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Verfahren und Anordnung zur Korrektur des Frequenzfehlers von mit
unterdrücktem Träger arbeitenden Trägerfrequenzübertragungskanälen Bei Übertragungssystemen
mit unterdrücktem Trägerstrom entstehen, wenn die Trägerfrequenzen der Sender und
Empfänger nicht genau übereinstimmen, Frequenzfehler, die unter Umständen die Übertragungsqualität,
z. B. bei der Übertragung von Musik, in unzulässiger Weise vermindern.
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Zur Synchronisierung der empfangsseitig zuzusetzenden Trägerfrequenz
ist es bekannt, eine Steuerfrequenz zu übertragen. Die Trägerfrequenzen werden dabei
meist als höhere Harmonische einer einzigen Grundfrequenz erzielt, die als Steuerfrequenz
übertragen wird. Die Lage dieser Steuerfrequenz ist aber vielfach für die Übertragung
unerwünscht, da sie häufig frequenzmäßig sehr weit entfernt von dem mit Nachrichten
belegten Frequenzgebiet liegt und sich Schwierigkeiten bezüglich der Dimensionierung
der Verstärker und Filter ergeben.
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Es ist weiterhin bekanntgeworden, eine von der Grundfrequenz abgeleitete
Trägerfrequenz mit einer benachbarten Harmonischen der Grundfrequenz zu übertragen
oder mit der Grundfrequenz zu modulieren und die Steuerfrequenzen in der Form einer
Trägerfrequenz und einer Seitenfrequenz zu übertragen. Die Grundfrequenz kann dann
unmittelbar durch Gleichrichtung gewonnen werden. Diese Verwendung zweier Steuerfrequenzen
ermöglicht durch Differenzbildung
in einfacher Weise die Erlangung
der niedrigen Grundfrequenz zur Trägersteuerung der Empfangsseite. Sie bedingt jedoch
einen ziemlichen Aufwand und ist auch nur dort anwendbar, wo der trägerfrequente
Übertragungsweg unmittelbar zugänglich ist.
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Häufig ist es für das mehrfachträgerfrequente Übertragungssystem an
sich nicht erforderlich, eine außerordentliche Genauigkeit der Übereinstimmung der
Trägerfrequenzen von Sender 'und Empfänger zu erzielen, so daß in einer großen Anzahl
von Fällen eine derartige Synchronisierung der Trägerfrequenzen nicht angewandt
wird. Die Übertragungskanäle weisen dann einen Frequenzfehler auf, der bei der Übertragung
von Sprache od. dgl. nicht besonders störend in Erscheinung tritt, jedoch bei Übertragung
z. B. eines Musikbandes sich äußerst störend auswirken würde. Tritt daher bei einem
nicht synchronisierten Trägerfrequenzsystem die Aufgabe auf, in einem oder mehreren
der Kanäle den Frequenzfehler möglichst gering zu halten, so ist es erforderlich,
in einer der eingangs behandelten Weisen nachträglich eine Synchronisierung vorzunehmen.
Die Erfinaung gibt nun einen Weg an, der es ermöglicht, ohne Eingriff in das eigentliche
Übertragungssystem den Frequenzfehler des in Betracht kommenden Übertragungskanals
gering zu halten. Die Erfindung bezieht sich also auf die Korrektur des Frequenzfehlers
von Trägerfrequenzübertragungskanälen, der durch Ungenauigkeiten der auf der Sende-
und der Empfangsseite und gegebenenfalls in Zwischenämtern benutzten Trägerfrequenzen
auftreten kann.
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Gemäß der Erfindung wird eine innerhalb des Bandes angeordnete oder
ihm dicht benachbarte Steuerfrequenz, die als Teil des Modulationsfrequenzbandes
übertragen wird, auf der Empfangsseite, gegebenenfalls nach Frequenzumsetzung, mit
einer örtlich erzeugten, der ursprünglich sendeseitig zugesetzten Steuerfrequenz
möglichst frequenzgleichen Vergleichsfrequenz moduliert und die dadurch gewonnene
Summen- oder Differenzfrequenz als Trägerfrequenz in einer Modulationsstufe verwendet.
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Die Übertragung von Steuerfrequenzen als Teil des Modulationsfrequenzbandes
ist an sich bekannt. Beispielsweise hat man zur frequenzgetreuen Übertragung eines
Wechselstromes die Trägerfrequenz des zur Übertragung benutzten Nachrichtenkanals
mit zwei Frequenzen moduliert, die den Frequenzabstand des von der Trägerfrequenz
unabhängigen Wechselstromes oder eines Vielfachen bzw. Teiles desselben haben, und
beim Empfänger durch Differenzbildung aus diesen Frequenzen gegebenenfalls nach
Vervielfachung oder Teilung den Wechselstrom wiederhergestellt. Diese bekannte Maßnahme
ergibt zwar auf der Empfangsseite einen frequenzgetreuen Wechselstrom, es ist damit
jedoch nicht möglich, den Frequenzfehler eines Übertragungskanals auszugleichen.
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Das gesendete Frequenzband f, . . f2 habe beispielsweise die
in der Fig. i angegebene Frequenzlage. Infolge der Frequenzungenauigkeiten der Trägergeneratoren
der verschiedenen Frequenzumsetzer entstehen Frequenzverfälschungen des übertragenen
Zeichenfrequenzbandes, so daß auf der Empfangsseite dieses Nachrichtenband beispielsweise
die in Fig.2 angegebene, um den Betrag n verschobene Lage aufweist. Überträgt man
nun mit dem Nachrichtenband f,. .. f2 zusammen, d. h. als Teil des Modulationsfrequenzbandes,
eine Steuerfrequenz f#, so zeigt diese auf der Empfangsseite die gleiche Verfälschung
um den Betrag n wie das Nachrichtenband. Durch die Erfindung wird es nun möglich,
diesen Frequenzfehler auszugleichen.
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Um das Nachrichtenband (f, + n) . . . ( f2 + n) in die Originalfrequenzlage
f,. . f2 zurückzuverschieben, wendet man beispielsweise zwei Modulationsstufen
an, deren Trägerfrequenzen sich um den Betrag n unterscheiden. In der ersten Modulationsstufe
benutzt man zur Modulation beispielsweise die Trägerfrequenz F, wie in Fig. 3 gezeigt.
Es entsteht dann unter anderem das untere Seitenband (F - f2 - n)
... (F- f,- n). Die Steuerfrequenz erscheint dabei in der Form
(F- f3- o). Diese Frequenz kann nun ausgesiebt und mit einer Vergleichsfrequenz
f4, die möglichst gleich der sendeseitig zugesetzten Steuerfrequenz f3 ist, moduliert
werden. Als obere Seitenfrequenz erhält man die Frequenz F' = F - n, wie in der
Fig. 4 gezeigt. Moduliert man nun das sich bei der ersten Modulation ergebende untere
Seitenband der Fig.3 mit dieser Trägerfrequenz F' (Fig. 5), so ergibt sich für das
untere Seitenband die in Fig. 6 gezeigte Lage, die der Originalfrequenzlage entspricht,
d. h. das Nachrichtenband ist hierdurch wieder in die Originalfrequenzlage zurückverschoben
worden.
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Die beiden Frequenzen f3 und f4 können erforderlichenfalls in kristall-
oder stimmgabelgesteuerten Generatoren erzeugt werden, so daß der verbleibende Restfehler
genügend klein ist. So kann z. B. bei der Anwendung der Erfindung für Musikübertragungskanäle,
wobei f3 = f, = 9 kHz gewählt werden kann, leicht eine Genauigkeit von dos, d. h.
eine Übereinstimmung auf o,oi Hz erreicht werden.
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Bei der Übertragung von Trägerfernschreibzeichen kann auch eine beliebige
der verschiedenen Trägerfrequenzen als Steuerfrequenz benutzt werden. Sie darf dann
naturgemäß nicht getastet werden. Die-Trägerfrequenzen bei der Übertragung von Trägerfernschreibzeichen
sind ja selbst bei der trägerfrequenten Nachrichtenübertragung als Modulationsfrequenzen
benutzt und erleiden daher die gleichen Frequenzverfälschungen wie andere Frequenzen
eines Nachrichtenbandes.
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In den Fig. 7 und 8 sind beispielsweise Anordnungen dargestellt, mit
denen die Verschiebung des Nachrichtenbandes in die Originalfrequenzlage möglich
ist. Das empfangsseitige Band (f, + n) ... (f2 + o)
...
(f, + n) der Fig. 2 wird in einem Modulator Ml mit der Trägerfrequenz
F moduliert. Aus dem entstehenden Modulationsprodukt wird die umgesetzte Steuerfrequenz
F - f 3 - n in BP, ausgesiebt und in dem Modulator M3 mit der Vergleichsfrequenz
f4, die etwa gleich der Frequenz f3 ist, moduliert und die entstehende obere Seitenfrequenz
F' = F - n in dem Bandpaß BP, und nach der Verstärkung in V dazu benutzt, im Modulator
M2 das bei der Modulation in M, entstehende untere Seitenband, das durch den Bandpaß
BP, ausgesiebt wurde, zu
modulieren. Hinter dem Tiefpaß TP hat man
dann wieder das Nachrichtenband f1 . . . f 3 in der Originalfrequenzlage.
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Die Steuerfrequenz kann aber auch, wie in der Fig. 8 gezeigt, unmittelbar
durch den Bandpaß BP', als Frequenz f3 + n ausgesiebt werden und in einem besonderen
Modulator in die dem frequenzverschobenen Nachrichtenband entsprechende Frequenzlage
verschoben werden. Beispielsweise wird die Hilfsfrequenz im Modulator Ml' mit der
gleichen Trägerfrequenz F moduliert. Hinter dem Bandpaß BP, hat man dann ebenfalls
die Frequenz F - f 3 - n und kann dann im Modulator M3' die Hilfsfrequenz
mit der Frequenz f4 modulieren. Die Anordnung ist im übrigen die gleiche wie bei
Fig. 7. Sie hat den Vorzug, daß durch die Aussiebung der Hilfsfrequenz in der niederfrequenten
Lage die Frequenztrennung wesentlich erleichtert wird.
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Die eine Trägerfrequenz könnte man beispielsweise aber auch durch
Modulation einer von einem besonderen Generator gelieferten Hilfsfrequenz fH mit
der empfangenen Steuerfrequenz f3 + e und die andere durch Modulation der gleichen
Hilfsfrequenz mit der örtlich erzeugten Vergleichsfrequenz f4 = f3 erzeugen. Es
wäre also beispielsweise F = fH + (f3 + o) und F' = fH +
f3 oder F = fH- f3 und F' = fH-(f3 + Die ausgesiebte
und verstärkte Steuerfrequenz könnte in an sich bekannter Weise auch zur Regelung
des Übertragungspegels herangezogen werden (Restdämpfungsregler), wie beispielsweise
in Fig. 8 durch PR angedeutet.
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Es ist ohne weiteres möglich, die empfangsseitig benötigte Vergleichsfrequenz
f4 in anderer Weise als in den Figuren dargestellt zu erzeugen. Beispielsweise könnte
zur Gewinnung dieser Frequenz das eingangs behandelte bekannte Verfahren benutzt
werden, d. h. es könnten zwei Steuerfrequenzen übertragen werden, die in einem Verhältnis
ganzer rationaler Zahlen zueinander stehen. Die beiden mit dem gleichen Fehler behafteten
Frequenzen kann man am Empfangsort miteinander modulieren, so daß die Differenzfrequenz
entsteht, aus der man die genaue Vergleichsfrequenz f4 erzeugen kann. Man braucht
dann keinen besonderen Generator und erhält eine absolut fehlerfreie Korrektur.
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Bei einem Mehrfach-Trägerfrequenzfernsprechsystem können nach dem
gleichen Prinzip auch die durch die Gruppenumsetzung entstandenen Frequenzfehler
zugleich für eine Gruppe von Kanälen korrigiert werden, wenn man das Verfahren nach
der Erfindung nicht hinter der letzten Modulationsstufe, sondern beispielsweise
in oder hinter der vorletzten Modulationsstufe anwendet. d. h. also wenn man entweder
für die letzte Gruppenmodulationsstufe oder für die Vorumsetzerdemodulation eine
um den Fehlerbetrag verschobene Trägerfrequenz benutzt, die durch ein-oder mehrstufige
Modulation aus einer empfangenen gefälschten Steuerfrequenz und einer fehlerfreien
Frequenz erzeugt wird. Wendet man dieses Verfahren an, so kann man für die Träger
der Gruppenumsetzungen größere Toleranzen zulassen und so z. B. Thermostate für
die Schwingquarze ersparen.