DE933930C - Filter fuer Schmalband-Telegrafiesysteme mit Frequenzmodulation - Google Patents
Filter fuer Schmalband-Telegrafiesysteme mit FrequenzmodulationInfo
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- DE933930C DE933930C DES37565A DES0037565A DE933930C DE 933930 C DE933930 C DE 933930C DE S37565 A DES37565 A DE S37565A DE S0037565 A DES0037565 A DE S0037565A DE 933930 C DE933930 C DE 933930C
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0153—Electrical filters; Controlling thereof
- H03H7/0161—Bandpass filters
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- Noise Elimination (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Filter zum Senden und Empfangen frequenzmodulierter Telegrafiezeichen
in Schmalbandsystemen, z. B. Wechselstromtelegrafiesystemen.
Die bei der Wechselstromtelegrafie mit amplitudenmoduliertem Träger benutzten Kanalfilter
sind so dimensioniert, daß ihre Dämpfungskurve so weit wie möglich derjenigen des sogenannten
idealen Filters entspricht. Unter einem idealen Filter wird ein solches verstanden, das innerhalb
des Durchlaßbereiches eine konstante, möglichst geringe Durchlaßdämpfung aufweist und bei dem
die Flanken der Dämpfungskurve möglichst steil sind.
Überträgt man frequenzmodulierte Telegrafiezeichen über derartige WT-Filter, so erhält man
unbefriedigende Ergebnisse. Um nämlich die Vorteile der Frequenzmodulation voll zur Geltung zu
bringen, wird man den Frequenzhub so groß wie möglich wählen; denn das Verhältnis von Frequenzhub
zur höchsten Telegrafierfrequenz ist ein Maß für den Gewinn an Störabstand. Außerdem
können die Anforderungen an die Frequenzgenauigkeit der verwendeten Bauelemente um so kleiner
gehalten werden, je größer der Frequenzhub ist.
Beachtet man aber, daß bei einem frequenzmodulierten Träger die Hauptenergie in den
Seitenbändern liegt, so erkennt man, daß durch ein zu nahes Heranrücken der Hubfrequenzen an die
Filterflanken das Übersprechen zwischen zwei benachbarten Kanälen unzulässig große Werte annimmt.
Dies kann nur durch Verwendung von
Filtern mit entsprechend großer Flankensteilheit der Dämpfungskurve verhindert werden. Durch das
Heranrücken der Hubfrequenzen an die Filterflanken — und dies wird bei Schmalbandsystemen
immer notwendig sein, wenn man bei hinreichend großem Frequenzhub mit geringstmöglicher Bandbreite
auskommen will — wird aber der Nulldurchgang der Telegrafiezeichen nach der Demodulation
immer flacher. Dies kommt daher, daß ίο bei konstanter Kanalbreite mit größer werdendem
Frequenzhub von dem Spektrum der Sendefunktion ein immer größer werdender Anteil in die
Filterflanken fällt, also bedämpft wird. Ein flacher Nulldurchgang der Telegrafiezeichen auf der
Empfangsseite hat aber zwangläufig, und zwar schon bei nur geringen Frequenzabwanderungen
der beteiligten Bauelemente, große Telegrafieverzerrungen zur Folge und muß daher, um eine
zu große Frequenzabhängigkeit des Systems zu ao verhindern, unter allen Umständen vermieden
werden. Insbesondere die Frequenzabwanderungen des Senders und des Empfangsdiskriminators
führen bei dem obenerwähnten flachen Nulldurchgang zu großen Verzerrungen.
Auch erhält man mit den üblichen WT-Filtern
eine starke Welligkeit der Empfangsfunktion. Die dadurch entstehenden Nachteile sind weiter unten
beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filter für frequenzmodulierte
Schmalbandsysteme zu schaffen, bei dessen Verwendung die Empfangsfunktion eine geringe
Welligkeit besitzt und im Nulldurchgang ausreichend steil verläuft und das einen möglichst
steilen Dämpfungsanstieg im Sperrbereich aufweist. Das Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung
eines Filters mit durchhängendem, kettenlinienförmigem Verlauf der Dämpfungskurve mit
dem Frequenzhub entsprechend ausreichend steilem Verlauf der Flanken der Dämpfungskurve und mit
im Durchlaßbereich weitgehend linearem Phasenverlauf.
Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben und an Hand der Zeichnung erläutert.
Fig. ι zeigt den Dämpfungs- und Phasenverlauf eines dreiwertigen Filters für Wechselstromtelegrafie
mit amplitudenmoduliertem Träger; in Fig. 2 ist die Empfangsfunktion eines mit einem
Frequenzhub von Af = ± 50 Hz über das Filter der Fig. 1 übertragenen Telegrafiestromschritts aufgezeichnet;
Fig. 3 zeigt die Dämpfungs- und Phasenkurve eines Filters gemäß der Erfindung und
Fig. 4 die Empfangsfunktion, die bei Übertragung eines Telegrafiestromschritts mit einem
Frequenzhub von Af= ±37,5 Hz über das Filter der Fig. 3 entsteht.
Die Erfindung betrifft Schmalbandsysteme, worunter man Nachrichtenübertragungssysteme mit
verhältnismäßig geringem Abstand der Trägerfrequenzen, z. B. von 120 Hz, versteht. Solche
Systeme werden beispielsweise zur Wechselstromtelegrafie verwendet. Bei mit Amplitudenmodulation
arbeitenden WT-Systemen verwendet man üblicherweise Filter mit einem Phasen- und
Dämpfungsverlauf, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. In Fig. 1 sind als Abszisse die Frequenz
f und als Ordinaten die Dämpfung a in Neper (N) und die Phase b in Grad (°) aufgetragen.
Der Dämpfungsverlauf wird durch die Kurve a, der Phasenverlauf durch die Kurve b
dargestellt. Überträgt man über ein solches Filter frequenzmodulierte Telegrafiezeichen, so erhält
man bei einem Frequenzhub von Af = ±50 Hz für einen ursprünglich rechteckigen Stromschritt die in
Fig. 2 dargestellte Empfangsfunktion. In Fig. 2 ist über ωί die auf ΔΩ = 2π·Δή bezogene Empfangsfunktion
S2 aufgezeichnet. Auffallend an dieser sind einmal die flachen Nulldurchgänge I
und zum anderen die starke Oberwelligkeit. Auch wenn man, wie üblich, mit dem Frequenzhub auf
einen Wert von etwa Af = ±30 bis ± 40 Hz zurückgeht, bleiben diese typischen Merkmale der
Empfangsfunktion erhalten, wenn auch in etwas abgeschwächter Form. Der flache Nulldurchgang
führt zu unangenehmen Telegrafieverzerrungen, sobald eines der frequenzbestimmenden
Glieder auf der Sende- bzw. Empfangsseite von seinem S oll-Wert abweicht oder auf Trägerfrequenzsystemen
die Frequenz der entsprechenden Träger nicht genau eingehalten werden kann. Die starke Oberwelligkeit der Empfangsfunktion dagegen
führt zu einer erhöhten Störanfälligkeit des Systems. Eine Störung überlagert sich nämlich
der Empfangsfunktion und zwingt das Empfangsrelais dort zu einem nicht gewollten Umschlag, wo
die gestörte Empfangsfunktion die Nullinie überschreitet. Diese beiden Nachteile bringen das
Wesen der Frequenzmodulation, nämlich erhöhte Sicherheit in der Telegrafieübertragung zu bieten,
nur wenig zur Geltung und können den Erfolg eines solchen Systems überhaupt in Frage stellen.
Während man bisher bei der Bemessung der Filter den Verlauf der Dämpfungskurve als den
entscheidenden Faktor betrachtete und eine mögliehst gute Annäherung an das ideale Filter angestrebt
wurde, liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß bei Filtern für mit
Frequenzmodulation arbeitende Wechselstromtelegrafie drei Forderungen zu erfüllen sind, und
zwar müssen diese Filter eine ausreichende Steilheit der Flanken der Dämpfungskurve, eine möglichst
weitgehende Linearität des Phasenverlaufs in Verbindung mit einem kettenlinienförmigen
Dämpfungsverlauf aufweisen. Diese Forderungen sind durch ein minimal-phasendrehendes Netzwerk
zu erfüllen.
Das Erfordernis der ausreichenden Steilheit der Flanken der Dämpfungskurve würde durch das
ideale Filter oder durch ein Filter mit einer Dämpfungskurve gemäß Kurve α der Fig. 1 erfüllt
werden. Das zweite und dritte Erfordernis, nämlich eine möglichst weitgehende Linearität des Phasenverlaufs
und die geforderte Dämpfungskurve, wird durch keines dieser Filter erfüllt. Man könnte
nun daran denken, den Phasenverlauf z. B. durch
geeignete All-Pässe zu linearisieren. Man erhält dadurch zwar eine gewisse Verbesserung der
Empfangsfunktion im Sinne der Aufgabenstellung, jedoch ist eine Linearisierung des Phasenverlaufs,
wie er in diesem Fall notwendig wäre, mit einem verhältnismäßig großen Aufwand verbunden, der
durch den nur teilweisen Erfolg nicht gerechtfertigt erscheint.
In Fig. 3 ist über der Frequenz / der Dämpfungsverlauf
durch Kurve c sowie der Phasenverlauf durch Kurve d eines erfindungsgemäßen Filters
aufgezeichnet. Die Dämpfungskurve zeigt einen stark durchhängenden, kettenlinienförmigen Verlauf
mit ausreichend steilem Dämpfungsanstieg.
Der Phasenverlauf ist bei diesem Filter innerhalb des Ubertragungsbereichs völlig linear. Unter
Ubertragungsbereich soll dabei das Gebiet beiderseits der Frequenz fo verstanden werden, das etwa
bis zu der Frequenz reicht, die einen Dämpfungswert von etwa 2 N aufweist. Die Anforderungen
an die Linearität des Phasenverlaufs sind sehr hoch, denn bereits Abweichungen von nur wenigen
Grad bewirken eine merkliche Verflachung des Nulldurchgangs der Empfangsfunktion. DasDurchhängen
der Dämpfungskurve kann, falls erforderlich, durch Verschieben der Pole des Filters in gewissen
Grenzen variiert werden, ohne daß sich an der geforderten Linearität der Phasenkurve
wesentliches ändert.
Die Ausbildung eines Filters mit den in Fig. 3 angegebenen Eigenschaften kann dem Fachmann
überlassen bleiben. Da die in Fig. 3 dargestellten Filtereigenschaften von der Übertragungsfunktion
in den komplexen Zahlenebenen abgeleitet wurden und dabei von realisierbaren Voraussetzungen
ausgegangen wurde, so lassen sich mit einem minimal phasendrehenden Netzwerk die gestellten
Forderungen erfüllen. Mit einem erfindungsgemäßen Filter lassen sich optimale Einschwingvorgänge
bei Schmalbandsystemen mit Frequenzmodulation erzielen.
In Fig. 4 ist über ωί die auf ΑΩ bezogene Empfangsfunktion
S2 eines mit einem Frequenzhub von Af — ± 37,5 Hz über ein erfindungsgemäßes Filter
gemäß der Fig. 3 übertragenen Stromschrittes eines Fernschreibzeichens aufgezeichnet. Man erkennt,
daß diese Empfangsfunktion weitgehend der als Idealfall zu bezeichnenden trapezförmigen Kurve
angenähert ist. Der Nulldurchgang an den Punkten II verläuft weitgehend linear und ist verhältnismäßig
steil. Die Welligkeit ist, wenn man sie mit der der Fig. 2 vergleicht, äußerst gering.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf TeIegrafiesysteme.
Sie kann für alle Nachrichtensysteme verwendet werden, bei denen gleiche oder ähnliche Verhältnisse auftreten, z. B. bei Fernmeß-,
Fernwirk- und ähnlichen Systemen.
Claims (2)
1. Filter für S chmalband-Telegrafiesysterne
mit Frequenzmodulation, gekennzeichnet durch einen durchhängenden, kettenlinienförmigen
Verlauf der Dämpfungskurve mit dem Frequenzhub entsprechend ausreichend steilem Verlauf
der Flanken der Dämpfungskurve und mit im Durchlaßbereich weitgehend linearem Phasenverlauf.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu seinem Aufbau ein minimal
phasendrehendes Netzwerk verwendet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 509552 9.55
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES37565A DE933930C (de) | 1954-02-11 | 1954-02-12 | Filter fuer Schmalband-Telegrafiesysteme mit Frequenzmodulation |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1135752X | 1954-02-11 | ||
DES37565A DE933930C (de) | 1954-02-11 | 1954-02-12 | Filter fuer Schmalband-Telegrafiesysteme mit Frequenzmodulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE933930C true DE933930C (de) | 1955-10-06 |
Family
ID=25995134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES37565A Expired DE933930C (de) | 1954-02-11 | 1954-02-12 | Filter fuer Schmalband-Telegrafiesysteme mit Frequenzmodulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE933930C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1237167B (de) * | 1964-01-20 | 1967-03-23 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur UEbertragung impuls-foermiger Daten ueber Traegerfrequenz-Fernsprech-kanaele |
-
1954
- 1954-02-12 DE DES37565A patent/DE933930C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1237167B (de) * | 1964-01-20 | 1967-03-23 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur UEbertragung impuls-foermiger Daten ueber Traegerfrequenz-Fernsprech-kanaele |
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