DE1041547B

DE1041547B - Messaging system

Info

Publication number: DE1041547B
Application number: DES49418A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Guenther Kraus
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-07-10
Filing date: 1956-07-10
Publication date: 1958-10-23

Description

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.Message transmission system The invention relates to a message transmission system, in which the message is two high-frequency carriers of the same frequency, which are opposed to each other, is preferably modulated by 90 °, in which the phase are shifted. This transmission system can e.g. B. be a carrier frequency, a radio link and the like.

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.If, for example , as shown in Fig. 1, high-frequency waves emanating from a transmitter 1 and modulated in a modulator 2 with a message 3 were transmitted via a carrier frequency path 4, then, as is known, the output 6 of the demodulation stage 5 shows distortions of the message signal recovered there compared to the original Signal. If these distortions were such that (see FIG. 2) the phase of the high-frequency carrier at the output of the transmission path 4 with the normal phase of the one fed to the transmission path. High frequency carrier T coincides (pure amplitude distortion), a compensation would be in a manner known per se by linear pre- or post-equalization, preferably on the low-frequency side. the distortion of the transmission path 4 is possible. In practice, however, it is found that the output carrier S is phase-modulated with a time function that is dependent on the message. The tip of the pointer S runs while forming the phase modulation angle p on the z. B. elliptical locus. The illustration in FIG. 2 applies to a carrier which is amplitude-modulated with a sinusoidal oscillation, its. upper sideband is weakened in amplitude, for example, and leads its normal position in phase by the angle y. This amplitude attenuation and phase lead are the distortions caused by the transmission path. With conventional demodulation, the output signal S results in this case from the equation This output signal S contains an undesired component Q, which is referred to as quadrature distortion. A pre-equalization of a z. B. in this way distorted signal fails in high-frequency transmission systems mostly due to the impossibility of building networks that compensate both in the attenuation and in the phase. Even when using other modulation methods, e.g. B. frequency modulation, occurs this problem that cannot be solved satisfactorily with the previous means.

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.The invention is based on the object in a transmission system, no matter which modulation method is used, these difficulties to eliminate. According to the invention, this object is achieved in such a way that, starting from a system of the type described in the introduction, from the two high-frequency carriers at least one of its amplitude and phase of its modulation is pre-equalized in this way is that at the output of the transmission path the caused by the transmission path Compensate for alien modulations at least approximately. Then maybe existing linear distortions (pure amplitude distortions) can be converted into compensate per se known manner, z. B. by means of a suitable filter.

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.The system described in the introduction, which was based on the invention is previously known per se from US Pat. No. 2,053,014. This previously known However, the system does not have the advantage of the subject matter of the invention, and because in this system only the task of avoiding a Disruption of other systems is resolved. This is also evident from the fact that for the Subject matter of the invention so characteristic pre-equalization of at least one of the two Carrier is not applied. Furthermore, this fact can also be seen from that in the known system, both carriers are modulated in phase opposition, so that results in a phase modulation that is as pure as possible. The application of the for the subject invention so characteristic pre-equalization of one of the two high-frequency carriers would thus with the known arrangement exactly the opposite, namely an unclean phase modulation, cause.

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.To explain the physical mode of operation of the subject matter of the invention, FIG. 3 shows the pointer representation for the case that a high-frequency carrier amplitude-modulated with a sinusoidal oscillation is compensated for with a 90 ° phase-shifted further amplitude-modulated high-frequency carrier with respect to the quadrature distortion. The pointer of the first carrier has the normal position 0A at the entrance of the transmission system. At the output of the transmission system, the tip of this pointer runs through the locus El, which z. B. is an ellipse inclined towards 0.4. The pointer of the compensation carrier has the normal position OB. At the exit of the system, the pointers of these carriers appear with their tips on the inclined ellipses Ei and E2, in the direction of the sequence of numbers 1 to 8 or 1 'to 8'. In addition to the pure amplitude fluctuation, the carriers also have an additional phase modulation which is expressed by the leading and trailing of the corresponding pointer by the angle 99 relative to the normal position 0A or OB as a function of the modulation. The locus E2 is now selected by means of pre-equalization of the modulation of the compensation carrier in such a way that the pointer S2 is combined with the pointer S1 to form a pointer S "which only fluctuates in amplitude, namely along the reference position OC, which is parallel in FIG to the major axis 2-6 of the ellipse Ei, but this is not absolutely necessary Points of the locus E2 must be chosen so that the perpendicular from an instant 1-8 of the locus Ei to the reference position 0C is exactly the same as the perpendicular of the corresponding instant point 1'-8 'of the locus E2 to the reference position 0C. The ellipse E2 is drawn in Fig. 3 - for the sake of clarity - enlarged in the direction of the minor axis 2'-6 ', although in reality it is similar to the ellipse Ei.

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.In FIG. 3, the relationships are specifically entered for instant point 2, that is, pointer S1 lies with its tip at point 2 of the locus whose perpendicular to reference position 0C is equal to a . The same size is the perpendicular from the instant point 2 'of the locus E2, in which the tip of the pointer S2 is located. In the pointer representation known per se, the pointers S1 and S2 are made up of a parallelogram to the pointer S. ", which coincides with the reference position 0C. The instantaneous points of the pointer Se, are also entered on the reference position 0C correspond to the instant points 1-8 or 1'-8 'and indicate the respective instantaneous position of the pointer S, ...

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.When transmitting other signals, the multiple sine waves can contain, through various linear, low-frequency pre-equalization the The shape of the locus E2 can be made different from the locus Ei in such a way that that an output pointer is created that is free of alien modulations.

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.From Fig. 3 it can be seen that the locus E2 is traversed in the same direction as the locus Ei. The modulation of the further high-frequency carrier with the normal position OB only has to be pre-equalized in such a way that the locus E2 applies to it. This can be achieved in a manner known per se by low-frequency pre-equalization, for example by means of filters.

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.The locus E2 can also be traversed in opposite directions, for which purpose it The sideband weakened in the transmission system would then be required, in the exemplary embodiment so the upper side ligament to be raised accordingly. In this case the Points 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 of the locus Ei on the locus E2 in the same way Order the points T, 6 ', 5', 4 ', 3', 2 ', 1' and 8 'assigned for the same times. Here, too, is by z. B. low-frequency pre- and / or post-equalization compensation the amplitude distortion possible.

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.The subject matter of the invention was described above on the basis of one with a Sine wave amplitude modulated high frequency carrier explained. The same Behavior - only with a different vector diagram and different locus curves - results for one with any number of sinusoidal oscillations, i.e. with any message that is amplitude-modulated High-frequency carriers and, as can be shown mathematically, also for frequency, phase or pulse modulated carriers. The transmission system can, as from the above Pointer representation can be seen, have any locus, so z. B. a System with residual sideband transmission or a system with double sideband transmission be. It is also not absolutely necessary to turn the two high-frequency carriers around to shift exactly 90 ° against each other in phase; the one between the high frequency carriers included angle is rather arbitrary, since it is always possible to a interfering phase modulation receiving carrier another straight phase modulated in opposite directions To be assigned carrier in such a way that at the end of the transmission path only one carrier occurs in a single normal position.

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.In FIGS. 4 and 5, there are two other possible embodiments, for example shown for the input part of a transmission system according to the invention. at the circuit arrangement according to FIG. 4, the messages to be transmitted are over a common feed line 7 is fed to two pre-equalizers 8 and 9, their output voltage the modulators 10 and 11 is supplied. The modulator 10 is directly from the High-frequency source 12 fed, while the modulator 11 with the interposition a phase shifter 13 is fed with, for example, 90 ° phase shift. The modulated high-frequency voltages occurring at the outputs of the modulators 10 and 11 are in a known manner in a network 14, for. B. from two to one common working resistance working tube isolating stages or isolating amplifiers consisting, assembled and given on the transmission path 4. The pre-equalizer 9 is used to modulate the compensation carrier fed to the modulator 11 To pre-equalize in such a way that the locus E2 results for this. The one with that System according to Figure 4 also provided low-frequency pre-equalizer 8 is used to eliminate the linear amplitude distortion that still exists at S, ... This equalization can also be done in a corresponding manner on the receiving side in the low-frequency Circuit part are made. When this pre-equalizer 8 is arranged on the On the transmission side, it is useful to activate the pre-equalizer 9 for the compensation carrier adapt the changed locus (e.g. Ei) for the main girder.

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.The low-frequency pre-equalizers 8 and 9 can, however, as in FIG 5, also combined to form a pre-equalizer 15 with two outputs will. The rest of the design corresponds to the circuit arrangement shown in FIG that of the circuit arrangement in FIG. 4.

Claims

PATENTANS-PRUCHE: 1. Message transmission system in which the message two high-frequency carriers of the same frequency, which are opposed to each other, preferably around 90 °, are shifted in phase, is modulated, characterized in that from the two high-frequency carriers at least one in terms of amplitude and phase of its Modulation is pre-equalized in such a way that at the output of the transmission path the alien modulations caused by the transmission path are at least approximated compensate.

2. Message transmission system according to claim 1, characterized in that that the modulation of at least one of the high frequency carriers by means of a linear Pre-equalizer is so pre-equalized that at the same time through the transmission path caused linear distortions at the output of the transmission path are.

3. Message transmission system according to claim 1, characterized in that a linear de-equalizer is provided at the output of the transmission path behind the demodulation stage, which compensates for the linear distortions occurring in the transmission path. References considered: U.S. Patent No. 2,053,014; French additional patent specification No. 57877.