-
Trägerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem Die Erfindung betrifft
ein trägerfrequentes NachrichtenübertragungssNstein mit mehrstufiger 1Zodulation.
Bekanntlich wendet inan eine mehrstufige Modulation an. uni bezüglich der Anforderungen
an die Filter in tragbaren Grenzen bleiben zu können. Als besonders vorteilhaft
hat sich bisher die sogenan»te \'oriii(xltilatioii gezeigt, bei der sämtliche Frequenzbänder
der verschiedenen Nachrichten zunächst in die gleiche und darauf durch ein-oder
mehrstufige weitere Modulation in die gewiiiischte übertragungslage gebracht werden.
Die Cbertragung der Nachrichten iii die gemeinsame Vormodulationslage erfolgt dabei
vorteilhaft durch Modulation mit einer gemeinsamen Trägerfrequenz. Es ist weiterhin
bekannt, in der ersten Modulationsstufe bereits in einem verhältnismäßig niedrigen
Frequenzbereich durch Aneinanderreihung von Nachrichtenkanälen Frequenzbandgruppen
zu bilden und das Übertragungsband durch weitere Modulation aus diesen Frequenzbandgruppen
(Vormodulationsgruppen) aufzubauen.
-
Nachteilig für den Aufbau der trägerfrequenten Nachriclitenübertragungssysteme
hat sich bisher vor allem gezeigt, daß die für die Übertragung benutzten Nachrichtenbänder
nicht einheitlich die bleiche Frequenzban.dbreite aufweisen. Viele Nachrichtenbänder
weisen beispielsweise eine Breite von 3 kHz auf, insbesondere dann, wenn es sich
darum handelt, in einem beschränkten zur Verfügung stehenden Frequenzbandbereich
eine größere Anzahl von Nachrichtenbändern unterzubringen. Will man jedoch eine
bessere Qualität der einzelnen Nachrichten haben, so geht man vielfach auch zu größeren
Frequenzbandbre-iten der einzelnen Nachrichtenbänder
über, beispielsweise
ist eine Breite von 4 kHz für Weitestverkehr vorgesehen. Es besteht auch der Wunsch,
die vorhandenen 3 kHz breiten Nachrichtenbänder, sobald es die Verkehrslage erlaubt,
durch die qualitativ hochwertigeren 4 kHz breiten Nachrichtenbänder zu ersetzen.
Außerdem tritt vielfach die Notwendigkeit auf, in einem bereits bestehenden System
zusätzlich noch weitere Nachrichtenkanäle unterzubringen. In diesem Fall wird es
dann unter Umständen notwendig, die gesamten oder wenigstens einen Teil der vorhandenen
4-kHz-Nachrichtenbänder ,durch 3-kHz-Bänder zu ersetzen, um Raum für das oder die
zusätzlichen Nachrichtenbänder zu schaffen. Die bekannten trägerfrequenten Nachrichtenübertragungssysteme
mit mehrstufiger Modulation sind nun nicht geeignet, diese auftretende Schwierigkeit
ohne weitgehende Änderung des Systemaufbaus zu bewältigen. Hier schafft die Erfindung
Abhilfe.
-
Bei einem trägerfrequenten Nachrichtenübertragungssystem mit mehrstufiger
Modulation, bei dem aus den niederfrequenten Nachrichtenbändern in der ersten N_iodulationsstufe
(Vormodulationsstufe) im gleichen verhältnismäßig niedrigen Frequenzbereich (unterhalb
etwa 30 kHz) liegende Frequenzbandgruppen (Vormodulationsgruppen) durch Aneinanderreihung
von Nachrichtenbändern gebildet werden, weisen die so gebildeten Frequenzbandgruppen
(Vormodulalionsgruppen) gemäß der Ertindung eine Frequenzbandbreite auf, die sowohl
ein Vielfaches von 3 als auch von 4 kHz ist. Insbesondere sind dabei sowohl Vormodulationsgruppen
vorgesehen, die aus Nachrichtenbändern von 3 kHz Breite als auch solche, die aus
Nachrichtenbändern von 4 kHz Breite aufgebaut sind, derart, daß die aus diesen Vormodulationsgruppen
aufgebauten Trägergeräte wahlweise 3 oder 4 kHz breite Bänder oder auch beide zusammen
übertragen können. Auch -6 kHz breite Nachrichtenbänder können dann Übertragen werden,
wenn beispielsweise Lautsprecherqualität gewünscht wird. Durch diese Maßnahme gemäß
der Erfindung wird eine Beweglichkeit erreicht, die praktisch bisher durch keines
der bekannten Systeme erreicht werden konnte. Es wird damit möglich, jederzeit von
einem 3-kHz-System auf ein 4-kHz-System überzugehen oder umgekehrt, ohne d@aß an
dem Aufbau der weiteren Modulationsstufen auch nur das mindeste geändert wird. Vorzugsweise
sind dabei die Vormodulationsgruppenelemente für sich einsetzbar als geschlossene
Baueinheit ausgebildet, so daß also wählweise Vormodulationisgruppen von 3 kHz durch
Auswechslung der entsprechenden Baueinheit durch solche von 4 kHz oder umgekehrt
ersetzt werden können.
-
D,ie Erfindung sieht weiter vor, auch die Trägerversorgung der Vorgruppen
in entsprechender Weise auszubilden, d. h. die Trägerversorgung der Vormodulationsgruppen
ist ebenfalls für sich als geschlossene einsetzbare Baueinheit ausgebildet, in der
aus einer Grundfrequenz, die beispielsweise aus einem eingebauten Generator erzeugt
wird, durch Vervielfachung beispielsweise in einer übersteuerten Eisendrossel die
benötigten Trägerfrequenzen als Vielfache der Grundfrequenz erzeugt werden. Die
Trägerversorgung ist dabei insbesondere so ausgebildet, daß @in ihr Vielfache von
2 und/oder 3 kHz erzeugt werden. Für die Erzeugung der Trägerfrequenzen für die
4 kHz breiten Nachrichtenbänder wird als Grundfrequenz 2 kHz genommen, damit aus
der Trägerversorgung 'der Vormodulationsgruppen als Grundfrequenz für die Trägerversorgung
der nächsten und gegebenenfalls weiterer Vormodulationsgruppen immer die gleiche
Frequenz, insbesondere 6 kHz, entnehmbar ist, unabhängig davon, ob die Vormodulationsgruppe
3 oder :4 kHz breite Bänder enthält, d. h. unabhängig davon, ob die Trägerversorgung
für die 3 kHz breiten Bänder oder die 4 kHz breiten Bänder bemessen ist.
-
Die Bandbreite der Vormodulationsgruppen wird besonders vorteilhaft
gleich 12 kHz oder einem Vielfachen davon gewählt. In den übertragungsgruppen und/oder
den sogenannten, eine oder mehrere Vormodulationsgruppen umfassenden, zum Aufbau
von Übertragungsgruppen benutzten Grundgruppen sind dabei zweckmäßig die den Eckfrequenzen
der Vormodulationsbänder entsprechenden Frequenzen als ganzzahlige Vielfache von
12 kHz zu wählen.
-
An Hand der Fig. t wird gezeigt, daß es durch die Erfindung möglich
wird, eine große Anzahl von Trägerfrequenzsystemen aufzubauen, ohne daß sich an
dem Frequenzschema dieser Systeme auch nur das mindeste ändert, ganz gleich, ob
die Vormodulationsgruppe 3 oder 4 kHz breite Bänder umfaßt. In der Zeile a der Fig.
i ist eine Vormodulationsgruppe dargestellt, die aus vier 3 kHz breiten Bändern
aufgebaut ist und sich beispielsweise von 6 bis i8 kHz erstreckt. In der Zeile b
ist eine andere Vormodulationsgruppe im gleichen Frequenzbandbereich dargestellt,
die aus drei 4 kHz breiten Bändern aufgebaut ist. Die Vormodulationsgruppe hat also
hierbei für jede Art der hauptsächlich verwendeten Nachrichtenbandbreiten dieselbe
Frequenzbandbreite und dieselbe Frequenzlage. Sie kann also in den folgenden Modulationsstufen
so behandelt werden, als ob sie eine Bandeinheit für sich darstelle.
-
In Zeile c ist das Frequenzschema eines Mehrfachsystems dargestellt,
be,i dem in beiden Richtungen verschiedene Bandgruppen A und B oberhalb von
30 kHz benutzt sind. Diese beiden Bandgruppen können nun aus der Vorgruppe
a und/oder b derart aufgebaut werden, daß zunächst die untere Übertragungsgruppe
A z. .B. mit den Bändern 36 bis 48, 48 bis 6o, 6o bis 72 und 72 bis 84 kHz aufgebaut
ist, während die zweite, Barüberliegende Übertragungsgruppe aus dieser durch erneute
Modulation (Gruppenmodulation) z. B. im Bereich 96 bis 144 kHz gebildet ist. Beispielsweise
könnte die untere Übertragungsgruppe A aber auch von 36 bis 6o und die obere Übertragungsgruppe
B von 72 bis 96 kHz reichen, wie in der Zeile e dargestellt ist. Das letztere Frequenzschema
wird man z. B. dann wählen, wenn die Übertragung über rauhreifgefährdete
Freileitungen
erfolgt. Ebenso könnte aber auch beispielsweise die untere übertragungsgruppe A
von 48 bis 96 kHz reichen, wie es die Zeile li zeigt, und entsprechend die obere
Übertragungsgruppe B von io8 bis 1,36 kHz reichen. Das Frequenzschema der Zeile
h kann im übrigen auch z. 13. frei reinen Vierdrahtverhindungen, bei denen für die
verschiedenen Richtungen in bekannter Weise getrennte Leitungen, vorzugsweise getrennte
Kabel, vorgesehen sind, Verwendung finden, wenn es aus Gründen der Linearität erwünscht
ist, über gemeinsame Verstärker u. dgl. nur Bänder innerhalb einer Oktave zu übertragen.
-
Bei Mehrfachsystemen für die Übertragung zweier Bandgruppen verschiedener
Richtung unter 36 kHz, für die ein Frequenzschema beispielsweise in der Zeile i
dargestellt ist, kann die Vormodulationsgruppe ganz oder teilweise als Übertragungsgruppe
benutzt werden und die im Frequenzbereich höher liegende Übertragungsgruppe durch
weitere Modulation aus der Frequenzlage dieser Übertragungsgruppe heraus gewonnen
werden. Beispielsweise reicht die Übertragungsgruppe A von 6 bis 18 kHz und die
Übertragungsgruppe B von 21 Iris 33 kHz.
-
Man hat auch die Möglichkeit, bei Systemen, frei denen in den beiden
Übertragungsrichtungen l_`bertrahungsgruppen verschiedener Frequenzlage benutzt
werden, die ohere Übertragungsgruppe B durch 'Modulation unmittelbar aus Vormodulationsgruppen
zu bilden und die untere Übertragungsgruppe durch weitere Modulation aus der Frequenzlage
der oberen Übertragungsgruppe heraus zu gewinnen. Beispielsweise könnte, wie es
in der Zeile d <leg Fig. i dargestellt ist, die obere Übertragungsgruppe B zwischen
36 und 6o kHz und die untere Übertragungsgruppe A zwischen 6 und 3o kHz liegen.
-
Die in die Übertragungslage gebrachten Vormodulationsgruppen sind
zweckmäßig für sich getrennt einsetzbar zu machen. Beispielsweise könnten bei einem
System, dessen Frequenzschema in der Zeile d dargestellt ist, die Vormodulationsgruppen
I und l' für sich auf einer Leitung eingesetzt werden und die Vormodulationsgruppen
1I und 1I' getrennt davon auf der gleichen Leitung eingesetzt werden, wie es schematisch
in der Fig. 2 dargestellt ist. Auch bei einem solchen Staffeleinsatz können die
einzelnen Trägergeräte wahlweise 3 oder 4 kHz breite Bänder oder auch beide zusammen
übertragen, ohne daß das Frequenzschema irgendwie beeinflußtwird.
-
Die Vortnodulationsgruppen können auch in ihrer Ursprungslage (Zeile
a oder h) zur Übertragung über Vierdralitverbindungen benutzt werden
und gestatten eine einheitliche Ausrüstung der Zwischenverstärker. Der geschlossene
Aufbau der Umsetzer und Trägerversorgung befähigt sie besonders dazu.
-
In Zeile g ist beispielsweise das Frequenzschema eines trägerfrequenten
Systems über unbelastete Leitungen (U-System) dargestellt. Bei einem derartigen
System wird zweckmäßig aus den Vormodulationsgruppen durch Modulation eine Grundgruppe
GG (Zeile f) gewonnen, und zwar z. B. im Bereich von 72 bis 12o kHz,
und die übertragungsgruppe C'G z. B. im Bereich von 12 bis 6o kHz durch erneute
Modulation aus der Frequenzlage der Grundgruppe gewonnen. DerBereich72 bis 12okHz
kann gleichzeitig auch als Grundgruppe nicht nur für das in Zeile g mit seinem Frequenzschema
dargestellte sogenannte U-System benutzt werden, sondern auch als Grundgruppe für
Breitbandsysteme. Aus dieser Grundgruppe von 72 bis 12o kHz kann dann durch erneute
Modulation eine Grundübergruppe von beispielsweise 312 bis 558 kHz gebildet
werden. Es ergibt sich dabei eine sehr einfache Trägerversorgung (9, 10
... x 48 kHz). Ebenso kann aber auch diese Grundgruppe unmittelbar als Übertragungsgruppe
beispielsweise für die Erweiterung des Frequenzbereichs beim Vierdrahtbetrielr mit
für beide Übertragungsrichtungen getretinten Leitungen (U-System) verwendet werden.
-
Im Schema der Fig. i ist angenommen, daß die Vormodulationsgruppe
zwischen 6 und 18 kHz liegt. Man hat dadurch bezüglich der Trägerversorgung den
besonderen Vorteil, daß die Träger der zweiten Modulationsstufe (2 n-1) - 6 kHz
sind, d. h. daß bei der Trägerversorgung der ersten Modulationsstufe 6 kHz als gemeinsames
Vielfaches von 2 und 3 kHz entnommen werden und als Grundfrequenz für die Trägerversorgung
der nächsten Modulationsstufe Verwendung finden kann.
-
Vorteilhaft kann man die Vormodulationsgruppe beispiels,%veise auch
zwischen 12 und 24 kHz anordnen. Man hat dann .den Vorteil, daß etwaige Trägerreste
der zweiten Modulationsstufe immer auf Eckfrequenzen der Vormodulationsbärnder entsprechende
Frequenzen fallen.
-
Besonders vorteilhaft ordnet man zwischen den Übertragungsgruppen
der beiden übertragungsrichtungen bei Systemen, bei denen in den beiden Übertragungsrichtungen
verschiedene Frequenzbandbereiche benutzt sind, unbenutzte Frequenzlücken von 6
kHz oder einem Vielfachen davon an, wie dies auch in dien Beispielen der Fig. i
Zeile c bis e gezeigt ist. Bei einer solchen Anordnung der Frequenzlücken ergibt
sich eine besonders einfache Trägerversorgung für die höheren Modulationsstufen.
-
Der Aufbau eines Trägerfrequenzsystems gemäß der Erfindung ist beispielsweise
für das in Zeile c gezeigte Frequenzschema schematisch in Fig.3 dargestellt, und
zwar nur für eine Seite des Systems, beispielsweise also für den Ort X. Die Nachrichtenbänder
1, 2, 3, 4 werden in der Vormodulationsstufe den Frequenzumsetzern FU, bis
FU4 zugeführt und dort durch Modulation mit entsprechend gewählten Trägerfrequenzen
so umgesetzt, daß die benutzten Seitenbänder (obere oder untere) in dem Bereich
der Vormodulationsgruppe, z. B. im Bereich von 6 bis 18 kHz, aneinandergereiht sind.
Die Frequenzumsetzer FU enthalten dabei außer der Modulatoreinheit auch die
übrigen erforderlichen Elemente, wie beispielsweise Filter. Das Vormodulationsband
wird nun beispielsweise
dem Frequenzumsetzer FL1" der zweiten Modulationsstufe
zugeführt und in dieser beispielsweise in den Bereich 48 bis 6o kHz umgesetzt. In
dem schematischen Ausführungsbeispiel ist der Aufbau nur einer Vormodulationsgruppe
dargestellt. Gleich aufgebaute Vormodulationsgruppen sind außer an 11 auch an 1,
111 und IV anschaltbar und werden den Frequenzumsetzern FU", FU" und FU24
zugeführt, die ebenfalls sämtliche erforderlichen Elemente aufweisen. Ingesamt entsteht
so aus den vier gleichen Vormodulations,gruppen eine Übertragungsgruppe, die von
36 bis 84 kHz reicht. Diese Gruppe wird durch erneute Frequenzumsetzung im Frequenzumsetzer
FU31 in den Übertragungsbereich B, der von 96 bis 144 kHz reicht, umgesetzt und
über den Hochpaß der Weichenschaltung W auf die Übertragungsleitung L geschaltet
und nach dem Ort Y übertragen.
-
Vom Ort Y kommt die Obertragungsgruppe im Frequenzbereich A an, d.
h. also zwischen 36 und 84 kHz. Die Umsetzung erfolgt gruppenweise in den Frequenzumsetzern
FU" ,@ FU 22 , FU"', FU.,'
in den Bereich der Vormodulationsgruppen.
Von den so erhaltenen Vormodulationsgruppen, die an den Klemmen I', II', III', IV'
auftreten, ist nur der Aufbau für die an den Klemmen 11' auftretende Vormodulationsgruppe
dargestellt. Diese wird in den Frequenzumsetzern FU,', FU,', FU3',
FU,' in die vier Nachrichtenbänder aufgeteilt und in den niederfrequenten
Bereich umgesetzt, so daß an den Klemmen 1', 2', 3', 4 wieder die niederfrequenten
Nachrichtenbänder zur Verfügung stehen. Die Frequenzumsetzer FUi usw. sowie FU21'
usw. enthalten dabei ebenfalls sämtliche erforderlichen. Elemente.
-
Zur Entkopplung der einzelnen Kanäle bzw. Kanalgruppen sind in bekannter
Weise Entkoppler G vorgesehen. Außerdem liegen im Zuge des Systemaufbaus noch Verstärker
V und gegebenenfalls andere nicht dargestellte weitere Elemente, z. B. Entzerrer
od. dgl. Die Elemente einer Vormodulationsgruppe sind als geschlossene Baueinheit
ausgebildet, wie durch die ,gestrichelte Umrandung angedeutet, und können so jederzeit
ausgewechselt werden und beispielsweise durch Vormodulationsgruppen, die 4 kHz breite
Nachrichtenbänder enthalten, ersetzt werden. Es ist zweckmäßig, wie es auch in der
Fig. 3 dargestellt ist, dabei zusammengehörende Vormodulationsgruppen für beide
Richtungen baulich zu vereinigen. Ebenso bilden auch die nächsten Modulationsstufen
für sich eine bauliche Einheit. Die elektrische Verbindung der einzelnen Stufen
untereinander erfolgt dabei in bekannter Weise beispielsweise durch einschiebbare
Kontakte.
-
Auch die Trägerversorgung ist hierbei je für sich als geschlossene
Baueinheit ausgebildet. Für die Trägerversorgung .der Vormodulationsstufe wird eine
Grundfrequenz f von beispielsweise 2 oder 3 kI1z benutzt, aus der in einem Vervielfacher
VV, z. B. einer übersteuerten Drossel, die benötigten Trägerfrequenzen als
Vielfache gewonnen werden. Mittels der Filter F, bis F5 werden die benötigten Trägerfrequenzen,
z. .B. 6, 9, 12, 1 5 und 18 kHz, ausgesiebt und die im Ausgang von F, vorhandene
Frequenz 6 kHz gleichzeitig dazu benutzt, in der Trägerversorgung für die zweite
Modulationsstufe als Grundfrequenz Verwendung zu finden. Die fünf Trägerfrequenzen
können nun verschieden eingesetzt werden. Beispielsweise benutzt man die Frequenzen
6, y, 12 und 15 kHz, wenn man die Kanäle des Vormodulationshands .in natürlicher
Frequenzfolge erhalten will, und die Trägerfrequenzen 9, 12, 15 und 18 kHz,
wenn man die Kanäle in umgekehrter (invertierter) Frequenzfolge erhalten will. Es
sind dabei zweckmäßig Mittel vorzusehen, die eine einfache Umschaltung der Trägerfrequenzen
gestatten. Der Aufbau der Vormodulationseinheit, insbesondere der benutzten Filtermittel,
hat dabei so zu erfolgen, daß eine verzerrungsfreie Inversion möglich ist, d. h.
das Filter muß symmetrisch sein. Die Möglichkeit der Inversion ist von Wichtigkeit,
beispielsweise für den Betrieb auf verschiedenen Freileitungen desselben Gestänges.
Um dort das verständliche Nebensprechen gering zu halten, kann es unter Umständen
erforderlich sein, die gesamte übertragungsgruppe oder einer oder mehreren Vormodulationsgruppen
entsprechende Teile der Übertragungsgruppe in invertierter Frequenzfolge zu übertragen.
Diese '-Möglichkeit ist aber bei dem erfindungsgemäßen System ohne weiteres gegeben,
und zwar vollkommen unabhättgi- davon, ob jeweils 3 oder 4 kHz breite Bänder übertragen
werden.
-
Aus der .aus der Trägerversorgung der Vormodulationsgruppe gewonnenen
Frequenz 6 kHz wird in dem Vervielfacher 1h2 eine Reihe von Vielfachen gewonnen,
und aus .diesen werden über die Filter F6, F7, F8, F9 die für die zweite Modulationsstufe
benötigten Trägerfrequenzen entnommen. Beispielsweise werden als Trägerfrequenzen
die Frequenzen 54, 66, 78 und co kHz verwendet. Es besteht an sich auch die Möglichkeit,
in der zweiten Modulationsstufe eine Inversion vorzunehmen. Beispielsweise könnte
hierzu eine zweite Gruppe von Trägerfrequenzen 30, 42, 54 und 66 kHz vorgesehen
sein und zwischen diesen Gruppen von Trägerfrequenzen wahlweise umgeschaltet werden.
Da eine Inversionsmöglichkeit bereits in der Vorgruppe besteht, wird man sich im
allgemeinen mit einer der beiden Gruppen begnügen, um die Filter zu vereinfachen.
In der dritten Modulationsstufe, in der die Umsetzung der Übertragungsgruppe B aus
dem Bereich A der anderen Gruppe heraus erfolgt, wird beispielsweise als Trägerfrequenz
die Frequenz 18o kliz über das Filter F19 aus dem Vervielfacherausgang der zweiten
Modulationsstufe gewonnen und gegebenenfalls verstärkt.
-
Die Trägerversorgungen sind zweckmäßig für jede Stufe .getrennt als
geschlossene Baueinheit ausgebildet, und zwar derart, daß bei Auswechslung bzw.
beim Zusammenbau die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen
Stufen bzw. der jeweiligen Trägerversorgung und der zugehörigen Modulationsstufe
selbsttätig, z. B. über Steckerverbindungen, erfolgen. Beim Ersetzen beispielsweise
einer
Vormodulationsgruppe mit :4 kHz breiten Naciiriclitenl)iindern durch eine Vormodulationsgruppe
mit 3 kHz breiten Nachrichtenbändern braucht lediglich die Trägerversorgung der
ersten Modulationsstufe ersetzt zu werden. Die Grundfrequenzen sind dabei so zu
wählen, daß in beiden Fällen immer die gleiche Frequenz, insbesondere 6 kI-lz, als
Grundfrequenz für die Trägerversorgung der zweiten oder höherer ModulatiOmsstufen
zur Verfügung steht.