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Schaltung zur Synchronisierung von Apparaten für Bildübertragung,
Schnelltelegraphie oder ähnliche Zwecke auf drahtlosem Wege unter Verwendung einer
Trägerhochfrequenz Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur einfachen Synchronisierung
von Apparaten für Bildübertragung oder andere Zwecke der Nachrichtentechnik, wobei
zur Übertragung sowohl der Bildzeichen oder der sonstigen Signale als auch einer
Synchronisierungs- bzw. T aktgeberfrequenz für den Antrieb eines empfängerseitig
vorgesehenen Synchronmotors eine einzige Trägerwelle benutzt wird.
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Es ist bekannt, beiTrägerfrequenzbildübertragung eine durch die Bildzeichen
modulierte Trägerfrequenz und daneben eine zweite von dem Bildzeichenträger unabhängige
Frequenz für die Synchronisierung vom Sender zum Empfänger zu übertragen. Bekannt
ist ferner, ein und dieselbe Hochfrequenzträgerwelle unmittelbar mehrfach zu modulieren,
derart, daß sie nebeneinander Niederfrequenz-Synchronisierungsfrequenzen, Bildzeichenfrequenzen
und eventuell noch Sprachfrequenzen trägt. Schließlich ist auch bekannt, eine einzige
Hochfrequenzträgerwelle zu übertragen, die mit mehreren Zwischenfrequenzen moduliert
ist, von denen jede wiederum entweder mit einer Synchronisierungsfrequenz oder mit
den Bildzeichen moduliert ist. .
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Von diesen bekannten Methoden unterscheidet sich die vorliegende Erfindung
dadurch, daß die übertragene Hochfrequenzträgerwelle mit zwei Niederfrequenzen moduliert
wird, deren eine ihrerseits mit den Bildpunktfrequenzen oder Zeichenfrequenzen moduliert
ist, während die zweite -Niederfrequenz, die zur Synchronisierung dient, unmoduliert
übertragen wird. Die beiden die Trägerwelle modulierenden Niederfrequenzen müssen
dabei so weit verschieden sein, daß bei der Gleichrichtung im Empfänger keine störenden
Interfrequenzen der beiden Niederfrequenzen auftreten. Außerdem ist wesentlich,
daß die für die Synchronisierung benutzte Niederfrequenz die Hochfrequenz nur in
geringem Grade aussteuert, und zwar möglichst nur so weit, daß ihre Intensität im
Empfänger für die Weiterverstärkung ausreicht.
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Die erfindungsgemäß ausgeführte Schaltung hat wichtige Vorteile. Gegenüber
der im wesentlichen nur für die Leitungsübertragung geeigneten Methode der Benutzung
zweier unabhängiger Frequenzen für die Bildzeichen und zur Synchronisierung besteht
der Vorteil, daß die neue Schaltung infolge der Benutzung nur einer Trägerhochfrequenz
auch für die drahtlose Übertragung sich eignet, ja sie weist gerade hierfür durch
die neue Art der Modulierung ,dieser Hochfrequenz gegenüber den anderen drahtlosen
Übertragungen besonders wichtige neue Wirkungen
auf. Diese liegen
im wesentlichen in der bei weitem besseren Verteilung der Modulationsfrequenzbänder
und in einer besonders günstigen Aufteilung der verfügbaren Energie auf die für
die eigentliche Bildübertragung und die für die Synchronisierung benötigten Anteile.
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Durch die Modulierung der Zwischenfrequenz mit den Bild- oder sonstigen
Zeichen wird ein Frequenzband gebildet, dessen Breite z. B. von der Schnelligkeit
der Abtastung abhängt. Die Zwischenfrequenz wird so gewählt, daß zwischen diesem
Frequenzband und der Trägerhochfrequenz ein Bereich bleibt, in welchem die Synchronisierfrequenz
als einzige Seitenfrequenz ohne Störung mit dem Zeichenfrequenzband übertragen werden
kann. Bei den bekannten Methoden, bei welchen auch die Synchronisierfrequenz als
Modulation einer weiteren Zwischenfrequenz übertragen wird, wird für die Übertragung
der Synchronisierfrequenz abermals der Raum einer ganzen Frequenzbandbreite, gegeben
durch den doppelten Abstand .der Synchronisierfrequenz von ihrer Zwischenfrequenz,
in Anspruch genommen. Die Erfindung hat also den Vorteil einer wesentlichen Reduzierung
der Breite des insgesamt benötigten Frequenzbandes; das bedeutet, daß im ganzen
vorhandenen Frequenzbereich mehr Raum für anderweitige Übertragungen bleibt.
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Die weitere Vorschrift, welche die Erfindung gibt, daß nämlich die
Trägerhochfrequenz durch die Synchronisierfrequenz und die Zeichenzwischenfrequenz
in verschiedenem Grade moduliert werden sollen, ergibt den Vorteil, daß von der
insgesamt verfügbaren Energie ein möglichst großer Anteil für die Übertragung und
Rückumformung der Bild- oder anderen Zeichenimpulse am Empfänger zur Verfügung bleibt.
Bei den bekannten Methoden wird die Energie auf die verschiedenen Modulations- bzw.
Zwischenfrequenzen nicht in gleich günstiger Weise aufgeteilt.
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Eine Anordnung zur Ausführung der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt.
Sie bezieht sich auf den Fall der Bildübertragung. Teil Cl umfaßt die Sendeanordnung,
B die Empfangsanordnung. Das zu übertragende Bild oder Dokument befindet
sich auf einer Trommel i, welche die bekannte Dreh- und Fortschubbewegung ausführt.
a ist eine ringförmig ausgebildete Photozelle zur Abtastung des Bildes mit Hilfe
des von der Bildfläche diffus reflektierten Lichtes. Zu diesem Zweck wird das von
der Lichtquelle 3 ausgehende Licht mit Hilfe einer Linse q. als scharfer Strahlenkegel
durch den mittleren Tubus der Zelle 2 hindurch auf die Bildfläche geworfen. Zum
Antrieb der Trommel dient ein -Motor 5, dessen Achsendrehung durch Zahnradgetriebe
6 auf die Trommel i übertragen wird. Auf der Empfangsseite entspricht der Trommel
i die Filmtrommel i, welche synchron mit z laufen muß und sich in gleicher Weise
wie diese längs ihrer Achse verschiebt. Als Steuerorgan für das den Film treffende
Licht ist eine Karoluszelle 8 angenommen, zwischen deren Kondensatorplatten der
Lichtkegel hindurchgelangt. Es wird von einer Lichtquelle 9 geliefert. Durch die
Linsen io und i i wird der Strahlengang zweimal konv ergent gemacht, das eine Mal
für den Durchgang durch die Zelle 8, das andere Mal für die punktförmige Belichtung
des Films. i, und 13 stellen die benötigten --\Ticolprismen dar, die als Polarisator
bzw. Analysator dienen. Zum Antrieb dient der Motor i 5 und ein entsprechendes Zahnradgetriebe
1q..
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Die beiden Motore 5 und 15 können z. B. Gleichstrom-Nebenschlußmotore
sein und durch die Vorschaltwiderstände 16 bzw. 17 auf annähernd die richtige Drehzahl
einreguliert werden. Zweckmäßig ist bei 5 noch ein (nicht mitgezeichneter) Drehzahlregler
beliebiger Art, z. B. ein Fliehkraftregler nach Giebe, vorgesehen, der die Schwankungen
der Umdrehungsgeschwindigkeit in genügend engen Grenzen hält. Es bleibt dabei jedoch
empfängerseitig unvermeidlich, daß die Umdrehung von 15 durch einen zusätzlichen
Synchronmeter 36 mit derjenigen der Welle des Motors 5 im genau gleichen Tritt erhalten
wird. Die Übertragung der synchronisiz-renden Niederfrequenz vom Senderorte aus
auf den Syrzchronmotor 36, der im übrigen in beliebiger Form, z. B. als La Coursche
Sirene, ausgebildet sein kann, erfolgt nun unabhängig von der Übertragung der Bildfrequenzen
in folgender Weise: Senderseitig sind zwei Niederfrequenzgeneratoren vorgesehen,
deren einer eine Trägerfrequenz für die Bildpunktfrequenzen und deren zweiter die
Synchronisierungsfrequenz liefert. Von diesen Generatoren kann der erstere beliebiger
Art sein, z. B. ein abgestimmter Elektronenröhrengenerator, ein Stimmgabelgenerator
mit Verstärkungseinrichtung, oder aber, wie in der Zeichnung lediglich als ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, eine Induktionsmaschine 18, die dann zweckmäßig von dem Motor 5 mit
angetrieben wird. Alternativ wäre es grundsätzlich möglich, die Bildpunktträgerfrequent
statt auf elektrische auf optische Weise dadurch zu erzeugen, daß man an Stelle
von 18 eine rotierende Lochscheibe in den Strahlengang des von 3 ausgehenden Lichtes
bringt und so bei passender Dreh- und Lochzahl die Trägerfrequenz in der Photozelle
a unmittelbar erzeugt.
Während also die Trägerfrequenz für die Bildpunktzeichen
auch unabhängig vom Motor 5 auf vielerlei Weise gewonnen werden kann, muß die für
die Synchronisierung verwendete zweite -Niederfrequenz in einem nvangsläuiigen Verhältnis
zur Drehzahl des Motors 5 bzw. der Antriebswelle stehen, d. h. sich proportional
der :Änderung ihrer Drehzahl verändern. Hierfür ist ein zwangsläufig mit 5 gekuppelter.
am besten unmittelbar auf der gleichen Achse sitzender zweiter Induktor 19 vorgesehen.
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Die von dem Generator 18 geliefer te Trägerfrequenz für die Bildpunktfrequenzen
wird in folgender Weise durch das auf die Photozelle 2 wirkende Licht in ihrer Amplitude
gesteuert: Die Photozelle 2 bildet einen Zweig einer Brückenschaltung, welche im
übrigen eine regelbare Kapazität 21 und die Vx'iderstände 22 und 23 enthält. An
den Endpunkten der einen Brückendiagonale wird die mittels Spannungsteilers 2o eingestellte,
von 18 gelieferte Wechselspannung zugeführt. An den Endpunkten der anderen Brückendiagonale
wird diese Frequenz, in ihrer Amplitude durch das auf -2 einwirkende Licht gesteuert,
abgenommen und den Steuerelektroden der Verstärkerröhre 24 zugeführt. Die angegebene
Brückenschaltung bezweckt, den kapazitiven, über die Elektroden der Photozelle 2
fließenden Strom mittels der Kapazität 21 vollständig zu kompensieren, so daß bei
Nichtbelichtung von -2 keine Trägerwechselspannung auf das Gitter der Röhre 2s gelangt.
Für diesen Zweck ist-natürlich auch jede andere Kompensationsschaltung anwendbar.
In Reihe mit der Photozelle 2 kann außerdem noch eine Gleichspannung eingeschaltet
werden, der ,sich die an 2o abgenommene Wechselspannung überlagert. Ist dann die
Brücke im Gleichgewicht eingestellt, wenn die Zelle kein Licht erhält, so ändert
die Belichtung der Zelle 2 das Gleichgewicht, und es tritt eine bestimmte Amplitude
der von 18 gelieferten Frequenz am Steuergitter der Röhre 2q auf; die Höhe dieser
Amplitude schwankt irn Rhythmus der Hell-Dunkel-Verteilung des , -tbg getasteten
Bildes, d. h. die von 18 gelieferte `-iederfrequeriz ist ihrerseits mit der aus
dem Wechsel von Hell und Dunkel resultierenden Bildpunktfrequenz moduliert. Ist
bei der den dunkelsten Stellen des Bildes entsprechenden Mindestbelichtung der am
Verstärker abhörbare Ton auf Null eingestellt, so bedeutet dies, daß die von 18
gelieferte Zwischenträgerfrequenz durch die Bildpunktfrequen7en zwangsläufig voll
ausmoduliert wird. Ihr Modulationsgrad beträgt ioo v. H.
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Die vom Generator 1g gelieferte zweite 1 iederfrequenz soll dagegen,
wie schon hervorgehoben, die Trägerhochfrequenz des drahtlosen Senders nur in geringerem
Grade ausmodulieren, nämlich möglichst nur so weit, daß man am Empfänger einen relativ
zu den Störgeräuschen genügend lautstarken Ton erhält, den man dann weiterverstärken
kann. bis er eine für den Zweck des Synchronmotors 36 ausreichende Leistung ,darstellt.
Will oder kann man nicht die ganze für 36 benötigte Leistung durch Verstärkung aufbringen,
so braucht der niederfreqente Empfangston nur so weit verstärkt zu werden, daß er
einen Synchronschalter betreiben kann, der durch schwingende oder rotierende Kontakte
einen Speisestromkreis für den Synchromnotor 36 im richtigen Takte öffnet und schließt.
Die leichte Modulierung der Hochfrequenz des Senders durch die Niederfrequenz des
Generators 1g erfolgt gemäß der Zeichnung mittels eines in den Gitterkreis der Röhre
24 eingeschalteten Transformators, dessen Primärstrom auf die gewünschte Stärke
einreguliert wird. Die Batterie 25 dient zur Einstellung der Gittervorspannung für
die Röhre 2q.. Eine andere Möglichkeit, die Frequenz des Generators 1g zur Gegenstation
zu übertragen, besteht z. B. darin, daß man diese Frequenz zum Heizen der Glühkathode
einer Röhre benutzt, die itn Zuge der Vorverstärkerkaskade oder der eigentlichen
Senderöhren liegen kann. Die Frequenz wird dann absichtlich als sogenannter Heizton
zum Empfänger übertragen; ihre Amplitude ist durch die Wärmeträgheit des betreffenden
Glühfadens und durch die Einstellung von Anoden- und Gitterspannung der betreffenden
Röhre bestimmt und passend wählbar.
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Selbstverständlich ist es möglich, die Frequenz des Generators 19
auch an irgendeiner anderen Stelle in die Verstärkerkaskade zwischen der Röhre 24
und dem Modulator 28 des Hochfrequenzsenders 29 einzuführen. In der gezeichneten
Anordnung wirken die von den Bildfrequenzen modulierte Frequenz des Generators 18
und die untnodulierte Freqr:enz des Generators 1g im passenden Arnplitudenverhältnis,
wie vorstehend auseinandergesetzt, auf das Gitter der Röhre 24 und werden durch
den Photoverstärker 27 weiter verstärkt, bis sie die für die Steuerung des Modulatorrohres
erforderliche Amplitude erreicht haben. Eine passende Abgrenzung der Frequenzen
von 18 und 19 ist z. B. gegeben, wenn 18 eine Trägerfrequenz von 5ooo Hertz liefert,
19 eine solche von Zoo bis 5oo Hertz. Nimmt man an, daß bei der gewählten Übertragungsgeschwindigkeit
keine Bildpunktfrequenzen über 2ooo Hertz registriert zu werden brauchen, so liegt
die Bandbreite der von 18 und 2 gelieferten modulierten Frequenz zwischen 3ooo und
7000. Eine Störung der Bildregistrierung oder des Synchronismus durch Entstehen
von
Kombinations-Frequenzen der Bildpunktträgerfreqüenz mit der von rcg gelieferten
Schwingungszahl infolge von Gleichrichtung kann bei den gewählten Zahlen nicht eintreten;
derartige Kombinationsfrequenzen würden im übrigen auch durch die empfangsseitig
angewendeten Siebketten unschädlich gemacht werden können.
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Auf der Seite der Empfangsanordnung B befindet sich zunächst der drahtlose
Empfänger 3o, der in beliebiger Weise mit Hochfrequenzverstärkung bzw. Zwschenfrequenzverstärkung
arbeiten kann und außerdem die Vorrichtung zur Demodulierung der hochfrequenten
Schwingungen enthält. Bei der Dernodulierung entsteht das Gemisch der beiden von
den Generatoren 18 und i9 auf der Senderseite gelieferten Niederfrequenzen, von
denen die erstere das durch die Bildpunktfrequenzen gebildete Band darstellt. Nach
genügender Vorverstärkung in dem Niederfrequenzverstärker 31 wird das die Bildpunktfrequenzen
enthaltende Band von der Synchronisierfrequenz durch Filter oder Siebketten 32 bzw.
33 getrennt. Im einfachsten Falle genügt es auch, das eine Filter 33, das die höheren
Frequenzen durchlassen soll, durch eine Kondensatorleitung, das andere, 32, welches
die niedrige Synchronisierfrequenz durchlassen soll, durch eine Spulenleitung zu
ersetzen. Die beiden voneinander getrennten Frequenzen werden nun durch Endverstärker
34 bzw. 35 auf die für ihren Bestimmungszweck erforderliche Amplitude gebracht.
An 35 ist die Karoluslichtsteuerzelle in bekannter Weise angeschlossen, während
mit dem Ausgang von 34 der Synchronmotor 36 in Verbindung steht. Alternativ kann
dieser aus einem lokalen Stromkreis über einen von der Ausgangsleitung des Endverstärkers
34 gesteuerten Synchronschalter, wie beschrieben, im richtigen Takte angetrieben
werden.