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Signalübertragungseinrichtung, insbesondere Telegrafenanlage, bei
der die Zeichen über Kurzwellenübertragungswege frequenzmoduliert übertragen werden
Bei der Übertragung von telegrafischen Zeichen über Kurzwellenübertragungswege machen
sich die zwar kurzzeitigen, aber tiefen Schwunderscheinungen sehr störend bemerkbar.
Um diese Störungen, die am Empfänger den Abdruck falscher Zeichen hervorrufen, möglichst
zu beseitigen, mindestens aber zu mindern, hat man u. a. Mehrfachaussendung der
Zeichen angewendet, und zwar derart, daß man für die Trenn- und Zeichenstromschritte
je eine Gruppe von Frequenzen ausstrahlte oder die Nachricht überhaupt mehrmals
nacheinander übertrug. Eine weitere Verbesserung erbrachte die Einseitenbandtechnik
in Verbindung mit der Mehrfach Doppeltontelegrafie. Jedoch ist der Aufwand an Gerät
bei Einseitenbandbetrieb sehr hoch. Man hat auch bereits versucht, durch besondere
Wahl des Telegrafenalphabets bzw. durch ergänzende Stromschritte zu dem allgemein
üblichen Fünfstromschrittalphabet etwaige Störungen am Empfangsort zu erkennen und
unwirksam zu machen.
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In. der Rundfunktechnik ist es zur Übertragung von Sprache und Musik
über Dezimeterwellenverbindungen bekanntgeworden, eine Frequenzmodulation anzuwenden,
wenn auf dem Übertragungsweg mit erheblichen Störungen zu rechnen ist. Auch bei
Kurzwellentelegrafenverbindüngen ist es bereits vorgeschlagen worden, eine Frequenzmodulation
anzuwenden. Dabei betrachtete man sinngemäß die Doppeltontastung, bei der am Sender
eine Umwandlung der Gleichstromzeichen in Wechselstromzüge
stattfindet,
als eine rechteckige Frequenzmodulation; die am Empfangsende nach Amplitüdenbegrenzung
eine Frequenzmodulation zuläßt.
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Die Frequenzmodulation hat bei Störungen durch selektionen Schwund
unter gewissen Voraussetzungen den Vorteil, daß bei hinreichendem Frequenzhub nur
ein Teil des Frequenzspektrüms gelöscht werden kann und die Zeichen wohl verzerrt
werden, nicht aber ganz ausfallen können. Die Anwendung der Frequenzmodulation für
telegrafische Übertragungen brachte aber im Kurzwellengebiet selbst dann, wenn der
Frequenzhub groß gegenüber der Zeichenfrequenz gewählt wurde, Störungen durch Schwunderscheinungen,
deren Ursache zunächst nicht zu ermitteln war.
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Diese Störungen werden hervorgerufen durch die Laufzeitunterschiede
zwischen Raum- und Bodenwelle bzw. infolge mehrfacher Reflexion an der Heavysideschicht.
Versuche ergaben;. daß auch bei- der Frequenzmodulätion, wie bei dem ZWeiseitenbandverfahren
einzelne Mödulationsfrequenzen ganz ausfallen. Störungen dieser Art zu unterdrücken,
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird zur Verminderung der durch Laufzeitunterschiede
auftretenden Störungen die Periodendauer der Zeichenfrequenz groß gegenüber der
Laufzeitdifferenz des Übertragungsweges gewählt. Bezeichnet man die Periodendauer
der Zeichenfrequenz mit T und die Laufzeitdifferenz des Übertragungsweges mit s,
so -wird T zweckmäßig größer oder gleich 4 s.ax gewählt. _ An Hand einer Figur soll
schematisch der Aufbau einer frequenzmodulierten ' Telegrafieanlage gezeigt und
an Hand zweier Diagramme die Verhältnisse bei der Frequenzmodulation gemäß der Erfindung
erläutert werden.
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In Fig. i wird ein für die Frequenzmodulation (FM) verwendbarer Kurzwellensender
KbVS durch ein Wechselstromtelegrafie-(WT)-Sendegerät WTS mit tiefer Telegrafieträgerfrequenz
(C z5o Hz) moduliert. Auf der Empfangsseite werden die durch die Mehrwegigkeit der
Übertragungsstrecke entstandenen Oberwellen der Telegrafieträgerfrequenz im Tiefpaßfilter
TF wieder unterdrückt. Man erhält dann am Wechselstromtelegrafieempfangsgerät WTE
die Nachricht im wesentlichen unverzerrt, nur mit kleinen Amplitudenschwankungen
behaftet. Als Telegrafiegerät kann man beispielsweise einen Kanal eines normalen
WT-Systems verwenden, dessen Telegrafieträgerfrequenz, von z. B. 540 Hz, über einen
Modulator in die zur Frequenzmodulierung des Kurzwellensenders gewünschte tiefere
Frequenzlage verschoben wird. Diese tiefe Telegrafieträgerfrequenz wird dann auf
der Empfangsseite hinter dem Tiefpäßfilter TF wieder in die Frequenzlage des verwendeten
. WT-Kanals verschoben.
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Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das darlegt, warum einzelne Modulationsfrequenzen
auch bei Frequenzmodulation, -unabhängig vom Frequenzhub, infolge des selektiven
Schwundes ganz ausfallen und unter welchen Bedingungen dies verhindert werden kann.
In dieser Figur ist die am Empfängereingang vorhandene Augenblicksfrequenz F in
Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Wenn auf der Sendeseite sinusförmig moduliert
wird, so erhält man für den beispielsweise direkt übertragenen Strahl einen proportionalen
Verlauf der Augenblicksfrequenz entsprechend der ausgezogenen Kurve. Die Frequenz
schwankt also dabei um die Trägerfrequenz Fo sinusförmig hin und her; der Amplitude
der Modulationsfrequenz entspricht der Frequenzhub ± Fnt. Einige Zeit später, nämlich
um die Laufzeit s verschoben, kommt der reflektierte Strahl an. Beträgt diese Verschiebung
gerade wie in Fig. 2 eine halbe Periodendauer oder ein ungeradzahliges Vielfaches
davon, so ruft der direkte Strahl eine Frequenzäuslenkung nach der einen Seite und
der reflektierte Strahl die gleiche Auslenkung nach der anderen Seite hervor. Sind
nun noch die Amplituden der beiden Strahlen gleich, so heben sich ihre Frequenzauslenkungen
gegenseitig auf; und die abgegebene Niederfrequenzspannung ist Null (völlige Auslenkung).
Bleibt dagegen die größte vorkommende Laufzeitdifferenz s",", kleiner als die halbe
Periodendauer T der Modulationsfrequenz, insbesondere kleiner als T/4, so können
nur geringe Beeinflussungen der Nachricht, aber keine Auslöschungen auftreten. Die
das Telegrafiezeichen enthaltende Tonfrequenz wird also immer am Empfängerausgang
vorhanden sein.
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Die Fig.3 zeigt den Übertragungsfaktor einer Kurzwellenverbindung,
wie er sich aus dieser Überlegung ergibt. Die Ordinate zeigt die resultierende Amplitude
am Empfängerausgang, die Abszisse die Frequenz. Man erkennt, däß Frequenzen im Abstand
wobei s wieder die Laufzeitdifferenz ist; gelöscht sind bzw. mit maximaler Amplitude
auftreten usw. Ist s nun sehr klein, so rücken die einzelnen Minima weit auseinander,
und bei zu kleinem Frequenzhub würde die ganze Nachricht auf einer Schwundstelle
liegen können. Um dies zu verhindern, hat man den Frequenzhub im Verhältnis zum
Frequenzabstand zweier Minima nicht zu klein zu wählen. Eine ungestörte- Übertragung
der Grundschwingung der Modulationsfrequenz ist gewährleistet, wenn der Frequenzhub
größer als i/io von
ist.