DE699830C - system - Google Patents

Description

Bei der trägerfrequenten Nachrichtenübertragung ist es erwünscht, eine möglichst große Anzahl von Nachrichtenkanälen in einem gegebenen Frequenzbereich anzuordnen.
Um dieses zu erreichen, werden Bandfilter mit steilem Flankenanstieg der Dämpfungskurve erforderlich. Außerdem müssen diese Filter einen relativ kleinen Durchlaßbereich aufweisen, insbesondere bei den höheren Frequenzen. Dies verlangt ein genaues Abstimmen der Elemente und sehr kleine Verlustwinkel.

Als Beispiel für die bisherige Anordnung der trägerfrequenten Nachrichtenkanäle kann die Frequenzskala betrachtet werden, welche bei dem Morristown-Experiment benutzt wurde (Bell System Technical Journal, Juli ^ΙΟ·33)· Diese ist in der Fig. 1 dargestellt. Auf der Abszisse sind die Frequenzen, in ao kHz aufgetragen. Die benutzten. Trägerfrequenzen sind durch Pfeile gekennzeichnet. Der Abstand der Trägerfrequenzen betrage 4 kHz. Die für die Übertragung der Nachrichten benutzten Seitenbänder der Trägeras frequenzen sind ebenfalls auf der Abszisse schematisch dargestellt. Außer neun trägerfrequenten Nachrichtenkanälen wird noch ein niederfrequentes Band übertragen, das sich von. 250 bis 2750 Hz erstreckt. Die Trägerfrequenzkanäle haben je eine Bandbreite von 2500 Hz und werden alle durch untere Seitenbänder des , jeweiligen Trägers gebildet.

Der Abstand der Seitenbänder von der jeweils zugehörigen Trägerfrequenz ist für alle Seitenbänder gleich. Betrachtet man beispielsweise die Trägerfrequenz 31 kHz, so erstreckt _sich das die Nachricht übertragende untere Seitenband von 28,25 kHz bis 30,75 kHz. Nimmt man die theoretische Durchlaßbreite a des Filters, dessen Durchlaßbereich durch die Kurve 1 charakterisiert ist, mit 2700 Hz an, so verbleibt ein Zwischenraum b von 1300 Hz zwischen den benachbarten Nachrichtenkanälen, also weniger als 5o°/₀ des Übertragungsbandes. In diesem Bereich muß die Dämpfung mindestens um 7 Neper ansteigen, wenn die durch einen benachbarten Kanal sich ergebenden Geräusche innerhalb zulässiger Grerizerrgehalten werden sollen.

Gemäß der Erfindung werden die trägerfrequenten Nachrichtenkanäle abwechselnd durch ein oberes und ein unteres Seitenband gebildet, die paarweise so zusammengefaßt sind, daß der untere Kanal eines Paares das obere Seitenband der unteren Trägerfrequenz und der obere Kanal das untere Seitenband

der oberen Trägerfrequenz des Kanalpaares ist.

Die paarweise Zusammenfassung der Nachrichtenkanäle kann dabei lediglich durch die paarweise Anordnung in dem Frequenzspektrum, d. h. dadurch erfolgen, daß der Zwischenraum zwischen den Kanälen eines Paares kleiner ist als zwischen benachbarten Kanalpaaren. In diesem Fall können für ίο jeden Kanal des Paares besondere Leitungsfilter vorgesehen sein. Hierdurch ergibt sich bei etwa gleichem Aufwand für die Leitungsfilter wie bei den bekannten Anordnungen, z. B. wie bei dem eingangs erwähnten Mor- >5 ristown-Experiment, eine weit größere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzbandbereiches, da dann lediglich der Abstand zwischen benachbarten Kanalpaaren ebenso groß wie der Abstand zwischen den einzelnen Kanälen der bekannten Systeme zu " sein braucht, während die Kanäle jedes Paares einander dicht benachbart sein können. Andererseits könnte aber auch das zur Verfügung stehende Frequenzspektrum durch

«5 die gleiche Anzahl von Kanälen ausgenutzt sein wie bei den bekannten Anordnungen. Da dann aber die Zwischenräume zwischen benachbarten Kanalpaaren wesentlich größer sein können als zwischen den einzelnen Kanälen der bekannten Anordnungen, ergibt sich eine bedeutende Vereinfachung in der Bauart der Leitungsfilter.

Statt oder gleichzeitig mit der paarweisen Anordnung der Nachrichtenkanäle in dem Frequenzspektrum können auch die Kanäle eines Paares durch ein gemeinsames Leitungsfilter, und zwar sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig, erfaßt werden. Hierdurch ergibt sich der besondere Vorteil, daß dann nur noch die Hälfte der Leitungsfilter gegenüber den bekannten Anordnungen erforderlich ist.

Auf der Empfangsstation werden die beiden Seitenbänder eines Kanalpaares gleich-

zeitig zwei getrennten Demodulatoren zugeführt, von denen jeder nur mit einer der in Frage stehenden Trägerfrequenzen gespeist ist. Nach der Demodulation werden die Sprechströme eines gegebenen Bandes mittels eines Tiefpaßfilters ausgesiebt. Es wird also von der bekannten Maßnahme Gebrauch gemacht, benachbarte hochfrequente Kanäle dem Demodulator eines bestimmten Kanals zuzuführen und die Trennung dann nach der Demodulation durchzuführen. Durch die paarweise Zusammenfassung der Kanäle, wie sie die Erfindung vorschreibt, und die Be- " nutzung des für beide Kanäle des Paares gemeinsamen Bandfilters wird die niederfre-

fio quente Trennung auch bei weitgehender Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzspektrums möglich, während bisher bei Anwendung dieser Maßnahme die Notwendigkeit bestand, bei Einseitenbandübertragung zwischen den einzelnen Nachrichten- 65-kanälen unbenutzte Frequenzlücken von mindestens Nachrichtenbandbreite zu belassen.

Es ist dafür zu sorgen, daß die den Demodulator des einen Kanals speisende Trägerfrequenz eine gegenüber der Restträgerfrequenz des anderen Kanals hinreichend hohe Amplitude hat, damit das Tiefpaßfilter die von dem anderen Kanal herrührenden Demodulationsprodukte unterdrückt.

Die paarweise Zuordnung der Nachrichtenkanäle kann auch· bei einem System angewandt werden, bei dem die Modulation und Demodulation in zwei Stufen erfolgt. Hierbei kann nicht nur ein gemeinsames Leitungsfilter, sondern auch ein gemeinsamer Hilf smodulator bzw. -demodulator für ein Kanalpaar benutzt werden. Die Anwendung einer mehrfachen Modulation ist bei Übertragungssystemen an sich bekannt und sei hier nicht näher erläutert.

Die Zeichnungen veranschaulichen das Wesen der Erfindung und stellen schematisch zwei Beispiele von erfindungsgemäß aufgebauten Übertragungssystemen dar. Die Fig. 1 zeigt die frequenzmäßige Verteilung der Nachrichtenkanäle bei einem bekannten System, das bereits erläutert wurde, und Fig. 2 die Nachrichtenkanäle eines erfindungsgemäß aufgebauten Systems. Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird ein Band von ο bis etwa 40 kHz übertragen. Es ist unterteilt in 9 Nachrichtenkanäle, von denen einer ein niederfrequenter Nachrichtenkanal und acht trägerfrequente Nachrichtenkanäle sind. Die trägerfrequenteh Nachrichtenkanäle sind gemäß der Erfindung paarweise zusammengefaßt, und zwar unter Benutzung je eines gemeinsamen Bandfilters für beide Kanäle eines Paares. Die Übertragungseigenschaften des Leitungsfilters, sind durch die Kurve 1 gezeigt. Die Pfeile 2 geben die Lage der Trägerfrequenzen der einzelnen Bänder an.

Aus dem Vergleich der Fig. 2 mit der Fig. ι ist ersichtlich, daß sich durch die Erfindung eine Ersparnis von etwa 50 °/₀ der Zahl der Leitungsfiltei· ergibt. Bei der gleichen Anzahl von Kanälen können die Zwischenräume V zwischen den Durch- . laßbereichen a'. benachbarter Leitungsfilter zweimal so groß werden wie bei bekannten Systemen. Dies gestattet, die bei der Modulation auftretenden und zur Übertragung nicht benutzten Seitenbänder darin unterzubringen, so daß die sende- und empfangsseitigen Leitungsfilter dazu benutzt werden ^ können, das Übersprechen zwischen den Kanälen zu verhindern.

Die Trägerfrequenzen können ganz oder teilweise in den Modulatoren oder in den Leitungsfiltern unterdrückt werden. Die Wirkungsweise des Systems gemäß der Erfindung hängt jedoch nicht von der Amplitude der übertragenen Trägerwellen ab.

Bei der Empfangsstation nach Fig. 3' ist eine Anzahl von Bandfiltern 4 parallel an die ankommende Leitung 3 geschaltet. Mit der Ausgangsseite des Leitungsfilters 4 sind über die Wege S und 6 zwei parallel liegende Demodulatoren 7 und 8 verbunden. Dem einen Demodulator wird die obere und dem anderen Demodulator die untere Trägerfrequenz des Kanalpaares zugefügt. Mit dem Ausgang der Demodulatoren sind Tiefpaßfilter 9 und 10 verbunden, die das Sprachband eines gegebenen Kanals aussondern. Der Vorgang der Frequenzumsetzung ist in den Diagrammen der Fig. 3 dargestellt, und zwar ist oben das Übertragungsspektrum hinter dem Bandfilter 4 gezeigt. Dieses Übertragungsspektrum umfaßt hier die zwei Kanäle eines Paares, die mit I und II bezeichnet sind. Das Ergebnis der Demodulation im .Demodulator 7 ist in der Mitte gezeigt. Das Frequenzband des Kanals I ist in den ursprünglichen Sprachbereich umgesetzt und wird über das Filter 9, das durch die Kurve 11 dargestellt ist, gewonnen. Andererseits ist das Frequenzband des Kanals II so umgesetzt, daß es über dem normalen Sprachband liegt, so daß es von dem Filter 9 nicht durchgelassen wird. Das Ergebnis der Demodulation im Demodulator 8 ist ähnlich und ist unten gezeigt.

In der Sendestation der Anordnung nach Fig. 4 ist ein getrennter Modulator 12, 13 für jeden Kanal vorgesehen. In der ersten Reihe ist das Sprachband der beiden Kanäle η und η + ι gezeigt. Das Frequenzband des Kanals η moduliert die Trägerfrequenz do in dem ersten Modulator 12 und das Frequenzband des Kanals η + ι moduliert die Trägerfrequenz d'o in dem anderen ersten Modulator 13. In der zweiten Zeile ist das Ergebnis dieser Modulation gezeigt. Durch ein Bandfilter mit dem Dämpfungsverlauf der Kurve 14 wird das untere Sei- tenband des Kanals η + ι und das obere Seitenband des-. Kanals η durchgelassen.

Für jedes Kanalpaar sind zwei Modulatoren 12 und 13 und ein Bandfilter mit der Dämpfungskurve 14 vorgesehen. Die Frequenzen do und d'o sind identisch für alle Kanalpaare, ebenso die Dämpfungskurve 14 der Bandfilter. Es sei bemerkt, daß es bei mit Mehrfachmodulation arbeitenden Systemen bekannt ist, alle Nachrichtenkanäle in der ersten Modulationsstufe mit der gleichen Trägerfrequenz zu modulieren.

Das durch das Filter mit der Dämpfungskurve 14 hindurchgelassene Kanalpaar-modtfliert in dem Leitungsmodulator 15 eine Trägerfrequenz dn, die für jedes Kanalpaar verschieden ist. Der Ausgang des Leitungsmodulators 15 ist .an die Übertragungsleitung ο. dgl. angeschlossen, und zwar parallel mit den Ausgängen der Leitungsmodulatoren der' übrigen Kanalpaare. Das .Er- 7<> gebnis der Modulation ist in der · dritten Zeile gezeigt, wobei die gestrichelten Linien die Frequenzspektren der benachbarten Kanalpaaje zeigen.

Auf der Empfangsstation ist mit der Übertragungsleitung ein Leitungsdemodulator 16 verbunden, der parallel mit den Leitungsdemodulatoren der anderen Paare angeschaltet ist. Der Demodulator wird mit einer Trägerfrequenz dn gespeist. In der vierten Reihe ist das Modülationsergebnis gezeigt. Ein Bandfilter mit der Dämpfungs- / kurve 17 trennt den Übertragungsbereich eines, gegebenen Paares heraus, und wie bei den Anordnungen nach der Fig. 3 wird dieses Übertragungsband einer zweiten Demodulation in den Enddemodulatoren 18 und 19 unterworfen, die mit Trägerfrequenzen do und d'o gespeist werden. -Die-Trennung erfolgt durch Tiefpaßfilter mif der Charakteristik 20.

Die Frequenzen do und d'o liegen vorteilhaft oberhalb des übertragenen Frequenzbereiches, desgleichen ihre Seitenbänder und die Trägerfrequenzen dn. In diesem Fall sind keine weiteren Trennfilter erforderlich.

Da die' Größe des Restträgers, der über die Leitung empfangen wird, den Grad des ,Übersprechens zwischen benachbarten Kanälen bestimmt, ist es erwünscht:

1. bei der sendeseitigen Modulation mit einer Trägerfrequenzunterdrückung, zu arbeiten,

2. daß durch die Filter ein Maximum an Dämpfung für die Trägerfrequenzen erreicht wird.

Die¹ Grenzfrequenzen.des Durchlaßbereiches der Filter sollen daher so dicht wie möglich bei den Grenzen des übertragenen Bandes liegen. Da die Bänder des Kanals so ange- ti ο ordnet sind, daß diejenigen Teile, die den höheren Frequenzen der Sprache entsprechen, nahe' beieinanderliegen (diese haben bekanntlich nur einen geringen Energiegehalt), können die Bänder dicht aneinandergerückt werden, ohne daß nennenswerte Schwierigkeiten bei dem Aussieben des verhältnismäßig schmalen Frequenzbereiches entstehen.

Als zusätzlicher Vorteil eines gemäß der Erfindung aufgebauten Systems sei noch erwähnt, daß ein Kanalpaar durch ein Musik-

programm ersetzt werden kann, wobei die Leitungsfilter unverändert bleiben können. Die Vereinigung mehrerer Nachrichtenbänder zu einem breiteren Band, das beispielsweise für die Übertragung eines Musikprogrammes benutzt wird, ist an sich bekannt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Mehrfachträgerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem, bei dem zur Nachrichtenübertragung nur je ein vollständiges Seitenband benutzt wird, während die Trägerfrequenz und das andere Seitenband ganz oder teilweise unterdrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die trägerfrequenten Nachrichtenkanäle abwechselnd durch ein oberes und ein unteres Seitenband gebildet- sind, die paarweise so zusammengefaßt sind, daß der untere Kanal das obere Seitenband der unteren Trägerfrequenz und der obere Kanal das untere Seitenband der oberen Trägerfrequenz des Kanalpaares ist.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sende- und/ oder Empfangsseite die Kanäle eines Paares über ein gemeinsames Bandfilter geleitet werden.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen benachbarten Kanälen verschiedener Paare von der ungefähren Breite eines Nachrichtenbandes ist.
4. 4. System nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite die beiden Kanäle eines Paares gleichzeitig zwei Demodulatoren zugeführt werden, von denen jeder mit einer der entsprechenden Trägerfrequenzen gespeist wird, und die Trennung in an sich bekannter Weise nach der Demodulation erfolgt.
5. 5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Anwendung einer Mehrfachmodulation, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalpaare sende- und/oder empfangsseitig je für sich durch einen beiden Kanälen eines Paares gemeinsamen Hilfsmodulator bzw. -demodulator nach der Bildung bzw. vor der Auflösung der Kanalpaare in ihrer Frequenzlage umgesetzt werden.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung bzw. Auflösung der Kanalpaare mit für alle Kanalpaare gleichen Trägerfrequenzen erfolgt. .
7. 7. System nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen der verschiedenen Modulationsstufen oberhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches liegend gewählt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen