DE950734C - Verfahren und Schaltung zur Aussiebung von Stoerungen bei der UEbertragung eines Signals mittels einer frequenzmodulierten Traegerwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aussiebung von Störungen bei der Übertragung eines Signals mittels einer frequenzmodulierten Trägerwelle und auf eine Schaltung zur Ausübung dieses Verfahrens. Die Erfindung verfolgt das Ziel, in einem mit Frequenzmodulation arbeitenden Sender, in -welchem von einer Phasenmodulation ausgegangen wird, den Geräuschpegel herabzusetzen. Sie ist besonders für die Anwendung bei einem Mehrkanalsender geeignet.

Das besondere Problem, mit dessen Lösung sich die Erfindung befaßt, ergibt sich aus der Tatsache, daß das Wärme- und Röhrenrauschen in der am Schaltungsanfang befindlichen Oszillator- und Modulatorschaltung eines mit Phasenverschiebung arbeitenden Frequenzmodulators unregelmäßige Phasenverschiebungen verursacht, welche trotz ihrer anfänglichen Kleinheit nach der in der Schaltung bewirkten erheblichen Frequenzvervielfachung imstande sind, im Empfänger ein Grundgeräusch von störender Stärke hervorzubringen.

Für Simplexbetrieb erlaubt die Anwendung des sogenannten Doppelkanalmodulators oder des Serrasoidmodulators, bei welchem durch Erzeugung

einer größeren anfänglichen Phasenverschiebung der erforderliche Faktor der Frequenzvervielfachung verringert ist, eine entsprechende Herabsetzung des Rauschens und damit eine teilweise Lösung des Problems, welche jedoch nicht allgemein anwendbar ist. Besonders .in Mehrkanalanlagen ist die Lösung des Problems viel schwieriger, da das Ausmaß der durch das RöHrenrauschen verursachten Frequenzabweichung der Frequenzdifferenz ίο zwischen der Oszillatorfrequenz und irgendeiner einzelnen Geräuschkomponente direkt proportional ist; demgemäß verursachen Geräuschkomponenten, welche um 30 000 Hz vom Träger entfernt liegen, was der üblichen Lage der Nebenkanäle in einem Rundfunksystem entspricht, wesentlich größere Störungen als die Komponenten, welche in bezug auf den Träger innerhalb des Hörbereiches liegen. In der deutschen Patentschrift 845 219 ist eine Maßnahme zur Überwindung dieser Schwierigkeit angegeben, nach welcher zu diesem Zweck zwei Modulatoren verwendet werden, einer für den Hauptkanal und ein anderer für den Hilfskanal, in Reihenschaltung mit einer Kette von zwischen den beiden Modulatoren angeordneten Frequenzvervielfachern und einem darin enthaltenen Filter, so daß der zweite Kanal, der eine wesentlich geringere Vervielfachung erfordert als der Hauptkanal, gegen in den Anfangsstufen des Hauptkanals verursachte Geräusche geschützt ist.
Dies wird durch Verwendung eines Bandfilters erreicht, das vorzugsweise in einem eingangsnahen Punkt der Vervielfacherkette angeordnet ist und gerade die genügende Breite aufweist, um ein Band, bestehend aus dem Träger und den der höchsten Modwlationsfrequenz entsprechenden Seitenfrequenzen, durchzulassen. Gemäß üblicher Praxis auf dem Gebiet des Rundfunks mittels frequenzmodulierter Wellen bedeutet dies, daß die Bandgrenzfrequenzen um 15 000 Hz oberhalb und unterhalb des Trägers liegen. Auif diese Weise wird verhindert, daß Störfrequienzen, die in größerem Abstand vom Träger und in dem vervielfachten Bereich liegen, auf den zweiten Kanal einwirken. Die Erfindung ermöglicht es, die Filterwirkung zur Fernhaltung der Störungen von dem zweiten Kanal oder von einer beliebigen Anzahl von Kanälen mit höheren Unterträgerfrequenzen zu verbessern und dabei gleichzeitig die Anordnung zu vereinfachen und die Kosten der Modulationsanordnung herabzusetzen. Dies wird dadurch erreicht, daß das von dem Filter durchgelassene Frequenzband wesentlich schmaler bemessen wird, als dies zur Übertragung des Modulationsfrequenzbandes mit gleichmäßiger Amplitude nötig wäre, und daß der Abfall des Übertragungsmaßes bei den den höheren Moduilationsfrequenzen entsprechenden Seitenfrequenzen durch eine Vergrößerung des relativen Phasenhuibes über den für eine gleichmäßige Frequenzmodulation erforderlichen Hub hinaus vergrößert wird. Anders ausgedrückt, wird bei dem Verfahren nach der Erfindung der Frequenzbereich der mit den Störungen behafteten frequenzvervielfachten modulierten Welle in solchem Ausmaß eingeengt, daß die Störfrequenzen im wesentlichen vollständig außerhalb des eingeengten Bereiches fallen, wobei auch die einem Teil der höheren Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenfrequenzen in einem die Wiedergabetreue des Signals beeinträchtigenden Ausmaß geschwächt werden; zum Ausgleich der damit hingenommenen Verzerrungen wird die Modulationswirtoulng für die den geschwächten Seitenfrequenzen entsprechenden Modulationsfrequenzen in einem entsprechenden Maße erhöht. Die Erfindung betrifft auch eine Schaltung zur Ausübung eines solchen Verfahrens.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auif die Zeichnung beschrieben.

Fig. ι zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Anordnung eines Modulationssystems, in welchem für eine Mehrkanalübertragung unter Anwendung bekannter Grundsätze von dem Prinzip der Phasenmodulation Gebrauch gemacht wird;

Fig. 2 stellt die theoretisch erwünschte, praktisch aber nicht erreichbare Filterkennlinie für ein derartiges System dar;

Fig. 3 zeigt eine Filterkennlinie, die zwar verwirklicht werden kann, deren Verbesserung ohne übermäßigen Aufwand und Kosten jedoch erwünscht ist;

Fig. 4 gibt die Filterkennlinie wieder, welche entsprechend der Erfindung an Stelle einer Kennlinie nach Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 5 zeigt die Mittel, mit deren Hilfe die verzerrende Wirkung der Kennlinie nach Fig. 4 auf die Gleichmäßigkeit der Frequienzkennlinie des Systems wieder aufgehoben wird, ohne daß ihre Schutzwirkung für den zweiten Kanal in bezug auf Phasenverschiebungsrauschen aus der Oszillatorschaltung des ersten Kanals beeinträchtigt wird;

Fig. 6 stellt die Schaltung dar, mit deren Hilfe die durch die zusätzliche Selektivität der Filteranordnung bedingte Dämpfungswirkung im Ausgang der ersten Vervielfacherstufe unwirksam gemacht oder ausgeglichen werden kann.

In Fig. ι ist das Blockschaltbild eines Serrasoid-Mehrkanalsenders dargestellt, der im wesentlichen der in der deutschen Patentschrift 845 219 unter Bezugnahme auf die dortige Fig. 3 beschriebenen Anordnung entspricht, mit Ausnahme der Bemessung der Bandfiltereigenschaften im Ausgang des ersten Vervielfachers und der Einführung eines Kompensationsnetzes in den Modulationszweig, dessen Zweck später erläutert wird.

In Fig. ι bezeichnet 1 einen vorzugsweise kristallstabilisierten Oszillator, 2 einen Serrasoidmodulator von der in der deutschen Patentschrift 845 219 beschriebenen Art, 3 einen Frequenzvervielfacher, der im allgemeinen eine Verdreifachung bewirkt, 4 ein Bandfilter mit der besonderen, später genauer beschriebenen Kennlinie, 5 einen Vervielfacher, 6 einen Phasenmodulator, 7 einen weiteren Vervielfacher uind 8 den Leistungsverstärker zur Erhöhung der Ausgangsleistung auf den gewünschten Sendepegel. Dem zweiten Modulator bzw. dem Hilfsmodulator 6 wird in üblicher Weise die Unterträgermodulation über ein der-

artig bemessenes Bandfilter 9 aufgedrückt, daß der Hub im Hilfskanal begrenzt und eine Ubermodulation bis in den Bereich des ersten Kanals hinein verhindert wird. Die Teile 10 bis 14 des Hauptmodulationskanals sind in der gebräuchlichen Weise angeordnet, um eine von Phasenverschiebungen ausgehende Frequenzmodulation zu bewirken, mit der Ausnahme, daß in diesen Kanal die Kompensationsschaltung 12 eingefügt ist, welche dazu bestimmt ist, die Gleichmäßigkeit der Modulationskennlinie für die durch das Filter 4 hindurchgegangene Welle wiederherzustellen.

Fig. 2 stellt den theoretisch erwünschten idealen Kennlinienverlauf für das Bandfilter im Ausgang des ersten Vervielfachers dar, auf Grund dessen die vervielfachte Mittenfrequenz und die oberen und unteren Seitenfrequenzen bis zu den höchsten Modulationsfrequenzen gleichmäßig übertragen werden wurden. Im Falle einer Rundfunksendung für hohe Wiedergabequalität wäre dieser Bereich + 15 000 Hz. Es kann in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, daß an diesem Punkt der Vervielfacherkette keine Seitenbandfrequenzen zweiter Ordnung vorhanden sind, weil der Phasenhub des Modulators für volle Modulation des Senders bei der Modulationsfrequenz 15 000 Hz sehr klein ist, nämlich praktisch unter 1 Grad. Eine Filterkennlinie gemäß Fig. 2, welche alle durch kleine zufällige Phasenverschiebungen in der modulierten Trägerwelle durch Röhren- und Wärmerauschen des Oszillators und Modulators verursachten Frequenzen außerhalb des Modulationsfrequenzbandes ausscheidet, würde den zweiten Modulator in wirksamer Weise gegen diese Einflüsse abschirmen.

Weil jedoch das praktisch zur Verfügung stehende Filter eine tifngef ähr nach Fig. 3 verlaufende Kennlinie aufweist, ist es verständlich, daß ein Teil des mit dem Unterträger frequenzverlagerten Röhrenrauischens durchgelassen wird, so daß in der modulierten Ausgangsschwingung ein Frequenzmoduiationsstörspektrum der be-. kannten Verteilung auftritt, welches im Ernpfänger angezeigt wird. Es ist aber möglich, die Wirkung dieser Störungen innerhalb des Unter tr ägerfrequenzbereiches durch Verwendung eines besonders selektiven Filters mit einer Kennlinie der in Fig. 4 dargestellten Form zu beseitigen. Bei praktischen Versuchen hat sich ergeben, daß das Filter so bemessen werden kann, daß es den zweiten Kanal vollständig gegen die von den Anfangsstufen des ersten Kanals ausgehenden Geräusche schützt.

Eine in dieser Weise erhöhte Selektivität beeinträchtigt jedoch die Frequenzkennlinie des ersten Kanals durch eine erhöhte Dämpfung der höheren Seitenfrequenzen der Modulation dieses Kanals in einem solchen Ausmaß, daß eine getreue Wiedergabe des Programms verhindert wird. Es ,wurde bereits erwähnt, daß diese Schwierigkeit durch Einfügen einer Kompensationsschaltung 12 in den Modulationskanal an der aus Fig. 1 ersichtlichen Stelle überwunden werden kann. In Fig. S sind die in diesem Zusammenhang zu betrachtenden Teile der Fig. 1 noch einmal wiedergegeben, jedoch unter der Voraussetzung, daß das Bandfilter 4 als Einhöckerfilter ausgebildet ist und die in Fig. 4 dargestellte Durchlaßkurve besitzt. Der Schaltungsaufbau, des Kompensationsnetzes 12, dessen Eigenschaften der Durchlaßkuirve des Filters 4 anzupassen sind, ist in Fig. 6 dargestellt. Das Netz hat eine mit der Frequenz ansteigende Übertragungskennlinie und bewirkt daher für die Frequenzen, welche durch das Einhöckerfilter 4 stärker gedämpft werden, eine Erhöhung des Modulationsgrades. Durch sorgfältige Bemessung kann eine praktisch exakte Kompensation erzielt werden. Es ist wichtig, hier darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, in der beschriebenen Weise die höheren Seitenfrequenzkomponenten einer frequenzmodulierten Welle zu beschneiden oder zu dämpfen, ohne Verzerrungsprodukte höherer Ordnung zu erzeugen, welche in das Spektrum der Unterträger höherer Frequenz fallen wurden, lediglich aus dem Grunde, weil hier gewisse besondere Arbeitsbedingungen vorliegen. Diese Bedingungen beruhen auf der Tatsache, daß die Frequenzabweichungen der Schwingung an der Stelle, wo das Filter eingeschaltet ist, von der Größenordnung nuir weniger hundert Hz sind, und daß für die höheren Modulationsfrequenzen nur ein Paar von Seitenfrequienzen vorhanden ist. Wenn nun die Amplitude dieser Schwingungen herabgesetzt und ihre Phasenlage in bezug auf den Träger im Sinn einer Voreilung bzw. Nacheilung verschoben wird, so wird diese Phasenlage doch duirch den Hub der tieferen Frequenzkomponenten der Modulation nicht wesentlich geändert. Infolgedessen können irgendwelche Amplitudenänderungen auf Grund der Verlagerung der Seitenfrequenzen aus ihrer normalen Lage durch die nachfolgenden Vervielfacherstufen durch Begrenzerwirkung ausgeschieden werden, ohne in den zweiten Kanal Kreuizmodulationsprodukte einzuführen.

Es ist ohne weiteres verständlich, daß diese Erklärung in gleicher Weise zutrifft, wenn mehr als ein Hilfskanal vorhanden ist und wenn aus irgendwelchen Gründen die Einhöckerfilter auf der Ausgangsseite der angrenzenden Vervielfacherstufen angeordnet sind.

Claims (5)

1. Patentanspruch«:

   i. Verfahren zur Aussiebung von Störungen bei der Übertragung eines Signals mittels einer frequenzmodulierten Trägerwelle, welche diurch Phasenmodulation einer Hochfrequenzschwingung und nachfolgende Frequenzvervielfachung erhalten wird, wobei die genannten Störungen im wesentlichen durch auf Grund von Wärme- und Röhrenrauschen entstehende unbeabsichtigte Phasenverschiebungen der unvervielfachten modulierten Welle hervorgerufen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenz-

   bereich der mit den Störungen behafteten frequenzvervielfachten modulierten Welle in solchem Ausmaß eingeengt wird, daß die Störfrequenzen im wesentlichen vollständig außerhalb des eingeengten Bereichs fallen, wobei auch die einem Teil der höheren Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenfrequenzen in einem die Wiedergabetreue des Signals beeinträchtigenden Ausmaß geschwächt werden, ίο und daß zum Ausgleich der damit hingenommenen Verzerrumgswirkung die Moduiationswirkung für die den geschwächten Seiten,-frequenzen entsprechenden Modulationsfrequenzen in einem entsprechenden Maße erhöht wird.
2. 2. Schaltung zur Ausübung des Verfahrens

   nach Anspruch 1 mit einem Phasenmodulator, mit einem an den Ausgang des Modulators angekoppelten Frequenzvervielfacher sowie einem auf den Vervielfacher folgenden Bandfilter, daao durch gekennzeichnet, daß das von dem Filter (4) dttrchgelassene Frequenzband wesentlich schmaler bemessen ist, als dies zur Übertragung des Modulationsfrequenzbandes mit gleichmäßiger Amplitude nötig wäre, und daß der Abas fall des Übertragungsmaßes bei den den höheren Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenfrequenzen durch eine Vergrößerung des relativen Phasenhubes über den für eine gleichmäßige Frequenzmodulation erforderlichen Hub hinaus vergrößert ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu dem Modulator (2) führenden Moduiationsspannuingsweg ein Übertragungsglied (12) mit einem derartig mit der Frequenz ansteigenden Übertragungsmaß eingeschaltet ist, daß die Wirkung der durch das Bandfilter (4) erhöhten Dämpfung der den höheren Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenfrequenzen wenigstens annähernd ausgeglichen ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zutr Mehrkanalmodulation hinter dem Bandfilter ein zweiter Phasenmodulator (6) in den Übertragungsweg eingeschaltet ist, an dessen Modulations-Spannungseingang eine Unterträgerschwingung angelegt ist.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch derartige Bemessung des Filters (4), daß die Störschwingungen der frequenzvervielfachten modulierten Welle, deren Frequenzen in den Frequenzbereich des modulierten Unterträgers fallen, nicht durchgelassen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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