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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 17. April 1954 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956Registration date: April 17, 1954. Advertised on February 9, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Nachlaufimpulsen, d. h. zur Beseitigung solcher Impulse, die bei der Übertragung von Signalen als zusätzliche Störimpulse auftreten und später als die gewünschten Sjgnale am Ende des Übertragungs-Weges eintreffen. Beispielsweise treten in einer Antennenanlage an elektrischen Stoßstellen Reflexionen auf, d. h., ein Anteil der Senderleistung wird zunächst nicht zur Antenne weitergeleitet oder nicht von der Antenne abgestrahlt, sondern läuft auf der Energieleitung zum Sendor zurück. Da.am Senderausgang für die rücklaufende Welle im allgemeinen Totalreflexion eintritt, gelangt dieser Leistungsanteil mit einem zeitlichen Abstand, der der Laufzeit der doppelten Leitungslänge zwischen Sender und Stoßstelle entspricht, zur Antenne und wird dort ausgestrahlt. Bei Fernsehübertragungen machen sich solche nachlaufenden Leistungsanteile als sogenannte »Geisterbilder<? störend bemerkbar, wenn die Amplitude des Nachlaufes weniger als 40 db Abstand von der Amplitude des Nutzsignals hat.The invention relates to a method for compensating for lag pulses, d. H. for elimination those pulses that occur as additional interference pulses during the transmission of signals and later than the desired signals arrive at the end of the transmission path. For example, in a Antenna system at electrical junction points on reflections, d. that is, a portion of the transmitter power is initially not passed on to the antenna or not radiated from the antenna, but runs on the power line back to the Sendor. There at the transmitter exit For the returning wave in general total reflection occurs, this power component arrives with it a time interval that corresponds to the running time of twice the cable length between the transmitter and the joint corresponds to the antenna and is broadcast there. When doing television broadcasts such trailing performance shares as so-called "ghost images"? noticeable when the amplitude of the wake has a distance of less than 40 db from the amplitude of the useful signal.

Bekanntlich müssen zur Beseitigung oder Verminderung der genannten störenden Reflexionen nach Möglichkeit alle Teilabschnitte des Übertragungsweges sehr genau in ihrem Wellenwiderstand aufeinander angepaßt werden. Dies geschieht in vielen Fällen durch einstellbare Anpassungsglieder an den Übergangsstellen. In anderen Fällen, z. B. an der Über-It is well known that in order to eliminate or reduce the aforementioned disturbing reflections after Possibility of having all sections of the transmission path very precisely on top of one another in terms of their wave resistance be adjusted. In many cases, this is done by means of adjustable adapters at the transition points. In other cases, e.g. B. at the

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gangsstelle zwischen Senderausgang und Energieleitung, ist eine Anpassung nicht möglich. Oft gelingt es auch mit Feineinstellung nicht, z. B. beim Fernsehen, die geforderte geringe Fehlanpassung an den 5. Stoßstellen einzustellen. Denn selbst unter Berücksichtigung der Kabeldämpfung und der Tatsache, daß am Sender keine Totalreflexion auftritt, muß für die Antenne oder jede im Antennenzug liegende elektrische Stoßstelle ein Reflexionsfaktor Von wenigerAt the point between the transmitter output and the power line, an adjustment is not possible. Often succeeds not even with fine adjustment, e.g. B. in television, the required low mismatch to the 5. Adjust joints. Because even taking into account the cable attenuation and the fact that there is no total reflection at the transmitter must be for the antenna or for each in the antenna cable electrical junction a reflection factor of less

ίο als 0,015 verlangt werden. Diese Bedingung mußίο are required as 0.015. This condition must

, über den ganzen Frequenzumfang eines Fernsehkanals erreicht werden. Von den bisher ausgeführten Antennen wird diese Forderung nicht eingehalten, deren Erfüllung noch schwerer wird, wenn Antennen angestrebt werden, die über ein ganzes Fernsehband nicht nachgestimmt werden collen., can be achieved over the entire frequency range of a television channel. From the antennas implemented so far If this requirement is not met, the fulfillment of which becomes even more difficult if antennas are sought that cannot be retuned over an entire television band.

Neben den durch die Technik der Antennen bedingten Stoßstellen tritt durch Witterungseinflüsse (Vereisung) eine weitere Fehlerquelle auf. Zur Verhütung von Reflexionen, die hierdurch bedingt sind, werden heute zum Teil umfangreiche und kostspielige Heizungseinrichtungen in die Antennenanlage eingebaut. Diese Stoßstellen können durch einmalige Einstellung einer optimalen Anpassung nicht beseitigt werden, da sie von der Witterung abhängig sind.In addition to the joints caused by the technology of the antennas, weather influences (icing) another source of error. To prevent reflections caused by this, be Today some extensive and expensive heating systems are built into the antenna system. This Joints cannot be eliminated by setting an optimal adjustment once, since they depend on the weather.

Es ist ein Verfahren bekanntgeworden, welches es ermöglicht, störende Echos in einem Signal auf der Empfängerseite dadurch zu kompensieren, daß in einer mit Stoßstellen versehenen 'Verzögerungsleitung künstliche Echos erzeugt werden, welche als Kompensationssignale für die störenden Echos dienen. Unter einer Reihe von Einschränkungen (wie z. B. das Vorhandensein fester Vorsignale und.die Begrenzung des Laufzeitunterschiedes zwischen Signal und Echo) ist mit diesem Verfahren auch eine automatische Ausregelung von Echos, die in Amplitude und Laufzeit wechseln, möglich. Neben den einschränkenden Bedingungen hat dieses Verfahren den Nachteil, daß störende Echos, welche im Sender entstehen, in einer großen Anzahl von Empfängern (z. B. derjenigen der Fernsehteilnehmer) kompensiert werden müssen, was mit einem Aufwand verbunden ist, der das Empfangsgerät versteuert und seine Bedienung erschwert. A method has become known which enables interfering echoes in a signal on the To compensate the receiver side that in a 'delay line provided with joints Artificial echoes are generated, which serve as compensation signals for the interfering echoes. Under a number of restrictions (such as the presence of fixed distant signals and the limitation The delay time difference between signal and echo) is also an automatic compensation with this method of echoes that change in amplitude and transit time are possible. In addition to the restrictive Conditions, this method has the disadvantage that interfering echoes, which arise in the transmitter, in a large number of receivers (e.g. those of television participants) have to be compensated, which is associated with an expense that taxes the receiving device and makes it difficult to operate.

Zur Vermeidung oder gänzlichen Beseitigung, der obengenannten, in der Senderanlage entstehenden störenden nachlaufenden Leistung oder der Nachlaufimpulse, insbesondere bei Fernsehbildübertragungen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in die Antennenzuleitung einen Richtkoppler einzubauen, aus dem eine der rücklaufenden Welle proportionale Spannung gewonnen wird, die nach Verstärkung und Ausgleich der Laufzeit dem Energiekabel so zugeführt wird, daß eine Auslöschung der Nachlauf energie in Richtung zur Antenne erfolgt. Die zugeführte Spannung stimmt zeitlich und bezüglich der Amplitude mit der am Senderausgang reflektierten rücklauf enden Welle überein, jedoch ist sie gegenüber dieser um i8o^c phasenverschoben, so daß eine Auslöschung der unerwünschten Reflexion in Richtung zur Antenne eintritt.In order to avoid or completely eliminate the above-mentioned disturbing trailing power or trailing impulses occurring in the transmitter system, in particular in the case of television image transmissions, it is proposed according to the invention to install a directional coupler in the antenna feed line, from which a voltage proportional to the returning wave is obtained, which after amplification and Compensation of the running time of the power cable is fed in such a way that the follow-up energy is extinguished in the direction of the antenna. The applied voltage coincides in terms of time and amplitude with the returning wave reflected at the transmitter output, but it is ^{phase shifted by 18o c} with respect to this, so that the undesired reflection in the direction of the antenna is extinguished.

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß die'in der Senderanlage entstehenden Störungen dort selbst kompensiert werden, wodurch eine wesentliche Vereinfachung aller auf diesen Sender eingestellten Empfangsgeräte erreicht wird, bzw. für Empfänger, welche nicht mit der bekannten Kompensation störender Echos ausgerüstet sind, auch ein einwandfreies Signal wiedergegeben wird. Darüber hinaus hat das neue Verfahren den Vorteil, daß die Antennen mit vertretbarem technischem Aufwand hergestellt werden können, ohne daß dabei die Überschreitung eines Reflexionsfaktors von 0,015 störende Reflexionen im Fernsehbild hervorruft.The new method has the advantage that the disturbances occurring in the transmitter system there themselves be compensated, thereby a substantial simplification of all tuned to this station Receiving devices is achieved, or for receivers that do not use the known compensation disturbing echoes are equipped, a perfect signal is reproduced. In addition, has the new method has the advantage that the antennas are manufactured with reasonable technical effort without exceeding a reflection factor of 0.015 disturbing reflections in the television picture.

Weiterhin kann durch das vorgeschlagene Verfahren auf umfangreiche Antennenbeheizungsanlagen verzichtet werden, da die Veränderungen der Anpassungsverhältnisse der Antenne durch Vereisung keine Bildstörungen mehr hervorrufen. Somit werden die Nachlaufimpulse auch dann noch einwandfrei und ohne Nachkorrektur der Anpassung kompensiert, wenn die Störungen durch Witterungseinflüsse auftreten oder sich verändern. Das Verfahren arbeitet dabei auch richtig, wenn der Reflexionsfaktor der Stoßstelle frequenzabhängig ist. -Furthermore, extensive antenna heating systems can be used with the proposed method can be dispensed with, as the changes in the adaptation ratios of the antenna are caused by icing no longer cause picture disturbances. This means that the follow-up impulses are still flawless and compensated without readjustment of the adjustment if the disturbances occur due to weather influences or change. The procedure works also correct if the reflection factor of the joint is frequency-dependent. -

Während bei dem ,bekannten Verfahren das mit störenden Echos behaftete Hauptsignal zur Kompensation verwendet wird, dient bei dem neuen Verfahren das störende Echo, welches durch die Verwendung, eines Richtkopplers vom Hauptsignal getrennt worden ist, selbst zur Kompensation. Hierdurch entfallen alle Einschränkungen in bezug auf die Amplitude des im Hauptsignal enthaltenen Echos; weiterhin ist durch dieses Verfahren jedes Signal, auch solches ohne festes Vorsignal, kompensierbar ohne Einschränkung der Laufzeit zwischen Stoßstelle und Sender.While in the known method, the main signal, which is afflicted with disruptive echoes, is used for compensation is used, the interfering echo is used in the new method, which is caused by the use, a directional coupler has been separated from the main signal, even for compensation. This is not necessary any restrictions on the amplitude of the echo contained in the main signal; continues to be With this method, every signal, even those without a fixed distant signal, can be compensated without restriction the transit time between the joint and the transmitter.

Die Fig. 1 und 3 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele zur Durchführung des neuen Verfahrens. In Fig. 2 ist ein Oszillogramm zur Erklärung des zeitlichen Verlaufs der Impulse wiedergegeben.FIGS. 1 and 3 schematically show exemplary embodiments for carrying out the new method. In Fig. 2 an oscillogram is shown to explain the timing of the pulses.

Im folgenden wird an Hand der Fig. 1 zunächst das Prinzip des neuen Verfahrens beschrieben. Der Sender S ist über eine Energieleitung E mit der Antenne A verbunden. In die Energieleitung ist ein Richtkoppler R eingeschaltet, der aus der Leitung eine Spannung auskoppelt, die der rücklauf enden Welle proportional ist. Zwischen dem Richtkoppler R und dem Sender S ist in die Energieleitung ein Laufzeitausgleich L eingeschaltet. Dieser Laufzeitausgleich kann sowohl durch eine, Verlängerung der Energieleitung um eine, entsprechende Länge oder durch ein aus konzentrierten Schaltelementen aufgebautes Laufzeitglied erreicht werden. Die aus dem Richtkoppler R gewonnene Spannung wird in dem Verstärker V verstärkt und über ein Phasenglied P der Energieleitung E wieder zugeführt. Die Dimensionierung des Laufzeitgliedes muß so erfolgen, daß die im Richtkoppler R, im Verstärker V und dem Phasenglied P entstehende Laufzeit so ausgeglichen wird, daß das Kompensationssignal am Punkt B zeitlich mit dem unerwünschten N achlauf signalüb er einstimmt, jedoch gegenüber diesem eine Phasenverschiebung von i8o° hat.In the following, the principle of the new method is first described with reference to FIG. 1. The transmitter S is connected to the antenna A via a power line E. In the power line, a directional coupler R is switched on, which decouples a voltage from the line that is proportional to the returning wave. A transit time compensation L is switched on in the power line between the directional coupler R and the transmitter S. This delay compensation can be achieved either by extending the power line by an appropriate length or by using a delay element made up of concentrated switching elements. The voltage obtained from the directional coupler R is amplified in the amplifier V and fed back to the power line E via a phase element P. The delay element must be dimensioned in such a way that the delay arising in the directional coupler R, in the amplifier V and the phase element P is compensated so that the compensation signal at point B coincides with the undesired follow-up signal over time, but with a phase shift of i8o compared to this ° has.

Die Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf am Beispiel eines zu übertragenden Impulses. Der zur Zeit t = 0 abgehende Impuls H wird an einer Stoßstelle reflektiert. Nach abermaliger Reflexion am SenderausgangFIG. 2 shows the course over time using the example of a pulse to be transmitted. The outgoing pulse H at time t = 0 is reflected at a point of impact. After another reflection at the transmitter output

657/120657/120

N 8773 VIII a/21a*N 8773 VIII a / 21a *

wird der Antenne der Nachlaufimpuls N zugeführt. Der über den Richtkoppler R und den nachfolgenden Verstärker V gewonnene Kompensationsimpuls K wird in seiner Phase um i8o° gedreht. Der störende Nachlauf in Richtung zur Antenne wird ausgelöscht, da sich die beiden Impulse K und N bei der Addition aufheben.the tracking pulse N is fed to the antenna. The compensation pulse K obtained via the directional coupler R and the subsequent amplifier V is rotated by 180 ° in its phase. The disruptive tracking in the direction of the antenna is canceled out because the two pulses K and N cancel each other out when added.

Zur Ermittlung der Dimensionierungsgrößen ist in Fig. 3 eine Zusammenstellung der in Frage kommenden Faktoren gegeben. Die Antenne A hat einen Reflexionsfaktor In order to determine the dimensioning parameters, FIG. 3 shows a summary of the factors that come into question. The antenna A has a reflection factor

U„U "

a =a =

rückback

dabei ist U_mr das vom Sender S ausgehende und !7™,* das von der Antenne reflektierte Signal. Der Senderausgang bildet für die rücklauf ende Welle den Reflexionsfaktor s. Die Auskoppeldämpfung des Richtkopplers sei r. Damit ergibt sich für den Verstärker V where U _{mr is} the signal emanating from the transmitter S and! 7 ™, * the signal reflected by the antenna. The transmitter output forms the reflection factor s for the returning wave. The coupling attenuation of the directional coupler is r. This results in the amplifier V

ein Verstärkungsfaktor ν = — · s. Ist der Reflexionsfaktor s im Bereich eines Fernsehkanals frequenzabhängig, so wird dieses durch einen entsprechenden Frequenzgang des Verstärkers V ausgeglichen. Desgleichen ist unter Umständen eine frequenzabhängige Auskopplungsdämpfung des Richtkopplers zu berücksichtigen. Solange die genannten Bedingungen einschließlich des Laufzeitausgleiches erfüllt sind, ist keine Nachstellung der Einrichtung bei Änderungen des Reflexionsfaktors an der Antenne erforderlich.a gain factor ν = - · s. If the reflection factor s in the area of a television channel is frequency-dependent, this is compensated for by a corresponding frequency response of the amplifier V. Likewise, a frequency-dependent coupling-out attenuation of the directional coupler may have to be taken into account. As long as the conditions mentioned, including the delay compensation, are met, the device does not need to be readjusted when the reflection factor on the antenna changes.

Es ist für die Wirkung des Verfahrens gleichgültig, an welcher Stelle des Senders das Kompensationssignal wieder zugeführt wird. Dieses kann auch in einer beliebigen Stufe des Senders, gegebenenfalls auch nach einer Demodulation erfolgen, vorausgesetzt, daß die zeitliche und amplitudenmäßige Übereinstimmung sowie die Gegenphasigkeit sichergestellt sind.It is irrelevant for the effect of the method at which point of the transmitter the compensation signal is fed back. This can also be done in at any stage of the transmitter, possibly also after demodulation, provided that that the temporal and amplitude correspondence as well as the antiphase are ensured.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Method for compensating for follow-up pulses in the case of transmission antennas, in particular for television image transmission, characterized in that that the return energy is used for compensation after decoupling by means of a directional coupler.

2. The method according to claim i, characterized in that that the compensation voltage either at the transmitter output or at any Location in the transmitter.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that a frequency-dependent Reflection factor of the transmitter output and a frequency-dependent coupling attenuation of the Directional coupler can be compensated for by a corresponding frequency response of the amplifier.

Referred publications:
British Patent No. 631 960 ..

1 sheet of drawings