DE969818C

DE969818C - Verfahren zur UEbertragung oder Aufzeichnung eines ein bestimmtes Frequenzband umfassenden Signals mittels ªÃ Signalen mit kleinerem Frequenzumfang

Info

Publication number: DE969818C
Application number: DEG13808A
Authority: DE
Inventors: Peter Ewerbeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-02-25
Filing date: 1954-02-25
Publication date: 1958-07-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung und Aufzeichnung von Signalen, die ein breites Frequenzband umfassen und bei dem das Signal in mehrere Signale kleineren Frequenzumfanges zerlegt wird, die ihrerseits unabhängig voneinander übertragen oder aufgezeichnet werden, um am Ende der Übertragungskette wieder zu dem ursprünglichen Signal zusammengesetzt zu werden.

Bei derartigen Verfahren ist es bekannt, für die Zerlegung des zu übertragenden Signals Filter zu verwenden, deren Zahl und Durchlaßbereiche gegebenenfalls unter Benutzung von Frequenzumsetzern so gewählt werden, daß sich die gewünschte Zahl von Signalen entsprechend kleineren Frequenzumfanges ergibt.

Diese Verfahren benötigen zu ihrer Durchführung einen beträchtlichen technischen Aufwand vor allem für die Filter, an die vor allem bei Fernsehsignalen wegen der zu fordernden Amplituden- und Phasentreue äußerst hohe Ansprüche zu stellen sind.

Für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen auf Magnetogrammträger ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem das Bildsignal mit Hilfe einer Elektronenstrahl-Schaltröhre zerlegt und mehreren Magnetköpfen nacheinander zugeführt wird und die Aufzeichnung in mehreren parallelen Spuren erfolgt. Es wird dabei also an Stelle der bei Tonaufzeichnung bekannten einen Spur auf den Magnetogrammträger eine Mehrzahl von Spuren auf-

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gezeichnet. Allerdings tritt dabei innerhalb der einzelnen Spuren keine Verkleinerung des Fre¹-quenzumfangee ein. Dieses bekannte Verfahren ist daher nicht geeignet, eine Übertragung oder Aufzeichnung in mehreren Kanälen mit kleinerem Fxequenzumfang durchzuführen.

Weiterhin ist bekannt, daß ein vorliegendes Signal mit Hilfe von Impulsen abgetastet, d. h. in eine Impulsreihe verwandelt werden kann, wobei die Höhe - ίο der Impulse jeweils der Amplitude des ursprünglichen Signals während der Impulsdauer entspricht. Eine solche Impulsreihe gibt den Nachrichteninhalt des ursprünglichen Signals vollkommen wieder, solange die Impulsfrequenz größer als der doppelte Wert der höchsten in ihm enthaltenen Frequenz ist (Abtasttheorem).

Die Erfindung macht sich dieses Gesetz zunutze. Sie vermeidet die Nachteile der eingangs erwähnten Verfahren dadurch, daß aus dem zu übertragenden oder aufzuzeichnenden Signal mit Hilfe von η Pulsfolgen

mit dem Tastverhältnis 5 — und einer Pulsfolgefrequenz von — der höchsten in dem zu zerlegenden Signal enthaltenen Frequenz sowie einer Phasenverschiebung der Pulse der η Pulsreihen untereinander um je für

jede Pulsreihe getrennt die Momentanwerte des ursprünglichen Signals während eines Pulses herausgetastet und aus den entstandenen η amplitudenmodulierten Pulsreihen η Zwischensignale mit kleinerem Frequenzumfang abgeleitet werden, aus denen dann durch Heraustastung der Momentanwerte zu geeigneten Zeitpunkten η Impulsreihen gewonnen werden, aus deren Summe das ursprüngliche Signal wieder hervorgeht.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß eine stetige Signalfunktion exakt durch eine Pulsfolge dargestellt werden kann, deren mindestens erforderliche Pulsfolgefrequenz durch die höchste im Signal enthaltene Frequenz bestimmt ist und bei der die Amplitude der einzelnen Pulse jeweils dem Momentanwert der Signalfunktion entspricht.

Dementsprechend wird das zu übertragende Signal erfindungsgemäß durch Heraustasten von Momentanwerten zunächst in eine Folge von Impulsen zerlegt, die ihrerseits so in η Impulsreihen aufgespalten werden, wie dies in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist und weiter unten näher erläutert wird. Die so erhaltenen neuen Impulsreihen werden dann in stetige Zwischensignale verwandelt, wobei der Frequenzumfang jeder dieser so gewonnenen Zwischensignale wesentlich kleiner ist als der des ursprünglichen Signals. Sie können dann gleichzeitig auf einer entsprechenden Anzahl schmaler Übertragungskanäle oder auch nacheinander auf einem einzigen übertragen und/oder mittels einer Aufzeichnungs- oder Speichervorrichtung, z. B. einem Magnetband, aufgezeichnet und zu einem anderen Zeitpunkt von dort wieder abgenommen werden. Die Wiederherstellung des ursprünglichen Signals erfolgt durch erneutes Heraustasten der Momentanwerte des Zwischensignals zu den Zeitpunkten, die den der Zerlegung des Ursprungssignals entsprechen. Die so wiedergewonnenen n Impulsreihen werden dann derart ineinander verschachtelt, daß die erste Impulsreihe wieder entsteht, aus der dann das ursprüngliche, stetige Signal mittels eines Tiefpasses mit einer über der höchsten in dem zu übertragenden Signal enthaltenen Frequenz hegenden Grenzfrequenz wiedergewonnen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten den Vorzug, keine hochwertigen, einen großen technischen Aufwand erfordernde Bandpässe, sondern nur relativ einfache Tiefpässe zu benötigen. Damit das für das verzerrungsfreie Arbeiten des beschriebenen Verfahrens notwendige zeitrichtige Heraustasten der Momentanwerte aus den Zwischensignalen am Ende der Übertragungskette erzwungen werden kann, ist es notwendig, die am Anfang benutzte Austastfrequenz z. B. als Subharmonische, zweckmäßig als 2 «-te Subharmonische, entweder in einem besonderen Kanal oder auch zusammen mit einem oder mehreren der η Zwischensignale zu übertragen. Diese Subharmonische kann dann zur Ableitung der zeitrichtigenZuordnung der Tastimpulse zumZwischensignal am Ende der Übertragungskette benutzt werden.

Die Vorgänge bei den einzelnen Verfahrensschritten seien an Hand der Fig. 1 bis 6 nochmals erläutert. In Fig. ι sei das zu übertragende, stetige Signal die Kurve i, die eine Superposition der drei Sinuskurven 2, 3 und 4 darstellt. Dieses Signal 1 werde beispielsweise in η = vier Signale 5, 6, 7 und 8 zerlegt. Dies geschieht mittels der Impulsreihen

/0'. Ji, /₂'- Jz, Jl usw.,

Jo", Ji", J2", h", Jl' usw.,

J₀" usw. und

J₀"" usw.

Der zeitliche Abstand der Pulse in allen dieser vier Reihen betrage t (entsprechend dem Winkel 2 π), ιοο während die Amplitude der einzelnen Pulse jeweils dejtn Momentanwert des zu zerlegenden Signals, also der Kurve i, entspricht. Die Phasenverschiebung der Pulse

der vier Pulsreihen gegeneinander beträgt jeweils

oder damit gleichbedeutend —. Läßt man die vier

beschriebenen ImpulsreihenTiefpässe geeigneter Grenzfrequenz (etwa -Ϊ-) durchlaufen, so erhält man die in

den Fig. 2 bis 5 dargestellten Kurven 5, 6, 7 und 8 mit gegenüber dem Ursprungssignal verminderten Frequenzumfang, die jedoch den Nachrichteninhalt jeweils einer der vier Pulsreihen aufweisen. Sie können nun in an sich beliebiger Weise übertragen oder auch aufgezeichnet werden.· Die Wiedergewinnung des ursprünglichen Signals erfolgt in analoger Weise wie die Zerlegung. Tastet man nämlich zu den richtigen Zeitpunkten, das heißt z. B. für das Zwischensignal 5 zu den den Zeiten o,t,2t, 3t usw. entsprechenden Zeiten,

für das Zwischensignal 6 zu den den Zeiten —t,~t,—t

4 4 4

usw. entsprechenden Zeiten, wieder die Momentanwerte der Zwischensignale heraus, so erhält man offenbar die Pulsreihen /', /", /'", /"" zurück, aus deren Summe, wie in Fig. 6 dargestellt ist, das ursprüngliche

Signal mittels eines Tiefpasses in entsprechender Weise wiedergewonnen werden kann wie die Zwischensignale aus den einzelnen Impulsreihen. Der für notwendige zeitliche Zuordnung der Austastimpulse verlangte Synchronismus kann dabei durch Steuerung von einem an einer beliebigen Stelle der gesamten Übertragungskette liegenden Muttergenerator aus erfolgen.

Da der Frequenzumfang der einzelnen Zwischensignale gegenüber dem Ursprungssignal im Verhältnis

ίο der gewähltenAnzahl η der Zwischensignale vermindert wird, ist es möglich, z. B. ein Fernsehsignal in so viele Zwischensignale zu zerlegen, daß sie mit erträglichem technischem Aufwand auf Magnetband aufgezeichnet werden können. Damit entfällt der andernfalls notwendige große technische Aufwand, der vor allem durch die mit dem Frequenzumfang des aufzuzeichnenden Signals steigende Bandgeschwindigkeit und die vor allem durch den Aufzeichnungskopf hervorgerufene Phasenverzerrung bedingt ist.

Liegt eine Aufzeichnung z. B. eines Fernsehsignals in Form der beschriebenen Zwischensignale vor, so können dieselben auch einzeln wieder abgenommen, nacheinander auf einem schmalen, dem kleinen Frequenzumfang der Zwischensignale entsprechenden Übertragungskanal übertragen werden; dafür ist es jedoch erforderlich, daß der Bandantrieb mit dem Muttergenerator synchronisiert wird.

DieDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei an Hand eines Blockschemas (Fig. 7) nochmals erläutert.

Das zu übertragende Signal 9 wird den Schalteinrichtungen ScH₁, Sch₂, ScA₃ und ScA₄ zugeführt.. Diese werden mittels der von dem Pulserzeuger PE abgegebenen Pulse nacheinander entsprechend der Dauer der Pulse geschlossen, wobei die richtigen Zeitpunkte für das Schließen der Schalteinrichtungen ScH₁.. .ScH₁ durch die Phasenschieber PA₁, PA₂ und PA₃ eingestellt werden. Der Pulserzeuger PE wird von einem Generator G gesteuert, dessen abgegebene Spannung sinusförmig sein kann und dessen Frequenz eine Subharmonische der gewünschten Pulsfolgefrequenz sein kann. Die Schalter ScA₁.. .ScA₄ geben dann jeder eine Pulsfolge ab, die mittels der Filter F₁, F₂, F₃ und P₄ in die Signale verminderten Frequenzumfanges verwandelt werden. Diese können dann z. B. mittels der Leitungen 10, 11, 12 und 13 übertragen werden. Diese Übertragung kann selbstverständlich auch trägerfrequent erfolgen. Das Verfahren wird vorteilhaft vereinfacht, wenn als Trägerfrequenz die Frequenz des Generators G oder eine daraus z. B. durch Frequenzvervielfachung gewonnene benutzt wird. In diesem Falle erübrigt sich ein besonderer Übertragungskanal für die Frequenz des Generators G an die Empfangsseite, die im anderen Falle über die Leitung 14 erfolgt.

Auf der Empfangsseite werden in zur Sendeseite analoger weise aus den ankommenden Signalen mittels der pulsgesteuerten Schalteinrichtungen ScA₁', ScA₂', ScA₃' und ScA₄' neue Pulsreihen abgeleitet. Die steuernden Pulse werden in einem Pulserzeuger PE' gewonnen, der seinerseits entweder über die Leitung 14 direkt oder von der Trägerfrequenz für die Signale verminderten Frequenzumfanges indirekt vomGeneratorG gesteuert wird. Die Phasenschieber PA₁', PA₂', PA₃' und PA₄' sorgen für die richtige zeitliche Zuordnung des steuernden Pulses an den Schalteinrichtungen ScA₁'... ScA₄'. Die von den Schalteinrichtungen abgegebenen Pulsreihen entsprechen dann denjenigen, die von den Schalteinrichtungen ScA₁... ScA₄ gebildet wurden. Diese Pulsreihen werden dem Filter F zugeführt, an dessen Ausgang das ursprüngliche Signal wieder entnommen werden kann.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Übertragung oder Aufzeichnung eines ein bestimmtes Frequenzband umfassenden Signals mittels η Signalen mit kleinerem Frequenzumfang, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zu zerlegenden Signal mit Hilfe von η Pulsfolgen mit

demTastverhältnis^— und einer Pulsfolgefrequenz

von — der höchsten in dem zu zerlegenden Signal

enthaltenen Frequenz sowie einer Phasenverschiebung der Pulse der η Pulsreihen untereinander um

je für jede Pulsreihe getrennt die Momentanwerte des ursprünglichen Signals während eines Pulses herausgetastet und aus den entstandenen η amplitudenmodulierten Pulsreihen η Zwischensignale mit kleinerem Frequenzumfang abgeleitet werden, aus denen dann durch Heraustastung der Momentanwerte zu geeigneten Zeitpunkten η Pulsreihen gewonnen werden, aus deren Summe das ursprüngliche Signal wieder hervorgeht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 862313, 872544; USA.-Patentschrift Nr. 2 517 808;
Kupfmüller, »Die Systemtheorie der elektrischen Nachrichtenübertragung«, 1949, S. 301.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 950 560.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609550/311 T. (809 574/14 7.58)