-
System zum Übertragen von Telephoniesignalen mittels durch Impulse
von gleichbleibender Dauer modulierter Trägerwellenschwingungen Die Erfindung bezieht
sich auf ein System zum Übertragen von Telephoniesignalen mittels modulierter Trägerwellenschwingungen,
bei dem die Trägerwellenschwingung durch Impulse gleichbleibender Dauer moduliert
wird. Dabei findet eine solche Modulations- und Demodulationsweise statt, daB das
ausgesandte Signal nicht nur von einem besonders dieser Modulationsweise angepaßten
Apparat auf besonders störungsfreie Weise, sondern auch von jedem normal für Amplitudenmodulation
eingerichteten Apparat empfangen werden kann, obwohl im letzteren Fall die mit dem
System verbundenen besonderen Vorteile verlorengehen.
-
Wird eine Trägerwelle absatzweise während äußerst kurzer Zeiträume
ausgesendet, so haben die Umhüllenden der auf diese Weise absatzweise ausgesandten
Kurzwellenzüge die Form von Impulsen. Gemäß der Erfindung werden zum Übertragen
von Telephoniesignalen mittels eines Impulssenders senderseitig Mittel zur Änderung
der Wiederholungsfrequenz der Impulse in Abhängigkeit von der Amplitude der zu übertragenden
Signale angewendet.
-
Die .dabei auftretenden Seitenbänder der Trägerwellenfrequenz sind
breiter, je nachdem die Impulse kürzer dauern und somit schmaler werden, so daB
die Minimumdauer jedes Impulses durch die dem betreffenden Sender zur Verfügung
stehende Maximumbandbreite begrenzt wird.
-
Auf der Seite des Empfängers, wo die auf oben beschriebene Weise ausgesandte
Serie von Impulsen, von einem Störungsniveau begleitet ankommt, kann dieses Signal
über eine Schwelle geeigneter Höhe geleitet werden, so d@aB lediglich die über das
Störungsniveau
hinausrageliden Scheitel der empfangenen Impulse passieren. Man kamt dann im Empfänger
jeden dieser Scheitel die gleiche, vorher bestimmte Wirkung herbeiführen lassen,
wie z. h. die Entladung eines Kondensators, der jedesmal wiederum auf die gleiche
Spannung aufgeladen wird. Die über ein bestimmtes Zeitelement im Empfänger addierte
Wirkung ist dann von der Anzahl der während dieses Zeitelementes empfangenen In
Ipulse (Impulswiederholungsfrequenz) abhängig, aber nahezu unabhängig von deren
Aniplitude, Inhalt und Form. Es ist selbstverständlich erwünscht, den Durchlaßbereich
eines solchen 1?ml>-fängers der Bandbreite des Senders anzupassen.
-
In einem derartigen Empfänger wird das in der oben beschriebenen Weise
übertragene Signal getreu reproduziert und Störungen, deren Amplitude kleiner als
der im Empfänger angelegte Sch,%vellenwert ist, sind praktisch nicht störend.
-
Aber auch ein normaler, für Amplitudenmodulation eingerichteter Empfänger
gibt das Signal ohne ;weiteres wieder, da die gleichgerichtete Spannung auch dann
in jedem Augenblick d°r augenblicklichen Impulswiederholungsfrequenz proportional
ist. Für diese Empfangsweise braucht der Durchlaßbereich des Apparats nicht größer
zu sein, als der höchsten zu empfangenden Hörfrequenz entspricht.
-
Da auch die Störungen gleichgerichtet werden. ergibt diese Empfangsweise
natürlich nicht die obenerwähnte Störungsfreiheit.
-
Um bei dem für den Impulsempfang besonders geeigneten Empfänger den
Schwellenwert stets mit Sicherheit über das Störungsniveau legen zu können, ohne
Gefahr zu laufen, daß die Impulse nicht oder ungenügend hoch darüber hinausragen,
ist es vorteilhaft; die Amplitude der Impulse möglichst groß zu machen, was bei
gegebener Senderleistung und bei gegebener Iinpulswiederhölunsfrequenz eine möglichst
geringe Zeitdauer für jeden Impuls bedeutet. Da, wie oben erwähnt, die -Minimumzeiten
durch die zur Verfügung stehende Bandbreite des Senders begrenzt ist, ist die Maximmnamplitude
der Impulse für einen gegebenen Sender somit auch festgelegt. Die mittlere Impulswiederliolungsfrequenz,
d. h. die Impulswiederholungsfrequen7 beim Nichtvorhandensein eines modulierenden
Signals, muß bei Anwendung für Telephonie erliehlich über dem zu übertragenden al;ustisclien
Bereich liegen, z. B. bei 6o ooo Hz, damit bei der 1lodulation, bei der sich die
augenblicklich. Impulswiederholungsfrequenz ändert, letztere stc ts über dem akustischen
Bereich liegt. Bei -Maximummodulation kann die augenblickliche Impulswiederholungsfrequenz
im obenerwähnten Fall z. B. ruhig etwa ;Io ooo Hz betragen. Wird eine viel größere
Änderung oder ein größerer Hub gewünscht, so ist die mittlere Ilnpulswiederholungsfrequenz
entsprechend höher zu wählen.
-
Bei der Bestimmung dieser Hölle können die folgenden Erwägungen gelten.
Die höchstzulässige Impulswiederholungsfrequenz kann der Hälfte der zulässigen Bandbreite
gleichgestellt werden. Die niedrigstzulässige Impulswiederliolungsfrequenz hängt
von der höchsten zu übertragenden akustischen Frequenz ab und muß sie mindestens
um einige Kilohertz übersteigen.
-
Man kann nun jedoch nicht ohne weiteres sagen, daß die in der Mitte
zwischen den obenerwähnten zwei Grenzwerten liegende Frequenz die günstigste mittlere
Impulswiederholungsfrequenz ist: Denn zwar gehört zu diesem Wert der größte erreichbare
Frequenzhub, somit die größte Modulationstiefe, was an sich für Störungsunterdrückung
günstig ist, aber andererseits würden bei einer etwas kleineren mittleren Impulswiederholungsfrequenz,
wobei also an Modulationstiefe etwas preisgegeben werden würde, bei derselben Senderenergie
Impulse größerer Amplitude erhalten werden, was an sich für Störungsunterdrückung
ebenfalls günstig ist. Es ist also ein Kompromiß anzustreben, bei dein für jeden
einzelnen Fall die Art der zu befürchtenden Störungen mitbestimmend für die Frage
ist, ob entweder die Modulationstefe oder die Amplitude der Impulse ausschlaggebend
ist.
-
Im erfindungsgemäß eingerichteten Empfangsgerät werden die durch Impulse
gleichbleibender Dauer modulierten Trägerwellenschwingüngen, gegebenenfalls nach
Verstärkung, über eine Schwellenvorrichtung geleitet, die nur diejenigen Impulse
durchläßt, deren Amplitude einen bestimmten Xlinimumwert übersteigt, und dann gleichgerichtet.
-
Die Rangfolge der beiden letztgeilanuttn Maßnahmen ist beliebig, und
es ist sogar in einfacher Weise möglich, sie dadurch zusammenfallen zu lassen, daß
an die Detektorröhre eine -zusätzliche Vorspannung angelegt wird.
-
Das gleichgerichtete Signal wird dann einer den Energieinhalt der
Impulse integrierenden Vorrichtung zugeführt, deren augenblicklicher Ausgangs-Strom
sich ausschließlich mit der Wiederholungsfrequenz der Impulse ändert. Nach gehöriger
Filterung wird dann das gewünschte Signal erhalten.
-
Ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der Erfindung ist als
Blockschema in der Zeichnung dargestellt, in der die Fig. i und 2 -den Sender bzw.
den Empfänger darstellen.
-
In Fig. i bezeichnet I einen Schwingungsgenerator, dessen mittlere
Frequenz von 6o kHz mit einer 1laximumaus-#ceichung von q:o kHz durch die voll 2
herkommenden Niederfrequenzströme moduliert wird. 2 kann ein Mikrophon, Tonabnehmer
od. dgl. sein.
-
Die auf diese Weise in der Frequenz modulierten, sinusförmigen Schwingungen
werden über eine Schwellenvorrichtung 3 geführt, die einen Scheitel in der Periode
durchläßt. Es macht keinen Unterschied, ob dieser Scheitel der positive oder der
negative Scheitel ist. Diese Scheitel werdeil einer Vorrichtung d zugeführt, welche
die Scheitel in ziemlich spitze Impulse verwandelt. Eine solche Vorrichtung kann
z. B. in bekannter `'eise aus einem Kondensator bestehen, der sich beim Passieren
jedes Scheitels in einer Entladung entlädt, deren Größe innerhalb des benutzten
Frequenz-
Bereichs konstant ist (vgl. z. B. Review of Scientific
Instruments, Februar 1935, S. 43).
-
Die von einem Horhfrequenzgenerator 6 erzeugten Trägerwellenschwingungen
mit einer Frequenz von z. B. 43 MHz werden durch die in einer Vorrichtung 5 verstärkten
Impulse moduliert und von einer +-Antenne 7 ausgestrahlt.
-
Über jedem der Blöcke i, 3, 4, 5 und 6 ist eine graphische Darstellung
gezeichnet, die ein grobes Bild des Verlaufs der vom betreffenden Block gelieferten
Ströme gibt.
-
Die Bandbreite des ausgesandten Frequenzspektrums kann z. B. 3oo bis
4oo kHz betragen.
-
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Empfänger werden die von einer Antenne
8 aufgefangenen Schwingungen, nachdem sie einen Hochfrequenzverstärker 9 passiert
haben, in einer Mischstufe io in Mittelfrequenzschwingungen, z. B. mit einer Frequenz
von etwa 2 MHz, umgesetzt. Sie werden in i i verstärkt und im Detektor i2 gleichgerichtet,
der außerdem als Schwellenvorrichtung dient und nur diejenigen Impulse -durchläßt,
deren Amplitude einen bestimmten Minimumwert übersteigt.
-
Die nach Gleichrichtung entstandenen Impulse, deren. Verlauf den über
den Blöcken 4 und 5 in Fig. i angegebenen Impulsen entspricht, werden einer Vorrichtung
13 zugeführt, deren augenblicklicher Ausgangsstrom sich mit der Wiederholungsfrequenz
der Impulse ändert. Als solche kann ein sogenannter Impulserneuerer der gleichen
Art wie die Vorrichtung 4 in Fig. i angewendet werden. Dieser Impulserneuerer liefert
für jeden der .empfangenen Impulse einen erneuerten Impuls, dessen Form, Inhalt
und Amplitude unabhängig von den empfangenen Impulsen sind. Der Ausgangsstrom der
Vorrichtung 13 liefert dann das gewünschte übertragene Signal, das über ein die
Impulswiederholungsfrequenz unterdrückendes Filter 1,4, gegebenenfalls nach Verstärkung,
einer Verbrauchsvorrichtung, z. B. einem Lautsprecher, zugeführt werden kann.
-
Das System gemäß der Erfindung schafft, ebenso wie die bekannte Frequenzmodulation,
eine größere Störungsfreiheit als Amplitudenmodulation. Diese Störungsfreiheit nimmt
mit der Breite zu.
-
Im Vergleich zur Frequenzmodulation bietet es außerdem einige zusätzliche
Vorteile. So verschwindet bei Frequenzmodul.ation die obenerwähnte Störungsfreiheit
als Amplitudenimodulation. Diese annähernd gleicher Intensität sind; dies ist nun
zwar auch der Fall beim System gemäß der Erfindung, aber da die Signalamplitude
Bei derselben mittleren Energie hier verhältnismäßig höher liegt, kann nur eine
proportional stärkere Störung störend wirken.
-
Außerdem nimmt bei normaler Frequenzmodulation bei Zunahme der Bandbreite
auch der absolute Wert der Störspannung in den dem Gleichrichter vorhergehenden
Kreisen zu, so daß diese Störspannung dem Signal bereits eher gleich wird. Dies
braucht beim System gemäß der Erfindung nicht der Fall zu sein, da man bei zunehmender
Bandbreite auch mit spitzeren, d. h. verhältnismäßig schmäleren und höheren Impulsen
arbeiten kann. Es ist dabei also möglich, bis auf größere Entfernung von einem Sender
die mit einem breiten Frequenzband verbundenen Vorteile auszunutzen.
-
Ferner ist es, wie bereits erwähnt, möglich, die von einem Sender
gemäß der Erfindung ausgesandten Signale mit Hilfe eines normalen, für Amplitudenmodulation
eingerichteten Gerätes zu empfangen.