DE1274663B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

Deutsche Kl.: 21 a2 - 39/10

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1274 663

Aktenzeichen: P 12 74 663.3-31 (S 97264)

J 274 663 Anmeldetag: 24.Mai 1965

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung betrifft den Aufbau der 12-Kanal-Grundprimärgruppe 60 bis 108 kHz eines Einseitenband-Trägerfrequenzsystems über eine Vormodulationsstufe, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung mechanischer Kanalfilter zur Aussiebung des Vormodulationsbandes.

Die Frequenzpläne der meisten Einseitenband-Trägerfrequenzsysteme mit zwölf und mehr Kanälen beruhen auf der vom CCITT (Comite Consultatif International Telefonique et Telegrafique) empfohlenen Grundprimärgruppe 60 bis 108 kHz, in der die Frequenzbänder von zwölf Sprechkanälen in Kehrlage aneinandergereiht sind. Für den Aufbau dieser Grundprimärgruppe sind drei Verfahren gebräuchlich: Die Direktmodulation, die Vorgruppenmodulation und die Vormodulation. Dieses Verfahren soll zunächst kurz betrachtet werden.

Bei der Direktmodulation werden die zwölf Niederfrequenz-Sprachbänder mittels zwölf verschiedener Trägerfrequenzen und zwölf verschiedener Kanalfilter in einer einzigen Modulationsstufe unmittelbar in den Bereich der Grundprimärgruppe umgesetzt. Dieses Verfahren benötigt zwar die wenigsten Bauteile, erfordert aber die höchste Kanalfilter-Typenzahl. An die Flankensteilheit der Kanalfilter werden hierbei außerordentlich hohe Anforderungen gestellt, weshalb in der Regel Schwingquarze als Siebmittel verwendet werden, die außerdem die erforderliche Temperatur- und Langzeitkonstanz gewährleisten. Neuerdings sind auch Vorschläge bekannt, die Quarzfilter durch mechanische Filter zu ersetzen.

Ein sehr wirtschaftliches Verfahren stellt die Vorgruppenmodulation dar. Hierbei werden beispielsweise in der ersten Modulationsstufe jeweils vier 3-Kanal-Vorgruppen im Bereich 12 bis 24 kHz gebildet, die in der zweiten Modulationsstufe in den Bereich der Grundprimärgruppe umgesetzt werden. Die Anzahl der Filtertypen erniedrigt sich auf drei hochwertige Kanalfilter mit großer Trennschärfe und vier wesentlich einfachere Gruppenfilter; auch die Aufbau der Grundprimärgruppe eines
Einseitenband-Trägerfrequenzsystems über eine
Vormodulationsstufe

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Kopp, 8000 München

Anzahl der Trägerfrequenzen ist auf sieben gesenkt. Der verhältnismäßig tiefe Frequenzbereich der Vorgruppe von 12 bis 24 kHz ermöglicht eine sehr günstige Dimensionierung der Kanalfilter in herkömmlicher Bauart mit Spulen und Kondensatoren.

ao Es wurde bereits vorgeschlagen, an Stelle der Spulenfilter mechanische Kanalfilter in dem angegebenen Frequenzbereich einzusetzen, die Biegeresonatoren mit longitudinaler Kopplung enthalten; derartige Filter sind besonders arm an störenden

as Nebenwellen.

Vor Einführung der Vorgruppenmodulation war bereits das Verfahren der Vormodulation bekannt, bei dem die Niederfrequenzbänder in der Vormodulationsstufe zunächst in ein und dieselbe Frequenzlage und dann in der zweiten Modulationsstufe in den Bereich der Grundprimärgruppe gebracht werden. Die Wahl der Vormodulationslage hängt weitgehend vom verwendeten Kanalfilter ab; sie wird nach Möglichkeit so hoch gewählt, daß man bei der zweiten Modulation mit einem gemeinsamen Gruppenfilter auskommt. Ein Vergleich der drei Verfahren in der folgenden Tabelle zeigt, daß bei dem Vormodulationsverfahren die wenigsten Filtertypen — ein trennscharfes hochwertiges Kanalfilter und ein einfacheres Gruppenfilter —, aber die meisten Trägerfrequenzen und Modulatoren benötigt werden:

	Kanal filtertypen	(Vor-) Gruppen- filtertypen	Trägerfrequenzen	Modulatoren
Direktmodulation	12		12	12
Vorgruppenmodulation	3	4	7	16
Vormodulation	1	1	13	24

Durch die Einführung mechanischer Kanalfilter 50 deutung — insbesondere im Hinblick auf die vollin Trägerfrequenzsysteme erhält das Verfahren der automatische Fertigung der Filter, da nur ein einVormodulation neuerdings wieder besondere Be- ziger hochwertiger Kanalfiltertyp benötigt wird. Der

809 589/338

Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen, die mechanische Filter stellen, eine optimale Lage des Vormodulationsbandes zu finden; außerdem soll ein Filtertyp verwendet werden, der kleine Abmessungen und Armut an Nebenwellen gewährleistet und für die automatische Fertigung geeignet ist.

Grundsätzlich kann die Frequenzlage des Vormodulationsbandes unterhalb oder oberhalb der

und als Kanalträger in der zweiten Modulationsstufe die zwölf Frequenzen 112, 116, ..., 156 kHz.

Das so geschaffene Frequenzschema zum Aufbau der Grundprimärgruppe kann unter den gegebenen Voraussetzungen als optimal bezeichnet werden: Die Frequenzlage des KanalfiIters unterhalb der Grundprimärgruppe im Bereich um 50 kHz ergibt geringere Anforderungen an die Hankensteilheit, die Herstellgenauigkeit und die Alterungs- und Tempe-

Grundprimärgruppe gewählt werden. Eine möglichst io raturkoeffizienten des Materials, als dies bei einer

tiefe Lage des Vormodulationsbandes unterhalb der Grundprimärgruppe ist bei Verwendung herkömmlicher Kanalfilter mit Spulen und Kondensatoren zweckmäßig: Zum Beispiel zeigt Fig. 1 den Aufbau der Grundprimärgruppe bei dem Trägerfrequenzsystem CV 240 der Firma RCA. (Im Frequenzplan der F i g. 1 und in den folgenden Frequenzplänen der Fig. 2 und 3 sind die Durchlaßbereiche der benötigten Filter — des KanalfiltersXF und des

Frequenzlage oberhalb der Grundprimärgruppe der Fall ist. In der zweiten Modulationsstufe fallen die Trägerreste nicht in das Nutzband 60 bis 108 kHz; außerdem liegen die unerwünschten höheren Moduls lationsprodukte, die Vielfache des Trägers enthalten, weit oberhalb des Nutzbandes. An das Gruppenfilter, das für alle Kanäle gemeinsam ist, werden nur geringe Anforderungen gestellt.
Als mechanische Kanalfilter eignen sich vor allem gemeinsamen Gruppenfilters GF — durch dicke 20 solche, die Biegeschwinger als· Resonatoren entLinien auf der Abszisse angedeutet; die Zahlen be- halten. Durch eine geeignete Kopplung benachbarter deuten die Frequenzen in Kilohertz.) Nach Um- Biegeschwinger über längsschwingende Elemente, die setzung mit dem Vormodulationsträger 28 kHz vorzugsweise in einem Schwingungsmaximum an den liegen die Sprachbänder im Bereich 28 bis 32 kHz, Resonatoren angreifen, lassen sich störende Nebenaus dem sie mit Hilfe der zwölf Kanalträger 92, 25 wellen weitgehend vermeiden. Die zur Versteilerung 96, ..., 136 kHz in den Bereich der Grundprimär- der Filterflanken erforderlichen Dämpfungspole gruppe gebracht werden. Von Nachteil ist dabei, daß lassen sich durch mechanische und/oder elektrische die Trägerreste der fünf unteren Kanalträger in das Überkopplungen — d. h. Kopplungen zwischen nicht Nutzband fallen. Sollen diese Trägerreste weiter benachbarten Filterelementen — erreichen. Derunterdrückt werden, so sind aufwendige Kompen- 30 artige Filter sind Gegenstand älterer Patentanmelsationsschaltungen, die über einen größeren Tem- düngen (deutsche Patentschrift 1203 321, deutsche peraturbereich schwer stabil zu halten sind, oder Auslegeschrift 1266 413).

spezielle Trägerrestfilter erforderlich. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfin-

Bei Untersuchungen über mechanische Kanalfilter dung werden der Vormodulationsträger 48 kHz und wurde ein Filtertyp gefunden, der sich besonders 35 die zwölf Kanalträger 112, 116, 156kHz von gut für einen Frequenzbereich zwischen etwa 100 einer einzigen 4-kHz-Grundfrequenz derart abge- und 300 kHz eignet. Dies führte zu einem Frequenz- leitet, daß zunächst durch Vervielfachung der plan nach F i g. 2, der in dem Aufsatz »Mechanische Grundfrequenz die Hilfsfrequenzen 12 und 20 kHz Filter für die Trägerfrequenztechnik« von Börner gebildet werden. Durch Vervielfachung der Hilfs-(NTF 19-1960, S. 34 bis 37) beschrieben ist. Durch 40 frequenz 12 kHz erhält man bereits die Träger-Vormodulation mit dem Träger 200 kHz entsteht frequenzen 48, 120, 132 und 144 kHz. Die noch

fehlenden Trägerfrequenzen werden durch Mischung (Addition oder Subtraktion) von 12-kHz-Vielfachen untereinander oder mit der Hilfsfrequenz 20 kHz gewonnen. Durch einen derartigen Aufbau der Trägerversorgung sind die Anforderungen an die Selektivität der die Träger aussiebenden Filter geringer als bei Erzeugung der Träger in einer einzigen Gruppen aus Vielfachen der Grundfrequenz 4 kHz oder in zwei getrennten Gruppen aus geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz. Der Abstand der zu unterdrückenden Nachbarfrequenzen beträgt bei den im Bereich 112 bis 156 kHz liegenden Trägerfrequenzfiltern bei der Anordnung nach der Erfin-

das Band 200 bis 204 kHz, das mittels der zwölf Träger 264, 268, ..., 308 kHz in den Bereich der Grundprimärgruppe umgesetzt wird. Als Kanalfilter dient ein Torsionsfilter mit longitudinaler Kopplung. Eine derart hohe Frequenzlage um 200 kHz erfordert eine außerordentlich große Flankensteilheit des Filters, einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten der mechanischen Resonatoren und eine sehr große Herstellgenauigkeit.

Gemäß der Erfindung ist die Frequenzlage des Vormodulationsbandes so gewählt, daß es in Regellage unterhalb der Grundprimärgruppe liegt und die in der zweiten Modulationsstufe erforderlichen zwölf

Kanalträgerfrequenzen oberhalb der Grundprimär- 55 dung mindestens 12 kHz, während er anderenfalls

gruppe liegen; zur Aussiebung der zwölf Vormodulationsbänder dienen mechanische Kanalfilter und zur Aussiebung der Grundprimärgruppe dient ein gemeinsames Gruppenfilter.

Bei einem Trägerfrequenzsystem mit 4-kHz-Raster, wie es heute allgemein üblich ist, werden die Trägerfrequenzen mit besonderem Vorteil so gewählt, daß sie ganzzahlige Vielfache von 4 sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden daher zum Aufbau der Grundprimärgruppe zweckmäßig folgende Trägerfrequenzen verwendet: Als Vormodulationsträger 48 kHz, so daß sich ein Vormodulationsband in Regellage von 48 bis 52 kHz ergibt,

nur 4 bis 8 kHz betragen würde.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 3 bis 5 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 3 einen Frequenzplan für den Aufbau der Grundprimärgruppe,

Fig. 4 einen Prinzip-Blockschaltplan für den Aufbau der Grundprimärgruppe,

Fig. 5 einen Prinzip-BlockschaltpIan für die Trägerversorgung einer Einrichtung nach F i g. 4. Die Umsetzung der zwölf Sprachbänder aus der Niederfrequenzlage in den Bereich der Grundprimärgruppe in jeweils zwei Stufen läßt sich an

Claims (4)

Hand des Frequenzplans der F i g. 3 und des prinzipiellen Blockschaltplans der F i g. 4 leicht verfolgen. Dem Frequenzplan liegt ein Einseitenband-Trägerfrequenzsystem mit 4-kHz-Raster zugrunde; das zu übertragende Sprachband erstreckt sich von 300 bis 3400 Hz. Der Blockschaltplan zeigt nur die für die Frequenzumsetzungen wesentlichen Modulatoren und Filter und gilt sowohl für den Aufbau der Grundprimärgruppe (Senderichtung von links nach rechts) wie auch für deren Auflösung (Empfangsrichtung von rechts nach links). Das niederfrequente Sprachband im Bereich 0 bis 4 kHz wird zuerst im Vormodulator VM mit dem Vormodulationsträger 48 kHz umgesetzt. Das mechanische Kanalfilter KF hat die Aufgabe, das obere Seitenband im Bereich 48 bis 52 kHz durchzulassen und das untere Seitenband im Bereich 44 bis 48 kHz zu sperren. Die Anforderungen an die Steilheit der unteren Flanke des Kanalfilters sind dadurch gegeben, daß diese innerhalb des Bereichs von 48,3 bis 47,7 kHz von nahezu 0 bis auf mindestens 60 db (6,9 Np) ansteigen muß. Das Vormodulationsband im Bereich 48 bis 52 kHz wird sodann dem Kanalmodulator KM zugeführt und dort je nach Kanal mit einem der zwölf Kanalträger 112, 116, ..., 156 kHz umgesetzt. Die Ausgänge Kl bis K12 der zwölf Kanalmodulatoren KM sind — gegebenenfalls über Entkoppler — zusammengeschaltet, so daß nunmehr die zwölf unteren Seitenbänder im Bereich der sich von 60 bis 108 kHz erstreckenden Grundprimärgruppe frequenzmäßig nebeneinanderliegen, während die unerwünschten oberen Seitenbänder den Bereich 160 bis 208 kHz einnehmen. Zum Aussieben der Nutzseitenbänder dient das allen Kanälen gemeinsame Gruppenfilter GF. Es ist so dimensioniert, daß es beispielsweise das infolge mangelhafter Symmetrie eines Doppelgegentakt-Kanalmodulators »durchleckende« Vormodulationsband 48 bis 52 kHz sperrt, sowie auch die oberhalb 112 kHz liegenden Trägerreste der Kanalträger und die unerwünschten oberen Seitenbänder unterdrückt. Das Gruppenfilter GM, das wegen seiner verhältnismäßig großen relativen Bandbreite zweckmäßig aus Spulen und Kondensatoren aufgebaut ist, kann aus einem Bandpaß oder aus einer Kombination von mehreren Filtern, z. B. Bandpaß und Bandsperre, bestehen. Die Ableitung der Vormodulations-Trägerfrequenz 48 kHz und der zwölf Kanalträgerfrequenzen aus einer hochkonstanten 4-kHz-Grundfrequenz zeigt der prinzipielle Blockschaltplan der Fig. 5. Es werden zwei Frequenzvervielfacher Vl und Vl und acht Frequenzumsetzer Ml bis M 8 benötigt; bei den Frequenzumsetzern ist durch ein Plus- oder Minuszeichen angedeutet, ob am Ausgang die Summen- oder Differenzfrequenz ausgesiebt wird. Im einzelnen arbeitet die Einrichtung folgendermaßen: Aus der Grundfrequenz 4 kHz werden im Vervielfacher Vl die Hilfsfrequenzen 12 und 20 kHz als 3. und 5. Harmonische gewonnen. Die Vervielfachung der Hilfsfrequenz 12 kHz im Vervielfacher V2 liefert die gewünschten Trägerfrequenzen 48, 120, 132 und 144 kHz (als 4., 10., 11. und 12. Harmonische) und die Hilfsfrequenzen 96 und 108 kHz (als 8. und 9. Harmonische). Durch Mischung (Addition) der Trägerfrequenz 48 kHz mit der Hilfsfrequenz 108 kHz im FrequenzumsetzerMl entsteht die Trägerfrequenz 156 kHz. Aus der Hilfs- frequenz 96 kHz werden durch zwei aufeinanderfolgende Mischungen (Addition) mit der Hilfsfrequenz 20 kHz in den Frequenzumsetzern M 2 und M3 die Trägerfrequenzen 116 und 136 kHz gewonnen. Ganz entsprechend werden aus der Hilfsfrequenz 108 kHz in den Frequenzumsetzern M4 und M 5 die Trägerfrequenzen 128 und 148 kHz gebildet. Durch Mischung (Addition bzw. Subtraktion bzw. beides) der Hilfsfrequenz 20 kHz mit den Trägerfrequenzen 120 bzw. 144 bzw. 132 kHz in den Frequenzumsetzern M 6 bzw. M 8 bzw. M 7 entstehen schließlich die Trägerfrequenzen 140 bzw. bzw. 152 und 112 kHz. Patentansprüche:

1. Einseitenband-Trägerfrequenzsystem, bei dem die aus zwölf Sprachbändern in Kehrlage zusammengesetzte Grundprimärgruppe 60 bis 108 kHz über eine Vormodulationsstufe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzlage des Vormodulationsbandes so gewählt ist, daß es in Regellage unterhalb der Grundprimärgruppe liegt und die in der zweiten Modulationsstufe erforderlichen zwölf Kanalträgerfrequenzen oberhalb der Grundprimärgruppe liegen, und daß zur Aussiebung der zwölf Vormodulationsbänder mechanische Kanalfilter und zur Aussiebung der Grundprimärgruppe ein gemeinsames Gruppenfilter benutzt sind.

2. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwölf niederfrequenten Sprachbänder im Bereich 0 bis 4 kHz jeweils mit Hilfe des Vormodulationsträgers 48 kHz in den Bereich des Vormodulationsbandes 48 bis 52 kHz umgesetzt sind und daß diese Bänder mit Hilfe der zwölf Kanalträger 112, 116, ..., 156 kHz in die Lage der Grundprimärgruppe gebracht sind.

3. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kanalfilter Biegeresonatoren enthalten, wobei jeweils benachbarte Resonatoren über längsschwingende Elemente, die vorzugsweise in einem Schwingungsmaximum an den Resonatoren angreifen, gekoppelt sind.

4. Trägerfrequenzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormodulations-Trägerfrequenz 48 kHz und die zwölf Kanalträgerfrequenzen 112, 116, 156kHz aus einer 4-kHz-Grundfrequenz abgeleitet sind, derart, daß durch Vervielfachung der Frequenz 4 kHz die Hilfsfrequenzen 12 und 20 kHz entstehen, daß durch Vervielfachung der Frequenz 12 kHz die Trägerfrequenzen 48, 120, 132 und 144 kHz und die Hilfsfrequenzen 96 und 107 kHz gebildet sind, daß durch jeweilige Mischung der Hilfsfrequenzen 96, 108 kHz und der Trägerfrequenzen 120, 132, 144 kHz mit der Hilfsfrequenz 20 kHz die Trägerfrequenzen 116, 128, 140, 112, 152, 124 kHz entstehen, daß durch jeweilige weitere Mischung der Trägerfrequenzen 116 und 128 kHz mit der Hilfsfrequenz 20 kHz die Trägerfrequenzen 136 und 148 kHz gewonnen sind und daß durch Mischung der Trägerfrequenz 48 kHz mit der Hilfsfrequenz