DE968134C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung mehrerer Frequenzen fuer Vielkanaltelegrafie - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 16. JANUAR 1958

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Die Erfindung betrifft ganz allgemein Verbesserungen in Vielkanalfrequenzsende- und Empfangssystemen. Im besonderen bezieht sie sich auf einen Vielkanalfrequenzgenerator, der als Trägerfrequenzerzeuger entweder für die Tastung mit Frequenzverschiebung oder für einfache Ein- und Ausschaltung oder beides benutzbar ist. Ferner ist ein Empfänger vorgesehen, welcher durch jede der beiden Tastmöglichkeiten oder durch beide gleichzeitig betätigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es mit dem Aufkommen der heutigen Breitbandverstärker nicht länger notwendig ist, je einen Oszillator für jede Kanalträgerfrequenz, die gesendet oder empfangen werden soll, vorzusehen. Die Erfindung sieht daher eine Mehrzahl von Rückkopplungswegen vor, die einem Breitbandverstärker dieser Art zugeordnet sind und die es gestatten, in jedem Kanal eine getrennte Frequenz zu erzeugen. Die erzeugten Frequenzen werden dann einzeln in dem gleichen Sendervorverstärker verstärkt. In gleicher Weise benutzt der Empfänger einen einzelnen Breitbandverstärker als einziges Verstärkungsmittel.

In der Schaltungstechnik ist es bekannt, daß ein mit einem Verstärker gekoppelter Rückkoppkmgs-

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weg "Schwingungen erzeugt, wenn die Ausgangsleistung des Verstärkers größer als die zugeführte Eingangsleistung und die Phase der Rückkopplungsspannung richtig gewählt ist.

Ferner ist es an sich bekannt, in Mehrkanalträgerfrequenzsystemen die einzelnen Frequenzen unter Verwendung eines rückgekoppelten Verstärkers in der Weise zu erzeugen, daß mehrere gegeneinander entkoppelte selektive Rückkopp lungs-ίο kreise mit diesen Kreisen zugeordneten, nichtlineare Widerstände enthaltenden Begrenzern vorgesehen sind, an deren Selektionsmitteln die einzelnen Trägerfrequenzen abgenommen werden. Derartige Schaltungen sind jedoch für die Zwecke der Mehrkanaltelegrafie mit amplitudenmodulierter Zeichengabe in einer Anzahl von Kanälen und gleichzeitiger frequenzmodulierter Zeichengabe oder Frequenzumtastung in einer anderen Kanalgruppe nicht geeignet.

■2.0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrkanalübertragungssystem für amplitudenmodulierte und gleichzeitig frequenzmodulierte Telegrafie in verschiedenen Kanälen zu schaffen, bei dem auf der Sendeseite zur gleichzeitigen und dauernden Erzeugung einer Mehrzahl von Ausgangsfrequenzen ein Breitbandverstärker mit mehreren parallel geschalteten, Siebmittel, Begrenzer und Dämpfungsglieder enthaltenden Rückkopplungskreisen vorgesehen ist.

,30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeden dieser Rückkopplungskreise sowohl am Eingang als auch am Ausgang je ein Siebglied eingeschaltet ist und der Begrenzer sowie ein Dämpfungsglied in dem Schaltungsteil zwischen :35 diesen Siebgliedern liegen und daß Tastmittel vorgesehen sind, die auf die zwischen den Siebgliedern liegenden Schaltungsteile der Rückkopplungskreise wirken und dort die gleichzeitige Modulation der über die Rückkopplungskreise erzeugten Frequenzen gestatten.

Im Falle von amplitudenmodulierten Frequenzen wird die Ausgangsleistung des Verstärkers einem ersten Frequenzauswahlkreis zugeführt, welcher die gewünschte Signal- oder Trägerfrequenz aussiebt. Der Ausgang dieses Frequenzsiebkreises wird über eine übliche Begrenzer stufe geführt, .damit eine Trägerfrequenz von gleichmäßiger Amplitude erhalten und damit verhindert wird, daß die Schwingungen dieser bestimmten Frequenz den ganzen Amplitudenbereich des Verstärkers in Anspruch nehmen. Zwischen der Begrenzerstufe und einem Endsiebkreis sind eine einstellbare Anpassiungsimpedanz sowie ein Entkopplungskreis vorgesehen, dem ein Tastkreis parallel geschaltet ist. Weitere Verbindungen von einem Endfilter zum Eingang gestatten, daß die ausgewählte Frequenz an den Eingang des Verstärkers gelangt. Der Tastkreis ist so angeordnet, daß der Kopplungskreis während der Zwischenpausen kurzgeschlossen ist und demgemäß während dieser Intervalle keine Trägerwelle erzeugt wird. Der Tastkreis ist weiterhin so eingerichtet, daß er. die Trägerwelle zur Aussendung an den Verstärker überträgt, wenn die Taste in der Betätigungsstellung sich befindet. Dies gestattet die Ein- und Aus-Betätigung des Senders, wie sie in Trägerfrequenzsystemen üblich ist.

Ein Rückkopplungsweg für frequenzmodulierte Trägerwellen ist genau so wie der Weg für die Amplitudenmodulation eingerichtet mit der Ausnahme, daß ein paralleler Resonanzkreis in dem Weg vorgesehen ist, um eine Frequenzverschiebung zu bewirken. Die Taste und (in Reihe mit ihr) eine Reaktanz sind parallel zu dem Resonanzkreis geschaltet. Dadurch wird, wenn die Taste unterbrochen wird, die Frequenz des Signals durch den Resonanzkreis allein bestimmt, während, wenn die Taste geschlossen ist, eine abweichende Frequenz festgelegt wird durch den Resonanzkreis zusammen mit der veränderlichen und parallel geschalteten Reaktanz. Es ist leicht ersichtlich, daß die Hinzufügung eines Blindwiderstandes die Frequenz des Signals verändert. Andere Arten von veränderlichen Abstimmkreisen können an Stelle des einfachen Resonanzkreises ebenso wie für den parallel geschalteten Blindwiderstand eingesetzt werden, um dadurch die Frequenz, bei welcher der Gesamtkreis vom Verstärkereingang bis zum Verstärkerausgang arbeitet, so zu regeln, daß sich eine optimale Charakteristik für eine maximale Rückkopplung ergibt. . go

Erfindungsgemäß wird ferner ein einfaches Empfangssystem vorgesehen, das sowohl amplitudenmodulierte wie auch frequenzmodulierte Trägerwellen oder Signale aufnehmen kann. Dieser Empfänger besteht aus einem Breitbandverstärker mit einer Mehrzahl von Endkreisen, deren Eingangskreise in Parallelschaltung von dem Ausgang des Verstärkers gespeist werden. Die Endkreise können entweder amplituden- oder frequenzmodulierte Trägerwellen aufnehmen, wie es gerade vorkommen mag, und Relaiseinrichtungen und Kontakte betätigen und liefern auf diese Weise entweder Ein-Aus-Signale oder frequenzgetastete Signale.

Ein Endkreis für den Empfang amplitudenmodulierter Trägerwellen enthält ein Bandfilter zur Auswahl und zum Durchlaß der Trägerfrequenz. Ein Gleichrichter oder Detektor ist im Ausgangskreis dieses Bandfilters vorgesehen, um eine Gleichspannung aus der Trägerwelle abzuleiten, welche einen durch ein Relais gesteuerten Schalter betätigt, um Zeichen oder Zwischenräume zu registrieren. Ein Endkreis für den Empfang frequenzmodulierter Trägerwellen enthält ein Bandfilter für die Auswahl und den Durchlaß sowohl der Zeichen- als auch, der Zwischenraumfrequenz. Diskriminatorkreise und zugehörige Detektorkreise sind vorgesehen für die Zeichen- und Trennsignale. Polarisierte Relais steuern die Tastkontakte, um entweder ein Zeichenoder ein Trennsignal zu registrieren.

In einem System dieser Art wird wegen der gleichzeitigen mehrfachen Benutzung des Verstärkers eine große Ersparnis erzielt. Durch Benutzung des Breitbandverstärkers werden alle übrigen Frequenzerzeuger und Verstärkungsmittel vermieden. Dadurch ist die für die Betätigung eines einzelnen Verstärkers erforderliche Energie wesent-

Hch geringer, als sie bisher erforderlich war. Ferner wird eine erhöhte Anpassungsfähigkeit erzielt wegen der Einfachheit der Schaltung, was sich in der Verwendung von weniger Röhren ausprägt und dadurch den Leistungsverbrauch weiter vermindert. Demgemäß ist es das Ziel der Erfindung, einen Vielkanalf requenzgenerator vorzusehen, in welchem die Betätigung jedes Frequenzerzeugerkreises unabhängig von allen übrigen und einzeln sowohl in ίο bezug auf die Frequenz als auch auf die Ausgangsleistung einstellbar ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Vielkanalfrequenzgenerators, der nur einen einzigen Verstärker benutzt.

Ferner wird ein einfaches System für einen Vielkanalträgerfrequenzsende- und Empfangsbetrieb geschaffen, das für Trägerfrequenzsignale, Fernsteuerungen, Telegrafie, Telefonie und Fernmessungen verwendbar ist. Weiterhin gestattet das beschriebene System infolge seiner großen Anpassungsfähigkeit zahlreiche Abwandlungen.

Die Erfindung wird im einzelnen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Diese Zeichnung stellt einen Sender und einen Empfänger dar, die nach den oben erläuterten Grundsätzen arbeiten.

Der bei I dargestellte Sender enthält einen Verstärker 3 mit einer Anzahl von Rückkopplungskreisen, von denen nur zwei gezeichnet sind. Der Rückkopplungsweg 5 enthält einen Frequenzsiebkreis 4, eine Begrenzerstufe 7, einen Ankopplungsund Anpassungskreis 9 sowie Frequenzbegrenzungsmittel 11, die sämtlich elektrisch in Reihe geschaltet sind. Eine Taste 13 und ein zugehöriger Schaltkreis sind an den Ankopplungskreis 9 angeschlossen. Der Rückkopplungsweg liefert ein amplitudenmoduliertes Signal, vorausgesetzt, daß der in dem Weg eintretende Verlust geringer ist als der Gewinn des Verstärkers, und weiterhin vorausgesetzt, daß die Phase der Rückkopplungsspannung dieses Weges richtig gewählt ist.

Beide Frequenzsiebkreise können übliche Band-. filter, scharf abgestimmte Kreise oder andere Siebmittel enthalten. Das Filter 4 dient zur Auswahl der Frequenz, welche in dem Rückkopplungsweg 5 rückgekoppelt wird, und ist daher für diesen Stromkreis erforderlich. Andererseits wird das Filter 11 nur dann gebraucht, wenn der Ausgang des Ankopplungskreises schlecht entzerrt ist.

Die Begrenzerstufe 7 kann irgendwelche üblichen Stromkreise enthalten, durch welche die Amplitude einer hindurchgeschickten Frequenz begrenzt wird, so z. B. gegengeschaltete Dioden, Widerstände aus einem Material mit fallenden Widerstandskennlinien, die parallel an die Ausgangsenden des Filters 4 angeschlossen sind, oder Wolfram- oder andere Widerstände mit positiver Charakteristik, welche in Reihe mit dem Ausgang des Filters 4 geschaltet sind. Begrenzerkreise der letztgenannten beiden Arten rufen keine Verzerrung der Signalwellenform hervor und begünstigen die Weglassung des Filters 11.

Der Entkopplungs- und Anpassungskreis enthält ein Potentiometer oder eine Leistungssteuereinrich^ durch welche der von dem Begrenzer abgenommene Energiebetrag festgelegt wird, welcher zu dem Verstärker 3 zurückgeführt wird. Hierdurch wird die Amplitude der bei dieser Frequenz erzeugten Schwingungen gesteuert und demgemäß auch die für die Benutzung in dem Verkehrskanal zur Verfügung stehende Energie festgelegt.

Der Schalter 13 ist als Rückkontakt dargestellt. Wie üblich wird beim Niederdrücken der Taste ein Zeichen oder ein Einschaltungssignal hervorgerufen, während bei der anderen Stellung der Taste ein Zwischenraum- oder Aus-Signal erzeugt wird. Da für das Ein- und Ausschalten häufig eine Handtaste benutzt wird, wurde die Taste 13 als Rücktaste dargestellt. Die Taste soll jedoch nur ein Symbol darstellen. Drucktelegrafen, Fernübertragungssysteme oder andere mechanische Tastmittel können natürlich statt dessen benutzt werden.

Bei der Betätigung der Taste bestimmt das Filter 4 die Frequenz des Weges 5. Liegt die Taste in der Leerstellung (wie dargestellt), so wird ein Kurzschlußkreis parallel zum Potentiometer 15 gebildet und dadurch die Ausgangsleistung des Rückkopplungsweges abgeriegelt und demgemäß ein Aus-Signal hervorgerufen. Bei der Ein-Stellung der Taste ist das Potentiometer 15 nicht mehr kurzgeschlossen und die charakteristische Frequenz des Weges 5 wird dann über das Filter 11 zum Verstärker 3 geführt, wo sie verstärkt und auf die Sendeleitung 17 übertragen wird. Die Leitung 17 ist nur zur Erläuterung dargestellt, die Erfindung ist natürlich ebensogut für eine drahtlose Übertragung geeignet.

Ein Rückkopplungsweg 19, der ebenfalls an den Breitbandverstärker 3 angeschlossen ist, gestattet, die Erzeugung von frequenzmodulierten Signalen. Dieser Rückkopplungsweg könnte dem Weg 5 ähnlich sein und demgemäß amplitudenmodulierte Signale liefern. Er ist jedoch hier als Frequenzmodulationsweg dargestellt, um die Vielseitigkeit der Erfindung zu zeigen. Dieser Weg enthält Frequenzsiebmittel 21, welche den Frequenzsiebmitteln 4 ähnlich sein können, obgleich er eine begrenzte Bandfiltercharakteristik haben soll, was beim Weg 5 nicht notwendig ist, weil Filter-4 nur ein abgestimmter Kreis sein kann. Das Filter 21 dient jedoch zur Auswahl von Frequenzen, die von denen über den Weg 5 erzeugten sich unterscheiden. Eine Begrenzerstufe 23, welche dem Begrenzer 7 ähnlich sein kann, ist an die Ausgangsenden des Filters 21 angeschlossen, Es sei hier daran erinnert, daß die in einem gegebenen Kreis vorhandene Leistung unmittelbar dem Quadrat der Amplitude des auftretenden Signals proportional ist. Daher wird der Begrenzer 23 benutzt, um die Leistung im Rückkopplungsweg 19 zu Stauern.

Ein Ankopplungs- Und Widerstandsanpassungs^- kreis 25 verbindet den Ausgang der Begrenzerstufe 23 mit einer Frequenzsiebeinrichtung 2γ, deren Ausgang den Breitbandverstärker 3 speist. Dieser Kreis enthält, obwohl er dem Kreis 9 ähnelt, eine Resonanznetzschaltung N. Die Taste 29 ist in Reihe mit einer Reaktanz 31 geschaltet und das Ganze

liegt parallel zu dem Resonanznetzwerk N. Letzteres ist so abgestimmt, daß es bei einer Frequenz schwingt, die im unteren Teil des Bereiches liegt, den das Filter 21 durchläßt. Somit wird, wenn die Taste 29 sich in der Zwischenraumstellung (unten) befindet, die Frequenz des Ausganges durch die Netzschaltung N bestimmt. Wenn jedoch die Taste sich in der Ein-Stellung befindet (wie dargestellt), so überbrückt der Blindwiderstand 31 die Netzschaltung N, und dadurch wird eine höhere Ausgangsf requenz erzeugt (hierbei ist natürlich vorausgesetzt, daß der Blindwiderstand 3* induktiv ist). Es ist ersichtlich, daß der Blindwiderstand 31 auch kapazitiv sein kann oder durch eine Kombination von kapazitiven oder induktiven Widerständen ersetzbar ist. Der Rückkopphingsweg 19 gestattet daher die Erzeugung von zwei Frequenzen, von denen die eine als Zeichenfrequenz, die andere als Trennfrequenz bezeichnet sei. Die Einrichtung der ao Schaltkontakte ist im vorliegenden Zusammenhang weniger wichtig, weil gewöhnlich ein Relaisdrucker an den Frequenzverschiefoungstastkreis angeschlossen ist und demgemäß das Relais in irgendeiner gewünschten Weise betätigt werden kann. Eine Mehrzahl von Rückkopplungswegen kann an den Verstärker 3 angeschlossen werden, um eine Mehrzahl von Signalkanälen zu' schaffen. Diese Rückkopplungswege können sämtlich amplitudenmoduliert oder frequenzmoduliert oder teilweise amplituden- und teilweise frequenzmoduliert sein, wie es bereits ausgeführt wurde. Die einzige Begrenzung der Anzahl der Kanäle ist durch die in dem Verstärker verfügbare Energie gegeben. Abgesehen von dem Frequenzband der Filter können diese Wege dem Weg 5 oder dem Weg 19 gleich sein.

Die bei II dargestellte Empfangsschaltung verwendet einen Breitbandverstärker 33, der dem Verstärker 3 vergleichbar ist. Eine Mehrzahl von Endkreisen, von denen nur zwei dargestellt sind, sind an diese Verstärker angeschlossen. Diese Schaltungen sind vorzugsweise so ausgeführt, daß ihre Eingangskreise sämtlich in Parallelschaltung von den gemeinsamen Ausgangsklemmen des Verstärkers 33 gespeist werden.

Im Einklang mit der Darstellung der vorliegenden Erfindung ist der Endkreis 35 in der Lage, amplitudenmodulierte Signale aus dem Rückkopplungsweg 5 zu empfangen. Frequenzsiebmittel 37 sind vorgesehen, um die Zeichenschritte auszuwählen und sie zu einem Detektor. 39 zu leiten, wo eine proportionale Gleichspannung entwickelt wird, welche die Relaisspule 41 zwecks Steuerung der Kontakte 43 betätigt. Der Detektor 39 ist eine Brückenschaltung, weil eine solche Schaltungsanordnung den besten Wirkungsgrad hat. Es kann auch irgendein anderer geeigneter Detektor bei der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend benutzt werden.

Ein weiterer Endkreis 45 ist vorgesehen für den Empfang der frequenzmodulierten Signale, die von dem Rückkopplungsweg 19 abgeleitet werden. Frequenzsiebmittel 47 sind vorgesehen·, um nur die Trenn- und die Zeichenfrequenzen zuzulassen, welche in dem Weg 19 erzeugt werden. Ein Diskriminator mit einem Resonanzkreis 49, der auf eine dieser Frequenzen abgestimmt ist und einen Detektor 51 speist, sowie ein Resonanskreis 53, der auf die andere Frequenz abgestimmt ist und den Detektor 55 speist, sind vorgesehen. Die Detektoren sind entgegengesetzt geschaltet und ihre Differentiaiausgangsleistung betätigt ein polarisiertes Relais und damit Kontakte 61, welche einen Drucker bzw. Fernschreiber oder eine andere Betätigungsvorrichtung speisen.

Da die Diskriminator- und Detektorschaltungen dem Fachmann bekannt sind, erübrigt sich ihre nähere Beschreibung.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß die Zahl der Endkreise gleich derjenigen der Rückkopplungswege auf der Sendeseite sein muß, damit alle Signalfrequenzen empfangen werden können. Weiterhin brauchen, wenn nur amplitudenmodulierte Signale erzeugt werden, lediglich solche Endkreise vorgesehen werden, die für die Betätiglang durch amplitudenmodulierte Signale geeignet sind. Die Anpassungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung gestattet auch einen Verkehr mit gleichzeitiger Übertragung von amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Signalwegen. Der Empfänger muß lediglich entsprechende Abschlußkreise enthalten, die mit dem Sender zusammenwirken.

Claims (4)

1. PATE NTA N S P B O C,H E:

   i. Mehrkanalübertragungssystem für TeIegrafie, bei dem auf der Sendeseite zur gleichzeitigen und dauernden Erzeugung einer Mehrzahl von Ausgangsfrequenzen ein Breitbandverstärker mit mehreren parallel geschalteten, Siebmittel, Begrenzer und Dämpfungsglieder enthaltenden Rückkopplungskreisen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden dieser Rückkopplungskreise (5,19) sowohl am Eingang als auch am Ausgang je ein Siebglied (4, 21 bzw. 11, 27) eingeschaltet ist und der Begrenzer (7, 23) sowie ein Dämpfungsglied (9, 25) in dem Schaltungsteil zwischen diesen Siebgliedern liegen und daß Tastmittel (13, 29) vorgesehen sind, die auf die zwischen den Siebgliedern liegenden Schaltungsteile der Rückkopplungskreise wirken und dort die gleichzeitige Modulation der über die Rückkopplungskreise erzeugten Frequenzen gestatten.
2. 2. Mehrkanalübertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Amplitudenmodulation die Tastung durch Kurzschließen des zwischen den Siebgliedern in den Rückkopplungskreisen liegenden Dämpfungsgliedes (9) erfolgt.
3. 3. Mehrkanalübertragungssystem nach An- iao sprach i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Frequenzmodulation die Siebglieder in den Rückkopplungskreisen als Bandfilter (21, 27) ausgebildet sind und in dem Schaltungsteil zwischen diesen Filtern ein Resonanzkreis (N) liegt, der auf eine Frequenz an einem Ende der

   Bandfilterdurchlaßkurve abgestimmt ist, und daß durch Tastung der,Resonanzkreis (N) auf eine Frequenz am anderen Ende der Bandfilterdurchlaßkurve verstimmt wird.
4. 4. Mehrkanalübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gemeinsamen Übertragungsweg für sämtliche Kanäle auf der Sende- und Empfangsseite jeweils nur ein einziger Breitbandverstärker für · alle Kanäle vorgesehen ist," wobei der mit den parallelen Rückkopplungskreisen versehene Senderverstärker unmittelbar den Übertragungsweg speist und an den Empfangsverstärker parallele Demodulationskreise für AM oder FM angeschlossen sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 1152, 851077, 152;

   französische Patentschrift Nr. 979 004;

   britische Patentschrift Nr. 659 174;

   Druckschrift: »Bezirks -Wechselstromtelegrafie (BWT)*. FsBs 5115/50.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   θ 609 «20/157 ».56 (709 851/16 1.58X