Einrichtung zur Frequenzumsetzung bei Relais-Stationen mit konstantem Frequenzverhältnis. Bei der Nachrichtenübermittlung mit sehr kurzen Radiowellen werden mit Rücksicht auf die begrenzten Ausbreitungsverhältnisse oft. Relaisstationen verwendet, mit welchen die Hochfrequenzschwingungen empfangen und mit veränderter Frequenz wieder ausgesandt. werden.
Zu dieser Frequenzumsetzung wer den die Schwingungen in solchen Relais stationen mindestens einmal mit einer Hilfs schwingung überlagert, wobei die Summen- oder Differenzfrequenz für die weitere Über- tragung ausgenützt wird. hin Nachteil der üblichen Anordnungen besteht darin, dass diese Hilfsfrequenz mit einem Hilfsoszillator erzeugt werden muss, wobei jede Frequenz änderung dieses Hilfsoszillators zu einer ent sprechenden Frequenzänderung der ausge sandten Schwingung führt.
Bei Relaisüber tragung über mehrere Relaisstationen können durch Unstabilität der Hilfsoszillatoren er hebliche Frequenzschwankungen der am Ende der Relaiskette empfangenen Hochfrequenz signale entstehen. Diesen Schwankungen muss durch entsprechende Bandbreite aller Über- tragungssysteme oder durch geeignete auto matische Frequenznachstimmung Rechnung getragen werden, oder es muss durch beson dere Massnahmen für eine ausreichende Fre- quenzstabilität aller Überlagerungshilfsoszilla- toren gesorgt werden,
so dass Temperatur schwankungen und Änderungen der Betriebs spannungen ohne schädlichen Einfluss bleiben. Alle diese Massnahmen haben eine Verteue rung und zum Teil auch verschiedene tech- nische Nachteile zur Folge. Nach der Erfin dung werden diese Mängel vermieden. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fre- quenzumsetzung bei Relaisstationen für hoch- frequente Schwingungen, bei der das Fre- quenzverhältnis der Eingangsschwingung zur Ausgangsschwingung konstant ist und bei der die Eingangsschwingung mit einer Hilfs schwingung überlagert wird.
Die Erfindung besteht darin, dass ein Modulator vorhanden ist, dem die Eingangsschwingung zugeführt ist, und dass die dem Modulator entnommene frequenzverschobene Schwingung einer Hin tereinanderschaltung eines Zwischenfrequenz verstärkers, eines Amplitudenbegrenzers und mindestens eines Frequenzvervielfachers zu geführt ist, und dass dem Frequenzvervielfacher eine Oberwelle der Zwischenfrequenzschwin- gung entnommen und als Hilfsschwingung dem Modulator zugeführt ist,
und dass der Hintereinanderschaltung eine Schwingung, deren Frequenz eine Oberwelle der Zwischen frequenzschwingung ist, derart entnommen und dem Eingang des Senders für die Erzeu gung der Ausgangsschwingung zugeführt ist, dass das Frequenzverhältnis der Eingangs schwingung zur Ausgangsschwingung der Re laisstation ein konstantes Verhältnis zweier von eins verschiedener ganzer Zahlen ist.
Man kennt bereits Anordnungen zur Fre- quenzumsetzung, bei denen die in der Fre quenz umsetzende Schwingung mit einer Hilfsschwingung moduliert wird, welche durch Frequenzvervielfachung der frequenzumge. setzten Schwingung gewonnen wird. Bei die sen bekannten Anordnungen ist die Eingangs frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgangsfrequenz.
Durch die vorgeschlagene Einrichtung ist jedoch die Eingangsfrequenz der Relaisstation nicht mehr ein ganzzahliges Vielfaches zur Ausgangsfrequenz der Relais station, sondern die Eingangsfrequenz ver hält sich zur Ausgangsfrequenz wie zwei von eins verschiedene ganze Zahlen.
In Blockschema Fig.l ist eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.' Die im Empfänger R verstärkte HochfrequenzschwingLmg e1 mit der Frequenz f, wird im Modulator i17 mit der Überlagerungs-Hilfsschwingung e. über lagert, deren Frequenz f 3 ist.
Am Modulator- ausgang erhält man damit die Schwingung e, mit der Differenzfrequenz<I>f 2 = f 1- f 3.</I> Durch Verstärkung dieser Zwischenfrequenzschwin- gung e2 im Zwischenfrequenzverstärker ZF erhält man die Wechselspannung e2' und durch Begrenzung dieser Spannung im Am plitudenbegrenzer<I>B</I> die Schwingung e2", deren Amplitude konstant,
das heisst unab hängig von der Empfangsamplitude ist. Im Frequenzvervielfacher Q wird daraus eine Hochfrequenzspannung e3 gebildet, deren Fre quenz<I>f 3</I> ein ganzzahliges Vielfaches n von<I>f 2</I> ist: f 3 = nf 2. Diese Schwingung wird nun gleichzeitig als überlagerungs-Hilfsspannung benützt.
Es ist somit:<I>f 3 = n</I> (f,-1,) oder
EMI0002.0045
Es ergibt sich somit, dass die Hochfrequenzausgangsspannung e3, welche über den Sender T wieder ausgesandt wird, zur Eingangsspannung e1 in einem konstanten Frequenzverhältnis steht. Dieses Frequenz verhältnis ist also von keiner bei der Relais station selbst erzeugten Hilfsfrequenz abhän gig. Dieses Verhältnis ist ferner ein Ver hältnis ganzer von eins verschiedener Zahlen.
Als Frequenzvervielfacher wird zweckmässig ein selbständig schwingender und durch die Spannung e," synchronisierter Generator ver wendet, welcher ausgeprägte Oberwellen er zeugt. Geeignet hiefür ist eine Maltivibrator- schaltung. Die erwähnte Frequenzumsetzung ist nur stabil, wenn die Frequenz f kleiner ist als f, Die beschriebene Relaisstation ist also vorerst nur brauchbar, wenn die Aus gangsfrequenz kleiner sein soll als die Ein gangsfrequenz.
Um ein beliebiges Frequenz verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangs schwingung erzielen zu können (das heisst, dass das Verhältnis auch grösser als 1 ist), kann eine Anordnung gemäss Blockschema Fig.2 vorgesehen werden. Hier wird mit einem Oberwellenerzeuger als Frequenzv er- vielfacher Q gearbeitet.
In diesem wird ein Frequenzgemisch e4, bestehend aus verschie denen Oberwellen<I>n</I><B>f2,</B><I>2 n f 2 . . .,</I> n1 <I>f 2,</I><B>%J2...</B> der Zwischenfrequenz f 2 erzeugt. Mit dem Bandpassfilter BP. wird aus diesem Frequenz gemisch eine Komponente e. herausgesiebt, deren Frequenz f, der n.-fachen Zwischen frequenz f2 entspricht. Diese Frequenz wird als Hilfsfrequenz dem Modulator D7 zuge führt.
Es ist also
EMI0002.0084
EMI0002.0085
Mit einem weiteren Bandpa.ss- filter BP, kann eine weitere Oberwelle e. aus dem Frequenzgemisch e,, herausgesiebt wer den, deren Frequenz f, ein ganzzahliges Viel faches n1 der Grundfrequenz f 2 ist. Es ist also<I>f</I> E <I>-- n, f 2 =</I> n1 (f 1- f ,) .
Durch geeig nete Wahl der Oberwellenv erhältnisse n1 und n2 kann also auch eine Ausgangsfrequenz
EMI0002.0103
erzielt werden, die grösser ist als die Empfangs frequenz f,.
Bei der praktischen Durchführung können natürlich an Stelle des Oberwellenerzeugers in Verbindung mit den Bandpassfiltern <I>BP"</I> BP2 auch getrennte Frequenzvervielfacher mit ungleichem Vervielfachungsverhältnis vorge sehen werden.
Die gezeigten Anordnungen eignen sich besonders für die Relaisübertragung von Ire quenzmodulierten Schwingungen. Durch den Amplitudenbegrenzer B werden die Zwi- schenfrequenzschwingungen unabhängig von Schwankungen der Empfangsamplitude auf konstanten Pegel gebracht, und damit wird auch eine konstante Amplitude der Ausgangs- schwingungen e.; bzw. e, erreicht.
Da für die Frequenz der Ausgangsschwingung gegenüber der Frequenz der Eingangsschwingung für jeden Zeitmoment das erwähnte Frequenzver- hältnis gilt, so ist dieses Verhältnis auch gültig für Änderungen der Ausgangsfrequenz, welche durch entsprechende Änderungen der Ein gangsfrequenz verursacht sind. Der Frequenz hub von frequenzmodulierten Schwingungen wird bei der Relaisstation entsprechend dem Frequenzumsetzungsverhältnis geändert. Da in der praktischen Durchführung die Sende frequenz von der Empfangsfrequenz gewöhn lich nur wenig abweicht, ist die Frequenzhub- änderung entsprechend klein und ohne prak tische Bedeutung.
Wenn es sich bei den übertragenen Schwin gungen um eine amplitudenmodulierte Hoch frequenz handelt, so darf im Hauptübertra- gungskanal naturgemäss keine Amplituden begrenzung vorgesehen werden. Für diesen Betriebsfall ist beispielsweise eine Ausfüh rung gemäss Fig. 3 vorgesehen.
Eine erste Überlagerung erfolgt hier wieder im Modulator hl" wobei die Überlagerungshilfsspannung e.; wie bei Fig. 1 durch Verstärkung der Modu- latorausgangsspannung im Verstärker ZF und Amplitudenbegrenzung im Begrenzer B und Frequenzvervielfachung im Frequenzver- vielfacher Q,
aus der Zwischenfrequenzspan- nung e1 gewonnen wird. Die am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers vorhandene Spannung e2 ist nun nicht amplituden- begrenzt, so dass amplitudenmodulierte Schwingungen unverzerrt übertragen werden.
Die Frequenz f n dieser Spannung ergibt sich zu:
EMI0003.0038
n.; ist dabei der Vervielfachungsfaktor von Q @. Eine weitere Überlagerung erfolgt in einem weiteren Modulator DL, mit der Überlage- rungs-Hilfsspannung e7. Die Hilfsspannung e,
ist durch Frequenzvervielfaehung aus der verstärkten und amplitudenbegrenzten Zwi- schenfrequenzspannung e_" mit dem Verviel- facher Q4, dessen Vervielfachungsfaktor n, ist, gewonnen. Die Frequenz der Spannung e 7 ist <I>f 7 =</I> n4 <I>f</I> s. Im Ausgang des Modulators JH, wird eine Spannung e8 entnommen.
Die Fre quenz dieser Spannung ist, falls die Summen frequenzen des Modulators 41., entnommen wird,
EMI0003.0062
Man kann JL= natürlich auch die Differenz frequenzen f,-f,., entnehmen, wobei man für die Ausgangsfrequenz
EMI0003.0066
erhält.
Da der Amplitudenbegrenzer B nicht im Hauptübertragungskreis, sondern nur im Übertragungskreis der Überlagerungshilfsfre- quenzen liegt, sind wohl die Überlagerungs- Hilfsfrequenzen auf konstante Amplituden gebracht, während die Amplituden der ampli- tudenmodulierten Spannungen e1, e2, <I><U>e"',</U></I> ea im Hauptübertragungskreis erhalten bleiben,
so dass die Amplitudenmodulation durch die Fre- quenzumsetzung nicht unterdrückt wird und die Übertragung unverzerrt bleibt.
An Stelle der getrennten Vervielfacher Q und Q, in Fig. 3 kann natürlich auch ein gemeinsamer Oberwellenerzeuger in Verbin dung mit zwei Bandfiltern verwendet werden.
Ein Schaltungsbeispiel, welches dem Block schema Fig.1 entspricht, ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt. Zur Überlagerung in 1I ist dabei eine Diode V1_ vorgesehen.
Die Fre- quenzvervielfachung in Q erfolgt mit einer übersteuerten Triode V". Als Amplit.uden- begrenzer B dient eine Mehrgitterröhre Vl;, deren oberer und unterer Kennlinienknick zur Begrenzung der Zwischenfrequenzspan- nun" e.." ausgenützt wird.
Es sind unter Beibehaltung des Erfin dungsgedankens auch Relaisstationen mit mehrfacher Frequenzumsetzung ein und der selben Empfangsfrequenz möglich, wobei die verschiedenen Überlagerungshilfsfrequenzen wieder durch Frequenzvervielfachung der Zwi schenfrequenz gewonnen werden.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnungen besteht darin, dass die Fre- quenzänderungender Zwischenfrequenzschwin- gung ew bedeutend kleiner sind als die Fre- quenzänderungen der Empfangsschwingung e,. Aus diesem Grunde ist auch der Frequenz hub dieser Zwischenfrequenzschwingung be deutend kleiner als der Frequenzhub der emp fangenen und der ausgesandten Schwingun gen,
wenn es sich -nun frequenzmodulierte Schwingungen handelt. Man kann somit Zwi- schenfrequenzverstärker mit verhältnismässig kleiner Bandbreite vorsehen, so dass Störein flüsse, die nicht in den Durchlassbereich des Zwischenfrequenzverstärkers fallen, unter drückt werden. Dies führt zu einer erheb lichen Verminderung der durch Rauschen usw. bedingten Störung der übertragenen Signale, was namentlich bei Relaisketten mit mehreren Relaisstationen vorteilhaft ins Ge wicht fällt.
Als Frequenzvervielfacher kann auch eine Verstärkerröhrenanordnung ver wendet werden, wobei die Vorspannungen in den Röhren so gewählt sind, dass die Aus steuerung auf dem krummlinigen Teil der Charakteristik erfolgt. Die dabei entstehen den Oberwellen werden mittels Bandfilter, deren Frequenzdurchlass den gewünschten Oberwellen entspricht, ausgefiltert.