DE2729499C2 - Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei drahtlosen Fernmeldestationen stellt die zulässige Frequenzabweichung einen sehr wichtigen Faktor dar. Die Frequenzabweichung für eine Station der Klasse D in dem allgemeinen Übertragungsband, welches auch als CB-Band bezeichnet wird, liegt im Bereich ± 0,0005%. Dieses CB-Band beinhaltet den Privatfunk-Sprechkanal, d. h. in den USA den Frequenzbereich 460 bis 470 MHz. Der Frequenzabweichungswert entspricht im CB-Frequenzbereich ± 1350Hz. Beim gewöhnlichen Zweiseitenband-Betrieb ist diese Frequenzabweichung nicht sehr bedeutsam. In dem Einseitenband-Betrieb muß diese Frequenzabweichung jedoch in einem Bereich zwischen 50 und 100 Hz gehalten werden, so daß der Fernmeldeverkehr oder Fernschreibverkehr mit zufriedenstellender Übertragungsgenauigkeit ausgeführt werden kann. Zur Durchführung eines Einseitenband-Betriebs (ESB) bei einer Station der Klasse D ist es notwendig, die Sende-Empfangseinrichtung auf die gleiche Frequenz wie die andere Station durch eine Frequenzkorrektureinrichtung im Empfänger abzustimmen. Dies wird als Feinabstimmung bezeichnet, wobei selbstverständlich auch ein Kanalwähler vorhanden ist

Eine gattungsgemäße Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung ist aus NTZ 1964 (Heft 7, Seite 332—338, insbesondere Biid 2) bekannt Die bekannte Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung wird in Richtfunk-Systemen eingesetzt wo die Anforderungen an die Frequenzabweichungen bei weitem nicht so hoch sind, wie die speziellen Anforderungen im hauptsächlichen Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung, nämlich dem CB-Band.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung zu schaffen, die mit kleiner Frequenzabweichung arbeitet und bei Bedarf selbsttätig auf eine automatische Frequenznachregelung umschaltet.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst. Mit der Erfindung wird eine hohe Übertragungsgenauigkeit und Verständlichkeit erreicht, wobei die Frequenzabweichung zwischen den Stationen in der Größenordnung von etwa± 50 Hz liegt. Dieser Wert entspricht V₂7 bis V54 der Frequenzabweichung üblicher Sende- und Empfangs-Einrichtungen. Durch die automatische Umschaltung vom manuellen auf die automatische Frequenznachregelung ist gewährleistet, daß stets auf das empfangende Frequenzsignal abgestimmt ist. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Pilotsignale einem Tonfrequenz- bzw. Niederfrequenzband während des Übertragungsbetriebs überlagert. Eingehende, modulierte Pilotsignale werden hinsichtlich der Phase mit Pilotsignalen verglichen, die von der Sende- und Empfangs-Einrichtung erzeugt werden, wobei deren Frequenz im wesentlichen gleich der Frequenz der eingehenden Pilotsignale ist. Durch eine Rückkopplung der Frequenz am Ausgang des erste;) Oszillators wird die Frequenz des zweiten Oszillators automatisch auf die eingehenden Signale abgestimmt. Durch die Überlagerung der zwei Pilotsignale unterschiedlicher Frequenz in einem Niederfrequenzband für eine kurze Zeit nach Beginn des Übertragungsbetriebes wird die automatische Frequenznachregelung ermöglicht. Hierbei erfolgt abhängig von einem Fehlersignal, das repräsentativ für eine Differenzfrequenz zwischen den Frequenzen der demodulierten Pilotsignal ist, die Umschaltung vom manuellen auf den automatischen Frequenznachregelungsbetrieb. Über eine Kippschaltung für eine Gleichspannung wird die Ausgangsfrequenz des PLL-Synthesizers so lange geändert, bis die Frequenz der demodulierten Pilotsignaleder Frequenz der Pilotsignale entspricht, die von der Sendestation in dem Niederfrequenzband überlagert wurden. Nach Abstimmung der Empfangsfrequenz auf die Frequenz der eingehenden Signale wird der Gleichspannungswert an der Kippschaltung auf dem gleichen Wert gehalten.

Aus der DE-OS 19 47918 ist zwar ein Trägerfrequenzsystem bekannt, in dem mehrere Pilotsignale verwendet werden. Da diesem Stand der Technik jedoch das Problem zugrunde liegt, teuere Quarzfilter zur Filterung mehrerer Pilotsignale zu vermeiden und anstelle dessen jedem Pilotsignal ein eigener Pilotemp-

fänger zugeordnet wird, gibt dieser Stand der Technik keinen Anhalt darüber, für welche Zwecke und in welcher Weise diese mehreren Pilotsignale erzeugt und verarbeitet werden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, den für den Empfangsbetrieb erforderlichen zweiten Oszillator für die Erzeugung der Pilotsignalfrequenzen im Sendebetrieb zu verwenden. Durch die Nachschaltung zweier Frequenzteiler werden dadurch weitere Oszillatoren unnötig. ι ο

Gemäß Anspruch 3 wird das Audiosignal am Lautsprecher bei Empfang der beiden innerhalb des Tonfrequenzbandes liegenden Pilotsignale kurzfristig unterbrochen, was jedoch ohne wesentlichen Qualitätsverlust vor sich geht

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele und im Vergleich mit einer bekannten Sende- und Empfangs-Einrichtung anhand schematischer Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 2 schematische Blockschaltbilder einer bekannten Sende-Empfangs-Einrichtung;

F i g. 3,4 Blockschaltbilder der Sende- und Empfangs-Einheiten eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung, und

F i g. 5, 6 Blockschaltbilder einer gegenüber den F i g. 3 und 4 abgewandelten zweiten Ausführungsform.

Eine übliche Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Ju F i g. 1 und 2 näher erläutert. Bei dieser Einrichtung ist ein PLL-Synthesizer 7 vorgesehen, der einen variablen Widerstand enthält. Dieser bildet eine Feinabstimmungseinrichtung, die die Frequenz des Empfängers auf die Frequenz der Sendestation abstimmt, wenn die Sende- und Empfangs-Einrichtung auf Empfang geschaltet ist. Wenn die Empfangsfrequenz unterschiedlich von der Sendefrequenz der anderen Station ist, ist die Lesbarkeit des demodulierten Signals gering. In diesem Fall wird die vorspannende Spannung, die an einen spannungsgesteuerten Oszillator des PLL-Synthesizers angelegt wird, durch manuelle Verstellung des variablen Widerstandes eingestellt, so daß die Frequenz des Empfängers gleich der Frequenz des eingehenden Signals wird. Diese Arbeitsweise ist allgemein als « Nullschwebungsbetrieb bekannt.

Die Frequenzverschiebung aufgrund der mechanischen Änderungen und der Umgebungsänderungen beläuft sich in der Größenordnung von 1000 Hz bei üblichen Sende- und Empfangs-Einrichtungen. Somit ist '-Ό beim Einseitenband-Betrieb eine Einstelleinrichtung für die Frequenz des Empfangsteils erforderlich. Diese Einrichtung erschwert jedoch den Betrieb der Sende-und Empfangs-Einrichtung, insbesondere die genaue Einstellung, vor allem bei Fahrzeugen, die mit einer derartigen Sende- und Empfangs-Einrichtung ausgerüstet sind. Aufgrund dieser schwierigen Betriebsweise wird bei üblichen Sende- und Empfangseinrichtungen eine Einseitenband-Amplitudenmodulation bevorzugt.

Wenn sich die Sende- und Empfangs-Einrichtung nach F i g. 1 und 2 im Übertragungsbetrieb befindet, wird ein Niederfrequenzsignal von einem Mikrophon durch einen Modulationsvorverstärker 6 verstärkt. Dieses verstärkte Signal wird einem Gegentaktmodulator 5 zugeführt, in welchem es in ein von einem Träger unterdrücktes Zweiseitenband durch Modulation mit einem Trägersignal eines Oszillators 8 umgewandelt wird. Das Zweiseitenband wird dann in ein Einseitenbandsignal umgewandelt, nachdem es ein Kristallfilter 4 passiert hat. Das ESE-S'gnal wird an einen Mischer 3 im Empfangsteil angelegt, in welchem es in ein Übertragungs- oder Sendesignal umgewandelt wird, indem es mit einem Signal eines Oszillators 7 zur Überlagerung gemischt wird, der einen Frequenzsynthesizer mit phasenverriegeltem Regelkreis PLL aufweist. Das zu übertragende Signal wird über eine Steuereinheit 2 und einen Leistungsverstärker 1 in der Lsistung verstärkt, so daß es von einer Antenne mit der gewünschten Leistung abgestrahlt werden kann. Der Oszillator 8 für das Trägersignal besteht aus einem Quarzkristalloszillator, der mit einer einzigen Frequenz schwingt. Der Oszillator 8 wird im allgemeinen zur Erzeugung eines demodulierten Signals für die Empfängereinheit verwendet Der PLL-Synthesizer 7 synthesiert die gewünschten Frequenzen durch ein oder zwei Kristallelemente und die Frequenzwahl wird in digitaler Weise durch einen nicht dargestellten Kanalwählschalter ausgeführt. Wenn die Sende- und Empfangs-Einrichtung sich im Sendebetrieb befindet, wird eine konstante, vorspannende Spannung an den PLL-Synthesizer 7 über Widerstände mit konstantem Widerstandswert angelegt, da die Ausgangsfrequenz des PLL-Synthesizers 7 nur dann geändert werden kann, wenn sich diese Einrichtung in dem Empfangsbetrieb befindet.

Im Empfangsbetrieb wird ein eingehendes Signal durch einen H F-Verstärker 9 verstärkt und an einen Mischer 10 angelegt, in welchem das verstärkte, eingehende Signal in ein ZF-Signal durch Mischen mit einem Signal von dem PLL-Synthesizer 7 umgewandelt wird. Das ZF-Signal wird durch ein Kristallfilter 4 hindurchgeführt, so daß nur das gewünschte Frequenzband des Signals ausgefiltert wird. Das gefilterte Signal wird verstärkt und einem abgeglichenen bzw. symmetrischen Detektor 12 zugeführt, in dem das Signal in ein Tonfrequenzsignal durch Mischen mit einem Signal von dem Oszillator 8 umgewandelt wird. Das modulierte Signal wird auf einen geeigneten Pegel verstärkt, um einen Lautsprecher über einen Audioverstärker 13 anzusteuern. Die dieser Einrichtung anhaftenden Nachteile sind bereits eingangs angegeben.

Fig. 3 und 4 zeigen das erste Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. In F i g. 3 befindet sich die Sende-upd Empfangs-Einrichtung gemäß der Erfindung im Sendebetrieb. Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Einrichtung enthält einen PLL-Synthesizer 7, Frequenzteiler 14 und 15. Ein Referenzsignal mit 10 kHz wird von einem Referenzsignaloszillator in dem PLL-Synthesizer 7 erzeugt und an die Frequenzteiler 14 und 15 gleichzeitig angelegt. Dieses Referenzsignal wird in zwei Pilotsignale mit 1,25 kHz und IkHz in einem Tonfrequenzband (300 Hz bis 3 kHz) umgewandelt Diese Pilotsignale werden durch Teilung des Referenzsignals mit 10 kHz durch 8 und 10 in den Frequenzteilern 14 und 15 erzeugt. Die beiden Pilotsignale bilden Eingangssignale zu Zeitschaltern 16 und 17. Die Zeitschalter 16 und 17 schalten den Empfangsbetrieb in den Sendebetrieb um und halten die Zeit konstant, so daß sie die Pilotsignale in vorbestimmten Zeitperioden hindurchlassen. Die Pilotsignale werden dann einem TP-Filter als Eingangssignal zugeführt, in welchem die harmonischen Wellen beseitigt werden, so daß die Signale in Sinuswellen umgewandelt werden. Die gefilterten Signale werden einem Tonsignal überlagert, welches durch einen Modulationsvorverstärker 6 an dem Verbindungspunkt zwischen dem Modulationsvorverstärker 6 und einem Gegentaktmodulator 5 über

eine vorbestimmte Zeitperiode nach Beginn des Sendebetriebs verstärkt wird. In dem Gegentaktmodulator 5 wird ein Trägersignal von einem ersten Oszillator, dem Trägersignaloszillator 8, mit dem Audiosignal, dem die Pilotsignale überlagert wurden, moduliert, so daß ein von einem Trägersignal unterdrücktes Zweiseitenband erhalten wird. Das Zweiseitenband-Signal wird in ein Einseitenband-Signal mittels eines Kristallfilters 4 umgewandelt; das ESB-Signal wird dann einem Mischer 3 im Sender zugeführt.

Indem Mischer 3 wird das ESB-Signal hinsichtlich der Frequenz durch Mischung mit einem Signal von dem PLL-Synthesizer 7 in eine Sendefrequenz umgesetzt. Das Ausgangssignal des als Brücken- oder Gegentaktmischer ausgelegten Mischers 3 wird durch einen Steuerverstärker 2 vorverstärkt und dann durch einen Leistungsverstärker 1 auf die erforderliche Leistung verstärkt, so daß dieses Signal von einer Antenne abgestrahlt werden kann.

Im folgenden wird die in F i g. 4 gezeigte Schaltung näher beschrieben, wobei sich die erfindungsgemäße Einrichtung im Empfangsbetrieb befindet. Ein von der Antenne empfangenes Signal wird von einem H F-Verstärker 9 verstärkt und dann einem Mischer 10 zugeführt, in welchem das verstärkte Eingangssignal in eine ZF-Frequenz durch Mischung mit einem Signal von dem PLL-Synthesizer 7 umgesetzt wird. Das ZF-Signal wird durch ein Kristallfilter 4 hindurchgeführt, so daß ein gewünschtes Frequenzband erhalten wird. Das auf diese Weise gefilterte Signal mit dem gewünschten Frequenzband wird durch einen ZF-Verstärker 11 verstärkt und dann einem abgeglichenen bzw. symmetrischen Detektor 12 zugeführt. In dem Detektor 12 wird das eingehende ESB-Signal in ein Audiosignal demoduliert, welches Pilotsignale enthält, indem es mit einem Trägersignal von dem Trägersignaloszillator 8 gemischt wird. Das Audiosignal wird durch einen Audioverstärker 13 verstärkt, so daß ein Lautsprecher ansteuerbar ist. Die demodulierten Pilotsignale werden durch einen NF-Verstärker 18 verstärkt und Filtern 19 und 20 als NF-Siebketten sowie einem Detektor 21 zugeführt. Der Detektor 21 weist eine TP-Filtereigenschaft auf, so daß Frequenzen, die höher als 300 Hz liegen, abgeschnitten werden. Der Detektor läßt ein Signal mit einer Frequenz von 250 Hz hindurch, welches die Differenz zwischen den beiden Pilotsignalen darstellt. Das gefilterte 250 Hz-Signal wird über ein TP-Filter 22 einem Flipflop 23 zugeführt, wobei das TP-Filter 22 eine Verstärkung des 250 Hz-Signals ausführt und eine scharfe Bandpaß-Filtereigenschaft bei einer Resonanzfrequenz von 250 Hz aufweist. Der Ausgang des Flipfiops 23 -wird beim Anliegen des 250 Hz-Signals invertiert, so daß ein variabler Schalter 26 eine Umschaltung von dem manuellen Frequenznachstellungsbetrieb in eine automatische Nachstellung bewirkt.

Auch wenn die Frequenzen der beiden Pilotsignale, die dem Detektor 21 als Eingangssignale zugeführt werden, eine Frequenzverschiebung haben, ist die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Pilotsignalen gleich. Wenn beispielsweise beide Signale um 700 Hz verschoben sind, sind die Frequenzen der verschobenen Signale 135 kHz und 1,7 kHz. Das Umschalten von der manuellen Frequenznachstellung in automatische Frequenznachstellung kann somit unabhängig von den Frequenzen der demodulierten Pilotsignale erfolgen, weil die Frequenzdifferenz zwischen den Pflotsignalen jeweils 250 Hz beträgt. Die Pilotsignale, die von dem NF-Frequenzverstärker 18 abgegeben werden, werden den Filtern 19 und 20 zugeführt, die eine scharfe Baiidpaßfilterung bei Resonanzfrequenzen von 1,25 kHz bzw. 1 kHz liefern. Die Filter 19, 20 legen an eine logische Schaltung 24 Signale nur dann an, wenn Pilotsignale mit 1,25 kHz und 1 kHz an die Filter 19, 20 als Eingangssignale angelegt werden. Die Frequenzen dieser Pilotsignale entsprechen jeweils den Frequenzen der Pilotsignale, die von der anderen Station gesendet werden. Die logische Schaltung 24 enthält eine UND-Schaltung und eine Flipflopschaltung und invertiert das Eingangssignal und hält es in dem invertierten Zustand. Eine Spannungskippschaltung 25 enthält einen Sägezahn-Spannungsgenerator. Der Ausgang der Spannungskippschaltung 25 steuert den Ausgang des PLL-Synthesizers 7 über den Schalter 26. Wenn die Signalfrequenz des Empfängers auf die Frequenz des eingehenden Signals abgestimmt ist, sind die Frequenzen der Pilotsignale 1,25 kHz und 1 kHz und der Ausgang der logischen Schaltung 24 wird invertiert, so daß die Änderung der Ausgangsspannung der Spannungskippschaltung 25 unterbrochen wird, um die Spannung zu diesem Zeitpunkt zu halten.
Ein zufälliges Abstimmen hinsichtlich der eingehenden Signale, die kein Pilotsignal enthalten und durch übliche Sende-Empfangs-Einrichtungen übertragen werden, kann durch manuelle Steuerung eines variablen Widerstands ausgeführt werden, der die Feinabstimmungseinheit bildet.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 5 und 6 dargestellt. Die Schaltung nach F i g. 5 stellt die Sendeeinheit dar, die in Betrieb gesetzt wird, wenn sich die Sende- und Empfangs-Einrichtung im Sendebetrieb befindet Die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen werden im folgenden erläutert. In F i g. 5 sind Niederfrequenzoszillatoren 27, 28 vorgesehen, die bei einer stabilen Schwingung bei 1,25 kHz bzw. IkHz die Pilotsignale erzeugen. Die N F-Filter 19 und 20, die eine Verstärkungsfunktion haben, können für diese Oszillatoren verwendet werden, indem teilweise die elektrischen Verbindungen mit den Filtern verändert werden. Die schematische Schaltung der Empfängereinheit der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform weist einen niederfrequenten Schalter 30 auf.

der zwischen dem Detektor 12 und dem Audioverstärker 13 angeordnet ist Der Schalter 30 wird durch das Ausgangssignal des Detektors 12, welches mit einem 250 Hz-Signal von dem TP-Filter 22 Angelegt wird, ein-und ausgeschaltet Der Schalter 30 wird während des Empfangs der Pilotsignale geöffnet so daß das Audiosignal von dem Detektor 12 nicht zum Lautsprecher gelangt

Gemäß der Erfindung wird vom Betrieb der manuellen Einjustierung der Ausgangsfrequenz des PLL-Synthesizers 7 auf automatische Nachstellung in Abhängigkeit von den Pilotsignalen umgeschaltet, die unterschiedliche Frequenzen haben. Hierbei wird die Empfängerfrequenz auf die Frequenz des eingehenden Signals durch Steuerung der Spannungsldppschaltung abgestimmt, indem die Frequenzen der Pilotsignale erfaßt werden. Somit ist eine gute Steuerfähigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung gegeben. Die Einrichtung liefert selten eine Fehlfunktion, da die beiden Pilotsignale mit 1,25 kHz und 1 kHz verwendet werden.

Eine Stabile ESB-Sende- und Empfangs-Einrichtung mit hoher Leistung läßt sich somit erfüidungsgemäß ohne Kristalloszillatoren mit geringer Drift erreichen.
Bei der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangs-

Einrichtung werden die Pilotsignale zu Beginn jeder Übertragung bzw. jeden Sendevorgangs ausgestrahlt. Die eingehenden, d. h. die empfangenen Pilotsignale werden demoduliert und eines der demodulierten Signale wird hinsichtlich der Phase mit einem Signal verglichen, welches von der Sende-Empfangs-Einrich-

tung erzeugt wird. Ein Phasenkomparator erzeugt ein Steuersignal, welches seinerseits einen Oszillator steuert. Der Oszillator wiederum erzeugt ein Signal, welches die Sende-Empfangs-Einrichtung auf die Signalfrequenz des eingehenden bzw. empfangenen Signals abstimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung mit einem Modulator und einem Demodulator,

einem ersten und zweiten Oszillator im Sende- und Empfangsbetrieb,

und mit einer im Empfangsbetrieb die Ausgangsfrequenz des zweiten Oszillators in Abhängigkeit von mindestens einem übertragenen Pilotsignal automatisch nachregelnden Steuereinrichtung, die mindestens ein Filter aufweist daß ein dem Übertragungssignal überlagertes Pilotsignal durchläßt
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Oszillator (7) ein PLL-Synthesizer ist daß eine Schaltung (14,15; 27,28) vorgesehen ist, die '5 im Sendebetrieb zwei innerhalb eines zu sendenden Tonfrequenzbandes liegende Pilotsignale mit unterschiedlicher Frequenz erzeugt
daß der Demodulator (9, 10, 4, Ii, 12) im Enipfangsbetrieb beide Pilotsignale demoduliert, daß dem PLL-Synthesizier (7) im Empfangsbetrieb ein in Abhängigkeit vom Frequenzunterschied beider Pilotsignale von manueller auf automatische Frequenznachregelung des PLL-Synthesizers (7) automatisch umschaltbarer Schalter (26) vorgeschaltet ist,

daß die Steuereinrichtung (19, 20, 24, 25) für jedes Pilotsignal ein Filter (19, 20) und eine eine Spannungskippschaltung (25) steuernde Logikschaltung (24) aufweist und daß der Ausgang der Steuereinrichtung (19, 20, 24, 25) über den Schalter (26) auf den Eingang des PLL-Synthesizers (7) gekoppelt ist.

2. Einseitenband-Sende-Emplangs- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Erzeugung der Pilotsignalfrequenzen im Sendebetrieb Frequenzteiler (14,15) aufweist, die eine Referenzfrequenz des PLL-Synthesizers (7) teilen.

3. Einseitenband-Sende-Empfangs-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Demodulator (9, 10, 4,11,12) ein Schalter (30) nachgeschaltet ist, der bei Empfang der Pilotsignale das Audiosignal zum Lautsprecher unterbricht.