-
Mehrfachträgerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem Zusatz zum
Patent 699 830
Zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten über eine
Leitung sind bereits eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden, die sich der Trägerfrequenzen
bedienen. Um eine möglichst große Ausnutzung zu gewährleisten, wird im allgemeinen
die Trägerfrequenz selbst sowie ein Seitenband unterdrückt und nur das andere zur
Übertragung verwendet.
-
Für den praktischen Aufbau derartiger Mehrfachträgerfrequenzsysteme
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die einzelnen Nachrichten nicht sofort
mit dem gewünschten Träger zu modulieren, da der Aufwand bei den Siebmitteln zur
Unterdrückung des zweiten Seitenbandes bei höheren Frequenzen nicht mehr tragbar
ist bzw. die Siebmittel nicht mehr realisierbar sind, selbst wenn, was allgemein
üblich ist, die Trägerfrequenz im Modulator durch symmetrischen Aufbau unterdrückt
ist. Aus diesem Grunde ist es bekanntgeworden, eine zweimalige Modulation auf jedem
Amt zu verwenden, indem man die Nachrichten, die zunächst auf das gewünschte Maß
beschränkt-worden sind, durch eine Vommodulation in einen bestimmten Bereich anhebt,
dann filtert und nunmehr das verbleibende Seitenband dem zweiten Modulator zuführt,
der die Verlagerung an die für die Übertragung vorgesehene Stelle des Frequenzbandes
bewirkt. Um auch jetzt wieder das zweite Seitenband zu entfernen, waren nochmals
Bandfilter für jeden Kanal notwendig.
-
Eine Ersparnis an Filterelementen wird bei derartigen Systemen in
bekannter Weise dadurch erreicht, daß nach der zweiten Modulation bzw. vor der ersten
Demodulation Gruppen gebildet werden, die mehrere Nachrichtenbänder enthalten und
mit einem gemeinsamen Selektionsmittel erfaßt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Systems ist in der Fig. i schematisch
gezeigt. Drei Teilnehmer T1 bis T3 sind zu einer Gruppe zusammengefaßt. Von den
Teilnehmerstationen aus werden die ,ausgesandten Nachrichtenbänder nach oben durch.
die Tiefpässe TPi bis TP3 begrenzt und nunmehr den Modulationseinrirhtungen zugeführt.
Das Nachrichtenband, das von 3oo bis 27oo Hz ,reicht, belege eine Betriebsbandbreite
von a = 3 kHz. Die Modulatomen Mii bis M13 heben das Nachrichtenband um einen bestimmten
Betrag c an,
der vorzugsweise in einem ganzzahligen Verhältnis zur
Breite a steht, so daß tt. a = c ist, wenn n der genannte Zahlenfaktor ist.
In dem Ausführungsbeispiel werden die Trägerfrequenzen sämtlich aus dem Generator
.G durch Vervielfacher gewonnen. Zur Erzielung" des Frequenzhubes c diene der VervielfaeherVI,
doch kann beispielsweise auch der Generator selbst diese Frequenz haben.
-
Zur Aussiebung des einen Seitenbandes dienen die nachgeschalteten
Bandfilter BF, bis BF3, an deren Ausgang also jedes Band, das beispielsweise als
oberes Seitenband gewählt sei, den Frequenzraum c bis c -j-- a be-
legt.
In diesen Bandfiltern mul3 eine scharfe Selektion stattfinden zur Trennung der einzelnen
Bänder. Ausgewählt wird das Band c -i-- 3oo bis c -r a -- 3oo bei den obigen Zahlen.
Nunmehr erfolgt die zweite Modulation in den Modulatoren l1121 bis A.3. Diese
Trägerfrequenzen werden vorzugsweise aus demselben Generator G genommen, dem die
ersten Trägerfrequenzen entstammten. Zur Vervielfachung dienen die StufenV2 bis
V,1. Die bei der zweiten Modulation entstehenden Nutzseitenbänder werden durch das
gemeinsame'Gruppenfilter GF erfaßt. Die einzelnen Gruppen können einzeln oder getrennt
auf Verstärker Vsi und die Leitung gegeben werden.
-
An Hand der Fig.2 soll nun die Verlagerung und die Zusammenfassung
in Gruppen näher erläutert werden. Hierzu diene ein Zahlenbeispiel, das sich an
die obigen Verhältnisse anschließt. Die Trägerfrequenz T, ist c = 2a=
6 kHz. Das obere Seitenband, das durch die Bandfilter ausgesiebt wird, liegt demnach
von 6 bis 9 kHz. Drei verschiedene Trägerfrequenzen T21 bis T23 der zweiten
Modulationsstufe liegen bei den Frequenzen 27, 30 und 33 kHz. In der Fig.
2 sind sie durch Pfeile angedeutet und der Deutlichkeit halber untereinander gezeichnet.
Wesentlich ist, daß die Nachrichtenbänder nun diesem Träger nicht unmittelbar benachbart
sind, sondern daß durch die in Fig. i dargestellte bekannte Vormodulation in den
Modulatoren lYhl, 1Y112, l1113 eine Abspreizung erreicht ist. Bei den genannten
Zahlern der erster, Modulation (Vormodulation) liegen demnach die dem Träger T21
zugeordneten Bänder 12 kHz voneinander entfernt, also von 18 bis 21 und 33 bis 36
kHz.
-
Die gleichen Beziehungen gelten für die Träger T22 und T23, die bei
dem gewählten Ausführungsbeispiel derselben Gruppe angehören sollen. Das Gruppenfilter
GF, das nun die Ausscheidung der zweiten Seitenbänder bewirkt, ist in Fig. 2 durch
die Kurve B angedeutet, die den schematischen Verlauf einer Dämpfungskurve angeben
soll. Das Gruppenfilter kann ein Bandfilter sein, doch ist ohne weiteres ersichtlich,
daß es nicht erforderlich ist, dieses Selektionsmittel als Bandfilter auszubilden,
es genügt vielmehr ein Hochpaß, der etwa bei der im Beispiel gewählten Frequenz
.o kHz seine Grenzfrequenz hat.
-
,pies ist in Fig.3 näher dargestellt. Hier igt das interessierende
Frequenzgebiet der Fig.2 nochmals herausgeschnitten und die lückenlose Belegung
mit Betriebsbändern aufgezeigt. Die drei mit ausgezogenen Linien dargestellten Nachrichtenbänder
zwischen 33 bis 4.2 kHz sind die der obigen Gruppe und werden von ihren anderen
Seitenbändern durch die Hochpaßkurve B getrennt. Verwendet man statt dessen ein
Bandfilter, so wird sich der strichpunktierte Verlauf ergeben, der insbesondere
bezüglich der Demodulati<m in einigen Fällen von Vorteil sein kann.
-
Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß durch die bekannte gruppenweise
Zusammenfassung der nach der zweiten Modulation entstehenden Seitenbänder eine erhebliche
Ersparnis an Schaltelementen erzielt werden kann. Ferner bedingt jedes Filterelement
außer seinem Materialaufwand noch eine große Abgleicharbeit, abgesehen von der durch
die geringere Elementenzahl bedingten Raumersparnis. Bei dem gewählten Beispiel
werden 66t>,'o der Filter der zweiten Modulationsstufe eingespart. Für den praktischen
Aufbau der Gruppenselektionsmittel ist es von Bedeutung, welche Lücke zwischen dem
höchsten unteren Seitenband und dem niedrigsten oberen Seitenband der Gruppe frei
gelassen ist. Die Breite der Lücke wird auch von der Höhe der Frequenzen abhängen,
da es, je höher die Frequenz ist, um so schwerer wird, den Bauelementen eine genügende
zeitliche Konstanz zu geben. In dem Beispiel der Fig.2 beträgt die Lücke, die identisch
mit dem Trägerabstand T2, bis T23 ist, c=n.a=6kHz.
-
Die Anordnung ist jedoch nicht auf das Vorhandensein dieser Lücke
beschränkt; es ist vielmehr auch möglich, eine Anordnung zu treffen, wie sie in
Fig. q. dargestellt ist. Hier ist die Lücke nur a kHz, d. h. bei der gleichen Abspreizung
der Seitenbänder von den Trägern, die mit T=, bis T21 bezeichnet sind, ist jetzt
ein weiterer Kanal in der Gruppe untergebracht. Es ist aus dem eingezeichneten Verlauf
der Dämpfungskurve B des Selektionsmittels zu erkennen, daß nunmehr der Anstieg,
der sich zwischen den obengenannten Frequenzgrenzen vollziehen muß, sehr viel steiler
ist. Eine noch größere Annäherung ist praktisch nicht empfehlenswert, da bei Belegung
der Gruppe mit noch einem weiteren Band dieses nicht mehr vollständig ausgesiebt
werden kann und eine Bemessung der Lücke kleiner als eine Kanalbreite zur Folge
hat, daß die Trägerfrequenzen dann nicht mehr
Harmonische einer
Grundfrequenz sein können. Allgemein läßt sich für den Aufbau der Gruppen etwa das
nachstehende Schema ,angeben. Die Zahl der m einer Gruppe zusammengefaßten Bänder
beträgt bei einer Lücke von der Breite eines Frequenzbandes'. (1t + 2) # a, bei
der doppelten Lückenbreite (tz -1-- z) # a, bei der dreifachen it # a. Bei der Abspreizung
et #
a folgt also:
| Abspreizung iza a a 3 a q. a |
| Gruppe n a 2 a 3 a 4 a |
| (n + z) a 3 a 4 a 5 a |
| (n+2)a 4a 5a 6a |
Im Hauptpatent ist nun ein mehrfachträgerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem
behandelt, bei dem zur Nachrichtenübertragung nur je ein vollständiges Seitenband
benutzt wird, während die Trägerfrequenz und das andere Seitenband ganz oder teilweise
unterdrückt sind. Die trägerfrequenten Nachrichtenkanäle sollen nach diesem Patent
abwechselnd durch ein oberes und ein unteres Seitenband gebildet sein, die paarweise
so zusammengefaßt sind, daß der untere Kanal das obere Seitenband der unteren Trägerfrequenz
und der obere Kanal das untere Seitenband der oberen Trägerfrequenz des Kanalpaares
ist. Die paarweise Zusammenfassung erfolgt dabei insbesondere durch ein gemeinsames
Bandfilter. Sie kann dem Hauptpatent zufolge mit Vorteil auch bei mit Mehrfachmodulation
arbeitenden trägerfrequenten Nachrichtensystemen Anwendung finden.
-
Die Erfindung sieht nun in Anwendung der durch das Hauptpatent gegebenen
Prinzipien auf die eingangs behandelten Mehr£achmodulationssysteme, die eine gruppenweise
Zusammenfassung mehrerer Nachrichtenbänder nach der zweiten Modulation bzw. vor
der ersten Demodulation zeigen, vor, eine paarweise Zusammenfassung von Kanalgruppen
vorzunehmen, und zwar derart, daß die untere Gruppe des Gruppenpaares aus oberen
Seitenbändern von unteren Trägerfrequenzen und die obere Gruppe aus unteren Seitenbändern
von oberen Trägerfrequenzen besteht. Es werden also nicht wie beim Hauptpatent ein
Seitenband bzw. mehrere aneinandergereihte Seitenbänder durch eine Trägerfrequenz
in die betreffende Lage des Frequenzspektrums verschoben, sondern jedes Teilband
wird durch eine andere Trägerfrequenz in die jeweilige Lage der Frequenzgruppe verschoben.
Das bedeutet demnach, daß man bei Betrachtung des gehildeten Kanalpaares nicht mehr
eine untere Trägerfrequenz und eine obere Trägerfrequenz, sondern mehrere untere
Trägerfrequenzen und mehrere obere Trägerfrequenzen hat.
-
Dadurch, daß zwei .aneinandergrenzende Gruppen, von denen jede die
gleiche gegebene Anzahl der Kanäle wie beim bekannten "Beispiel aufweist, derart
zu einer Gruppe vereinigt werden, daß die.untere Teilgruppe nur obere und die obere
Teilgruppe nur untere Seitenbänder umfaßt, wird erreicht, daß bei gleicher Ausnutzung
des zur Verfügung stehenden Frequenzbereiches der Filteraufwand niedriger wird,
da ja die Abstände zwischen den Gruppenpaaren größer gemacht "verden können, oder
daß sich bei gleichem Aufwand für die Filtermittel eine bessere Ausnutzung des Frequenzbereiches
ergibt. Weiter wird dabei auch nur die halbe Anzahl an Leitungsfiltern erforderlich.
Es ergeben sich also für die mit gruppenweiser Zusammenfassung mehrerer Nachrichtenbänder
arbeitenden Systeme die gleichen Vorteile, wie sie im Hauptpatent allgemein angegeben
sind.
-
Ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der Erfindung zeigt die
Fig.5. Hier stellen, wieder der Deutlichkeit halber untereinander gezeigt, die Träger
Tal bis Ta," die eine Gruppe dar, während die Träger der nächsten Gruppe
Tb, bis Tb3 sind. Für die Bänder der Gruppe a des Beispiels seien die Frequenzen
8 r bis go kHz belegt, woran sich die Bänder der b-Gruppe reihen, die aber jetzt
die unteren Seitenbänder sind. Hierdurch ist also eine Ersparnis an Filterelementen
möglich. Die schematisch am linken und rechten Rande der Zeichnung dargestellten
unteren Seitenbänder der Gruppe a und oberen Seitenbänder der Gruppe b werden durch
-ein Gruppenbandfilter, dessen Dämpfungskurve durch B veranschaulicht ist, entfernt.
Man erhält jetzt mit einem Filter in dem Beispiel sechs Kanäle frei von ihren unerwünschten
Seitenbändern.
-
Die eingangs angegebenen Regeln für die Bemessung der Lücke für den
Dämpfungsanstieg der Filter sowie für die Breite der Abspreizung gelten sinngemäß
ebenfalls für den Aufbau eines Systems gemäß der Erfindung. Man erhält hierbei die
doppelte Zahl von Kanälen. Statt zwei Modulationsstufen können auch mehrere vorhanden
sein, wobei sich unter sinngemäßer Anwendung ebenfalls die geschilderten Ersparnisse
erzielen lassen.