DER0013755MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 10. März 1954 Bekanntgemacht am 29. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist bekannt, daß bei der Restseitenbandübertragung zwei Arten von Verzerrungen auftreten, von denen beide beim Fernsehbetrieb (Gerber-Norm) und. praktisch nur die zweite beim Tonrundfunk sich störend bemerkbar machen.

i. Lineare Verzerrungen. Trotz Ausgeglichenheit des Amplitudenganges treten beim Fernsehbetrieb störende Laufzeitverzerrungen hochfrequenter und niederfrequenter Art auf. Diese Laufzeitio' Verzerrungen können in ihrem wesentlichen Anteil durch eine Laufzeitvorentzerrung allein auf der videofrequenten Seite behoben werden. Auf diese Weise erzielt man, daß der Restseitenban.dbetrieb für kleine Modulationsgrade praktisch dieselbe Qualität hat wie der Zweiseitenbandbetrieb, der etwa das doppelte Frequenzband, beansprucht.

2. Nichtlineare Verzerrungen. Nichtlineare Verzerrungen treten beim Restseitenbandbeitrieb grundsätzlich bei größeren. Moduliationsgraden auf. Sie können nicht gleichzeitig bei Ansteigen, und Abfallen, der Amplitude durch eine videofrequente PhasenvoTverzerrung gemindert :werden.

Diese nichtlinearen Verzerrungen können, grundsätzlich durch Einschalten, nichtlinearer¹ Glieder behoben werden.

Es ist bekannt, z. B. den Einfluß nichtlinearer Verstärker bzw. Modulatioiiskennlinien durch Einschaltung von Verstärkern mit gegenläufiger

509 699/353

R13755VIIIa/21a^l

Nichtlinearität zu kompensieren bzw. in telegrafieähnlichen Betrieben durch Regeneration der TeIegrafiezeichen solche Verzerrungen zu beheben. Typische Beispiele ""solcher nichtlinearen Kompen-

. 5 sation sind das Lorenz-Patent 609 565, in. dem Maßnahmen angegeben werden, wie. eine nichtlineare Modulationskennlinie linearisiert wird. Ein anderes Beispiel bietet das Marconi-Patent 863 076, in dem vor allen Dingen Vorschläge zur Impulsregeneration gemacht werden, d. h. Vorschläge, um unabhängig vom Eingangssignal Form und Amplitude der Synchronisierimpulse einwandr frei zu gestalten und nebenbei auch noch Nichtlinearitäten im Bildbereich zu linearisieren,

Diese Maßnahmen gestatten es aber nicht, die systematischen Verzerrungen des ,Restseifenbandbetriebes bei Verwendung linearer Empfangsgleichrichter zu vermeiden. Es besteht daher dringendes Interesse daran, den wegen seines geringen Frequenzbedarfes sehr vorteilhaften Restseitenbandbetrieb durch geeignete Maßnahmen von diesen Verzerrungen zu befreien bzw. diese grundsätzlichen Verzerrungen weitgehend izu mindern.
Hierfür sind bereits eine Anzahl von Maßnahmen bekannt.

Beim Fernsehbetrieb und Trans-Oszean-Einseitenbandbet'rieb (kommerzielle Verbindungen) werden empfängerseitig Zusatzträger eingeführt, um den Modulationsgrad weitgehend zu verringern.

Hierbei kommt es bei der Sprach- bzw. Musikübertragung lediglich darauf an, für den Zusatzträger eine hohe Frequenzgenauigkeit zu erzielen; die Anforderungen sind bei. Musikübertragungen wesentlich schärfer als bei Sprachübertragung.

Bei der Fernsehübertragung hingegen ist es unbedingt notwendig, beim Zusatzträger auf der Empfangsseite genau dieselbe Frequenz und weitgehend genau dieselbe Phasenlage gegenüber den Seitenbändern zu erzeugen, wie sie auf der Sendeseitei bei dem ursprünglichen Träger vo<rhanden sind. Auf jeden Fall bedingt die Einführung eines Zusatzträgers auf der Empfangsseite je nach der erzielten Qualität einen mehr oder minder hohen Zusartzaufwand, am Empfänger, der z. B. für Rundfunkzwecke wegen der großen Stückzahl der Empfänger kaum tragbar sein dürfte.

Ein anderes Beispiel für die Kompensation der

, nichtliinearen Verzerrung im Einseitenbandbetrieb ist in, AEÜ Febr. 1949 auf den Seiten 37 bis 46

50' (Aufsatz Dr. M ein el) beschrieben. Bei dem hier geschilderten Verfahren tritt eine zusätzliche Erschwerung auf durch die Notwendigkeit eines scharfen Quarzfilters, der in dem einen Zweig des Empfängers den Träger beseitigen muß, ohne die dicht: danebenliegenden Seitenbändeir gleichzeitig übermäßig zu schwächen. Auch in diesem Fall entsteht ein erheblicher Mehraufwand auf, der Empfängerseite.

Es ist deshalb von großem technischem Interesse, insbesondere im Rundfunkbetrieb, eine Lösung zu finden, bei'der ausschließlich auf der Senderseite eine nichtlineare Vorverzerrung vorgenommen wird zum Zwecke der Minderung der obenerwähnten systematischen nichtlinearen Verzerrung im_;!1v. Restseitenbandbetrieb. Hier ist bekannt ein Vorschlag der Firma Philips, Deutsches Patent 756 734, bei dem ein besonderer Modulator eingeführt wird, der es ermöglichen soll, die Restseitenbandübertragung mit Restträger verzerrungsfrei auszusenden. Diese Einrichtung wirkt naturgemäß nur befriedigend, wenn der Empfänger frequenzmäßig gleich.breit oder besser etwas breiter ist afä das vom Sender abgegebene Frequenzspektrum, weil sonst im Restseitenbandbetrieb zusätzliche nichtlineare Verzerrungen, auf d,er Empfängerseite ein- treten, die nicht durch die im Patent 756 734 geschildertem Maßnahmen behoben werden können. Ein schwerwiegender Nachteil ist, daß es sich hierbei um einen Diodenmödulator handelt, der bei Endstufenmodulation einen ähnlichen Röhrenaufwand erfordern muß wie beispielsweise bei der bekannten Anodenspannungsmodulation. Erschwerend gegenüber dem Röhrenbedarf bei der Zweiseitenbandanodenspaininungsmodulation kommt auf der Modulationsseite hinzu, daß an den Quell-.widerstand, des Modulators besonders schwer zu erfüllende Anforderungen gestellt! werden müssen,

Es besteht daher weiterhin ein dringendes technisches Interesse daran, ohne Änderung des normalen Senders einschließlich des Modulators sowohl die auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite entstehenden Restseitenbandverzerrungen mit geringerem-Aufwand auf ein erträgliches Maß herabzusetzen. Die Lösung dieser technischen Aufgabe ist Gegenstand, der vorliegenden Erfindung.

Hiernach sollen durch zusätzliches Einschalten eines Netzwerkes mit nichtlinearen Gliedern ausschließlich in den videofrequenten bzw. niederfrequenten Weg (vorzugsweise bei geringem Pegel) die durch den Restseitenbandbetrieb bedingten nichtlinearen Verzerrungen erheblich gemindert werden. Hierbei ist es beim Fernsehbetrieb zweckmäßig, daß das zur Vermeidung der linearen Verzerrung schon vorhandene lineare Netzwerk derart abgeglichen ist, daß bei der Übertragung kleiner Modulationsgrade keine lineare Verzerrungen auftreten.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, aus dem ankommenden Modulationssignal (videofrequent oder tonfrequent) ein Zusatzsignal abzuleiten, das derart geformt ist> daß seine Hinzufügung zum ursprünglichen Signal eine weitgehende Minderung der nichtlinearen Verzerrung beim Restseitenbandbetrieb unter Verwendung normaler Empfänger bewirkt.

Die Erzeugung dieses Zusatzsignals muß durch , ein nichtlineares Netzwerk erfolgen, das naturgemäß eine endliche Laufzeit besitzt. Es ist deshalb erforderlich, vor der Zufügung dieses Korrektursignals dem Hauptsigmal die gleiche Laufzeitverzögerung zu erteilen. .

Infolgedessen besteht das erftndungsgetnäße Netzwerk aus einer.rein, linearen Laufzeitkette, der ein aus linearen, und nichtlinearen Teilen bestehendes Netzwerk parallel geschaltet ist, dergestalt, daß zu dem unverzerrten Modulationssignal

699/353

R 13755 VIIIal21 α⁴

ein nicht:l.imiea,r verzerrtes Zusatzsignal laufzeitmäßig richtig zugefügt wird. Das parallel geschaltete nichtlineare Netzwerk besteht seinerseits aus der Reihenschaltung eines linearen, und eines nichtlinearen Teils. Der lineare Teil erzeugt in bekannter Weise Differentialquotienten verschiedener Ordnung, wobei die Amplituden der einzelnen Differentialquotienten durch Regler zweckmäßig getrennt eingestellt werden können. Dieses Ge-

misch der. Differentialquotienten .verschiedener Ordnung des Modulationssignals wird einem laufzeitentzerrten Tiefpaß zugeführt, dessen Grenzfrequenz zwischen io und 40% der Modulationsbandbreite liegt. Der Abfall der Amplitude im Sperrbereich dieses Tiefpasses soll relativ flach sein und in dem Bereich zwischen. 3 und 12 dB je Oktave liegen.

Der in Reihe geschaltete nichtlineare Teil kann in vorteilhafter Weise aus einem Gegentaktgleichrichter bestehen, der nur die negativen Amplituden des hinter dem Tiefpaß entstehenden Frequenzgemisches abgibt. Dieser Gegentaktgleichrichter muß bei Erzielung optimaler Wirkung amplitudengesteuert sein, in der Art, daß das Verhältnis des hinter dem Gleichrichter entstehenden Korrektursignals· zum unverzerrten Modulationssignal mit dem Modulationsgrad ko-rreliert steigt und sinkt. In erster Annäherung ist es vorteilhaft, das Verhältnis des hinter dem Gleichrichter entstehenden Korrektursignals zum ursprünglichen Signal proportional dem Modulationsgrad zu gestalten.

Untersuchungen haben ergeben, daß ein Netzwerk der eben beschriebenen. Art imstande ist, das Überschwingen und die Anstiegsteilheit praktisch in dien Grenzen zu halten, die beim Zweiseitenbandbetrieb gehalten· werden können. Dies trifft sogar zu für die höchsten vorkommenden. Modulationsgrade im Femsehbetrieb.

Untersucht maim, wie die Einschaltung eines erfmdungsgemäßen. Netzwerkes sich auf die Übertragung einer sinusförmigen, Frequenz bei reinem Einseitenbandbetrieb auswirkt, 'kommt man zu gewissen Dimensionierungsvorschriften, um bei der Übertragung einer Einzelfrequenz' sowohl den Träger als auch die Modulation bei Empfang mit linearem Gleichrichter im Demodulator verzerrungsfrei zu übertragen. In diesem Spezialfalle darf nur der erste Differentialquotient verwendet werden. Der oben erwähnte Abfall im Sperrbereich muß 6 dB je Oktave betragen und der Gegentaktgleichrichter muß eine rein quadratische Charakteristik besitzen, wodurch gleichzeitig die Linearität des Verhältnisses des Zusatzsignals zum unverzerrten Signal mit dem Modulationsgrad gewährleistet wird.

Bei geeigneter Wahl der Amplitude hinter dem quadratischen Gleichrichter kann für einen bestimmten Modulationsgrad sowohl jede Bildung von Oberwellen im Empfänger als auch Ver-Schiebung des Gleichstromes (Träger) vermieden werden. Die Abhängigkeit vom Modulationsgrad ist relativ gering, so· daß sich bei. Änderung des Mod.ulatiomsgrad.es dieser Zustand nur unwesentlich ändert. Bei Anwendung dieser Dimensionierungsvorschrift für den Restseitenbandbetrieb würde sich die ,Grenzfrequenz des obenerwähnten Tiefpasses als die dem oberen Nyquistpunkt zugeordnete Frequenzkomponente des videofrequenten Signals ergeben. .

Es ist noch zu erwähnen, daß bei Einseitenband·' empfang mit einer einzigen Frequenz, und quadratischer Kennlinie des Demodulators im Empfänger ebenfalls keine Oberwellen entstehen, aber eine, mit dem Quadrat des Modulationsgrades ansteigende Verschiebung der Trägeramplitude eintritt. Dies bewirkt, daß bei Empfang mit quadratischer Gleichrichtung bei Modulation mit zwei Tönen eine beachtliche Komponente der Differenzfrequenz auftritt. Bei dem erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren hingegen, ist diese Differenzt'onbildung stark verringert. Es ist daher möglich, das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für Restseitenbandübertragung im Fernsehen, sondern auch für Rest-' seitenbandübertragung im Tonfunk anzuwenden, ohne daß in den normalen Empfängern mit linearer Detektion größere Verzerrungsprodukte auftreten, als sie beim Zweiseitenbandbetrieb üblich sind.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren und Einrichtung zur Verringerung der durch den Restseitenbandbetrieb hervorgerufenen nichtlinearen Verzerrungen bei beliebigem Modulationsgrad, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig in den videofrequenten Weg bzw. beim Tonfunk in den niederfrequenten Weg ein Netzwerk eingeschaltet wird, das linear und nichtlinear verzerrende Glieder enthält.

2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus der Parallelschaltung eines nichtlinearen Netzwerkes und eines linearen Netzwerkes gleicher Laufzeit besteht.

3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel, geschaltete nichtlineare· Netzwerk nach Anspruch 2 aus der Hintereinanderschaltung eines ausschließlich linear verzerrenden und eines ausschließlich nichtlinear verzerrenden Teiles besteht, wobei das lineare Verzerrungsglied ein Gemisch von, Differentialquotienten erster und höherer Ordnung, des zugeführten Modulationssignals erzeugt und über einen Tiefpaß mit sanftem Abfall im Sperrbereich den nichtlinearen Teil zuführt und wobei der nichtlineare Teil einen Gegentaktgleichrichter enthält.

•4. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentaktgleichrichter amplitudengesteuert ist.

5. Verfahren, undi Einrichtung nach An-Spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Gegentaktgleichrichter durch einen Gleichrichter mit quadratischer Kennlinie realisiert wird.

6. Verfahren, und Einrichtung nach Anspruch 3 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die

509 699/353

R13755 VHIa/21a*

.Grenzfrequenz des Tiefpasses zwischen ίο und 40% der Bandbreite des Modulationssignals liegt und die Dämpfung im Sperrbereich mit etwa 3 bis 12 dB je Oktave zunimmt.

7. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz - dem oberen. Nyquistpunkt entspricht und der Dämpfungszuwachs des Tiefpasses 6 dB je Oktave beträgt.

8. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Teil des parallel geschalteten nichtlinearen Netzwerkes ausschließlich mit dem ersten Differentialquotiehten arbeitet.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 863 076, 756 734, 609565.