DE1142917B - Verfahren und Anordnung zum frequenzspektralen Umsetzen einer amplituden- und phasenmodulierten elektrischen Schwingung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND KL. 21a⁴ 24/01 INTERNAT. KL. H 03(1 DEUTSCHES J0J?§m> PATENTAMT AUSLEGESCHRIFT 1142 917

C19124IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 4. JUNI 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 31. JANUAR 1963

Verfahren und Anordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum frequenz- _zum f_requenzspektralen Umsetzen

spektralen Umsetzen einer amplituden- und phasen- ^{n r}

modulierten elektrischen Schwingung der Form einer amplituden- und phasenmodulierten

a(t)cos[cot + f(t)] ₅ elektrischen Schwingung

sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Ver-

fahrens.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für ein solches

Verfahren ist der Empfang von Einseitenbandsignalen Anmelder:

mit unterdrückter Trägerwelle Es ist bekannt daß bei " _{C ie} Generale de Telegraphie sans FiI,

den üblichen Empfangsverfahren zur Demodulation ^r ° .

eines solchen Empfangssignals die Trägerwelle emp- Paris

fangsseitig wiederhergestellt wird, was voraussetzt,

daß ihre Frequenz genau bekannt ist. Wenn man Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz unterstellt, daß eine Verschiebung von 50 Hz nicht 15 und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte, überschritten werden darf, muß bei einer Betriebs- München-Pasing, Bodenseestr. 3 a frequenz von beispielsweise 50 MHz in jedem Steuersender eine Stabilität von 5 · 10~⁷ gewährleistet sein. Beanspruchte Priorität: Wie schwierig dies ist, erkennt man daraus, daß im Frankreich vom 5. Juni 1958 (Nr. 767 216) Flugverkehr durch den Dopplereffekt bei einer Ge- 20
schwindigkeit von 500 km/Std. und einer Betriebsfrequenz von 50 M Hz bereits eine scheinbare Frequenz-

änderung der Trägerwelle um 50 Hz hervorgerufen Eugene Oger, Paris,

wird. Neuerdings werden überdies für Einseitenband- _{ist als} Erfinder genannt worden

verbindungen nach dem Coquelet-System Stabilitäten 25
von 3 Hz verlangt.

Zur Lösung dieser Probleme werden bisher Norm- 2

frequenzen mit einer sehr großen Kanalzahl, z. B.

20000, von einem Präzisionsquarz abgeleitet. Dies Größe amplitudenmoduliert wird, derart, daß eine erfordert eine komplizierte, teure und umfangreiche 30 Schwingung von der Form Ausrüstung. .. _r ,.,

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Ver- a(t)cos [w_ot + φ(ί)\

fahrens, das mit geringem schaltungstechnischem Auf- erreicht wird.

wand eine frequenzspektrale Umsetzung einer ampli- Da die Kreisfrequenz ω₀ willkürlich wählbar ist,

tuden-und phasenmodulierten elektrischen Schwingung, 35 kann sie beispielsweise empfangsseitig erzeugt werden, beispielsweise eines ohne Trägerwelle empfangenen Das umgesetzte Signal kann dann mit der gleichen Einseitenbandes, in der Weise ermöglicht, daß die Kreisfrequenz, die mit dem künstlich erzeugten »Träger« umgesetzte Schwingung die gleiche Form völlig identisch ist, ohne Schwierigkeit demoduliert

ö(/)cos[w₀i + <j9(0] werden.

' ^v 40 Eine bevorzugte Anordnung zur Durchfuhrung

wie die ursprüngliche Schwingung hat, wobei aber der dieses Verfahrens kennzeichnet sich nach der Erfindung

Wert co₀ völlig unabhängig vom ursprünglichen Wert ω dadurch, daß zwei Kanäle parallel an einen gemein-

und willkürlich wählbar ist. samen Eingang angeschlossen sind, dem die umzu-

N ach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß setzende Schwingung zugeführt wird, daß dei erste

eine erste elektrische Größe abgeleitet wird, die 45 Kanal Einrichtungen zur Erzeugung der ersten

proportional der zeitlichen Ableitung ■ - der Phasen- elektrischen Größe ~und einer mit dieser ersten

modulation ist, daß eine zweite elektrische Größe Größe frequenzmodulierten Schwingung enthält, daß

abgeleitet wird, die proportional der Amplitude [</(/)] der zweite Kanal Einrichtungen zur Erzeugung der

ist, und daß eine beliebige Frequenz (Träger) von der 50 zweiten elektrischen Größe [a{t)\ enthält und daß an

Kreisfrequenz CO₀ mit der ersten elektrischen Größe die Ausgänge der beiden Kanäle ein Amplituden-

frequenzmoduliert und mit der zweiten elektrischen modulator in der Weise angeschlossen ist, daß darin

die im ersten Kanal gebildete frequenzmodulierte Schwingung durch die zweite elektrische Größe [α(ή] amplitudenmoduliert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt das Blockschaltbild einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Anordnung.

Das in der Zeichnung dargestellte Blockschaltbild weist zwei parallele Kanäle auf. Im ersten Kanal sind hintereinanderangeordnet: eine Amplitudenbegrenzer 1, eine Frequenzdiskriminator 2, ein Hochpaßfilter 3, eine Frequenzmodulator 4, z. B. eine Blindwiderstandsröhre und ein Oszillator 5. Der zweite Kanal enthält einen Amplitudendemodulator 7 und eine Korrekturschaltung 8. Die beiden Kanäle sind an einen gemeinsamen Eingang 9 angeschlossen, dem die umzusetzende Schwingung zugeführt wird. Die Ausgänge der beiden Kanäle sind mit den beiden Eingängen eines Amplitudenmodulators 6 verbunden.

Es sei angenommen, daß die Anordnung in einem : Empfänger zum Empfang von Einseitenbandsignalen mit unterdrückter Trägerwelle verwendet wird und daß die Sendung unter folgenden Bedingungen stattfindet :

Bedingungen erhält man am Ausgang des Oszillators 5 ein Signal folgender Form:

F₆ = A₂ cos [ω₀ / + A-j k₂ ψU)],

wobei A₂, A₁ und A₂ Konstanten sind, die von den Eigenschaften der Elemente abhängen, aus denen die verschiedenen Schaltungen aufgebaut sind. Man wählt diese Konstanten so, daß A₁ A₂= 1, wobei diese Bedingung nicht mit sehr großer Genauigkeit einge-

o halten werden muß. Dann erhält man am Eingang des Amplitudenmodulators 6 folgendes Signal:

F₆ = ,4.COs

ψ U)].

Das Spektrum des Signals F₃ ist also auf eine neue Trägerwelle ω₀ umgesetzt worden, die von ω unabhängig und bekannt ist. Diese Trägerwelle steht im Belieben des Operators auf der Empfangsseite. Es besteht kein Hindernis, daß sie sehr viel niedriger als die Trägerwelle ω gewählt wird, etwa in der Größen-Ordnung von 100 kHz. Hierdurch werden die Bedingungen der relativen Stabilität der Empfangsanlage im Verhältnis «/«„ herabgesetzt, so daß der Empfänger verhältnismäßig einfach aufgebaut werden kann, da

Ein die Nachricht enthaltendes Niederfrequenz- as diese Wahl den Grundresonanzfrequenzen der piezosignal, das übertragen werden soll, läßt sich stets in elektrischen Quarze entsprechen kann.

folgender Form schreiben:

V₁ = a(t) cos φ(J), wobeia(/) die Amplitude und ψ U)

Niederfrequenzsignals bedeutet.

Nach Umsetzung in dem Einseitenbandsender mit unterdrückter Trägerwelle erhält man das Signal

V₂ = a(t) cos [cot + <p(t)],

wobei ω die Kreisfrequenz der Trägerwelle ist und auf der Empfangsseite möglicherweise nicht bekannt oder nicht vollkommen bekannt ist. Es findet eine reine und einfache Verschiebung des Niederfrequenzsignals in das Frequenzspektrum der Größe ω statt.

Dieses Signal wird in der Hochfrequenzstufe des Empfängers empfangen. Diese Stufe ist nicht dargestellt, da sie in üblicher Weise ohne Besonderheiten ausgeführt ist. Am Ausgang dieser Stufe wird das

Es ist dann möglich, das Spektrum des Signals V₂, das das modulierte Einseitenbandsignal darstellt, wiederherzustellen, indem in dem Amplitudenmodudie Phase des 3° lator 6 das Signal F₆ mit Komponenten des Ampli-

tudenmodulationsspektrums a{i), die mittels des Amplitudendemodulators 7 abgetrennt worden sind, erneut moduliert wird. Eine Korrekturschaltung 8 ermöglicht es, dieses Spektrum in die richtige Phase zu bringen. Wenn die relativen Phasen der Komponenten der Spektren, die auf den beiden Kanälen erscheinen, beachtet werden, ergibt der Amplitudenmodulator 6 schließlich ein Signal

F₇ = a U) cos [CO₀/ + <pU)],

dessen Form derjenigen von F₂ vergleichbar ist, jedoch einer unterdrückten Welle mit der Kreisfrequenz co₀ statt «j entspricht. Dieses Signal kann dann nach den üblichen Verfahren leicht demoduliert werden, da es

Signal, das noch die Form F₂ hat, in der Stufe 1 be- 45 vollständig bekannt ist.
grenzt. Es nimmt dann die folgende Form an: Es ist zu bemerken, daß sich die beschriebene An

ordnung für die frequenzspektrale Umsetzung jeder

V₃ = A₁COS[Wt + φ(ή],

wobei A₁ eine Konstante ist. Man hat also die Amplitudenmodulation unterdrückt. Dieses Signal wird dem Frequenzdiskriminator 2 zugeführt. An dessen Ausgang hat es die Form

amplituden- und phasenmodulierten Welle der Form

a(t) cos[ojt + φ U)] eignet, unabhängig von der Art und Weise, in der die

Man erkennt, daß F₄ einen konstanten Ausdruck Zc₁CO enthält, den man mittels des Hochpaßfilters 3 unterdrückt. Am Ausgang dieses Filters erhält man daher eine Nachrichtenkomponente der Form

F -k ^{άψ Vb}~^kl "df"'

das vollkommen unabhängig von der Kreisfrequenz ω der ursprünglichen Trägerwelle ist. Dieses Signal wird einer Anordnung zugeführt, die aus einem Frequenzmodulator 4 und einem damit gekoppelten Oszillator 5, dessen Ruhefrequenz <o₀ ist, besteht. Unter diesen Welle gebildet worden ist, und unabhängig von der Bedeutung der Ausdrücke a{t) und φ{ί)· Insbesondere eignet sie sich zum Empfang von Signalen in Übertragungssystemen, in denen unabhängige Seitenbänder mit Unterdrückung der Trägerwelle übertragen werden. Die Anordnung eignet sich auch zur Anwendung auf der Sendeseite, da kein Hindernis besteht, a>₀ > ω zu wählen.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum frequenzspektralen Umsetzen einer amplituden- und phasenmodulierten elektrischen Schwingung der Form

aU)cos[oj t + φ(ή], dadurch gekennzeichnet, daß eine erste elektrische

Größe abgeleitet wird, die proportional der zeitlichen Ableitung (τ⁹-) der Phasenmodulation ist.

daß eine zweite elektrische Größe abgeleitet wird, die proportional der Amplitude [a(t)] ist, und daß eine beliebige Frequenz (Träger) von der Kreisfrequenz (co₀) mit der ersten elektrischen Größe frequenzmoduliert und mit der zweiteh elektischen Größe amplitudenmoduliert wird, derart, daß eine Schwingung von der Form

a(?)cos [ω₀/ + q (t)]
erreicht wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kanäle parallel an einen gemeinsamen Eingang (9) angeschlossen sind, dem die umzusetzende Schwingung zugeführt wird, daß der erste Kanal Einrichtungen zur Erzeugung der ersten elektrischen Größe (-.—) und einer mit dieser ersten Größe frequenzmodulierten Schwingung enthält, daß der zweite Kanal Einrichtungen zur Erzeugung der zweiten elektrischen Größe [α(ή] enthält und daß an die Ausgänge der beiden Kanäle ein Ampitudenmodulator (6) in der Weise angeschlossen ist, daß darin die im ersten Kanal gebildete frequenzmodulierte Schwingung durch die zweite elektrische Größe [a(t)] amplitudenmoduliert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal der Reihe nach einen Amplitudenbegrenzer (1), einen Frequenzdiskriminator (2), ein Hochpaßfilter (3), einen Frequenzmodulator (4) und einen Oszillator (5) enthält und daß der zweite Kanal einen Amplitudendemodulator (7) und eine Korrekturschaltung (8) enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Empfänger verwendet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Empfang von Einseitenbandsignalen oder von unabhängigen Seitenbändern mit unterdrückter Trägerfrequenz verwendet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Sender verwendet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer beliebigen der gewöhnlich angewendeten Modulationsformen betrieben ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 633 203, 740 120;
USA.-Patentschriften Nr. 1 942 561, 1 946 582.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 507/224 1.63