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Verfahren der mehrfachen Frequenz- oder Phasenmodulation Bekanntlich
beruht das Verfahren: der Frequenzmodulation darauf, daß man durch den Augenblickswert
der Amplitude einer Niederfrequenzspannung die Frequenz eines Schwingungskreises
verändert und damit die ursprünglich in der Aufeinanderfolge der Wechselspannungsamplituden
gelegene Nachricht durch die Aufeinanderfolge der augenblicklichen Frequenzwerte
darstellt (wenn 0 .das Argument der periodischen Funktion bezeichnet, die die Schwingung
des veränderten Kreises wiedergibt). Faßt man dieses Prinzip ganz allgemein als
Zuordnung von Augenblicksamplituden zu Augenblicksfrequenzen, so läßt sich daraus
ein ganz neuartiges Verfahren gewinnen, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist. Durch einfache Frequenzmodulation gewinnt man aus der Niederfrequenz eine Wechselspannung
von im allgemeinen höherer Frequenz, die entsprechend der stetigen Änderung dieser
Frequenz etwa so verläuft, wie es in Abb. z dargestellt ist. Dieser Vorgang hat
nun wiederum in jedem Augenblick eine bestimmte Spannungsamplitude ,u, und das Wesen
unseres neuen Verfahrens besteht darin, diese Augenblicksamplitude wieder zumAusgangspunkt
für eine neue Frequenzmodulation zu nehmen. Dazu wird man natürlich das nach der
ersten Frequenzmodulation gewonnene Band durch Mischung mit einer festen Frequenz
wieder in. den Niederfrequenzbereich transformieren. Dies ist ohne weiteres mit
bekannten Mitteln möglich und bringt nur eine gewisse Erweiterung des benötigten
Frequenzbandes mit sich, wie sie bei der
einfachen Frequenzmodulation
aber auch schon erforderlich ist. Die neue Niederfrequenz, die ins-Sesondere durch
die-Konstanz ihrer Scheitelwerte gekennzeichnet ist, benutzt man dann zur Steuerung
eines zweiten frequenzmodulierten Generators und so fort in beliebiger Wiederholung.
Entsprechend der Wesensbeziehung zwischen Frequenz- und Phasenmodulation läßt sieh
der Erfindungsgedanke auch als mehrfache Phasenmodulation durchfuhren.
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Abb. 2 a zeigt im Prinzip den Aufbau auf der Sendeseite. Die Niederfrequenz
erzeugt im Generator F1 ein frequenzmoduliertes Band, das von f1 bis f2 gehe. In
einer Modulationsschaltung M wird dieses Band durch Mischung mit einer festen Oszillatorfrequenz
f 2 auf das Gebiet von o bis f,-f, transformiert. Es folgt ein Tiefpaß TP
zur Aussie bong dieses Bandes, das nun seinerseits zur Frequenzmodulation eines
zweiten Generators F2 benutzt werden kann. An den Ausgang A könnte sich ein zweiter
Modulator anschließen und entsprechend der zweiten eine dritte Frequenzmodulation
durchgeführt werden usw.
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Zur Übertragung kann man den letzten frequenzmodulierten Generator
als Sender ausbilden.; natürlich kann man aber auch das hinter dem Tiefpaß TP der
letzten Stufe gewonnene Niederfrequenzband einem amplitudenmodulierten-Sender nufmodulieren
oder über eine Leitung gehen. Entsprechend der benutzten Modulationsart muß der
Empfänger ausgebildet werden. Nimmt man Frequenzmodulation zur Übertragung, so hat
der Empfänger bis zum ersten Umwandler U1 (Abb. 2b) den üblichen Aufbau. An der
Umwandlerkurve von Ui erscheint dann auf dem hochfrequenten Träger eine Modulation
von der Gestalt der Abb. i, die nach der üblichen Gleichrichtung durch einen Tiefpaß
TP ausgesiebt wird. Um die den Augenblicksfrequenzen zugrunde liegende Amplitudenkurve
zu gewinnen, muß eine zweite Umwandlung vorgenommen werden. Dazu ist es nötig, das
Niederfrequenzband am Ausgang von TP durch Mischung mit einer beliebigen Oszillatorfrequenz
fo wieder ins Mittel- oder Hochfrequenzgebiet zu übersetzen, da man'sonst Träger
und Modulation hinter der Umwandlung und Gleichrichtung nicht trennen kann. Das
transformierte Band wird durch ein Filter S ausgesiebt und vor der neuen Umwandlung
eventuell durch einen Begrenzer B noch von vorhandenen Amplitudenschwankungen befreit.
Dann folgt der zweite Umwandler U2, hinter dem es wie hinter U1 fortgeht, wenn mehr
als zweimal frequenzmoduliert war. Andernfalls hat man. nach der Gleichrichtung
hinter U2 schon die ursprüngliche Niederfrequenzwechselspannung, die die zu übertragende
Nachricht darstellte.
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Die wichtigsten Anwendungen der neuen Erfindung dürften wohl auf dem
Gebiet der Geheimtelephonie liegen. Vorher sei jedoch noch kurz ein anderer Vorteil
erwähnt. Bekanntlich ist durch Anwendung der einfachen Frequenzmodulation eine beträchtliche
Störverminderung möglich. Dies beruht darauf, daß alle durch Störsender oder atmosphärische
Störungen verursachten Amplitudenänderungen der übertragenen Hochfrequenzschwin-..
gungen im Empfänger am Begrenzer unterdrückt werden und nur die Frequenzänderungen,
die durch die- genannten. Störungen hervorgerufen sind, im Niederfrequenzteil hörbar
werden. Brei dem neuen Prinzip der mehrfachen Frequenzmodulation bedeuten diese
Frequenzänderungen aber nur wieder geringe Amplitudenschwankungen der nach der ersten
Umwandlung gewonnenen Niederfrequenz, in derenFrequenzänderungen ja allein die Nachricht
liegt. Nach der zweiten Umwandlung wird also eine Störverminderung in dem gleichen
Verhältnis wie nach der ersten eintreten. Das bedeutet nichts anderes,als daß durchmehrfacheFrequenzmodulation
die Störverminderung sich beliebig weit treiben läßt; war sie zuerst i : 5, so beträgt
sie nach der zweitenFrequenzmodulation i : 25, nach der dritten i : 125 usw.
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Die Hauptbedeutung der neuen Erfindung liegt jedoch, wie schon erwähnt,
darin, daß bereits nach der ersten Frequenzmodulation das in den tonfrequenten Bereich
übertragene Band keinerlei für das Ohr wahrnehmbaren Zusammenhang mehr mit der ursprünglichen.
Niederfrequenz aufweist. Lediglich an zufällig in irgendeiner Stufe vorhandenen
linearen Frequenzkurven könnten sich Spuren dieser Niederfrequenz wiederbilden;
jedoch würden sie grundsätzlich nur durch Nichtlinearitäten von dem tonfrequenten
Träger mit seiner hin und her schwankenden Frequenz abzutrennen sein und auch danach
neben diesem schwerlich gehört werden können, da eine Siebung nicht möglich ist.
Darüber hinaus verschwindet auch dieser letzte Zusammenhang nach der zweiten
Frequenzmodulation, und von hier ab kann ein unmittelbares Verstehen der übertragenen
Sprache oder Zeichen oder auch nur ein Erraten, worum es sich handelt, als vollkommen
ausgeschlossen gelten. In der praktischen Ausführung wird man die Anzahl der vorgenommenen
Frequenzmodulationen und entsprechend die der Rückmodulationen im Empfänger zeitlich
in einem bestimmten Rhythmus verändern, indem man z. B. wechselnd eine bestimmte
Anzahl der Stufen überbrückt. Auch wird man die auf den Eingang gegebene Niederfrequenz
schon in irgendeiner einfachen Weise, z. B. durch Invertierung; verändern. Des weiteren
kann man bei den einzelnen Stufen zwischen Frequenz- und Phasenmodulation abwechseln
und auch Frequenzmodulationsarten höherer Stufen verwenden. Alles in allem ergibt
sich auf Grund der Erfindung die Möglichkeit, Geheimsprechgeräte der verschiedensten
Art mit geringstem Aufwand herzustellen, die durch das Maß, indem sie die ursprüngliche
Sprache verändern, alle bekannten Verfahren übertreffen. Der Zustand der Sprache
nach der Rückgewinnung dürfte dagegen auch bei nur einigermaßen sauberem Aufbau
der Anlage völlig einwandfrei sein.