DE1616787C - FM-Richtfunksystem für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein FM-Richtfunk-

system für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik mit einem das ankommende hochfrequente Signal in einer Zwischenfrequenzlage verstärkenden und anschließend über einen Begrenzer einem Demodulator zuführenden Empfänger.

ao Bei Richtfunksystemen, bei denen die elektrische Nachrichtenübertragung auf drahtlosem Wege über sogenannte Funkstrecken erfolgt, ist der Empfang des sendeseitig ausgestrahlten Signals sehr stark von atmosphärischen Einflüssen abhängig. In der Regel

sind derartige Systeme deshalb so ausgelegt, daß der Empfänger mit einer ausreichend großen Verstärkungsreserve zum Ausregeln der Schwankungen der Funkfelddämpfung ausgestattet ist. Die Grenze des Empfangs ist bei mit Frequenzmodulation arbeiten-

den Richtfunksystemen da gegeben, wo die Signalleistung des zu empfangenden Signals den Wert der Rauschleistung, bezogen auf den Empfängereinganp. unterschreitet. Diese Grenze des Empfangs ist allerdings nicht nur von der Signalleistung bestimmt, son-

dem auch von der bei einem solchen FM-System zur Anwendung gelangenden Nutzbandbreite. Wie beispielsweise die Literaturstelle E.G.V'oschni »Frequenzmodulation«, VEB-Verlag Technik, Berlin 1960, Seiten 50 und 51, angibt, nimmt die Rauschspannung

mit der Wurzel aus der Bandbreite zu, was bedeutet, daß sich der Funkfeldabstand bei konstanter Signalleistung durch Herabsetzen der Nutzbandbreite vergrößern läßt. Die verringerte Bandbreite hat allerdings einen Anstieg ti./ auf der Übertragunesstrecke

auftretenden störenden Intermodulationsgeräusche zur Folge, so daß der durch die Bandbegrenzung erzielte bessere Signal-Rauschabstand effektiv eine Minderung der Übertragungsqualität bedingt. Zwar lassen sich auch die Intermodulationsgeräusche her-

So absetzen, wenn der Frequenzhub verkleinert wird. Der verkleinerte Frequenzhub bedingt jedoch eine schlechtere Störunterdrückung.

Die Vorteile einer Begrenzung der Übertragungsbandbreite lassen sich dann bei möglichst geringer Auswirkung der damit gleichzeitig verbundenen Nachteile dadurch zum Tragen bringen, daß. wie das die USA.-Patentschrift 2 927 997 angibt, die Bandbreite des FM-Empfär,gers auf einen kleineren Wert umgeschaltet wird, sobald der Pegel des empfangenen

Nutzsignals unter den Rauschpegel absinkt und umgekehrt. Hierzu weist der bekannte FM-Empfänger zwei Empfangskanäle unterschiedlicher Bandbreite auf, von denen der Kanal mit der größeren Bandbreite das Signal so lange empfängt, bis der Signalpegel unter den Rauschpegel absinkt. In diesem Zeitpunkt wird· nach Diversity-Manier das empfangene Signal auf den anderen Kanal mit der geringeren Bandbreite umgeschaltet.

i 616787

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Empfänger eines FM-Richtfunksystems, der in Abhängigkeit der Signal-Rauschverhältnisse das ankommende Signal mit unterschiedlicher Bandbreite empfängt, eine weitere Lösung anzugeben, die den Aufwand an selektiven Mitteln wesentlich herabsetzt.

Ausgehend mn einem FM-Richtfunksystem für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik mit einem das ankommende hochfrequente Signal in einer Zwischenfrequenzlage verstärkenden und anschließend über einen Begrenzer einem Demodulator zuführenden Empfänger, bei dem der Empfänger zusätzlich mit unterschiedliche Bandbreite aufweisenden selektiven Mitteln ausgestattet ist, die wechselweise in Abhängigkeit der Größe des empfangenen Signals, unter Zuhilfenahme einer Schalteinrichtung dann für das Signal mit ihrer größeren oder kleineren Bandbreite wirksam sind, je nachdem das empfangene Signal einen vorgeschriebenen Schwell wer' über- oder unterschreitet, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Selektionsmittd ein im Signalweg in der Zwischenfrequenzebene angeordnetes, in seiner Bandbreite umschaltbares Netzwerk sind, das hierbei aus einem Parallelschwingkreis und zwei unterschiedlich bemessenen Reihenschwingkreisen besteht, die in Reihe mit als Schalter dienenden Gleichrichtern mit dem Parallelschwingkreis über eine Übertragerkopplung in Verbindung stehen und daß die Gleichrichter im Steuerkreis einer Umscha.teinrichtung angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß die Bandbreitenumschaltung trotz der bei solchen FM-Richtfunkempfängern zur Anwendung gelangenden hohen F-.equenzen auch unter Verzicht auf zwei besondere Empfangskanäle unterschiedlich r Bandbreite in außerordentlich einfacher Weise dadurch herbeigeführt werden kann, daß die Bandbreitenumschaltung im ZF-K:-nal durch wechselwcises Anlegen zweier unterschiedlich bemessener Reihenschwingkreise an einen Parallelresonanzkreis durchgeführt wird, und zwar mit Hilfe von Schalterdiorien, die zu diesen Reihenschwingkreisen in Reihe geschaltet sind.

An sich ist es, wi^ beispielsweise die deutsche Patentschrift 1063^18 sowie die Literaturstelle »Cables et Transmission«, Oktober 1956, Seiten 268 und 269 zeigen, bereits bekannt, die Bandbreite von Bandfiitern mit zwei Parallelkreisen und einem weiteren das Koppelglied darstellenden Schwingkreis dadurch umzuschalten, daß entweder die Kopplung zwischen den beiden Parallelkreisen wahlweise über eines von zwei Koppelgliedern erfolg'., oder aber das Koppelglied über eine umschaltbar Übertragerkopplung an die beiden Parallelschwinfckreise anschaltbar ist. Die Umschaltung erfordert bei diesen bekannten Bandfilterschaltungen wenigstens zwei Umschalter, die die praktische Realisierung eines solchen Filters bei hohen Frequenzen, beispielsweise im Bereich von 70 MHz, nicht unerheblich erschweren. Zwar ist es, wie beispielsweise die USA.-Patentschrift 2 933 694 und die Literaturstelle »Proceedings of the IEE«, part B, Vol. 108, 1961, Seiten 201 bis 204, zeigen, auch bereits bekannt, die Bandbreite eines Übertragungskanals mit Hilfe von Schalterdioden umzuschalten, jedoch wird bei diesen bekannten Anordnungen von den Schalterdioden in einer anderen Weise Gebrauch gemacht als beim Erfindungsgegenstand. Auch geben sie dem Fachmann keine unmittelbare Anregung, wie bei einem umschaltbaren Bandpaß für sehr kurze elektromagnetische Wellen zur Realisierung der hierfür erforderlichen Umschalter mit einer minimalen Anzahl solcher Schalterdioden ausgekommen werden kann.

Beim Erfindungsgegenstand ist das Problem uer Umschaltung auf eine einfache Ein-Aus-Schaltung dadurch reduziert, daß der hier zur Anwendung kommende Bandpaß lediglich einen Parallelkreis aufweist,

ίο an den über eine Übertragerkopplung wahlweise einer von zwei unterschiedlich bemessenen Reihenschwingkreisen mittels einer Schalterdiode anschaltbar ist. Der Erfindungsgegenstand kommt mit anderen Worten mit nur zwei Schalterelementen aus, wodurch sich das Problem unerwünschter Kopplungen leicht beherrschen läßt. Auch vereinfacht sich hierdurch in außerordentlicher Weise die Ansteuerung der Schalterdioden, da sie ihrer gemeinsamen Funktion nach als L'rr^lv'.ter aufzufassen sini' und durch ihre An-

ao Ordnung in Reihe mit je einem Keihenschwingkreis auch keine besonderen Maßnahmen zur gegenseitigen Entkopplung der Steuerströme getroff«.η werden mü! en.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform

»5 für eine Umschaltevorrichtung sind zwei Transistoren in Emitterschaltung mit gemeinsamem Emitterwiderstand vorgesehen, deren Kollektoren gleichstrommäßig mit je einem der Gleichrichter verbunden sind und bei der die Basis des einen Transistors auf einem vorzugsweise einstellbaren Potential liegt und die Basis des anderen Transistors den Steuereingang der Umschaltevorrichung abgibt.

Die Flankensteilheit des Übergangs beim Umschalten der Umschaltevorrichtung von ihrer einen Schalt stellung in die andere, ist der Größe des Emitterwiderstandes proportional. Soll der Übergang nach Art einer Sprungfunktion erfolgen, dann kann dies in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Kollektorspannung des den Steuereingang aufweisen-

den Transistors auf die Basis des anderen Transistors rückgekoppelt wird.

An Stelle einer elektronischen Umschaltevorrichtung kann mit Vorteil auch ein elektromechanischer Schalter, vorzugsweise ein Relais, vorgesehen sein.

Besonders zweckmäßig ist es, die Übertragerkopplung zwischen dem Parallelschwingkreis und den beiden Reihenschwingkreisen durch Anzapfungen der Induktivität des Parallelschwingkreises zu verwirklichen. Soll gleichzeitig mit der Umschaltung des

Netzwerkes auch die Verstärkung umgeschaltet werden, dann kann dies dadurch vorgenommen sein, daß das Übersetzungsverhältnis der Übertragerkopplung für die neiden Reihenschwingkreise unterschiedlich gewählt ist.

Besonder., günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn das Netzwerk zwischen zwei Transistoren in Basis-Basisschaltung angeordnet ist, weil in diesem Falle mit der Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Übertragerkopplung die Verstärkung, bezogen auf den vom Netzwerk einschließlich seines eingangsseitigen und seines ausgangsseitigen Transistors gebildeten Vierpols exakt festgelegt ist.

Als Schaltkriterium für die Umschaltevorrichtuns kann die Größe der Rauschspannung verwendet sein.

Zu diesem Zweck ist der Steuereingang der Umschaltevorrichtung mit dem Ausgang eines Niederfrequenzverstärkers verbunden, dem eingangsseitig ein Teil des ZF-Signaleingangspegels über einen

Gleichrichter zugeführt ist und an dessen Ausgang nunmehr zu beschreibenden Umschaltevorrichtung die verstärkte und gleichgerichtete Rauschspannung wechselseitig in Sperr- oder Durchlaßrichtung vorauftritt, spannbar sind. Die Umschaltevorrichtung weist zwei An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Transistoren Tr 3 und Tr 4 in Emitterschaltung mit Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im fol- 5 gemeinsamem Emitterwiderstand 5 auf. Die Basis des genden noch näher erläutert werden. Transistors Tr 3 stellt den eigentlichen Steuereingang Es zeigt dar und ist mit dem Ausgang eines Niedeifrequenz-F i g. 1 ein vergleichendes Diagramm, Verstärkers 6 verbunden, dem eingangsseitig ein Teil F i g. 2 ein weiteres vergleichendes Diagramm, des am Eingang des Transistors Tr 1 anliegenden F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, io Signals .S' über einen Gleichrichter 7 zugeführt ist. F i g. 4 ein die Umschaltung der Bandbreite erläu- Die Kollektoren der Transistoren Tr 3 und Tr 4 sind terndes Frequenzdiagramm nach der Erfindung. über Hochfrequenzdrosseln 8 und 9 an die Verbin-Im Diagramm der Fig. 1 ist in Abhängigkeit der dungspunkte der Gleichrichter4 und 4' mit den Rei-Signaleingangsleistung vom Geräuschabstand im henschwingkreisen2und2'angeschlossen.Fernerweist Meßkanal eines FM-Richtfunksystems aufgetragen. 15 der Transistor Tr3 in seiner Kollektorzuleitung einen Die Kurve α spiegelt die Verhältnisse bei einem Emp- regelbaren Widerstand 10 auf. dessen Regleranschluß fänger ohne die erfindungsgemäße Bandbreitenrege- über einen weiteren Widerstand 11 mit der Basis des lung wider. Im Bereich kleiner Funkfelddämpfungen Transistors Tr 4 in leitender Verbindung steht. Ein (größere Signaleingangsleistungen) ist der Geräusch- weiterer, die Basis des Transistors Tr 4 mit Bezugsabstand der Funkfelddämpfung proportional. Bei einer ao potential verbindender Widerstand 12 bildet zusameingangsseitigen Signalleistung von etwa — 84 dBm men mit dem Widerstand 10 und dem Widerstand 11 und einem Geräuschabstand im Meßkanal von etwa einen das Potential der Basis des Transistors Tr 4 60 dB, ist die Eingangssignalleistung in etwa auf den festlegenden Spannungsteiler.

Wert der Rauschleistung am Empfängereingang ab- Bei der Schaltung nach der F i g. 3 liegen die gesunken. Unterschreitet die Signaleingangsleistung as Gleichrichter 4 und 4' über die Induktivität des diesen Wert, dann wird das Signal auf Kosten des Parallelschwingkreises 1, die Hochfrequenzdrosseln 8 Rauschen* unterdrückt, und der Geräuschabstand im und 9. die Transistoren Tr 3 und Tr 4 und den Emil-Meßkanal sinkt sehr rasch ab. Aus diesem Grunde terwiderstand 5 an der Betrieb^gieichspannung. Je ist ein ausreichender Empfang unterhalb dieses nachdem, welcher der beiden Transistoren Tr 3 und Schwellwerts nicht mehr möglich. Durch die er- 30 Tr 4 leitend ist. ist der Gleichrichter 4 und 4' leitend findungsgemäße Bandbrehentegelung kann dieser und der entsprechende Reihenschwingkreis 2 oder 2' Schwellwert um praktisch 5 dBm der Signaleingangs- des Netzwerkes wirksam. Die Reihenschwingkreise 2 leistung (Kurve b) verbessert werden. Um diesen Be- und 2' sind in der Weise unterschiedlich bemessen, trag kann also die sendeseitig aufzubringende Lei- daß im Falle der Wirksamkeit des Reihcnschwingstung, im Vergleich zu einem System ohne die erfin- 35 kreises 2' die Bandbreite des Netzwerkes erheblich dungr.gemäße Bandbreitenregelung, auf der Emp- größer und im Falle der Wirksamkeit des Reihenfangsseite kleiner bemessen sein. Schwingkreises 2 erheblich kleiner ist als die Band-Die entsprechenden Verhältnisse am Ausgang des breite des Zwischenfrequenzverslärkers. Zur besseren Demodulators sind im Diagramm der Fig. 2 dar- Veranschaulichung dieses Sachverhaltes sind in der gestellt. Auf der Ordinate ist nunmehr der Signal- 40 Fig. 4 in einem Frequenzdiagramm der Kurvenverpegel bezogen auf den relativen Pegel Null aufgetra- lauf des Netzwerkes in seiner Stellung »breit« (a") gen. Die Kurve α gibt den Verlauf der Signalspan- und in seiner Stellung »schmal« (b") angeführt, nung bei einem System ohne Bandbreitenregelung Außerdem ist im Diagramm der Fig. 4 der Frequenz- und die Kurve b' den Spannungsverlauf beim gleichen verlauf des Zwischenfrequenzverstärker* (ι) mit der System, jedoch mit der Regelung nach der Erfindung, 45 Mittenfrequenz /o eingetragen. Die Überhöhung der an. Kurve b" kommt dadurch zustande, daß aas Ubcr-Die Verbesserung des Schwellwertes nach dem setzungsverhäUnis hinsichtlich des Reihenschwins»- Diagramm der F i g. 1 und 2 wurden bei dem den kreises 2 (Anzapfung 3) kleiner gewählt ist als das Messungen zugrundeliegenden System mit einem des Reihenschwingkreises 2' (Anzapfung X). Mit der Bandbreitenverhältnis von 3,5 zu 1 erzielt. So höheren Verstärkung in Stellung »schmal« des Netzin der F i g. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbei- werkes kann in vorteilhafter Weise ein vorzeitiger spiel für ein hinsichtlich seiner Bandbreite umschalt- Verstärkungsabfall im Bereich des Schwcllwertes entbares Netzwerk einschließlich der zugehörigen Schalt- sprechend der F i g. 2 verhindert werden,
einrichtung dargestellt. Das Netzwerk selbst besteht Die Umschaltevorrichtung wird von der am Ausaus einem Parallelschwingkreis 1 und zwei Reihen- 55 gang des Niederfrequenzverstärkers 6 stehenden Schwingkreisen 2,2', die über die Anzapfungen 3 gleichgerichteten Rauschspannung betätigt. Bei klei- und y der Induktivität des Parallelschwingkreises an neren Rauschspannungen ist der Transistor Tr 4 leiden Parallelschwingkreis 1 angeschlossen sind. Dem tend und der Reihenschwingkreis 2' über den Gleich Netzwerk wird eingangsseitig das empfangene Signal S richter4' mit dem Parallelschwingkreis 1 verbunden in der Zwischenfrequenzlage über einen Transistor 60 Sobald die gleichgerichtete Rauschspannung an de Tr 1 in Basis-Basisu:haltung zugeführt. Ip gleicher Basis des Transistors Tr 3 die durch den Regclwider Weise bildet ein weiterer Transistor Tr 2 in Basis- stand 13 eingestellte Schwelle überschreitet, über Basisschaltung, an dessen Kollektor das Signal S* zur nimmt der Transistor Tr 3 den bisher durch de weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht, den Aus- Transistor Tr 4 fließenden F.mitterstrom. Damit wir gang des Netzwerkes. 65 der Transistor Tr 4 stromlos und der Gleichrichter t In den Verbindungsweg der Reihenschwingkreise 2 in Sperrichtung vorgespannt, während der nunmer und 2' zum Parallelschwmgkeis 1 sind zwei Gleich- Strom liefernde Transistor Tr 3 den Gleichrichter lichter 4 und 4' eingefügt, die von der im folgenden entsperrt und damit das Netzwerk auf seine Stcllur

»schmal« umschaltet. Der Umschaltevorgang verläuft um so steiler, je größer einerseits der Emitterwiderstand 5 und andererseits die Rückkopplung über den Widerstand 11 gewählt sind. Für einen einwandfreien Belieb der erfindungsgemäßen Bandbreitenumschaltung ist die sprunghafte Umschaltung keineswegs Voraussetzung. Da der Parallelschwingkreis 1 und die Reihenschwingkreise 2 und 2' einander elektrisch äquivalent sind, können auch bei einer allmählichen Umschaltung keine Störungen auftreten. Die Durchlaßkurven der beiden Reihenschwingkreise sind auch im Ubergangsgebiet infolge der gleichen Phasenbedingungen für die Frequenzen nahe der Mittenfrequenz symmetrisch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

20968

Claims (9)

Patentansprüche:

1. FM-Richtfunksystem für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtentechnik mit einem das ankommende hochfrequente Signal in einer Zwischenf requenzlage verstärkenden und anschließend über einen Begrenzer einem Demodulator zuführenden Empfänger, bei dem der Empfänger zusätzlich mit unterschiedliche Bandbreite aufweisenden selektiven Mitteln ausgestattet ist, die wechselweise in Abhängigkeit der Größe des empfangenen Signals, unter Zuhilfenahme einer Schalteinrichtung, dann für das Signal mit ihrer größeren oder kleineren Bandbreite wirksam sind, je nachdem das empfangene Signal einen vorgeschriebenen Schwellwert über- oder unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektionsmittel ein im Signalweg in der Zwischenfrequenzebene angeordnetes, in seiner Bandbreite unischaltbares Netzwerk sind, das hierbei aus einem Parallelschwinakreis (1) rind zwei unterschiedlich bemessenen Reihenschwingkreisen (2,2') besteht, die in Reihe mit als Schalter dienenden Gleichrichtern (4,4') mit dem ParallelschwinM,-kreis (1) über eine Übertragerkopplung in Verbindung stehen und daß die Gleichrichter (4, 4') im Steuerkreis einer Umschalteinrichtung angeordnet sind.

2. FM-Richtfunksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltevorrichtung zwei Transistoren in Emitterschaltung mit gemeinsamem Emitterwiderstand auiweist, deren Kollektoren gleichstrommäßig mit je einem der Gleichrichter verbunden sind, und bei der die Basis des einen Transistors auf einem vorzugsweise einstellbaren Potential liegt und die Basis des anderen Transistors den Steuereingang der Umschaltevorrichtung abgibt.

3. FM-Richtfunksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannung des den Steuereingang aufweisenden Transistor; auf die Basis des anderen Transistors rückgekoppelt ist.

4. FM-Richtfunksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltevorrichtung ein Relais ist.

5. FM-Richtfunksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragerkopplung zwischen dem Parallelschwingkreis und den beiden Reihenschwingkreisen durch Anzapfungen der Induktivität des Parallelschwingkreises verwirklicht ist.

6. FM-Richtfunksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Übertragerkopplung für die beiden Reihenschwingkreise unterschiedlich gewählt ist.

7. FM-Richtfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk zwischen zwei Transistoren in Basis-Basisschaltung angeordnet ist.

8. FM-Richtfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang der Umschaltevorrichtung mit dem Ausgang eines Niederfrequenzverstärkers verbunden ist, dem eingangsseitig der Signaleingangspegel über einen Gleichrichter zugeführt ist und an dessen Ausgang die verstärkte und gleichgerichtete Rauschspannung auftritt.

9. FM-Richtfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Schalteinrichtung, daß das Netzwerk von seiner Stellung »breit« in seine Stellung »schmal« umgeschaltet wird, sobald die Signaleingangsleistung auf den Wert der Rauschleistung am Empfängereingang absinkt.