCJF recommendations - move the --- ge «lower limits. The following parts of a 7f "reqneniniddulated
Transmission system can be sources of crosstalk interference (nonlinearities)
be. i. The modulator on the transmission side, 2. the transmission quadrupole (transmitter, receiver
and amplifier); 3. the demodulator.
Die Beherrschung dieser Nichtlinearitäten macht insbesondere bei den
Breitbandsystemen erhebliche Schwierigkeiten.The mastery of these non-linearities makes in particular with the
Broadband systems have significant difficulties.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der bei- Demodulation
freqüenzmoduherter Schwingungen entstehenden ' Ober- und Differenzfrequenzen. Nach
der Erfindung gelingt es, den bei der Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen
entstehenden Klirrfaktor wesentlich zu reduzieren, indem das zu demodulierende Frequenzband
vor der Demodulation in eine höhere Frequenzlage transponiert wird: Bei dem Verfahren
nach der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, däß es vörteilhäft ist;
die Bandbreite des Demodulators zu erhöhen, so daß sich nach den bekannten Klirrfäktorbeziehungen
eine Verminderung der statischen -Klirrfaktoren-oberhalb des zweiten Grades sowie
sämtlidher dynamischer Klirrfaktoren ergibt.The invention relates to a method for reducing the two demodulation
Freqüenzmoduherter vibrations resulting 'upper and difference frequencies. To
the invention succeeds in the demodulation of frequency-modulated vibrations
to reduce the resulting harmonic distortion significantly by changing the frequency band to be demodulated
is transposed to a higher frequency position before demodulation: In the process
according to the invention it is assumed that it is advantageous;
to increase the bandwidth of the demodulator, so that according to the known distortion factor relationships
a reduction in static distortion factors above the second degree as well
all dynamic distortion factors results.
Für die verschiedenen Demodulatortypen gelten Ausdrücke -folgender
Form für die Amplituden der Grundwelle und der Klirrfaktoren aus der statischen
Kennlinie des Demodulators sovvie-aus--Einschwingvorgängen, die mit der Modulätionsfrequenz
f ansteigen:
b) Klirrfaktoren, hervorgerufen durch statische Verzerrungen des verwendeten. Demodulators,
im folgenden als statische Kliffaktör6ii bezeichnet
c) Klirrfäktoren; hervorgerufen durch Einschwing= Vorgänge, im weiteren als dynamische
Klirrfaktoren bezeichnet
Hierin: -bedeuten -(»1, 02, 0. sowie P2,1; V2,21 1P3,11 y3,2 Funktionen,
die durch die Schaltung der jeweilig verwendeten Demodulatortype, z. B. Flanke eines
Schwingungskreises, Flanken zweier gegeneinander verstimmter Kreise, Rieggerkreis
od. dgl., gegeben sind.
d f = Frequenzhub,
f = die Modulationsfrequenz,
B = die Bandbreite der verwendeten Demodula-
torkreise.
Durch Anwendung von Gegentaktdemodulatoren, z: B. zwei gegeneinander verstimmte
Kreise, können die geradzahligen statischen und dynamischen Klirrfaktoren unterdrückt
werden. Der statische Klirrfaktor zweiten Grades wird gegenüber der Grundwelle nicht
gedämpft, weil beide die Bandbreite linear im Nenner zu stehen haben. Bei den übrigen
Klirrfaktoren steht B in-höherer Ordnung im Nenner, es tritt also eine Dämpfung
gegenüber der Grundwelle ein. Physikalisch ist die gleiche Bewertung der Grundwelle
und des statischen Klirrfaktors zweiter Ordnung insofern zu verstehen, als durch
die Vergrößerung der Bandbreite die Linearität des Demodulators zwar erhöht wird,
seine Steilheit jedoch im gleichen Maße abnimmt, so daß das Verhältnis von Grundwelle-
zu K2,0 erhalten'bleibt. Es ergibt sich, daß sich die Vergrößerung der Bandbreite
besonders vorteilhaft bei Gegentaktdemodulatoren auswirkt, bei denen K2 und die
weiteren geraden Klirrfaktoren höherer Ordnung nicht vorhanden sind. -Im übrigen
nimmt die absolute Bandbreite B von Schwingungskreisen gleicher Dämpfung linear
mit der Frequenz- f¢ nach der Beziehung _ B=d'f0 (4)
zu. Es ist somit
besonders-vorteilhaft, die Demodulation nicht bei der niedrigen Zwischenfrequenz
f, des Empfängers; sondern bei einer Frequenz fd> fa durchzuführen, weil hier Kreise
größerer Bandbreite in den Demodulatoren Verwendung finden können, welche -die-
Klirrfaktoren erheblich dämpfen.The following expressions apply to the various types of demodulator for the amplitudes of the fundamental wave and the distortion factors from the static characteristic curve of the demodulator - transient processes that increase with the modulation frequency f: b) Harmonic distortion caused by static distortion of the used. Demodulator, hereinafter referred to as static Kliffaktör6ii c) distortion factors; caused by transient = processes, hereinafter referred to as dynamic distortion factors In this: - means - (»1, 02, 0. as well as P2,1; V2,21 1P3,11 y3,2 functions that result from the switching of the respective demodulator type used, e.g. edge of an oscillating circuit, edges of two mutually detuned Circles, Rieggerkreis or the like. Are given. df = frequency deviation,
f = the modulation frequency,
B = the bandwidth of the demodula-
gate circles.
By using push-pull demodulators, e.g. two detuned circles, the even-numbered static and dynamic distortion factors can be suppressed. The static harmonic distortion of the second degree is not attenuated in relation to the fundamental wave because both have the bandwidth to be linear in the denominator. For the other distortion factors, B is in a higher order in the denominator, so there is attenuation compared to the fundamental wave. From a physical point of view, the same evaluation of the fundamental wave and the second-order static distortion factor is to be understood in that the linearity of the demodulator is increased by increasing the bandwidth, but its steepness decreases to the same extent, so that the ratio of fundamental wave to K2.0 preserved. The result is that the increase in the bandwidth has a particularly advantageous effect in push-pull demodulators in which K2 and the other even higher-order distortion factors are not present. -In addition, the absolute bandwidth B of oscillation circles with the same damping increases linearly with the frequency- f ¢ according to the relation _ B = d'f0 (4) . It is therefore particularly advantageous not to demodulate at the low intermediate frequency f i of the receiver; but to be carried out at a frequency fd> fa, because here circles with a larger bandwidth can be used in the demodulators, which significantly attenuate the distortion factors.
Schaltungsmäßig läßt sich das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise
dadurch realisieren, daß die Zwischenfrequenz f, in eine höhere Frequenzlage fa
= f, -I- ft durch Mischung mit der Frequenz ft transponiert wird, bei der
dann die Demodulation vorgenommen wird (Abb. 2).In terms of circuitry, the method according to the invention can be implemented, for example, in that the intermediate frequency f, is transposed into a higher frequency position fa = f, -I-ft by mixing with the frequency ft, at which the demodulation is then carried out (Fig. 2). .
Das in der Abb. 3 dargestellte Diagramm zeigt die Dämpfung der einzelnen
Klirrfaktoren als Funktion des Bandbreitenerweiterungsverhältnisses.
Der Klirrfaktor K2,0 wird also nicht gedämpft, während K2,1 und K3,0 proportional;
K2.,2, K3,1, K4,0 mit der- zweiten Potenz und K3,2, K"1, K5,0 mit der dritten Potenz
von a gedämpft werden.The diagram shown in Fig. 3 shows the attenuation of the individual distortion factors as a function of the bandwidth expansion ratio. The distortion factor K2.0 is therefore not attenuated, while K2.1 and K3.0 are proportional; K2., 2, K3,1, K4,0 with the second power and K3,2, K "1, K5,0 with the third power of a.
Hat ein Übertragungssystem z. B. eine Zwischenfrequenz f, von ioo
MHz und wird diese Zwischenfrequenz durch Mischung mit goo MHz auf eine Frequenz
fd von iooo MHz transponiert, bei der die Demodulation vorgenommen wird, so ergibt
sich bei
Anwendung eines Gegentaktmodulators (gerade Iklirrfaktoren
= o) eine Dämpfung des K3")-Wertes um den Faktor io des ](""-Wertes um den Faktor
ioo usw.Has a transmission system z. B. an intermediate frequency f, of ioo
MHz and this intermediate frequency becomes one frequency by mixing with goo MHz
fd transposed by 100 MHz, at which the demodulation is carried out, so results
with
Use of a push-pull modulator (straight distortion factors
= o) a damping of the K3 ") value by the factor io des] (" "value by the factor
ioo etc.