DE912711C - System for the transmission of telephony signals by means of carrier wave oscillations modulated by pulses of constant duration - Google Patents

Description

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.System for transmitting telephony signals by means of pulses of constant duration modulated carrier wave oscillations The invention relates on a system for the transmission of telephony signals by means of modulated carrier wave oscillations, in which the carrier wave oscillation is modulated by pulses of constant duration will. Such a modulation and demodulation method takes place that the emitted signal not only from a specially adapted to this modulation method Apparatus in a particularly interference-free manner, but also by everyone normal for amplitude modulation set up can be received, although in the latter case the one with the System-related special advantages are lost.

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.Becomes a carrier wave intermittently for extremely short periods of time sent out, the envelopes of the sent out in this way intermittently Short wave trains take the form of pulses. According to the invention, for transmission of telephony signals by means of a pulse transmitter on the transmitter side means for changing the repetition frequency of the pulses as a function of the amplitude of the transmitted Signals applied.

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.The sidebands of the carrier wave frequency that occur are wider, depending on how the pulses last shorter and thus become narrower, so that the minimum duration of each pulse available to the transmitter in question standing maximum bandwidth is limited.

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.On the recipient's side, where the sent out in the manner described above A series of impulses, accompanied by a disturbance level, arrives this signal be passed over a threshold of a suitable height, so d @ aB only the over the Disruption level outrageliden vertices of the received impulses pass. You then came to the recipient let each of these partings produce the same, previously determined effect, such as H. the discharge of a capacitor, each time turning on the same Voltage is charged. The added over a certain time element in the receiver The effect is then the number of In received during this time element Ipulse (pulse repetition frequency) dependent, but almost independent of their Aniplitude, content and form. It is of course desirable to increase the passband of such a 1? ml> catcher to match the bandwidth of the transmitter.

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.In such a receiver this is done in the manner described above transmitted signal faithfully reproduced and interference whose amplitude is less than the threshold value applied in the receiver are practically not disruptive.

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.But also a normal receiver set up for amplitude modulation reproduces the signal without further ado, since the rectified voltage also then in each instant the instantaneous pulse repetition frequency is proportional is. The transmission range of the device does not need to be larger for this mode of reception than corresponds to the highest listening frequency that can be received.

Da auch die Störungen gleichgerichtet werden. ergibt diese Empfangsweise natürlich nicht die obenerwähnte Störungsfreiheit.Since the disturbances are also rectified. results in this mode of reception of course not the freedom from interference mentioned above.

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.In order to use the receiver that is particularly suitable for receiving impulses Always being able to place the threshold value above the disturbance level with certainty without To run the risk that the impulses do not or insufficiently protrude beyond it, is it beneficial; to make the amplitude of the impulses as large as possible, what at given transmitter power and with a given pulse repetition frequency one as possible means short duration for each pulse. There, as mentioned above, the minimum times is limited by the available bandwidth of the transmitter, is the maximum amplitude the impulses for a given transmitter are thus also determined. The mean pulse repetition frequency, d. H. the pulse repetition frequencies7 in the absence of a modulating Signals, when used for telephony, must be available above the al; ustisclien to be transmitted Range, e.g. B. at 60,000 Hz, so with the modulation, in which the instantly. Pulse repetition frequency changes, the latter stc ts above the acoustic Area lies. With -maximum modulation, the current pulse repetition frequency in the above-mentioned case e.g. B. quiet about; Io ooo Hz. Will be a much bigger one If a change or a larger stroke is required, the mean pulse repetition frequency is to choose accordingly higher.

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.In determining this hell, the following considerations may apply. The maximum permissible pulse repetition frequency can be half the permissible bandwidth be assimilated. The lowest permissible pulse repetition frequency depends depends on the highest acoustic frequency to be transmitted and must at least by a few kilohertz.

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.However, one cannot simply say that the one in the middle the most favorable middle frequency lying between the above-mentioned two limit values Pulse repetition frequency is: Because this value includes the highest achievable Frequency deviation, thus the greatest modulation depth, which in itself for interference suppression is favorable, but on the other hand, with a somewhat lower mean pulse repetition frequency, with the modulation depth, therefore, something would be sacrificed with the same transmitter energy Pulses of larger amplitude are obtained, which in itself for interference suppression is also cheap. So there is a compromise to strive for, with yours for everyone individual case the type of disturbances to be feared co-determining for the question is whether either the modulation frequency or the amplitude of the pulses is decisive is.

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.In the receiving device set up according to the invention, the pulses of constant duration modulated carrier wave oscillations, if necessary after Amplification, passed through a threshold device, which only those impulses passes, the amplitude of which exceeds a certain Xlinimumwert, and then rectified.

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.The order of precedence of the last two measures is arbitrary, and it is even possible in a simple manner to make them coincide in that An additional bias voltage is applied to the detector tube.

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.The rectified signal is then one of the energy content of the Pulses are supplied to the integrating device, the instantaneous output current of which changes only with the repetition frequency of the impulses. After proper Filtering will then get the desired signal.

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.An embodiment of a system according to the invention is as Block diagram shown in the drawing, in which Figs. represent the recipient.

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.In Fig. I, I denotes a vibration generator, the middle of which Frequency of 60 kHz with a maximum compensation of q: 0 kHz through the fully 2 incoming low frequency currents is modulated. 2 can be a microphone, pickup or the like.

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).The frequency-modulated in this way, sinusoidal oscillations are passed over a threshold device 3, which lets through a peak in the period. It makes no difference whether this parting is the positive or the negative part. These vertices are fed to a device d which converts the vertices into rather sharp pulses. Such a device can, for. B. in the known `` '' ice consist of a capacitor that discharges when passing each vertex in a discharge, the size of which is constant within the frequency range used (see e.g. Review of Scientific Instruments, February 1935, p. 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.The carrier wave oscillations generated by a listening frequency generator 6 with a frequency of e.g. B. 43 MHz are amplified by the 5 in a device Pulses modulated and emitted by a + antenna 7.

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.Above each of the blocks i, 3, 4, 5 and 6 is a graphic representation which gives a rough picture of the history of the delivered by the block in question Currents there.

Die Bandbreite des ausgesandten Frequenzspektrums kann z. B. 3oo bis 4oo kHz betragen.The bandwidth of the transmitted frequency spectrum can, for. B. 3oo to 4oo kHz.

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.In the receiver shown in Fig. 2, the from an antenna 8 captured vibrations after they passed a high frequency amplifier 9 have, in a mixer stage io in medium frequency oscillations, z. B. with a frequency of about 2 MHz. They are amplified in i i and rectified in detector i2, which also serves as a threshold device and only lets through those impulses whose amplitude exceeds a certain minimum value.

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.The impulses created after rectification, whose. Course the over pulses indicated at blocks 4 and 5 in Fig. i become a device 13 supplied, the instantaneous output current of which varies with the repetition frequency the momentum changes. As such, a so-called pulse renewer can do the same Kind of how the device 4 in Fig. I can be used. This pulse renewer delivers for each of the received impulses a renewed impulse, its form, content and amplitude are independent of the received pulses. The output current of the Device 13 then delivers the desired transmitted signal, which via a Pulse repetition frequency suppressing filter 1.4, if necessary after amplification, a consumption device, e.g. B. a loudspeaker can be fed.

Das System gemäß der Erfindung schafft, ebenso wie die bekannte Frequenzmodulation, eine größere Störungsfreiheit als Amplitudenmodulation. Diese Störungsfreiheit nimmt mit der Breite zu.The system according to the invention creates, like the known frequency modulation, greater freedom from interference than amplitude modulation. This freedom from interference takes with the width too.

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.It also offers some additional features compared to frequency modulation Advantages. The above-mentioned freedom from interference disappears with frequency modulation as amplitude modulation. These are approximately the same intensity; this is now this is also the case with the system according to the invention, but there is the signal amplitude With the same mean energy here is relatively higher, only one can proportionally stronger disturbance have a disturbing effect.

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.In addition, with normal frequency modulation, the bandwidth increases also the absolute value of the interference voltage in those preceding the rectifier Circle so that this interference voltage is more like the signal. this does not need to be the case with the system according to the invention, since one increases with increasing Bandwidth also with sharper, i. H. relatively narrower and higher impulses can work. It is possible to do this up to a greater distance from a transmitter take advantage of the benefits associated with a wide frequency band.

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.As already mentioned, it is also possible to send messages from a transmitter according to the invention emitted signals with the help of a normal, for amplitude modulation set up device to receive.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. System zum Übertragen von Telephoniesignalen mittels modulierter Trägerwellenschwingungen, bei dem die Trägerwellenschwingung durch Impulse gleichbleibender Dauer moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig Mittel vorgesehen sind, durch welche die Wiederholungsfrequenz der Impulse in Abhängigkeit von der Amplitude der zu übertragenden Signale geändert wird, während empfangsseitig die empfangenen Impulse über eine Schwellenvorrichtung, die lediglich diejenigen Impulse durchläßt, deren Amplitude einen bestimmten Minimumwert übersteigt, einer den Energieinhalt der Impulse integrierenden Vorrichtung zugeführt werden, deren augenblicklicher Ausgangsstrom sich mit der augenblicklichen Wiederholungsfrequenz der Impulse ändert. 2. Sender für ein System nach Anspruch i zum Übertragen vorm Telephoniesignalen mittels modulierter Trägerwellenschwingungen, bei dem die Trägerwellenschwingung durch Impulse gleichbleibender Dauer moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind. durch welche die Wiederholungsfrequenz der Impulse in Abhängigkeit von der Amplitude der zu übertragenden Signale geändert wird. 3. Empfänger für ein System nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Impulse über eine Schwellenvorrichtung, die lediglich diejenigen Impulse durchläßt, deren Amplitude einen bestimmten Minimumwert übersteigt, einer den Energieinhalt der Impulse integrierenden Vorrichtung zugeführt werden, deren augenblicklicher Ausgangsstrom sich mit der augenblicklichen Wiederholungsfrequenz der Impulse ändert. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 647 468; französische Patentschriften Nr.833929, 852 193, Zusatzpatentschrift Nr. 49 159; britische Patentschriften Nr. 472 352, 509 820; USA.-Patentschriften Nr. I 6o8 527, I 848 839, 2 o61 734, 2 248 793, 2 272 070; schweizerische Patentschrift Nr. 23q.677; Zeitschrift »Electrical Communication.«; Bd.22, 1944, Nr. PATENT CLAIMS: i. System for the transmission of telephony signals by means of modulated carrier wave oscillations, in which the carrier wave oscillation is modulated by pulses of constant duration, characterized in that means are provided on the transmitter side by which the repetition frequency of the pulses is changed as a function of the amplitude of the signals to be transmitted, while the receive side the received pulses via a threshold device which only passes those pulses whose amplitude exceeds a certain minimum value, a device integrating the energy content of the pulses, the instantaneous output current of which changes with the instantaneous repetition frequency of the pulses. 2. Transmitter for a system according to claim i for transmitting before telephony signals by means of modulated carrier wave oscillations, in which the carrier wave oscillation is modulated by pulses of constant duration, characterized in that means are provided. by which the repetition frequency of the pulses is changed depending on the amplitude of the signals to be transmitted. 3. Receiver for a system according to claim i, characterized in that the received pulses are fed to a device integrating the energy content of the pulses, the instantaneous output current of which is at the same time via a threshold device which only lets through those pulses whose amplitude exceeds a certain minimum value instantaneous repetition frequency of the pulses changes. Cited publications: German Patent No. 647 468; French patents nos. 833929, 852 193, additional patent nos. 49 159; British Patent Nos. 472 352, 509 820; . USA. Patent Nos 6o8 I 527, I 848 839, 2 734 o61, 2,248,793, 2,272,070; Swiss Patent No. 23q.677; Magazine "Electrical Communication."; Vol. 22, 1944, No. 2, S. 9i192.2, pp. 9i192.