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Nachrichtenübertragungssystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenübertragungssystem,
bei dem die Nachricht zwei Hoch.frequemzträgern gleicher Frequenz, die gegeneinander,
vorzugsweise um 90°, in, der Phase verschoben sind, aufmodudiert wird. Dieses übertragungssystem
kann z. B. eine Trägerfre:qu.enzstrecke, eine Funkverbdndung u. dgl. sein.
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Worden beispielsweise -sowie in Fig. 1 gezeigtüber eine Trägerfrequenzstrecke
4 von einem Sender 1 ausgehende, in einem Modulator 2 mit einer Nachricht 3 modulierte
Hochfrequenzwellen übertragen, so zeigen sich bekanntlich am Ausgang 6 der Demodulationsstufe
5 Verzerrungen des dort wiedergewonnenen Nachrichtensignals gegenüber d.em ursprünglichem
Signal. Wären diese Verzerrungen, derart, daß (vgl. Fig. 2) die Phase des Hochfrequenzträgers
am Ausgang des Übertragungsweges 4 mit der Normalphase des dem Übertragungsweg zugeführten.
Hoch.frequenzträgers T übereinstimmt (reine Amplitu.denverzerrungen), so wäre in
an sich bekannter Weise durch lineare Vor- oder Nachentzerrung, vorzugsweise auf
der niederfrequenten Seite, eine Kompensation. der Verzerrungen des Übertragungsweges
4 möglich. In der Praxis zeigt sich aber, daß der Ausgangsträger S mit einer von
der Nachricht abhängigen Zeitfunktion phasenmoduliert ist. Die Spitze des Zeigers
S läuft dabei unter Bildung des Phasenmodulationswinkels p auf der z. B. elliptischen
Ortskurve. Die Darstellung in Fig. 2 gilt für einen Träger, der mit einer Sinusschwingung
amplitudenmoduliert ist, dessen. oberes Seitenband beispielsweise in der Amplitude
geschwächt wird und in der Phase um dem, Winkel y seiner Normallage vorauseilt.
Diese Amplitudenschwächung und Phasenvorauseilung sind die durch den Übertragungsweg
verursachten Verzerrungen. Bei üblicher Demodulation ergibt sich in diesem Fall
das Ausgangssignal S aus der Gleichung
Dieses Ausgangssignal S enthält einen unerwünschten Anteil Q, der als Ouadraturverzerrung
bezeichnet wird. Eine Vorentzerrung eines z. B. in dieser Weise verzerrten Signals
scheitert bei Hochfrequenz-Übertragungssystemen meist an der Unmöglichkeit, Netzwerke
zu bauen, die sowohl in der Dämpfung als auch in der Phase kompensieren. Auch bei
Anwendung anderer Modulationsverfahren, z. B. der Frequenzmodulation, tritt dieses
mit den bisherigen Mitteln nicht zufriedenstellend zu lösende Problem auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Übertragungssystem,
gleichgültig welches Modulationsverfahren angewendet ist, diese Schwierigkeiten
zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß,
ausgehend von einem System der einleitend beschriebenen Art, von den beiden Hochfrequenzträgern
wenigstens einer bezüglich Amplitude und Phase seiner Modulation derart vorentzerrt
ist, daß sich am Ausgang des Übertragungsweges die durch den Übertragungsweg verursachten
artfremden Modulationen wenigstens angenähert kompensieren. Die dann noch eventuell
vorhandenen linearen Verzerrungen (reine Amplitudenverzerrungen) lassen sich in
an sich bekannter Weise ausgleichen, z. B. mittels eines geeigneten Filters.
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Das einleitend beschriebene System, von dem bei der Erfindung ausgegangen
wird, ist an sich aus der USA.-Patentschrift 2 053 014 vorbekannt. Dieses vorbekannte
System hat jedoch nicht den Vorteil des Erfindungsgegenstandes aufzuweisen, und
zwar deshalb, weil bei diesem System lediglich die Aufgabe der Vermeidung einer
Störung anderer Systeme gelöst wird. Das erhellt sich auch daraus, daß die für den
Erfindungsgegenstand so charakteristische Vorentzerrung wenigstens eines der beiden
Träger nicht angewendet wird. Weiterhin wird dieser Sachverhalt auch daraus ersichtlich,
daß bei dem bekannten System beide Träger gegenphasig moduliert werden, damit sich
eine möglichst reine Phasenmodulation ergibt. Die Anwendung der für den Erfindungsgegenstand
so charakteristischen Vorentzerrung eines der beiden Hochfrequenzträger würde somit
bei der bekannten Anordnung gerade das Gegenteil, nämlich eine unsaubere Phasenmodulation,
bewirken.
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Zur Erläuterung der physikalischen Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes
ist in Fig. 3 die Zeigerdarstellung für den Fall gegeben, daß ein mit einer Sinusschwingung
amplitudenmodulierter Hochfrequenzträger mit einem um 90° in der Phase verschobenen
weiteren amplitudenmodulierten Hochfrequenzträger bezüglich der Ouadraturverzerrungen
kompensiert
wird. Der Zeiger des ersten Trägers habe am Eingang
des Übertragungssystems die Normallage 0A. Am Ausgang des Übertragungssystems durchläuft
die Spitze dieses Zeigers die Ortskurve El, die z. B. eine gegen 0,4 geneigte Ellipse
ist. Der Zeiger des Kompensationsträgers besitze die Normallage OB.
Am Ausgang
des Systems erscheinen die Zeiger dieser Träger mit ihren Spitzen auf den geneigten
Ellipsen Ei und E2 umlaufend, und zwar in Richtung der Zahlenfolge 1 bis 8 bzw.
1' bis 8'. Die Träger besitzen also außer der reinen Amplitudenschwankung eine zusätzliche
Phasenmodulation, die sich durch das Vor- und Nacheilen des entsprechenden Zeigers
um den Winkel 99 gegenüber der Normallage 0A bzw. OB in Abhängig-'zeit von
der :Modulation äußert. Die Ortskurve E2 wird nun mittels Vorentzerrung der Modulation
des Kompensationsträgers derart gewählt, daß der Zeiger S2 sich mit dem Zeiger S1
zu einem Zeiger S" zusammensetzt, der nurmehr in der Amplitude schwankt, und zwar
längs der Bezugslage OC, die in Fig.3 parallel zur großen Achse 2-6 der Ellipse
Ei liegt, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Damit dies erfüllt ist, muß
die große Achse 4'-8' der Ellipse E2 gleich der kleinen Achse 4-8 der Ellipse Ei
sein, und die übrigen Punkte der Ortskurve E2 müssen so gewählt sein, daß jeweils
das Lot von einem Augenblickspunkt 1-8 der Ortskurve Ei auf die Bezugslage 0C gerade
gleich dem Lot des entsprechenden Augenblickspunktes 1'-8' der Ortskurve E2 auf
die Bezugslage 0C ist. Die Ellipse E2 ist in Fig. 3 - aus Gründen der Übersichtlichkeit
- in Richtung der kleinen Achse 2'-6' vergrößert gezeichnet, obwohl sie in Wirklichkeit
der Ellipse Ei ähnlich ist.
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In der Fig. 3 sind die Verhältnisse noch für den Augenblickspunkt
2 speziell eingetragen, d. h., der Zeiger S1 liegt mit seiner Spitze im Punkt 2
der Ortskurve, dessen Lot auf die Bezugslage 0C gleich a ist. Die gleiche
Größe besitzt das Lot vom Augenblickspunkt 2' der Ortskurve E2, in dem sich die
Spitze des Zeigers S2 befindet. Die Zeiger S1 und S2 setzen sich in der an sich
bekannten Zeigerdarstellung durch Ergänzung zu einem Parallelogramm zum Zeiger S,."
zusammen, der mit der Bezugslage 0C zusammenfällt. Auf der Bezugslage 0C sind fernerhin
noch die Augenblickspunkte des Zeigers Se, mit eingetragen, die den Augenblickspunkten
1-8 bzw. 1'-8' entsprechen und die jeweils augenblickliche Lage des Zeigers S,...
angeben.
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Bei der Übertragung anderer Signale, die mehrere Sinusschwingungen
enthalten, kann durch verschiedenartige lineare, niederfrequente Vorentzerrung die
Form der Ortskurve E2 gegenüber Ortskurve Ei verschieden gemacht werden, derart,
daß ein Ausgangszeiger entsteht, der von artfremden Modulationen frei ist.
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Aus der Fig. 3 ist erkennbar, daß die Ortskurve E2 gleichsinnig zur
Ortskurve Ei durchlaufen wird. Es muß also die Modulation des weiteren Hochfrequenzträgers
mit der Normallage OB lediglich derart vor--entzerrt werden, daß für ihn
die Ortskurve E2 gilt. Das läßt sich durch niederfrequente Vorentzerrung, beispielsweise
mittels Filtern, in an sich bekannter Weise erreichen.
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Die Ortskurve E2 kann auch gegensinnig durchlaufen werden, wozu es
dann erforderlich wäre, das im Übertragungssystem geschwächte Seitenband, beim Ausführungsbeispiel
also das obere Seitenband, entsprechend stark anzuheben. In diesem Fall sind den
Punkten 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 der Ortskurve Ei auf der Ortskurve E2 in entsprechender
Reihenfolge die Punkte T, 6', 5', 4', 3', 2', 1' und 8' für gleiche Zeiten zugeordnet.
Auch hier ist durch z. B. niederfrequente Vor- und/oder Nachentzerrung eine Kompensation
der Amplitudenverzerrung möglich.
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Der Erfindungsgegenstand wurde vorstehend an Hand eines mit einer
Sinusschwingung amplitudenmodulierten Hochfrequenzträgers erläutert. Das gleiche
Verhalten - nur mit anderem Zeigerdiagramm und anderen Ortskurven - ergibt sich
für einen mit beliebig vielen Sinusschwingungen, also mit beliebiger Nachricht amplitudenmodulierter
Hochfrequenzträger und, wie sich mathematisch zeigen läßt, auch für frequenz-, phasen-
oder pulsmodulierte Träger. Das Übertragungssystem kann, wie aus der vorstehenden
Zeigerdarstellung ersichtlich, eine beliebige Ortskurve besitzen, also z. B. ein
System mit Restseitenbandübertragung oder auch ein System mit Zweiseitenbandübertragung
sein. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, die beiden Hochfrequenzträger um
genau 90° gegeneinander in der Phase zu verschieben; der zwischen den Hochfrequenzträgern
eingeschlossene Winkel ist vielmehr beliebig, da es stets möglich ist, einem eine
störende Phasenmodulation erhaltenden Träger einen weiteren gerade gegensinnig phasenmodulierten
Träger derart beizuordnen, daß am Ende des Übertragungsweges nurmehr ein Träger
einer einzigen Normallage auftritt.
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In den Fig. 4 und 5 sind noch zwei beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten
für den Eingangsteil eines Übertragungssystems nach der Erfindung dargestellt. Bei
der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 werden die zu übertragenden Nachrichten über
eine gemeinsame Zuleitung 7 zwei Vorentzerrern 8 und 9 zugeleitet, deren Ausgangsspannung
den Modulatoren 10 und 11 zugeführt ist. Der Modulator 10 wird unmittelbar von der
Hochfrequenzquelle 12 gespeist, während der Modulator 11 unter Zwischenschaltung
eines Phasenschiebers 13 mit beispielsweise 90° Phasenverschiebung gespeist wird.
Die an den Ausgängen der Modulatoren 10 und 11 auftretenden modulierten Hochfrequenzspannungen
werden in an sich bekannter Weise in einem Netzwerk 14, z. B. aus zwei auf einen
gemeinsamen Arbeitswiderstand arbeitenden Röhrentrennstufen oder Trennverstärkern
bestehend, zusammengesetzt und auf den Übertragungsweg 4 gegeben. Der Vorentzerrer
9 dient dazu, die Modulation des dem Modulator 11 zugeführten Kompensationsträgers
derart vorzuentzerren, daß sich für diesen die Ortskurve E2 ergibt. Der bei dem
System nach Fig.4 außerdem noch vorgesehene niederfrequente Vorentzerrer 8 dient
zur Beseitigung der bei S,... an sich noch vorhandenen linearen Amplitudenverzerrung.
Diese Entzerrung kann auch in entsprechender Weise auf der Empfangsseite im niederfrequenten
Schaltungsteil vorgenommen werden. Bei Anordnung dieses Vorentzerrers 8 auf der
Sendeseite ist es zweckmäßig, den Vorentzerrer 9 für den Kompensationsträger an
die dadurch geänderte Ortskurve (z. B. Ei) für den Hauptträger anzupassen.
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Die niederfrequenten Vorentzerrer 8 und 9 können indes, so wie in
Fig. 5 gezeigt, auch zu einem Vorentzerrer 15 mit zwei Ausgängen zusammengefaßt
werden. Die sonstige Ausbildung der in Fig. 5 gezeigten Schaltungsanordnung entspricht
der der Schaltungsanordnung in Fig. 4.