DE879401C

DE879401C - Device for single sideband modulation

Info

Publication number: DE879401C
Application number: DES11294D
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-02-06
Filing date: 1943-02-06
Publication date: 1953-06-11

Description

Einrichtung zur Einseitenbandmodulation Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einseitenbandmodulation mit mehrstufiger Modulation. Bekanntlich wendet man bei Übertragungssystemen mit Einseitenbandmodulation eine mehrstufige Modulation an, um die Filteranforderungen möglichst klein halten zu können. Da sich hierbei die Senderfrequenz aus den Trägerfrequenzen der einzelnen Modulationsstufen zusammensetzt, ist es notwendig, die einzelnen benutzten Trägerfrequenzen möglichst konstant zu machen, um keine oder doch nur geringe Frequenzabweichungen der Senderfrequenz von der empfangsseitig zuzusetzenden Hilfsträgerfrequenz zu erhalten. In bekannter `'eise kann dies dadurch erreicht werden, daß die benutzten Trägerfrequenzen von einer hochkonstanten Frequenz durch Frequenzteilung oder Frequenzverv ielfachung abgeleitet werden. Man ist dann aber in der Wahl der Trägerfrequenzen nicht mehr frei. Außerdem bedingen die Anordnungen zur Frequenzteilung und Frequenzvervielfachung einen beachtlichen Aufwand.Device for Single Sideband Modulation The invention relates to a Device for single sideband modulation with multi-level modulation. As is well known a multi-level is used in transmission systems with single sideband modulation Modulation in order to keep the filter requirements as small as possible. That I here the transmitter frequency from the carrier frequencies of the individual modulation stages composed, it is necessary to use the individual carrier frequencies as possible to make constant in order to have no or only slight frequency deviations of the transmitter frequency from the subcarrier frequency to be added at the receiving end. In well-known Otherwise this can be achieved by changing the carrier frequencies used from a highly constant frequency by frequency division or frequency multiplication be derived. But then you are no longer in the choice of the carrier frequencies free. In addition, the arrangements require frequency division and frequency multiplication a considerable effort.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Trägerfrequenz der ersten Modulationsstufe (Zwischenträgerfrequenz) durch Differenzbildung einer hochkonstanten Frequenz und einer Hilfsfrequenz zu gewinnen und das in der ersten Modulationsstufe gewonnene Seitenband nochmals mit der Hilfsfrequenz zu modulieren. In der Senderfrequenz erscheint dann die Hilfsfrequenz nicht mehr. Die Senderfrequenz wird vielmehr nur noch durch die hochkonstante Frequenz gebildet.It has already been proposed to use the carrier frequency of the first modulation stage (Subcarrier frequency) by subtracting a highly constant frequency and to gain an auxiliary frequency and that obtained in the first modulation stage Modulate the sideband again with the auxiliary frequency. Appears in the station frequency then the auxiliary frequency no longer. Rather, the transmitter frequency is only going through the highly constant frequency is formed.

In 'den Fig. z und 2 ist der frühere Vorschlag schematisch für zwei- und dreistufige Modulation dargestellt. Im Beispiel der Fig. z ist angenommen, daß eine zweistufige Modulation benutzt werden soll. F, sei die hochkonstante Frequenz, FZ die Hüfsfrequenz. Beide Frequenzen werden miteinander moduliert, die Differenzfrequenz F, -F. ausgesiebt und in der ersten Modulätionsstufe zur Modulation des Nachrichtenbandes f benutzt. Von den- entstehenden Seitenbändern wird beispielsweise das obere Seitenband F, -F2 + f ausgesiebt und der zweiten Modulationsstufe zugeführt, wo es mit der Hilfsfrequenz FZ moduliert wird. Das obere Seitenband wird nun ausgesiebt und enthält die Hilfsfrequenz FZ nicht mehr. Das Seitenband hat vielmehr die Form F, -f- f. Bei einer dreistufigen Modulation, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, verfährt man in der gleichen Weise. F, sei wieder die hochkonstante Frequenz, F2 eine Hilfsfrequenz und F3 eine weitere Hilfsfrequenz. Zunächst werden die Frequenzen F, und FZ miteinander moduliert und die Differenzfrequenz F, -FZ ausgesiebt, welche nun mit der Frequenz F@.moduliert wird. Die entstehende Differenzfrequenz F, -FZ -F3 wird in der ersten Modulationsstufe zur Modulation des Nachrichtenbandes f benützt. Das obere Seitenband F, -FZ -F3 + f wird ausgesiebt und der zweiten Modulationsstufe zugeführt, wo es mit der Hilfsfrequenz F3 moduliert wird. In dem entstehenden oberen Seitenband ist die Frequenz F3 auskompensiert. Das obere Seitenband F-1 -F2 -1-- f wird nun ausgesiebt und der dritten Modulationsstufe zugeführt, wo es mit der Hilfsfrequenz FZ moduliert wird. Das hierbei entstehende obere Seitenband F, -E- f wird ausgesiebt und auf den Eingang des Sendeverstärkers geschaltet.In 'FIGS. Z and 2, the earlier proposal is shown schematically for two- and three-stage modulation. In the example of FIG. Z it is assumed that a two-stage modulation is to be used. Let F, be the highly constant frequency, FZ the auxiliary frequency. Both frequencies are modulated with one another, the difference frequency F, -F. sifted out and used in the first modulation stage to modulate the message band f. From the resulting sidebands, for example, the upper sideband F, -F2 + f is screened out and fed to the second modulation stage, where it is modulated with the auxiliary frequency FZ. The upper sideband is now screened out and no longer contains the auxiliary frequency FZ. Rather, the sideband has the form F, -f-f. In the case of a three-stage modulation, as shown in FIG. 2, the procedure is the same. Let F, again be the highly constant frequency, F2 an auxiliary frequency and F3 a further auxiliary frequency. First, the frequencies F, and FZ are modulated with each other and the difference frequency F, -Fz screened, which is now .moduliert with the frequency F @. The resulting difference frequency F, -FZ -F3 is used in the first modulation stage to modulate the message band f. The upper sideband F, -FZ -F3 + f is screened out and fed to the second modulation stage, where it is modulated with the auxiliary frequency F3. The frequency F3 is compensated for in the resulting upper sideband. The upper sideband F-1 -F2 -1-- f is now screened out and fed to the third modulation stage, where it is modulated with the auxiliary frequency FZ. The resulting upper sideband F, -E- f is screened out and switched to the input of the transmission amplifier.

Zur Erzielung einer konstanten Senderfrequenz unter Benutzung nur -einer hochkonstanten Frequenz bei Einseitenbandmodulationssystemen mit mehrstufiger Modulation geht nun die Erfindung einen anderen Weg. Die Erfindung geht davon aus, daß bei dem früheren Vorschlag die Trägerfrequenz der ersten Modulationsstufe als Differenz zweier hoher Frequenzen F1 und FZ erzeugt wird und deshalb verhältnismäßig inkonstant ist, wenn nicht für die Erzeugung der Hilfsfrequenz FZ ebenfalls ein konstanter Generator, z. B. ein quarzgesteuerter Generator, benutzt wird. Die Inkonstanz der Differenzfrequenz kann hierbei zu Schwierigkeiten bei der Aussiebung des einen Seitenbandes führen, da ja die beiden Seitenbänder einander sehr dicht benachbart sind. Weiter ist es insbesondere bei Kurzwellensendern häufig ,notwendig, sie auf verschiedene voneinander unabhängige Sendefrequenzen umzuschalten. Schaltet - man bei den Beispielen der Fig. i oder Fig. 2 die hochkonstante Frequenz F, um, so ändert sich damit- auch die als Trägerfrequenz der ersten Modulationsstufe benutzte Differenzfrequenz F, - F2. Da die in der ersten Modulationsstufe erzeugten beiden Seitenbänder einander dicht benachbart sind, ist es dann nicht mehr möglich, die beiden Seitenbänder zu trennen. Eine Umschaltung der Senderfrequenz kann hierbei also nur dadurch erreicht werden, daß gleichzeitig mit der Änderung der Frequenz F1 das Filter hinter der ersten Modulationsstufe umgeschaltet wird oder aber, daß die Hilfsfrequenz FZ geändert wird. Eine Umschaltung des Filters kommt praktisch .nicht in Frage. Die Frequenz F2 müßte sehr genau umgeschaltet werden, damit die Differenzfrequenz Fl-FZ konstant bleibt. Eine solche Genauigkeit kann aber auch nur dann erreicht werden, wenn die Frequenz FZ selbst sehr genau erzeugt wird.In order to achieve a constant transmitter frequency using only one highly constant frequency in single sideband modulation systems with multistage modulation, the invention now takes a different approach. The invention assumes that, in the earlier proposal, the carrier frequency of the first modulation stage is generated as the difference between two high frequencies F1 and FZ and is therefore relatively inconstant unless a constant generator, e.g. B. a quartz-controlled generator is used. The inconsistency of the difference frequency can lead to difficulties in filtering out one side band, since the two side bands are very closely adjacent to one another. Furthermore, especially with shortwave transmitters, it is often necessary to switch them to different transmission frequencies that are independent of one another. Switches -. One in the examples of FIGS i or the high-frequency constant F 2 in order, then damit- also the used as the carrier frequency of the first modulation stage difference frequency F changes -. F2. Since the two sidebands generated in the first modulation stage are closely adjacent to one another, it is then no longer possible to separate the two sidebands. Switching the transmitter frequency can only be achieved by switching the filter after the first modulation stage at the same time as the frequency F1 is changed, or by changing the auxiliary frequency FZ. Switching the filter is practically out of the question. The frequency F2 would have to be switched over very precisely so that the difference frequency F1-FZ remains constant. However, such an accuracy can only be achieved if the frequency FZ itself is generated very precisely.

Die Erfindung sieht daher voi, die Trägerfrequenz einer der höheren Modulationsstufen derart durch Differenzbildung einer hochkonstanten Frequenz mit den Trägerfrequenzen der anderen Modulationsstufen oder zur Bildung von Trägerfrequenzen benutzten Hilfsfrequenzen zu gewinnen, daß das zur Übertragung benutzte Seitenband durch die Summe oder Differenz aus hochkonstanter Frequenz und Nachrichtenfrequenz gebildet wild. Durch eine derartige Ausbildung sind die Nachteile der Anordnung nach dem früheren Vorschlag vermieden. Die hochkonstante Frequenz kann unter Anwendung an sich bekannter Mittel dem Ausgang zugesetzt werden.The invention therefore sees voi, the carrier frequency is one of the higher Modulation stages in such a way by forming the difference with a highly constant frequency the carrier frequencies of the other modulation stages or to form carrier frequencies auxiliary frequencies used to win that the sideband used for transmission by the sum or difference of the highly constant frequency and the message frequency formed wild. Such a design has the disadvantages of the arrangement avoided according to the earlier suggestion. The high constant frequency can be applied using means known per se are added to the output.

Ausführungsbeispiele von Einrichtungen gemäß der Erfindung sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt.Embodiments of devices according to the invention are shown in FIG FIGS. 3 to 5 are shown.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ebenfalls eine zweistufige Modulation angewandt. Das Nachrichtenband f wird in der ersten Modulationsstufe mit der Trägerfrequenz FZ' moduliert und eines der entstehenden Seitenbänder, z. B. das obere Seitenband F2'+ f, ausgesiebt und der zweiten Modulationsstufe zugeführt. Die Trägerfrequenz der zweiten Modulationsstufe wird dadurch gewonnen, daß die Trägerfrequenz FZ' mit einer hochkonstanten Frequenz F,' moduliert wird und die Differenzfrequenz F, - F2 ausgesiebt wird. Nach Modulation des Seitenbandes F2 -f- f mit dieser DifferenzfrequenzFl-FZ' entsteht als oberes Seitenband F, + f, welches ausgesiebt und dem Sendeverstärker zugeführt werden kann.In the embodiment of FIG. 3, a two-stage modulation is also used. The message band f is modulated in the first modulation stage with the carrier frequency FZ 'and one of the resulting sidebands, e.g. B. the upper sideband F2 '+ f, screened out and fed to the second modulation stage. The carrier frequency of the second modulation stage is obtained in that the carrier frequency FZ 'is modulated with a highly constant frequency F,' and the difference frequency F, - F2 is filtered out. After modulating the sideband F2 -f- f with this difference frequency Fl-FZ ', the upper sideband F, + f is produced, which can be screened out and fed to the transmitter amplifier.

Sind noch weitere Modulationsstufen vorhanden, so kann in der Weise vorgegangen werden, wie es in der Fig. q. gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das nach der ersten Modulationsstufe ausgesiebte Seitenband F2 + f in der zweiten Modulationsstufe mit der Trägerfrequenz F3' moduliert. Das obere Seitenband F2' -E- F3' + f wird ausgesiebt und der dritten Modulationsstufe zugeführt. Die Trägerfrequenz der dritten Modulationsstufe wird nun dadurch gewonnen, daß eine hochkonstante Frequenz F, einmal mit der Trägerfrequenz FZ' der ersten Modulationsstufe moduliert wird, die untere Seitenfrequenz F, - F,' ausgesiebt und mit der Trägerfrequenz F3' der zweiten Modulationsstufe moduliert wird. Als untere Seitenfrequenz erhält man dann F, -FZ' -F3', die man aussiebt und als Trägerfrequenz für die letzte Modulationsstufe benutzt. Als oberes Seitenband dieser Modulationsstufe ergibt sich dann wiederum F1 + f. Bei noch mehr Modulationsstufen ist das Schema dann in gleicher Weise fortzusetzen.If there are further modulation stages, the procedure can be as shown in FIG. Q. is shown. In this exemplary embodiment, the sideband F2 + f filtered out after the first modulation stage is modulated in the second modulation stage with the carrier frequency F3 '. The upper sideband F2 '-E- F3' + f is screened out and fed to the third modulation stage. The carrier frequency of the third modulation stage is obtained by modulating a highly constant frequency F, once with the carrier frequency FZ 'of the first modulation stage, filtering out the lower side frequency F, - F,' and modulating it with the carrier frequency F3 'of the second modulation stage. The lower side frequency is then F, -FZ '-F3', which is filtered out and used as the carrier frequency for the last modulation stage. The upper sideband of this modulation stage then again results in F1 + f. With even more modulation stages, the scheme must then be continued in the same way.

Besonders vorteilhaft ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Trägerfrequenz der zweiten Modulationsstufe dadurch gebildet, daß die Trägerfrequenz FZ' der ersten Modulationsstufe mit einer Hilfsfrequenz F3" moduliert wird und die entstehende untere Seitenfrequenz F3" -F3` ausgesiebt wird. Nach Modulation in der zweiten Modulationsstufe erhält man dann als oberes Seitenband F3" -f- f, das der dritten Modulationsstufe zugeführt wird. Die Trägerfrequenz der dritten Modulationsstufe wird durch Modulation der Hilfsfrequenz F3" mit einer hochkonstanten Frequenz F1' gewonnen. Die entstehende untere Seitenfrequenz F,'-F." wird ausgesiebt und als Träger benutzt. Als oberes Seitenband erhält man demnach nach der dritten Modulation F1 -E- f. Auch dieses Schema läßt sich beliebig fortsetzen. Die hochkonstante Frequenz ist dabei immer für die letzte Modulationsstufe zu verwenden. Die Ausführungsform nach Fig. g ist deswegen besonders vorteilhaft, weil hierbei für die hochkonstante Frequenz F1 eine größere Variationsmöglichkeit gegeben ist. Die Frequenz F3" kann nämlich bereits verhältnismäßig hoch gewählt werden, so daß bei Benutzung eines Tiefpasses für die Aussiebung der unteren Seitenbandfrequenz F1 -F3" ein verhältnismäßig großer Spielraum zur Verfügung steht.The embodiment of FIG. 5 is particularly advantageous this embodiment is the carrier frequency of the second modulation stage formed in that the carrier frequency FZ 'of the first modulation stage with a Auxiliary frequency F3 "is modulated and the resulting lower side frequency F3" -F3` is sifted out. After modulation in the second modulation stage, one then obtains as the upper sideband F3 "-f- f, that of the third modulation stage fed will. The carrier frequency of the third modulation stage is determined by modulating the Auxiliary frequency F3 "obtained with a highly constant frequency F1 '. The resulting lower side frequency F, '- F. "is screened out and used as a carrier Sideband is accordingly obtained after the third modulation F1 -E- f. This too The scheme can be continued at will. The highly constant frequency is always there to be used for the last modulation stage. The embodiment of Fig. G is therefore particularly advantageous because here one for the highly constant frequency F1 greater possibility of variation is given. The frequency F3 ″ can namely already be chosen relatively high, so that when using a low pass for the Filtering out the lower sideband frequency F1 -F3 "a relatively large margin is available.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for single sideband modulation with multi-stage modulation, characterized in that the carrier frequency of one of the higher modulation stages is obtained by forming the difference or summation of a highly constant frequency with the carrier frequencies of the other modulation stages or auxiliary frequencies used to form carrier frequencies that the sideband used for transmission is obtained by the Sum or difference is formed from the highly constant frequency and message frequency. a. Device according to claim i, characterized in that the carrier frequency of the second modulation stage is formed by the difference between an auxiliary frequency and the carrier frequency of the first modulation stage, the carrier frequency of the next modulation stage is formed by the difference between a further auxiliary frequency and this auxiliary frequency and so on, and that for the Formation of the carrier frequency of the last modulation stage used auxiliary frequency is a highly constant frequency. 3. Device according to claim i or?, Characterized in that means are provided to add the highly constant frequency to the output. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hole constant frequency can be changed.