-
Verfahren zur Frequenznachstellung von Funkempfängern für den Telegrafieempfang
mit Frequenzumtastung In der Telegrafie über Funkverbindungen, insbesondere im Kurzwellenbereich.,
wird an Stelle der früher ausschließlich benutzten Amplitudenbastung zur Verbesserung
der übertragungseigenschaften beute häufig auch das Frequenzumtastverfahren angewendet.
-
Weam z. B. bei der »tonlosen Telegrafie« (die eine Form der Amplitudentastung
darstellt,, weil hierbei die Hoch£requenzträgerwel@le einfach im Rhythmus der Telegrafiesignale
ein- und ausgetastet wird) mit Hörempfang gearbeitet wird, dann sind Frequenzschwankungen
des Senders oder Veränderungen der Empfängerabstimmung ziemlich belanglos, weil
sich diese nach der Um-Setzung in den Niederfrequenzbereich als unschädliche Tonhöheschwankungen
auswirken, die nötigenfalls von der Bedienungsperson leicht nachgestellt werden
können. Auch bei mechanischem Empfang, z. B. Schnellmorse mit Rekorderaufzedchnung,
sind Frequenzschwankungen nicht allzu kritisch, und es ist ohne weiteres auch eine
selbsttätige Frequenznachstellung möglich, die in den Signalpausen in. der zuletzt
eingestellten Lage stehenlbdeibt. Demgegenüber wird bei Frequenzumtastbetrieb
fast
immer mit mechanischem Empfang gearbeitet; als Empfangsapparat dient messt eine
Fernschreibmaschine, die erheblich höhere Anforderungen an die Übertragungsgüte
der Telegrafies.ignale stellt, weil dabei jede subjektive Korrektur von Zeichenverfälschungen,
die sowohl beim Hörempfang Aals auch bei der Ablesäng des Rekorderstreifens gegeben
ist, entfällt. Eine Frequenznachstellung in der zuvor für den Schnellmorseempfang
angegebenen einfachen Art ist bei Frequemzumtastempfang nicht ohne weiteres möglich.
Man könnte wohl eine der beiden alternativ empfangenen Frequenzen aussieben und
damit eine einfache selbsttätige Frequenznachstellung gleicher Art, wie bei der
Amplitudentastung, betreiben; es ist jedoch damit zu rechnen, daß Frequenzänderungen
des Senders oder Abstimmungsänderungen des Funkempfängers gerade während eines längeren
Fadings auftreten oder da.ß längere Zeit nur die zur Nachstellung nicht benutzte
Frequenz gesendet wird. Dabei entsteht die Gefahr, daß die Frequenznachstelleinrichtung
auf die falsche Frequenz hinregelt, besonders, wenn zur Frequenzumtastung ein sehr
kleiner Frequenzhub verwendet wird.
-
Es sind nun Verfahren bekannt, um die beiden alternativ auftretenden
Frequenzen in eine einzige dritte Frequenz umzusetzen,, die dann nach Aussiebung
durch ein. sehr schmales Filter als Steuerfr@quenz für die Frequenznachstellung
verwendet wird. Im ein.f@achsten Fall wird, wie Fig. i zeigt, die in den ZF- oder
NF-Bereich umgesetzte Empfangsfrequenz f1 bzw. f2 mit einer dem Frequenzhub
entsprechenden Frequenz fl, moduliert. Dabei entstehen, je nachdem, ob gerade f1
oder f2 empfangen wird., entweder die Summen- und Differenzfrequenz (f1 -f- fh)
und (f1- fh) oder die Summen- und Differenzfrequenz (f2 -I- fh) und (f2- fh). Ist
die Hubfrequenz fl, am Empfänger richtig eingestellt, d. h. ist fh gleich dem halben
Abstand zwischen f1 und f2, dann sind (f1+ fh) und (f2- fh) gleich der gedachten
Trägerfrequenz f0 in der Mitte zwischen f1 und f2; sie sind aber kein Wellenzug
mit gleichmäßig fortschreitender Phase. Um die Steuerfrequenz von' den übrigen im
Modulationsprodukt noch enthaltenen Frequenzen zu trennen, ist ein Filter not--wendig,
dessen Filterkurve ungefähr so verlaufen muß, wie in Fig. i gestrichelt eingezeichnet
ist. Das Filter muß bereits bei den Frequenzen. f1 und f2 eine hinreichend große
Dämpfung haben, also mit so kleiner Durchl@aßfrequenzbandbreite ausgeführt sein,
daß die genannte Bedingung auch beim kleinsten vorkommendem. Frequenzhub noch sicher
erfüllt wird. Da, wie erwähnt, die Steuerfrequenz nicht als gleichmäßig fortlaufender
Wellenzug ent steht, sondern bei jedem Wechsel der Empfangsfrequenz von f1 nach
f2 oder umgekehrt mit beliebiger Phasenlage neu einsetzt, muß das Filter andererseits
so breit sein, daB seine Einschwingzeit klein bleibt gegen den kürzestem vorkommenden
Zeitabschnitt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umtastzeiipunkten, oder, anders
tusgedrnickt, das vom Filterdurchgelassene Frequenzband muß groß sein gegenüber
dem Doppelten der höchstens vorkommenden Telegrafiefrequemz.
-
Dies wird an einem Beispiel kurz erläutert: Ein Empfänger soll zum
wahlweisen Empfang einer Fernschreibnachriiaht mit 5o Bd Telegrafiegeschwindigkeit
oder einer Siernerns-Hellsahreibernachricht mit rund 25o Bd Telegrafiegesahwindigkeit
verwendet werden (dabei entspricht eine Telegrafiegeschwindigkeit von 5o Bd einer
Telegrafiefrequenz von 25 Hz, und 25o Bd entspricht 125 Hz). Der kleinste zur Übertragung
verwendete Frequenzhub sei ± Zoo Hz. Dann kann das Filter zur Aussiebung der Steuerfrequenz
praktisch bestenfalls mit etwa Zoo. Hz Durahlaßbreite ausgeführt werden, und seine
Einschwingzeit wird etwa 1/20o = 0,005 Sekunden. Diese Zeit kann gegenüber der kürzesten
Zeit von 1/so = o,o2 Sekunden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frequenzwechseln
bei 5o Bd gerade noch als kurz bezeichnet werden. Sie ist aber erheblich zu leng
bei der Telegrafiegeschwindigkeätvon. 25o Bd des Siemens-Hellschreibers, bei dem
der kürzeste zeitliche Abstand zwischen zwei Frequenzwechseln nur 1/200 = 0,004
Sekunden beträgt. Die Einrichtung würde also bei Fernschreiberempfang noch eine
zur Frequenznachstellung geeignete Steuerfrequenz ergeben, bei Hellschreiberempfang
würde sie jedoch versagen.
-
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil durch das nachfolgend beschriebene
Verfahren vermieden. Auch bei dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Steuerfrequenz
für die Frequenznachstellungen bzw. andere Regelzwecke bei Frequenzumtastempfang
erzeugt. Das Verfahren besteht jedoch darin, daß die alternativ empfangenen Frequenzen,
ehe sie mit der Hilfsfrequenz moduliert werden, um einen bestimmten, vorzugsweise
für beide Frequenzen gleichen. und konstanten Faktor frequenzvervielfacht werden.
Gemäß der Erfindung wird also das beispielsweise in den ZF- oder NF-Bereich umgesetzte
Empfangssignal mit der Frequenz f1 bzw. f2 in an sich bekannter Weise über einen
Frequenzvervielfacher gegeben, der die Frequenz um den Faktor n vervielfacht. Am
Aus:-gang desselben entstehen nun alternativ die Frequenzen izfl und 12f2. Durch
Modulation mit einer Hilfsfrequenz, die gleich der n-fachen Hubfrequenz (fh) ist,
ergeben sich dann die Frequenzen (za' fi) ± fl, bzw. (n - f2)
± flt; von diesen sind (n - f1) -f- fh und (n - f2) - fl, gleich
und entsprechen dem n-fachen der Mittenträgerfrequenz, also izfo. Nun ist es .zur
Aussiebung der Steuerfrequenz möglich, das Filter n-mal so breit wie im ursprünglichen
Fall auszuführen, da f1 und f2, um den Faktor 2z auseinandergerückt sind. Wählt
man für das erwähnte praktisch vorkommende Beispiel 1z = 6, so kann das Filter 6
- Zoo = i2oo Hz breit gemacht werden; ,seine Einschwingzeit ist dann nur
1/1200 = 0,00083 Seekunden und ist damit kurz gegenüber dem bei Hellschreiberempfang
auftretenden kleinsten zeitlichen Abstand von o,oo4 Sekunden zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Frequenzumtastungen,
da ja diese Zeiten gleichbleiben.
-
Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel schematisch den Aufbau. eines
Empfängers mit selbsttätiger Frequenznachsstellung und Verwendung eines Frequenzvervielfachers
gemäß der Erfindung, wobei lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Teile dargestellt sind.
-
Der Funkempfangsteil i liefert seine Ausgangsspannung mit den Frequenzen
f1 bzw. f2 im NF-oder ZF-Bereich an den Vervielfachen 2. Der dem Empfang der Nachricht
dienende Diskriminato:r 3 kann entweder zusätzlich unmittelbar am. den Ausgang des
Funkempfangteiles i oder, wie in Fig. 2 dargestellt, bei entsprechender Bemessung
auch an den Ausgang des Vervielfachers angeschlossen werden. Um in eine günstige
Frequenzlage zu kommen., kann dem Empfangsdi:skriminator 3 auch eine besondere Frequenzumsetzers:tufe
vorgeschaltet werden, die in Fig. 2 jedoch nicht dargestellt ist.
-
Der Generator 5 liefert eine dem n-fachen Wert des Frequenzhubes,entsprechende
Hilfsfrequenz nfh; im Modulator q. erfolgt die multiplikat.ive Mischung mit der
Ausgangsfrequenz des Vervielfachers 2, und das Filter 6 siebt die Steuerfrequenz
heraus, die im Regelspannungsdiskriminator 7 in eine den Freque:nzabweichungen nach
Größe und Richtung etwa proportionale Regelgleichspannung umgewandelt wird. Damit
kann. nun beispielsweise ein Regelmotor 8 gespeist werden, der seinerseits die Abstimmung
des Funkempfangsteil.es so lange nachre:gelt, bis bei richtiger Abstimmung die Regelspannung
auf den Wert Null zurückgeht.
-
Das zuvor für Einfachfrequenzumtastung beschriebene Verfahren läßt
sich auch für Mehrfachfrequenzumtastung anwenden. Bei diesem Verfahren werden im
Fall der Zweikanalübertragung alternativ vier Frequenzen ausgesendet, die üblicherweise
je 400 Hz voneinander entfernt sind. An Stelle der beiden Frequenzen f1 und f2 in
Fig. 2 sind dann die vier Frequenzen, f l", f2', f3' und f4'
zu
setzen, wobei fl um 6oo Hz und f2 um Zoo Hz unterhalb der Mittenfrequenz
fo .liegt, die Frequenz f3' dagegen um Zoo Hz und f4' um 6oo Hz oberhalb der Mittenfrequenz.
Nach der Frequenzvervielfachung entstehen n f i', n f 2 , n
f 2 und n f 4 ;
und an Stelle des Generators 5, der nur die eine Frequenz
nflt liefert, müssen nun entweder zwei Generatoren für die Frequenzen n - Zoo und
n - 6oo Hz treten oder ein Zweifrequ:enzgenerator, der gleichzeitig die beiden genannten
Frequenzen liefert. Am Ausgang des Modulators q. ergeben sich nun bei jeder Empfangsfrequenz
jeweils vier Frequenzen, von denen aber immer eine dem v-fachen der Mi:ttenfrequenz
fo :entspricht und vom Filter 6 als Steuerfrequenz durchgelassen wird. _ Das Verfahren
nach der Erfindung muß nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde,
verwirklicht werden, es ist vielmehr möglich, die verschiedenartigsten Anordnungen
zu schaffen, die es ermöglichen, das Verfahren anzuwenden. So ist es beispielsweise
ohne weiteres denkbar, zwei oder mehr Hilfsfrequenzen so zu wählen, daß nach einer
Modulaction mit den altexnativ empfangenen Frequenzen. bzw. mit deren, Vielfachen
nicht die Minenfrequenz zu diesen empfangenen Frequenzen entsteht, sondern daß eine
beliebige andere Frequenz als Steuerfrequenz entsteht, die auch außerhalb des durch
die beiden Frequenzen eingegrenzten Frequenzbereiches liegt. Außerdem kann natürlich
dein die Nachricht demodulierende Diskriminator in einem völlig eigenen Kreis an
die Empfangsantenne angeschlossen werden; es ist keineswegs notwendig, die Zwischenfrequenz
für den Nachrichtenempfang und für die Erzeugung der Steuerfrequenz ein und demselben
Zwischenfrequenzgerät zu entnehmen. Die alternativ empfangenen Frequenzen können
sowohl in der Hochfrequenz-, in einer Zwischenfrequenz- oder in der Niederfrequenzlage
frequenzvervielfacht werden. Außerdem kann in vorteilhafter Weise nach der Modulation
der empfangenen, vervielfachten Frequenzen mit mindestens einer Hilfsfrequenz das
FrequenzgemIsch oder auch die bereits ausgesiebte Steuerfrequenz cri der Frequenz
umgesetzt werden.
-
Die gemäß dem Verfahren nach der Erfindung gewonnene Steuerfrequenz
kann entweder dazu verwendet werden, die Hauptabstimmung oder über eine Zwischenfrequenz
auf die Frequenzeinstellung zu wirken.