DE1285020B - Verfahren und Einrichtung zur kompatiblen Einseitenbanduebertragung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und hohen Amplitudenmodulationsgrad auf drei Komeine Einrichtung zur trägerfrequenten Einseitenband- ponenten und bei einem niedrigen Amplitudenmoduübertragung von Tonfrequenzsignalen, die sowohl lationsgrad auf zwei Komponenten begrenzt sein, von Einseitenband- als auch von Zweiseitenband- Es ist technisch unmöglich, diese beiden Forderungen empfängern empfangen werden können. Ein der- 5 gleichzeitig zu erfüllen. Vom praktischen Standpunkt artiger Einseitenbandbetrieb wird auch »kompatible kann jedoch eine gute Annäherung an die beiden Einseitenbandübertragung« genannt. Bedingungen erreicht werden.

Im letzten Jahrzehnt ging man immer mehr dazu Bei Rundfunkübertragungen steht die Bedingung

über, an Stelle der Zweiseitenbandübertragung eine einer verzerrungsfreien Hüllkurve an erster Stelle, trägerlose Einseitenbandübertragung zu benutzen. io Hinsichtlich der zweiten Bedingung, die sich auf die Da es wirtschaftlich nicht vertretbar ist, die zur Zeit Frequenzbänder, also auf unerwünschte Seitenbandin Betrieb befindlichen Zweiseitenbandempfänger ausstrahlungen bezieht, können gewisse Abweichundurch herkömmliche Einseitenbandempfänger zu gen geduldet werden.

ersetzen, ergibt sich die Aufgabe, eine kompatible Die Hüllkurve einer herkömmlichen Einseitenband-

Einseitenbandübertragung zu schaffen. 15 schwingung ist bei hohen Amplitudenmodulations-

Derartige Einseitenbandübertragungen sind bereits graden stark verzerrt. Dies ist darauf zurückzuführen, bekannt. Dabei wird zunächst eine herkömmliche daß die Schwingung nur zwei Komponenten enthält, trägerlose Einseitenbandschwingung erzeugt. Zur Er- nämlich den Träger und ein einziges Seitenband, zielung der Kompatibilität wird diese Einseitenband- Derartige aus zwei Spektralkomponenten aufgebaute Schwingung nach Hinzuaddieren des ursprünglichen 20 Schwingungen werden im folgenden Zweitonschwin-Trägersignals in ihrer Amplitude begrenzt und an- gungen genannt. Enthält die Schwingung drei Komschließend ihr Phasenmodulationsgrad erhöht. Hier- ponenten, also beispielsweise den Träger und zwei auf wird das sich dabei ergebende phasenmodulierte Seitenbänder, wobei die beiden Seitenbänder auf Hochfrequenzsignal mit einer aus der ursprünglichen derselben Seite des Trägers sein können, so wird Einseitenbandschwingung unter Zusetzung des Trä- 35 von einer Dreitonschwingung gesprochen. Wenn sich gers abgeleiteten Tonfrequenzschwingung amplituden- bei einer herkömmlichen Einseitenbandübertragung moduliert. Die Phasenmodulationskomponente der die Amplitude des Seitenbandes der Amplitude des amplitudenbegrenzten Hochfrequenzschwingung wird Trägers nähert, dann beträgt die Hüllkurvenverzerdabei um einen Faktor von etwa 1,4 erhöht. Dies rung etwa 24%. Eine solche Verzerrung ist offenwird durch Frequenzvervielfachung mit anschließender 30 sichtlich für Rundfunkzwecke unzulässig und würde Frequenzteilung erreicht. selbst bei üblichen Nachrichtenanlagen unzulänglich

Bei einer derartigen kompatiblen Einseitenband- sein. Aus diesem Grunde ist es bei üblichen Einmodulation ergeben sich jedoch durch die Frequenz- seitenbandverfahren mit Träger nicht möglich, eine Vervielfachung und Frequenzteilung zur Erhöhung 100%ige Modulation vorzunehmen. Die maximale der Phasenmodulation um einen konstanten Faktor 35 Modulation beträgt nur etwa 67% des Mittelwertes von etwa 1,4 gewisse Betriebsschwierigkeiten. Wäh- der Schwingung. Außerdem tritt eine starke Trägerrend man bei verhältnismäßig hohen Amplituden- frequenzverschiebung ein, wenn sich die Amplitude modulationsgraden ein gutes Ergebnis erzielt, wird des Seitenbandes der Amplitude des Trägers nähert, durch die lineare Zunahme des Phasenhubs um den Ein guter Vergleich zwischen der üblichen Einseiten-Faktor von 1,4 bei niedrigen Amplitudenmodulations- 40 bandübertragung mit Träger und der kompatiblen graden ein zu hoher Phasenmodulationsgrad hervor- Einseitenbandmodulation wurde von Ralph Haigerufen, der für eine kompatible Einseitenbandüber- m ο η in dem Handbuch »National Association of tragung nicht geeignet ist. Ein weiterer Nachteil Broadcasting Engineering«, 1960, Verlag McGraw dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß es Hill & Co., auf Seite 8—41 bis 8—52 veröffentlicht, bei Übermodulation äußerst empfindlich ist. Sobald 45 Da die Zweiseitenbandempfänger zur Demodudie Amplitude des Einseitenbandes größer wird als lation eine Hüllkurvengleichrichtung vornehmen, kann diejenige des Trägers, besteht die Gefahr, daß die man eine herkömmliche Einseitenbandschwingung, mittlere Frequenz des Signals verschoben wird. Dies die bei höheren Amplitudenmodulationsgraden eine führt zu einer unzulänglichen Wiedergabe. starke Verzerrung aufweist, zur kompatiblen Ein-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 50 seitenbandübertragung nicht verwenden. Um die dieses bekannte kompatible Einseitenbandübertra- Schwingung kompatibel zu machen, ist es notwendig, gussverfahren zu verbessern. zusätzliche Frequenzkomponenten zu übertragen.

Bevor die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Dies wird dadurch erreicht, daß man bei höheren Lösung dieser Aufgabe im einzelnen angegeben wer- Modulationsgraden an Stelle der herkömmlichen den, sollen zum besseren Verständnis der Erfindung 55 Zweitonschwingung (Träger und ein Seitenband) eine die allgemeinen Anforderungen an eine kompatible Dreitonschwingung (Träger und zwei Seitenbänder) Einseitenbandmodulation und die dabei auftretenden benutzt. Diese Dreitonschwingung weist einen etwas Schwierigkeiten kurz geschildert werden. verminderten Träger, ein Seitenband erster Ordnung

Um die Eigenschaften einer modulierten Schwin- und auf derselben Seite des Trägers ein verhältnisgung zur kompatiblen Einseitenbandübertragung zu 60 mäßig kleines, aber wichtiges Seitenband zweiter untersuchen, müssen verschiedene theoretische Erwä- Ordnung auf.

gungen und praktische Erfahrungen herangezogen Wenn man auf die allgemeine Betrachtung der

werden. Um den Empfang mit Hilfe von Einseiten- idealen Eigenschaften einer kompatiblen Einseitenband- und Zweiseitenbandempfängern zu ermög- bandschwingung zurückkehrt, dann zeigt sich, daß liehen, sollte das ideale kompatible Einseitenband- 65 bei einer Dreitonschwingung theoretisch keine Hüllsignal keine Hüllkurvenverzerrung aufweisen. Ferner kurvenverzerrung auftritt, wenn sich in dem Fresollten die Frequenzbänder oder -komponenten nur quenzspektrum das Amplitudenverhältnis des Trägers auf der einen Seite des Trägers liegen und bei einem zum Einseitenband erster Ordnung und zum Ein-

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seitenband zweiter Ordnung wie 0,5 zu 1,0 zu 0,5 geleitet wird, die nach ihrer Amplitudenbegrenzung verhält. In diesem Fall ähnelt die Schwingung einer mit einer ebenfalls aus der ursprünglichen Einsehenüblichen 100°/„igen amplitudenmodulierten Schwin- bandschwingung unter Zusetzung des Trägers abgegung, jedoch mit dem Unterschied, daß die Träger- leiteten Tonfrequenzschwingung amplitudenmoduliert schwingung auf der einen Seite des Bandspektrums 5 wird, nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß und nicht in der Mitte wie bei den üblichen Ampli- aus der trägerlosen Einseitenbandschwingung zwei tudenmodulationsübertragungen liegt. Schwingungen erzeugt werden, von denen die eine

Obwohl dieses Verhältnis von 0,5 zu 1,0 zu 0,5 nichtlinear und die andere linear oder nichtlinear vom das günstigste für eine Dreitonschwingung zu sein Amplitudenmodulationsgrad abhängt, daß den beiden scheint, weil nämlich dabei keine Hüllkurvenver- io Schwingungen der Träger hinzuaddiert wird und anzerrung auftritt, muß aber noch eine andere Be- schließend zur Bildung der phasenmodulierten Hochdingung berücksichtigt werden. Diese weitere Be- frequenzschwingung diese beiden Signale gemischt dingung erfordert ein niedrigeres Verhältnis des werden, wobei die nichtlineare Abhängigkeit der beiden Seitenbandes zweiter Ordnung zum Seitenband erster Schwingungen vom Amplitudenmodulationsgrad der-Ordnung, um bei zusammengesetzten Tonfrequenzen 15 art gewählt ist, daß der Phasenhub der phasenmodulierunerwünschte Seitenbandausstrahlungen zu vermin- ten Hochfrequenzschwingung bei einem Amplitudendern. Liegen nämlich zusammengesetzte Tonfre- modulationsgrad von 100 °/₀ etwa gleich der Summe quenzen vor, dann können Schwebungen auftreten, aus den Phasenhüben von zwei solchen Einseitenbanddie unerwünschte Seitenbandausstrahlungen ergeben. schwingungen ist, von denen die eine bei einem

Da Schwebungen zwischen den Tonfrequenzkom- ao Modulationsgrad von 100 °/₀ ein Amplitudenverhältnis

ponenten vermieden werden sollen, wird das Verhält- von Träger zu Seitenband von 1,0 zu 1,0 und die andere

nis zwischen dem Träger, dem Seitenband erster von 1,0 zu 0,5 aufweist, und daß der Phasenhub der

Ordnung und dem Seitenband zweiter Ordnung für phasenmodulierten Hochfrequenzschwingung bei einem

eine kompatible Übertragung nach der Erfindung Amplitudenmodulationsgrad von weniger als 10%

vorzugsweise bei vollem Amplitudenmodulationsgrad 25 etwa auf den Phasenhub einer solchen Einseitenband-

etwa 0,7 zu 1,0 zu 0,3 gewählt. schwingung abnimmt, deren Amplitudenverhältnis von

Bei niedrigeren Amplitudenmodulationsgraden ist Träger zu Seitenband 1,0 zu 1,0 bei einem Amplituden-

die erforderliche Komponente zweiter Ordnung sehr modulationsgrad von 100 % beträgt,

klein und nimmt daher bei einem geringen Ampli- Infolge der vom Amplitudenmodulationsgrad nicht-

tudenmodulationsgrad so weit ab, daß die Dreiton- 30 linearen Abhängigkeit der beiden zur Bildung des

schwingung in eine Zweitonschwingung übergeht. phasenmodulierten Hochfrequenzträgers benutzten

Die Amplitude des Seitenbandes erster Ordnung Schwingungen wird erreicht, daß bei hohen Amplituist dabei vorzugsweise eine lineare Funktion und die denmodulationsgraden der zusätzliche Phasenhub des Amplitude des Seitenbandes zweiter Ordnung eine Hochfrequenzträgers groß ist, wobei eine Dreitonquadratische Funktion des Amplitudenmodulations- 35 schwingung nach der vorn beschriebenen Art entsteht, grades. Die Trägeramplitude gleicht bei niedrigen deren Hüllkurvenverzerrung gering ist, während bei Modulationsgraden der mittleren Amplitude der einem niedrigeren Modulationsgrad, insbesondere Schwingung und nimmt allmählich ab, wenn der unterhalb von 10°/₀, praktisch keine zusätzliche Amplitudenmodulationsgrad zunimmt. Dies sind an- Phasenmodulation auftritt, so daß nahezu eine hergenäherte Beziehungen, die jedoch praktische Zwecke 40 kömmliche Zweitonschwingung vorliegt,
erfüllen und sich als sehr günstig bei der Ausführung Bei einem Amplitudenmodulationsgrad von 60°/₀ erwiesen haben. ist der Phasenhub des phasenmodulierten Hochfre-

Es sei betont, daß die mittlere Gesamtamplitude quenzträgers vorzugsweise gleich der Summe aus den einer derartigen kompatiblen Einseitenbandschwin- Phasenhüben von zwei solchen Einseitenbandschwingung konstant ist und sich in Abhängigkeit vom 45 gungen, von denen die eine ein Amplitudenverhältnis Amplitudenmodulationsgrad nicht verschiebt. Es tre- von Träger zu Seitenband von 1,0 zu 0,6 und die ten also keine Trägerfrequenzverschiebungen auf. andere von 1,0 zu 0,2 aufweist. Der Phasenmodula-

Da die höheren Frequenzkomponenten von Sprache tionshub nimmt dann bei kleiner werdendem Ampli- und Musik verhältnismäßig niedrige Amplituden tudenmodulationsgrad in nichtlinearer Weise immer haben, ist die erforderliche Bandbreite bei einer der- 50 stärker ab, bis er bei einem sehr geringen Modulationsartigen kompatiblen Einseitenbandübertragung etwa grad nur noch dem Phasenhub einer herkömmlichen gleich der Tonfrequenzbandbreite. Es wird also eine Einseitenbandschwingung entspricht. Umgekehrt Schwingung erzeugt, die der Bandbreite einer üblichen nimmt mit wachsendem Amplitudenmodulationsgrad Einseitenbandübertragung nahekommt. Bei niedrigen der Phasenhub der phasenmodulierten Hochfrequenz-Frequenzen, die eine hohe Amplitude aufweisen, ist 55 schwingung in nichtlinearer Weise zu.
das Seitenband zweiter Ordnung erforderlich. Da je- Die phasenmodulierte Hochfrequenzschwingung doch dieses Seitenband zweiter Ordnung innerhalb der wird vorzugsweise in nichtlinearer Weise aus zwei Bandbreite des Signals liegt, erhöht das Vorhanden- Zweitonschwingungen abgeleitet, von denen die eine sein eines Seitenbandes zweiter Ordnung für tiefe ein Amplitudenverhältnis von Träger zu Seitenband Tonfrequenzen die Bandbreitenerfordernisse praktisch 60 von 1,0 zu 1,0 und die andere von 1,0 zu 0,5 aufweist, nicht, sondern verdichtet lediglich das Spektrum der Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungs-Schwingung. gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß

Zur Schaffung einer kompatiblen trägerfrequenten zwei nichtlineare Dämpfungsschaltungen, denen die

Einseitenbandübertragung ist ein Verfahren, bei dem trägerlose Einseitenbandschwingung zugeführt wird,

zur Anhebung des Phasenhubs der modulierten Hoch- 65 zwei zueinander parallele Signalpfade vorsehen, daß

frequenzschwingung zuerst eine herkömmliche träger- den Dämpfungsschaltungen je eine Summierstufe

lose Einseitenbandschwingung erzeugt wird, aus der nachgeschaltet ist, die den Ausgangssignalen der

eine phasenmodulierte Hochfrequenzschwingung ab- Dämpfungsschaltungen den Hochfrequenzträger zu-

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setzen, daß eine mit den Ausgängen der Summier- modulationskomponente einer Zweitonschwingung bestufen verbundene Mischstufe die Signale in den beiden trächtlich von derjenigen einer kompatiblen Einseitenparallelen Signalpfaden zu dem phasenmodulierten bandschwingung (ausgezogene Kurven) abweicht. Die Hochfrequenzträger vereint und daß eine Amplituden- mit 1,4 bezeichnete strichpunktierte Kurve wurde modulationsschaltung diesen phasenmodulierten Hoch- 5 nach dem bekannten Verfahren durch Frequenzfrequenzträger nach seiner Amplitudenbegrenzung in Vervielfachung und -teilung um den Faktor 1,4 aus eine Begrenzerstufe mit der Tonfrequenzschwingung einer üblichen Zweitonschwingung bei einem Ampliamplitudenmoduliert. tudenmodulationsgrad von 1,0 hergeleitet.

Die nichtlinearen Beziehungen der Dämpfungs- Wie man aus der graphischen Darstellung sieht,

schaltungen sind dabei so beschaffen, daß der Phasen- io kann man die gewünschte kompatible Einseitenbandhub des hochfrequenten Trägers, ausgehend vom schwingung bei 100 °/oiger Amplitudenmodulation (die Phasenhub einer üblichen Einseitenbandschwingung, ausgezogene Linie 100 °/₀) gut annähern, wenn man die bei niedrigem Amplitudenmodulationsgrad mit wach- 1,0-PM-Kurve und die 0,5-PM-Kurve (punktierte sendem Amplitudenmodulationsgrad fortschreitend Linien 1,0 und 0,5) addiert. Dabei soll unter »1,0 PM« zunimmt, bis er bei einem Amplitudenmodulations- 15 und »0,5 PM« jeweils eine Zweitonschwingung vergrad von 100% einen Wert erreicht, der gleich der standen werden, bei der sich das Verhältnis von Summe aus den Phasenhüben von zwei Einseitenband- Träger zu Seitenband bei 100 %iger Amplitudenschwingungen ist, deren Amplitudenverhältnis von modulation 1,0 zu 1,0 bzw. 1,0 zu 0,5 verhält. Diese Träger zu Seitenband 1,0 zu 1,0 und 1,0 zu 0,5 bei Resultierende ist in Fig. 1 durch die ausgezogene 100°/₀igeni Modulationsgrad beträgt. 20 Linie mit der Bezeichnung 1,0PM + 0,5PM darge-

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung tritt nahezu stellt. Das Hauptmerkmal der Erfindung, besonders keine Hüllkurvenverzerrung auf, und die unerwünschte in bezug auf das weiter unten genannte Ausführungs-Seitenbandausstrahlung ist ebenfalls sehr niedrig. beispiel, liegt in der Verwendung von nichtlinearen Messungen haben ergeben, daß bei dem erfindungs- Schaltungen und einer additiven Mischung, so daß gemäßen Verfahren bei 100%iger Amplitudenmodula- 25 die Summe der 1,0-PM- und der 0,5-PM-Komponente tion etwa 30 db weniger Energie in dem unerwünschten bei allen Modulationsgraden die für eine kompatible Seitenbandbereich auftritt. Einseitenbandübertragung gewünschte Phasenmodula-

Zum besseren Verständnis wird im folgenden ein tion ohne komplizierte Frequenzvervielfachung und Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Frequenzteilung ergibt.

Figuren erläutert. 30 Die Nachbildung der in F i g. 1 dargestellten Kenn-

F i g. 1 ist eine graphische Darstellung der Phasen- linien erhält man durch Addition der Ausgangswerte lage von verschiedenen Phasenmodulationskomponen- der nichtlinearen Schaltung, wobei der eine Ausgangsten in Abhängigkeit von der Zeit; wert dem Wert 1,0 PM und der andere dem Wert Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Anpassungs- 0,5 PM entspricht. Bei 100%iger Amplitudenmodugerätes zur kompatiblen Einseitenbandübertragung 35 lation ergibt diese Addition eine genügend gute Annach der Erfindung; näherung an die gewünschte Dreitonschwingung. Bei F i g. 3 ist ein Schaltbild der nichtlinearen Dämp- niedrigeren Amplitudenmodulationsgraden ist die Zufungsschaltung, die einen wichtigen Teil der Einrich- nähme der Phasenmodulation geringer, was durch tung nach F i g. 2 bildet. die Benutzung der beiden nichtlinearen Dämpfungs-Die graphische Darstellung der F i g. 1 zeigt die 40 schaltungen erreicht wird. Betrachtet man beispiels-Phase in Abhängigkeit von den Augenblickswerten weise den Fall für den Modulationsgrad von 80°/₀, der Halbwelle der Eingangsniederfrequenzschwingung dann kann man nicht einfach die Phase der mit 0,8 für eine Dreitonschwingung mit einem Verhältnis des und 0,4 bezeichneten punktierten Linien addieren. Bei Trägers zum Seitenband erster Ordnung und zum der als Beispiel genannten Schaltung, die die im letzten Seitenband zweiter Ordnung von 0,7 zu 1,0 zu 0,3 bei 45 Anspruch angegebenen Werte der Dämpfungscharak-100°/₀iger Amplitudenmodulation. Die Kurven der teristik aufweist, ergibt sich, daß der Eingangswert bei Dreitonschwingung sind ausgezogen dargestellt und 80 %iger Amplitudenmodulation etwa 2 db unter dem mit 100%, 80%, 60%, 40% und 20% bezeichnet, Wert bei 100%iger Modulation liegt und daß bei um die Phase bei diesen verschiedenen Werten des diesem Modulationsgrad die erste Dämpfungsschaltung AmplitudenmoduJationsgrades zu zeigen. 50 einen Wert von —3 db und nicht von —2 db hat, so Bei der graphischen Darstellung in F i g. 1 ist der daß im Endeffekt der Eingangsmodulationsgrad in der Phasenverlauf lediglich über der einen Halbwellen- ersten Schaltung von 80 auf 70 % erniedrigt wird, d. h. periode einer Niederfrequenzschwingung dargestellt. 3 db unter 100 %iger Modulation. In der zweiten Es handelt sich jedoch dabei um eine in bezug auf Schaltung hat die Phasenkomponente nur eine 25 %ige t = 0 ungerade Funktion, d. h. f{i) = —f(—t). 55 Modulation an Stelle der Eingangsmodulation von Bei der Ableitung der ausgezogenen Kurven der 40 %, d. h. nur die Hälfte von 0,5 PM. In F i g. 1 F i g. 1 wurde davon ausgegangen, daß die Amplitude sieht man, daß bei einem Wert cot von 40° der Wert des Seitenbandes erster Ordnung linear proportional der gestrichelten (Zweitonschwingung) Kurve für zum Amplitudenmodulationsgrad ist und daß die 70 % bei etwa Φ = 44° liegt und die 25 %ige Modu-Amplitude des Seitenbandes zweiter Ordnung propor- 60 lation eine Phasenverschiebung von etwa 11°, oder tional zum Quadrat des Amplitudenmodulations- insgesamt 55° hervorruft. Wenn man die ausgezogene grades ist. Weiterhin nimmt die Trägeramplitude ab, Linie mit 80% bei cot — 40° abliest, erhält man tatwenn der Amplitudenmodulationsgrad zunimmt. sächlich Φ = 55°.

Die punktierten Kurven der F i g. 1 zeigen die Das Blockschaltbild der F i g. 2 zeigt ein Anpas-

Phasenkomponente einer Zweitonschwingung mit 6g sungsglied oder einen Adapter, der nach dem Verfaheinem Verhältnis des Trägers zum Seitenband von ren »1,0 PM + 0,5 PM« arbeitet und die ideale PM-0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 und 1,0. Man sieht, daß außer Komponente zur Ausstrahlung einer kompatiblen bei sehr niedrigen Modulationsgraden die Phasen- Einseitenbandschwingung bildet. Mit Ausnahme der-

jenigen Teile, die zu dem PM-Kanal gehören, ist der Am Ausgang 52 der Summierschaltung 46 entsteht Adapter der F i g. 2 dem üblichen kompatiblen Ein- bei voller Modulation ein Verhältnis von Träger zu seitenbandadapter ähnlich und kann dazu benutzt Seitenband von 1,0 zu 0,5. Der Ausgang 52 ist an eine werden, irgendeinen beliebigen AM-Sender zu speisen, Mischstufe 54 angeschlossen, in der die 0,5-PM-z. B. einen Sender mit einem C-Modulator oder einen 5 Komponente mit einem 500-kHz-Eingangssignal 56 Sender mit niedrigem Modulationsgrad, beispielsweise überlagert wird, das z. B. einem nicht dargestellten mit einem Doherty-Modulator, mit einem Chireix- harmonischen Generator entnommen wird, der vom Modulator oder mit einer Ampliphasenschaltung. Trägeroszillator 12 gesteuert ist. Die Ausgangsspan-

In dem Adapter der F i g. 2 wird eine Einseiten- nung der Summierschaltung (z. B. 600 kHz), die an bandschwingung in einem Einseitenbandgenerator io der Mischstufe 54 angeschlossen ist, wird in einem bekannter Art unter Verwendung eines symmetrischen 600-kHz-Verstärker 60 verstärkt, dann über die Lei-Modulators 10 erzeugt, der eine Trägerfrequenz- tung 62 der Mischstufe 46 zugeführt, wo sie mit dem schwingung von einem Trägerfrequenzoszillator 12 100-kHz-Wert der 1,0-PM-Komponente aus der Ver-(z. B. 100 kHz) aufnimmt und dem eine Audio- oder zögerungsschaltung 42 überlagert wird. An der AusNiederfrequenz 14 zugeführt wird. Der Einseitenband- 15 gangsleitung 64 wird die summierte Ausgangsspannung generator enthält ferner einen Verstärker 16 und ein (z. B. 700 kHz) der Mischstufe 44 entnommen. Die Einseitenbandfilter 18 (z. B. eine Quarzschaltung hoher Ausgangsspannung von 700 kHz der Mischstufe 44 Selektivität). Der Ausgang dieser Schaltung ist mit ist mit der Summe der Phasenmodulation beider einem HF-Verstärker 20 verbunden, an den ein Kanäle phasenmoduliert, so daß die PM-Komponente Katodenfolger 22 angeschlossen ist, dem das träger- ao gleich 1,0PM + 0,5 PM bei 100°/₀iger Modulation lose Einseitenband zugeführt wird. Von hier führt eine ist. Bei sehr niedrigem Modulationsgrad arbeiten die Leitung zum Eingang des »PM-Kanals« und über nichtlinearen Schaltungen 26 und 28 derart, daß sie einen weiteren Katodenf olger 24 zum Eingang des eine PM-Komponente erzeugen, die etwa gleich der »AM-Kanals«. Der Katodenf olger 22 hat eine niedrige einer Einseitenbandschwingung mit Träger ist, bei der Ausgangsimpedanz für das trägerlose Einseitenband, 25 das Verhältnis von Seitenband zu Träger etwa gleich und seine Ausgangsspannung auf der Leitung 23 dem Prozentsatz der Modulation ist. Eine solche PM-führt zu zwei nichtlinearen Schaltungen 26 und 28. Komponente eignet sich zur Unterdrückung des un-Diese nichtlinearen Schaltungen 26 und 28 sind so gewünschten Seitenbandes und zur Annäherung an eingestellt, daß sie verschiedene nichtlineare Kenn- die PM-Kurven der Drei-Ton-Phasenbeziehung (z. B. linien, nämlich 1,0 PM und 0,5 PM haben. Die 30 20 und 40 % nach F i g. 1). Bei höheren Modulationsbeiden nichtlinearen Schaltungen 26 und 28 haben graden bewirken jedoch die nichtlinearen Schaltungen eine geringere Dämpfung bei hohem als bei niedrigem 26 und 28 eine Erhöhung der maximalen PM-Abwei-Amplitudenpegel. Wenn man die Kennlinien 1,0 PM chung auf einen Betrag, der größer als 1,0 PM ist und und 0,5 PM in F i g. 1 vergleicht, sieht man, daß die der fortschreitend bis zu einem Punkt zunimmt, bei nichtlinearen Schaltungen 26 und 28 erforderlich sind, 35 dem die PM-Abweichung 1,0 + 0,5 PM beträgt, nämweil der Betrag der Phasenmodulationsanhebung lieh bei 100%iger Modulation. Die Ausbildung einer zwischen einem Maximalwert von 1,0 PM + 0,5 PM Schaltung zur Erzielung dieser Beziehung wird in Verbei 100°/₀iger Modulation und einem Minimalwert bindung mit Fig. 3 beschrieben,
von 1,0 PM bei sehr niedrigem Modulationsgrad Die Ausgangsspannung auf der Leitung 64 der

schwankt. 40 Mischstufe 44, d. h. die kombinierten PM-Komponen-

Die Ausgangsspannung 27 der nichtlinearen Schal- ten, werden einer veränderlichen Verzögerungsschaltung 26 wird einer Summierschaltung 30 zugeführt, die tung 66 zugeführt, um Differenzen in der Zeitverzögenoch ein Trägerfrequenzsignal über die Leitung 32 rung zwischen dem PM-Kanal und dem AM-Kanal vom Trägerfrequenzoszillator 12 erhält, wobei mit des Adapters auszugleichen. Sie wird dann einem Hilfe einer Phasenschieberschaltung 34 die Phasenlage 45 700-kHz-Begrenzer 68 zugeleitet, in dem die AM-zwischen den beiden Kanälen richtig eingestellt wird. Komponente unterdrückt wird, so daß nur eine reine Die Trägerfrequenz auf der Leitung 32 wird hinsieht- phasenmodulierte Schwingung übrigbleibt. Die Auslich ihres Eingangspegels durch ein veränderliches gangsspannung 70 des Begrenzers 68 wird anschlie-Dämpfungsglied 36 eingestellt, um die Pegel des ßend in einer Mischstufe 72 durch Überlagerung auf Trägers und des Seitenbandes am Ausgang 38 der 30 die gewünschte Trägerfrequenz gebracht, wobei eine Summierschaltung 30 gleichzumachen. Die PM-Kom- Schwingung von dem Oszillator 74 zugeführt wird. Die ponente der Summierschaltung 30 durchläuft einen Ausgangsspannung 76 der Mischstufe 72 wird in HF-Verstärker 40, eine Verzögerungsschaltung 42 und einem HF-Verstärker verstärkt und über eine Leitung wird der Mischstufe 44 zugeleitet. 80 den ZF-Stufen des Senders zugeführt.

Die Verzögerungsschaltung 42 kompensiert kleine 55 Die AM-Komponente wird dem trägerlosen EinDifferenzen in der Zeitverzögerung zwischen dem seitenband am Ausgang 82 des Katodenf olgers 24 Kanal der 1,0-PM-Komponente und dem Kanal der entnommen und mit der Eingangsspannung auf der 0,5-PM-Komponente. Leitung 84 in einem multiplikativen Demodulator 86

Die Ausgangsspannung auf der Leitung des Katoden- vereinigt. Die Ausgangsspannung 88 des Demodulafolgers22 wird auch der nichtlinearen Schaltung28 60 tors 86 entspricht praktisch dem NF-Eingangszugeführt, an deren Ausgang 29 eine zweite Summier- signal 14.

schaltung 46 angeschlossen ist. In dieser Schaltung Die AM-Komponente wird in dieser Weise abge-

wird eine Trägerschwingung auf der Leitung 48, die leitet, um die verzerrenden Harmonischen in der von dem Oszillator 12 kommt, mit Hilfe eines Dämp- AM-NF-Spannung 90, die dem Sender zugeführt fungsgliedes 50 auf einen Pegel eingestellt, der doppelt 65 wird, zu unterdrücken, die in dem Einseitenbandso groß wie der Seitenbandpegel bei voller Modulation generator und besonders in dem Filter 18 erzeugt ist. Diese Trägerschwingung wird dem Seitenband- werden. Wenn die AM-Schwingung auf diese Weise signal der nichtlinearen Schaltung 28 hinzuaddiert. nicht abgeleitet oder wenn eine komplizierte Phasen-

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Schieberschaltung in dem AM-Kanal verwendet wird, hat die NF-Schwingung nicht die richtige Phasenlage für die gewünschte Hüllenfunktion. Die NF-Signale 88 des Demodulators 86 werden in einem NF-Verstärker 92 verstärkt und über eine veränderliche Verzögerungsschaltung 94 dem Sender zugeführt, wobei die Verzögerungsschaltung in ähnlicher Weise wirkt wie die Schaltung 66, um relative Abweichungen in der Zeitverzögerung zwischen dem PM-Kanal und dem AM-Kanal auszugleichen.

Der Adapter der F i g. 2 kann zusammen mit einem beliebigen AM-Sender verwendet werden, da er lediglich eine PM-Trägerschwingung und eine NF-Schwingung zur Amplitudenmodulation des Trägers erzeugt. Während F i g. 2 einen Adapter für übliche AM-Sender darstellt, kann die Anordnung und das Verfahren auch bei neuartigen Sendern benutzt werden.

F i g. 3 zeigt ein Schaltungsbild einer nichtlinearen Schaltung 26 oder 28 nach F i g. 2.

In der Schaltung sind die Werte der Schaltelemente angegeben. Die Schaltung enthält zwei entgegengesetzt vorgespannte Dioden liV458 und einen dritten Zweig fester Dämpfung. Der unterste Zweig in Fig. 3 enthält Widerstände von 10 kOhm und 470 Ohm und bildet einen Zweig fester Dämpfung von etwa —20 db, selbst wenn der Signalpegel nicht ausreicht, um die Dioden 1JV458 leitend zu machen. Der Signalpegel, bei dem die Dioden leitend werden, wird durch eine Vorspannungsregelung 500 eingestellt; der obere und mittlere Zweig der Schaltung bewirken eine Phasenmodulationsdehnung, indem die Dämpfung bei höheren Modulationsgraden vermindert, d. h. indem die gewünschte Betonung oder Hervorhebung der PM-Komponente bei den höheren Augenblickswerten des Modulationspegels hervorgerufen wird. Die Schaltung der F i g. 3 kann sowohl für die nichtlineare Schaltung 26 als auch für die Schaltung 28 verwendet werden. Die Einstellung des Schwellwertes erfolgt durch Einstellung des Potentiometers 500. In einem typischen Fall wird z. B. das Potentiometer für die Schaltung 26 so eingestellt, daß die Diode bei Maximalwerten der Hüllkurve leitend wird, was einem Modulationspegel von etwa 80% entspricht, wobei die Dioden bei Amplituden volleitend werden, die einem Modulationsgrad von über 110 % entsprechen. Für die Schaltung 28 wird das Potentiometer so eingestellt, daß die Dioden zu leiten anfangen, wenn die Hüllkurvenschwankungen einem Modulationspegel von etwa 60% entsprechen, wobei die Dioden vollständig leitend werden, wenn der Modulationspegel etwa 75% überschreitet.

Um die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3 zu erläutern, sind folgende Dämpfungswerte für eine 1,0-PM- und 0,5-PM-Schaltung genannt.

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Eingang	1,0-PM-Schaltung (26)	Als 0,5-MP-Schaltung (28)
db	db	db
0	0	0
-2	-3	-6
4	-5	-10,5
-6	-7,5	-13
-8	-9,5	-15
-10	-12	-17,5
-12	-14	-19,5
-14	-16	-22
-16	-18	-24,5

Bei einer gegebenen Einstellung des Potentiometers ist die Anode der oberen Diode liV458 gegenüber ihrer Katode schwach negativ und die Katode der unteren Dioden 1JV458 schwach positiv gegenüber ihrer Anode, so daß die obere Diode bei positiven Schwankungen leitet, die den gewünschten Modulationsgrad überschreiten, und die untere Diode bei entsprechenden negativen Schwankungen leitet, wobei der »gewünschte Modulationsgrad« dasjenige Maß der Phasenmodulation ist, oberhalb dessen die PM nichtlinear betont werden soll.

Während der Adapter nach F i g. 2 zwei nichtlineare Schaltungen enthält, kann eine ähnliche Arbeitsweise auch mit einer einzigen nichtlinearen Schaltung erhalten werden oder durch einen .B-Verstärker mit starker Vorspannung in Verbindung mit einem nicht gedämpften PM-Kanal. Eine einfache Diodenstufe, die auf mehrere Pegel anspricht und die einen Spannungsabfall von 0 db bei 100 %, 2,5 db bei %,4 db bei 40 %, 5,5 db bei 20 % und 6 db bei 10 % Modulation aufweist, kann in einem 0,5-PM-Kanal in Verbindung mit einem nicht gedämpften 1,0-PM-Kanal verwendet werden. Ein Kurvenverlauf, der der Kurve 100% in F i g. 1 nahekommt, kann durch eine Summierung der Grundschwingung mit bestimmten Oberschwingungen erhalten werden. Für eine Abänderung des PM-Verlaufes gemäß der Erfindung zur Verwendung bei kompatiblen Einseitenbandsystemen kann die gewünschte Modulation auch durch eine Kombination der Frequenzvervielfachung mit einer abnehmenden PM-Summierung erhalten werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur trägerfrequenten Einseitenbandübertragung von Tonfrequenzinformationen, die sowohl von Einseitenband- als auch von Zweiseitenbandempfängern empfangen werden können, bei dem zur Anhebung des Phasenhubs der modulierten Hochfrequenzschwingung zuerst eine herkömmliche trägerlose Einseitenbandschwingung erzeugt wird, aus der eine phasenmodulierte Hochfrequenzschwingung abgeleitet wird, die nach ihrer Amplitudenbegrenzung mit einer ebenfalls aus der ursprünglichen Einseitenbandschwingung unter Zusetzung des Trägers abgeleiteten Tonfrequenzschwingung amplitudenmoduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der trägerlosen Einseitenbandschwingung zwei Schwingungen erzeugt werden, von denen die eine nichtlinear und die andere linear oder nichtlinear vom Amplitudenmodulationsgrad abhängt, daß den beiden Schwingungen der Träger hinzuaddiert wird und anschließend zur Bildung der phasenmodulierten Hochfrequenzschwingung diese beiden Signale gemischt werden, wobei die nichtlineare Abhängigkeit der beiden Schwingungen vom Amplitudenmodulationsgrad derart gewählt ist, daß der Phasenhub der phasenmodulierten Hochfrequenzschwingung bei einem Amplitudenmodulationsgrad von 100% etwa gleich der Summe aus den Phasenhüben von zwei solchen Einseitenbandschwingungen ist, von denen die eine bei einem Modulationsgrad von 100% ein Amplitudenverhältnis von Träger zu Seitenband von 1,0 zu 1,0 und die andere von 1,0 zu 0,5 aufweist, und daß der Phasenhub der phasenmddulierten Hoch-

frequenzschwingung bei einem Amplitudenmodulationsgrad von weniger als 10% etwa auf den Phasenhub einer solchen Einseitenbandschwingung abnimmt, deren Amplitudenverhältnis von Träger zu Seitenband 1,0 zu 1,0 bei einem Amplitudenmodulationsgrad von 100 % beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenhub der phasenmodulierten Hochfrequenzschwingung bei einem Amplitudenmodulationsgrad von 60°/₀ etwa gleich der Summe aus den Phasenhüben von zwei solchen Einseitenbandschwingungen ist, von denen die eine ein Amplitudenverhältnis von Träger zu Seitenband von 1,0 zu 0,6 und die andere von 1,0 zu 0,2 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der phasenmodulierten Hochfrequenzschwingung der eine nichtlineare Schwingungsanteil aus einer Zweitonschwingung (Träger und ein Seitenband) abgeleitet wird, deren ao Amplitudenverhältnis von Träger zu Seitenband 1,0 zu 1,0 bei einem Modulationsgrad von 100% beträgt, und daß der andere nichtlineare Schwingungsanteil aus einer Zweitonschwingung abgeleitet wird, deren Amplitudenverhältnis von Träger zu as Seitenband 1,0 zu 0,5 bei einem Modulationsgrad von 100% beträgt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nichtlineare Dämpfungsschaltungen (26, 28), denen die trägerlose Einseitenbandschwingung zugeführt wird, zwei zueinander parallele Signalpfade vorsehen, daß den Dämpfungsschaltungen je eine Summierstufe (30, 46) nachgeschaltet ist, die den Ausgangssignalen der Dämpfungsschaltungen den Hochfrequenzträger zusetzen, daß eine mit den Ausgängen der Summierstufen (30, 46) verbundene Mischstufe (44) die Signale in den beiden parallelen Signalpfaden zu dem phasenmodulierten Hochfrequenzträger vereint und daß eine Amplitudenmodulationsschaltung diesen phasenmodulierten Hochfrequenzträger nach seiner Amplitudenbegrenzung in einer Begrenzerstufe (68) mit der Tonfrequenzschwingung amplitudenmoduliert (Fig. 2).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen parallelen Signalpfad der Mischstufe (44) bereits eine andere Mischstufe (54) vorgeschaltet ist, die das Signal in diesem Pfad mit einem Hochfrequenzsignal mischt, dessen Frequenz von der Frequenz des ursprünglichen Trägersignals verschieden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Dämpfungsschaltungen (26, 28) je einen Zweig fester Dämpfung und parallel dazu entgegengesetzt vorgespannte Dioden (12V458) enthalten, wobei die Vorspannungen der Dioden so gewählt sind, daß diese nur bei Hüllenamplituden leitend werden, die den Hüllenamplituden bei einem Amplitudenmodulationsgrad von mindestens 60% entsprechen (Fig. 3).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine nichtlineare Schaltung (26) so vorgespannt ist, daß die Dioden (1JV458) bei maximalen Hüllenamplituden zu leiten anfangen, die einem Modulationsgrad von etwa 80% entsprechen, und daß die andere nichtlineare Dämpfungsschaltung (28) so vorgespannt ist, daß die Dioden (1.ΛΓ458) bei maximalen Hüllenamplituden zu leiten anfangen, die einem Modulationsgrad von etwa 60% entsprechen.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Schaltungen Dämpfungscharakteristiken aufweisen, die im wesentlichen der folgenden Tabelle entsprechen:

Eingang 1. Schaltung (26) 2. Schaltung (28) db db db 0 0 0 -2 -3 -6 -4 ζ -10,5 -6 -7,5 -13 -8 -9,5 -15 -10 -12 -17,5 -12 -14 -19,5 -14 -16 -22 -16 -18 -24,5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen