Anlage zur Übertragung von Signalen. In Übertragungsanlagen, in denen die Übertragung über Kabel durchgeführt wird, ist es wünschenswert, innnerhalb eines gege benen Frequenzbandes eine möglichst grosse Anzahl von Übertragungskanälen unterzu bringen.
Um dieses gewünschte Ziel zu erreichen sind Schmalbandfilter notwendig; solche Fil ter müssen ein schmales Frequenzband durch lassen, besonders bei den im Bereich der höheren Frequenzen liegenden Frequenzka- nälen. Diese letztere Bedingung setzt genaue Abstimmung der Elemente und sehr kleine Verlustwinkel voraus und hat die bekannten damit verbundenen Schwierigkeiten zur Folge.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Frequenz bereich dargestellt, wie er bei den Morristown- Experimenten gebraucht wurde (siehe Bell System Technical Journal für Juli 1933). Mit einem gegenseitigen Abstand der Träger wellen von 4000 Perioden wird ein Sprech frequenzband von 2500 Perioden pro Kanal übermittelt, wobei sich das Sprechfrequenz band von 250 bis 2750 Perioden erstreckt.
Wird die theoretische Bandbreite des Filters zu 2700 Perioden angenommen, so bleibt ein Abstand von 1300 Perioden zwischen den durchgelassenen Bändern (welcher Wert we niger als 50 % des durchgelassenen Übertra gungsbandes ausmacht) ; innerhalb dieses Ab standes sollte die Dämpfung ungefähr 7 Ne- per ausmachen, vorausgesetzt dass die von einem benachbarten Kanal übertragenen Ge räusche innerhalb vernünftiger Grenzen ge halten werden sollen.
Der Ausdruck "Übersprechen" ist in die sem Zusammenhang nicht angebracht, da das daraus entstehende Geräusch nicht entziffert werden kann.
Erfindungsgemäss sind die Signale da durch paarweise zusammengefasst, dass jedem Signalpaar eine Frequenztransponierungsein- richtung so zugeordnet ist, dass nach der Transponierung die Signalbereiche eine solche Lage im Frequenzbereich des Übertragungs mittels haben, dass sie als Kanalpaar neben einander liegen, wobei die obern Modulations- frequenzen der Signale eines jeden Paares im Frequenzbereich einander zugekehrt sind.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die zu den zwei Kanälen eines Paares gehörenden Trägerfrequenzen nahe an den Grenzen der Frequenzbänder liegen, die durch dieses Kanalpaar gehen müssen.
In der Praxis ist es speziell vorteilhaft, die nicht gebrauchten Signal-Seitenbänder in den nicht gebrauchten Teilen des Frequenz bereiches des Übertragungsmittels unterzu bringen, indem man diese Frequenzbereiche genügend breit wählt. Die Erfindung ermög licht eine solche Verteilung der Signalseiten bänder dank der doppelten Breite der durch gelassenen und der nicht. durchgelassenen Frequenzbereichteile. ohne dass eine Verklei nerung des nutzbaren Anteils des Frequenz bereiches eintritt.
Auf der Empfängerseite werden vorteil haft die zwei Seitenbänder eines Paares durch zwei getrennte Demodulatoren geschickt, wo bei der eine derselben mit der einen, der an dere mit der andern der zwei Trägerfrequen zen beschickt wird.
Wird darauf geachtet, dass die Träger frequenz jedes Kanals genügend stark ist im Vergleich mit der möglicherweise von der Trägerfrequenz des andern Kanals herrühren den Beeinflussung, so kann ein nach dem Demodulator angeordnetes Niederfrequenz- filter dazu gebraucht. werden, die unerwünsch ten Frequenzen aufzuhalten.
Auf diese Weise kommt man für eine gegebene Anzahl von Kanälen mit nur der Hälfte der sonst bei andern bekannten Sy stemen benötigten Filter aus; zudem verein facht sich die Konstruktion der Filter, wie unten erklärt wird.
Die Erfindung kann auch auf Anlagen angewendet werden, in denen die Modulation und Demodulation in zwei Stufen nach Art eines Superheterodyne Empfängers durchge führt wird. In diesem Fall besteht der gemeinsame Übertragungskreis für die zwei Kanäle eines Paares aus einem Hilfsmodulator und einem zu dessen Eingangskreis gehörenden Band filter, wobei der Hilfsmodulator die dem Filter zugeführten Seitenbänder auf die ge wünschten Bereichsteile des Frequenzberei ches des Übertragungsmittels überführt.
Die dem Eingangsbandfilter zugeführten Seitenbände werden von zwei Modulatoren gewonnen, von denen jeder mit einem der niederfrequenten Signale und mit örtlich er zeugten Wellen gespeist wird, deren Fre quenzen im obern bezw. untern Bereich des von dem Bandfilter durchgelassenen Fre quenzbandes liegen. Die Trägerfrequenzen und Bandfilter sind für alle Kanalpaare identisch.
In einer Anlage dieser beschriebenen Art kann ein Empfänger verwendet werden, in welchem die vom Übertragungskreis kommen den Ströme über zwei verschiedene Über tragungspfade geleitet %erden, wobei ferner diese letzteren zudem mit einer der zuge hörigen Trägerfrequenzen beschickt sind; jeder dieser Pfade enthält einen Demodu- lator, gefolgt von selektiven Niederfrequenz- Übertragungsmitteln.
Die Erfindung wird im folgenden an hand der in der beiliegenden Zeichnung ver- anschaulichten Ausführungsbeispiele be schrieben.
Fig. 2 veranschaulicht den sich von 0 bis zirka 40000 Perioden erstreckenden Ge samtfrequenzbereich eines Übertragungsmit tels. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind in diesem Bereich neun Signalkanäle unter gebracht, wovon acht paarweise so zusammen gefasst sind, dass die den höchsten übertra genen Signalfrequenzen zugehörigen Grenz werte der zu einem Paar zusammengefassten Kanäle sich praktisch gegenüber liegen, während die den tiefsten übertragenen Signal frequenzen zugehörigen Grenzwerte der Sei tenbänder an die durch den Bandfilterkreis, welcher dem Paar von Seitenbändern zuge ordnet und mit dem Übertragungsmittel ge koppelt ist. abgeschnittenen Frequenzen an- grenzen.
Die Übertragungseigenschaften die ser Filterkreise sind in Fig. 2 schematisch durch die Kurven 1 gezeigt.
Die Pfeile 2 zeigen die Lage der gewähl ten Trägerfrequenzen im Frequenzbereich an. Aus einem Vergleich der Fig. 2 mit Fig.1 geht hervor, dass eine Anlage mit einer An ordnung der Trägerfrequenzen und Seiten bänder nach Fig. 2 verglichen mit schon bekannten Systemen, eine ungefähr 50%ige Ersparnis an Filtern aufweist, indem jedem Kanalpaar ein gemeinsamer Filter zugeord net ist, welcher eine Bandbreite aufweist, die beide durch das Kanalpaar, das heisst zu dem Signalpaar gehörenden, durchgelassenen Bänder umfasst.
Ferner sind die zwischen den Seitenbändern die unterdrückten Fre quenzen umfassenden" Sicherheitsbänder" un gefähr doppelt so breit als bei schon be kannten Systemen; dies gestattet, auch die unterdrückten, nicht zur Übertragung be stimmten Seitenbänder gänzlich in den Be reich der Sicherheitsbänder zu verlegen, wäh rend trotzdem die Ausnützungsmöglichkeit des ganzen Übertragungsfrequenzbereiches erhalten bleibt. Auf diese Weise kann die durch die Bandfilter am Sende- und Emp- fangsende bewirkte Dämpfung zur Unter drückung unerwünschter Übertragung und damit des Übersprechens herangezogen wer den.
Durch den Gebrauch von abgeglichenen Modulatoren können die Trägerfrequenzen mehr oder weniger vollständig unterdrückt werden; die Dämpfung in der Nähe der Gren zen der durchgelassenen Bänder kann eben falls zu dieser Unterdrückung beitragen.
Das Empfängerende einer nach dem Dia gramm in Fig. 2 arbeitenden Anlage kann mit den in Fig. 3 dargestellten Anordnungen ausgestattet werden. Bandfilter 4 wählt die Signalströme von zwei benachbarten Kanälen und sein Auslass ist mit zwei Übertragungs pfaden 5, 6 verbunden, von welchen jeder einen Demodulator 7 bezw. 8 und ein Nieder frequenzfilter 9 bezw. 10 aufweist. In dieser Fig. 3 sind eine Anzahl Bandfilter 4 gezeigt, die mit der Übertragungsleitung 3 verbunden sind.
Diese Bandfilter 4 mögen zum. Beispiel die in Fig. 2 durch die Kurve 1 dargestellten Übertragungseigenschaften aufweisen. Die von diesem Filter durchgelassenen zu einem Paar zusammengefassten Seitenbänder werden auf zwei parallele Übertragungspfade 5 und 6 geführt, von denen jeder wiederum einen De- modulator 7 bezw. 8 enthält.
Von den zwei den beiden Seitenbändern zugeordneten Trä gerfrequenzen wird die eine auf den einen dieser Demodulatoren geleitet, während die andere Trägerfrequenz auf den andern De- modulator geführt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass. die Amplitude dieser Träger fiequenzen genügend gross ist im Vergleich mit dem möglicherweise vom Bandfilter durchgelassenen Anteil der andern Träger frequenz, um das "Übersprechen" auf den kleinstmöglichen Wert zu reduzieren.
Ist diese Erfordernis erfüllt, so kann das über den einen Kanal übertragene Signal vom Demodulator 7 erhalten werden, während das Signal des andern, vom Bandfilter 4 durch gelassenen Kanals vom Demodulator 8 erhal ten wird. Die mit den Ausgangskreisen der Demodulatoren verbundenen Niederfrequenz filter 9, 10 übertragen nur den gewünschten Signalfrequenz-Bereich und unterdrücken alle unerwünschten Frequenzen ausserhalb dieses Bereiches.
Die Wirkungsweise dieser Demo- dulatoren ist in den Fig. 3a bis Fig. 3c gra phisch dargestellt; die Fig. 3a zeigt die von dem Bandfilter 4 durchgelassenen Frequen zen.
Die Fig. 3b zeigt die von dem im Aus gangskreis des Demodulators 7 angeordneten Filters 9 durchgelassenen Signalfrequenzen. Die Fig. 3c zeigt die vom Filter 10 über tragenen Signalfrequenzen. Die Kurven 11 stellen die Arbeitscharakteristiken dieser Fil ter dar.
Die Fig. 4a bis Fig. 4e veranschaulichen im Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Modulation und die Demodula- tion in zwei Stufen ausgeführt sind. ähnlich wie dies im Prinzip in einem Superhetero- dyne-Empfäuger der Fall ist, Wie aus Fig. 4a ersichtlich ist, ist für jeden Kanal ein besonderer erster Modulator vorgesehen.
Um benachbarte Paare von Sei tenbändern zu bilden, werden die vermittels des einen dieser Kanäle, welche solch ein Paar bilden sollen, zu übertragenden Signale in einem ersten Modulator 12 der Frequenz d" aufmoduliert, während die vermittels des andern Kanals zu übertragenden Signale durch den andern ersten Modulator 13 der Frequenz dö aufmoduliert werden.
Jedem Paar von zwei Kanälen sind zwei Modulatoren 12 und 13 und ein Bandfilter mit der Kennlinie 14 zugeordnet, wobei die Frequenzen<I>d"</I> und<I>d"',</I> wie auch die Kenn linien 14 der Bandfilter für sämtliche Paare genau gleich sind. Die Frequenzen d" und dö liegen in der Nähe der Bandgrenze A des in Fig. 4b gezeigten Bandfilters, wobei durch Kurve 14 die Dämpfungskennlinie dieses Fil ters dargestellt ist. Dieses Filter besitzt eine Durchlassbandbreite, welche das schematisch dargestellte Kanalpaar überdeckt.
Ein separater Hilfsmodulator 15 ist für jedes Paar von Kanälen vorgesehen, wobei die Seitenbänder, die von den besagten Band filtern durchgelassen werden, in diesem Mo- dulator einer Hilfsfrequenz d" aufmoduliert werden. Diese Hilfsfrequenz ist für jedes Kanalpaar verschieden.
Die Ausgangskreise der Hilfsmodulatoren sind mit. der Leitung B oder mit andern Über tragungsmitteln verbunden. Als Folge der be schriebenen Anordnung werden die Kanal paare im Frequenzbereich des Übertragungs mittels ihre richtigen relativen Lagen einneh men; die schrittweisen Überlegungen, die zu diesem Ergebnis führen, sind in den Fig. 4a bis Fig. 4c graphisch dargestellt.
Auf der Empfängerseite ist eine Einrich tung 16 vorhanden, die eine mit der Anzahl der Kanalpaare identische Anzahl von Hilfs- demodulatoren aufweist. Diese Hilfsdemodu- latoren versetzen die als Übertragungskanäle dienenden Seitenbandgruppen so, daB jedes innerhalb des durchgelassenen Bandes eines jedem Seitenbandpaare individuell zugeord neten Bandfilters 17 zu liegen kommt. Diese Filter stimmen also in der Zahl mit der Anzahl der Kanalpaare überein.
Nachdem die Seitenbänder jedes Paares mit der Hilfs frequenz d" demoduliert worden sind, werden sie auf den Eingangskreis ihres Bandfilters 17 geleitet (Fig. 4d). Nachher werden die aus dem Ausgangskreis des Filters 17 erhaltenen Ströme in den Demodulatoren 18 und 19 ver mittels den Trägerfrequenzen d" und da' de- moduliert. In den Ausgangskreisen dieser De- modulatoren sind Niederfrequenzfilter ange ordnet;
ihre Kennlinien sind in Fig. 4e durch die Kurven 20 dargestellt und so ausgebildet, dass die Signalfrequenz des einen Kanals vom einen Filter und die Signalfrequenz des an dern Kanals des Kanalpaares vom andern Fil ter erhalten wird. Die Frequenzen<I>d"</I> und<I>d"'</I> werden vorteilhafterweise so gewählt, dass sie über dem zu übermittelnden Frequenzbereiche liegen; das gleiche gilt auch für die Seiten bänder und die Trägerfrequenzen d".
Ist diese Bedingung erfüllt, so sind keine weiteren separaten Filteranordnungen mehr notwendig. Verglichen mit schon bekannten Anordnun gen sei als Vorteil des in den Fig. 4a bis Fig. 4e dargestellten Systems die Tatsache erwähnt, daB, bei dessen Verwendung nur die Hälfte der sonst verwendeten Hilfsmodula- toren und die Hälfte der Hauptträgerfrequen- zen d" benötigt werden.
Dem gegenüber liegt als einziger Nachteil die Notwendigkeit der Verwendung von zwei Hilfsträgerfrequenzen d, und d"' vor.
Da das Verhältnis aus der relativen Stärke der über das Übertragungsmittel emp fangenen Trägerfrequenz und der relativen Stärke des Trägerfrequenzteils der Träger frequenz des benachbarten Kanals den Grad des Übersprechens zwischen den benachbarten Kanälen bestimmt, so ist es wünschenswert,
daB die Filter für die Trägerfrequenzen eine maximale Dämpfung aufweisen. Die Grenz- werte des von dem Filter durchgelassenen Frequenzbandes sollten deshalb so nahe wie nur immer möglich an dem zu übermittelnden Frequenzband liegen, um eine gewisse Dämp fung der Trägerfrequenz zu erzielen. Da zu dem die Frequenzbänder eines jeden Paares derart nebeneinander angeordnet werden, dass die die höheren Harmonischen des Signal bandes enthaltenden .
Bandteile (welche nur eine kleine Energie aufweisen) einander zu liegen, so können diese Bänder einander sehr genähert werden, ohne dass wesentliche Schwierigkeiten im Ausfiltern der Signal frequenzen zu erwarten sind.
Verglichen mit den schon bekannten An ordnungen erhält dadurch das von jedem Fil ter durchgelassene Band ungefähr die dop pelte Breite. Wird für den gleich grossen Frequenzbereich des Übertragungsmittels eine gleiche Anzahl von Kanälen vorgesehen, so bleibt sich der prozentuale Abstand zwischen denselben gleich, mit dem Resultat, dass auch ,die Dämpfung bei gleicher Anzahl der Filter elemente die gleiche bleibt.
Dank der doppelten Bandbreite kann die Abstimmung erleichtert werden, während die zur Berechnung und Konstruktion der Filter erforderlichen Grössen ebenfalls leichter er- mittelt werden können.
Auf der andern Seite kann eine Ersparnis an Filtern (ohne daraus resultierende Ver- luste im dadurch erzielt werden, dass jeder Kanal eines Paares auf ein eigenes Filter geführt wird; in diesem Fall ist das! Durchlassband des Filters das gleiche wie bei der gewöhnlichen Anordnung der Kanäle, mit dem Unterschied aber, dass der grössere Frequenzabstand zwischen neben einanderliegenden Kanalpaaren die von den Banddurchlassfiltern zu erfüllenden Bedin gungen vereinfachen.
Umgekehrt kann bei Verwendung der gleichen Zahl von Filtern wie dies in den schon bekannten Anordnungen der Fall ist, und für eine gleiche Anzahl von Kanälen, an Breite des zur Übertragung benötigten Fre quenzbereiches gespart werden.
Es sei noch erwähnt, dass zwei Sprach kanäle eines Paares auch zu einem einzigen Kanal vereinigt werden können, ohne dass eine Änderung der Filter getroffen werden müsste. Dies ist vorteilhaft, wenn etwa statt Sprache Musik übermittelt werden soll.