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Verfahren zur Störunterdrückung Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur praktischen Entstörung modulierter Schwingungen, das insbesondere bei der drahtlosen
Übertragung Anwendung finden kann. Der überwiegend größte Teil der Störungen, die
beispielsweise bei Rundfunkübertragungen auftreten, hat seine Ursache in zusammenbrechenden
Feldern, deren unbegrenzte Frequenzbänder zusammen mit der eigentlichen Sendung
in das Empfangsgerät eindringen und nach der Demodulation als sogenannte Doppelgängerstörungen
in der Sendung enthalten sind. .
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Doppelgänger werden diese Störungen deshalb genannt, da sie in jedem
der beiden Frequenzbänder einer Zweiseitenbandsendung auftreten. Sie- unterscheiden
sich darin von den sogenannten Einzelgängerstörungen, die jeweils nur in einem der
beiden Frequenzbänder zu finden sind. Einzelgänger entstehen beispielsweise durch
Rückkoppler oder durch Sendefrequenzen, die den Nachbarsendern angehören und durch
Unvollkommenheit der Siebmittel in den Empfangskanal eindringen können.
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Der experimentelle Befund hat ergeben, daß der Störspiegel fast ausschließlich
auf die Doppelgänger zurückzuführen ist, so daß es im allgemeinen genügt, diese
auf ein praktisch unschädliches Maß herabzudrücken.
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Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Empfänger ergibt
einen Empfang der Sendung, der praktisch frei von Doppelgängerstörungen ist.
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Die Eigenschaften der Doppelgängerstörungen lassen sich wie folgt
beschreiben: Ist Co die Amplitude des Feldvektors eines zusammenbrechenden Feldes,--beispielsweise
eines Blitzschlages, h der Dämpfungsfaktor, der das Abklingen der Störfrequenzen
beschreibt,
endlich t die Zeit, so erfolgt der Zusammenbruch nach einer e-Potenz in der Form
Diese Formeln besagen, daß zusammen- . brechende Felder, aus denen die Doppelgangerst(3rungen
resultieren, e111 kontinuierliches Frequenzband der Frequenzen von v)
= o bis to _ c%, liefern', wobei die Ainplitttd en der einzelnen
Frequenzen mit steigender Frequenz abnehmen und überdies Kinitlichr Frequenzen ini
Momente ihrer E iltsteliutigleiche Phase besitzen. Breitet sich das l,elil :ttts,
dann hört die Gleichphasigkeit auf: e: laufen ntin die Phasen der li('lier frequenten
Schwingungen rascher als die der weniger frequenten.
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Aus dein kontinuierlichen Frequenzband eines solchen Feldes schneidet
jeder Empfänger das Band heraus, (las seine hochfrequenten Selektionsinittel durchlassen.
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Bezeichnet nian die Trägerfrequenz der Sendung mit H und liefert nach
der Denlodulation mit dein Sendeträger das Störfeld unter anderem die Niederfrequenz
ß. so kommen deren Amplituden und Phasen wie folgt zustande: Wenn die Phasen vom
Sendeträger aus gezählt werden, was immer erlaubt ist. dann gilt am Entstehungsort
des zusammenbrechenden Feldes folgender hochfrequente Tatbestand (HH+; (H+a)+_.
Dabei sind der einfacheren Schreibweise wegen die Phasen den einzelnen Frequenzen
als Indizes rechts unten beigefügt worden. Der Ansatz bringt zum Ausdruck, daß ini
Uoinent des Entstehens des zusammenbrechenden Feldes sämtliche Frequenzen mit der
gleich großen Phasenverschiebung 2 gegenüber der jeweiligen Trägerphase des Senders
entstehen.
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Nun tritt die Störung die Reise zum Empfänger an. Ist eine Wellenlänge
der der Sendeträgerwelle entsprechenden Störfrequenz H zurückbelegt, so hat die
Frequenz
(H- ß) .@ als kleiner als
H eine bestimmte Phasenverzögerung
erlitten, während die Frequenz (Il + a) +
; die gleich große Phasenvorzilung
erhalten hat. Dies wiederholt sich für jeden weiteren Wellenlängenweg von H" so
daß schließlich am Orte des Empfängers eine zusätzliche Reisephase 8 auftritt, die
für
H -I- a und
H - ß gleich groß ist, jedoch für
H ; a voreilend
und für H"---a nacheilend in Erscheinung tritt. Aus Abb. i ist dieser' Vorgang ersichtlich.
Die Welle von der Frequenz H ist beispielsweise nach Ablauf einer halben Wellenlänge
nach -tt gekommen, während die zur Frequenz
| ;1l -(1 gehörige läng,re halbe Welle um e |
| rück ist, hingegen die zur Frequenz II + ß |
| -gs@hörige kürzere Welle uni den gleichen Be- |
| @:-trag r- in der Phase vorausgeeilt ist. lil v ist |
| diese voreilende bz«-. naclreileird,,# 1)iffereuz |
| bereits 2 v tisw. \Vird wie bisher auch am |
| Empfangsort iiie Pliaseivz:dlilting wiederum |
| vom Sendeträger H" aus vorgenommen, so |
| ergeben sich die drei Hnchfi-equenzen |
| (H-ß)+@-;,; 1I": (H + (T).t.:+a . |
Anders sind die Verhältnisse für eine Sendefrequenz 1'. Hier gilt, falls :1' die
E,igenpliase if, hat, am Sendeort i
(H - N) _ .;
; Il"
; (H -1
N) -@
. . -
Hier sind also die Seitenbandfrequenzen bezüglich ihrer Eigenphasen
ii, wechselphasig, was eine Folge der Phasenregel der Modulation ist. Auch hier
gesellt sich unter genau den gleichen Bedingungen eine Reisephase ,S' dazu, so (laß
am Orte des Empfängers diesen die drei hochfrequenten Schwingungen (IH -N)_c_a-;
H"; (H -E-Nytreffen, die nach der Deinodulation n\+y+b' und rt@+y,+h' liefern.
Die als Index links unten angeschriebene Amplitude a ist bekanntlich für beide t
iederfre(luenzen gleich groß, was eine Folge der Modulations- und Deinodulationserscheinungen
ist.
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Wie sich (furch die vektorelle Darstellungsweise leicht verifizieren
1ä ßt, stellt in Verbindung mit der Trägerwelle des Senders der zu empfangenden
Station die Störung eine Übertragung einer gemischten Modulation dar: der eine Anteil
stellt eine phasenmäßig modulierte Übertragung dar, der andere Teil eine amplitudenmäßig
modulierte Übertragung, die zu übertragende Nachricht selbst indessen kraft ihrer
Entstehungsgeschichte eine reine arnplitudenmäßig modulierte Übertragung.
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In Abb.2 bedeutet Ho den Vektor der Trägerwelle. Die Vektoren
(H - N)_ ,L und (H + N) +.r , ausgehend von dem Phasenwinkel
- ii, und + 7p, sind gegensinnig mit der Frequenz N rotierend relativ zu
der Trägerwelle anzusetzen. Die Komponenten beider Vektoren liefern dann den in
seiner Amplitude schwankenden Vektor H', der sich zu dein Vektor Ho eben in Form
der Amplitudenmod,ulation addiert. Anders liegen die i Verhältnisse bei der Störung,
bei welcher die beiden Vektoren der Seitenfrequenzen H - a
und H
+ a symmetrisch zu der Phase QO liegend ;dargestellt sind. Entsprechend wie im vorgenannten
Diagramm sind die Vektoren II - e und H -E- ß als gegensinnig mit
den. Frequenzen b rotierend anzusetzen. Die Resultanten dieser beiden Vektoren liefert
ein Vektor H", der in der Amplitude im Rhythmus der Srnusschwrngung 6 schwingt.
Dieser Vektor H" zerfällt nun wiederum in zwei sinusförmig in der Amplitude schwankende
Vektoren, und zwar in H', (]er in Richtung des Vektors der Trägerwelle H, liegt,
und H', der senkrecht zum Vektor der Trägerwelle liegt. Der erstgenannte Vektor
H' stellt somit eine Amplitudenmodulation der Trägerwelle dar, insofern bei urgeänderter
Phase die Amplitude desselben geändert wird, während' der Vektor H"' in erster Annäherung
eine reine Phasenveränderung des Vektors IIo bei konstanter Amplitude darstellt.
Diese Darstellung diente, wie bereits bemerkt, zur Verifizierung des oben aufgestellten
Satzes, daß die Störung mit der Trägerwelle des Senders gemischte amplituden- und
phasenmäßige Modulation darstellt. Dabei ist festzuhalten, daß für einen elementaren
Störungsvorgang die Startphase p als frequenzunabhängig anzusetzen ist und bedingt
ist durch die Phase, mit der relativ zur Trägerwelle des Senders der die Störung
darstellende Entladungsvorgang einsetzt. An und für sich ist O durch die Statistik
bestimmt. Es kann sowohl O = 9o° - sein, in welchem Falle die Störung mit der Trägerwelle
eine reine Phasenmodulation darstellt und daher in dem normalen Empfänger, der für
Amplitudenmodulation bestimmt ist, überhaupt kein Störgeräusch erzeugt. Es kann
aber auch O = o° sein, in welchem Falle die Störung eine reine Amplitude nmodulation
reit der Trägerwelle des Senders darstellt und sich dann voll als die Sendung störend
auswirkt. Der Umstand, daß für einen für. Radioübertragung interessierenden Frequenzbereich,
bei welchem die Bandbreite stets schmal gegenüber den Frequenzen ist, Amplitude
und Phase der Hörfrequenz als konstant angesetzt werden kann, bildet die Grundlage
zu der Erfindung. Die Erfindung sieht vor, ein nicht zur Übermittlung der Nachrichten
dienendes Frequenzband zu benutzen, um die Störung allein mit Hilfe der Trägerwelle
des Senders einmal amplitudenmäßig und einmal phasenmäßig zur Demodulation zu bringen.
Es wird dadurch bestimmt, wie groß das Verhältnis zwischen phasenmäßigem und amplitudenmäßigem
Modülationsanteil der Störung ist. Hat man dieses Verhältnis ermittelt, so bringt
man den frequenzmäßig mit der zu übermittelnden Nachricht zusammenfallenden Teil
der Störung zur phasenmäßigen Demodulation. Von diesein reinen Störungsanteil -
die Sendung, die in der Regel rein amplitudenmäßig moduliert ist, hat keine phasenmäßige
Demodufationskomponente - leitet man die amplituderimä ßig modulierte Komponente
der Störung- ab, indem man die phasenmäßig demodulierte Störungskomponente in einem
solchen Maße. verändert, als es dem durch die amplituden- und phasenmäßige Demodulation
der Störung allein gewonnenen Verhältnis entspricht. Diese derartig- gewonnenen
Störspannungen sind dann zur Kompensation der die eigentliche Gbertragun g trübenden
Störungen 'geeignet.
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Eine gewisse Komplikation bildet die Feststelleng des Verhältnisses
zwischen amplituden- und phasenmäßiger Demodulation der Störübertragung, denn es
ist an und für sich viel einfacher, Spannungen miteinander zu multiplizieren als
zu dividieren. Prinzipiell ist jedoch die Division von Spannungen, d. h. die Feststellung
des Verhältnisses von Spannungen, möglich nicht nur mit Hilfe von Gonibmeterinstrumenten,
sondern auch mit Röhrenanordnungen. Es sei hier auf die Schweizer Patentschrift
175708, Seite 3 (Abb. q.), verwiesen. Die Erfindung gemäß dieser Patentschrift
besteht darin, daß man die beiden zu vergleichenden Wechselspannungen, deren Verhältnis
man bestimmen will, zwei gemeinsame Verstärker durchlaufen läßt und vom Ausgang
des Verstärlcers die eine Wechselspannung zur Verstärkungsregelung auf konstanterAusgangsamplitude
verwendet. Es muß also die Verstärkung des Verstärkers durch die Verstärkerregelung
automatisch so eingestellt werden, daß sie umgekehrt proportional der Amplitude
der einen Wechselspannung ist. Dementsprechend wird auch die andere Wechselspannung,
die den Verstärker durchläuft, umgekehrt proportional der Amplitude der erstgenannten
Wechselspannung verstärkt, d. h. die Amplitude, mit der die zweite Wechselspannung
im Ausgang des Verstärkers erscheint, ist umgekehrt proportional der Eingangsamplitude
der erstgenannten Wechselspannung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch In der Zeichnung
dargestellt. Von der Antenne A werden die Schwingungen aufgenommen und über vier
Kopplungsvorrichtungen Ll, L2, L3, L4 verschiedenen Kreisen zugeführt. Die Kopplungsvorrichtungen
Lt und L2- sind über Selektionsmittel S, S', welche nur die Trägerwelle und ein
von der eigentlichen Nachricht nicht bedecktes Band B1 (Abb. q.) hindurchlassen,
in einem Empfänger Ei zur amplitudenmäßigen und in einem Empfänger Er
-zur phasenmüßigen
Demodulation gebracht. Durch Vergleich
der beiden _@ttsgaiigsspanntuigen wird in einer Vorrichtung[- eine Sparnung erzeugt,
die proportional dein Quotienten der durch die phasen- bzw. @iinplitudeniniiI.tige
Deniodulation erhaltenen Spannringen ist. \,'oi dein Kreis I_3 wird ini Empfänger
E3 eine phasenmäßige Demodulation der ini Übertragungsband B. (Ahb. d) liegenden
Störung vorgenommen. Diese Spannung wird nach einer Verstärkung in einem Verstärker
dessen Verstärkung nach Maßgabe der Ausgangsspannung der Vorrichtung I' geregelt
wird. in kompensierendem Sinne in die die amplitudenmäßig deniodulierten Ströme
einhaltenden Kreise L". des Empfängers E,, eingekoppelt, damit sie die in diesen
Kreisen entlialtene amplitudenmäßige Störl:oinponente kompensieren.
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Die Erfindung wurde für den Fall beschrieben, daß die eigentliche
Nachricht auf dem Wege der Arnplitudenmodulation übertragen wird. Handelt es sich
um clie Übertragung einer Nachricht mittels Phasenmodulation, so ist das erfindungsgein<i11e@'erfahren
auch anwendbar. Es haben dann lediglich die Maßnahmen der pliasen- und amplitudemnäßigen
Denio,ritilation eine entsprechende Vertauschung zu erfahren, in dein Sinne, daß
ein geeignet verstärkter Teil der amplitudenmäßig deinodulierten Störung zur Kompensation
verwendet wird. Für die Wahl des Frequenzbandes, welches nur die Störung zur Deniodulation
bringen soll zwecks Ermittlung des Verhältnisfaktors zwischen amplitudenniä ßiger
und phasenmäßiger Demodulation der Störung, gelten keine besonderen Gesichtspunkte.
Es ist jedoch zweckmäßig, dieses Band niiiglichst nahe zu den für die zti übertragende
i\achricht ausgenutzten Wellen zu verlegen, insbesondere zwischen Trägerwelle und
niedrigster Übertragungsfrequenz.