DE2334650B2

DE2334650B2 - Trägerfrequenzmultiplexsystem

Info

Publication number: DE2334650B2
Application number: DE2334650A
Authority: DE
Inventors: Sidney Falls Church Va. Browne; Norris C. Rockville Hekimian; Joseph E. Weaton Murtha
Original assignee: Carrier Telephone Corp Of America Inc (ndgesdstaates Delaware) Falls Church Va (vsta)
Current assignee: Carrier Telephone Corp Of America Inc (ndgesdstaates Delaware) Falls Church Va (vsta)
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1973-07-07
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2334650A1; IT998241B; US3806655A; JPS4960111A; GB1444258A; FR2193294B1; NL7309656A; CA1030675A; NL161946B; AU5781673A; NL161946C; FR2193294A1; US3804988A; JPS5415721B2; DE2334650C3; ATA604273A; BE802278A; SE391096B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägerfrequenzmultiplexsystem zur Übertragung einer Mehrzahl von einzelnen Einseitenbandkanälen gleicher Nennbandbreite zwischen einem Fernsprechamt und einer entsprechenden Mehrzahl von Nebenstellen über eine gemeinsame Übertragungsleitung, wobei zur Übertragung von dem Fernsprechamt zu jeder Nebenstelle eine Amtsträgerfrequenz dient, die für jeden Kanal verschieden ist, während für die Übertragung von jeder Nebenstelle zum Fernsprechamt eine Nebenstellenträgerfrequenz dient, die für jeden Kanal verschieden ist, wobei die Amts- und die Nebenstellenträgerfrequenzen sich in den jeweiligen, sich nichtüberdeckenden Frequenzbändern befinden.

Ein Hauptproblem bei der Mehrkanalträgerfrequenzübertragung ist das Nebensprechen. Um dieses auf einem Minimum zu halten, hat die UNITED STATES RURAL ELECTRIFICATION ADMINISTRATION (REA) eine Frequenznorm für Amtsträgereinrichtungen bekanntgegeben (Fig. 1). Das Band der Nebenstellen-O frequenzen erstreckt sich von 8 bis 56 KHz und ist in zwölf 4 KHz-Bänder unterteilt In ähnlicher Weise erstreckt sich das Band der Amtsträgerfrequenzen von 64 bis zu 136 KHz, es ist in achtzehn 4-KHz-Bänder unterteilt Da alle Trägerfrequenzen einer gemeinsamen Leitung verschieden sei müssen, ist 12 die Höchstzahl an Kanälen in einer gemeinsamen Übertragung, d. h. das Maximum der Nebenstellenträgerzahl.

Die Kosten spielen eine große Rolle beim Bau der Amtsträgereinrichtung. In der Mehrkanalträgerfrequenzmultiplexeinrichtung bestehen die Hauptkosten in den Oszillatoren, deren Frequenzen sehr stabil sein müssen, um die Tonsignale ohne Verzerrung zu demodulieren. Um Frequenzstabilität aufrechtzuerhalten, muß die Temperatur der Oszillatorenumgebung geregelt werden. Bei den Nebenstellen ist die Umgebungstemperatur nicht leicht zu regeln, es sind z. B. teure Öfen und ähnliche Einrichtungen erforderlich. Es ist billiger, eine stabile Oszillatortemperatur im Fernsprechamt aufrechtzuerhalten, da diese Tempera-

tür relativ leicht geregelt werden kann.

Bei manchen bekannten Trägerfrequenzmultiplexeinrichtungen ist eine Verringerung der Kosten pro Kanal durch Verringerung der Zahl der Oszillatoren möglich, jedoch wird dabei Zweiseitenband-FM-Übertragung angewendet, und, wenigstens in einem Fall, FM-Übertragung. Zweiseitenübertragung und FM-Übertragung erfordern jeweils mehr als ein 4-KHz-Band pro Kanal. Deshalb können die 12 Kanäle nicht eine Übertragungsleitung gemeinsam verwenden und außerdem die REA-Frequenznorm der A b b. 1 einhalten. Obwohl eine Einseitenband-AM-Übertragung die Verwendung von 12 Kanälen auf einer Leitung gestatten würde, erfordert die bekannte Einseitenbandtechnik vier stabile, also teure Oszillatoren pro Kanal (zwei zur Übertragung, zwei zur Demodulation).

Andere hohe Kosten in der Amtsträgereinrichtung rühren von der Verwendung vieler nicntidentischer Bandteile in jedem Kanal her. Bei Kleinmengenkauf sind z. B. nichtgenormte Schmalbandfilter gewöhnlich teuer, während große Ersparnisse dann möglich werden, wenn genormte Filter in großen Mengen gekauft werden. Die Kosten pro Kanal sind relativ hoch, wenn jedes Filter verschiedene Durchlaßbereiche aufweisen soll.

Durch die DE-AS 12 56 709 ist ein Verfahren zur Frequenzstabilisierung der Träger durch Mitübertragen einer Steuerfrequenz in Trägerfrequenzsystemen bekannt, bei dem nur eine Pilotfrequenz in jeder Richtung für alle Kanäle übertragen wird. Von dieser Pilotfrequenz werden alle anderen Träger abgeleitet. Für diese Ableitung ist eine Schaltung erforderlich, die zwangsläufig in der Nähe aller Nebenstellen liegen muß, in denen die von der einzigen Pilotfrequenz abgeleiteten individuellen Trägerfrequenzen weiterverarbeitet wer-

b5 den. Damit ist eine größere Entfernung zwischen den Nebenstellen ausgeschlossen.

Durch die DE-OS 20 26 774 ist eine Anordnung zur empfangsseitigen Trägererzeugung für die Demodula-

tion von trägerfreqeunten Zweiseitenbandsignalen mit unterdrücktem Träger, insbesondere für die trägerfrequente Übertragung von Rundfunkmodulationssignalen bekannt Diese Schrift befaßt sich nicht ait einer Mehrkanalübertragung, sondern lediglich mit der Vermeidung von Störungen und Verzerrungen.

Das »Lehrbuch der Fernmeldetechnik«, 2. Auflage, 1970, Seite 319, 320 befaßt sich mit allgemeinen Problemen der Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit von Daten bei verschiedenen Modulationsverfahren, u.a. auch bei Einseitenbandübertragung und Restseitenbandübertragung. Auch diese Veröffentlichung befaßt sich nicht mit Problemen der Mehrkanalübertragung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein billiges Trägerfrequenzmultiplexsystem anzugeben, bei dem die größtmögliche Anzahl von Nebenstellen in der wirtschaftlichsten Weise an eine gemeinsame Übertragungsleitung entfernt voneinander angeschlosrjn werden können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus der in einer Übertragungsrichtung mitübertragenen Trägerfrequenz jedes Kanals in der Empfangsstelle dieser Übertragungsrichtung die Träger der Kanäle der Gegenrichtung abgeleitet werden und daß die Trägerfrequenzen der einen Übertragungsrichtung auch zur Demodulation in der Empfangsstelle dienen.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird ein Träger für jeden Kanal übertragen, d. h. daß bei zwölf Kanälen zwölf Träger vom Amt zu den Nebenstellen übertragen werden. Jede Nebenstelle erhält einen anderen Träger und verwendet diese zur Demodulation sowohl des empfangenen Seitenbandes als auch insbesondere zur Erzeugung der Nebenstellenträgerfrequenz für den Rückweg. Aus diesem Grund ist es möglich, Nebenstellen in relativ großen Abständen entlang einer gemeinsamen Übertragungsleitung anzuordnen. Bei geeigneter Wahl der Trägerfrequenzen ist die Erfüllung der REA-Norm möglich.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung, wie sie in den Untcransprüchcn gekennzeichnet sind, haben den Vorteil, daß für alle Kanäle identische Paßbandfilter verwendet werden können, wodurch sich im Einkauf eine beträchtliche Einsparung erzielen läßt. Stehen die Trägerfrequenzen von Amt und Nebenstellen in einem ganzzeiligen Verhältnis zueinander, so läßt sich auch die Anzahl der Oszillatoren verringern, wodurch gleichzeitig eine Einarmierung der Bauteile für jeden Kanal möglich ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt den Frequenzstandard für die einzelnen Träger gemäß der REA-Norm;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild des Amtsteiles eines Kanals zur Verwendung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 4 ist ein Blockschaltbild eines Nebenstellenteiles des Kanals, dessen Amtsteil in F i g. 3 gezeigt ist;

F i g. 5 ist ein Blockschaltbild des Amtsteiles für einen Kanal gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der der Kanal zusammen mit anderen Kanälen eine gemeinsame Übertragungsleitung benutzt;

F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Nebenstelle für einen Kanal, dessen Amtsteil in F i g. 5 gezeigt ist;

F i g. 7 zeigt mehr im einzelnen ein Blockschaltbild der Schaltung, die zur Erzeugung des einzelnen Seitenbandsignals mit wieder eingesetztem Träger dient, wie es bei den F i g. 5 und 6 verwendet ist
Ehe die Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben wird, ist es angezeigt, gewisse, in der Beschreibung verwendete Normen und Abkürzungen zu erklären. Die verschiedenen 4-KHz-Kanäle, die in deni System verwendet werden, beinhalten ein Seitenband, welches

ίο sich von 300 Hz bis zu 3100 Hz in bezug zum Träger erstreckt Die Eteschreibung bezeichnet diese Bänder der Einfachheit halber aber als 4-KHz-Bänder. In ähnlicher Weise werden verschiedene Durchlaßbandfilter als 4-KHz-Breitbänder beschrieben (z.B.

20-24 KHz), obwohl die 3-dB-Punkte des Filters in der Tat weniger als 4 KHz Abstand haben und nur das Seitenband durchlassen, während sie den Träger dämpfen. Außerdem sind die Frequenzen in den Zeichnungen in KHz angegeben, wobei der Klarheit halber der Ausdruck »KHz« in den Zeichnungen weggelassen ist.

Fig.2 zeigt ein 12-Kanal-Trägerfrequenzmultiplexsystem. Nur zwei dieser 12 Kanäle sind im Detail gezeigt, da alle Kanäle dieselben Bestandteile verwen-

ά den und sich nur in den Durchlaßbereichen, Oszillatorfrequenzen und Frequenzteilerverhältnissen unterscheiden. Für die anderen zehn Kanäle sind die Nebenstellen- und Amtsträgerfrequenzen in der Zeichnung angegeben.

Der Grundgedanke bei dem System nach F i g. 2 besteht darin, daß SSB eine Übertragung von zwölf Kanälen auf einer gemeinsamen Übertragungsleitung innerhalb der REA-Frequenznorm der F i g. 1 ermöglicht. Um außerdem einen Oszillator in der Nebenstelle zu vermeiden, wird jede Amtsträgerfrequenz als ganzzahliges Vielfaches der entsprechenden Nebenstellenträgerfrequenz gewählt. Die Amtsträgerfrequenz kann also mit dem Einseitenband übertragen werden und im Amt und in der Nebenstelle geteilt werden, um so den Nebenstellenträger zu erzeugen. Mit der vorgegebenen REA-Frequenznorm der F i g. 1 sind viele ganzzahlig miteinander verknüpfte Kombinationen der zugelassenen Nebenstellen- und Amtsträgerfrequenzen möglich. Eine dieser Kombinationen ist im folgenden angegeben.

Tabelle I	Amtsträger (KHz)	Verhältnis
Nebenstellenträger
50 (KHz)	88	11
8	72	6
12	64	4
-r 16	100	5
" 20	120	5
24	84	3
28	128	4
32	108	3
η 36	80	2
^b0 40	132	3
44	96	2
48	104	2
52

Die zwei Kanäle, die näher in F i g. 2 gezeigt sind, haben Nebenstellenträger mit 20 bzw. 52 KHz. Für den ersten ist im Amt ein Hybridkoppler 11 vorgesehen, der

Tonsignale von seiner eigenen Leitung empfängt und ihr auch zuführt, wobei diese Leitung mit der Wähleinrichtung des Amts verbunden ist. Tonsignale im 0—4-KHz-Band werden einem Modulator 13 zugeführt, der ebenfalls einen 100-KHz-Träger von einem stabilen -> Oszillator 15 erhält. Der Modulator 13 erzeugt ein herkömmliches AM-Signal mit dem 100-KHz-Träger und den zwei Seitenbändern. Dieses Signal wird einem Paßbandfilter 17 zugeführt, dessen Paßband 100—104 KHz ist, wobei der Träger und das niedrigere ι ο Seitenband ausgeschieden werden. Der 100-KHz-Träger wird dann durch einen Richtkoppler 19 in einem einstellbaren Pegel neu eingeführt, wobei der Richtkörper 19 ein Verstärker mit einstellbarer Verstärkung sein kann, so daß das obere Seitenband und der Träger durch die gemeinsame Übertragungsleitung zur Nebenstelle übertragen werden können.

Die entsprechende Einrichtung in der Nebenstelle weist ein Paßbandfilter 27 mit einem Durchlaßbereich von 100-104 KHz auf. Das 100- 104-KHz-Seitenband, das durch Paßbandfilter 17 am Amt übertragen wurde, durchläuft das Paßbandfilter 27 und gelangt in einen Demodulator 29. Der 100-KHz-Träger vom Amt durchläuft in der Nebenstelle ein Filter 31 und gelangt ebenfalls in den Demodulator 29. Das vom Demodulator 29 demodulierte Tonsignal gelangt über einen Hybridkoppler 33 zum Teilnehmerapparat 35, wo es dann hörbar wird.

Tonsignale vom Teilnehmerapparat 35 gelangen über den Hybridkoppler 33 zum Modulator 37. Der Träger, der dem Modulator 37 zugeführt wird, stammt von dem 100- KHz-Amtsträgisr aus dem Filter 31. Das empfangene 100-KHz-Sigral wird einem Frequenzteiler 39 zugeführt, welcher den notwendigen 20-KHz-Nebenstellenträger bereitstellt Letzterer wird durch Tonsignale im Modulator 37 moduliert und durchläuft ein Paßbandfilter 41, das das untere Seitenband und den Träger ausscheidet und nur das obere Seitenband (20-24 KHz) durchläßt. Dieses Seitenband wird durch die gemeinsame Übertragungsleitung zum Amt übertragen.

Im Amt gelangt das 20—24-KHz-Seitenband in ein Paßbandfilter 21, das dieses Seitenband zu einem Demodulator 23 durchläßt, wo es mit Hilfe des 20-KHz-Signals, das vom 100-KHz-Ausgangssignal des Oszillators 15 abgeleitet worden ist, demoduliert wird. Das 20-KHz-Signal wird aus dem 100-KHz-Signal durch Frequenzteiler 25 gebildet Das entstehende demodulierte 0—4-KHz-SignaI wird durch den Hybridkoppler 11 dem Amt zugefnhrt

Die Schaltungen in den anderen elf Kanälen sind identisch mit Ausnahme der Parameterunterschiede, die in Tabelle I angegeben sind. Zum Beispiel liefert in dem anderen Kanal in Fig. 2 der Oszillator 15 ein 104-KHz-Signal; Frequenzteiler 25 und 39 haben ein Teilerverhältnis von zwei, das Paßband der Paßbandfilter 17 und 27 ist 104—108 KHz, das Filter 31 läßt 104 KHz durch und die Paßbandfilter 21 und 45 haben ein Paßband von 52-56 KHz.

Man kann den Frequenzteiler 25 in der Schaltung der F i g. 2 weglassen. In diesem Fall wird der Nebenstellenträger mit dem Seitenband zurück zum Amt geführt Dann wäre ein Filter erforderlich, um den Nebenstellenträger im Amt abzutrennen.

Es ist auch möglich, nur einen einzigen, allen Kanälen gemeinsamen Oszillator vorzusehen und die Ausgangsfrequenz so zu teilen, wie es für jede Amtsträgerfrequenz notwendig ist Auf diese Weise vermindert sich die Anzahl der Oszillatoren auf einen pro zwölf Kanäle, jedoch wird in diesem Fall die Schaltung für die Frequenzteilung ziemlich kompliziert.

Die gemeinsame Übertragungsleitung der zwölf Kanäle der Fig. 2 besteht aus zwei einfachen Drähten, an die die Nebenstelle an einem beliebigen Ort angeschlossen werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 gelangen Tonsignale zur Übertragung zur Nebenstelle in einen Hybridkoppler 101 und von dort zu dem Modulator 103. Letzterer empfängt auch das gemeinsame ZF(455 KHz)-Signal. Das entstehende obere Seitenband wird gewählt und dem Frequenzumsetzer 107 zugeführt.

Die Frequenz des anderen Signals, das dem Frequenzumsetzer 107 zugeführt wird, ist in jedem der zwölf Kanäle verschieden und hängt von der Amtsträgerfrequenz des jeweiligen Kanals ab. In F i g. 3 wird angenommen, daß der Amtsträger auf 64 KHz steht und von einem stabilen Oszillator 109 abgeleitet wird. Mit dem 455-KHz-ZF-Signal wird das 64-KHz-Signal einem Frequenzumsetzer und einem Filter 111 zugeführt, in dem das untere Seitenband (391 KHz) ausgewählt und zum Frequenzumsetzer 107 geleitet wird.

Das entstehende 64—68-KHz-Signal durchläuft ein Paßbandfilter 113 zur gemeinsamen Übertragungsleitung. Das Paßbandfilter 113 hat ein 64-113-KHz-Paßband und ist in jeder Amtsschaltung identisch.

Ein 64-KHz-Trägersignal von dem Oszillator 109 wird auch durch eine Trennstufe 110 übertragen. Der übertragene Amtsträger dient in der Nebenstelle als Steuerfrequenz zur Demodulation für den angegebenen Kanal.

In F i g. 4 wird der Amtsträger — in diesem Fall 64 KHz — durch ein Filter 125 ausgewählt und zusammen mit dem neu erzeugten 455-KHz-ZF-Signal einem Frequenzumsetzer 127 zugeführt. Ein Tiefpaßfilter 129 wählt das untere Seitenband (391 KHz) am Frequenzumsetzerausgang aus und führt es einem Frequenzumsetzer 131 zu. Letzterer empfängt auch das 64—68-KHz-Seitenband, das durch den Frequenzumsetzer 131 auf die ZF umgesetzt und einem ZF-Filter 133 zugeführt wird. Letzteres wählt das obere Seitenband (455—459 KHz) aus und führt es einem Demodulator 135 zu, wo das Signal wieder in den 0—4-KHz-Tonfrequenzbereich umgesetzt wird. Dieses Signal wird durch einen Hybridkoppler 137 einem Nebenstellenapparat 139 zugeführt.

Vom Nebenstellenapparat 139 kommende Signale werden mittels Modulator 141 und Filter 143 auf ZF umgesetzt (455—459) und einem Frequenzumsetzer 145 zugeführt. Dem Frequenzumsetzer 145 wird auch ein vom empfangenen Amtsträger und vom wiederhergestellten ZF-Signal abgeleitetes Signal zugeführt. Insbesondere wird der empfangene 64-KHz-Amtsträger dem Frequenzteiler 147 zugeführt, wo -seine Frequenz durch vier geteilt wird, um ein 16-KHz-Signal zu erzeugen. Der Teilungsfaktor des Teilers 147 ist je nach Nebenstellenschaltung verschieden und hängt von dem Verhältnis der Frequenzen der Amts- und Nebenstellenträger im jeweiligen Kanal ab. Wie auch in F i g. 2 ist das Verhältnis eine ganze ZahL Die Trägerfrequenzwerte und die Verhältniswerte der Tabelle I können für die Ausführungen der Fig.3 und 4 verwendet werden; andere Verhältnisse können gleichfalls Anwendung finden.

Das 16-KHz-Signal vom Frequenzteiler 147 wird zusammen mit dem wiederhergestellten 455-KHz-ZF-Signal dem Frequenzteiler 147 zugeführt Das untere

Seitenband (439 KHz) wird durch das Tiefpaßfilter 151 ausgewählt und dem Frequenzumsetzer 145 zugeführt.

Das entstehende Differenzfrequenzband

(16—20 KHz) gelangt über die gemeinsame Übertragungsleitung zum Amt.

Das 16 — 20 KHz-Band wird durch die Schaltung der Fig.4 demoduliert. Das Band wird durch einen Frequenzumsetzer 115 empfangen, der ebenfalls ein 439-KHz-Signal vom Frequenzumsetzer und dem Filter 119 erhält. Das 439-KHz-Signal ist in jeder Amtsschaltung von verschiedener Frequenz und wird vom 455-KHz-Signa! und von einem 16-KHz-Signai abgeleitet. Letzteres Signal stammt vom 64-KHz-Signal des Oszillators 109 über einen Frequenzteiler 117, der durch vierteilt.

Das ZF-Ausgangssignal des Frequenzumsetzers 115 wird einem Filter 121 zugeführt, der das 455—459-KHz-Seitenband auswählt und es einem Demodulator 123 zuführt. Letzterer erhält auch das 455-KHz-ZF-Signal und erzeugt das originale 0—4-KHz-Tonsignal. Letzteres wird durch den Hybridkoppler 101 der Telefonwähleinrichtung zugeführt.

Wie schon erwähnt, erfordert die Ausführung der F i g. 3 und 4 außer dem ZF-Osziilator, der allen Kanälen gemeinsam ist, einen einzigen stabilen Oszillator pro Kanal. Da die Demodulation in jedem Kanal auf der ZF stattfindet, ist die Schaltungstandardisierung optimal. Tatsächlich sind die einzigen Elemente, die von einem Kanal zum anderen verschieden sind, der Oszillator 109, die Frequenzteiler 117 und 147 (die jedoch identisch in Kanälen mit gleichem Amts-ZNebenstellenträgerverhältnis sind) und tlas Filter 125.

Andere Modulations- und Demodulationsverfahren als die oben beschriebenen, können auch im Rahmen dieser Erfindung Anwendung finden. Zum Beispiel können die Phasenmethode bei der Einseitenbandsignalerzeugung und Demodulation verwendet werden, um die Anzahl der nötigen Filter herabzusetzen. Diese Ausführung wird in den F i g. 5,6 und 7 veranschaulicht.

Die in Fig.5 und 6 angegebenen Schaltungen beziehen sich auf das Amt bzw. die Nebenstellen. Dabei versteht es sich, daß die Amtsschaltung der Fig. 5 repräsentativ für mehrere gleiche Schaltungen mit einem gemeinsamen Übertragungsweg ist und daß die anderen Amtsschaltungen sich nur durch ihre Trägerfrequenzen und ihre frequenzempfindlichen Elemente unterscheiden. Ebenso ist die Nebenstellenschaltung der F i g. 2 repräsentativ für mehrere gleiche Schaltungen, die einen gemeinsamen Übertragungsweg benutzen und sich nur durch ihre Trägerfrequenzen und ihre frequenzempfindlichen Elemente unterscheiden. Zum leichteren Verständnis wird die Trägerfrequenz von der Nebenstelle zum Amt mit F_c bezeichnet und die vom Amt zur Nebenstelle mit f_a das Tonsignal vom Amt zum Träger mit f_s und das von der Nebenstelle zum Amt mit Fj. Die Bandbreiten der Tonsignale f_s und F₅ sind ungefähr 300—3000 Hz, und die Durchlaßfilter für die Signalbänder haben angemessene Bandbreiten.

In F i g. 5 weist die Amtsschaltung für einen einzelnen Kanal einen Hybridkoppler 211 auf, durch den /_rTonsignale von der Amtsleitung für diesen Kanal empfangen werden und durch den demodulierte Tonsignale F₅ der Amtsleitung zugeführt werden. Ankommende Signale werden einem Amplitudenkompressor 213 zugeführt, wodurch die schwachen Signale mehr verstärkt und der Amplitudenbereich verringert werden. Ein Expander 293 in der Nebenstelle (F i g. 6) stellt das Signal wieder in seinem ursprünglichem Dynamikbereich her. Das Endresultat ist eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses im Kanal, indem die relativ schwachen und rauschempfindlichen Signale über den Rauschbereich angehoben werden.
Das komprimierte Tonsignal durchläuft ein Tiefpaßfilter 215 und kommt am Phasenschieber 217 an, der das Tonsignal in zwei ansonsten identische Komponenten /j/θ und fs/Θ + 90° aufspaltet. Diese Signalkomponenten werden Mischern 219 bzw. 221 zugeführt. Ein stabiler

ίο Trägerfrequenzoszillator 223 mit einer Frequenz f_c erzeugt zwei ansonsten identische Trägersignalkomponenten, /f/θ und fc/θ + 90°. Diese Trägerkomponenten werden auch den Mischern 219 bzw. 221 zugeführt. Das Ausgangssignal des Mischers 219 ist ein Doppelseitenband mit unterdrücktem Träger (DSBSC) und mit entgegengesetzten Phasen in den zwei Seitenbändern. Wenn man einmal von dem zur Einstellung des Gleichspannungsniveaus dienenden Potentiometer 225 beim Mischer 221 absieht, so erzeugt letzterer ein DSBSC-Signal, in dem die Seitenbänder von entgegengesetzter Phase sind.

Wie von NORGAARD (in »THE PHASE-SHIFT METHOD OF SINGLE-SIDEBAND SIGNAL GENERATION«, Proc. of IRE, Vol. 44, Nr. 12, Dez. 1956, S.

1718) beschrieben, erfolgt eine Phasendiskriminierung bei der Summierung von zwei DSBSC-Signalen Summierschaltung 227), wobei ein Seitenband herausfällt und das andere verstärkt wird. Tatsächlich erhält man in den meisten Fällen ausgezeichnete Unterdrükkung des einen Seitenbandes.

Das Potentiometer 225 im Rückkopplungskreis des Mischers 221 bewirkt im letzteren einen Fehler im Gleichgewicht bei der Trägerfrequenz fc. Der Träger wird am Mischer 221 nicht unterdrückt und durchläuft die Summierschaltung 227 mit dem Seitenbandsignal. Der Träger wurde daher wieder eingeführt, ohne daß dazu bedeutende Schaltungen erforderlich sind. Die Einzelheiten der Mischerschaltung der F i g. 7 werden nachfolgend beschrieben.

Das Ausgangssignal der Summierschaltung 227 enthält den Träger und ein einziges Seitenband und ist in der Zeichnung mit (f_c SSB) bezeichnet. Dieses Signal durchläuft ein Durchlaßfilter 229, das auf die Mitte des Seitenbandes eingestellt ist, und wird durch Verstärker

231 verstärkt und dann der gemeinsamen Übertragungsleitung über den Hochfrequenzausgang der Bandweiche (Hoch/Tiefpaß) 233 zugeführt. Wie aus F i g. 6 zu ersehen, wird das übertragene Signal in der Nebenstelle in einer im folgenden beschriebenen Art

so verarbeitet. Wie schon erwähnt, werden mehrere SSB-Signale, jedes mit einem neu eingeführten Träger, über dieselbe Übertragungsleitung von den Ncbcnstcllenschaltungen zu den jeweiligen Amtsschaltungen übertragen. Es wird hier angenommen, daß die Amtsträger in einem höheren Frequenzbereich liegen als die Nebenstellenträger. Tatsächlich ist die Nebenstellenträgerfrequenz F_c in jedem Kanal ein ganzzahliges Untervielfaches der Amtsträgerfrequenz /_c dieses Kanals, die Bedeutung dieser Beziehung wird in der folgenden Beschreibung der F i g. 6 deutlich.

Die in dem Nebenstellenträgerfrequenzband übertragenen Signale gelangen an den Niederfrequenzeingang der Bandweiche 233 der F i g. 5. Da nur die Signale von einer der zugehörigen Nebenstellen mit einer Frequenz F_c demoduliert werden sollen, wird ein Bandpaßfilter 235 so ausgelegt, daß die empfangenen Signale nur in dem einzigen Seitenband für Fc- durchgelassen werden. Ein anderes Bandpaßfilter 243, das auf den Träger F_c

allein eingestellt ist, läßt den empfangenen Träger für Synchronisierungs- und Steuerzwecke durch.

Das durch das Bandpaßfilter 235 übertragene Einseitenbandsignal wird zwei Gegentaktmischern 237 und 239 zugeführt, die aus Platzgründen in der ·> Zeichnung so dargestellt sind, daß sie ihre jeweiligen Tiefpaßfilter enthalten. Der Gegentaktmischer 237 erhält von einem Oszillator 241 auch eine Trägerfrequenzkomponente Fe/&:, der Gegentaktmischer 239 erhält eine identische, aber 90° phasenverschobene Trägerkomponente f_c von dem Oszillator 241. Dieser Oszillator hat eine Nominalfrequenz von F_c und ist mit dem empfangenen Träger durch das Ausgangssignal (FcIQ) vom Bandpaßfilter 243 synchronisiert. Es kann irgendeine geeignete Methode für die Synchronisierung einschließlich Phaseneinleitung, Phasenverriegelung usw. angewandt werden. Da der Oszillator 243 fremdsynchronisiert wird, muß er nicht hochstabil sein, er ist daher viel billiger als der stabile Oszillator 223.

Die den Gegentaktmischern 237 und 239 zugehörigen Tiefpaßfilter übertragen demodulierte Tonsignale zu Phasenschiebern 245 bzw. 247, die darauf identische Tonsignale mit gegenseitiger Phasenverschiebung von 90° erzeugen. Diese Signale werden in dem Summierer 249 summiert, wodurch sich ein einziges demoduliertes Tonfrequenzband F ergibt. Dieses Verfahren für den SSB-Signalempfang wird von NORGAARD in »THE PHASE-SHIFT METHOD OF SINGLE-SIDEBAND SIGNAL RECEPTION« in PROC. OF IRE, Vol. 44, Nr. 12, Dezember 1956, Seite 1735, beschrieben und bewirkt eine genaue Demodulierung des Tonsignals. Letzteres durchläuft dann ein Tiefpaßfilter 251 und wird durch Verstärker 253 verstärkt, bevor es einem Amplitudenexpander 255 zugeführt wird. Letzteres ist komplementär zu einem Kompressor 301 der F i g. 6 und dient zur Wiederherstellung des Amplitudenbereiches des Tonsignals, bevor es durch den Hybridkoppler 211 in die Amtsleitung eingespeist wird.

Die empfangene Trägerkomponente F_a die das Bandpaßfilter 243 durchlaufen hat, wird mit der ortserzeugten Fc- Komponente des synchronisierten Oszillators 241 einem Phasendetektor 257 zugeführt. Da die beiden Eingangssignale an dem Phasendetektor 257 in Phase sind, ist das Ausgangssignal auf einem dem Niveau des empfangenen Nebenstellenträgers proportionalen Gleichspannungsniveau und so lange vorhanden, als der Nebenstellenträger am Bandpaßfilter 243 steht. Das ist der Fall dann, wenn der Nebenstellenhörer abgenommen ist. Das Phasendetektorausgangssignal wird durch ein Tiefpaßfilter 259 geglättet und dem Verstärker 253 als Verstärkungsregelsignal zugeführt. Auf diese Art wird die Amplitude des der Amtsieitung zugeführten Signals je nach der Amplitude des empfangenen Trägers geregelt. Ein derartiger Ausgleich von Leitungsverlusten in der Übertragungsleitung ist erforderlich, wenn die Nebenstellen verschieden weit vom Amt entfernt liegen.

Das geglättete Gleichspannungssignal des Phasendetektors 257 wird auch der Relaisspule 261 zugeführt, die nach Empfang des Nebenstellenträgers ein Relais 263 t>o betätigt Relais 263 schließt einen Kontakt zur Amtsleitung um anzuzeigen, daß der Nebenstellenhörer abgenommen ist.

In F i g. 6 gelangen Signale, die der gemeinsamen Übertragungsleitung zugeführt wurden, in der Neben- b5 stelle in den Hochfrequenzeingang einer Bandweiche. 271. Der passende Amtsträger und das Seitenband werden durch Filter 281 bzw. 273 ausgewählt. Das Ausgangssignal des Filters 273 besteht aus einem einzigen Seitenband des Amtssignals und wird zwei Gegentaktmischern 275 und 277 zugeführt, die mit Tiefpaßausgangsfiltern versehen sind. Das Ausgangssignal des Filters 281 ist der empfangene Träger f_c, welcher als ein Synchronisierungssignal einem synchronisierten Oszillator 279 zugeführt wird. Letzterer hat eine Nennfrequenz von f_c und wird phasenstarr mit dem empfangenen Träger synchronisiert. Die 90° phasenverschobenen Ausgangssignale des Oszillators 279 sind f_cl&. und /c/0 + 9O°; sie werden den Gegentaktmischern 277 bzw. 275 zugeführt. Wie bei den Mischern 237 und 239, den Phasenschiebern 245 und 247, und dem Summierer 249 der F i g. 5 werden die Ausgangssignale der Gegentaktmischer 275 und 277 Phasenschiebern 283 und 285 zugeführt. Die Ausgangssignale der Phasenschieber werden in einem Summierer 287 summiert, um das demodulierte Tonfrequenzband f_s zu erzeugen. Dieses Signal wird durch das Tiefpaßbandfilter 289 übertragen und durch Verstärker 291 verstärkt, bevor es dem Expander 293 zugeführt wird. Expander 293 stellt den Dynamikbereich des Tonsignals wieder her und leitet es über einen Hybridkoppler 299 zu dem Nebenstellenhörer.

Die Verstärkungsregelung für den Verstärker 291 geschieht durch den empfangenen Träger f_a und zwar in gleicher Weise wie die Regelung der Verstärkung des Verstärkers in F i g. 5. Insbesondere wird der empfangene Träger f_a der durch das Filter 281 von dem Basisband getrennt wird, zusammen mit einem Signal der gleichen Phase des synchronisierten Oszillators 279 dem Phasendetektor 285 zugeführt. Die Gleichspannung des Phasendetektorausgangs, die von der Stärke des empfangenen Trägers abhängt, wird geglättet und dem Verstärker 291 als Verstärkungsregelungssignal zugeführt.

Von dem Nebenstellenhörer stammende Tonsignale gelangen in den Hybridkoppler 299 und einen Kompressor 301, wo der Amplitudenbereich komprimiert wird. Die kompromierten Signale durchlaufen ein Tiefpaßfilter 303 und erreichen einen Phasenschieber 305, der dem Phasenschieber 217 der F i g. 5 entspricht. Die zwei vom Phasenschieber 305 gelieferten 90° phasenverschobenen Komponenten F_s& und F _s/Q + 90° werden Gegentaktmischern 307 bzw. 309 zugeführt.

Die anderen, den Gegentaktmischern 307 und 309 zugeführten Signale stammen von einem synchronisierten Oszillator 300, der als Nebenstellenträgeroszillator für den Kanal dient. Die Synchronisierung des Oszillators 300 wird von dem Oszillator 279 abgeleitet, der selbst durch den stabilen Amtsträgeroszillator 223 synchronisiert wird. Eine Ausgangsphase des Oszillator!) 279 wird dem Frequenzteiler 302 mit einem ganzzahligen Teilungsverhältnis von fc/F_c zugeführt. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 302 steht also bei der Frequenz F_c und ist mit dem Amtsträger f_c synchronisiert Das Teilersignal dient dazu, die Frequenz durch Phaseneinführung, Phasenverriegelung usw. des Oszillators 300 zu synchronisieren.

Der Oszillator 300 bildet zwei 90°-phasenverschobene Komponenten F_c θ und F_r0+9O°, die den Gegentaktmischern 307 bzw. 309 zugeführt werden. Zusammen mit dem Potentiometer 311 zur Einstellung des Gleichspannungswertes und dem Summierer 313 liefern diese Mischer ein resultierendes SSB-Signal mit eingefügtem Träger (Tv+SSB), wie es schon für die Mischer 219 und 221, für Potentiometer 225 und Summierer 227 beschrieben wurde. Das SSB und der

Träger durchlaufen das Paßbandfilter 315 und werden durch Verstärker 317 verstärkt, bevor sie der gemeinsamen Übertragungsleitung durch den Niederfrequenzausgang der Bandweiche 271 zugeführt werden.

Ein Detektor 319 für abgenommene Hörer ist mit der Nebenstellenleitung verbunden und gibt bei abgenommenem Hörer ein Signal ab, das den synchronisierten Oszillator 300 einschaltet. Der Nebenstellenträger wird also nur zum Amt übertragen, wenn der Nebenstellenhörer abgenommen ist; deshalb erhält das Relais 263 (F i g. 5), welches nur betätigt wird, wenn das Amt den Nebenstellenträger empfängt, nur dann Strom, wenn der Hörer abgenommen ist.

Wird die Nebenstelle (Fig.5) angerufen, so gibt das Amt ein Weckersignal auf die Amtsleitung für diese Nebenstelle (Spitze/Spitzenwert 90 V, 20 Hz). Wenn dieses Signal in der Amtsschaltung der F i g. 5 empfangen wird, wird es von dem Detektor 265 erfaßt, der dann ein Gleichspannungssignal erzeugt, so daß ein UND-Tor 269 einen Weckerton von einem Weckertongenerator 267 durchlassen kann. Der durchgeschaltete Weckerton wird dem Phasenschieber 217 zugeführt und folgt demselben Weg wie das Tonsignal f, das der Nebenstelle als Teil des einzelnen Seitenbandsignals übertragen wird.

Der in dem Nebenstellenband erscheinende Weckerton wird durch den Weckertondetektor 321 festgestellt (F i g. 6), der einen Weckergenerator 323 betätigt und das Wecken des Nebenstellenweckers bewirkt.

Die Schaltung gemäß F i g. 7 für die Erzeugung des einzelnen Seitenbandes und des eingeführten Trägersignals enthält zwei Rechenverstärker A 1 und A 2. Im vorliegenden Fall arbeitet jeder als Zerhacker, wobei das Tonsignal f_s synchron mit der Trägerfrequenz zerhackt wird. Insbesondere erhält der Verstärker A 1 eine Komponente des Tonsignals Λ^θ und eine Komponente des Trägersignals /^θ. Der Verstärker A 2 erhält die anderen Komponenten der Ton- und Trägersignale Λ/Θ + 90⁰ und f _c/6.+ 90°. Die zerhackten Signale sind ohmsch gekoppelt und bilden so das Ausgangssignal. Das Potentiometer R 3 dient zur Einstellung des Gleichspannungswertes und ist ein Element des Rückkopplungskreises des Verstärkers A 2.

Sind die Verstärker A 1 und A 2 für beide Signale vollkommen in Balance, so enthält das Ausgangssignal jedes Verstärkers nur die zwei Seitenbänder ohne jeglichen Träger, weil das Trägersignal gleiche positive und negative, sich aufhebende Teile hat. Wenn der Gleichspannungsanteil des Ausgangssignals des Verstärkers A 2 jedoch richtig eingestellt wird, heben sich die entgegengesetzten Polaritäten nicht auf und es bleibt eine reine Trägerkomponente übrig. Diese wird mit dem einzelnen Seitenband kombiniert, wobei letzteres verstärkt wird, und die zwei Verstärkerausgangssignale werden summiert.

Das zuvor beschriebene Einseitenbandverfahren ermöglicht eine wirksame Ausnutzung des verfügbaren ■j Frequenzbandes. Außerdem gestattet es die gemeinsame Übertragung der zwölf Kani.le auf einer Leitung bei REA-Norm, die die Nebenstellenträger auf ein Frequenzband von 8 bis 56 KHz und die Amtsträger auf 64 KHz und darüber beschränkt. Es ist von Bedeutung, daß

ίο das nur mit einem stabilen Oszillator pro Kanal geschehen kann, da der Nebenstellenträger von dem Amtsträger abgeleitet wird. Außerdem ist beim Phasenverfahren für die Erzeugung und die Demodulation der SSB-Signale die Filterung aufgrund der Aufhebung des unerwünschten Seitenbandes weniger kritisch. Zum Beispiel kann das Filter 22S eine sehr viel geringere Güte haben und billiger sein, als das bei Filtern für die üblichen SSB-Verfahren der Fall ist, bei denen die Unterdrückung des unerwünschten Seitenbandes nur durch Filterwirkung stattfindet.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein einziger stabiler Oszillator und passender Frequenzteiler verwendet, um alle Träger des Amtes für die verschiedenen Kanäle zu erzeugen. Ebenso kann dieselbe stabile Quelle (oder Quellen) verwendet werden, um dieselben Trägerfrequenzen für die verschiedenen Kanalgruppen zu erzeugen. Wenn somit eine Gruppe von zwölf Kanälen eine gemeinsame Übertragungsleitung benutzt und eine Gruppe von zwölf Kanälen eine zweite Übertragungsleitung, dann können dieselben stabilen Amtsträgeroszillatoren für beide Gruppen dienen.

In allen hier beschriebenen Ausführungen wird das obere Seitenband eines modulierten Trägers dazu benutzt, das Informationssignal zwischen Amt und Nebenstellen zu übertragen. Natürlich kann auch das untere Seitenband dafür benutzt werden, wobei passende Änderungen in den Filterdurchlaßbändern erforderlich wären. Auch können herkömmliche Hilfsmittel wie z. B. Laufzeitentzerrer, Verstärker usw. nach

4(i Bedarf bei dieser Erfindung benutzt werden.

Obwohl nur ein stabiler Oszillator pro Kanal für die Ausführungen der F i g. 2, 3, 4, 5 und 6 beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß auch zusätzliche billige Oszillatoren, die mit dem stabilen Oszillator j frequenz-synchronisiert sind, verwendet werden können. Solche zusätzlichen Oszillatoren können z. B. ein Nebenstellenträgeroszillator in jeder Nebenstelle sein, die durch Frequenzeinfügung oder ähnliche Methoden mit der niedrigeren Frequenz des Amtsträgers ganzzahlig verknüpft ist Andere frequenzverriegelte Oszillatoren können ebenfalls verwendet werden. Wichtig ist es, daß diese frequenzverriegelten Oszillatoren nicht hochstabil sein müssen und deshalb relativ billig sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Trägerfrequenzmultiplexsystem zur Übertragung einer Mehrzahl von einzelnen Einseitenbandkanälen gleicher Nennbandbreite zwischen einem Fernsprechamt und einer entsprechenden Mehrzahl von Nebenstellen über eine gemeinsame Übertragungsleitung, wobei zur Übertragung von dem Fernsprechamt zu jeder Nebenstelle eine Amtsträgerfrequenz dient, die für jeden Kanal verschieden ist, während für die Übertragung von jeder Nebenstelle zum Fernsprechamt eine Nebenstellenträgerfrequanz dient, die für jeden Kanal verschieden ist, wobei die Amts- und die Nebenstellenträgerfrequenzen sich in den jeweiligen, sich nichtüberdekkenden Frequenzbändern befinden, dadurch gekennzeichnet, daß aus der in einer Übertragungsrichiung mitübertragenen Trägerfrequenz jedes Kanals in der Empfangsstelle dieser Übertragungsrichtung die Träger der Kanäle der Gegenrichtung abgeleitet werden und daß die Trägerfrequenzen der einen Übertragungsrichtung auch zur Demodulation in der Empfangsstelle dienen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß jeweils die Amtsträgerfrequenz und die Nebenstellenträgerfrequenz in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Amtsträgerfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Nebenstellenträgerfrequenz ist und von einem Oszillator (15) im Amt erzeugt wird und daß ein Frequenzumsetzer vorgesehen ist mit einem ersten Frequenzteiler (25) im Amt und einem zweiten Frequenzteiler (39) bei der Nebenstelle, wobei das Teilerverhältnis der Frequenzteiler dem ganzzahligen Vielfachen entspricht.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal vorgesehen ist:

im Amt: ein Modulator (13) zur Amplitudenmodulation des Amtsträgers mit dem Tonsignal, um das einzelne zu übertragende Seitenband zu erzeugen; ein Demodulator (23), der von dem ersten Frequenzteiler (25) im Amt gespeist wird und die Tonsignale demoduliert, die von der Nebenstelle kommen;
in der Nebenstelle: ein Demodulator (29), der den Amtsträger von der gemeinsamen Übertragungsleitung verwendet, um die als einzelnes Seitenband übertragenen Tonsignale vom Amt zu demodulieren, und ein Modulator (37) zur Amplitudenmodulation des Nebenstellenträgers, der von dem zweiten Frequenzteiler (39) abgeleitet wird, um das einzelne Seitenband zu bilden, das zum Amt übertragen wird.