DE874153C

DE874153C - Arrangement for the transmission of messages with impulses influenced by their temporal position

Info

Publication number: DE874153C
Application number: DET2561D
Authority: DE
Inventors: Hans Jakob V Dr Baeyer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1944-11-07
Filing date: 1944-11-07
Publication date: 1953-06-05

Description

Anordnung zur Nachrichtenübertragung mit in ihrer zeitlichen Lage beeinflußten Impulsen Es ist bereits eine Anordnung zur Nachrichtenübertragung mit in ihrer zeitlichen Lage beeinflußten Impulsen, insbesondere mit Frequenz- oder phasenmodulierten Impulsen vorgeschlagen worden, bei welcher die Amplitudenfrequenzkurve des Empfängers für eine gegebene Amplitudenfrequenzkurve des Senders derart gewählt werden soll, daß sich ein optimales Verhältnis von Signal zu Rauschen (genauer gesagt: von Signal zu Rauschverschiebung, d. h. der durch das Rauschen hervorgerufenen Verfälschung in der zeitlichen Lage, in der das Eintreffen eines Impulses registriert wird) ergibt unter Ausschluß eines rechteckförmigen Empfangsbandes bei einem rechteckförmigen Sendeband gleicher Breite. Innerhalb dieser allgemeineren technischen Regel ist auch bereits an den Empfänger die zusätzliche Forderung gestellt worden, daß bei der hinsichtlich des Verhältnisses Signal zu Rauschen günstigsten Form der Amplitudenfrequenzkurve des Empfängers auch empfangsseitig kein schwingungsförmiger Impulsverlauf auftreten soll, d. h. daß die Amplitudenzeitkurv e des vom Empfänger gelieferten Impulses sich nicht, wie dies tatsächlich der Fall ist, wenn die Amplitudenfrequenzkurve des Senders bis zu einer bestimmten endlichen Grenzfrequenz konstante Amplitude besitzt und von da ab die Amplitude Null, für jeden einzelnen Impuls in verhältnismäßig langsam anklingenden Schwingungen bis zum Maximalwert des Impulses aufschaukelt und dann ebenfalls langsam schwingungsförmig wieder abklingt. Um diese zusätzliche Forderung zu befriedigen, ist bei einer von der Zeit t nach der Gleichung abhängigen glockenförmigen Gestalt des Senderirnpulses mit der Maximalamplitude Ao, d. h. bei einer glockenförmigenAmplitudenfrequenzkurve (ya=Funktion von f) des Senders, welche nach der folgenden Gleichung verläuft worin F diejenige Frequenz bedeutet, bei der die Amplitudenfrequenzkürve des Senders auf den -Ve-ten Teil ihres Maximalwertes y, abgeklungen ist, vorgeschlagen worden, der Amplitudenfrequenzku.rve (x, = Funktion von - f) des Empfängers die folgende Form: also der Amplitudenfrequenzkurve des Empfängers ebenfalls eine glockenförmige Gestalt zu geben. Die Größe a ist dabei nun noch von der Art der empfangsseitigen Auswertung des Impulses abhängig; d. h. davon, ob das @Nachrichtenwiedergabegerät das Eintreffen eines Nachrichtenimpulses etwa dann registrierte wenn die Vorderfront des zu empfangenden Impulses einen bestimmten Schwellenwert überschreitet (oder was auf dasselbe hinausläuft, wenn die Rückfront des Impulses einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet), oder ob das Nachrichtenwiedergabegerät auf den Impuls in anderer Weise anspricht. Es ist nämlich auch bereits vorgeschlagen worden, den Empfänger so zu bauen, daß er im Zeitpunkt des Maximalwertes der Empfängereingängsspannung das Nachrichtenwiedergabegerät ansprechen läßt, unabhängig davon, ob dieser Maximalwert größer oder kleiner ist; d. h. `etwa durch Schwunderscheinungen beeinflußt wird. Es sind auch bereits Empfänger-Schaltungen vorgeschlagen worden, die einen eintreffenden Impuls im zeitlichen Mittelpunkt des Durchläufens der Vorder- und der Rückflanke des Impulses durch einen festen Wert zur Einwirkung auf das Nachrichtenwiedergabegerät bringen bzw: in einem konstanten zeitlichen Abstand von dem erwähnten Mittelpunkt das Nachrichtenwiedergabegerät ansprechen lassen. Die Größe a muß in diesen drei verschiedenen Fällen den folgenden Wert haben: bei Einflankenauswertung ...... a = i/3 bei Spitzenauswertung ......... a = r bei Zweiflankenauswertung ..... a = 1,65. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll bei einer vorgegebenen Amplitudenfrequenzkurve des Empfängers die Amplitudenfrequenzkurve des Senders bei gegebener mittlerer Senderleistung derart gewählt werden, daß sich ein optimales Verhältnis von Signal zu Räuschen ergibt, wobei unter Rauschen wieder die Rauschverschiebung; d. h. zeitliche Verfälschung des Zeitpunktes, in dem das Eintreffen eines Impulses registriert wird, zu verstehen ist. Dabei soll lediglich der Fall ausgeschlossen sein, daß die Amplitudenfrequenzkurve des Empfängers einen rechteckförmigen Verlauf hat und der Sender eine ebenfalls rechteckförmig verlaufende Amplitudenfrequenzkürve gleicher Breite besitzt.Arrangement for message transmission with temporally influenced pulses An arrangement for message transmission with temporally influenced pulses, in particular with frequency or phase-modulated pulses, has already been proposed, in which the amplitude frequency curve of the receiver is selected for a given amplitude frequency curve of the transmitter is supposed to result in an optimal ratio of signal to noise (more precisely: from signal to noise shift, i.e. the distortion caused by the noise in the temporal position in which the arrival of a pulse is registered) with the exclusion of a rectangular receiving band in the case of a rectangular one Transmission band of the same width. Within this more general technical rule, the additional requirement has already been made of the receiver that with the most favorable form of the amplitude frequency curve of the receiver in terms of the signal to noise ratio, no oscillatory pulse curve should occur on the receiving side, i.e. that the amplitude time curve e of the pulse delivered by the receiver not, as is actually the case, when the amplitude frequency curve of the transmitter has a constant amplitude up to a certain finite cut-off frequency and from then onwards the amplitude is zero, for each individual pulse in relatively slow vibrations up to the maximum value of the pulse and then also slowly fades away in an oscillatory manner. In order to satisfy this additional requirement, one of the time t is according to the equation dependent bell-shaped shape of the transmitter pulse with the maximum amplitude Ao, ie with a bell-shaped amplitude frequency curve (ya = function of f) of the transmitter, which runs according to the following equation where F means the frequency at which the amplitude frequency curve of the transmitter has decayed to the -Ve th part of its maximum value y, it has been proposed that the amplitude frequency curve (x, = function of - f) of the receiver take the following form: So to give the amplitude frequency curve of the receiver also a bell-shaped shape. The size a is now still dependent on the type of evaluation of the pulse at the receiving end; That is, whether the message playback device registered the arrival of a message pulse when the front of the pulse to be received exceeds a certain threshold value (or what amounts to the same thing if the back front of the pulse falls below a certain threshold value), or whether the message playback device responds to the pulse responds in a different way. In fact, it has already been proposed to build the receiver in such a way that it allows the message playback device to respond at the time of the maximum value of the receiver input voltage, regardless of whether this maximum value is greater or less; ie `is influenced by shrinkage phenomena. Receiver circuits have also already been proposed which bring an incoming pulse in the time center of the passage of the leading and trailing edge of the pulse through a fixed value to act on the message playback device or: at a constant time interval from the mentioned center point, the message playback device let speak. The quantity a must have the following value in these three different cases: with single-edge evaluation ...... a = i / 3 with peak evaluation ......... a = r with two-edge evaluation ..... a = 1.65. According to the present invention, for a given amplitude frequency curve of the receiver, the amplitude frequency curve of the transmitter is to be selected for a given average transmitter power in such a way that an optimal ratio of signal to noise results, with noise again being the noise shift; ie temporal falsification of the point in time at which the arrival of a pulse is registered is to be understood. The only thing to be excluded is the case that the amplitude frequency curve of the receiver has a rectangular shape and the transmitter has a likewise rectangular amplitude frequency curve of the same width.

Es sei nun zunächst dargelegt; daß es überhaupt nicht vorauszusehen war, ob sich ein solches Optimum bei einem nicht rechteckförmigen Verlauf der Amplitudenfrequenzkurven ergeben würde. Setzt man beispielsweise die in Abb. z mit E bezeichnete Amplitudenfreqüenzkurve des Empfängers voraus, so war es zwar vorauszusehen, daß eine Amphtüdenfrequenzkurve des Senders, wie sie mit S2 bezeichnet ist, günstiger sei als eine schmälere Amplitudenfreqüenzkurve S1 von gleicher mittlerer Senderleistung. Diese Versetzung muß man machen, um überhaupt vergleichbare Verhältnisse zu erhalten: In der Abb. i ist fo die Trägerfrequenz, welche mit den glockenförmigen Impulsen (die beiden dargestellten Senderkurven entsprechen etwa einem glockenförmigen Verlauf der Amplitudenzeitkurve des Senderimpulses) auf der Senderseite moduliert wird. Dem breiteren Frequenzband S2 entspricht nämlich ein steilerer Verlauf an der Flanke der Amplitudenzeitkurve des Senderimpulses als der schmaleren Frequenzkurve S1. Da nun das Verhältnis von Signal zu Rauschen stets um so besser wird, je steiler der Impuls an seiner Flanke verläuft, denn bei einem Impuls mit senkrecht verlaufenden Flanken ergibt offensichtlich auch eine endliche Rauschspannung keine Verschiebung des Zeitpunktes, in welchem die bei allen Impulsempfangseinrichtungen benutzte Amplitudenschwelle von der Impulsflanke durchstoßen wird, d. h. die Schwelle das Eintreffen eines Impulses registriert, wußte der Fachmann also; daß bei einem festliegenden Empfängerfrequenzband und bei einer von einem sehr kleinen Wert anzunehmenden Breite des Senderfrequenzbandes das Verhältnis von Signal zu Rauschen sich verbessern müsse. Dagegen war es zunächst nicht vorauszusehen, wie sich die Verhältnisse gestalten würden, wenn das Senderfreqüenzband, statt wie in Abb. i eine kleinere Breite, wieder bei gleicher mittlerer Senderleistung eine größere Breite besitzen würde als das Empfängerfrequenzband. In Abb. z ist wieder mit E das gegebene Empfängerfrequenzband bezeichnet und mit S3 sowie S4 zwei Senderfrequenzbänder verschiedener Breite. Das breitere Frequenzband S3 ergibt nun zwar auf der Senderseite einen Impuls mit größerer Flankensteilheit als das schmalere Band S9, bei dem also ein weniger flankensteiler Impuls entsteht. Beim Empfang des Senders S3 mit der dargestellten Empfangskurve E geht aber ein größerer Anteil der im Senderimpuls enthaltenen höheren Frequenzen verloren als bei dem schmaleren Sendeband S4. Es war also zunächst nicht vorauszusehen, ob es hinsichtlich des Verhältnisses von Signal zu Rauschen günstiger sein würde, mit einem breiteren Sendeband, d. h. einem steileren Sender- Impuls zu arbeiten, der einen Empfangsimpuls liefert, welcher gegenüber dem Senderimpuls sehr stark abgeflacht ist, oder mit einem schmaleren Sendeband, d. h. einem weniger steilflankigen Senderimpuls, der sich aber hinter dem Empfänger in seiner Kurvenform sehr viel weniger von dem Senderimpuls unterscheidet. Der Fachmann wußte somit durchaus nicht, ob sich zwischen dem an Hand der Abb. z besprochenen Grenzfall eines Sendebandes von sehr viel kleinerer Breite als derjenigen des Empfangsbandes und dem an Hand der Abb. 2 besprochenen Fall eines Sendebandes von größerer Breite als derjenigen des Empfangsbandes ein Optimum befinden würde.Let it now be set out first; that it cannot be foreseen at all was whether there was such an optimum with a non-rectangular shape of the amplitude frequency curves would result. For example, if one uses the amplitude frequency curve marked E in Fig of the receiver ahead, it was to be foreseen that an amphithead frequency curve of the transmitter, as it is denoted by S2, is more favorable than a narrower amplitude frequency curve S1 of the same average transmitter power. You have to do this transfer in order to do so at all comparable conditions to be obtained: In Fig. i fo is the carrier frequency, which with the bell-shaped impulses (correspond to the two transmitter curves shown about a bell-shaped course of the amplitude-time curve of the transmitter pulse) the transmitter side is modulated. That is to say, corresponds to the wider frequency band S2 a steeper course on the edge of the amplitude time curve of the transmitter pulse than the narrower frequency curve S1. Since now the ratio of signal to noise is always the steeper the impulse runs on its flank, the better it gets, because with one The momentum with vertical edges obviously also results in a finite one Noise voltage does not shift the point in time at which the in all pulse receiving devices the used amplitude threshold is penetrated by the pulse edge, d. H. the threshold the expert therefore knew that the arrival of an impulse was registered; that with one fixed receiver frequency band and one of a very small value to be assumed Width of the transmitter frequency band the ratio of signal to noise improve must. On the other hand, it was initially impossible to foresee how the situation would turn out would, if the transmitter frequency band, instead of a smaller width as in Fig. i, again with the same average transmitter power would have a greater width than that Receiver frequency band. In Fig. Z, E is again the given receiver frequency band and with S3 and S4 two transmitter frequency bands of different widths. That The wider frequency band S3 now results in a larger pulse on the transmitter side Edge steepness than the narrower band S9, which has a less edge divider Impulse arises. When receiving the sender S3 with the reception curve shown E, however, is a larger proportion of the higher frequencies contained in the transmitter pulse lost than with the narrower transmission band S4. So it was not foreseeable at first whether it would be more favorable in terms of the signal-to-noise ratio, with a wider broadcast band, d. H. a steeper transmitter pulse to work, which delivers a received pulse which is opposite to the transmitter pulse is very flattened, or with a narrower transmission band, d. H. one less steep-edged transmitter pulse, but which is behind the receiver in its curve shape differs much less from the transmitter pulse. The expert therefore knew perfectly well not whether there is between the borderline case of a transmission band discussed on the basis of Fig of much smaller width than that of the receiving tape and that on hand the case discussed in Fig. 2 of a transmission band of greater width than that of the receiving band would be an optimum.

Es wäre auch, wie vorsorglich bemerkt werden soll, falsch, die an Hand der. Abb. 2 besprochene Frage, ob bei größerer Breite des Sendebandes als der des Empfangsbandes eine abnehmende Breite des Sendebandes eine Verbesserung hinsichtlich des Verhältnisses von Signal zu Rauschen ergebe, dahingehend beantworten zu wollen, daß selbstverständlich die besten Verhältnisse dann erzielt werden würden, wenn man eine Senderfrequenzkurve von genau demselben Verlauf wie die Empfängerfrequenzkurve wähle, da dann ja kein Verlust der höheren im Senderimpuls enthaltenen Frequenzen zu befürchten sei. Man muß nämlich bedenken, daß eine bestimmte am Empfängerausgang auftretende Frequenzamplitude sich durch Multiplikation der Ordinate der Sender-und der Empfängerfrequenzkurve bei diesem Frequenzwert ergibt. Es wäre also nicht richtig, etwa schließen zu wollen, daß das Optimum dann zu erwarten sei, wenn die Senderfrequenzkurve ebenso verläuft wie die Empfängerfrequenzkurve. Nur bei einem rechteckförmig verlaufenden Empfängerfrequenzband stellt eine ebenfalls rechteckförmige Senderfrequenzkurve, welche dieselben Frequenzgrenzen besitzt wie der Empfänger, das Optimum dar, jedoch liegt das nur daran, daß Frequenzkurven, die überall die gleiche Amplitudenhöhe besitzen und senkrecht abfallende Flanken, eben einen Sonderfall bilden, aus dem man keine Schlüsse auf die Verhältnisse, welche bei nicht rechteckförmigen Frequenzbändern gelten, ziehen kann. Im übrigen ist der Fall eines rechteckförmigen Empfangs- und Sendebandes gleicher Breite, wie oben bereits bemerkt, vom Schutzbegehren der Erfindung ausdrücklich ausgeschlossen,, da man diesen, aber auch nur diesen Fall als naheliegend ansehen kann.Also, as a precautionary measure, it would be wrong to refer to Hand of. Fig. 2 discussed question whether with a larger width of the transmission band than the of the reception band, a decreasing width of the transmission band, an improvement in terms of the ratio of signal to noise result in wanting to answer that of course the best conditions would be achieved if a transmitter frequency curve is exactly the same as the receiver frequency curve choose, because then there is no loss of the higher frequencies contained in the transmitter pulse is to be feared. You have to keep in mind that there is a certain at the receiver output Occurring frequency amplitude is determined by multiplying the ordinate of the transmitter and the receiver frequency curve at this frequency value. So it wouldn't be right about to want to conclude that the optimum is to be expected when the transmitter frequency curve just like the receiver frequency curve. Only with a rectangular one Receiver frequency band also represents a square-wave transmitter frequency curve, which has the same frequency limits as the receiver, is the optimum, however is that just because frequency curves that have the same amplitude everywhere have and vertically sloping flanks, just form a special case from which no conclusions can be drawn about the relationships with non-rectangular frequency bands can apply, pull. Otherwise is the case of a rectangular receiving and Transmission band of the same width, as already noted above, from the protection request of the invention expressly excluded, since this, but only this case as obvious can view.

Der grundliegende Unterschied zwischen dem für die vorliegende Erfindung betrachteten Fall eines gegebenen Empfängerfrequenzbandes und eines optimal zu bemessenden Senderfrequenzbandes einerseits und dem eingangs an erster Stelle erwähnten bereits vorhandenen Vorschlag, bei einem Sendeband vom gegebenen Verlauf den Empfänger optimal zu bemessen, soll nun noch durch eine andere Betrachtungsweise erläutert werden.The basic difference between that for the present invention considered case of a given receiver frequency band and one to be optimally dimensioned Transmitter frequency band on the one hand and the one already mentioned in the first place existing proposal, the recipient optimally with a transmission band from the given course to be measured, will now be explained by another way of looking at things.

Es sei eine fertige Impulsübertragungsanlage betrachtet, wobei es gleichgültig ist, ob man sich diese als optimal nach dem älteren Vorschlag oder nach der vorliegenden Erfindung bemessen vorstellt, oder ob man etwa in Unkenntnis der durch den älteren Vorschlag oder durch die vorliegende Erfindung aufgedeckten zusammenhänge eine beliebige, z. B. gleiche Bemessung der Frequenzbänder auf Sender- und Empfängerseite voraussetzt. Wenn bei einer solchen Impulsübertragungsanlage das Empfangsband (rechteckförmige Empfangs- und Sendebänder sollen auch hier von der Betrachtung ausgeschlossen sein) um einen gewissen kleinen Betrag verändert wird, so wird zweifellos, da das Signal sowohl vom Sendeband als auch in irgendeiner Weise, z. B. nach einer Funktion G vom Empfangsband abhängt, man also schreiben kann Signal = G (Sender - Empfänger), (2) und da das Rauschen in irgendeiner anderen Weise, z. B. nach einer Funktion H, von dem Frequenzband des Empfängers abhängt, man also schreiben kann Rauschen = H (Empfänger), (3) sich eine andere Änderung des Verhältnisses von Signal zu Rauschen am Ausgang des Empfängers beobachten lassen, als wenn man etwa bei ungeändertem Empfängerband das Frequenzband des Senders ein wenig verbreitern oder schmäler machen würde. Es ist nicht zu erwarten, daß in beiden Fällen die gleiche Änderung in dem Verhältnis von Signal zu Rauschen am Empfängerausgang zu beobachten sein wird, denn in dem zuerst erwähnten Fall, welcher dem eingangs erwähnten älteren Vorschlag entspricht, werden die beiden Gleichungen (2) und (3) geändert, weil eine Frequenzbandänderung am Empfänger sich sowohl auf das Signal als auch auf das Rauschen auswirkt, während im zweiten Fall nur Gleichung (2) geändert wird, d. h. nur das Signal geändert wird, das Rauschen dagegen unverändert bleibt; dieser Fall entspricht der vorliegenden Erfindung.Let us consider a finished impulse transmission system, with it It does not matter whether you consider this to be optimal according to the older proposal or sized according to the present invention, or whether one is ignorant that uncovered by the earlier proposal or by the present invention coherences any, z. B. same dimensioning of the frequency bands on transmitter and receiving end. If with such a pulse transmission system the receiving band (rectangular receiving and sending bands should also be from excluded from consideration) changed by a certain small amount will, so will undoubtedly, as the signal is from both the broadcast band and in any Way, e.g. B. after a function G depends on the receiving band, so you write can signal = G (transmitter - receiver), (2) and since the noise in any other Way, e.g. B. according to a function H, depends on the frequency band of the receiver, So one can write noise = H (receiver), (3) get another change the ratio of signal to noise at the output of the receiver can be observed, than if you enter the transmitter's frequency band with the receiver band unchanged widen or narrow it a little. It is not to be expected in either Cases the same change in the signal to noise ratio at the receiver output will have to be observed, because in the first mentioned case, which is the one at the beginning corresponds to the earlier proposal mentioned, the two equations (2) and (3) changed because a frequency band change at the receiver affects both the signal as well as affecting the noise, while in the second case only equation (2) is changed will, d. H. only the signal is changed while the noise remains unchanged; this case corresponds to the present invention.

Für eine gegebene Empfängerfrequenzkurve läßt sich die gemäß der Erfindung optimal zu bemessende Senderkurve experimentell bestimmen, wie an einem weiter unten zu beschreibenden Ausführungsbeispiel dargelegt werden soll.For a given receiver frequency curve, according to the invention Determine the optimal transmitter curve to be measured experimentally, as on one below to be described embodiment is to be set forth.

Gemäß der weiteren Erfindung soll an die Impulsübertragungsanlage noch die zusätzliche Forderung gestellt werden, das Auftreten eines schwingungsförmigen Impulses am Empfängerausgang zu vermeiden. Die Amplitudenzeitkurve der Impulse am Empfängerausgang soll also nicht, wie dies tatsächlich der Fall ist, wenn die Amplitudenfrequenzkurve des Senders bis zu einer bestimmten endlichen Grenzfrequenz konstante Amplitude besitzt und von da ab die Amplitude Null, für jeden einzelnen Impuls in langsam anklingenden Schwingungen bis zum Maximalwert des Impulses ansteigen und dann ebenfalls schwingungsförmig wieder abklingen. Ein solcher Impulsverlauf, der in Abb. 3 dargestellt ist, soll also vermieden und ein sogenannter glockenförmiger Impuls, wie in Abb. q. veranschaulicht, erzielt werden.According to the further invention, to the pulse transmission system nor the additional requirement to be made, the occurrence of an oscillatory To avoid impulses at the receiver output. The amplitude time curve of the pulses am Receiver output is not supposed to, as is actually the case when the amplitude frequency curve of the transmitter up to a certain finite cut-off frequency constant amplitude and from then on the amplitude is zero, for each individual pulse in slowly resonating vibrations rise up to the maximum value of the impulse and then likewise fade away again in an oscillatory manner. Such a pulse course, which is shown in Fig. 3 is, should therefore be avoided and a so-called bell-shaped impulse, as in Fig. q. illustrated can be achieved.

Experimentell läßt sich die günstigste Bemessung des Senderfrequenzbandes bei einem festliegenden, und zwar zur Vermeidung von schwingungsförmigen Empfangsimpulsen glockenförmigen Empfangsfrequenzband mit einer Versuchsanordnung nach Abb.5 erzielen. In Abb. 5 ist mit ro ein Hochfrequenzkabel bezeichnet, über welches der Empfänger rz mit dem Sender z2 verbunden ist. Innerhalb des Empfängers z z ist i3 eine Mischstufe, in der die auf das Kabel io übertragenen trägerfrequenten Impulse mittels eines Oszillators 1q- auf eine verhältnismäßig tiefliegende Zwischenfrequenz transponiert werden. In dem Zwischenfrequenzverstärker 15 sind eine Reihe von Röhren vorhanden, deren jede in ihrem Anodenkreis einen Parallelschwingungskreis besitzt, der mit einem Parallelbedämpfungswiderstand ausgerüstet und über ein RC-Glied mit der nächsten Röhre gekoppelt ist. An dem Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 15 ist ein Gleichrichter 16 angeschlossen, auf den eine Impulsauswertungsstüfe 17 und ein Röhrenvoltmeter 18 folgen. Auf der Senderseite befindet sich ein Impulsgenerator 1g, der sehr kurze Impulse erzeugt; welche einen an ig angeschlossenen Trägerfrequenzgenerator 2o modulieren: Die von diesem gelieferten Hochfrequenzschwingungszüge werden in einem Hochfrequenzverstärker 2i weiterverstärkt und gleichzeitig in glockenförmige Impulse umgewandelt: Der Verstärker ai besteht zu diesem Zweck aus einer Reihe von Exponentialröhren, von denen jede eine einstellbare Gittervorspannung besitzt und einen Parallelschwingungskreis in seiner Anodenzuleitung, der durch einen ebenfalls einstellbaren Paralleldämpfungswiderstand noch veränderlich bedampft werden kann. Die Parallelschwingungskreise sind alle auf die Trägerfrequenz, welche der Generator 2o liefert, abgestimmt. Dem Hochfrequenzkabel io werden bei dieser Anordnung glockenförmige Impulse zugeführt. Die Frequenzkurve des Senders -kann nun unter Währung der glockenförmigen Gestalt durch gleichzeitige Verstellung aller Paralleldämpfungswiderstände in Verstärker 21 verschieden breit gemacht werden, wobei gleichzeitig die negativen Gittervorspannungen der Exponentialröhren dieses Verstärkers stets so eingestellt werden sollen, daß jeder Senderimpuls unabhängig von seiner jeweiligen Breite stets die gleiche Energie hat. Wenn man empfangsseitig in dem Röhrenvoltmeter 18 nun einmal bei arbeitendem Sender die Summe von Signal und Rauschen mißt und sodann bei schweigendem Sender das Räuschen allein feststellt, kann man den Quotienten beider Größen unter der Voraussetzung, daß die auf eine Impulsdauer entfallende Rauschenergie klein gegenüber der Energie des Impulses selbst ist, d. h. unter der Voraussetzung, die man beim Empfang von Impulsen stets zu machen hat, wenn überhaupt noch ein einigermaßen störungsfreier Impulsempfang möglich sein soll, den erwähnten Quotienten mit hinreichender Annäherung als das Verhältnis von Signal zu Rauschen betrachten. Man kann also mit einer Versuchsanlage nach Abb.5 für eine festliegende Empfängerfrequenzkurve die hinsichtlich des Verhältnisses von Signal zu Rauschen günstigste Senderfrequenzkurve einwandfrei ermitteln: In der Abb.:6 sind die Ergebnisse einer solchen Meßreihe dargestellt; wobei als unabhängige Veränderliche der Wert b aufgetragen und auf Abszisse und Ordinate eine logarithmische Teilung verwendet ist. Auf der Ordinate ist das Verhältnis von Signal zu Räuschen in einem willkürlichen Maßstab dargestellt. Der Wert b ist charakteristisch für die Breite des senderseitigen Frequenzbandes. Wenn nämlich die laufende Ordinate der Hüllkürve der bei der Versuchsanordnung in Abb. 5 vom Sender abgegebenen Impulse mit der Maximalamplitude A" von der Impulsmitte an gerechnet der folgenden Gleichung genügt, so entspricht dies einem niederfrequenten Frequenzband des Senders (x8 = Funktion von f) von der Form Hierin ist xö die Amplitude bei der Frequenz Null. Ferner bedeutet F diejenige Frequenz, bei der für b =- i die x8 Kurve auf den Wert 1,l°-e abgenommen hat. Für die Niederfrequenzseite des Empfängers gilt die folgende Frequenzkurve (y, = Funktion von f) wobei y, die Amplitude bei der Frequenz Null ist. Für verschiedene Werte von b beobachtet man das in Abb. 6 in den Kurven X, Y und Z dargestellte Verhältnis von Signal zu Rauschen. Von den Kurven X, Y, Z gilt jede für eine andere Art der Impulsauswertung, und zwar die Kurve X für die bisher einzige bekannte Art des Impulsempfangs, bei welchem das Röhrenvoltmeter dann von einem Signalimpuls erreicht wird; wenn die Summenspannung aus den übertragenen Signalen und dem überlagerten Rauschen den kritischen Wert einer Amplitüdenschwelle überschreitet (sogenannte Einflankenauswertung). Die Kurve Y gilt für den Fäll, daß die Summenspannung aus Signalimpulsen und Rauschspannungen die Impulsauswertungsstufe 17 dann durchläuft, wenn die Summenspannung ihren Maximalwert erreicht (sogenannte Spitzenauswertung) und die Kurve Z für eine Impulsauswertungsstufe, die im zeitlichen Mittelpunkt, genauer gesagt, in einem konstanten zeitlichen Abstand, zwischen dem Durchstoßen der Summenspannung an der Vorder- und der Rückflanke durch eine Amplitudenschwelle anspricht (sogenannte Zweiflankenauswertung). Auf rechnerischem Wege kann man; wie hier nicht näher ausgeführt werden soll, zeigen, daß der Wert b unter den verschiedenen Verhältnissen, für welche die Kurven X, Y, Z gelten, den Betrag - bzw. bzw. etwa haben muß. Zum Vergleich sind in die Abb. 6 auch die Kurven A, B, C eingezeichnet, die den Verlauf des Verhältnisses von Signal zu Rauschen beim eingangs erwähnten älteren Vorschlag angeben, wenn die Größe a in Gleichung (i) dieselben Werte annimmt wie sie für b auf der Abszisse von Abb. 6 eingetragen sind. Von den Kurven A; B; C gilt A für Einflankenauswertung, B für Spitzenauswertung und C für Zweiflänkenauswertung. Auch bei den Kurven A, B, C sind die für das jeweilige Maximum gültigen Abszissenwerte eingetragen.Experimentally, the most favorable dimensioning of the transmitter frequency band can be achieved with a fixed, bell-shaped reception frequency band to avoid oscillation-shaped reception pulses with a test arrangement according to Fig. 5. In Fig. 5, ro denotes a high-frequency cable via which the receiver rz is connected to the transmitter z2. Inside the receiver zz, i3 is a mixer in which the carrier-frequency pulses transmitted to the cable io are transposed to a relatively low-lying intermediate frequency by means of an oscillator 1q-. In the intermediate frequency amplifier 15 there are a number of tubes, each of which has a parallel oscillation circuit in its anode circuit which is equipped with a parallel damping resistor and is coupled to the next tube via an RC element. A rectifier 16 is connected to the output of the intermediate frequency amplifier 15, followed by a pulse evaluation stage 17 and a tube voltmeter 18. On the transmitter side there is a pulse generator 1g which generates very short pulses; which modulate a carrier frequency generator 2o connected to ig: The high-frequency oscillation trains supplied by this are further amplified in a high-frequency amplifier 2i and at the same time converted into bell-shaped pulses: For this purpose, the amplifier ai consists of a series of exponential tubes, each of which has an adjustable grid bias and a parallel oscillation circuit in its anode lead, which can also be vaporized in a variable manner by means of an adjustable parallel damping resistor. The parallel oscillation circuits are all tuned to the carrier frequency supplied by the generator 2o. In this arrangement, bell-shaped pulses are fed to the high-frequency cable io. The frequency curve of the transmitter can now be made different widths under currency of the bell-shaped shape by simultaneous adjustment of all parallel damping resistors in amplifier 21, whereby at the same time the negative grid biases of the exponential tubes of this amplifier should always be set so that each transmitter pulse, regardless of its respective width, is always the has the same energy. If you measure the sum of signal and noise on the receiving side in the tube voltmeter 18 while the transmitter is working and then determine the noise alone with the transmitter silent, you can calculate the quotient of the two quantities, provided that the noise energy for one pulse duration is small compared to the energy of the impulse itself, that is, under the assumption that one always has to make when receiving impulses, if a reasonably interference-free impulse reception is to be possible at all, consider the quotient mentioned with sufficient approximation as the ratio of signal to noise. With a test system according to Fig. 5, for a fixed receiver frequency curve, the most favorable transmitter frequency curve in terms of the ratio of signal to noise can be determined perfectly: Fig. 6 shows the results of such a series of measurements; where the value b is plotted as the independent variable and a logarithmic division is used on the abscissa and ordinate. The ratio of signal to noise is shown on an arbitrary scale on the ordinate. The value b is characteristic of the width of the transmitter-side frequency band. If namely the running ordinate of the envelope curve of the impulses emitted by the transmitter in the test arrangement in Fig. 5 with the maximum amplitude A "calculated from the impulse center using the following equation suffices, this corresponds to a low-frequency frequency band of the transmitter (x8 = function of f) in terms of form Here xö is the amplitude at the frequency zero. Furthermore, F denotes the frequency at which, for b = - i, the x8 curve has decreased to the value 1.1 ° -e. The following frequency curve applies to the low frequency side of the receiver (y, = function of f) where y, is the amplitude at frequency zero. The ratio of signal to noise shown in curves X, Y and Z in Fig. 6 is observed for different values of b. Each of the curves X, Y, Z applies to a different type of pulse evaluation, namely curve X for the only known type of pulse reception in which the tube voltmeter is then reached by a signal pulse; when the total voltage from the transmitted signals and the superimposed noise exceeds the critical value of an amplitude threshold (so-called single-edge evaluation). The curve Y applies to the case that the sum voltage of signal pulses and noise voltages passes through the pulse evaluation stage 17 when the sum voltage reaches its maximum value (so-called peak evaluation) and curve Z for a pulse evaluation stage, which is in the center of time, more precisely, in a constant temporal interval between the breaking through of the sum voltage on the leading and trailing edge by an amplitude threshold (so-called two-edge evaluation). In a computational way one can; as will not be explained here in more detail, show that the value b under the various ratios for which the curves X, Y, Z apply, the amount - or or about must have. For comparison, Fig. 6 also shows the curves A, B, C are drawn in, which indicate the course of the ratio of signal to noise in the earlier proposal mentioned at the beginning, when the quantity a in equation (i) assumes the same values as those for b on the abscissa of Fig. 6 . From curves A; B; C applies to A for single-edge evaluation, B for peak evaluation and C for double-edge evaluation. The abscissa values valid for the respective maximum are also entered in curves A, B, C.

Beide in Abb. 5 dargestellten Fälle, nämlich die optimale Bemessung des Empfängers bei festliegendem Sender einerseits (Kurven A, B, C) und die optimale Bemessung des Senders bei gegebenem Empfänger andererseits (Kurven k, Y, Z) führen demnach zu bis zum gewissen Grade entgegengesetzten Ergebnissen. Ist, wie beim älteren Vorschlag, die Senderfrequenzkurve S' in Abb. 7 vorgegeben, so muß der Empfänger, wenigstens bei Ein.. und Zweiflankenauswertung, ein breiteres Frequenzband E' erhalten, um ein optimales Verhältnis von Signal zu Rauschen zu erzielen, ist aber, wie gemäß der Erfindung, die Empfängerfrequenzkurve E" in Abb. 8 vorgegeben, so muß der Sender ein breiteres Frequenzband S" erhalten, und zwar wieder, um ein optimales Verhältnis von Signal zu Rauschen zu erzielen. Beide Sendebänder sind optimal, aber bezüglich zweier verschiedener Fälle, nämlich einmal einer Empfängerbandänderung und das andere Mal einer Sendebandänderung. In beiden Fällen ist daher auch das Verhältnis von Signal zu Rauschen am jeweiligen Optimum von cz bzw. b ganz verschieden.Both cases shown in Fig. 5, namely the optimal dimensioning of the receiver with a stationary transmitter on the one hand (curves A, B, C) and the optimal dimensioning of the transmitter with a given receiver on the other hand (curves k, Y, Z) lead to a certain degree Degree opposite results. If, as in the older proposal, the transmitter frequency curve S 'is given in Fig. 7, the receiver must, at least with one ... and two-edge evaluation, receive a wider frequency band E' in order to achieve an optimal ratio of signal to noise, but is As, according to the invention, the receiver frequency curve E "is given in Fig. 8, the transmitter must receive a wider frequency band S", again in order to achieve an optimal ratio of signal to noise. Both transmission bands are optimal, but with regard to two different cases, namely once a receiver band change and the other time a transmission band change. In both cases, therefore, the ratio of signal to noise at the respective optimum of cz and b is completely different.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Arrangement for the transmission of messages with their temporal position influenced pulses, in particular with frequency or phase modulated pulses, characterized in that for a given amplitude frequency curve of the receiver, the amplitude frequency curve of the transmitter at a given average transmission power is selected such that there is an optimal ratio of signal to noise results in the exclusion of a rectangular transmitting band with a rectangular receiving band of the same width. a. Arrangement according to Claim r, characterized in that, in the case of a bell-shaped amplitude frequency curve (y, = function of f) of the receiver, it depends on the shape where F is the frequency at which the amplitude frequency curve of the receiver has dropped to the 1 / e-th part of its maximum value y, the transmitter has a bell-shaped amplitude frequency curve e (.x $ = function of f has and that the size b for a pulse receiving device which responds when passing through the steepest part of a pulse edge that responds to the maximum pulse value, the for an impulse receiving device, and for a pulse receiving device that is responsive to the temporal center of the steepest parts of the leading and trailing edges, also about the Has.