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Verfahren zur gleichzeitigen Übermittlung von zwei Signalen, die sich
voneinander unterscheiden, aber aus derselben Quelle hergeleitet sind. Die Erfindung
betrifft Übermittlungsanlagen, in welchen eine Trägerwelle zur Übermittlung von
Signalen von Frequenzen innerhalb des Hörbereiches benutzt wird, und bezieht sich
insbesondere auf Einrichtungen, bei denen zwei oder mehr Signale ähnlicher Frequenzen,
die sich aber in Phase oder Intensität unterscheiden, gleichzeitig übermittelt und
ihren ursprünglichen Gleichheiten und Unterschieden getreu wiedergegeben werden.
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Einrichtungen dieser Art sind bisher zum Zwecke der Festlegung von
Tönen gegenüber festen und bekannten Punkten, beispielsweise bei Unterseelotungen,
Richtungs- und Bereichfeststellungen, verwendet worden. Man hat sie auch benutzt,
um an der empfangenden Station die gegenseitige Aufstellung verschiedener Schallquellen
zueinander und gegenüber der Sendestation durchzuführen, wie z. B. bei der binauralen
Übermittlung (am Draht oder drahtlos) musikalischer Darbietungen und von Gesprächen.
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Derartige Einrichtungen wiesen bisher einen gewichtigen Nachteil dadurch
auf, daß sie einen besonderen Verkehrsweg bzw. besondere Trägerfrequenzen
für jede verschiedene Klangfarbe desselben Schalles benötigten. Wichtig ist die
Erfindung für den Rundfunk und die Übermittlung von Orchesterprogrammen u. dgl.,
wo die räumliche Aufstellung der verschiedenen Instrumente wesentlich, wie sich
herausgestellt hat, zur Wertschätzung des Programms durch den Rundfunkteilnehmer
beiträgt.
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Ein Nachteil bekannter Einrichtungen bei ihrer Anwendung auf drahtlose
Anlagen beruht darauf, daß es bisher nötig war, für jeden übermittelnden Verkehrsweg
eine Antenne mit ihren zugehörigen Kraftanlagen zu benutzen, so daß sich eine Verdopplung
der Gestehungskosten und eine Verdopplung der Kraft nötig machte, die zur Übermittlung
der Signale auf eine gegebene Entfernung notwendig war. Außerdem ist der Fadingeffekt
der verschiedenen Trägerwellen in verschiedenem Grade bestrebt, eine offenbar falsche
Stellungsverschiebung der ursprünglichen Schallquellen zu verursachen.
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Nach der Erfindung werden die Niederfrequenzsignale aus zwei Schallumsetzungsvorrichtungen
als Komponenten einer einzigen Trägerwelle übermittelt, und zwar wird die Trägerwelle
durch Signale aus einer Vorrichtung moduliert, und das obere Randband der sich ergebenden
Welle wird ausgesiebt und dein LTberinittlun-sstromkreis aufgedrückt; die gleiche
Trägerwelle wird durch Signale aus der anderen Vorrichtung gesondert moduliert,
und das untere Randband der sich ergebenden Welle wird ausgesiebt und dem gleichen
Übermittlungsstromkreis aufgedrückt.
Um die Eigenart der Erfindung,
ihre Wirkungsweise und Betriebsverfahren näher auszuführen, soll die Erfindung im
folgenden in ihrer Anwendung auf eine drahtlose Rundfunkanlage zur Erzeugung binauraler
Wirkungen beschrieben werden. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung
beschränkt, da sie leicht in verschiedenen anderen Einrichtungen zur Schallübertragung
oder auch zur Übermittlung von Licht- oder anderen physikalischen Veränderungen
zur*Anwendung kommen kann.
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Auf der Zeichnung stellen Abb. i und z schematisch als Ausführungsbeispiel
eine Schaltungsanordnung eines Sende- bzw. Empfangsgerätes dar.
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Abb. i zeigt zwei Aufnahme- oder Schallenergie-Umsetzungsvorrichtungen
io und ii, welche Mikrophone o. dgl. für Rundfunkzwecke geeignete Einrichtungen
sein können. Diese Vorrichtungen sind innerhalb des Feldes musikalischen Schalles
aufgestellt, der beispielsweise durch ein Orchester erzeugt wird. Sie sind in einer
Weise voneinander entfernt, die sich zur binauralen Wiedergabe als ein besten geeignet
erwiesen hat. Die beiden Vorrichtungen io und ii nehmen auf diese Weise die gleichen
Töne von den Instrumenten auf, aber die Phasenbeziehung und die Intensität der von
den einzelnen Instrumenten aufgefangenen Schallwellen hängt von der Stellung dieser
Instrumente gegenüber den Mikrophonen io und ii ab.
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Die Niederfrequenzströme, die durch die Aufnahmevorrichtung io erzeugt
werden und eine Klangfarbe der musikalischen Töne darstellen, verlaufen durch eine
Bandsiebkette 12 und werden einem Verstärkerstromkreis 13 aufgedrückt.
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Die durch die Aufnahmevorrichtung ii erzeugten Ströme, welche eine
andere Klangfarbe der musikalischen Töne bedeuten, gehen durch eine Bandsiebkette
1q. und. werden einem Verstärkerstromkreis 15 zugeführt.
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Die Verstärker 13 und 1.5 sind als Ausführungsformen mit Dreielektrodenröhren
16 bzw. 17 dargestellt, deren Ausgangsstromkreise an die entsprechenden Ausgangsstromkreise
zweier -Cbertragungs- und Modulierungsröhren 18 und ig, die auch Dreielektrodenröhren
sind, angeschlossen sind. Eine Niederfrequenzdrosselspule 2o ist in die gemeinsame
Batterieleitung für die Ausgangsstromkreise der Röhren 16 und i8 und eine Niederfrequenzdrosselspule
21 in ähnlicher Weise in die Batterieleitung für die Röhren 17 und ig eingeschaltet.
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Ein Hochfrequenzschwingungserzeuger 22 ist an die Eingangsstromkreise
der Modulatoren i8 und ig angeschlossen, um ihnen eine Trägerwelle zu liefern. Bei
der dargestellten Schaltung wird die dem Modulator i8 gelieferte Trägerwelle verstärkt
und gleichzeitig entsprechend den Niederfrequenzströmen moduliert, welche im Ausgangsstromkreis
des Verstärkers 13 vorhanden sind.
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Die dem Modulator ig aufgedrückte Trägerwelle wird in ähnlicher Weise
verstärkt und entsprechend dem im Ausgangsstromkreis des Verstärkers i5 vorhandenen
Niederfrequenzstrorn moduliert.
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Bekanntlich setzen sich die aus der Zusammenwirkung zwischen Trägerwelle
und der Sprachfrequenzwelle im Modulator 18 sich ergebenden Hochfrequenzwellen aus
Komponenten der Frequenz C der Trägerwelle und den Summen- und Differenzfrequenzen
C + S, und C - Si zusammen, wobei S, die Sprachfrequenz in diesem Zweige der Einrichtung
bedeutet.
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Die im Ausgangsstromkreis des Mociulators i g vorhandene Hochfrequenzwelle
ist, wie sich zeigt, in ähnlicher Weise aus den F requenzen C, C + S2 und C - S=
zusainniengesetzt, wobei SZ die Sprachfrequenz in diesem Zweige des Stromkreises
bedeutet.
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Da S, und S; von der gleichen Größenordnung von Frequenzen sind, sind
die durch ihre Vereinigung mit C erzeugten Randbänder von der gleichen Breite.
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Diese beiden Wellen werden nun den Band-Siebketten 23 bzw. -24. aufgedrückt,
von denen eine so bemessen ist, daß sie ein dem oberen Randbande entsprechendes
Frequenzband oder die Summenfrequenz als Komponente der gegenwärtigen Trägerwelle
hindurchläßt; die andere Siebkette ist derart bemessen, daß sie ein dem unteren
Randband entsprechendes Band oder die Difterenzfrequenzkomponente der Trägerwelle
hindurchgehen läßt.
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Da die Siebkette 23 nur ein oberes Randband der modulierten Welle
und Siebkette 24. nur ein unteres Randband hindurchlassen, sind in dein gemeinsamen
Ausgangsstromkreis 25 dieser Siebketten die kandbänder C + S, und C - Si vorhanden,
und infolge der etwas gerundeten Kennlinie an den Abreißstellen beider Schaltungen
sind die -von ihnen durchgelassenen Bänder weit genug, um die Trägerfrequenz zu
überlappen, so daß genügend Energie des Trägers C ebenfalls .in dem Stromkreis 25
vorhanden ist. Auf diese Weise enthält die sich ergebende Ausgangswelle die obener
wähnten Randbänder und eine unmodulierte Komponente der Trägerfrequenz, die zu Detektierzwecken
an der Empfangsstation dient.
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Der Zweck der Bandsiebketten 12 und 1q. in den Niederfrequenz- oder
Aufnahmestromkreisen dieser Ausführungsform der Erfindung ist der, ein übermäßiges
Übersprechen
in der Empfangseinrichtung, <las von diesem C'berlappen
der durch die Siebschaltungen 23 und 24 durchgelassenen-Bändcr Herrührt, zu verhindern.
Die NTiederfreqtieii7sieblcetten 12 und 1:f können so viel von clcr. \ iederfrequenz
der musikalischen Töne oder Stimme, die durch die Aufnahmevorrichtungen io bzw.
z i aufgenommen werden, abtrennen, wie sich mit der erwünschten Wiedergabe und deren
guter Beschaffenheit verträgt, und können deshalb darauf bemessen sein, Frequenzen
zwischen -2oo und 5ooo Perioden hindurchzulassen.
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Die den Siebketten 23 und 24 aufgedrückteil Randbänder haben also
benachbarte Frequenzgrenzen von annähernd C -'- Zoo und C - 200 Perioden, was ein
Überlappen auf der Trägerfrequenz C zuläßt und noch zur Ausscheidung des Übersprechens
in den Empfangsstromkreisen wirksam ist.
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Es erscheint wünschenswert in einer Einrichtung. der oben beschriebenen
Art Vorkehrungen zu treffen, um ein Übersprechen zu verringern, und zwar infolge
der allgemein beim gegenwärtigen Rundfunk für die Trägerwelle benutzten Hochfrequenz
und dein daraus folgenden Mangel an Schärfe an den Abreißstellen, der sich in Bandsiebketten,
wie beispielsweise 23 und 2d., zeigen würde. Infolge der Ähnlichkeit der beiden
übermittelteil Signale jedoch kann ein gewisser Betrag von Übersprechen sehr wohl
zulässig sein. In Trägeranlagen am Draht, wo die Trägerfrequenz verhältnismäßig
niedrig ist, können die Bandsiebketten, welche 23 und 2.I auf der Zeichnung entsprechen,
derart bemessen werden, daß sie an ihren Grenzfrequenzen sehr scharf abschneiden,
so daß die in einer ähnlichen Weise, wie oben beschrieben, gebildeten Randbänder
sich nicht in gleicher Weise überlappen. Die Niederfrequenzsiebketten, die 12 und
14 oben entsprechen, lassen sich deshalb bei derartigen Anlagen ganz ersparen, ohne
daß auf der Empfangsstation ein störendes Übersprechen entsteht. Energie der unmodulierten
Trägerfrequenz kann in diesem Falle unmittelbar all den dem Kreise 25 auf der Zeichnung
entsprechenden Ausgangsstromkreis angelegt werden.
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-Nach der an Hand der Zeichnung beschriebenen Anlage ist der Ausgangsstromkreis
25 über eine Verstärkungseinrichtung 26 all den Überlnittlungs- oder Antennenstromkreis
27, -28 angeschlossen.
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Die durch die Antenne 27 ausgesendete Welle bestellt aus einem oberen
Randbande. einem unteren Randbande und einer Trägerkomponente. Die Welle belegt
die gleiche Breite wie ein einzelner Rundfunkverkehrsweg, enthält aber die beiden
Klangfarben des ursprünglichen Schalles. Eine Wirtschaftlichkeit in der Ausnutzung
des Rundfunkspektrums läßt sich auf diese Weise erzielen.
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Es ist leicht zu ersehen, daß diese Anlage nur eine einzige Verstärkereinrichtung
mit ihrer Kraftzuführung erfordert und ebenso nur eine einzige Antenne zum Aussenden
zweier Signale. Infolgedessen sind die ersten Anlagekosten der Einrichtung und die
Kosten der Unterhaltung im wesentlichen gering.
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An der Empfangsstation wird die gesendete Welle durch die Empfangsantenne
3o der Abb. 2 aufgenommen und zwei Bandsiebketten 31 und 32 aufgedrückt,
welche den Siebketten 23 bzw. 2q. gleich sind. Siebkette 31 läßt das Randband C
-f- S1 und einen Teil der Energie der Trägerfrequenz C hindurch, während Siebkette
32 das Randband C - S, und etwas Energie von der Trägerfrequenz C hindurchgehen
läßt. Mit Hilfe der Detektorsätze 33 bzw. 34 beliebiger Art werden die modulierten
und unmodulierten Komponenten vereinigt, um die ursprünglichen Niederfrequenzwellen
S, und S.; entstehen zu lassen, die entsprechend den beiden besonderen Empfangsgliedern
35 und 36 aufgedrückt werden, die beispielsweise zwei Telephone eines Kopffernhörers
37 sein können.
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Da die Phasenunterschiede und die gegenseitigen Intensitäten der ursprünglichen
Signale durchweg erhalten geblieben sind, und zwar infolge der Gleichheit des Gerätes
in den beiden Zweigen der Anlage, wird ein genaues Abbild der räumlichen Verteilung
der verschiedenen Schallquellen auf der Sendestation dem Hörer durch seinen binauralen
Sinn zugetragen.
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Natürlich lassen sich viele andere Anordnuligen zur Verbreitung binauraler
Programme treffen, auf welche sich die Erfindung anwenden läßt. Das besondere, auf
der Zeichnung angedeutete Modulierungsverfahren jedoch hat den Vorteil, daß die
Modulierung, die in dem Anodenstromkreis einer Röhre, z. B. 18, stattfindet, einen
vernachlässigbaren Einfluß auf den Gitterstromkreis dieser Röhre ausübt und deshalb
den Eingangsstroinkreis der anderen Röhre ig nicht beeinflußt. Und umgekehrt zieht
die in der Röhre icg bewirkte Modulierung den Eingangsstromkreis der Röhre 18 nicht
nennenswert in Mitleidenschaft. Die Anordnung zweier getrennter Stromkreise zum
Anschluß des Schwingungserzeugers 22 an die betreffenden Eingangsstromkreise der
Röhren 18 und i9 unterstützt ferner die erfolgreiche Trennung der Signale S, und
S.-Die Erfindung läßt sich auch durch Modulierung zweier Quellen von verhältnismäßig
niedrigen, aber jenseits der Hörbarkeit liegenden
Frequenzen, z.
B. 5o ooo und ioo ooo, durch die beiden betreffenden Quellen durchführen, wobei
die gleiche Innenwelle dann gleichzeitig durch die beiden getrennt modulierten,
jenseits des Hörbereiches liegenden Frequenzen moduliert und das einzige so. gebildete
Band ausgesendet wird. Die aufgenommenen Wellen werden mit einer örtlichen Quelle
der gleichen Frequenz wie die Innenfrequenz vereinigt, und die beiden jenseits des
Hörbereiches liegenden Frequenzen werden durch Siebkettenstromkreise geschieden
und zu gesonderten Empfangsvorrichtungen geführt.
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Besonders wenn eine Sendeanlage nach der Erfindung mit Empfangsgeräten
vereinigt wird, bei denen die verschiedenen Komponenten nicht gesondert empfangen
und zu verschiedenen Abhörvorrichtungen gelenkt werden, wird eine gewisse Verbesserung
des Empfangs des gewöhnlichen Rundfunks offenbar.